DE102015213271A1

DE102015213271A1 - Flugzeug mit einer Tragstruktur zur Übertragung elektrischer Energie zwischen einer Energiequelle und einem Energieverbraucher

Info

Publication number: DE102015213271A1
Application number: DE102015213271.4A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft die Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Energiequelle und einem Energieverbraucher einer elektrischen Anlage eines Flugzeugs. Das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept liegt in der Nutzung der vernetzten Tragstruktur eines Flugzeugs als elektrische Verbindungen. Die Tragstruktur weist eine Vielzahl von Streben aus einem elektrisch leitfähigen Material auf, die netzwerkartig angeordnet und in Knotenpunkten des Netzwerks mechanisch miteinander verbunden sind. Eine geeignete Auswahl von Streben des Netzwerks wird zur Bildung eines Pfades von der Quelle zum Verbraucher mit Hilfe elektrisch leitfähiger Verbindungselemente verschaltet, so dass eine elektrische Verbindung zwischen Quelle und Verbraucher hergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer Energiequelle und einem Energieverbraucher einer elektrischen Anlage eines Flugzeugs.
Flugzeuge werden zukünftig voraussichtlich einen stetig steigenden Grad an Elektrifizierung aufweisen. Dies betrifft sowohl die Bord-Infrastruktur bspw. mit der Avionik, der Aktuatorik, Klimaanlagen, Gastronomiegeräten, Unterhaltungssystemen etc. als auch die Energieversorgung sowie teilweise auch das Antriebssystem des Flugzeugs. Um die benötigte elektrische Energie von den bordeigenen Energiequellen bzw. Energieversorgungen zu den jeweiligen Energieverbrauchern zu führen, werden Stromleitungen benötigt, die typischerweise aus ummanteltem Kupfer bestehen. Diese sind bei hohen zu übertragenden Leistungen sehr schwer und reduzieren damit den Gesamtwirkungsgrad des Flugzeugs bzw. erhöhen dessen Energieverbrauch.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Übertragung von elektrischer Energie zwischen einer elektrischen Energiequelle und elektrischen Verbrauchern der elektrischen Anlage des Flugzeugs anzugeben.
Diese Aufgabe ist bei dem in Anspruch 1 angegebenen Flugzeug und durch die in Anspruch 8 angegebene Verwendung einer Tragstruktur eines Flugzeugs gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept liegt in der Nutzung der vernetzten Tragstruktur eines Flugzeugs als elektrische Verbindungen. Die Tragstruktur erfüllt dabei also einen Doppelfunktion, nämlich das Tragen der Lasten bzw. die Stabilisierung des Flugzeugs und gleichzeitig die Übertragung elektrischer Energie bzw. das Leiten von Strom. Dadurch kann auf einen Großteil der sonst benötigten Kupferleitung verzichtet werden.
Ein derartiges Flugzeug weist eine elektrische Anlage mit zumindest einer elektrischen Energiequelle und zumindest einem elektrischen Energieverbraucher auf, wobei die Quelle die zu einem Betrieb des elektrischen Verbrauchers benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt und die Energiequelle und der Energieverbraucher zur Übertragung der elektrischen Energie über eine elektrische Verbindung miteinander verbunden sind. Weiterhin weist das Flugzeug eine Tragstruktur zur Stabilisierung des Flugzeugs auf, welche eine Vielzahl von typischerweise netzwerkartig angeordneten Streben umfasst, die in Knotenpunkten mechanisch miteinander verbunden sind. Die Tragstruktur bewirkt die Stabilität des Flugzeugs, um bspw. eine Verformung des Rumpfes zu verhindern.
Ein Abschnitt der elektrischen Verbindung wird durch zumindest eine ausgewählte Strebe der Vielzahl von Streben gebildet, so dass die elektrische Verbindung entlang eines durch die ausgewählte Strebe gebildeten Pfades verläuft. Um also den elektrischen Verbraucher mit Energie zu versorgen, werden die Energiequelle und der Verbraucher elektrisch mit der ausgewählten Strebe verbunden, so dass der von der Quelle bereitgestellte Strom in die Strebe eingespeist und von der bzw. über die Strebe zum Verbraucher geleitet wird. Die ausgewählte Strebe ersetzt also die sonst übliche Kabelverbindung. Dass die elektrische Verbindung durch die Strebe gebildet wird, ist so zu verstehen, dass der entsprechende elektrische Strom durch das Material der Strebe selbst geleitet wird. Dies ist nicht so zu verstehen, dass an der Strebe eine separate elektrische Leitung angebracht ist. Dazu müssen die zur Bildung der elektrischen Verbindung verwendeten Streben elektrisch leitfähig sein.
