DE3432789A1

DE3432789A1 - Waermeschutzgehaeuse

Info

Publication number: DE3432789A1
Application number: DE19843432789
Authority: DE
Inventors: Johannes B. Kirkland Wash. Groenewegen
Original assignee: Sundstrand Data Control Inc
Current assignee: Sundstrand Data Control Inc
Priority date: 1983-09-07
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1985-04-11
Also published as: NZ209234A; ES535708A0; FI843467A0; IT8448795A0; GB2151410B; HK19688A; ES8606716A1; AU3170284A; GB2151410A; CA1222557A; AU551038B2; SE8404322L; NL8402741A; JPS6078084A; SE8404322D0; FR2551619A1; GR80296B; IL72680A0; GB8422647D0; IT1208693B

Description

Sundstrand Data Control, Inc. Redmond, Washington 98o52, V.St.A,

Wärmeschutzgehäuse

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmeschutzgehäuse zum Schutz und zur Erhaltung einer Vorrichtung oder Baugruppe vor einer im übrigen zerstörenden Hochtemperatur-Umgebung, insbesondere auf ein Wärmeschutzgehäuse, bei dem Größe und Gewicht eine große Rolle spielen. Speziell bezieht sich die Erfindung auf eine kompakte, leichte Speichereinheit für einen absturzbeständigen Flugschreiber, wobei die Speichereinheit so ausgelegt ist, daß sie einen Flugzeugabsturz mit anschließendem Brand mit nur geringem oder ohne Informationsverlust übersteht.

Es gibt zwar viele Fälle, in denen es erforderlich oder erwünscht ist, einen Gegenstand, eine Vorrichtung oder eine Baugruppe vor einer schädlichen Hochtemperatur-Umgebung zu schützen; die Abschirmung der Speichereinheit eines Flugschreibers während eines Absturzes und eines damit einhergehenden Brands unterliegt jedoch äußerst anspruchsvollen Konstruktionszwängen. Um Flugdaten, die der Speichereinheit von der Datenerfassungseinheit des Flugschreibers während eines vorbestimmten Zeitraums unmittelbar vor einem Flugzeugabsturz zugeführt werden, zu bewahren, muß die Speichereinheit so

ausgelegt und angeordnet sein, daß sie Temperaturen von mehr als 1100 ⁰C standhalten kann, die während eines Brands auftreten, während sie gleichzeitig so gebaut sein muß, daß sie den Brech- und Eindringkräften standhält, die entweder beim Aufprall oder beim Sekundärzusammenprall mit anderen Teilen oder Stücken des Flugzeugs auftreten. Ferner unterliegt die Speichereinheit eines Flugschreibers zusätzlichen Konstruktionszwängen, die sich durch Überlegungen ergeben, die allgemein auf die Anlagen und Systeme von Flugzeugen anzuwenden sind und u. a. Größe, Gewicht, Kosten, Wartung und Zuverlässigkeit betreffen.

Der technische Fortschritt auf den verschiedenen Gebieten der elektronischen Festkörper-Vorrichtungen hat zu elektronischen Speichervorrichtungen hoher Kapazität für die nichtflüchtige Speicherung digital codierter Information geführt, wobei programmierbare FET-Festwertspeicher und Magnetblasenspeicher zwei Arten solcher Speichervorrichtungen darstellen. Da diese Vorrichtungen klein und leicht sind und hohe Zuverlässigkeit aufweisen, werden derzeit in erheblichem Umfang die bisher in Flugschreibern verwendeten Magnetbandspeicher durch Festkörper-Speicher ersetzt.

