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Sitz, insbesondere für Flugzeuge Die Erfindung betrifft eine Sitzkonstruktion,
insbesondere einen Fahrgastsitz für die Verwendung im Flugzeug sowie für andere
Fahrzeuge, welcher den Fahrgast sicher bei einem Zusammenbruch halten kann und die
Größe der Spitzenkräfte vermindert, denen die Fahrgäste in üblichen Sitzen bei einem
Zusammenbruch ausgesetzt sind.
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Die Untersuchung der Daten der bei Schäden und bei Flugzeugabstürzen
erlittenen Unglücksfälle zeigt, daß der größte Prozentsatz von Unglücksfällen und
schweren Verletzungen auftritt, wenn der Flugzeugsitz nicht imstande ist, den Fahrgast
an seiner Stelle zu halten, weil der Sitzriemen versagt, der Sitz bricht oder sich
die Sitzrippen von, den Fußbodenbefestigungen lösen. Unter diesen Umständen wird
der Fahrgast in dem sich verzögernden Flugzeug ein freies Geschoß. Schwere oder
unglückliche Verletzungen treten auf, wenn der Fahrgast im Flugzeug gegen scharfe
Gegenstände, Flugzeugbauteile oder andere Fahrgäste schlägt. Viele dieser scharfen
Gegenstände werden durch die gebrochenen Sitze gebildet. Eine häufige Erscheinung
ist das Aufspießen der Fahrgäste durch gebrochene, rohrförmige Metallbauglieder
der Flugzeugsitze, die bei dem Zusammenbruch versagt haben.. Ähnliche Unglücke kommen
durch den Bruch anderer Fahrzeugteile vor.
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Manche der heutigen Flugzeugsitze sind so, berechnet, daß sie Kräften
widerstehen, welche mit Beschleunigungen von 9 g verbunden sind, entsprechend einer
Belastung von 815 kg für einen 90 kg schweren Fahrgast. Die Belastungsmessungen,
die durch einen Fahrgast auf einen Sitz bei einem wirklichen Absturz mit einem Flugzeug
in voller Geschwindigkeit unter kontrollierten experimentellen Bedingungen vorkommen,
haben gezeigt, daß die an die Flugzeugsitze übertragenen Belastungen einer Beschleunigung
von 20g entsprechen können, ohne daß der freie Raum im Flugzeugrumpf zusammenklappt.
Auch können die heutigen Sitze die berechnete Verzögerung von 9 g nur aufnehmen,
wenn das Flugzeug bei einem Absturz mit seiner Spitze voraus gegen Hindernisse stößt.
Das Flugzeug schwingt aber bei einer Bruchlandung oft herum und trifft die Hindernisse,
während es sich seitwärts oder rückwärts bewegt. Die meisten gegenwärtigen Sitze,
die so berechnet sind, daß sie einer Verzögerung von 9 g widerstehen, versagen bei
viel geringeren Belastungen, wenn das Flugzeug Hindernisse trifft, während es sich
seitwärts oder rückwärts bewegt. Weil die heutigen Sitze an dem Rumpffußboden und
an den Wänden an verhältnismäßig wenigen Punkten befestigt sind, sind diese Punkte
Zonen hoher Spannung und dem Versagen unterworfen, wenn Bruchbelastungen durch diese
Punkte übertragen werden. Unter diesen Umständen werden der Sitz und der Fahrgast
beim Zusammenbruch freie Geschosse. Bei den gegenwärtigen Sitzentwürfen ist es nicht
praktisch, zusätzliche Befestigungspunkte des Sitzes am Fußboden zu schaffen, um
die Beanspruchung an diesen Befestigungspunkten zu vermindern. Da in dem Rahmen
von herkömmlichen Sitzen eine steife Metallstruktur benutzt wird, verursacht die
Verformung des Fußbodens bei einem Bruch, wodurch der Abstand zwischen den Sitzbefestigungspunkten
verändert wird, daß die Sitzverankerung versagt. Diese Art des Versagens ist sogar
bei unbesetzten Sitzen beobachtet worden.
