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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rumpfstruktur für ein Luftfahrzeug sowie ein Luftfahrzeug.
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Innerhalb der Rumpfstruktur von Luftfahrzeugen sind üblicherweise Druckkabinen bzw. bedruckte Bereiche vorgesehen, in welchen während des Flugs ein nahezu konstanter Innendruck herrscht. Diese bedruckten Bereiche, wie beispielsweise die Passagierkabine oder der Gepäckraum, sind mittels sogenannter Druckspante von nicht bedruckten Bereichen, in welchen der jeweils vorliegende Umgebungsdruck herrscht, druckdicht getrennt.
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Üblicherweise wird ein Druckspant in einem hinteren Endabschnitt der Rumpfstruktur angeordnet und mittels Befestigungsvorrichtungen an der Rumpfstruktur befestigt. Da die zwischen bedrucktem und nicht bedrucktem Bereich auftretenden Druckdifferenzen je nach Flughöhe relativ groß sein können, wird der Druckspant selbst sowie die zugehörigen Befestigungsvorrichtungen mechanisch stark belastet. Als vorteilhaft haben sich hierbei kuppel- oder domförmige Druckspante erwiesen, welche in Richtung des nicht bedruckten Bereichs gewölbt sind. Ein Rumpf eines Luftfahrzeugs mit einem derartigen Druckspant ist beispielsweise der
EP 3 064 430 A1 beschrieben.
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Da in dem hinter dem Druckspant gelegenen nicht bedruckten Bereich oftmals Systemkomponenten des Luftfahrzeugs, wie beispielsweise eine Kinematik zur Betätigung von Steuerflächen des Luftfahrzeugs, angeordnet sind, ist es wünschenswert, dass der Druckspant möglichst wenig in diesen Bereich hineinragt. Ferner ist es wünschenswert, den Druckspant möglichst weit am Ende der Rumpfstruktur anzuordnen, um einen möglichst großen, wirtschaftlich nutzbaren bedruckten Bereich zu erhalten. In der
US 5,899,412 A ist dementsprechend ein Druckspant in Form einer ebenen Scheibe beschrieben. Zur mechanischen Verstärkung dieses Druckspants ist eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Stegen vorgesehen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Druckspant in verbesserter, insbesondere platzsparender Weise in eine Rumpfstruktur eines Luftfahrzeugs zu integrieren.
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Diese Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Rumpfstruktur für ein Luftfahrzeug, wie beispielsweise ein Flugzeug, vorgesehen. Die Rumpfstruktur weist einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Rumpfbehälter und einen in einem Endbereich des Rumpfbehälters angeordneten Druckspant auf. Der Druckspant weist einen sich flächig erstreckenden Mittelbereich und einen sich in einer radialen Richtung an den Mittelbereich anschließenden und diesen umgebenden Anschlussbereich, welcher an dem Rumpfbehälter befestigt ist, auf. Der Druckspant, welcher auch als Druckkalotte bezeichnet werden kann, teilt den Rumpfbehälter in Bezug auf die Längsrichtung in einen ersten Bereich zur Beaufschlagung mit einem Innendruck und einen zweiten Bereich zur Beaufschlagung mit einem Außendruck, der kleiner als der Innendruck ist. Insbesondere weist der Mittelbereich des Druckspants eine Wölbung in Richtung des ersten Bereichs des Rumpfbehälters auf.