Wegen der gestiegenen Anforderungen hinsichtlich Wärmeabschirmung ist es mit dem derzeit angewandten Verfahren, bei dem eine Magnetbandantrieb- oder eine andere Flugschreiber-Speichereinheit in einem Hohlraum befestigt ist, der durch Umhüllen der Speichereinheit mit einem festen Werkstoff, der ein relativ guter Wärmeisolator ist, entsteht, und diese Baugruppe mit einem metallischen Schutzgehäuse umgeben wird, nicht möglich, die erwünschte Gesamtverringerung der Größe und des Gewichts der Speichereinheit zuu erzielen, die bei Flugschreibern erzielt werden kann, die Halbleiter-Speichervorrichtungen wie etwa elektrisch änderbare Festwertspeicher einsetzen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine relativ kompakte und leichte Wärmeabschirmung dadurch erhalten, daß wenigstens als Teil des Wärmeschutzaufbaus, der die vor Wärme zu schützende Vorrichtung umgibt oder umhüllt, ein Wärmeisolator eingesetzt wird, der einen Fest-Flüssig-Phasenübergang aufweist. Dabei ist die Temperatur, bei der der Fest-Flüssig-Phasenübergang auftritt, wie folgt gewählt: (a) oberhalb der unter normalen Betriebsbedingungen angetroffenen Höchsttemperatur und (b) bei oder unterhalb der für die zu schützende Vorrichtung relevanten Höchsttemperatur. Wenn das den Fest-Flüssig-Phasenübergang aufweisende Material einem Feuer oder einer anderen Hochtemperatur-ümgebung ausgesetzt ist, dient dieses Material (sowie jedes weitere verwendete Wärmeisoliermaterial) erst einmal als konventionelle Wärmeabschirmung, da es eine relativ hohe Wärmeträgheit aufweist. Wenn das schmelzfähige Material den Schmelzpunkt erreicht, dient es effektiv als Wärmeableiter, da die dem Material zugeführte Wärmeenergie dazu genutzt wird, das Material von einer Festphase in eine Flüssigphase zu bringen (Schmelzwärme). Dadurch wird die in einer Hochtemperatur-Umgebung erreichte Höchsttemperatur auf einem annehmbaren Pegel gehalten.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind so ausgelegt, daß elektronische Festkörper-Speichervorrichtungen eines Flugschreibers bei oder unter einer Höchsttemperatur von 200 C gehalten werden, wenn die Flugschreiber-Speichereinheit einem Feuer ausgesetzt ist, das Temperaturen von 1100 ⁰C für die Dauer von 0,5 h erzeugt, wonach die Speichereinheit für weitere 4 h ungestört bleibt. Dabei ist der bevorzugte schmelzfähige Werkstoff ein synthetisches organisches Wachs, das chemisch als Ν,Ν'-Ethylenbisstearmid (oder N,N'-Distearoylethylendiamin) definiert ist und dessen chemische Konfiguration H₃₅C₁₇COHNC₂H₄Nh₄NHCO₁₇CH₃₅ ist, wobei die Alkydgruppen linear von den Amidbindungen zu beiden Seiten des Moleküls ausgehen.

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Die Flugschreiber-Speichereinheit umfaßt ein Außengehäuse aus Meteall/ das hohe Wärmeleitfähigkeit und hohe Beständigkeit gegen Brech- und Eindringkräfte aufweist. Zur zusätzlichen Wärmeisolierung sind die Außenflächen des Außengehäuses üblicherweise mit einer anschwellenden Beschichtung oder einem solchen Anstrich versehen. Eine Isolierschicht aus Feststoff mit relativ niedriger Wärmeleitzahl grenzt an jede Innenfläche des Außengehäuses an unter Bildung eines viereckigen Hohlraums, der mittig in dem Außengehäuse liegt. Eine oder mehrere gedruckte Leiterplatten, die die zu schützenden elektronischen Festkörper-Speichervorrichtungen enthalten, sind in einem metallischen Innengehäuse angeordnet, das in den mittigen Hohlraum eingeschachtelt ist, wobei das synthetische Wachs die gedruckten Leiterplatten umgibt und umkapselt. Die elektrische Verbindung zwischen den elektronischen Festkörper-Speichervorrichtungen und einer entfernten Flugschreiber-Datenerfassungseinheit erfolgt über ein flexibles Mehrleiter-Bandkabel, das die gedruckte Leiterplatte an einen elektrischen Verbinder anschließt, der außerhalb des Außengehäuses angeordnet ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsansicht einer Flugschreiber-Speichereinheit gemäß der Erfindung;

Fig. 2 teilweise im Querschnitt eine Draufsicht auf die Flugschreiber-Speichereinheit von Fig. 1;

Fig. 3 ein Phasendiagramm des bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 eingesetzten umkapselnden synthetischen organischen Wachses; und

