DE19539257C1 - Strukturelement mit veränderbarer Oberflächengestalt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strukturelement mit reversibel veränderbarer Ober­ flächengestalt.

Für die Veränderung der Oberflächengestalt von Bauteilen ist es bekannt, auf­ blasbare Strukturelemente einzusetzen. So wird z. B. die Aufdickung von Flü­ gelnasen für Flugzeuge mit Hilfe von Druckluft vorgenommen. Dafür sind lan­ ge Druckluftleitungen und der spezielle Einbau eines Kompressors im Flugzeug erforderlich. Außer dieser Anwendung ist die Verwendung von mit Druckluft betriebenen Strukturelementen mit veränderbarer Oberflächengestalt in anderen Bereichen, z. B. bei Sitz- und Liegemöbel, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strukturelement der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Oberflächengestalt ohne Verwendung von Druckluft mit geringem Energieaufwand steuerbar veränderlich ist, und wel­ ches kostengünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Strukturelement leicht in ein Bauteil einzubauen ist und nur einer elektrischen Zuleitung bedarf. Je nach der erforderlichen Größe des Strukturelementes kann eine wahlweise Anzahl von elektrochemischen Zellen eingebaut werden. Der Aufbau aus ei­ nem gasdichten, elastomeren Gehäuse, in dem die elektrochemischen Zellen in üblichem Polyurethanschaum gelagert sind, ist einfach herzustellen. Die Zel­ len sind in Druckräumen in sehr elastischem, offenporigem Polyurethanschaum gelagert; sie bestehen aus einem äußeren, als Kathode dienenden Mantels aus geflochtener Kohlenstoffaser, die katalytisch mit Platin beschichtet ist, aus ei­ nem elektrolytischen Innenraum aus Kalilaugengel und einem als Anode die­ nenden Kern aus geflochtenem Silberdraht. Je nach Ladezustand der Zellen können diese Gas erzeugen und dabei die Druckräume vergrößern oder Gas abbauen und dabei die Druckräume verkleinern.

Eine günstige Anwendung kann ein erfindungsgemäßes Strukturelement mit mehreren elektrochemischen Zellen beim Einbau in die Oberfläche eines Trag­ flügels finden, um je nach Flugzustand die Profilwölbung zu vergrößern oder zu verkleinern. Auch ist die Anwendung eines Strukturelementes mit nur einer Zelle denkbar als Grenzschichtzaun oder zur Vergrößerung der Profilnase an einem Tragflügel. Weitere Anwendungen sind bei Sitz- und Liegemöbel mög­ lich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Strukturelement mit veränderbarer Oberflächengestalt in Schnitt­ darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine elektrochemische Zelle und

Fig. 3 einen Einbau des Strukturelementes nach Fig. 1 in eine Flugzeug­ tragfläche.

Ein Strukturelement 1 entsprechend Fig. 1 besteht aus einem gasdichten, ela­ stomeren Gehäuse 2 und einer Deckplatte 3. In dem Gehäuse 2 sind drei in Polyurethanschaum 4 gelagerte Druckräume 5 mit elektrochemischen Zellen 6 vorhanden. In den Druckräumen 5 sind die Zellen 6 in offenporigem Polyure­ thanschaum 5a eingebettet. Die Deckplatte 3 kann aus einem biegsamen Me­ tall, wie z. B. Aluminium, oder faserverstärktem Kunststoff bestehen.

Eine Ausführungsform der elektrochemischen Zelle 6 ist in Fig. 2 dargestellt. In einem Mantel 7 aus geflochtener Kohlenstoffaser, die katalytisch mit Platin beschichtet ist, befindet sich ein Elektrolyt 8 aus Kalilaugengel (KaOH), in dessen Mitte ein Kern 9 aus geflochtenen Silberdraht-Litzen eingebettet ist. Der Silberdrahtkern 9 ist dabei die erste Elektrode (Anode), der Mantel 7 die zweite Elektrode (Kathode). Die elektrische Zuleitung erfolgt mit einem ge­ flochtenen Silberdraht 11. Die elektrochemische Zelle ist als Sekundärelement ausgeführt, sie kann somit sowohl geladen als auch entladen werden. Im Lade­ zustand scheidet der Elektrolyt 8 Wasserstoff ab, welcher durch den Mantel 7 in den Druckraum 6 geht und diesen expandiert (siehe Fig. 1). Im Entladezu­ stand wandert der Wasserstoff wieder aus dem Druckraum 6 in den Elektroly­ ten 8, wodurch der Druckraum 6 wieder seine ursprüngliche Gestalt annimmt.

In Fig. 3 ist eine Anwendungsmöglichkeit für das Strukturelement 1 an einem Tragflügel 15 dargestellt. Es ist vereinfacht dargestellt, wie die Druckräume 5 expandieren und dadurch die Deckplatte 3 in Richtung eines Pfeiles 16 nach oben wölben.

Claims (6)

1. Strukturelement mit reversibel veränderbarer Oberflächengestalt, ge­ kennzeichnet durch ein gasdichtes, elastomeres Gehäuse (2), in dem ein oder mehrere Druckräume (5) gelagert sind, in denen elektrochemische Zellen (6) eingebettet sind, wobei die Zellen (6) beim Ladevorgang Gas erzeugen und dabei die Druckräume (5) vergrößern sowie beim Entladen Gas abbauen und dabei die Druckräume (5) verkleinern.

2. Strukturelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (5) in dem Gehäuse (2) in üblichem Polyurethanschaum (4) gela­ gert sind.

3. Strukturelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemischen Zellen (6) in den Druckräumen (5) in offenporigem Polyurethanschaum (5a) gelagert sind.

4. Strukturelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrochemischen Zellen (6) aus einem äuße­ ren, als Kathode dienenden Mantel (7) aus geflochtener Kohlenstoffaser, die katalytisch mit Platin beschichtet ist, aus einem elektrolytischen Innenraum aus Kalilaugengel (8) und einem als Anode dienenden Kern aus Silberdraht-Litzen (9) bestehen.

5. Strukturelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß auf das Gehäuse (2) eine Deckplatte (3) aus bieg­ samem Metall oder faserverstärktem Kunststoff aufgebracht ist.

6. Verwendung des Strukturelementes nach den Ansprüchen 1 bis 5 für den Einbau in die Oberfläche eines Tragflügels (15) für Luftfahrzeuge.