Die Streben sind vorzugsweise netzwerkartig und/oder fachwerkartig in einem Netzwerk angeordnet, d.h. der Begriff „Netzwerk“ beinhaltet auch ein Fachwerk oder ähnliche Strukturen. Dabei weist das Netzwerk die bereits erwähnten Knotenpunkte auf, an denen jeweils mehrere der Streben zusammenlaufen, wobei Enden der in den Knotenpunkten zusammenlaufenden Streben mechanisch miteinander verbunden sind. Eine Mehrzahl der Streben wird für die Bildung der elektrischen Verbindung ausgewählt und verwendet.
Dabei sind jeweils zumindest zwei der Mehrzahl der ausgewählten Streben an einem Knotenpunkt elektrisch miteinander verbunden. Dies kann bspw. mit Hilfe eines elektrisch leitfähigen Verbindungselementes realisiert werden, so dass der Pfad aus der Mehrzahl von Streben und den diese Streben verbindenden, elektrisch leitfähigen Verbindungselementen besteht. Hierdurch wird es möglich, eine Vielzahl von Pfaden zu bilden. Da die Streben ohne das Vorhandensein der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente im Regelfall elektrisch voneinander isoliert sind, ermöglicht die die Auswahl und Verwendung von entweder elektrisch leitfähigen oder elektrisch isolierenden Verbindungselementen eine weitestgehend freie Festlegung der Pfade. Das Netzwerk ist in der Regel räumlich sehr ausgeprägt und erstreckt sich in eine Vielzahl von Orten innerhalb des Flugzeugs. Somit ist es möglich, ohne große Zusatzaufwände einen Ort im Flugzeug mit einem anderen Ort elektrisch zu verbinden.
In einer alternativen Realisierungsform weist die Vielzahl von Streben sowohl elektrisch leitfähige Streben auf, die zur Bildung des Pfades verwendet werden, als auch elektrisch isolierende Streben, welche nicht geeignet sind, einen elektrischen Strom zu führen. Durch eine Kombination von isolierenden und leitfähigen Streben kann der gewünschte Pfad von der Energiequelle zum Verbraucher gebildet werden. In den Knotenpunkten, die auf dem Pfad liegen, werden die elektrisch leitfähigen Streben des Pfades elektrisch miteinander verbunden. Dies kann mit Hilfe der bereits erwähnten elektrisch leitenden Verbindungselemente erfolgen. Alternativ kann für die elektrische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Streben die mechanische Verbindung der Enden der in den entsprechenden Knotenpunkten zusammenlaufenden Streben genutzt werden. Dazu muss die mechanische Verbindung elektrisch leitfähig ausgebildet sein.
Die ausgewählten Streben sind also elektrisch leitfähig, während die übrigen Streben der Vielzahl von Streben elektrisch isolierend sind.
Die die ausgewählten Streben miteinander verbindenden mechanischen Verbindungen können elektrisch leitfähig sein, so dass die erwähnten elektrisch leitfähigen Verbindungselemente nicht benötigt werden.
Die Streben können bspw. basierend auf Kohlefaserteilen gefertigt sein, so dass sie zum Einen sehr leicht, gleichzeitig aber hochfest, und zum Anderen elektrisch leitfähig sind.
Zumindest für den Fall, dass die Streben des Netzwerks in den Knotenpunkten nicht ohnehin voneinander elektrisch isoliert sind, können in einem Knotenpunkt, der nicht auf dem Pfad liegt, die an diesem Knotenpunkt zusammenlaufenden Streben über ein elektrisch isolierendes Verbindungselement verbunden sein, um zum Einen die Stabilität des Netzwerks zu gewährleisten und um zum Anderen zu verhindern, dass Streben, die nicht auf dem Pfad liegen sollen, elektrischen Strom führen.
Jedes der Verbindungselemente ist austauschbar, so dass der Pfad und die elektrische Verbindung durch eine gezielte Verwendung von leitenden und/oder isolierenden Verbindungselementen aufbaubar ist.