Fig. 4 eine Grafik, in der die Temperatur-Zeit-Kennlinien einer Ausführungsform der Erfindung sowie die Zeit-Temperatur-Kennlinien von Flugschreiber-Speichereinheiten gleicher Größe, die jedoch nur konventionelles Festisoliermaterial verwenden, angegeben sind.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die wärmegeschützte Flugschreiber-Speichereinheit 10. Es ist bekannt, daß eine solche Speichereinheit dazu dient, verschiedene wichtige Flugleistungsparameter über ein vorbestimmtes Zeitintervall aufzuzeichnen, das unmittelbar vor jeder Abschaltung des Flugschreibers auftritt (wobei auch die bei einem Flugzeugabsturz erfolgende Abschaltung mit umfaßt ist). Im Betrieb wird die in der Speichereinheit gespeicherte Information ständig von zusätzlichen Einheiten des Flugschreibers geliefert, z. B. von einer Datenerfassungseinheit, die von verschiedenen Flugzeug-Fühlern und -Systemen Eingangssignale empfängt und diese verarbeitet unter Erzeugung von Signalen, die mit dem Aufzeichnungs- oder Speichermedium der Flugschreiber-Speichereinheit kompatibel sind. Im Fall des angegebenen Ausführungsbeispiels, das als Informationsspeichermedium eine elektronische Festkörpereinrichtung wie etwa elektronisch änderbare Halbleiter-Festwertspeicher verwendet, liefert die Datenerfassungseinheit periodisch digitale Signale, die sequentiell in die Halbleiter-Speicherkreise eingeschrieben werden, so daß die Speicherkreise eine Folge von Digitalwörtern speichern, die eine über die Zeit abgetastete Informationswiedergabe des Verlaufs jedes überwachten Parameters ist. Typischerweise wird in bezug auf derzeit angewandte Verfahren mit Datenkomprimierung gearbeitet, so daß die Speicherung digitaler Signale möglich ist, die den zeitlichen Verlauf jedes überwachten Parameters für 15-30 min wiedergeben.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, umfaßt die Flugschreiber-Speichereinheit ein Außengehäuse 12 aus Metall, das bei Betrachtung jeweils senkrecht zu jeder seiner Hauptachsen im wesentlichen Viereckquerschnitt hat. Flansche 14 verlaufen senkrecht von entgegengesetzten Rändern der Basis des Außengehäuses 12, so daß die Montage der Speichereinheit 10 an einer passenden Stelle im Flugzeug mit Bolzen oder anderen üblichen Befestigungselementen möglich ist. Ein im wesentlichen viereckiger Hohlraum 16 erstreckt sich von einer Endfläche des Außenge-

häuses 12 nach innen zur Basis der Speichereinheit 10, so daß der Hauptteil des Außengehäuses 12 eine im wesentlichen viereckige Hülle darstellt. Das Außengehäuse 12 besteht aus einer Titanlegierung oder einem anderen Werkstoff mit relativ geringer Dichte, relativ hoher Wärmeleitfähigkeit und relativ hoher Bruch- und Eindring- bzw. Durchschlagfestigkeit, wobei die Wandabschnitte, die zwischen dem Hohlraum 16 und den Außenflächen des Außengehäuses 12 gebildet sind, so dimensioniert sind, daß sie im Fall eines Flugzeugabsturzes bruch- und durchschlagbeständig sind. Eine schalenartige Wärmeauskleidung 18, die in den Hohlraum 16 des Außengehäuses 12 eingeschachtelt ist, bildet eine erste Wärmebarriere zum Schutz von Komponenten, die in den Innenbereichen der Speichereinheit 10 angeordnet sind, vor Hochtemperaturbränden, die während eines solchen Flugzeugabsturzes auftreten können. Die Wärmeauskleidung 18 hat relativ zu jeder ihrer Hauptachsen im wesentlichen Viereckquerschnitt und bildet einen nach innen verlaufenden Hohlraum 20, der koaxial in dem Hohlraum 16 des Außengehäuses 12 positioniert ist. Die Wärmeauskleidung 18 ist bevorzugt ein einstückiges Bauteil aus einem Feststoff, der ein guter Wärmeisolator ist (d. h., der eine niedrige Wärmeleitzahl K hat) und relativ niedrige Dichte hat. Geeignete Werkstoffe sind Wärmeisolatoren, die geschützte Kombinationen aus Fasermaterial und sehr feinteiligen Stoffen sind, wobei MIN-K 2000 (Wz) und MICROTHERM (Wz) die Warennamen für zwei derartige zufriedenstellende Materialien sind (Hersteller: Johns-Manville Co., Denver, bzw. Micropore Insulation, Ltd., Upton-Wirral Merseyside, England). Da das unter dem Warennamen MICROTHERM vertriebene Material eine sehr niedrige Wärmeleitzahl von z. B. K = 0,146 bei 170 °C und K = 0,27 bei 1100 ⁰C hat, wird es derzeit als Wärmeauskleidung 18 bevorzugt.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind in einer relativ dünnwandigen mittleren Umhüllung 22, die in den Hohlraum 20 eingeschachtelt ist, eine oder mehrere gedruckte Leiterplatten 24 aufgenommen, die eine Anzahl von Festkörper-Speichervorrichtungen 26 sowohl haltern als auch untereinander elektrisch