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Bei einer Bruchlandung schlägt das Flugzeug gegen eine Anzahl von
Hindernissen, ehe es mach einem Gleitweg längs des Bodens zur Ruhe kommt. Das Flugzeug
ist oft längs des Bodens noch für 4 oder 5 Sekunden in Bewegung. Die heutigen Sitze
starrer Bauart werden oft über die elastische Grenze hinaus beansprucht und werden
schon verformt, wenn das Flugzeug das erste Hindernis trifft. Der verformte Sitz
hat .dann nicht mehr die Stärke des Originalsitzes und versagt unter der Belastung,
der er durch das nächste Hindernis ausgesetzt ist. Was erforderlich ist, ist eine
Sitzbauart, die sich unter :dem Zusammenbruchstoß elastisch verformt, und zwar über
den vollen berechneten Belastungsbereich und den Stoß abfedert und dann schnell
annähernd in seine un deformierte Gestalt zurückkehrt, um sich in, der Stellung
zu befinden, den nächsten Stoß zu absorbieren. Darüber hinaus, sollte der elastische
Sitz eine genügende Dämpfung aufweisen, um Schwingungen zu verhüten, welche den
Fahrgast unerwünschten Beschleunigungen ausisetzen, wenn der Sitz seine Originalgestalt
nach
elastischen Deformationen wieder einnimmt, die durch den Flugzeugstoß gegen ein
Hindernis erzeugt werden.
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Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, einen bruchwiderstandsfähigen
Sitz zu schaffen. der die folgenden Eigenschaften hat: 1. Komfort.
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2. Leichtes Gewicht.
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3. Die Fähigkeit, einen Fahrgast bei Bruchverzögerungen bis zu 20g
sicher am Platz zu halten, ohne Rücksicht auf die Richtung des Bruchstoßes.
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4. Genügende elastische Verformung in jeder Richtung, um den Stoß
der Spitzenbelastung zu absorbieren und den Bruchlandungsstoß zu vermindern, der
auf den Fahrgast durch den Sitz übertragen wird, und zwar auf Werte, die für einen
Durchschnittsmenschen erträglich sind.
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5. Genügende mechanische Dämpfung, um unerwünschte Vibration zu verhindern,
die einer elastischen Deformation des Sitzes bei einem Zusammen bruch folgt.
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6. Frei von unnachgiebigen Bauteilen über der Sitzpfanne.
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7. Befestigung an dem Rumpfboden an vielen Punkten, so daß die von
dem Sitz an den Fußboden übertragene Belastung nicht die örtliche Fußbodenbefestigungsstärke
an irgendeinen Befestigungspunkt übersteigt.
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B. Hauptverformung des Rumpffußbodens ohne ein Versagender Sitzbefestigungen
am Fußboden.
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9. Leichte Herstellung. 10. Leichte Montage.
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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor. Diese und die Zeichnungen offenbaren eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung. In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine perspektivische -Ansicht eines
vollständigen Sitzes, der eine Stilform zeigt, die mit dem Grundsitz gebraucht werden
kann, Fig. 2 eine Schnittansicht nach Fig. 1, die einige der Einzelheiten der Sitzstruktur
zeigt, Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Sitzes, Fig. 4 eine schematische
Vorderansicht des Sitzes, Fig. 5 eine Einzelansicht einer Befestigungsklammertype,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Sitzpfanne, Fig. 7 und 8 schematische Skizzen, welche
die Verformung des Sitzes bei Bruchlandungen erläutern. Die Sitzpfanne 23 wird durch
den. Säulenfuß 11, 12 gehalten, welche andererseits in einer noch zu beschreibenden
Weise an dem Flugzeugboden befestigt ist. An der Sitzpfanne 23 sind Seitenarme 3
starr befestigt und tragen Aschenbecher. Um einen zurückneigbaren Sitz zu schaffen,
ist der Sitzrücken 5 mit der Sitzpfanne 23 in einer Weise verbunden. die eine begrenzte
Neigung des Sitzrückens 5 um die Verbindungslinie des Sitzrückens 5 und der Sitzpfanne
23 zuläßt. An dem Sitzrücken 5 sind Seitenflansche 4 starr befestigt und erstrecken
sich im wesentlichen gleich lang zu der Länge des Rückenteiles 5. Der Sitzrückenteilneigungssteuerhebel
6 steht aus dem Seitenarm 3 vor, um dem Fahrgast leicht zugänglich zu sein. An der
Sitzpfanne 23 ist der Sitzriemen 7 starr befestigt und wird in der üblichen Weise
durch den Fahrgast benutzt.
