DE3141869A1

DE3141869A1 - Fussbodenkonstruktion fuer den oberen laderaum eines luftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3141869A1
Application number: DE19813141869
Authority: DE
Inventors: Helmut 2000 Hamburg Bergholz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-10-22
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1983-05-11
Also published as: US4479621A; DE3141869C2; JPS5878895A

Description

Fußbodenkonstruktion für den oberen Laderaum eines Luftfahrzeuges

Stand der Technik . '

Die Rumpfinnenstruktur insbes. bei Großraumflugzeugen, besteht hauptsächlich aus einem ersten Fußboden eines oberen Laderaumes und einem zweiten Fußboden eines unteren Laderaumes sowie aus dessen Seitenwänden, wobei meist der obere Laderaum als Passagierraum und der untere Laderaum als Frachtraum dient. Der obere Fußboden ruht auf horizontalen Querträgern, die innerhalb der annähernd kreisförmigen Rumpfspante etwa diametral angeordnet sind. Die Enden der Querträger sind mit dem Steg des jeweiligen Spantes z.B. durch Niete starr verbunden. Oberhalb der Querträger von meist I-förmigem Querschnitt verlaufende Längsprofile oder -Schienen sind über Beschläge mit den Querträgern zu einem Metallgerüst gefugt. In die Felder dieses Gerüstes sindLeichtⁱ bau-Wabenplatten als Fußbodenelemente eingesetzt, die aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) bestehen und mit den Querträgern bzw. Längsschienen verschraubt sind. Zur Erhöhung der Biegefestigkeit der Querträger sind diese nahe ihren Enden gegen den unteren Teil des je weiligen Spantes abgestützt. Mit den zur Abstützung dienenden senkrechten Stützstangen sind aus FVK bestehende Leichtbau-Wabenplatten verschraubt, die die Seitenwände des Frachtraumes bilden. Entsprechende Leichtbau-Wabenplatten sind vom Frachtraum her mit den Fuß- bodenquer trägern verschraubt und bilden so den Himmel

-tides Frachtraumes. Xm Prinzip ist der Fußboden des Frachtraumes ähnlich dem Fußboden des Passagierraumes aufgebaut. Die Fußbodenplatten sind hier jedoch wegen der integrierten Beladeeinrichtungen (Kugelmatten) teilweise als Leichtmetallkonstruktion ausgeführt. Nach einem aus den bekannten Lösungen erkennbaren Prinzip sind die Fußböden des Passagier- und des Frachtraumes sowie die Seitenwände des letzteren immer aus tragenden und oberflächenbildenden Elementen aufgebaut.

Nachteile

Durch die starre Verbindung der Querträger des oberen Fußbodens mit den Spanten sowie durch seine diametrale Lage wird insbes. dieser Fußboden den Verformungen ausgesetzt, die die Außenstruktur infolge der im Fluge wirk- samen Lasten erfährt. Die statische Berücksichtigung der hieraus resultierenden Kräfte ist mit bestimmend für das Baugewicht der Fußbodenkonstruktion. Infolge der komplizierten Gestaltung der einzelnen Baugruppen ergeben sich recht hohe Fertigungskosten.

Aufgabe

Demgemäß liegt der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Aufbau der Fußbodenkonsruktion für den oberen Laderaum eines Luftfahrzeuges derart zu vereinfachen, daß eine deutliche Senkung des Baugewichtes sowie der Fertigungskosten eintritt.

Vorteile

Mit der Fußbodenkonstruktion nach der Erfindung wird eine niedrige Anzahl von Baugruppen erreicht, die dazu noch einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweisen, was zu einem erheblich niedrigeren Baugewicht führt. Aufgrund der Erfindung ergeben sich weiterhin geringe Herstell- und Montagekosten der betreffenden Baugruppen. Die entsprechenden Bauteile sind unter Anwendung moderner Fasertechnologien auf weitgehend automatisier-

ten Fertigungseinrichtungen herstellbar.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Gegenüberstellung der alten und der neuen Bauweise,

Fig. 2 einen Rumpfquerschnitt mit einer Fußbodenkonkonstruktion,

Fig. 3 die Ansicht A nach Fig.2, Fig. 4 den Schnitt A-A nach Fig.3, Fig. 5 den Schnitt D-D nach Fig.4, Fig. 6 den Schnitt B-B nach Fig.3, Fig. 7 den Schnitt C-C nach Fig.3, Fig. 8 die Einzelheit Z nach Fig.3, Fig. 9 die Einzelheit Y nach Fig.3,

Fig.10 eine andere Ausgestaltung der Verbindungen nach den Figuren 8 und 9,

Fig.11 die Einzelheit W nach fig.2, Fig.12 ein Flächenbauteil in Profilbauweise, Fig.13 ein Flächenbauteil in Rohrbauweise und Fig.14 ein Flächenbauteil in Kugelbauweise.