verbinden. Die Anordnung von Fig. 1 zeigt zwar eine konventionelle Anordnung gedruckter Leiterplatten, wobei jede Festkörper-Speichervorrichtung unter Bildung eines DIP-Gehäuses eingekapselt ist, es können aber auch andere Konfigurationen verwendet werden. So kann es z. B. bei einigen Implementierungen vorteilhaft sein, Halbleiterchips, die Schaltkreise für eine Anzahl von elektronisch änderbaren Festwertspeichern enthalten, direkt auf einem Keramiksubstrat oder einem anderen Träger zu befestigen, der elektrische Verbindungen aufweist, die entweder im Vakuum aufgedampft oder in anderer Weise darauf ausgebildet sind. In jedem Fall besteht die mittlere Umhüllung 22 bevorzugt aus einem Werkstoff wie rostfreiem Stahl oder einem anderen Metall, das einen annehmbaren Kompromiß zwischen Werkstoffdichte und Wärmekapazität darstellt (d. h., bei dem das Produkt von Werkstoffdichte mal Wärmekapazität relativ hoch ist) und das ferner in einfacher Weise bearbeitbar oder formbar ist. Außerdem ist jede Leiterplatte 24 in der mittigen Umhüllung 22 so befestigt, daß jede Festkörper-Speichervorrichtung 2 6 von den Innenflächen der mittigen Umhüllung 22 beabstandet ist.

Um den hohen Wärmeabschirmungsgrad zu erzielen, sind die offenen Bereiche zwischen den Innenwandungen der mittleren Umhüllung 22, den gedruckten Leiterplatten 24 und den an sie angrenzenden Festkörperspeichern 26 mit einem schmelzfähigen Isolator (28 in Fig. 2) gefüllt, der bei oder unterhalb der erwünschten Temperaturgrenze für Festkörperspeicher 26 einen Fest-Flüssig-Phasenübergang aufweist. Wie grafisch in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein derartiges Material gekennzeichnet durch einen ersten Temperaturbereich, in dem eine Steigerung der ihm zugeführten Wärmeenergie eine entsprechende lineare Erhöhung der Materialtemperatur zur Folge hat (Material unter seinem Schmelzpunkt T in Fig. 3), sowie durch einen relativ konstanten Temperaturbereich, in dem eine Steigerung der zugeführten Wärmeenergie das Material zum Schmelzen bringt. Wie Fig. 3 schematisch zeigt, bewirkt eine weitere Steigerung der einem solchen Material nach Erreichen des geschmolzenen

Zustands zugeführten Wärmeenergie die Verdampfung des Materials, und zusätzliche Steigerungen der zugeführten Wärmeenergie bewirken einen Temperaturanstieg in dem erzeugten Dampf. Diese letztgenannte Charakteristik ist nur insofern von Bedeutung für den vorliegenden Fall, als der in der Praxis eingesetzte schmelzbare Isolator 28 so ausgewählt ist, daß nur eine geringe oder keine Verdampfung erfolgt, wenn die Speichereinheit 10 von Fig. 1 einer Hochtemperaturumgebung etwa in einem brennenden Flugzeug ausgesetzt ist.

Der in der Praxis eingesetzte schmelzfähige Wärmeisolator ist ein synthetisches organisches Wachs, das chemisch als N,N¹-Ethylenbisstearmid (oder unter dem Synonym N,N'-Distearoylethylendiamin) mit der chemischen Konfiguration H₃₅C₁₇COHNC₂H₄Nh₄NHCOC₁₇CH₃₅ definiert ist, wobei die Alkydgruppen linear von Amidbindungen zu beiden Seiten des Moleküls ausgehen. Ein solches synthetisches Wachs ist von der Firma Glyco, Inc., Greenwich, Conn., unter dem Warenzeichen ACRAWAX C erhältlich und wird industriell für viele Zwecke, die mit der Erfindung nicht im Zusammenhang stehen, eingesetzt.