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Erfindungsgemäß ist also eine Rumpfstruktur mit einem länglichen, beispielsweise zylinderförmigen oder teils konischen Rumpfbehälter vorgesehen, welcher einen Innenraum definiert. Ein erster Bereich des Innenraums ist als bedruckter Bereich vorgesehen, also ein Bereich, in welchem näherungsweise konstanter, von der Flughöhe eines Luftfahrzeugs unabhängiger Innendruck einstellbar ist. Ein zweiter Bereich des Innenraums ist als nicht bedruckter Bereich vorgesehen, also ein Bereich, dessen Druck etwa dem jeweiligen Umgebungsdruck entspricht, welcher während eines Fluges eines Luftfahrzeugs typischerweise kleiner ist, als der Druck im ersten Bereich. Der erste und der zweite Bereich des Rumpfbehälters sind durch eine gewölbte, sich flächig erstreckende Druckkalotte bzw. einen Druckspant in Längsrichtung geteilt. Hierzu ist der Druckspant mit einem Anschlussbereich mittels Befestigungsvorrichtungen, wie beispielweise Nieten, Bolzen, Klammern oder dergleichen, an dem Rumpfbehälter befestigt.
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Der Druckspant weist insbesondere einen gewölbten oder gekrümmt verlaufenden, sich flächig erstreckenden Mittelbereich auf, welcher von dem Anschlussbereich in radialer Richtung umgeben ist. Der Druckspant ist erfindungsgemäß derart innerhalb des Rumpfbehälters angeordnet, dass der Mittelbereich in den ersten Bereich hinein ausgewölbt oder ausgebaucht ist. Das heißt, von dem ersten Bereich des Rumpfbehälters aus gesehen, ist der Mittelbereich des Druckspants konvex gekrümmt. Auf diese Weise kann der Anschlussbereich des Druckspants in Bezug auf die Längsrichtung weiter in Richtung des zweiten Bereichs des Rumpfbehälters angeordnet werden, als dies bei einer üblichen Anordnung eines Druckspants der Fall ist, in welcher dieser von dem ersten Bereich aus gesehen konkav gekrümmt ist. Dies bietet den Vorteil, dass der erste Bereich vergrößert wird. Gleichzeitig kann aufgrund der mechanisch widerstandsfähigen gewölbten Form des Druckspants die Anzahl möglichweise zur mechanischen Verstärkung notwendiger Verstärkungsstrukturen, wie Stäbe oder Rippen, gegenüber einer scheibenartigen Gestaltung des Druckspants verringert werden.
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Der Druckspant weist eine Mittelachse auf, die durch den Flächenschwerpunkt des Druckspants bzw. der Druckkalotte verläuft, wobei die Mittelachse und die radiale Richtung senkrecht zueinander stehen. Optional kann der Druckspant als ein bezüglich einer Mittelachse punktsymmetrisches Bauteil gestaltet sein. Der Druckspant wird in dem Rumpfbehälter derart angeordnet, dass die Mittelachse sich entlang der Längsrichtung des Rumpfbehälters erstreckt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Rumpfstruktur ist vorgesehen, sich die Wölbungsrichtung zwischen zwei Punkten eines Umfangsrands des Druckspants, die einander in radialer Richtung gegenüber liegen, zweimal ändert. Demnach weist der Druckspant einen konvex und einen konkav gekrümmten Bereich auf. Hierdurch wird eine mechanisch günstige Spannungsverteilung bei platzsparender Erstreckung des Druckspants entlang der Mittelachse erzielt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Mittelbereich des Druckspants in einem in Bezug auf die radiale Richtung inneren Bereich in Richtung des ersten Bereichs des Rumpfbehälters, also von dem ersten Bereich aus gesehen konvex gewölbt ist und in einem in Bezug auf die radiale Richtung äußeren Bereich in Richtung des zweiten Bereichs des Rumpfbehälters, also von dem ersten Bereich aus gesehen konkav gewölbt ist.
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Dabei ist optional vorgesehen, dass der innere Bereich des Mittelbereichs des Druckspants ein Plateau ausbildet. Hierbei wird der Krümmungsradius des innere Bereichs des Mittelbereichs in radialer Richtung kleiner. Auf diese Weise kann die Ausdehnung des Druckspants entlang dessen Mittelachse weiter verkleinert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rumpfstruktur ist der Mittelbereich des Druckspants domartig gewölbt. Demnach ist weist der Mittelbereich insgesamt oder in dem inneren Bereich des Mittelbereichs einen konstanten Krümmungsradius auf bzw. ist kugelkallotenförmig gewölbt. Diese Gestaltung weist eine besonders große mechanische Stabilität auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Anschlussbereich des Druckspants den Verlauf des Mittelbereichs flächig fortsetzt. Der Anschlussbereich setzt demnach also den Krümmungsverlauf des Mittelbereichs fort. Dadurch werden die Spannungen im Übergangsbereich zwischen Anschluss- und Mittelbereich vorteilhaft reduziert.
