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Die Erfindung betrifft ein Rinnenprofil zum Ableiten von Flüssigkeiten an einem Flugzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Flugzeug mit einem derartigen Rinnenprofil.
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Rinnenprofile zum Ableiten von Flüssigkeiten bei Passagierflugzeugen sind regelmäßig oberhalb von Türen an einem Rumpfabschnitt befestigt. Sie sollen Flüssigkeiten wie Regenwasser, Tauwasser, Enteisungsmittel und dergleichen an den Türen seitlich vorbeiführen und somit einen Flüssigkeitseintritt in den Türausschnitt verhindern. Da die Rinnenprofile jedoch außen an dem Flugzeugrumpf befestigt sind, ragen sie in die Luftströmung hinein und verursachen störende Strömungsturbulenzen. Zur Reduzierung von Strömungsturbulenzen wird in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 040 383 A1 vorgeschlagen, das Rinnenprofil mit einem beweglichen Ableitabschnitt und die Tür mit einem in Hochrichtung hinauskragenden Abdeckabschnitt auszubilden. Der Ableitabschnitt definiert einen Ableitquerschnitt, der in Bodenstellung geöffnet ist. In Flugstellung wird der Ableitabschnitt von dem türseitigen Abdeckquerschnitt gegen den Rumpf gedrückt und das Rinnenprofil abgedeckt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Abdeckabschnitt bei Vibrationen und/oder Luftströmungen zum Schlagen gegen den Rumpf neigt, wodurch unter anderem der Rumpf und der Abdeckabschnitt beschädigt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rinnenprofil zum Ableiten von Flüssigkeiten an einem Flugzeug zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile beseitigt und im Flug selbsttätig seinen Ableitquerschnitt reduziert, sowie ein Flugzeug mit einem optimierten Strömungsverlauf zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rinnenprofil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
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Ein erfindungsgemäßes Rinnenprofil zum Ableiten von Flüssigkeiten an einem Flugzeug hat einen Anbindungsabschnitt zur Anbindung des Rinnenprofils an eine Außenhaut des Flugzeugs und einen Ableitabschnitt zur Bildung eines Ableitquerschnitts des Rinnenprofils. Erfindungsgemäß ist der Ableitabschnitt in eine den Ableitquerschnitt öffnende Bodenstellung vorgespannt und hat eine Strömungsleiteinrichtung zum Überführen des Ableitabschnitts in eine den Ableitquerschnitt schließende Flugstellung.
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Die Strömungsleiteinrichtung bewirkt bei steigender Flugzeuggeschwindigkeit und somit bei steigendem auf die Strömungsleiteinrichtung wirkenden Anströmdruck eine automatische Anlage des Ableitabschnittes an den Anbindungsabschnitt bzw. die Rumpfaußenhaut, wodurch das Rinnenprofil nicht mehr so weit in die Luftströmung hineinragt und weniger störende Strömungsturbulenzen ausgebildet werden. Dabei wird durch die Vorspannung des Ableitabschnittes gewährleistet, dass sich das Rinnenprofil bei reduziertem Anströmdruck und somit am Boden selbsttätig öffnet und Flüssigkeiten abgeleitet werden.
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Bevorzugterweise ist der Ableitabschnitt einstückig mit dem Anbindungsabschnitt ausgebildet und zumindest im Verbindungsbereich aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt. Das Rinnenprofil bildet hierbei eine einstückige integrale Struktur und kann beispielsweise bequem durch Spritzgießen hergestellt werden. Durch die Vorspannung des elastischen Materials in die Bodenstellung kann bei einer elastischen Verformung auf Spannelemente wie Federn und dergleichen verzichtet werden.
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Um eine harmonische Belastungsverteilung des Ableitquerschnitts zu erreichen ist es vorteilhaft, wenn die Strömungsleiteinrichtung eine Vielzahl von Leitelementen hat, die an einer von dem Anbindungsabschnitt abgewandten Außenfläche des Ableitabschnitts angeordnet sind.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Leitelemente als keilartige Körper ausgebildet. Derartige Körper weisen einen definierten Anstellwinkel auf und sind robust. Insbesondere können sie einstückig mit dem Ableitabschnitt und somit mit dem Rinnenprofil ausgebildet sein.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Leitelemente als verschwenkbare Leitplatten mit einem in Abhängigkeit einer Flugzeuggeschwindigkeit sich selbsttätig einstellbaren Anstellwinkel ausgebildet. Der Anstellwinkel ist in der Bodenstellung maximiert und wird bei zunehmender Geschwindigkeit und somit in der Flugstellung minimiert, so dass die Leitplatten der Außenströmung immer nur so viel Widerstand entgegensetzen, wie zum Schließen der Ableitquerschnitte notwendig ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Bodenelemente bogenförmige Körper, die jeweils einen Tunnel zur Außenfläche begrenzen und verhältnismäßig wenig Strömungsturbulenzen bewirken.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Leitelemente als tragflächenartige Profile ausgebildet, die derart profiliert sind, dass sich diese in der Flugstellung in Richtung der Außenhaut bewegen.