Ν,Ν'-Ethylenbisstearmid ist insofern vorteilhaft, als verschiedene Zubereitungen davon, die jeweils verschiedene Schmelzpunkte aufweisen, ohne weiteres verfügbar sind. Außerdem kann das Material in konventionellen Herstellungsverfahren eingesetzt werden, da es ungiftig und in verschiedenen Teilchenformen erhältlich ist.

Gemäß den Fig. 1 und 2, die den physischen Aufbau der Speichereinheit 10 zeigen, erfolgt der elektrische Anschluß an die gedruckte Leiterplatte 24 über ein biegsames Flachkabel 30, das aus Polyimidband oder einem anderen entsprechenden Material besteht und eine Reihe von voneinander beabstandeten Leiterstreifen umfaßt. Wenn die Leiterplatte 24 in der mittleren Umhüllung 22 angeordnet wird, erstreckt sich das Kabel 30 durch einen rechteckigen Schlitz 32, der in einer Randkante der mittleren Umhüllung 22 ausgebildet ist. Die mittlere Umhüllung

22 wird dann mit geschmolzenem synthetischem organischem Wachs gefüllt, so daß die gedruckte Leiterplatte 24, die elektronischen Festkörperspeicher 26 und das Kabel 30 umkapselt sind. Eine innere Abdeckeinheit 34, die eine viereckige Metallplatte 36 und Flansche 38 aufweist, die sich senkrecht dazu erstrecken und an den Innenwandungen der mittleren Umhüllung 22 anliegen, verschließt die innere Umhüllung 22 im wesentlichen hermetisch, so daß diese den schmelzfähigen Isolator 28 (das synthetische organische Wachs) enthält, der bei einem Flugzeugabsturz mit anschließendem Brand schmilzt.

Die Wärmeisolierung für die Endfläche der mittleren Umhüllung 22, die durch die Abdeckeinheit 34 gebildet ist, ist durch einen im wesentlichen viereckigen Wärmeisolator 40 gebildet, der aus dem gleichen Material besteht, das für die Wärmeauskleidung 18 verwendet wird (z. B. aus MICROTHERM). Wie Fig. 1 zeigt, ist der Wärmeisolator 40 bevorzugt mit glasfaserverstärktem Harz 42 (oder einem anderen haltbaren Werkstoff) zum Schutz des Wärmeisolators 40 beschichtet.

Eine zweite im wesentlichen viereckige Platte 44, die aus dem gleichen Werkstoff wie das Außengehäuse 12 besteht, verschließt die offene Endfläche des Außengehäuses 12, so daß die Speichereinheit 10 im wesentlichen hermetisch dicht vollständig umschlossen ist, und sorgt für im wesentlichen identische Wärmeleitung relativ zu der Wärmeenergie, die durch jede viereckige Fläche der Speichereinheit eingekoppelt wird.

Wie Fig. 1 zeigt, tritt das elektrische Kabel 30 aus dem Hohlraum 16 des Außengehäuses 12 durch einen Rechteckschlitz in einer Wand des Außengehäuses 12 aus. Ein Verbinder 48 am äußersten Ende des Kabels 30 paßt in einen Verbinder 50 an einer gedruckten Leiterplatte 52. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 52 im wesentlichen parallel zu der den Schlitz 46 aufweisenden Fläche des Außengehäuses 12 montiert und enthält konventionelle elektronische Interface- oder Steuerschaltungen (in Fig. 1 nicht gezeigt) zur sequentiellen

Adressierung der Pestkörperspeichervorrichtungen 26 beim Betrieb des Flugschreibers. Zur Bewahrung der in den Festkörperspeichervorrichtungen 26 gespeicherten Information ist es zwar nicht erforderlich, daß diese Steuerschaltung einen Brand übersteht, sie ist jedoch bevorzugt innerhalb der Speichereinheit 10 angeordnet, um Datenfehler auszuschalten, die sonst durch elektromagnetische Störungen und verschiedene andere in elektrischen Anlagen von Flugzeugen auftretende Signaleinschwingzustände hervorgerufen werden könnten.

Zur Vervollständigung der Speichereinheit 10 und zum elektrischen Anschluß zwischen der Datenerfassungseinheit des Systems und der gedruckten Leiterplatte 52 weist die Speichereinheit 10 einen elektrischen Verbinder 54 auf, der die Hauptfläche eines im wesentlichen ü-förmigen Flanschs 56 durchsetzt. Wie Fig. 1 zeigt, ist der Flansch 56 an dem Außengehäuse 12 montiert, wobei der Verbinder 54 von der Leiterplatte 52 beabstandet ist. Ein geeignet bemessenes Bandkabel 58 verbindet den Verbinder 54 mit der Leiterplatte 52.

