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Die Erfindung betrifft eine Durchstoßvorrichtung zum Durchstoßen einer Wandstruktur, mit wenigstens einer Durchstoßeinheit, die einen Grundkörper, wenigstens ein bezüglich des Grundkörpers bewegliches Durchstoßwerkzeug und Antriebsmittel zum Hervorrufen einer Durchstoßbewegung des Durchstoßwerkzeugs aufweist.
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Derartige Durchstoßvorrichtungen, die auch als Penetriervorrichtungen bezeichnet werden können, werden insbesondere bei der Brandbekämpfung von Bränden in Flugzeuginnenräumen verwendet. Dabei befindet sich die Durchstoßvorrichtung an einem distalen Ende eines schwenkbaren Auslegers, der seinerseits an einem Flugfeldlöschfahrzeug angebracht ist. Zur Brandbekämpfung fährt das Flugfeldlöschfahrzeug in die Nähe des Flugzeugs und der Ausleger mit der Durchstoßvorrichtung wird in die Nähe des Flugzeugrumpfes geschwenkt. Anschließend erfolgt ein Durchstoßen des Flugzeugrumpfes mittels der Durchstoßvorrichtung, sodass Löschmedium, das zweckmäßigerweise über das Durchstoßwerkzeug zugeführt wird, in das Innere des Flugzeugs gelangen kann.
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Aus der
EP 1 781 383 B1 ist ein Lochwerkzeug bekannt, das am distalen Ende eines Auslegers eines Flugfeldlöschfahrzeugs angeordnet und lanzenartig ausgebildet ist. Eine Wandstruktur, insbesondere Flugzeugrumpf, wird hier durch das Einhämmern des Lochwerkzeugs infolge der Schwenkbewegung des Auslegers durchstoßen.
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Die
EP 1 980 294 B1 offenbart eine Einsatzvorrichtung zur Brandbekämpfung, die eine Penetriervorrichtung besitzt, die ebenfalls an einem distalen Ende eines Auslegers eines Flugfeldlöschfahrzeugs angeordnet sein kann. Die Penetriervorrichtung besitzt ein lanzenartiges Penetrierwerkzeug zum Durchstoßen einer Wandstruktur. Das Penetrierwerkzeug wird mittels eines Hydrauliksystems hydraulisch bewegt.
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Die
EP 1 369 145 B1 offenbart einen Rettungsausleger mit einem an einem distalen Ende angeordneten Durchdringungswerkzeug, das mittels Federkraft eine Wandstruktur durchstoßen kann.
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Die Bereitstellung eines Hydrauliksystems für ein Penetrierwerkzeug, wie es aus der
EP 1 980 294 B1 bekannt ist, ist aufwendig und bedarf der Bereitstellung von Hydraulikmedium, wodurch die Notwendigkeit besteht, das Hydraulikmedium stets innerhalb des Hydrauliksystems zu halten, also zu verhindern, dass das Hydraulikmedium in die Umgebung gelangt. Es ist somit ein geschlossenes und gegenüber der Umgebung abgedichtetes Hydrauliksystem notwendig.
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Bei dem federbasierten System zum Antrieb des Durchdringungswerkzeugs aus der
EP 1 369 145 B1 ist die Durchstoßkraft abhängig von den Federeigenschaften der eingesetzten Federmittel. Bei sich ändernden Eigenschaften der zu durchstoßenden Wandstruktur, beispielsweise Änderung der Dicke oder des Materials, besteht der Bedarf, dass die Durchstoßkraft verändert werden kann. Dies ist hier nur im Bereich der linearen Dehnung der Federmittel möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Durchstoßwerkzeug der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einerseits kompakt aufgebaut ist und andererseits eine große Variabilität beim Durchstoßen verschiedenartigster Wandstrukturen bietet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Durchstoßwerkzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Durchstoßwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebsmittel als Antriebsquelle einen Elektroantrieb aufweisen.
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Ein derartiger Elektroantrieb ist im Vergleich zum Hydrauliksystem, das im Stand der Technik als Antriebsquelle verwendet wird, kompakter aufgebaut. Ferner lässt sich die Durchstoßkraft durch entsprechende Ansteuerung bzw. Regelung des Elektroantriebs an unterschiedliche Eigenschaften der Wandstruktur, beispielsweise unterschiedliche Wanddicken oder unterschiedliche Wandmaterialien, anpassen.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind der Elektroantrieb und das Durchstoßwerkzeug über eine Getriebeeinrichtung miteinander gekoppelt.