Fig.l zeigt eine Gegenüberstellung der alten und der neuen Bauweise anhand eines Rumpfquerschnittes mit der Rumpf-Außens.truktur 1, dem Passagierraum 2 und dem Frachtraum 3. Nach der in der linken Hälfte gezeigten alten Bauweise besteht der Passagierraum-Fußboden aus Querträgern 4, deren Enden an der Stelle 5 mit dem jeweiligen Spant z.B. vernietet sind. Die Querträger 4 bilden mit den in Längsrichtung verlaufenden Sitzschie nen 6 ein Gerüst, in das die Fußbodenplatten 7 einge lassen und durch Schrauben befestigt sind. Dabei be-, trägt die Längserstreckung etwa drei Spantabstände. Die Sitzschienen 6 weisen an ihrer oberen Längsseite übliche Mittel zur Befestigung der Passagiersitze 8 auf. Die Querträger 4 sind nahe ihren Enden durch Stütz-

stangen Si, z.B. Leichtmetallrohre gegen den unteren Teil des betreffenden Spantes abgestützt. Die Stützstangen 9 bilden somit einen Bestandteil der Fußbodenkonstruktion und tragen gleichzeitig aus FVK bestehende Flächenbauteile, die als Seitenwände des Frachtraumes 3 dienen. Die Unterseite des Gerüsts ist durch weitere FVK—Flächenbauteile abgedeckt, die den Himmel des Frachtraumes 3 bilden. Aufgrund der Erfindung ist nun vorgesehen, daß der obere Fußboden aus einstückigen sich annähernd über den gesamten Rumpf-Innendurchmesser erstreckenden Platten besteht, die an ihren seitlichen Rändern derart mit der Rumpfstruktur verbunden sind, daß hier vorwiegend in Flugzeug-Längsrichtung wirkende Kräfte übertragen werden und die Platten nahe ihren seitlichen Rändern durch längs vertikal verlaufende Flächenbauteile abgestützt werden, die die Seitenwände des Frachtraumes bilden. Entsprechend zeigt die rechte Hälfte der Fig.1 eine Fußbodenplatte 12 mit einer oberen Deckschicht 13 und mit unteren Gurten 14, die durch Flächenbauteile 15 abgestützt ist.

Fig.2 zeigt einen Rumpfquerschnitt mit einer vollständig dargestellten erfindungsgemäßen Fußbodenkonstruktion, im wesentlichen bestehend aus der Fußbodenplatte 12 und den Fläch.enbauteilen 15. Die konstruktive Gestaltung ist anhand der Ansicht A sowie der Einzelheiten W und Z näher erläutert.

So zeigt Fig,3 entsprechend Ansicht A nach Fig.2 die Fußhodenplatte 12 i.m Grundriß, die sich in Rumpf-Längsrichtung üher zwei Spantabstände erstreckt und in Quer- richtung annähernd vom linken Teil 16 der Rumpf-Außenhaut bis zu deren rechtem Teil 17 reicht. Die obere Deckschicht 13 ist durch innerhalb der Platte verlaufende Quer- und Längsträger ausgesteift, die somit eine Vielzahl von Kasteneinheiten bilden. Die jeweilige Ausdehnung der Kasteneinheiten ist durch die strich-

punktierten Auskreuzungen angedeutet. Durch die Linien 18 sind die Positionen der Sitzschienen festgelegt. Die Fußbodenplatte 12 ist in der Figur rechts über Beschläge 19 mit der Rumpf-Außensruktur verbunden. Hierdurch ist die Lage des Fußbodens in Querrichtung definiert.

Die Beschläge 19 übertragen Kräfte nur in Querrichtung. Zur Übertragung von in Rumpf-Längsrichtung wirkenden Kräften dienen Stangen 20 auf der rechten und Stangen auf der linken Seite des Fußbodens. Auf der linken Sei te sind keine den Beschlägen 19 entsprechenden Einrich tungen vorgesehen. Daher kann sich hier der Abstand zwischen dem Fußboden und der gegenüberliegenden RumpfStruktur kräftefrei einstellen. So bleiben z.B. die infolge des Kabinen-Innendrucks auf die Außenhaut wirkenden Kräfte ohne Auswirkung auf den Fußboden.