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Wie aus den Fig. 2 .und 5 hervorgeht, ist der Säulenfuß 11, 12 aus
zwei ähnlichen Körpern hergestellt, deren jeder vorzugsweise symmetrisch zur Mittelachse
geformt ist und das Fußbodenelement 11 und das Pfannenelement 12 bilden. Die Elemente
bestehen aus Leichtmaterial, z. B. Aluminiumblech oder mit Glasfenster verstärkter
Plastik. Das Fußbodenelement 11 und das Pfannenelement 12 sind napfförmig mit flachen
Böden, und jedes ist durch einen Zylinder 13 und einen Zwickel 14 verstärkt, wie
es für solche Bauweisen an sich bekannt ist. Das Fußbodenelement 11 und das Pfannenelement
12 können zylindrisch gestaltet sein, aber es kann die in Fig. 2 und 3 gezeigten
Umrisse haben, um scharfe Kanten zu vermeiden. Das Pfannenelement 12 steht konzentrisch
über dem Fußbodenelement 11 unter Zwischenschaltung eines geeigneten Reibungsmaterials
15, z. B. einer an dem Pfannenelement 12 befestigten Gummiplatte. Ein Band 16 aus
elastischem Material, z. B. aus Gummi hergestellt, welches den Außenumfang des Fußbodenelementes
11 und des Pfannenelemzentes 12 umgibt, bildet eine biegsame Kupplung zwischen den
Elementen 11 und 12. Diese Kupplung sorgt für freie relative Bewegung zwischen den
Elementen, erlaubt jedoch nicht eine genügende Bewegung für dieselben, um sich im
Falle einer Bruchlandung vollständig zu trennen. Vorzugsweise ist das elastische
Band 16 als ein endloser Zylinder ausgebildet, der konzentrisch an dem Fußbodenelement
11 und dem Pfannenelement 12 angebracht ist. Wenn die Erleichterung der Herstellung
es erfordert, kann das elastische Band 16 durch eine Reihe von elastischen, senkrecht
angebrachten ` Streifen ersetzt werden, wobei jeder Streifen das Fußbodenelement
11 mit dem Pfannenelement 12 verbindet. Das elastische Band 16 ist an dem Fußbodenelement
11 und dem Pfannenelement 12 durch die Armaturen 17 befestigt. Wenn es montiert
ist, ist das elastische Band 16 gestreckt, um eine Kraft zu erzeugen, die das Pfannenelement
12 gegen das Fußbodenelement 11 zieht, so daß eine Mindestkraft von 225 k g in einer
Horizontalebene gegen die sich ergebende statische Reibung notwendig sein sollte,
das Pfannenelement relativ zu dein Fußbodenteil zu verstellen. Es ist festgestellt
worden, daß eine durch das Bann 16 ausgeübte Totalkraft zwischen 225 und 450 kg
Zug gewöhnlich eine befriedigende Verbindung schafft. Diese Kraft hält den Sitzsäulenfuß
1 als eine starre Einheit unter Belastungen aufrecht, die mit dem normalen Sitzgebrauch
verbunden sind; und zwar selbst während des Fluges in böiger Luft: Fig. 5 erläutert
eine Befestigungsweise des elastischen Bandes 16 an die Armatur 17, welche andererseits
an dem Flugzeugfußboden befestigt ist. Wenn gewünscht, können auch andere Mittel
benutzt werden. Die Armatur 17 ist aus einem geschlitzten Kopf 60 und einem zylindrischen
Schaft 69 aufgebaut, welcher mit Bezug auf den ,geschlitzten Kopf 60 drehbar ist.
Der Schaft 69 endet in einem Knopf 63, welcher an dem Knopf 60 in einer unterschnittenen
Vertiefung befestigt ist, um die freie Drehung ohne Trennung zu ermöglichen. An
dem Schaft 69 ist starr ein Stift 67 befestigt. Ferner ist an dem Schaft ein sechseckiger
Abschnitt 80 gebildet., um die Drehung des Schaftes zu ermöglichen.