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Alternativ hierzu kann der Anschlussbereich keilförmig ausgebildet sein. Hierbei ist als Anschlussbereich eine einen Umfangsabschluss des Druckspants bildende Struktur mit keilförmigem Querschnitt vorgesehen. Auch hierdurch können Spannungen vorteilhaft vermindert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Rumpfstruktur sind der Mittelbereich und der Anschlussbereich des Druckspants einstückig ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Druckspant aus einem Faserverbundmaterial oder einem Metallmaterial gebildet ist. Als Metallmaterial kommen beispielsweise Aluminiumlegierungen in Frage. Als Faserverbundmaterial kann insbesondere eine faserverstärkter Kunststoff, beispielsweise ein mit Kohle- oder Glasfasern verstärktes thermoplast oder duroplastisches Material, verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Luftfahrzeug mit einer Rumpfstruktur gemäß einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen. Der Druckspant kann dabei insbesondere in einem Endabschnitt der Rumpfstruktur angeordnet sein, beispielsweise nahe des Hecks des Luftfahrzeugs.
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Hierbei kann der erste Bereich des Rumpfbehälters insbesondere eine Passagierkabine und/oder einen Frachtraum des Luftfahrzeugs bilden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Luftfahrzeug sind in dem zweiten Bereich des Rumpfbehälters Systemkomponenten angeordnet. Bei den Systemkomponenten kann es sich insbesondere um eine Hebelanordnung zur Betätigung von aerodynamischen Steuerflächen des Luftfahrzeugs.
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In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „entlang“ einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner 45 Grad, bevorzugt kleiner 30 Grad und insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen.
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In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „quer“ zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen.
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Hierin wird unter „einstückig“, „einteilig“, „integral“ oder „in einem Stück“ ausgebildeten Komponenten allgemein verstanden, dass diese Komponenten als ein einziges, eine Materialeinheit bildendes Teil vorliegen und insbesondere als ein solches hergestellt sind, wobei die eine von der anderen Komponente nicht ohne Aufhebung des Materialzusammenhalts von der anderen lösbar ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Luftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Schnittansicht einer Rumpfstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ;
- 3 eine Draufsicht auf einen Druckspant einer Rumpfstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Druckspants, die sich bei einem Schnitt entlang der in 3 eingezeichneten Linie A-A ergibt;
- 5 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Druckspants, die sich bei einem Schnitt entlang der in 3 eingezeichneten Linie A-A ergibt;
- 6 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Druckspants, die sich bei einem Schnitt entlang der in 3 eingezeichneten Linie A-A ergibt;
- 7 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Druckspants; und
- 8 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Druckspants.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Luftfahrzeugs 100. In 1 ist das Luftfahrzeug 100 beispielhaft als ein Passagierflugzeug dargestellt. Das Luftfahrzeug 100 weist eine Rumpfstruktur 1 mit einem Rumpfbehälter 2 und einem Druckspant 4 auf.
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Wie in 1 gezeigt ist, erstreckt sich der Rumpfbehälter 2 in einer Längsrichtung L und kann, wie beispielhaft dargestellt, einen zylinderförmigen Hauptbereich und einen Endbereich 2B aufweisen. Der Endbereich 2B kann insbesondere in der Längsrichtung L konisch zulaufend ausgebildet sein, wie dies in 1 beispielhaft gezeigt ist.