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In besonders bevorzugter Weise weist die Getriebeeinrichtung eine durch eine Abtriebsbewegung des Elektroantriebs rotatorisch antreibbare Spindel und eine durch die Spindelrotation linear entlang der Spindel verfahrbare Spindelmutter auf, an die das Durchstoßwerkzeug angekoppelt ist. In diesem Fall ist der Elektroantrieb also als Spindelantrieb ausgebildet.
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In besonders bevorzugter Weise weist der Elektroantrieb eine rotatorisch antreibbare Abtriebswelle auf, die zur Übertragung der Rotationsbewegung mit der Spindel verbunden, insbesondere über eine Wellenkupplung mit dieser gekuppelt ist.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine von der Spindel separate Führungseinrichtung zur Führung der Spindelmutter vorgesehen. Die Führungseinrichtung dient zur Aufnahme von Querkräften, die bei der Durchstoßbewegung des Durchstoßwerkzeugs entstehen können.
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Zweckmäßigerweise weist die Führungseinrichtung wenigstens zwei Führungsschienen auf, von denen die eine diesseits und die andere jenseits der Spindel am Grundkörper, parallel zur Spindel ausgerichtet, angeordnet sind, wobei die Spindelmutter mittels Führungsmitteln an den Führungsschienen geführt ist. Bei den Führungsmitteln kann es sich beispielsweise um an der Spindelmutter angeordnete Schlitten handeln, die an den zugeordneten Führungsschienen geführt sind.
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In besonders bevorzugter Weise ist der Elektroantrieb als Elektromotor ausgebildet. Besonders bevorzugt ist als Elektromotor ein Servomotor vorgesehen. Servomotoren haben den Vorteil, dass sie wenigstens einen Sensor zur Positionsbestimmung, d.h. der Bestimmung der Drehposition der Abtriebswelle aufweisen. Somit ist eine Kontrolle der Winkelposition sowie der Drehgeschwindigkeit und Beschleunigung der Abtriebswelle und somit der angekoppelten Spindel möglich. Als Alternative zum Servomotor kann auch ein Schrittmotor eingesetzt werden.
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Als Alternative zum Elektromotor lässt sich die Durchstoßbewegung des Durchstoßwerkzeugs auch mittels eines Elektroantriebs in Form eines insbesondere elektrodynamischen Linear-Direktantriebs erzeugen.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Elektroantrieb mittels einer Steuer-/Regeleinheit ansteuerbar/regelbar, wobei sich vorzugsweise die Steuer-/Regeleinheit an Bord der Durchstoßvorrichtung befindet. Die Steuer-/Regeleinheit kann beispielsweise am Grundkörper angeordnet sein. Alternativ ist es möglich, den Elektroantrieb über eine externe Steuer-/Regeleinheit anzusteuern. Die Signalübertragung erfolgt dabei zweckmäßigerweise drahtlos.
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In besonders bevorzugter Weise ist das Durchstoßwerkzeug lanzenartig ausgebildet. Zweckmäßigerweise besitzt das Durchstoßwerkzeug eine Spitze zum Durchstoßen der Wandstruktur und einen Schaft, der mit der Getriebeeinrichtung gekoppelt ist.
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In besonders bevorzugter Weise ist das Durchstoßwerkzeug hohl zur Zuführung von Löschmedium und besitzt im Bereich der Spitze mehrere Austrittsöffnungen für das Löschmedium. Das Löschmedium wird also in diesem Fall über das hohle Durchstoßwerkzeug zugeführt.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Grundkörper als Gehäuse ausgebildet, wobei der Elektroantrieb vom Gehäuse eingehaust ist, wobei vorzugsweise das Gehäuse eine vordere Stirnwand aufweist, an der die Spindel gelagert ist und die eine Durchgangsöffnung für das Durchstoßwerkzeug aufweist.
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Besonders bevorzugt ist eine Löschmedium-Zuführeinrichtung vorgesehen, bezüglich der das Durchstoßwerkzeug derart beweglich geführt ist, dass unabhängig von der Stellung des Durchstoßwerkzeugs zur Löschmedium-Zuführeinrichtung die Zufuhr von Löschmedium zum Durchstoßwerkzeug ermöglicht ist.
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Zweckmäßigerweise weist die Löschmedium-Zuführeinrichtung ein Zuführrohr auf, auf dem der Schaft des Durchstoßwerkzeugs teleskopisch gelagert ist.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Durchstoßvorrichtung einen Ausleger, über den sie an die durchzustoßende Wandstruktur heranbewegbar ist. Der Ausleger ist zweckmäßigerweise an einem Einsatzfahrzeug, insbesondere Feuerwehrfahrzeug, angeordnet.
