DE4442780A1 - Treibstofftank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Treibstofftank für Luftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Treibstofftanks dieser Art sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt und bestehen aus Metallen, wie z. B. Aluminium, Titan oder Stahl, oder aus treibstoffbeständigen, mechanisch belastbaren Kunststoffen, insbesondere aus faserverstärkten Kunstharzen.

Hier ist wohlgemerkt nicht die Rede von Tanks mit einer nachgiebigen, gum­ miartigen Hülle, welche einer zusätzlichen Stützstruktur bedarf, und auch nicht von Tankräumen, welche von der Luftfahrzeugstruktur selbst gebildet werden.

Tanks der infragestehenden Art, also selbsttragende Gebilde, sind speziell an das jeweilige Luftfahrzeug angepaßt, wobei sich diese Anpassung auch auf die Einzelelemente auswirkt, aus denen ihre Struktur zusammengesetzt ist. Somit stellen solche Tanks jeweils Unikate dar, welche, wenn überhaupt, nur mit großem Aufwand verändert, z. B. vergrößert oder verkleinert, bzw. an andere Luftfahrzeuge angepaßt werden können.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Treibstofftank für Luftfahrzeuge zu schaffen, welcher relativ einfach im Aufbau, preiswert und zeitsparend in der Herstellung, stabil in der Konstruktion sowie hinsicht­ lich seines Volumens einfach anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genannten Merkmale gelöst, in Verbindung mit den gattungsbildenden Merk­ malen in dessen Oberbegriff.

Der erfindungsgemäße Tankaufbau, im wesentlichen aus mehreren, identischen oder annähernd identischen, topfartigen Elementen, welche in einer Richtung aneinandergereiht und verbunden werden, ermöglicht die einfache Bereitstel­ lung einer "Tankfamilie" mit verschieden großen Treibstofftanks nach dem Baukastenprinzip. Durch die Minimierung der Anzahl und Vielfalt der Grund­ elemente ergeben sich besonders niedrige Werkzeug- und somit Herstellungs­ kosten. Die erforderlichen Fügemethoden sind bekannt und unproblematisch. Die gewählte Topfform der Einzelelemente ist günstig für die Strukturfestigkeit und erspart in der Regel den Einbau zusätzlicher Spante, Rippen etc.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Dabei zeigen in stark vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Treibstofftank mit gleichsinniger Anordnung der topfartigen Elemente (Bodenflächen weisen nach links),

Fig. 2 eine alternative Ausführung der rechten Tankstirnwand,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Treibstofftank mit symmetrischer Anordnung der topfartigen Elemente (Bodenflächen weisen nach links und rechts).

Der Treibstofftank 1 gemäß Fig. 1 umfaßt vier topfartige Elemente, von denen das am linken Tankende befindliche mit 13, die drei weiteren, identisch ausge­ führten Elemente mit 14 bezeichnet sind. Alle Elemente sind gleichsinnig an­ geordnet, d. h., ihre Bodenflächen 18, 19 weisen zum selben, linken Tankende (Tankstirnwand 6) hin. Jedes Element 13, 14 weist eine im wesentlichen ebe­ ne, quer zur Tanklängsrichtung und damit senkrecht zur Zeichenebene verlau­ fende Bodenfläche 18, 19 sowie eine vollständig um den Elementquerschnitt herum verlaufende Wandfläche 22, 23 auf, wobei letztere zusammen die Tankwand 4 bilden. Die Querschnittsformen der Elemente sind weitestgehend frei wählbar, wobei runde bis elliptische Formen festigkeitsmäßige Vorteile, eckige, insbesondere quadratische oder rechteckige Formen Vorteile hinsicht­ lich der Raumausnutzung bieten können. In vielen Fällen wird der Tankquer­ schnitt dem Zellenquerschnitt des Luftfahrzeuges angepaßt sein oder, je nach Anordnung, auch dem Tragflügelprofil. Aus Festigkeitsgründen sind Eckberei­ che möglichst spannungsgünstig zu runden. Selbstverständlich können in die Querschnitte auch örtliche Einbuchtungen, z. B. für externe Leitungen oder andere Bauteile, eingearbeitet sein. Erfindungsgemaß sollte es aber so sein, daß Querschnittsform und -größe über die Tanklänge, d. h. die Länge des Elementenstapels, zumindest weitgehend gleich bleiben. Selbstverständlich können auch die Bodenflächen weitgehend beliebig geformt, z. B. gewölbt oder mit rippenartigen Verstärkungen versehen, sein. Das Stapeln/Verbinden der Elemente wird dadurch erleichtert, daß diese im Übergangsbereich von der Boden- zur Wandfläche mit einer stufenförmigen Verjüngung 26, 27 versehen sind, welche jeweils in den offenen Querschnitt des benachbarten Elementes paßt.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 ist somit einem Stapel von Tassen oder Blumen­ töpfen ähnlich, welche sich infolge ihrer Gestaltung teilweise ineinander stec­ ken lassen, wobei dieser Stapel im gegebenen Fall liegend, horizontal angeord­ net ist.