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2 zeigt schematisch eine Schnittansicht der Rumpfstruktur 1 im Bereich des Endbereichs 2B des Druckbehälters 2. Der Druckspant 4, der auch als Druckkalotte bezeichnet werden kann, ist im Endbereich 2B des Rumpfbehälters 2 angeordnet. Wie in den 1 und 2 erkennbar ist, teilt der Druckspant 4 den Rumpfbehälter 2 in Bezug auf die Längsrichtung L in einen ersten Bereich 21 und einen zweiten Bereich 22. Der erste Bereich 21 kann insbesondere eine Passagierkabine 101 und/oder den Frachtraum 102 des Luftfahrzeugs 100 bilden. Der zweite Bereich 22 dient zur Aufnahme von Systemkomponenten 105, wie einer Hebelanordnung 106, wie dies in 2 beispielhaft und schematisch gezeigt ist. Diese Hebelanordnung 106 dient beispielsweise zur Betätigung von aerodynamischen Steuerflächen 107, wie dem Seitenruder, wie dies in 1 beispielhaft gezeigt ist. Der erste Bereich 21 des Rumpfbehälters 2 ist zur Beaufschlagung mit einem Innendruck P1 vorgesehen, der während des Flugs möglichst konstant gehalten wird. Der zweite Bereich 22 ist zur Beaufschlagung mit einem Außendruck P2 vorgesehen, der kleiner als der Innendruck P1 ist. Da sich der Außen- oder Umgebungsdruck P2 während eines Flugs abhängig von der Flughöhe ändert, tritt zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich 21, 22 des Rumpfbehälters 2 eine Druckdifferenz auf. Der Druckspant 4 dient der druckdichten Trennung des ersten und des zweiten Bereichs 21, 22 des Rumpfbehälters 2.
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Wie insbesondere in 3 gezeigt ist, weist der Druckspant 4 einen sich flächig erstreckenden Mittelbereich 41 und einen sich in einer radialen Richtung Q an den Mittelbereich 41 anschließenden und diesen umgebenden Anschlussbereich 42 auf. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist der Druckspant 4 mit dem Anschlussbereich 42 an dem Rumpfbehälter 2 befestigt, insbesondere mittels Befestigungsvorrichtungen (nicht dargestellt), wie beispielsweise Nieten, Schrauben, Bolzen, Klammern oder dergleichen. Der Druckspant weist eine Mittelachse M auf, die durch den Flächenschwerpunkt des Druckspants 4 bzw. der Druckkalotte verläuft, wobei die Mittelachse und die radiale Richtung Q senkrecht zueinander stehen. Bei dem in 3 beispielhaft gezeigten Druckspant 4 bildet der Anschlussbereich 42 einen kreisförmigen Umfangsrad bzw. definiert eine kreisförmige Randlinie 40 des Druckspants 4. Generell kann der Druckspant 4 als ein bezüglich einer Mittelachse M punktsymmetrisches Bauteil gestaltet sein.
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Wie in 2 gezeigt, wird der Druckspant 4 in dem Rumpfbehälter derart angeordnet, dass die Mittelachse M sich entlang der Längsrichtung L des Rumpfbehälters 2 erstreckt. Wie in 2 weiterhin schematisch gezeigt ist und im Folgenden noch eingehend erläutert wird, weist der Mittelbereich 41 des Druckspants 4 eine Wölbung in Richtung des ersten Bereichs 21 des Rumpfbehälters 2 auf. Allgemein weist der Druckspant 4 somit im Mittelbereich 41 eine erste Oberfläche 41a auf, die zumindest teilweise konvex gekrümmt ist, und eine entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 41a gelegene zweite Oberfläche 41b auf, die zumindest teilweise konkav gekrümmt ist. Zur Ausbildung der Rumpfstruktur 1 wird der Druckspant 4 in dem durch den Rumpfbehälter 2 definierten Innenraum 25 angeordnet, wobei die erste Oberfläche 41 des Mittelbereichs 41 des Druckspants 4 dem ersten Bereich 21, also dem zur Beaufschlagung mit dem Innendruck vorgesehenen Bereich, z.B. der Passagierkabine 101, zugewandt ist.