Fig. 4 zeigt den Schnitt A-A nach Fig.3. Hier ist die Verbindung der Fußbodenplatte 12 mit der Rumpf-Außenstruktur näher dargestellt. Letztere besteht hier im wesentlichen aus dem rechten Teil 17 der Außenhaut, ei nem Spantprofil 22, aus drei Stringern 23,24 und 25 so wie aus zwei Schubblechen 26 und 27. Das eine Ende des Beschlages 19 ist mit dem Spantprofil 22 und dem Schubblech 26 vernietet und über einen Stützwinkel 28 an den Stringer 24 angesclossen. Das andere Ende des Beschla ges 19. bidet eine Gabel 29, die ein an der Fußbodenplat te 12 befindliches Auge 3O umgreift und daran mit einem hier nicht gezeigten Bolzen befestigt ist. Der Schnitt A-A zeigt weiterhin zwei Längsträger 31 und 32 sowie einen Randträger 33 der Fußbodenplatte 12. An den durch die Linien 18 bestimmten Stellen befinden sich die Sitzschienen 34 und 35, die mit ihren flanschartigen Ausläufern in die Deckschicht 13 sowie in die Träger 31 und 33 einlaminiert sind. Über ein einläminiertes Profil 36 ist die Fußbodeplatte 12 an das Flächen- bauteil 15 angeschlossen, das an seinem Oberen Rand ein U—förmiges Profil 37 aufweist. Die eigentliche Verbin-

dung erfolgt durch eine ensprechende Anzahl hier nicht gezeigter Bolzen. Da die seitlichen Anschlüsse der Fußbodenplatten 12 keine vertikalen Kräfte übertragen, wird die gesamte Fußbodenlast über die Flächenbauteile 15 abgesetzt. Das weiterhin dargestellte Teil 38 ist Bestandteil der Innenverkleidung des Passagierraumes und trägt zur Festigkeit des Fußbodens nicht bei.

Teil 15

Fig.5 zeigt den Schnitt D-D nach Fig.4. Dieses vist wie der Fußboden in Kastenbauweise ausgeführte Danach weist das Bauteil auf der dem Frachtraum 3 zugewandten Seite eine aus FVK bestehende geschlossene Deckschicht 55 auf. Die Rückseite des Bauteils besteht aus einem FVK-Versteifungsgitter, das aus waagerechten Versteifungen 56 und senkrechten Versteifungen 57 besteht. Derartige Flächenbauteile, wozu auch der vorbeschriebene Fußboden gehört, können unter Verwendung entsprechender Vorrichtungen aus vorimprägniertem FVK-Werkstoff mit relativ geringem Lohn-Aufwand durch einen einzigen Klebevorgang hergestellt werden. Das entsprechende weitgehend automatisierte Verfahren ist aus der DE-OS 30 03 552 be-

kannt.

Fig.6 zeigt im Schnitt B-B nach Fig.3 einen Ausschnitt aus zwei benachbarten Fußbodenplatten 12 mit den Sitzschienen 34, einem Querträger 39, den Längsträgern so- wie mit Randträgern 42. Aufgrund der Konstruktion ist sichergestellt, daß sich die auf die zu befestigenden Sitze abgestimmte Teilung t der Sitzschienen gleichbleibend über den Spalt 40 hinweg fortsetzt. Der Spalt 40 ist durch ein hier nicht gezeigtes Dichtprofil ver-

jQ schloss-en.

Fig. 7 zeigt im Schnitt C-C weitere Einzelheiten aus dem Bereich zweier benachbarter Fußbodeplatten 12. Hier sind u.a. die unteren Gurte 43 der Randträger 42 gezeigt. Aus der Darstellung ist erkennbar, daß die von j₅ den s-ich kreuzenden Quer- und Längsträgern eingeschlos-

senen Felder auf der Unterseite der Fußbodenplatte 12 offen sind. Hier ist das in den Spalt 40 eingesetzte Dichtprofil 44 von pilzförmigem Querschniizt gezeigt.

Fig. 8 zeigt - unter Beachtung von Fig.4 - die Einzelheit Z nach Fig.3 mit dem rechten Teil der Außenhaut,

dem Stringer 24, den Beschlägen 19, den Stangen 20, den Spantprofilen 22, mit zwei Fußbodenplatten 12 sowie mit den Sitzschienen 35. Das eine Ende einer Stange 20 ist jeweils mit einem Ansatz 45 des betreffenden Beschlages 19 vernietet. Das andere Ende ist mit einem Knotenblech 46 verbunden, das wiederum an einem Spantprofil 22 und dem Stringer 24 wie gezeigt, angeschlossen ist. In Höhe des Spaltes 40 sind zwei Fußbodenplatten 12 aneinandergefügt. Entsprechend sind ein Augenansatz 47 der vorde- ren Platte 12 und ein ebensolcher Ansatz 48 der hinteren Platte 12 in die Gabel des betreffenden Beschlages 19 eingeführt und mit diesem durch einen hier nicht gezeigten Bolzen verbunden.