Fig. 4 zeigt den Grad der Wärmeisolierung, der in der Praxis erzielbar ist; dabei zeigt die Figur die Temperatur-Zeit-Kennlinien einer Flugschreiber-Speichereinheit gemäß der Erfindung (Kurve 60 in Fig. 4) sowie die Temperatur-Zeit-Kennlinien von zwei Speichereinheiten gleicher Größe, die jedoch keinen schmelzfähigen Isolator 28 enthalten, sondern erheblich dickere Wärmeauskleidungen 18 aus den bereits genannten Materialien MIN-K 2000 bzw. MICROTHERM (Kurven 62 bzw. 64 in Fig. 4) verwenden. Jede der drei Speichereinheiten, die zum Erhalt der Daten von Fig. 4 verwendet wurden, hatte eine Höhe von 7,62 cm, eine Länge von 12,2 cm und eine Breite von 11,4 cm, wobei das Außengehäuse 12 eine Wandstärke von 0,32 cm hatte. Somit hatte der viereckige Hohlraum in dem Außengehäuse der drei Speichereinheiten, die für Fig. 4 verwendet wurden, eine Höhe von ca. 7 cm, eine Länge von ca. 11,6 cm und eine Breite von ca. 10,8 cm. Bei den beiden Speichereinheiten, die MIN-K 2000- oder MICROTHERM-Isolierung ohne einen schmelzfähigen Isolator

verwenden, war die Dicke der Feststoff-Wärmeauskleidung ca. 2,3 cm. Dagegen verwendet die Speichereinheit gemäß der Erfindung (Kurve 60) als Wärmeauskleidung 18 einen MICROTHERM-Isolator mit einer Dicke von 1,5 cm_f so daß ein mittlerer Hohlraum (Hohlraum 20 in Fig. 1) mit einer Höhe von ca. 5,5 cm, einer Länge von 8,5 cm und einer Breite von ca. 7,6 cm erhalten wird. In den mittleren Hohlraum wurden ca. 184 g geschmolzenes N,N'-Ethylenbisstearmid, das einen Schmelzpunkt von 193 ⁰C hat, eingebracht, so daß die Leiterplatte 24 und die zugehörigen Festkörper-Speichervorrichtungen 26 vollständig umkapselt waren.

Das thermische Verhalten der Speichereinheit 10 nach der Erfindung ist ohne weiteres aus Fig. 4 ersichtlich, die die Temperatur wiedergibt, die an oder nahe den FestkÖrper-Speichervorrichtungen erhalten wurde, wenn die geprüften Speichereinheiten einem Kerosinbrenner ausgesetzt wurden, der Temperaturen im Bereich von 1100 C und einen Wärmefluß von 568 000 kJ/m²/h (50 000 BTü/ft²/h) während einer Zeit von 0,5 h erzeugt, und die Einheiten dann für eine Zeit von 4 h ungestört blieben. Es ist dabei von besonderer Wichtigkeit, daß die mit dem getesteten Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung erzielte Höchsttemperatur ca. 176,6 C war, während die die MIN-K 2000-Isolierung verwendende Speichereinheit eine Höchsttemperatur von ca. 337 ⁰C und die die MICROTHERM-Isolierung verwendende Speichereinheit eine Höchsttemperatur von ca. 318,3 ⁰C erreichten. Ferner erreichte die MIN-K 2000 verwendende Speichereinheit (Kurve 62) die höchste Innentemperatur ca. 39 min nach dem Zünden des Kerosinbrenners, während die nur MICROTHERM-Isolierung verwendende Speichereinheit (Kurve 64) die höchste Innentemperatur ca. 55 min nach dem Zünden des Brenners erreichte. Dagegen wies die Speichereinheit nach der Erfindung eine Wärmeträgheit auf, die diejenige der beiden Speichereinheiten, die die Festisolierung verwenden, überstieg, da diese Speichereinheit die höchste Innentemperatur ca. 68 min nach dem Zünden des Kerosinbrenners erreichte.