Die rechte Tankstirnwand 7 wird von einem Element 17 gebildet, welches in­ folge Kürzung im wesentlichen nur noch aus seiner Bodenfläche sowie aus dem gestuften Übergangsbereich zur - praktisch nicht mehr vorhandenen - Wandfläche hin besteht.

Die im Tankinneren befindlichen Bodenflächen 19 der drei Elemente 14 sind mit Öffnungen 30, 31 versehen, so daß ein zusammenhängender Tankinnen­ raum entsteht. Der Tank soll ja möglichst vollständig befüllt und entleert wer­ den können.

Selbstverständlich können gemäß der Erfindung auch Mehrkammertanks reali­ siert werden, bei welchen zwischen den Kammern keine oder nur zeitweise vorhandene Verbindungen bestehen. Dabei sind die Bodenflächen der Elemen­ te dicht bzw. mit entsprechenden Bauteilen, wie Ventilen, Schiebern etc., ver­ sehen auszuführen. Auf diese Weise lassen sich z. B. auch zwei unterschiedli­ che Treibstoffkomponenten in einer Tankstruktur speichern.

Hinsichtlich der in allen drei Figuren gewählten Darstellungsweise sei noch angemerkt, daß hier die Verbindungsbereiche der Elemente zur Verdeutlichung übertrieben groß und mit offenen Fugen/Spalten wiedergegeben sind. Die Merkmale "Verbindung" und "Abdichtung" sind lediglich mit kurzen, die be­ nachbarten Wandbereiche durchstoßenden Linien angedeutet. Ebenso sind der Einfachheit halber alle Wände gerade, alle Ecken kantig dargestellt. Für den Fachmann ist es klar, daß dies in tatsächlichen Ausführungen meist anders ist.

Der Treibstofftank 2 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß als rechte, abschließende Tankstirnwand 8 ein spezieller, mit dem Tankende planer Deckel 34 - anstelle des gekürzten Ele­ mentes 17 - eingesetzt ist. Dadurch wird, bei gleichen Tankaußenmaßen, das nutzbare Tankvolumen etwas größer. Allerdings wird dieser Vorteil mit der Erfordernis eines zusätzlichen, unterschiedlichen Bauelementes, eben des Dec­ kels 34, erkauft.

Der Treibstofftank 3 nach Fig. 3 besteht ebenfalls aus vier topfartigen Elemen­ ten 15, 16, welche jedoch bezüglich der Tankmitte (Quermittelebene) symme­ trisch angeordnet sind. Das heißt, zwei Elemente weisen mit ihren Bodenflä­ chen 20, 21 zum linken, die übrigen zwei zum rechten Tankende. Somit bilden die geschlossenen Bodenflächen 20 der äußersten Elemente 15 sowohl die linke Tankstirnwand 9 als auch die rechte Tankstirnwand 10. Die im Tankinne­ ren befindlichen Bodenflächen 21 sind wiederum mit Öffnungen 32, 33 für den Treibstofffluß versehen. Auch die Elemente 15, 16 weisen stufenförmige Ver­ jüngungen 28, 29 im Übergangsbereich von der Bodenfläche 20, 21 zur Wand­ fläche 24, 25 auf, so daß sie teilweise ineinandergesteckt und in definierter Lage verbunden werden können.

Die von den Wandflächen 24, 25 der Elemente 15, 16 gebildete, umlaufende Tankwand ist hier mit 5 bezeichnet.