Fig.9 zeigt in der Einzelheit Y nach Fig.3 die Verbindung der Fußbodenplatten 12 mit der linken Seite der

Rumpfstruktur. Hier erfolgt die Übertragung von Kräften nur über die Stangen 21. Da hier eine kleine Änderung des Abstandes zwischen dem linken Rand der Fußbodenplatten 12 und der Rumpfaußenstruktur zugelassen wird, sind. an den Enden der Stangen 21 Gelenkpunkte in Form der Bolzenverbindungen 49 und 50 vorgesehen.

Fig.10 zeigt eine andere Ausgestaltung der Verbindung zwischen den Fußbodenplatten 12 und der Rumpfaußenstruktur mit einer Stange 51, deren eines Ende über die BoI- zenverbindung 49 mit den Fußbodenplatten 12 und deren

anderes Ende über eine Bolzenverbindung 52 mit einem Beschlag53 und mit dem Stringer 24''verbunden ist. Der Beschlag 53 ist mit dem Spantprofil 22 vernietet. Die se Lösung weist an jeder Spantposition eine Blechlasche 54 auf, die einerseits mit dem betreffenden Spantprofil

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22 sowie mit dem Beschlag 53 vernietet und andererseits über die Bolzenverbindung 49 mit den Fußbodenplatten 12 verbunden ist. Hierbei ist von Vorteil, daß die recht aufwendigen Bes.chläge 19 durch die sehr einfachen Blechlaschen 54 ersetzt sind. Da die vorgenannten Elemente auch am gegenüberliegenden Fußbodenrand, jedoch in spiegelbildlicher Anordnung vorgesehen sind, führt dies zu einer Reduzierung der Anzahl verschiedener Teile. Bei dieser Lösung ergibt sich die geforderte Nachgiebigkeit der Verbindung in Rumpf-Querrichtung durch elastische Verformung der Laschen 54.

Die Figuren 11a und lib zeigen die Einzelheit W nach Fig. 2. Hier ist am Beispiel der rechten Frachtraumwand die Verbindung des Flächenbauteils 15 mit der RumpfStruktur dargestellt. Das Teil 15 wird unten durch einen relativ dünnwandigen, jedoch ausreichend steifen Rand 58 begrenzt. Der Rand 58 ist durch 4 Schrauben 59 mit einer rumpfseitigen Halterung verbunden, die im wesentlichen durch ein von Spant zu Spant verlaufendes Längsprofil 60, zwei Aussteifungen 61 und 62 sowie einen Stützwinkel 63 gebildet wird. Die Aussteifungen 61 und 62 sind mit dem Spantprofil 22 und einem Schubblech 65 einerseits und mit dem Längsprofil 60 andererseits vernietet. Derartige Befestigungen sind an jeder Spant position vorgesehen. Die Flächenbauteile 15 erstrecken sich in Rumpf—Längsrichtung über 3 bis 4 Spantabstände und sind an ihren Stoßstellen durch wenige hier nicht gezeigte Schraubenverbindungen miteinander verbunden. Das in der Fig. weiterhin gezeigte Teil 66 bildet mit anderen gleichen Teilen den schrägen Teil der Frachtraumwand und ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Die zum Aufbau der erfindungsgemäßen Fußbodenkonstruktion dienenden hier nur beispielhaft angegebenen Fuß — bodenplatten 12 sowie die Flächenbauteile 15 können vielfältig ausgestaltet werden. So ist es denk-

bar, daß die offene das Versteifungsgitter zeigende Unterseite der Fußbodenplatte 12 durch eine aus FVK bestehende Deckschicht verschlossen wird. Eine weitere Ausgestaltung der Fußbodenplatte 12 besteht darin, daß diese j eweils an ihren an einer Stoßstelle gegenüberliegenden Bereichen zweier benachbarter Fußbodenplatten Einrichtungen derart aufweisen, daß damit mehrere Schrauben- oder Bolzenverbindungen herstellbar sind.

