DE102011075774A1

DE102011075774A1 - Panel, verfahren zur herstellung eines panels und flugzeug

Info

Publication number: DE102011075774A1
Application number: DE102011075774A
Authority: DE
Inventors: Eckart Frankenberger
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-11-15
Also published as: EP2707281A2; EP2707281B1; US20140079905A1; CN103502094B; CN103502094A; WO2012152934A2; WO2012152934A3

Abstract

Offenbart sind ein Panel zur lösbaren Anordnung zwischen einer Außenhaut eines Transportmittels, bspw. ein Flugzeug, ein Reisebus, ein Eisenbahnwagen sowie eine Schiffskabine, und einer Innenverkleidung des Transportmittels, mit einem plattenartigen Isolationskörper, der zumindest einen integrierten Klimakanal aufweist und zumindest eine zur Innenfläche abschnittsweise geöffnete nutenartige Leitungsführung hat, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Panels sowie ein Flugzeug mit einer Vielzahl von derartigen Panelen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Panel zur lösbaren Anordnung zwischen einer Außenhaut eines Transportmittels und einer Innenverkleidung des Transportmittels, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Panels sowie ein Flugzeug mit einer Vielzahl von derartigen Panelen.
Transportmittel wie Passagierflugzeuge durchlaufen regelmäßig eine Ausrüstungs- und Ausstattungsmontage, in der unter anderen stromführende und signalführende Installationsleitungen, Halter zur Anbindung der Installationsleitungen, Isoliermatten sowie Klimarohre verlegt werden. Dabei werden häufig zuerst die Halter an der Primärstruktur des Transportmittels befestigt. Dann werden die Isoliermatten an die Primärstruktur angebunden, wobei diese mit entsprechenden Ausschnitten zum Durchführen der Halter versehen sind. Anschließend werden die Installationsleitungen in den Haltern angeordnet. Danach werden die Klimarohre an der Primärstruktur befestigt. Da die Führung und die Auslegung der Installationsleitungen sowie die Halter an individuelle Kundenerfordernisse angepasst sind, ist jedoch ein hoher Änderungsaufwand erforderlich. Durch den hohen Änderungsaufwand wird jedoch konstruktionsseitig ein erheblicher zeitlicher Vorlauf benötigt, um die Installationsleitungen, die Halter und die Isoliermatten rechtzeitig vor dem Installationsbeginn festzulegen. Zudem sind die einzelnen Halter voneinander beabstandet, wodurch die Installationsleitungen eine Vielzahl von frei schwebenden Abschnitten aufweisen. Des Weiteren können im Bereich der Ausschnitte der Isoliermatten Wärmeverluste auftreten, wodurch eine Isolationswirkung verschlechtert wird. Außerdem können die Ausschnitte fehlerhaft ausgeführt und positioniert werden. Ferner sind die Klimarohre sehr empfindlich und bereits bei leichten Druckbelastungen von Weißbruch gefährdet.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 510 454 A1 ist ein Seitenpanel für einen Flugzeugrumpf bekannt, das einen plattenartigen Körper aufweist, in dem Klimakanäle integriert sind und deren Innenfläche eine Innenverkleidung bildet. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, dass bei einer Beschädigung der Innenverkleidung das gesamte Seitenpanel auszuwechseln ist. Des Weiteren ist nachteilig, dass die Installationsleitungen herkömmlich verlegt werden.