Da die beiden mittleren Elemente 16 mit ihren offenen Seiten stumpf, d. h. ohne Überlappung, aneinanderstoßen, ist zur Zentrierung und Verbindung eine äu­ ßere, die Stoßfuge überdeckende Muffe 35 angebracht. Mit Ausnahme dieser Muffe 35, welche z. B. nach innen - in den Tank hinein - oder nach außen - vom Tank weg - ringförmige Versteifungen aufweisen kann (nicht dargestellt), sind keine zusätzlichen Elemente für den Tankaufbau erforderlich.

Wie bereits erwähnt, werden Treibstofftanks der infragestehenden Art in Kunststoff- und/oder Metallbauweise hergestellt, wobei bekannte und erprobte Füge- und Fertigungsmethoden, wie z. B. Kleben, Laminieren/Wickeln, Nieten, Schrauben, Schweißen und Löten, einzeln oder in Kombination angewendet werden. Dabei ist sowohl auf mechanische Festigkeit als auch auf Dichtheit und Treibstoffbeständigkeit zu achten. Gegebenenfalls sind zusätzliche Dich­ tungselemente bzw. Dichtungsmassen zu verwenden.

In den voranstehenden Ausführungen wird die Stapelrichtung der Elemente willkürlich als Tanklängsrichtung bezeichnet. Dies läßt jedoch keine Rück­ schlüsse auf die tatsächliche Einbauorientierung im Fluggerät zu. So kann es durchaus sein, daß die Stapelrichtung der Elemente des Tanks im Fluggerät quer oder schräg zu liegen kommt.

Claims (5)

1. Treibstofftank für Luftfahrzeuge, insbesondere für Flugkörper, welcher einen integralen Hohlkörper zur Aufnahme mindestens eines fluidischen Treibstoffes oder einer fluidischen Treibstoffkomponente bildet, mit einer selbsttragenden Wandstruktur, welche aus mehreren Elementen zusammenge­ fügt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß er (1 bis 3) im wesentlichen aus mehreren, identischen oder annähernd identischen, topfartigen Elementen (13 bis 16) zusammengefügt ist,
daß jedes dieser Elemente (13 bis 16) eine quer zur Tanklängsrichtung orien­ tierte Bodenfläche (18 bis 21) sowie eine umlaufende, unmittelbar die Tank­ wand (4, 5) bildende Wandfläche (22 bis 25) aufweist,
daß die Bodenflächen (18 bis 21) der Elemente (13 bis 16) mindestens eine der beiden Tankstirnwände (6, 9, 10) sowie strukturversteifende Schottwände (11, 12) im Tankinneren bilden, und
daß die im Tankinneren befindlichen Bodenflächen (19, 21) der Elemente (14, 16) mit Öffnungen (30 bis 33) für den Treibstofffluß versehen und/oder dicht ausgeführt sind.

2. Treibstofftank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente (13, 14) alle gleichsinnig, das heißt, mit zum selben Tanken­ de (Tankstirnwand 6) weisender Bodenfläche (18, 19) aneinandergereiht und zusammengefügt sind, wobei die nach außen gewandte Bodenfläche (18) des ersten Elementes (13) die eine Tankstirnwand (6) bildet,
und daß das letzte, mit seiner Öffnung am Tankende liegende Element (14) mit einem weiteren, durch Kürzung im wesentlichen auf seine Bodenfläche redu­ zierten Element (17) oder mit einem vergleichbaren Deckel (34) als zweiter Tankstirnwand (7) verschlossen ist.

3. Treibstofftank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element (13 bis 16) im Übergangsbereich von der Wandfläche (22 bis 25) zur Bodenfläche (18 bis 21) eine stufenförmige, in den offenen Querschnitt jedes anderen Elementes passende Verjüngung (26 bis 29) seiner Außenkontur aufweist.

4. Treibstofftank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elemente aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und im Fugenbereich miteinander verklebt sind, wobei die Verbin­ dung durch eine oder mehrere, von außen zusätzlich aufgebrachte Laminat­ schichten verstärkt sein kann.

5. Treibstofftank nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elemente aus Metall bestehen und durch Kle­ ben, Nieten, Schrauben, Schweißen oder durch Kombinationen dieser Füge­ methoden verbunden sind, wobei zusätzliche Dichtungsmittel im Fugenbereich vorhanden sein können.