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Wie in 2 erkennbar ist, kann durch diese Anordnung und Gestaltung des Druckspants 4 der Anschlussbereich 42 des Druckspants 4 im Vergleich zu einer sonst üblichen Anordnung und Gestaltung eines Druckspants näher an dem axialen Endes des Rumpfbehälters 2 angeordnet werden. Eine solche übliche Anordnung und Gestaltung eines Druckspants ist in 2 durch die gestrichelte Linie 4A angedeutet. Wie 2 schematisch zeigt, kann durch die in erfindungsgemäße Auswölbung des Mittelbereichs 41 des Druckspants 4 in Richtung des ersten Bereichs 21 des Rumpfbehälters 2 der Anschlussbereich 42 in Bezug auf die Längsrichtung L um den Abstand D1 näher dem axialen Endes 2E des Rumpfbehälters 2 angeordnet werden. Hierbei wird aufgrund der Wölbung des Mittelbereichs 42 die Bewegungsfreiheit der Systemkomponenten 105 in dem zweiten Bereich 22 nicht oder nur geringfügig eingeschränkt, während im ersten Bereich 21 zusätzlicher, wirtschaftlich nutzbarer Raum geschaffen wird. In dem Fall, dass der Endbereich 2B des Rumpfbehälters 2 sich in Richtung des axialen Endes 2E verjüngt, wie dies in den 1 und 2 beispielhaft gezeigt ist, wird durch die in 1 und 2 gezeigte Gestaltung und Anordnung des Druckspants 4 dessen Durchmesser D4 im Vergleich zu dem Durchmesser D4A eines auf übliche Weise gestalteten und angeordneten Druckspant 4A verringert. Dies führt zu einer Gewichtsreduzierung des Druckspants 4 und gleichzeitig zu einer Verringerung der mechanischen Belastung.
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In den 4 bis 8 sind jeweils Schnittansichten von Druckspanten 4 gezeigt. Allgemein weist der Druckspant 4 eine erste Oberfläche 4a und eine entgegengesetzt zu dieser gelegene zweite Oberfläche 4b auf. Die erste Oberfläche 4a des Druckspants 4 ist in einem Zustand, in dem der Druckspant 4 in dem Rumpfbehälter 2 angeordnet ist, dem ersten Bereich 21 zugewandt. Die zweite Oberfläche 4b des Druckspants 4 ist in einem Zustand, in dem der Druckspant 4 in dem Rumpfbehälter 2 angeordnet ist, dem zweiten Bereich 22 bzw. dem axialen Ende 2E des Rumpfbehälters 2 zugewandt. Allgemein ist die erste Oberfläche 4a zumindest teilweise konvex und die zweite Oberfläche 4b zumindest teilweise konkav gekrümmt.
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In den 4 bis 6 weist der Mittelbereich 41 einen in Bezug auf die radiale Richtung Q inneren Bereich 43 auf, der die Mittelachse M enthält, und einen sich in radialer Richtung an den inneren Bereich 43 anschließenden äußeren Bereich 44. Die erste Oberfläche 41a des Mittelbereichs 41 ist in dem inneren Bereich 43 konvex und in äußeren Bereich 44 konkav gekrümmt. Dementsprechend ist die zweite Oberfläche 41b des Mittelbereichs 41 ist in dem inneren Bereich 43 konkav und in äußeren Bereich 44 konvex gekrümmt.
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Der Anschlussbereich 42 setzt hierbei vorzugsweise den Krümmungsverlauf des Mittelbereichs 41 fort, wie dies beispielhaft in den 4 bis 6 gezeigt ist. Der Anschlussbereich 42 des Druckspants 4 erstreckt sich aufgrund der Krümmung des äußeren Bereichs 44 des Mittelbereichs 41 somit entlang der Mittelachse M des Druckspants 4 in Richtung des ersten Bereichs 21 des Rumpfbehälters 2.