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Schließlich umfasst die Erfindung noch ein Einsatzfahrzeug, insbesondere Feuerwehrfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Durchstoßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Durchstoßvorrichtung ohne Seitenwände des Gehäuses,
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2 eine Seitenansicht auf die Durchstoßvorrichtung von 1 und
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3 eine Stirnansicht auf die Durchstoßvorrichtung von 1.
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Die 1 bis 3 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Durchstoßvorrichtung 11. Die Durchstoßvorrichtung 11 umfasst eine Durchstoßeinheit, die an einem distalen Ende eines Auslegers (nicht dargestellt) angeordnet, der seinerseits insbesondere auf dem Dach eines Einsatzfahrzeugs, vorzugsweise Flugfeldlöschfahrzeugs, angeordnet ist. Der Ausleger ist in alle drei Raumrichtungen schwenkbar und besteht aus mehreren schwenkbar miteinander verbundenen Auslegerteilen, an dessen distalen bzw. freien Ende sich die Durchstoßeinheit 12 befindet.
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Die Durchstoßvorrichtung 11 dient zum Durchstoßen einer Wandstruktur, insbesondere des Rumpfs oder der Hülle eines Flugzeugs, das im Innern in Brand geraten ist. Es besteht daher der Bedarf, das Durchstoßen der Wandstruktur präzise und schnell durchführen zu können, um durch das entstandene Loch Löchmedium ins Innere des Flugzeugs bringen zu können. Die Durchstoßvorrichtung 11 besitzt wenigstens eine Durchstoßeinheit 12, die einen Grundkörper 13 und wenigstens ein bezüglich des Grundkörpers 13 bewegliches Durchstoßwerkzeug 14 und Antriebsmittel 15 zum Hervorrufen einer Durchstoßbewegung des Durchstoßwerkzeugs 14 aufweist.
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Wie insbesondere in 1 dargestellt, ist der Grundkörper 13 als Gehäuse ausgebildet, das im Beispielsfall als quaderartiger Körper dargestellt ist. Das Gehäuse besitzt zwei zueinander parallel ausgerichtete Längswände, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Ferner besitzt das Gehäuse eine Bodenwand 16 und eine diese gegenüberliegende Deckenwand 17. Den stirnseitigen Abschluss des Gehäuses bilden eine vordere Stirnwand 18 und eine hintere Stirnwand 19. An der vorderen Stirnwand 18 befindet sich eine insbesondere kreisrunde Durchgangsöffnung 20, die vom Durchstoßwerkzeug 14 durchsetzt ist.
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Insgesamt definieren die beiden Längswände, die Bodenwand 16, die Deckenwand 17, die vordere Stirnwand 18 und die hintere Stirnwand 19 einen Gehäuseinnenraum 21.
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Wie insbesondere in 2 gezeigt, weisen die Antriebsmittel 15 als Antriebsquelle einen Elektroantrieb 22 auf, der sich im Gehäuseinnenraum 21 des Gehäuses befindet und durch das Gehäuse eingehaust ist, wodurch er vor Rauch, Schmutz und ggf. Löschmedium geschützt ist. Der Elektroantrieb 22 ist im gezeigten Beispielsfall als Elektromotor in Form eines Servomotors ausgebildet. Der Elektroantrieb 22 ist mit dem Durchstoßwerkzeug 14 über eine Getriebeeinrichtung 23 gekoppelt.
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Die Getriebeeinrichtung 23 besitzt eine durch eine Abtriebsbewegung des Elektroantriebs 22 rotatorisch antreibbare Spindel 24 und eine durch die Spindelrotation linear entlang der Spindel 24 verfahrbare Spindelmutter 25, an die das Durchstoßwerkzeug 14 angekoppelt ist. Spindel 24 und Spindelmutter 25 können gemeinsam einen Wälzschraubtrieb bilden, insbesondere beim Einsatz von Kugeln als Wälzkörper einen Kugelgewindetrieb bilden.
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Die Spindel 24 wiederum ist mit einer rotatorisch antriebbaren Abtriebswelle 26 des Elektromotors gekoppelt, wodurch die rotatorische Abtriebsbewegung der Abtriebswelle 26 in eine Rotationsbewegung der Spindel 24 übertragen wird. Spindel 24 und Abtriebswelle 26 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die Spindel 24 über eine Wellenkupplung 27 mit der Abtriebswelle 26 verbunden ist.
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Wie insbesondere in 1 gezeigt, befindet sich im Gehäuseinnern des Gehäuses eine sich quer zur Längserstreckung der Spindel 24 erstreckenden Lagerwand 28, an der die Spindel 24 mittels eines Lagers, insbesondere Wälzlagers, drehbar gelagert ist. Unterhalb des Lagers befindet sich an der Lagerwand 28 noch eine fensterartige Öffnung 29.