Zur Reduzierung des Installationsaufwandes der Installationsleitungen wird in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 015 856 A1 vorgeschlagen, die Installationsleitungen in die Außenhautsegmente bzw. Hautfelder des Flugzeugs bei deren Herstellung zu integrieren. Eine derartige integrale Bauweise ist jedoch technisch sehr anspruchsvoll.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Panel zur lösbaren Anordnung zwischen einer Außenhaut eines Transportmittels und einer Innenverkleidung des Transportmittels zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile beseitigt und eine vereinfachte Ausrüstungs- bzw. Ausstattungsmontage ermöglicht. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Panels sowie ein Flugzeug zu schaffen, dessen Ausrüstung bzw. Ausstattungsmontage zeitlich verkürzt ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Panel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 und durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
Ein erfindungsgemäßes Panel zur lösbaren Anordnung zwischen einer Außenhaut eines Transportmittels und einer Innenverkleidung des Transportmittels hat einen plattenartigen Isolationskörper, der zumindest einen integrierten Klimakanal aufweist und zumindest eine zur Innenfläche zumindest abschnittsweise geöffnete nutenartige Leitungsführung hat.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine vereinfachte Ausrüstungs- bzw. Ausstattungsmontage, da in einem Schritt Isolationsmaterial, zumindest ein Klimarohr und zumindest eine Leitungsführung montiert werden. Durch den Wegfall von Haltern für die Installationsleitungen benötigt der als Isolationsmaterial wirkende Isolationskörper keine Ausschnitte zur Durchführung von Haltern. Hierdurch können zum einen keine Fehlschnitte auftreten und zum anderen wird die Isolationswirkung verbessert, da der Isolationskörper großflächig geschlossen ist. Durch die Integration des zumindest einen als Klimarohr wirkenden Klimakanals ist eine Beschädigung desselben und somit ein Weißbruch nicht möglich. Durch die zumindest eine als Kabelkanal wirkende Leitungsführung wird der Verlauf der jeweiligen stromführenden und/oder signalführenden Installationsleitung vorgegeben und die Gefahr von Beschädigungen der Installationsleitungen wird reduziert, da diese keine frei schwebenden Abschnitte aufweisen. Des Weiteren kann schnell und rechtzeitig auf Kundenanforderungen reagiert werden. Zudem kann die Innenverkleidung gewichtsreduziert ausgeführt werden, da sie strukturell von dem jeweiligen Panel unterstützt wird.
Bevorzugterweise ist der Isolationskörper ein Schaumkörper aus einem schaumartigen Material. Der Schaum kann beispielsweise auf einem Kunststoff oder auf einem Metall wie Aluminium basieren und zeichnet sich durch ein geringes Gewicht, eine hohe Isolationswirkung und durch eine einfache Herstellung aus. Allerdings wird die Verwendung eines Kunststoffmaterials bevorzugt, da hierdurch insbesondere Korrosion vermeidbar und eine Bestromung des Panels bei einer versehentlichen Beschädigung einer Installationsleitung nicht zu befürchten ist. Alternativ ist auch ein Sandwichaufbau mit beispielsweise einem Wabenkern oder Faltkern vorstellbar.
Um den zumindest einen Klimakanal innenumfangsseitig nicht mit einer luftundurchlässigen Schicht versehen zu müssen oder den zumindest einen Klimakanal nicht als ein separates Rohrelement in den Isolationskörper integrieren zu müssen, ist es vorteilhaft, wenn der Isolationskörpers zumindest in einem den Klimakanal bildenden Abschnitt eine geschlossenporige Materialstruktur hat. Zur Verbesserung der Isolationswirkung ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Isolationskörper vollständig aus einem geschlossenporigen Material besteht, wodurch eine Vielzahl von isolierenden Luftkammern gebildet wird.
Das Gewicht des Panels und somit das Flugzeuggewicht lässt sich reduzieren, wenn der Isolationskörper in einem Körperabschnitt außerhalb des zumindest einen Klimakanals querschnittsverjüngt ist.
Zur Vermeidung von Korrosion ist es vorteilhaft, wenn der Isolationskörper Abflussbohrungen zum Abführen von Kondenswasser aufweist.
Die Montage lässt sich weiter vereinfachen, wenn der Isolationskörper brandhemmend ist, so dass auf ein gesondertes Brandschutzelement verzichtete werden kann. Dies kann bspw. durch eine entsprechende Beschichtung, eine Imprägnierung oder eine geeignete Materialwahl des Isolationskörpers erfolgen.
Bevorzugterweise sind Sicherungselemente zum Einspannen zumindest einer Installationsleitung in der zumindest einen Leitungsführung vorgesehen. Die Sicherungselemente ermöglichen eine sichere Befestigung der Installationsleitung unabhängig vom Querschnittsverhältnis der Leitungsführung zur Installationsleitung, so dass auch eine schmale Installationsleitung in einer breiten Leitungsführung sicher aufgenommen und die Querschnittsfläche der Leitungsführung standardisiert werden kann.
Die Anzahl der Sicherungselemente lässt sich dadurch reduzieren, dass der Isolationskörper zumindest einen den Kanal querenden Brückenabschnitt hat, der einen Tunnel zum Durchführen der zumindest einen Installationsleitung definiert.