Auf die erfindungsgemäß verwendeten Flächenbauteile können alle bisher für derartige Teile bekanntgewordenen Konstruktionsprinzipien angewendet werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung hierdurch verlassen wird. Damit ergeben sich weitere Ausgestaltungen, von denen hier nur einige anhand von Beispielen angedeutet sind.

So zeigen die Figuren 12a bis 12c den prinzipiellen aufbau einer Fußbodenplatte in Profilbauweise. Hier sind A-förmige Profile 67 mit einer Deckschicht 68 verklebt. Die Profile 67 sind j eweils mit ihren Klebeflächen wie anjder Stelle Z miteinander verklebt und tragen hier jeweils einen Gurt 69. Zur Erhöhung der Biegefestigkeit in Querrichtung sind die unteren Kanten der Profile durch Querverbände 70 miteinander verbunden. Anstelle der Querverbände 70 kann auch eine Untere FVK-Deckschicht vorgesehen sein.

Die Figuren 13a bis 13c zeigen den prinzipiellen Aufbau einer Fußbodenplatte in Rohrbauweise. Hier ist der zwischen einer oberen Deckschicht 71 und einer unteren Deckschicht 72 befindliche Raum durch Rohrförmige Hohlkörper 73 ausgefüllt. In den hierbei entstehenden Zwik- kelräumen sind entsprechend geformte kleinere Hohlkörper 74 angeordnet. Der zwischen den Hohlkörpern und den Deckschichten dann noch verbleibende Hohlraum ist durch einen Hartschaum ausgefüllt.

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Die Figuren 14a bis 14c zeigen schließlich den prinzipiellen Aufbau einer Fußbodenplatte in Kugelbauweise. Diese Ausführung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig.13, jedoch mit dem Unterschied, daß die eingeschlossenen Hohlkörper hier die Form von Kugeln 75 aufweisen.

Zur Realisierung der Erfindung stehen dem Fachmann verschiedene Werkstoffe zur Verfügung, die er aufgrund ihrer bekannten Eigenschaften einsetzen kann. Es sind dies hauptsächlich Kunststoffe mit eingebetteten Fasern aus Kohlenstoff (KFK) ,Glas (GFK) ,Aramid (AFK), oder Baumwolle. Die Auswahl erfolgt aufgrund fachüblicher Überlegungen und könnte z.B. ergeben, daß Längsgurte aus KFK und Schubfelder aus GFK hergestellt werden. Auch die opti male Ausrichtung der Fasern kann vom Fachmann ohne wei teres ermittelt werden und ist wie die Werkstoffauswahl nicht Gegenstand der Erfindung.

Es ist denkbar, daß auch im Fußbodenbereich des Frachtraumes - ausgelöst durch die Erfindung - vorteilhafte Lösungen verwirklicht werden, die darin bestehen, daß auch der Frachtraumfußboden weitgehend aus einstückigen, großflächigen freitragenden FVK-Platten aufgebaut ist.

Claims

Fußbodenkonstruktion für den oberen Laderaum eines Luftfahrzeuges

Patentansprüche

Fußbodenkonstruktion für den oberen Laderaum eines Luftfahrzeuges mit annähernd kreisförmigem Rumpfquerschnitt, hauptsächlich bestehend aus in Rumpfquerrichtung verlaufenden seitlich abgestützten Biegeträgern und die Biegeträger tragenden Stützelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeträger als einstückige annähernd über den gesamten Rumpfinnendurchmesser sich erstreckenden Fußbodenplatten (12) ausgebildet sind, daß zwischen den seitlichen Rändern der Fußbodenplatten (12) und der Rumpfaußenstruktur (1) eine Verbindung besteht, wodurch vorwiegend in Flugzeug-Längsrichtung wirkende Kräfte übertragen werden und daß die die Fußbodenplatten (12) tragenden Stützelemente als längs vertikal verlaufende Flächenbauteile (15) ausgebildet sind.
2. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Fußbodenplatten (12) und der Rumpfaußenstruktur [I), wodurch vorwiegend in Flugzeug-Längsrichtung verlaufende Kräfte übertragen werden, im wesentlichen durch Stangen (20,21,51) hergestellt sind.
3. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußbodenplatten (12) auf ihrer linken oder rechten Seite über Beschläge (19) mit der Rumpfaußensruktur (1) verbunden sind.
4. Fußbodenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußbodenplatten (12) auf ihrer linken und rechten Seite über (Blech-) Laschen (54) mit der Rumpfaußenstruktur (1) verbunden sind.
5. Fußbodenkonstruktion nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußbodenplatten (12) und/oder die Flächenbauteile(15) aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.