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Wie insbesondere in 2 gezeigt, ist die Spindel 24 zusätzlich zur Lagerung an der Lagerwand 28 an der vorderen Stirnwand 18 drehbar gelagert. Hier ist ebenfalls ein Lager, beispielsweise Wälzlager, vorgesehen.
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Wie insbesondere in 1 gezeigt, besitzt die Durchstoßvorrichtung 11 eine von der Spindel 24 separate Führungseinrichtung 30 zur Führung der Spindelmutter 25. Die separate Führungseinrichtung 30 dient zur Aufnahme von auf die Spindelmutter 25 einwirkenden Querkräften. Im gezeigten Beispielsfall besitzt die Führungseinrichtung 30 zwei zueinander parallel ausgerichtete, einander gegenüberliegende Führungsschienen 31a, 31b, von denen die obere Führungsschiene 31a an der Unterseite der Deckenwand 17 und die untere Führungsschiene 31b an der Oberseite der Bodenwand 16 angeordnet sind. Die Spindelmutter 25 besitzt an ihrer zur Deckenwand 17 zugewandten Oberseite einen oberen Schlitten 32a und an ihrer zur Bodenwand 16 zugewandten Unterseite einen unteren Schlitten 32b. Der obere Schlitten 32a ist an der oberen Führungsschiene 31a und der untere Schlitten 32b an der unteren Führungsschiene 31b linear verfahrbar gelagert.
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Ein wichtiges Element der Spindelmutter 25 ist ein Mitnehmerabschnitt 33, der mit dem Durchstoßwerkzeug 14 verbunden ist, wodurch die Linearbewegung der Spindelmutter 25 entlang der Spindel 24 auf das Durchstoßwerkzeug 14 übertragen wird. Im gezeigten Beispielsfall besitzt der Mitnehmerabschnitt 33 einen zylindrischen Kanal 34, in dem ein nachfolgend noch näher bezeichnetes Bauteil des Durchstoßwerkzeugs 14 gegenüber der Spindelmutter 25 drehfest aufgenommen ist.
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Kernstück der Durchstoßvorrichtung 11 ist das Durchstoßwerkzeug 14. Im gezeigten Beispielsfall ist das Durchstoßwerkzeug 14 lanzenartig ausgebildet und könnte daher auch als Durchstoßlanze bezeichnet werden. Das Durchstoßwerkzeug 14 besitzt eine Spitze 35 zum Durchstoßen der Wandstruktur und einen Schaft 36, der mit der Getriebeeinrichtung 23 gekoppelt ist. Das Durchstoßwerkzeug 14 ist insgesamt hohl, womit die Zuführung von Löschmedium, beispielsweise Wasser oder Wasser-/Schaumstoffgemische, über das Durchstoßwerkzeug 14 ermöglicht ist.
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In der Wandung der Spitze 35 sind mehrere insbesondere über den Umfang verteilt angeordnete Austrittsöffnungen 37 vorgesehen, über die das über den Hohlschaft 36 zugeführte Löschmedium austreten kann. Zweckmäßigerweise sind in Axialrichtung hintereinander mehrere Reihen solcher Austrittsöffnungen 37 vorgesehen. Die Austrittsöffnungen 37 sind als Düsenöffnungen so konzipiert, dass das austretende Löschmedium allseits versprüht wird, wodurch der Brand effektiv bekämpft werden kann.
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Wie insbesondere in 2 gezeigt, ist der Schaft 36 in dem zylindrischen Kanal 34 des Mitnehmerabschnitts 33 der Spindelmutter 25 aufgenommen.
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Wie ferner in 2 dargestellt, besitzt die Durchstoßvorrichtung 11 eine Löschmedium-Zuführeinrichtung 38, über die dem Durchstoßwerkzeug 14 Löschmedium zugeführt wird. Die Löschmedium-Zuführeinrichtung 38 besitzt ein hohles Basisteil 39, das im gezeigten Beispielsfall unterhalb des Elektromotors koaxial zum Durchstoßwerkzeug 14 angeordnet ist. Das Basisteil 39 besitzt an seiner Mantelfläche einen rohrförmigen Stutzen 40, der einerseits in den Hohlraum des Basisteils 39 einmündet, der über die Bodenwand 17 des Gehäuses nach außen hinausragt. Der rohrförmige Stutzen 40 dient als Anschluss für zugeführtes Löschmedium.