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Das Stahlkabel 62 in Fig. 5 geht vollständig rund um das Ende
des elastischen Bandes 16 herum und wird in einer Schlaufe 81 gehalten, die durch
das Aufwärtswenden des elastischen Bandes und Zusammenkleben, Befestigen oder Vulkanisieren
des gewendeten Endes an die zylindrische Oberfläche des elastischen Bandes gebildet
ist. Das Kabel 62 ist in Ausschnitten, die in das elastische Band 16 an sechs
oder zwölf in gleichen Abständen befindlichen Stellen rund um den Sitzständer 1
geschnitten sind, frei. Um das
Kabel 62 an dem Kopf 60 zu befestigen,
ist ein bogenförmiger Einschnitt 82 mit einer Vertiefung am inneren Ende zur Aufnahme
des Kabels in dem Kopf 60 der Armatur 17 gebildet. Das Kabel wird .durch den Einschnitt
82 gezwungen, in die Vertiefung an dem Ende des Einschnittes einzugreifen. Der Schaft
69 erstreckt sich durch den Flansch 64 an dem Fußbodenelement 11, den Rumpffußboden
65 und die Montierungsplatte 66. Die Montierungsplatte 66 ist an dem Rumpffußboden
65 z. B. durch Senkbolzen befestigt, die durch den Flansch 68 hindurchgehen. Der
Stift 67 ist in Vertiefungen 71 in der Montierungsplatte 66 gesperrt, wenn der Sitz
an dem Fußboden befestigt ist. Um den Sitz von dem Fußboden zu lösen., wird der
Schaft 69 um 90° gedreht, um den Stift 67 in Übereinstimmung mit dem Schlitz 70
in der Montierungsplatte zu bringen, wodurch es ermöglicht wird, die Armatur 17
aus der Montierungsplatte 66 zu entfernen. Damit das elastische Band 16 und das
Kabel 62 an dem Säulenfuß befestigt bleiben, wenn die drehbare Armatur von
der Montierungsplatte 66 gelöst ist, sind die Klammern 61 an das Fußbodenelement
11 angenietet. Auf diese Weise bleibt der Sitz eine vollständige Einheit, wenn er
von dem Rumpffußboden entfernt wird.
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Die Sitzpfanne 23 (Fig. ?) kann an dem Element 12 mittels ähnlicher
Armaturen 17 und Montierungsplatten 66 in der gleichen Weise befestigt sein wie
die zur Befestigung des Fußbodenelementes 11 an dem Rumpffußboden (Fig. 5). Die
Sitzpfanne 23 hat die gleiche Funktion wie der Rumpffußboden in der in Fig. 5 gezeigten
Anordnung.
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Mittels dieser Benutzung der Armaturen 17 zur Befestigung an dem Rumpffußboden
und der Sitzpfanne werden die durch den Fahrgast an das elastische Band 16 übertragenen
Bruchbelastungen direkt auf den Rumpffußboden übertragen, ohne daß sie durch das
Pfannenelement 12 und Fußbodenelement 11 gehen. Verformungen oder Zusammenfaltungen
des Fußbodenelementes 11 oder des Pfannenelementes 12 bei einem Bruch werden deshalb
den Sitz nicht von seiner Fußbodenbefestigung lösen. Wenn. bei einer Bruchlandung
die Montierungsplatten 66 mit Bezug aufeinander durch Buckeln und Verdrehen des
Rumpffußbodens verstellt werden, wird das biegsame elastische Band 16 den Armaturen
17 ermöglichen, sich mit den genannten Fußbodenplatten zu bewegen, ohne sich aus
dem elastischen Band freizuzerren.
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Der Sitzpfannenteil 23 (Fig. 2) ist eine Leichtkonstruktion, gebildet
aus Blechmetall oder verstärkter Plastik, und von einem Umriß, um in Übereinstimmung
mit bekannten Entwürfen und Herstellungsverfahren eine verhältnismäßig starre Bauart
zu erzeugen. Die Draufsichtform des Sitzpfannenteiles 23 hat das in Fig. 6 gezeigte
Aussehen. Eine kreisförmige Vertiefung 24 in demn Sitzpfannenteil 23 (Fig. 2 und
6) ist gebildet, um eine flache horizontale Oberfläche zu schaffen. die geeignet
ist, mit dem Pfannenstück gekuppelt zu werden und eine vertiefte Fläche zu bilden,
um die Montierungsplatten 29 aufzunehmen. Dieser Teil der Pfanne kann durch einen
verstärkten Teil eines Pfannenpolsters 25 gefüllt sein, welches aus Schaumgummi
mit getrennten, verschlossenen Luftzellen hergestellt ist, welches ein Polster hochelastischer
Zusammendrückbarkeit schafft. Das Sitzpolster 26 ist eine zweite Lage aus gewöhnlichem
Schaumgummi oder äquivalentem Material, welches in üblicher Weise benutzt wird.