Die elektrische Anlage kann mehrere elektrische Energieverbraucher aufweisen, die über dementsprechend mehrere elektrische Verbindungen entlang mehrerer Pfade mit der Energiequelle verbunden sind. Jeder dieser Pfade weist einen ersten Teilabschnitt und einen zweiten Teilabschnitt auf. Die elektrischen Verbindungen von der Energiequelle zu den Energieverbrauchern sind derart aufgebaut, dass die elektrischen Verbindungen zu den Energieverbrauchern stückweise über einen gemeinsamen Pfad und stückweise über individuelle Pfade geführt werden. Der gemeinsame Pfad verläuft über zumindest eine gemeinsam genutzte Strebe, während für jeden der individuellen Pfade über separate Streben verlaufen. In dem gemeinsamen Pfad verlaufen die ersten Teilabschnitte der mehreren Pfade über die gemeinsam genutzte Strebe. In den individuellen Pfaden verlaufen die jeweils zweiten Teilabschnitte. Weiterhin wird der gemeinsame Pfad an einem bestimmten Knotenpunkt im Netzwerk in die mehreren individuellen, zweiten Teilabschnitte zu den mehreren Energieverbrauchern aufgespalten.
Zumindest eine der ausgewählten Streben, insbesondere die gemeinsam genutzte Strebe, ist als Multi-Strebe ausgebildet. Die Multi-Strebe weist eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, elektrisch leitfähigen Sektionen auf, die sich entlang einer Längsachse der Multi-Strebe zwischen den Enden der Multi-Strebe erstrecken. Die Sektionen sind voneinander elektrisch isoliert, so dass die Multi-Strebe zur Bildung des gemeinsamen Pfades verwendbar ist, wobei unterschiedliche Sektionen der Multi-Strebe zu unterschiedlichen Pfaden der mehreren Pfade und damit zu unterschiedlichen elektrischen Verbindungen beitragen. Die Verwendung einer Multi-Strebe ermöglicht also, dass mehrere elektrische Verbindungen über dieselbe Strebe geführt werden, wobei die den Verbindungen entsprechenden Pfade aber gleichzeitig voneinander getrennt sind. So können bspw. unterschiedliche Spannungen über dieselbe Strebe geführt werden, was insofern vorteilhaft sein kann, als dass verschiedene elektrische Verbraucher häufig verschiedene Betriebsspannungen benötigen.
Die Multi-Strebe ist in demjenigen Knotenpunkt des Netzwerks, in dem der gemeinsame Pfad in die mehreren, zweiten Teilabschnitte aufgespalten wird, über eine der Anzahl der mehreren Pfade entsprechende Anzahl von elektrisch leitfähigen Verbindungselementen mit den zur Bildung des jeweiligen zweiten Teilabschnitts ausgewählten und in dem Knotenpunkt endenden Streben verbunden.
Die Tragstruktur des Flugzeuges kann demnach zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer elektrischen Energiequelle einer elektrischen Anlage des Flugzeugs und zumindest einem elektrischen Energieverbraucher der elektrischen Anlage zur Übertragung einer zum Betreiben des Energieverbrauchers benötigten elektrischen Energie verwendet werden, wobei die Tragstruktur eine Vielzahl von Streben zur Stabilisierung des Flugzeugs aufweist und wobei ein Abschnitt der elektrischen Verbindung durch zumindest eine ausgewählte Strebe aus der Vielzahl von Streben gebildet wird, so dass die elektrische Verbindung entlang eines durch die ausgewählte Strebe gebildeten Pfades verläuft.
Das hier vorgestellte Konzept offenbart eine Vielzahl von Vorteilen. Neben einer erheblichen Gewicht- und Materialeinsparung aufgrund der Doppelfunktion des ohnehin vorhandenen Materials der Tragstruktur, erlaubt das vorgestellte Konzept einen baukastenförmigen Aufbau des Energieübertragungsnetzes, da die Verbindung zwischen der Energiequelle und einem Energieverbraucher im Wesentlichen mit Hilfe der elektrische leitfähigen Verbindungselemente aufgebaut wird. Es können daher quasi beliebige Pfade über die Tragstruktur aufgebaut werden. Damit erhöht sich letztlich auch die Energieeffizienz des Flugzeugs.
Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Ausführungsformen von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematische Ansicht eines Flugzeugs mit einer Tragstruktur und mit einer elektrischen Anlage mit einer Energiequelle und einem Energieverbraucher,
2 schematische Ansicht des Flugzeugs mit der Tragstruktur, wobei die elektrische Anlage eine Energiequelle und zwei Energieverbraucher aufweist,
3 eine weitere schematische Ansicht des Flugzeugs mit der Tragstruktur, wobei die elektrische Anlage eine Energiequelle und zwei Energieverbraucher aufweist,
4 eine Multi-Strebe in einer Seitenansicht,
5 einen Querschnitt der Multi-Strebe.
Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren kennzeichnen gleiche Komponenten.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Flugzeugs 100. Das Flugzeug 100 weist einen Rumpf 110 sowie zwei in der Figur lediglich angedeutete Tragflächen 121, 122 auf. Der Rumpf 110 ist durch eine Tragstruktur 130 mit einer Vielzahl von Streben 133 stabilisiert und soweit wie nötig versteift. Die Streben 133, von denen in den Figuren der Übersichtlichkeit wegen nur einige wenige mit Bezugszeichen versehen sind, sind in einem Netzwerk 137 angeordnet, so dass die zum sicheren Betrieb des Flugzeugs 100 benötigte Stabilität und Steifigkeit, aber auch die ebenso notwendige Flexibilität des Flugzeugs 100 als Ganzes gegeben ist.
Die netzwerkartig angeordneten Streben 133 sind in Knotenpunkten 138 des Netzwerks 137, an denen jeweils mehrere der Streben 133 zusammenlaufen, mechanisch miteinander verbunden, wobei in jedem Knotenpunkt 138 insbesondere die Enden der dort zusammenlaufenden Streben 133 miteinander verbunden sind. Auch von den Knotenpunkten 138 sind in den Figuren der Übersichtlichkeit wegen nur einige wenige mit Bezugszeichen versehen. Durch diese mechanischen Verbindungen, die nicht im Detail dargestellt sind, wird im Zusammenwirken mit den Streben 133 die bereits erwähnte Stabilität der Tragstruktur 130 und des Flugzeugs 100 gewährleistet. Die Tragstruktur 130 setzt sich auch in die Tragflächen 121, 122 fort. Dies wird in den Figuren jedoch der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
Die Streben 133 können je nach Stabilitätsanforderungen horizontal und ggf. vertikal angeordnet sein. Dabei kann das Netzwerk 137 bspw. wie ein Fachwerk oder ein Gitter aufgebaut sein. Die in der 1 angedeutete Tragstruktur 130 besteht aus einer ersten, horizontal angeordneten Struktur 131, die sich entlang des im Wesentlichen zylinderförmigen Rumpfes 110 erstreckt, so dass sie diesen Zylinder in zwei aneinander angrenzende Teilzylinder teilt. Außerdem weist die Tragstruktur 130 eine zweite, in der 1 nur angedeutete Struktur 132 auf, deren Anordnung und Form im Wesentlichen dem Mantel des Zylinders entspricht. Beide Strukturen 131, 132 sind aus Streben 133 gebildet, die in den Knotenpunkten 138 des Netzwerks 137 mechanisch miteinander verbunden sind. Darüber hinaus kann es noch weitere, in parallelen oder anderen Ebenen liegende Strukturen geben, die jedoch der Übersichtlichkeit wegen in den Figuren nicht dargestellt sind.
Das Flugzeug 100 weist typischerweise eine elektrische Anlage 140 mit einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern und zumindest einer, in der Regel aber mehreren Quellen elektrischer Energie auf, mit der die elektrischen Verbraucher versorgt werden. Die Quellen und die Verbraucher elektrischer Energie müssen hierzu miteinander elektrisch verbunden sein.
Rein exemplarisch zeigt die 1 eine Quelle 141 elektrischer Energie, bspw. eine Batterie, sowie einen elektrischen Verbraucher 142, bspw. die Zentrale einer Klimaanlage. Die Quelle 141 stellt die zu einem Betrieb des Verbrauchers 142 benötigte elektrische Energie zur Verfügung, wobei die elektrische Energie über eine elektrische Verbindung 143 von der Quelle 141 zum Verbraucher 142 transportiert wird.