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An das Basisteil 39 ist ein Zuführrohr 41 angesetzt, auf dem der Schaft 36 des Durchstoßwerkzeugs 14 teleskopisch gelagert ist. Zwischen der Innenwandung des Hohlschafts 36 des Durchstoßwerkzeugs 14 und der Außenwand des Zuführrohrs 41 ist eine Dichtung vorgesehen.
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Wie insbesondere in 1 gezeigt, ragt das Zuführrohr 41 durch die fensterartige Öffnung 29 der Stirnwand 28 hindurch.
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Wie insbesondere in 1 gezeigt, wird der Elektromotor mittels einer Steuer-/Regeleinheit 42 angesteuert bzw. geregelt. Die Steuer-/Regeleinheit 42 ist als kompakter Block an Bord der Durchstoßvorrichtung 11 und sitzt insbesondere an der Oberseite der Deckenwand 17. Im Falle eines als Servomotor ausgebildeten Elektromotors ist die Steuer-/Regeleinheit 42 als Servoregler ausgebildet. In diesem Fall erfolgt eine Überwachung der Drehposition der Abtriebswelle 26 und ggf. Nachregelung deren Rotationsgeschwindigkeit, wodurch die Geschwindigkeit der Durchstoßbewegung variiert werden kann. Die Steuer-/Regeleinheit 42 ist so konzipiert, dass sie übergeordnete Leitbefehle beispielsweise drahtlos empfangen kann. Die Leitbefehle können der Steuer-/Regeleinheit 42 beispielsweise von einer im Fahrerhaus des Flugfeldlöschfahrzeugs angeordneten Leitkonsole übermittelt werden.
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Wie insbesondere in 1 dargestellt, kann die Durchstoßvorrichtung 11 mit einer Auslösesicherung 43 versehen sein. Die Auslösesicherung 43 ist im gezeigten Beispielsfall als eine Art Ringkäfig ausgebildet, der an die vordere Stirnwand 18 angesetzt ist. Der Ringkäfig besitzt einen Ring 44, der eine quer zur Durchstoßrichtung ausgerichtete Ringfläche 45 definiert. Zweckmäßigerweise ist die Spitze 35 des Durchstoßwerkzeugs 14 im Nichtgebrauchszustand hinter die Ringfläche 45 zurückgezogen.
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Es ist möglich, dass an der Vorderseite des Rings 44 Auslöseelemente, beispielsweise Auslösesensoren angeordnet sind, die beim Kontakt mit der zur durchstoßenden Wandstruktur die Durchstoßbewegung des Durchstoßwerkzeugs 14 auslösen.
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Zur Brandbekämpfung eines Brandes im Innenraum eines Flugzeugs fährt das Flugfeldlöschfahrzeug zunächst in die Nähe des betroffenen Flugzeugs. Danach wird der Ausleger in die Nähe des Flugzeugrumpfs verschwenkt. Gegebenenfalls wird dann der Ring 44 der Durchstoßvorrichtung 11 an die Außenseite des Flugzeugrumpfs angesetzt, sodass eine Durchstoßbewegung ausgelöst wird.
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Zum Einleiten der Durchstoßbewegung wird die Abtriebswelle 26 des Elektromotors in Rotationsbewegung versetzt, die in eine Rotationsbewegung der angekoppelten Spindel 24 übertragen wird. Dies führt dazu, dass die auf der Spindel 24 linear beweglich gelagerte Spindelmutter 25 vom Elektromotor weg nach vorne verlagert wird. Über den Mitnehmerabschnitt 33 der Spindelmutter 25 ist das parallel zur Spindel 24 ausgerichtete Durchstoßwerkzeug 14 angekoppelt. Die Bewegung der Spindelmutter 25 veranlasst also eine Bewegung des Durchstoßwerkzeugs 14 nach vorne, wodurch sich die Spitze 35 des Durchstoßwerkzeugs 14 über die Ringfläche 45 des Rings 44 hinausbewegt, sodass die Vorderseite der Spitze 35, die ggf. mit einer Hartmetallbeschichtung versehen ist, in die Wandstruktur des Flugzeugrumpfs eindringt und ein Loch durchstößt. Die Spitze 35 des Durchstoßwerkzeugs 14 wird soweit in den Innenraum des Flugzeugs verlagert, dass sich sämtliche Austrittsöffnungen 37 im Innern des Flugzeugs befinden, sodass zugeführtes Löschmedium in Form eines insbesondere halbkugelförmigen Sprühbildes in das Innere des Flugzeugs gesprüht wird. Durch Änderung der Drehrichtung der Abtriebswelle 26 lässt sich das Durchstoßwerkzeug 14 wieder zurückfahren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1781383 B1 [0003]
- EP 1980294 B1 [0004, 0006]
- EP 1369145 B1 [0005, 0007]