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Durch die in den 4 bis 6 gezeigten Druckspante 4, wird jeweils ein Druckspant realisiert, bei dem sich die Wölbungsrichtung zwischen zwei Punkten X1, X2 eines Umfangsrands 40 des Druckspants 4, die einander in radialer Richtung Q gegenüber liegen, zweimal ändert. Dies bedeutet, die sich bei einem Schnitt entlang einer Schnittlinie zwischen den Punkte X1, X2 ergebenden Konturlinien der ersten Oberfläche 4a und der zweiten Oberfläche 4b des Druckspants 4 weisen jeweils zwei Wendepunkte auf, wobei die Punkte X1, X2 jeweils auf einer die Mittelachse M enthaltenden Ebene gelegen sind. Mit anderen Worten ergibtsich bei einem Schnitt des Druckspants 4 entlang einer Schnittebene, die die Mittelachse M enthält, eine virtuellen Verbindungslinie V zwischen zwei in der Schnittebene liegenden Punkten X1, X2 des Umfangsrands des Druckspants 4. In den 4 bis 6 entspricht die virtuellen Verbindungslinie V der Randlinie 40. Auf einer Seite der virtuellen Verbindungslinie V ergeben sich bei den in den 4 bis 6 beispielhaft gezeigten Druckspanten 4 jeweils zwei Stellen 46, 47 mit maximalem Abstand entlang der Mittelachse M zu der virtuellen Verbindungslinie V, welche in Bezug auf die radiale Richtung Qjeweils innerhalb des Umfangsrands des Druckspants 4, also in einem bestimmten Abstand A46, A47 sowie in einem Abstand von der Mittelachse M gelegen sind.
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In einem Zustand, in dem einer der Druckspante der 4 bis 6 in den Rumpfbehälter 1 montiert sind, ist der Mittelbereich 41 des Druckspants 4 in dem in Bezug auf die radiale Richtung Q inneren Bereich 43 in Richtung des ersten Bereichs 21 des Rumpfbehälters 2 gewölbt und in dem in Bezug auf die radiale Richtung Q äußeren Bereich 44 in Richtung des zweiten Bereichs 22 des Rumpfbehälters 2 gewölbt.
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In 4 ist der innere Bereich 43 des Mittelbereichs 41 des Druckspants 4 domartig oder kreiskalottenförmig gewölbt. Die in dem inneren Bereich 43 des Mittelbereichs 41 weisen die erste und die zweite Oberfläche 41a, 41b des Mittelbereichs 41 weisen hierbei jeweils einen konstanten Krümmungsradius auf. Wie in 4 weiterhin beispielhaft gezeigt ist, kann vorgesehen sein, dass der innere Bereich 43 des Mittelbereichs 41 des Druckspants 4 soweit ausgewölbt ist, dass dieser in Bezug auf die Mittelachse M über die Randlinie 40 bzw. die virtuelle Verbindungslinie V auf der entgegengesetzten Seite der Stellen maximalen Abstands 46, 47 hinausragt. Bei dem in 4 gezeigten Druckspant 4 ragt der Mittelbereich 41 nur um einen sehr kleinen Betrag über die Randlinie 40 hinaus. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Scheitelpunkt der ersten Oberfläche 41a auf dem Niveau der Randlinie 40 bzw. der virtuellen Verbindungslinie V gelegen ist. Dadurch ergibt sich ein sehr kompakter, platzsparender Aufbau des Druckspants 4.
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Wie in 5 beispielhaft gezeigt ist kann auch vorgesehen sein, dass der innere Bereich 43 des Mittelbereichs 41 des Druckspants 4 ein Plateau ausbildet. Im Bereich der Mittelachse M weisen die erste und die zweite Oberfläche 41a, 41b des Mittelbereichs 41 jeweils einen großen Krümmungsradius auf oder sind sogar eben ausgebildet. Radial nach außen nimmt der Krümmungsradius ab. Bei dem in 5 gezeigten Druckspant 4 ragt der Mittelbereich 41 deutlich über die Randlinie 40 hinaus.