Die elektrische Verbindung 143 wird ganz oder abschnittsweise durch die Tragstruktur 130 gebildet, d.h. die Tragstruktur 130 bzw. idealerweise eine Teilmenge 133‘ der Streben 133 bildet zumindest einen Abschnitt 144 der elektrischen Verbindung 143. Dementsprechend tragen ausgewählte Streben 133‘ der Tragstruktur 130 zur elektrischen Verbindung 143 bei, während typischerweise eine Vielzahl von Streben 133 verbleibt, die nicht an der elektrischen Verbindung 143 beteiligt sind. Die elektrische Energie wird demnach entlang eines Pfades 148 über die Tragstruktur 130 übertragen, der durch die ausgewählten Streben 133‘ sowie durch elektrisch leitfähige Verbindungselemente 135 gebildet wird, die die benötigten Streben 133‘ in den entsprechenden Knotenpunkten 138, die auf dem Pfad 148 liegen, elektrisch miteinander verbinden. Hierzu müssen zumindest die an der elektrischen Verbindung 143 beteiligten Streben 133‘ und Verbindungselemente 135 selbst elektrisch leitfähig sein. Die verbleibenden, nicht zur elektrischen Verbindung 143 beitragenden Streben können elektrisch isolierend ausgebildet sein. Da bei der Konstruktion der Tragstruktur 130 noch nicht klar sein wird, welche der Streben 133 letztlich Verwendung finden werden, um zur elektrischen Verbindung 143 beizutragen, sind idealerweise sämtliche Streben 133 elektrisch leitfähig. Hiermit können weitestgehen beliebige elektrische Verbindungen 143 gebildet werden. Der Pfad 148 ist in den Figuren durch die dick gestrichelten Linien gekennzeichnet.
Die Materialien der Elemente 133, 135 der Tragstruktur 130 müssen also zumindest zwei Bedingungen erfüllen. Zum Einen müssen sie eine ausreichende Stabilität zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit der Tragstruktur 130 bieten und zum Anderen eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit für die Übertragung der notwendigen elektrischen Leistungen aufweisen. Diese Anforderungen können bspw. durch verschiedene Aluminiumlegierungen erfüllt werden. Natürlich müssen die Streben 133 wie auch die Verbindungselemente 135 entsprechend den Anforderungen nach außen elektrisch isoliert und ggf. elektromagnetisch abgeschirmt sein. Die Art der Isolation richtet sich dabei im Wesentlichen nach der auf der zu isolierenden Leitung anliegenden Spannungshöhe, während die Abschirmung insbesondere für diejenigen Verbindungen 143 notwendig ist, über die Wechselstrom übertragen wird.
Wie bereits angedeutet ist es denkbar, dass die Tragstruktur 130 lediglich einen Abschnitt der elektrischen Verbindung 143 bildet. Die elektrische Verbindung 143 kann ggf. zusätzlich zu dem durch die Tragstruktur 130 gebildeten Abschnitt 144 auch einen oder mehrere Abschnitte 145 aufweisen, die bspw. durch eine oder mehrere handelsübliche Kabelverbindungen realisiert sein können. Im Fall der in der 1 dargestellten Situation sind die Quelle 141 und der Verbraucher 142 nicht direkt mit der Tragstruktur 130 verbunden. Um also die elektrische Verbindung 143 zwischen Quelle 141 und Verbraucher 142 über die Tragstruktur 130 entlang des Pfades 148 herzustellen, müssen die Quelle 141 und der Verbraucher 142 jeweils zunächst über elektrische Verbindungen 145, bspw. Kabelverbindungen, an die Tragstruktur 130 angeschlossen werden. Die Tragstruktur 130 bildet also nur einen Abschnitt 144 der elektrischen Verbindung 143 zwischen Quelle 141 und Verbraucher 142, die gesamte elektrische Verbindung 143 setzt sich aus den Abschnitten 144, 145 zusammen.
Für den nicht dargestellten Fall, dass Quelle 141 und Verbraucher 142 direkt und ohne zusätzliche Kabelverbindungen o.ä. elektrisch an die Tragstruktur 130 angeschlossen werden können, wird die elektrische Verbindung 143 zwischen Quelle 141 und Verbraucher 142 nicht nur abschnittsweise, sondern allein durch die Tragstruktur 130 realisiert. D.h. die elektrische Verbindung 143 besteht allein aus dem Abschnitt 144.
Insbesondere mit Hilfe der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente 135 und ggf. unter Zuhilfenahme elektrisch isolierender Verbindungselemente 136 kann ein jeweils optimaler Pfad 148 von der Energiequelle 141 zum elektrischen Verbraucher 142 generiert werden. In den Figuren ist rein exemplarisch lediglich eines der elektrisch isolierenden Verbindungselemente 136 angedeutet. Für den Fall, dass zwei Streben 133 bzw. 133‘ mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement 135 verbunden sind, ist gewährleistet, dass die aus den beiden Streben und dem Verbindungselement 135 gebildete elektrische Leitung die Übertragung von elektrischer Energie ermöglicht. Ist dagegen zwischen die beiden zu verbindenden Streben ein elektrisch isolierendes Verbindungselement 136 geschaltet, ist die Übertragung elektrischer Energie von einer zur anderen Strebe ausgeschlossen.