Ferner ist aus Fig. 4 ersichtlich, daß die in dem geprüften Ausführungsbeispiel nach der Erfindung erreichte Temperatur nach Beendigung des 30-min-Brennerintervalls (137,8 ⁰C) erheblich unter der Temperatur liegt, die mit den Speichereinheiten erreicht wird, die die MICROTHERM- und die MIN-K 2000-Isolierung verwenden (ca. 160,6 ⁰C bzw. ca. 204 ⁰C). Während der gesamten Brenndauer des Brenners (Zeit weniger als 30 min) und während der gesamten Zeit, die erforderlich ist, damit die geprüften Speichereinheiten die höchste Innentemperatur erreichen, bleibt die Temperatur des geprüften Ausführungsbeispiels der Erfindung unter derjenigen der beiden Speichereinheiten, die nur MIN-K 2000- bzw. MICROTHERM-Isolierung verwenden. Da das bei dem geprüften Ausführungsbeispiel verwendete synthetische organische Wachs die gespeicherte Wärmeenergie langsamer abgibt als MIN-K 2000 bzw. MICROTHERM, ist die Temperatur des geprüften Ausführungsbeispiels der Erfindung am Ende der Testzeit von Fig. 4 (Zeit gleich 4,5 h) geringfügig höher als diejenige der beiden anderen Speichereinheiten.

Der Unterschied zwischen der Temperatur-Zeit-Kennlinie der erfindungsgemäßen Speichereinheit und derjenigen der Speichereinheiten, die nur eine feste Wärmeauskleidung aufweisen, ist insbesondere im Hinblick auf die Bewahrung der digital codierten Information von Bedeutung, die in den Festkörper-Speichervorrichtungen 26 enthalten ist. Insbesondere ist die Wahrscheinlichkeit der Zerstörung von Bits gespeicherter Information nicht nur eine Funktion der höchsten erreichten Temperatur, sondern nimmt im wesentlichen proportional mit der Zeit zu, während der die Speichervorrichtungen auf hohen Temperaturen gehalten werden. Wie aus Fig. 4 und der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, sind die Speichervorrichtungen in der geprüften Ausführungsform der Erfindung einer geringeren Wärmeenergie ausgesetzt als diejenigen in den Speichereinheiten, die ausschließlich MIN-K 2000- bzw. MICROTHERM-Isolierung verwenden. Da somit der Bereich unter der Kurve 60 kleiner

ist als die Bereiche unter den Kurven 62 und 64, ist ersichtlich, daß die Temperatur-Zeit-Kennlinien der Ausführungsform
der Erfindung die Wahrscheinlichkeit des Verlusts einer unannehmbaren Menge gespeicherter Flugdaten gegenüber Speichereinheiten entsprechender Größe, die nur feste Wärmeauskleidungen verwenden, erheblich herabsetzen.

Die Erfindung wurde vorstehend zwar unter Bezugnahme auf einen Flugschreiber erläutert; für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß die Erfindung auch in anderen Fällen anwendbar ist, in denen eine kompakte und leichte Wärmeisolierung verlangt
wird. Fälle dieser Art werden zunehmend auftreten, z. B. in
bezug auf Flugzeuge und Raumfahrzeuge, da immer mehr elektronische Systeme, die üblicherweise mit Analogschaltungen
implementiert wurden, durch Digitalsysteme ersetzt werden.

Ferner ist die mittlere Umhüllung 22 nicht unbedingt erforderlich und kann erforderlichenfalls oder erwünschtenfalls
entfallen. Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verwenden die mittlere Umhüllung 22 einerseits wegen der einfacheren Montage und andererseits als Behälter zur Aufnahme des Teils der Flugschreiber-Speichereinheit, der gefunden werden muß, um die aufgezeichneten Flugdaten wiederzugewinnen.

Ag

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmeschutzgehäuse zum Schutz eines oder mehrerer wärmeempfindlicher Gegenstände vor einer Hochtemperatur-Umgebung, gekennzeichnet durch ein Außengehäuse (12) mit einem inneren Hohlraum (16), der den bzw. die wärmeempfindlichen Gegenstände enthält; einen ersten Wärmeisolator in Form einer Wärmeauskleidung (18), die um die Fläche des ersten inneren Hohlraums (16) verläuft und einen zweiten inneren Hohlraum (20) bildet, wobei der bzw. die wärmeempfindlichen Gegenstände von den Wandungen des zweiten inneren Hohlraums (20) beabstandet sind und der erste Wärmeisolator ein Feststoff ist und fest bleibt, wenn das Gehäuse einer Hochtemperatur-Umgebung ausgesetzt ist; und