Die Anordnung des Panels an den Außenhautabschnitt lässt sich vereinfachen, wenn der Isolationskörper Randabschnitte zum formschlüssigen Einspannen zwischen Versteifungen einer Primärstruktur des Transportmittels hat. Durch das formschlüssige Einspannen kann auf Klammern oder sonstige Halteeinrichtungen verzichtet werden. Die Anbindung erfolgt bevorzugterweise lediglich über eine sogenannte Snap-and-Click-Verbindung. Dadurch dass die Versteifungen quasi als Halteelemente für die Isolationskörper dienen, ist ein minimaler Abstand zwischen den Panelen einstellbar, was die Isolation begünstigt.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der zumindest eine Klimakanal und/oder die zumindest eine Leitungsführung während der Herstellung des Isolationskörpers in diesen eingebracht werden. Hierzu können der zumindest eine Kanal und die zumindest eine Leitungsführung durch geeignete platzhaltende Füllmaterialien wie Wachskerne abgebildet werden, die nach der Herstellung durch Wärmeeinwirkung aus dem Isolationskörper entfernt werden. Allerdings können insbesondere die Füllmaterialien zur Ausbildung der zumindest einen Leitungsführung auch aus einem temperaturbeständigen Festkörper wie einem Metallkörper bestehen, da die Leitungsführungen umfangsseitig nicht geschlossen sind.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden nach der Herstellung des Isolationskörpers entsprechende Bohrungen oder Fräsarbeiten zur Ausbildung des zumindest einen Klimakanals und der zumindest einen Leitungsführung vorgenommen.
Ein bevorzugtes Flugzeug hat eine Vielzahl von zwischen einer Rumpfaußenhaut und einer Kabinenverkleidung angeordneten erfindungsgemäßen Panelen. Ein derartiges Flugzeug zeichnet sich durch eine verkürzte Ausrüstungs- und Ausstattungsmontage, eine optimierte Isolation sowie durch ein geringeres Gewicht aus.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines montierten erfindungsgemäßen Panels,
2 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel, und
3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Panels.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Panels 1 zur lösbaren Integration in einen Flugzeugrumpf zwischen einer Außenhaut 2 und einer Innenverkleidung 4.
Das Panel 1 hat einen plattenartigen Isolations- bzw. Schaumkörper 6 mit einer konstanten Dicke d aus einem Kunststoffmaterial. Das Kunststoffmaterial ist als ein Hartschaum mit geschlossenen Poren ausgebildet und verfügt über wärmeisolierende, geräuschdämmende und brandhemmende Eigenschaften. Der Schaumkörper 6 hat eine Außenfläche 8 (s. 3), mittels der er an der Außenhaut 2 anliegt und eine Innenfläche 10, die von der Innenverkleidung 4 bedeckt ist. Er ist formschlüssig zwischen zwei Umfangsversteifungen wie Spanten 12, 14 eingespannt und zeichnet dabei den gekrümmten bzw. sphärischen Verlauf der Außenhaut 2 nach. Zur flächigen Anlage des Schaumkörpers 6 mit seiner Außenfläche 8 an der Außenhaut 2 sind in der Außenfläche 8 bevorzugterweise eine Vielzahl von nicht gezeigten schlitzartigen Vertiefungen zur Aufnahme von Längsversteifungen wie Stringern ausgebildet.
Das Panel 1 hat zudem einen den Schaumkörper 6 durchsetzenden Fensterausschnitt 16, zwei Klimakanäle 18, 20 sowie zwei nutenartige Leitungsführungen 22, 24. Ferner hat das Panel 1 nicht gezeigte Abflussbohrungen zum Abführen von Kondenswasser.
Die Klimarohre 18, 20 sind als zwei Steigleitungen beidseits des Fensterausschnittes 16 angeordnet. Sie durchsetzen den Schaumkörper 6 in Umfangsrichtung des Flugzeugrumpfes und sind an seinen Schmalseiten 26, 28 zur Umgebung und somit zum benachbarten Panel 1‘ geöffnet. Selbstverständlich können die Klimarohre 18, 20 auch ein Orientierung in Längsrichtung des Flugzeugrumpfes haben. Um Leckagen im Übergangsbereich zwischen den einzelnen Panelen 1, 1‘ zu verhindern, können die Klimakanäle 18, 20 jeweils zumindest in einem Endbereich mit integralen Verbindungsstutzen versehen sein, die in die Klimakanäle 18‘, 20‘ des benachbarten Panels 1‘ eintauchen. Alternativ können auch Muffen und drgl. in die Klimakanäle 18, 20 eingeführt werden.