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Ein bevorzugtes Flugzeug ist zumindest im Bereich seiner Passagiertüren mit jeweils einem erfindungsgemäßen Rinnenprofil versehen. Ein derartiges Flugzeug zeichnet sich durch eine optimierte Oberflächen- bzw. Außenströmung, einen reduzierten Treibstoffverbrauch und durch reduzierte Außengeräusche aus.
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Zur weiteren Optimierung der Außenströmung können die Rinnenprofile in Strömungsrichtung orientiert sein.
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Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand stark vereinfachter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Abschnitt eines Flugzeugrumpfes im Bereich einer Passagiertür mit einem erfindungsgemäßen Rinnenprofil,
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2 das Rinnenprofil aus 1 in einer Bodenstellung,
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3 das Rinnenprofil aus 1 in einer Flugstellung,
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4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Strömungsleiteinrichtung des Rinnenprofils,
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5a und 5b ein zweites Ausführungsbeispiel einer Strömungsleiteinrichtung des Rinnenprofils, und
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6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Strömungsleiteinrichtung des Rinnenprofils.
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1 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung eines Rinnenprofils 1 zum Ableiten von Flüssigkeiten, das an einem Rumpfabschnitt 2 eines Flugzeugs zur Längsrichtung x angestellt ist und in Hochrichtung z betrachtet oberhalb einer Passagiertür 4 angeordnet ist. Das Rinnenprofil 1 ist dabei derart mit seiner Profillängsachse x' zur Längsachsachse x angestellt, dass es in Richtung einer Außenströmung bzw. Luftströmung im Flug verläuft.
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Gemäß 2 ist das Rinnenprofil 1 U-förmig mit einem streifenartigen Anbindungsabschnitt 6 zur Anbindung des Rinnenprofils 1 an den Rumpfabschnitt 2 und mit einem L-förmigen Ableitabschnitt 8 zur Begrenzung eines schraffiert dargestellten Ableitquerschnittes 10 ausgebildet. Selbstverständlich sind auch andere Profile wie ein V-Profil vorstellbar. Das Rinnenprofil 1 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und besteht aus einem Kunststoffmaterial, das vorzugsweise faserverstärkt ist. Allerdings kann es auch metallisch sein. Zumindest im Verbindungsbereich bzw. Gelenkbereich des Ableitabschnitts 8 mit dem Anbindungsabschnitt 6 ist es jedoch elastisch ausgebildet und ermöglicht so eine Bewegung des Anbindungsabschnitts 8 um die Profillängsachse x' relativ zum Anbindungsabschnitt 6. Bevorzugterweise ist der Gelenkbereich als ein Filmscharnier ausgebildet. Der Ableitabschnitt 8 kann jedoch auch vollständig elastisch verformbar ausgebildet sein, was insbesondere bei Ausbildung des Rinnenprofils 1 mit dem gezeigten beispielhaften U-förmigen Profil vorteilhaft ist.
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Der Ableitabschnitt 8 ist in Richtung einer Bodenstellung vorgespannt, so dass er wie 2 gezeigt in der Bodenstellung nach oben und endseitig geöffnet ist. Aufgrund der Orientierung des Rinnenprofils 1 in Richtung der Außenströmung werden daher die Flüssigkeiten wie Regenwasser oder Enteisungsmittel cockpitseitig oder gemäß der Darstellung in 1 links an der Passagiertür vorbeigeführt.
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In einer in 3 skizzierten Flugstellung wird der Ableitabschnitt 8 aufgrund eines sich ausbildenden Anströmrucks mit seiner Innenfläche 12 gegen eine gegenüberliegende Anlagefläche 14 des Anbindungsabschnittes 6 gedrückt und somit der Ableitquerschnitt 10 geschlossen.
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Wie in den 4, 5a, 5b und 6 gezeigt, weist das Rinnenprofil 1 eine Strömungsleiteinrichtung 16 zum Schließen des Ableitquerschnittes 10 in der Flugstellung auf.
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Gemäß 4 hat ein erstes Ausführungsbeispiel der Strömungsleiteinrichtung 16 eine Vielzahl von keilartigen Leitelementen 18, die in Längsrichtung des Rinnenprofils 1 an einer zur Innenfläche 12 entgegegengesetzten Außenfläche 20 des Ableitabschnittes 8 angebunden sind. Sie sind integral mit dem Anbindungsabschnitt 8 ausgebildet und haben eine um einen Anstellwinkel α zur Außenfläche 20 angestellte und der Außenströmung entgegengerichtete Anströmfläche 22. Sie können jedoch auch nachträglich stoffschlüssig an der Außenfläche 20 angebunden sein. Bevorzugterweise sind sie in einem regelmäßigen Abstand voneinander angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Leitelemente 18 derart zueinander angeordnet, dass sich die Außenströmung vor Anströmung des jeweils nachfolgenden Leitelement 18 beruhigt hat, d. h., das eventuelle von dem jeweils vorhergehenden Leitelement 18 verursachte Wirbel ausgelaufen sind und eine zumindest nahezu lamninare Anströmung des jeweils nachfolgenden Leitelements 18 erfolgt.