einen zweiten Wärmeisolator (28), der wenigstens einen Teil des zweiten inneren Hohlraums (20) einnimmt und den bzw. die wärmeempfindlichen Gegenstände umkapselt und bei einer vorbestimmten Temperatur einen Fest-Flüssig-Phasenübergang aufweist, wobei die vorbestimmte Temperatur so gewählt ist, daß der zweite Wärmeisolator in der Feststoffphase bleibt, wenn das Gehäuse der Hochtemperatur-Umgebung nicht ausgesetzt ist, und eine Umwandlung des zweiten Wärmeisolators (28) in eine Flüssigphase stattfindet, wenn das Gehäuse der Hochtemperatur-Umgebung ausgesetzt ist.

572-B01844-Schö

2. Wärmeschutzgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolator ein synthetisches organisches Wachs ist.

3. Wärmeschutzgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische organische Wachs chemisch als Ν,Ν¹-Ethylenbisstearamid bzw. Ν,Ν'-Distearoylethylendiamin definiert ist.

4. Wärmeschutzgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet/ daß der wärmeempfindliche Gegenstand jeweils eine elektronische Festkörper-Speichervorrichtung zur Speicherung von Daten ist, die anschließend an eine Beaufschlagung des Wärmeschutzgehäuses mit der Hochtemperatur-Umgebung aus jeder Festkörper-Speichervorrichtung rückgewinnbar sind.

5. Absturzbeständige Speichereinheit mit einem Außengehäuse, das eine oder mehrere Speichervorrichtungen umgibt, und mit einer festen Wärmeisolationsschicht, die die Wandungen des Außengehäuses bedeckt unter Bildung eines Hohlraums, so daß die eine oder mehreren Speichervorrichtungen unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur gehalten sind, wenn die Speichereinheit einem normalen Betriebstemperaturbereich sowie einer Hochtemperatur-Umgebung ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch einen zweiten Wärmeisolator (28), der wenigstens einen Teil des Hohlraums (20) ausfüllt und jede der Speichervorrichtungen (26) umkapselt, wobei der zweite Wärmeisolator (28) bei einer vorbestimmten Temperatur, die die vorbestimmte Grenztemperatur der Speichervorrichtung nicht übersteigt und höher als jede Temperatur innerhalb des normalen Betriebstemperaturbereichs ist, einen Fest-Flüssig-Phasenübergang aufweist.

6. Speichereinheit nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wärmeisolator ein synthetisches organisches Wachs ist.

7. Speichereinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische organische Wachs chemisch als N,N¹-Ethylenbisstearamid bzw. Ν,Ν'-Distearoylethylendiamin definiert ist.

8. In einem Flugzeug transportierte absturzbeständige Speichereinheit, die zum Betrieb innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von Betriebstemperaturen sowie zur Bewahrung im wesentlichen der gesamten darin gespeicherten Information bei Beaufschlagung der Speichereinheit mit einem vorbestimmten Hochtemperaturbereich ausgelegt ist,

gekennzeichnet durch eine oder mehrere Festkörper-Speichervorrichtungen (26), die Fluginformation speichern;

ein Außengehäuse (12) mit einem inneren Hohlraum (16), in dem die Speichervorrichtungen aufgenommen sind; eine Wärmeauskleidung (18), die zwischen der bzw. den Festkörper-Speichervorrichtungen (26) und den Wandungen des inneren Hohlraums (16) angeordnet ist, wobei wenigstens ein Teil der Wärmeauskleidung (18) von jeder Festkörper-Speichervorrichtung (26) im Abstand angeordnet ist; und einen Wärmeisolator (28), der bei einer Temperatur oberhalb des vorbestimmten Bereichs von Betriebstemperaturen einen Fest-Flüssig-Phasenübergang aufweist, wobei der Wärmeisolator (28) wenigstens einen Teil des zwischen der bzw. den Festkörper-Speichervorrichtungen (26) und der Wärmeauskleidung (18) definierten Bereichs einnimmt unter Umkapselung jeder Festkörper-Speichervorrichtung (26).

9. Speichereinheit nach Anspruch 8_f dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeisolator ein synthetisches organisches Wachs ist.

10. Speichereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische organische Wachs chemisch als N,N¹-Ethylenbisstearamid bzw. Ν,Ν'-Distearoylethylendiamin definiert ist.