Demzufolge kann über eine gezielte Platzierung von elektrisch leitfähigen 135 und ggf. von isolierenden Verbindungselementen 136 in der Tragstruktur 130 zwischen den entsprechenden Streben 133 der Pfad 148 und damit der Abschnitt 144 der Verbindung 143 von einer Energiequelle 141 zu einem Energieverbraucher 142 realisiert werden. Wie bereits angedeutet kann der Abschnitt 144 ggf. die gesamte elektrische Verbindung 143 darstellen, wenn die zu verbindenden Komponenten 141, 142 in direktem elektrischen Kontakt mit der Tragstruktur 130 sind. Der Pfad 148 setzt sich in der Regel aus einer Vielzahl von Streben 133‘ und den entsprechenden, die Streben 133‘ verbindenden leitfähigen Verbindungselementen 135 zusammen.
In einer alternativen Realisierungsform weist die Vielzahl von Streben 133 sowohl elektrisch leitfähige Streben 133‘ auf, die zur Bildung des Pfades 148 verwendet werden, als auch elektrisch isolierende Streben, welche nicht geeignet sind, einen elektrischen Strom zu führen. Durch eine Kombination von isolierenden und leitfähigen Streben 133‘ kann der gewünschte Pfad 148 von der Energiequelle 141 zum Verbraucher 142 gebildet werden. In den Knotenpunkten 138, die auf dem Pfad 148 liegen, werden die elektrisch leitfähigen Streben 133‘ des Pfades 148 elektrisch miteinander verbunden. Dies kann mit Hilfe der bereits erwähnten elektrisch leitenden Verbindungselemente 135 erfolgen. Alternativ kann für die elektrische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Streben 133‘ die mechanische Verbindung der Enden der in den entsprechenden Knotenpunkten zusammenlaufenden Streben genutzt werden. Dazu muss die mechanische Verbindung lediglich elektrisch leitfähig ausgebildet sein.
Davon ausgehend, dass die Positionen der Quelle 141 und des elektrischen Verbrauchers 142 im Flugzeug vorgegeben sind, wählt man zur Realisierung des mit Hilfe der Tragstruktur 130 aufzubauenden Abschnitts 144 der Verbindung 143 diejenigen Streben 133‘ der Tragstruktur 130 aus, die einen optimalen Pfad 148 zwischen Quelle 141 und Verbraucher 142 erlauben. Ein Kriterium zur Auswahl der geeigneten Streben 133‘ bzw. des optimalen Pfades 148 ist bspw. die Länge des Weges von der Quelle 141 zum Verbraucher 142 über die ausgewählten und zum Pfad 148 beitragenden Streben 133‘.
Für den in der 2 dargestellten Fall, bei dem eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern 142, 147 vorhanden ist, die aber aus einer einzelnen, gemeinsamen Energiequelle 141 gespeist werden können, kann nach dem oben beschriebenen Ansatz von der Quelle 141 zu jedem der Verbraucher 142, 147 ein separater Pfad 148, 149 festgelegt werden, so dass der erste Pfad 148 zum ersten Verbraucher 142 und der zweite Pfad 149 zum zweiten Verbraucher 147 führt.
Von der Quelle 141 gehen also bei der in der 2 gezeigten Konfiguration zwei vollständig voneinander getrennte Pfade 148, 149 über ausgewählte Streben 133‘ aus. Alternativ können die elektrischen Verbindungen von der Quelle 141 zu den beiden Verbrauchern 142, 147 derart aufgebaut sein, dass sich die Pfade 148, 149 zunächst überlappen, d.h. dass die Verbindungen zu den Verbrauchern 142, 147 stückweise über einen gemeinsamen Pfadabschnitt 148/9 geführt werden. Dies ist in der 3 dargestellt. An einem geeigneten Knotenpunkt 138 im Netzwerk 137 spaltet sich der gemeinsame Pfad schließlich in die beiden Teilpfade 148, 149 zu den einzelnen Verbrauchern 142, 147 auf. Die Festlegung der Pfade 148, 149 erfolgt auch hier über die Verwendung der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente 135, mit denen in den Knotenpunkten 138 die zu den Verbrauchern 142, 147 führenden Streben 133‘ miteinander verbunden werden, so dass bspw. die Längen der Pfade 148, 149 möglichst kurz werden. Die beiden Pfade 148, 149 bestehen also jeweils aus einem ersten Teilabschnitt, der durch den gemeinsamen Pfadabschnitt 148/9 gebildet wird, und aus zweiten Teilabschnitten 148‘, 149‘, die sich von dem Knotenpunkt 138, an dem die Pfade 148, 149 aufgespalten werden, bis zum jeweiligen Verbraucher 142, 147 erstrecken.