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Bei sich bewegenden Flugzeug trifft die Außenströmung auf die Anströmflächen 22 auf, wodurch diese mit einem Anströmdruck beaufschlagt werden. Der Anströmdruck ist abhängig von der Flugzeuggeschwindigkeit und nimmt mit steigender Flugzeuggeschwindigkeit zu. Sobald der Anströmdruck größer als die Vorspannung des Ableitabschnitts 8 ist, wird dieser gegen den Anbindungsabschnitt 6 gedrückt und der Ableitquerschnitt 10 wird geschlossen. Das Rinnenprofil 1 ragt nun minimal in die Außenströmung hinein. Bei abnehmender Flugzeuggeschwindigkeit nimmt der Anströmdruck ab und der Ableitquerschnitt 10 wird durch den sich entspannenden Ableitabschnitt 8 geöffnet.
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Gemäß den 5a und 5b hat ein zweites Ausführungsbeispiel der Strömungsleiteinrichtung 16 im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel nach 4 eine Vielzahl von plattenartigen verschwenkbaren Leitelementen 18. Die Leitelemente 18 bilden jeweils eine Anströmfläche 22 und sind jeweils um eine quer zur Außenströmung verlaufenden Schwenkachse 24 verschwenkbar. Hierdurch weisen die Leitelemente 18 jeweils einen variablen Anstellwinkel α auf, der in der Bodenstellung maximiert (5a) und in der Flugstellung in Abhängigkeit des jeweils anliegenden Anströmdruckes und somit in Abhängigkeit der jeweiligen Fluggeschwindigkeit selbsttätig minimiert wird (5b). Die Leitelemente 18 bestehen aus Kunststoff und haben einen Befestigungsabschnitt 26, mittels dem sie an der Außenfläche 20 des Ableitabschnitts 8 stoffschlüssig angebunden sind. Zur Vermeidung von Spannelementen sind sie in Bodenstellung und somit in Richtung eines maximalen Anstellwinkels α vorgespannt. Die Vorspannung ist dabei derart gewählt, dass sich erst dann ein minimaler Anstellwinkel α einstellt, wenn der Ableitquerschnitt 10 vollständig geschlossen ist.
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Gemäß 6 hat ein drittes Ausführungsbeispiel der Strömungsleiteinrichtung 16 im Unterschied zu dem vorgenannten erstem Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von brückenförmigen Leitelementen 18. Die Leitelemente 18 sind jeweils als ein bogenförmiger Körper ausgebildet, der sich quer zur Außenströmung erstreckt und jeweils einen in Längsrichtung des Rinnenprofils 1 verlaufenden Tunnel 28 zur Außenfläche 20 definiert. Beim Durchströmen der Tunnel 28 wird im Bereich der Außenfläche 20 ein Unterdruck erzeugt und somit ein Druckgradient von dem Ableitabschnitt 8 in Richtung des Anbindungsquerschnitts 8 erhöht, der ein verlässliches Schließen des Ableitquerschnitts 10 bewirkt bzw. zumindest unterstützt.
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Offenbart sind ein Rinnenprofil zum Ableiten von Flüssigkeiten an einem Flugzeug, mit einem Anbindungsabschnitt zur Anbindung des Rinnenprofils an eine Außenhaut des Flugzeugs und mit einem Ableitabschnitt zur Bildung eines Ableitquerschnitts des Rinnenprofils, wobei der Ableitabschnitt in eine den Ableitquerschnitt öffnende Bodenstellung vorgespannt ist und eine Strömungsleiteinrichtung zum Überführen des Ableitabschnitts in eine den Ableitquerschnitt schließende Flugstellung hat, sowie ein Flugzeug mit einem derartigen Rinnenprofil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rinnenprofil
- 2
- Rumpfabschnitt
- 4
- Tür
- 6
- Anbindungsabschnitt
- 8
- Ableitabschnitt
- 10
- Ableitquerschnitt
- 12
- Innenfläche
- 14
- Anlagefläche
- 16
- Strömungsleiteinrichtung
- 18
- Leitelement
- 20
- Außenfläche
- 22
- Anströmfläche
- 24
- Schwenkachse
- 26
- Befestigungsabschnitt
- 28
- Tunnel
- x
- Längsrichtung Flugzeug
- x'
- Profillängsachse
- z
- Hochrichtung Flugzeug
- α
- Anstellwinkel