Die Leitungsführungen 22, 24 dienen zur Aufnahme von stromführenden und/oder signalführenden Installationsleitungen 30 bzw. eines Leitungsbündels. Sie sind in die Innenfläche 10 des Schaumkörpers 6 eingebracht und als eine in Flugzeuglängsrichtung orientierte Längsführung 22 sowie eine in Umfangsrichtung verlaufende Umfangsführung 24 ausgebildet. Sie sind zur Innenfläche 10 sowie endseitig geöffnet und haben bspw. einen konstanten quadratischen Querschnitt. Umfangsseitig geschlossen werden die Leitungsführungen durch die großflächig an der Innenfläche 10 anliegende Innenverkleidung 4, die hierdurch von dem Panel 1 strukturell unterstützt wird.
Wie in 2 anhand der Längsführung 22 gezeigt sind zur Sicherung der Installationsleitungen 30 in den Leitungsführungen 22, 24 zumindest während der Montage eine Vielzahl von kunststoffbasierten Sicherungselementen 32 vorgesehen. Die Sicherungselemente 32 haben ein die Kontur der Leitungsführungen 22, 24 nachzeichnendes quadratisches Hohlprofil, das im Bereich einer Wandung 34 mit einem Längsspalt 36 zur Einführung der Installationsleitungen 30 in einen Aufnahmeraum 38 und zur Ermöglichung einer elastischen Verformung des Hohlprofils versehen ist. Sie sind derart ausgebildet, dass sie die Aufnahme von Isolationsleitungen 30 unterschiedlicher Durchmesser ermöglichen. Die Sicherungselemente 32 werden regelmäßig voneinander beabstandet an den Installationsleitungen 30 angeordnet und dann mit den Installationsleitungen 30 in den Leitungsführungen 22, 24 positioniert. Dabei werden die Sicherungselemente 32 elastisch verformt und unter Eigenspannung in den Leitungsführungen 22, 24 selbstsichernd gehalten, wodurch die Installationsleitungen 30 gegen Herausfallen gesichert sind. Somit wirken die anschließend zu montierenden Innenverkleidungen 4 vorrangig als Schutz vor Beschädigungen des Panels 1 bzw. der Installationsleitungen 30.
Zur Reduzierung der Anzahl von Sicherungselementen 30 kann der Isolationskörper 2 nicht gezeigte Brückenabschnitte aufweisen, die die Leitungsführungen 22, 24 abschnittsweise abdecken und somit Tunnel zur Durchführung der Isolationsleitungen 30 bilden.
In 3 ist ein Schnitt durch zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Panels 1 gezeigt. Im Wesentlichen Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist ein einen Fensterausschnitt 16 aufnehmender mittlerer Körperabschnitt 40 wandstärkenreduziert gegenüber flankierenden Randabschnitten 42, 44 ausgebildet. Zur Realisierung eines notwendigen Mindestkanalquerschnitts sind Klimakanäle 18, 20 in die quasi wandstärkenverdickten Randabschnitte 42, 44 integriert. Leitungsführungen 22, 24 zur Aufnahme von Isolationsleitungen 30 sowie eine Innenverkleidung 4 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 dienen die Randbereiche 42, 44 als Formschlusselemente zur formschlüssigen Einspannung (Snap-und-Click) des Panels 1 zwischen Spanten 12, 14. Hierzu ist das Panel 1 bspw. jeweils mit dem einen Randbereich 42 zwischen den einen Spant 12 und die Außenhaut 2 geführt und mit dem anderen Randabschnitt 44 auf den anderen Spant 14 geführt. Gemäß der Darstellung in 3 ist der linke Randabschnitt 42 derart ausgebildet, dass er zwischen der Außenhaut 2 und einem Innengurt 46 des linken Spantes 12 eingespannt ist und zudem flächig am Steg 48 des linken Spantes 12 anliegt. Der linke Randabschnitt 42 schließt bündig mit dem Innengurt 46 ab und hat hierzu eine innenflächenseitige Zurückstufung 50. Der gemäß der Darstellung in der 3 rechte Randabschnitt 44 ist derart ausgebildet, dass er flächig am Steg 52 des rechtens Spantes 14 anliegt und über einen Innengurt 54 des rechten Spantes 14 geführt ist. Er hat eine außenflächenseitige Zurückstufung 56 zur Aufnahme eines Außengurtes 58 des rechten Spantes 14 sowie einen innenflächenseitigen Vorsprung 60 zur Überdeckung des Innengurtes 54 des rechten Spantes 14.
Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Panels 1 werden zur Ausbildung der Klimakanäle 18, 20 Wachskerne und zur Ausbildung der Leitungsführungen 22, 24 entsprechende Festkörper wie Metallleisten als Einlegeteile in einer Werkzeugform für den Schaumkörper 6 positioniert. Nach der Positionierung der Wachskerne und der Metallleisten wird die Werkzeugform geschlossen, das Kunststoffmaterial in die geschlossene Werkzeugform eingeleitet, bspw. eingespritzt, und der Schaumkörper 6 unter Temperatur- und Druckeinwirkung ausgebildet. Anschließend wird der Schaumkörper 6 entformt und die Wachskerne werden unter Wärmeeinwirkung zur Bildung des Panels 1 herausgelöst.
Offenbart sind ein Panel zur lösbaren Anordnung zwischen einer Außenhaut eines Transportmittels, bspw. ein Flugzeug, ein Reisebus, ein Eisenbahnwagen sowie eine Schiffskabine, und einer Innenverkleidung des Transportmittels, mit einem plattenartigen Isolationskörper, der zumindest einen integrierten Klimakanal aufweist und zumindest eine zur Innenfläche abschnittsweise geöffnete nutenartige Leitungsführung hat, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Panels sowie ein Flugzeug mit einer Vielzahl von derartigen Panelen.
Bezugszeichenliste

1: Panel
2: Außenhaut
4: Innenverkleidung
6: Schaumkörper
8: Außenfläche
10: Innenfläche
12: Spant
14: Spant
16: Fensterausschnitt
18: Klimakanal
20: Klimakanal
22: Leitungsführung
24: Leitungsführung
26: Schmalseite
28: Schmalseite
30: Installationsleitung
32: Sicherungselement
34: Wandung
36: Längsspalt
38: Aufnahmeraum
40: Mittelabschnitt
42: Randabschnitt
44: Randabschnitt
46: Innengurt
48: Steg
50: Zurückstufung
52: Steg
54: Innengurt
56: Zurückstufung
58: Außengurt
60: Vorsprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1510454 A1 [0003]
DE 102009015856 A1 [0004]

Claims

Panel (1) zur lösbaren Anordnung zwischen einer Außenhaut (2) eines Transportmittels und einer Innenverkleidung (4) des Transportmittels, mit einem plattenartigen Isolationskörper (6), der zumindest einen integrierten Klimakanal (18, 20) aufweist und zumindest eine zur Innenfläche (10) zumindest abschnittsweise geöffnete nutenartige Leitungsführung (22, 24) hat.
Panel nach Anspruch 1, wobei der Isolationskörper (6) ein Schaumkörper ist.
Panel nach Anspruch 2, wobei der Isolationskörper (6) im Bereich des zumindest einen Klimakanals (18, 20) eine geschlossenporige Materialstruktur hat.
Panel nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Isolationskörper (6) in einem Körperabschnitt (40) außerhalb des zumindest einen Klimakanals (18, 20) querschnittsverjüngt ist.
Panel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Isolationskörper (6) Abflussbohrungen zum Abführen von Kondenswasser vorgesehen sind.
Panel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolationskörper (6) brandhemmend ist.
Panel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Sicherungselement (32) zum Einspannen zumindest einer Installationsleitung (30) in die zumindest eine Leitungsführung (22, 24) vorgesehen ist.
Panel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolationskörper (6) zumindest einen die zumindest eine Leitungsführung (22, 24) querenden Brückenabschnitt hat.
Panel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolationskörper (6) Randabschnitte (42, 44) zum formschlüssigen einspannen zwischen Versteifungen (12, 14) des Transportmittels hat.
Verfahren zur Herstellung eines Panels (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Klimakanal (18, 20) und/oder zumindest eine Leitungsführung (22, 24) während oder nach der Herstellung eines Isolationskörpers (6) in diesen eingebracht wird.
Flugzeug mit einer Vielzahl von zwischen einer Rumpfaußenhaut (2) und einer Kabineninnenverkleidung (4) angeordneten Panelen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.