In einer Weiterbildung der Erfindung können zumindest einige der Streben 133 als Multi-Streben 139 ausgebildet sein. Die 4 zeigt eine solche Multi-Strebe 139 in einer Seitenansicht, die 5 zeigt einen Querschnitt der Multi-Strebe 139 entsprechend dem in der 4 mit „V“ gekennzeichneten Schnitt.
Derartige Multi-Streben 139 weisen eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, elektrisch leitfähigen Sektionen 139‘, 139“ auf, die sich entlang einer Längsachse der Multi-Strebe zwischen den Enden der Multi-Strebe 139 erstrecken. An den beiden Enden der Multi-Strebe 139 befinden sich, wie bei den normalen Streben 133 auch, bspw. Schraub- oder Nietlöcher o.ä. 134, die verwendet werden können, um die Streben 133, 139 in den Knotenpunkten 138 miteinander oder mit den Verbindungselementen 135, 136 zu verbinden. Die in den 4 und 5 gezeigte Multi-Strebe 139 weist lediglich zwei Sektionen 139‘, 139“ auf, es ist jedoch denkbar, dass eine deutlich größere Anzahl von Sektionen vorgesehen ist. Die Sektionen 139‘, 139“ können bspw. als Hohlrohre mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein. Die Sektionen 139‘, 139“ die sind voneinander elektrisch isoliert, so dass die Multi-Strebe 139 zur Bildung einer Vielzahl von Pfaden 148, 149 und entsprechenden elektrischen Verbindungen über die Multi-Strebe 139 geeignet ist. Unterschiedliche Sektionen 139‘, 139“ der Multi-Strebe 139 tragen zu unterschiedlichen Pfaden 148, 149 und elektrischen Verbindungen bei, die sich jedoch aufgrund der Isolierungen zwischen den Sektionen 139‘, 139“ nicht gegenseitig stören. Im in der 3 gezeigten Beispiel würde der gemeinsame Pfad 148/9 durch die Multi-Strebe 139 realisiert, dass die Sektion 139‘ einen Abschnitt des Pfades 148 bildet, während die Sektion 139“ einen Abschnitt des anderen Pfades 149 darstellt.
In einem Knotenpunkt 138, in dem ein durch die Multi-Strebe 139 realisierter gemeinsamer Pfad 148/9 in zwei Einzelpfade 148, 149 aufgespalten werden soll, ist jede der Sektionen 139‘, 139“ der Multi-Strebe 139 jeweils über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 135 mit einer Strebe 133‘ verbunden, über die der jeweilige Pfad 148 bzw. 149 zum anzuschließenden elektrischen Verbraucher 142, 147 führt.

Claims

Flugzeug (100) mit – einer elektrischen Anlage (140) mit zumindest einer elektrischen Energiequelle (141) und zumindest einem elektrischen Energieverbraucher (142, 147), wobei die Energiequelle (141) und der Energieverbraucher (142, 147) über eine elektrische Verbindung (143) miteinander verbunden sind, – einer Tragstruktur (130) zur Stabilisierung des Flugzeugs (100) mit einer Vielzahl von Streben (133), dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (144) der elektrischen Verbindung (143) durch zumindest eine ausgewählte Strebe (133‘) der Vielzahl von Streben (133) gebildet wird, so dass die elektrische Verbindung (143) entlang eines durch die ausgewählte Strebe (133‘) gebildeten Pfades (148, 149) verläuft.
Flugzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Streben (133) in einem Netzwerk (137) angeordnet sind, wobei das Netzwerk (137) Knotenpunkte (138) aufweist, an denen jeweils mehrere der Streben (133) zusammenlaufen, wobei Enden der in den Knotenpunkten (138) zusammenlaufenden Streben (133) mit Hilfe mechanischer Verbindungen miteinander verbunden sind, – eine Mehrzahl (133‘) der Streben (133) für die Bildung der elektrischen Verbindung (143) ausgewählt und verwendet wird.
Flugzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest zwei der Mehrzahl der ausgewählten Streben (133‘) an einem Knotenpunkt (138) über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (135) miteinander verbunden sind, so dass der Pfad (148, 149) aus der Mehrzahl von ausgewählten Streben (133‘) und den diese ausgewählten Streben (133‘) verbindenden, elektrisch leitfähigen Verbindungselementen (135) besteht.