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Fig. 7 erläutert schematisch die Art und Weise, in welcher der Sitz
in einer vorwärts gerichteten Stellung sich unter der Last deformiert, die ihm durch
eine Fahrgastverzögerung bei einer Bruchlandung auferlegt wird, wenn das Flugzeug
mit dem Bug voraus auf ein Hindernis trifft. Unter diesen Bedingungen gleitet der
Fahrgast in dem Sitz nach vorwärts und zieht an dem Sicherheitsriemen. Die den Fahrgast
zurückhaltende Belastung auf den Sitzriemen wird durch das elastische Band 16 auf
den Flugzeugfußboden übertragen. Das elastische Band 16 streckt sich rund um die
Oberflächen des Fußbodenelementes 11 und des Pfannenelementes 12, deren glatte Umrisse
die Entwicklung von Spannungskonzentrationen in, dem elastischen Band verhindern.
Bei einer Verwendung der Erfindung ist das elastische Band 16 so proportioniert,
daß es eine Bewegung der Sitzpfanne von 22 cm mit Bezug auf das Fußbodenelement
11 unter der Last erlaubt, die ihm durch einen Fahrgast mit einem Gewicht von 90
kg bei einer Verzögerung von 20:- für 0,1 Sekunde auferlegt werden. Messungen, die
bei Brüchen mit voller Geschwindigkeit gemacht wurden, zeigen, daß diese Belastung
einem Bruch entspricht, der schwer genug ist, das Flugzeug zum größten Teil zu zerstören.
Wenn das elastische Band 16 aus gewöhnlichem Gummi hergestellt ist, der eine Höchstspannungsfestigkeit
von 335 kg/cm2 hat, wird eine Dicke von 6,35 mm genügen, die eine Belastung von
20 g aushält. Die durch die Reibungsoberfläche 15 zwischen dem Fußbodenelement 11
und dem Pfannenelement 12 (Fig. 2) geschaffene mechanische Dämpfung sollte mit dem
elastischen System in Überein-Stimmung gebracht sein, so daß der Sitz ohne Vibrationen,
wenn die Bruchbelastung aufhört, annähernd in seine normale Stellung zurückkehrt.
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Es ist wünschenswert, daß das Gewicht der Sitzteile über dem Fußbodenelement
11 (Fig. 8) so leicht wie möglich ist, um die Sitzriemenkraft auf den Fahrast zu
vermindern, wenn er bei einem Bruch gegen den Sitzriemen drückt und die Sitzteile
über :dem Fußbodenelement 11 in der Richtung seiner Bewegung beschleunigt.
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Fig.8 ist eine schematische Darstellung, die die Weise zeigt, in welcher
der Sitz sich deformiert, wenn der Bruchschlag von rückwärts kommt, wie es der Fall
sein kann, wenn das Flugzeug beim Bruch herumschwingt oder wenn der Sitz in einer
normal rückwärts gerichteten Stellung benutzt wird und der Bruchstoß von der Vorderseite
des Flugzeuges kommt. Nach dem Bruchstoß bewegt der Fahrgast die Sitzpfanne mit
Bezug auf das Fußbodenelement 11 nach rückwärts, wobei das elastische Band 16 die
Bewegung begrenzt und die Sitzpfanne in einer ähnlichen Weise, wie vorher beschrieben,
in ihre normale Stellung zurückbringt.
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In der bevorzugten Form der Erfindung sind die Elemente des Säulenfußes
11, 12 (Fig, 2) als Rotationskörper um eine senkrechte Achse geformt, so daß der
Sitzständer sich annähernd so verformen wird. wie es in Fig. 7 und 8 gezeigt ist,
ohne Rücksicht auf die Horizontalrichtung, aus welcher der Bruchstoß kommt. Das
Abfedern von senkrechten Bruchbelastungen ist durch die doppelte Dicke von federndem
Material der Polster 25 und 26 auf dem Sitzpfannenteil 23 (Fig.2) geschaffen.