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Wie in 6 beispielhaft gezeigt, kann der innere Bereich 43 des Mittelbereichs 41 des Druckspants 4 auch mit einem in etwa konstanten Krümmungsradius ausgebildet sein. Im Unterschied zu den 4 und 5 ist der Scheitelpunkt der ersten Oberfläche 41a des Mittelbereichs 41 auf derselben Seite der Randlinie 40 bzw. der virtuellen Verbindungslinie 40 gelegen, wie die stellen maximalen Abstands 46, 47.
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Die 7 und 8 zeigen jeweils beispielhaft einen Druckspant 4, bei dem der Mittelbereich 41 insgesamt domartig gewölbt ist.
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Bei dem in 7 beispielhaft gezeigten Druckspant 4 setzt der Anschlussbereich 42 des Druckspants 4 den Verlauf des Mittelbereichs 41 flächig fort, insbesondere den Krümmungsverlauf des Mittelbereichs 41.
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8 zeigt beispielhaft einen Druckspant 4, bei dem der Anschlussbereich 42 keilförmig ausgebildet ist. Insbesondere springt der Keil gegenüber der ersten, konvex gekrümmten Oberfläche 41a des Mittelbereichs 41 vor.
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Generell können der Mittelbereich 41 und der Anschlussbereich 42 des Druckspants 4 als zwei separate Komponenten ausgebildet sein, die miteinander verbunden werden. Vorzugsweise sind der Mittelbereich 41 und der Anschlussbereich 42 jedoch einstückig ausgebildet, wie dies auch in den 4 bis 8 schematisch dargestellt ist.
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Der Druckspant 4 kann insbesondere aus einem Faserverbundmaterial oder einem Metallmaterial gebildet sein.
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Der Anschlussbereich 42 des Druckspants 4 kann insbesondere Anschlussstrukturen, wie Ausnehmungen oder Vorsprünge (nicht dargestellt) aufweisen, welche zur Aufnahme oder zur Anbringung von Befestigungsvorrichtungen vorgesehen sind. Auch kann der Anschlussbereich 42 mechanisch verstärkt sein, beispielsweise mittels Materialanhäufungen wie Rippen oder dergleichen (nicht dargestellt) oder mittels zusätzlicher Verstärkungselemente (nicht dargestellt) wie Beschläge oder Ähnliches.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rumpfstruktur
- 2
- Rumpfbehälter
- 2B
- Endbereich des Rumpfbehälters
- 2E
- axiales Ende des Rumpfbehälters
- 4
- Druckspant
- 4a
- erste Oberfläche des Druckspants
- 4b
- zweite Oberfläche des Druckspants
- 21
- erster Bereich des Rumpfbehälters
- 22
- zweiter Bereich des Rumpfbehälters
- 25
- Innenraum
- 40
- Randlinie des Druckspants
- 41
- Mittelbereich des Druckspants
- 41a
- erste Oberfläche des Mittelbereichs
- 41b
- zweite Oberfläche des Mittelbereichs
- 42
- Anschlussbereich des Druckspants
- 43
- innerer Bereich des Mittelbereichs
- 44
- äußerer Bereich des Mittelbereichs
- 45
- Übergangsbereich
- 46, 47
- Stellen maximalen Abstands zur virtuellen Verbindungslinie
- 100
- Luftfahrzeug
- 101
- Passagierkabine
- 102
- Frachtraum
- 105
- Systemkomponenten
- 106
- Hebelanordnung
- 107
- Steuerfläche
- D1
- Abstand
- L
- Längsrichtung
- M
- Mittelachse des Druckspants
- P1
- Innendruck
- P2
- Außendruck
- Q
- radiale Richtung
- V
- virtuelle Verbindungslinie
- X1, X2
- Punkte des Umfangsrands
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3064430 A1 [0003]
- US 5899412 A [0004]