Flugzeug (100) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Knotenpunkt (138), der nicht auf dem Pfad (148, 149) liegt, die an diesem Knotenpunkt (138) zusammenlaufenden Streben (133) über ein elektrisch isolierendes Verbindungselement (136) verbunden sind.
Flugzeug (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verbindungselement (135, 136) austauschbar ist, so dass der Pfad (148, 149) und die elektrische Verbindung (143) durch eine gezielte Verwendung von leitenden (135) und/oder isolierenden Verbindungselementen (136) aufbaubar ist.
Flugzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgewählten Streben (133‘) elektrisch leitfähig sind und die übrigen Streben der Vielzahl von Streben (133) elektrisch isolierend sind.
Flugzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die ausgewählten Streben (133‘) miteinander verbindenden mechanischen Verbindungen elektrisch leitfähig sind.
Flugzeug (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Anlage (140) mehrere elektrische Energieverbraucher (142, 147) aufweist, die über mehrere elektrische Verbindungen (143) entlang mehrerer Pfade (148, 149) mit der Energiequelle (141) verbunden sind, wobei jeder der mehreren Pfade (148, 149) einen ersten Teilabschnitt (148/9) und einen zweiten Teilabschnitt (148‘, 149‘) aufweist, wobei – die elektrischen Verbindungen (143) von der Energiequelle (141) zu den elektrischen Energieverbrauchern (142, 147) derart aufgebaut sind, dass die elektrischen Verbindungen (143) zu den Energieverbrauchern (142, 147) stückweise über einen gemeinsamen Pfad (148/9) über zumindest eine gemeinsam genutzte Strebe (139) geführt werden, wobei in dem gemeinsamen Pfad (148/9) die ersten Teilabschnitte der mehreren Pfade (148, 149) über die gemeinsam genutzte Strebe (139) verlaufen, – der gemeinsame Pfad (148/9) an einem bestimmten Knotenpunkt (138) im Netzwerk (137) in die mehreren, zweiten Teilabschnitte (148‘, 149‘) zu den mehreren Energieverbrauchern (142, 147) aufgespalten wird.
Flugzeug (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Streben (133‘, 139) als Multi-Strebe (139) ausgebildet ist, wobei die Multi-Strebe (139) eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, elektrisch leitfähigen Sektionen (139‘, 139“) aufweist, die sich entlang einer Längsachse der Multi-Strebe (139) zwischen den Enden der Multi-Strebe (139) erstrecken, wobei die Sektionen (139‘, 139“) voneinander elektrisch isoliert sind, so dass die Multi-Strebe (139) zur Bildung des gemeinsamen Pfades (148/9) verwendbar ist, wobei unterschiedliche Sektionen (139‘, 139“) der Multi-Strebe (139) zu unterschiedlichen Pfaden (148, 149) der mehreren Pfade (148, 149) beitragen.
Flugzeug (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Multi-Strebe (139) in demjenigen Knotenpunkt (138) des Netzwerks (137), in dem der gemeinsame Pfad (148/9) in die mehreren, zweiten Teilabschnitte (148‘, 149‘) aufgespalten wird, über eine der Anzahl der mehreren Pfade (148, 149) entsprechende Anzahl von elektrisch leitfähigen Verbindungselementen (135) mit den zur Bildung des jeweiligen zweiten Teilabschnitts (148‘, 149‘) ausgewählten und in dem Knotenpunkt (138) endenden ausgewählten Streben (133‘) verbunden ist.
Verwendung einer Tragstruktur (130) eines Flugzeuges (100) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung (143) zwischen einer elektrischen Energiequelle (141) einer elektrischen Anlage (140) des Flugzeugs (100) und zumindest einem elektrischen Energieverbraucher (142, 147) der elektrischen Anlage (140) zur Übertragung einer zum Betreiben des Energieverbrauchers (142, 147) benötigten elektrischen Energie, wobei – die Tragstruktur (130) eine Vielzahl von Streben (133, 139) zur Stabilisierung des Flugzeugs (100) aufweist, – ein Abschnitt (144) der elektrischen Verbindung (143) durch zumindest eine aus der Vielzahl von Streben (133) ausgewählte Strebe (133‘) gebildet wird, so dass die elektrische Verbindung (143) entlang eines durch die ausgewählte Strebe (133‘) gebildeten Pfades (148) verläuft.