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Diese
Erfindung betrifft die Aufhängung
von Vortriebsmotoren an dem Aufbau eines Flugzeugs. Insbesondere
betrifft sie eine Aufhängung
oder Befestigungsvorrichtung mit Mitteln, die dazu gedacht sind,
die Aufhängung
im Falle des Brechens eines ihrer Teile funktional zu halten.
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Ein
Vortriebsmotor kann an verschiedenen Stellen des Flugzeugs angebracht
werden, indem er an einem Stiel befestigt wird, der zu dessen Aufbau gehört. Er kann
unter den Tragflächen
aufgehängt, am
Rumpf befestigt oder mit Befestigungsmittel im Leitwerk angebracht
sein. Diese Befestigungsmittel haben die Funktion, die Übertragung
der mechanischen Kräfte
zwischen dem Motor und dem Aufbau des Flugzeugs zu gewährleisten.
Die Belastungen, die zu berücksichtigen
sind, sind in den drei Hauptrichtungen ausgerichtet. Es sind insbesondere
das Gewicht des Motors, sein Schub sowie die seitlichen aerodynamischen
Belastungen. Die zu übertragenden
Belastungen umfassen auch die Übernahme
des Drehmoments um die Motorachse. Ferner müssen diese Mittel die Verformungen
mitmachen, denen der Motor während
der verschiedenen Flugphasen insbesondere auf Grund von Veränderungen
seiner Abmessungen durch Wärmedehnungen
oder –schrumpfungen
unterliegt.
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Eine
Art der Aufhängung
bei einem Gebläse- Turbomotor
beispielsweise besteht darin, den Motor durch eine vordere Aufhängung oder
Befestigung und eine hintere Aufhängung oder Befestigung an einem
Stiel zu befestigen, der zu dem Aufbau der Tragfläche des
Flugzeugs gehört.
Die vordere Aufhängung
ist insbesondere an dem Außengehäuse des Gebläses befestigt,
und die hintere Aufhängung
ist am Ausstoßgehäuse des
Primärstroms
befestigt.
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Bei
einer bekannten Konfiguration ist die vordere Aufhängung so
ausgeführt,
dass sie die Übertragung
der vertikalen und tangentialen mechanischen Kräfte zwischen dem Motor und
dem Flugzeug gewährleistet.
Die hintere Aufhängung
ist so ausgeführt,
dass sie die Weiterleitung der mechanischen Kräfte in den gleichen Richtungen
sowie die Aufnahme des Drehmoments des Motors um die Achse des Turbomotors
und die Aufnahme des Schubs gewährleistet.
Letzterer wird über
zwei Stangen zur Schubaufnahme übertragen,
die vorn an der Basis des Gebläsegehäuses beiderseits
der Längsachse
und hinten mittels der hinteren Aufhängung des Motors befestigt
sind.
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Diese
Erfindung betrifft eine Befestigung, die so ausgeführt ist,
dass die vertikalen und seitlichen Kräfte zwischen dem Motor und
dem Stiel des Flugzeugs übertragen
werden. Es handelt sich bei der oben angeführten Konfiguration um die
vordere Befestigung.
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Eine
Befestigung dieser Art weist ein sogenanntes oberes Band auf, das
fest mit dem Stiel des Flugzeugs verbunden ist, ein sogenanntes
unteres Band, das fest mit dem Gehäuse des Motors verbunden ist,
sowie einen Satz Pleuelstangen, die mit diesen zusammenwirken. Durch
ihre Ausführung
müssen
die Pleuelstangen die Übertragung
der Zug- und Druckkräfte
entlang ihrer Achse ermöglichen.
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Die
Aufhängungsvorrichtungen
haben für den
Fall des Brechens eines Teils Sicherungsmittel eingebaut, die den
Zweck haben, zu verhindern, dass der Motor sich vom Flugzeug löst. Es sind
beispielsweise Mittel bekannt, die insbesondere aus Elementen bestehen,
die unter normalen Betriebsbedingungen des Motors inaktiv sind,
solange die Teile der Aufhängungsvorrichtung
intakt sind. Sobald ein Bruch eines dieser Teile eintritt, werden
diese Sicherungsmittel aktiv. Sie treten an die Stelle der ausgefallenen
Teile der Aufhängungsvorrichtung.
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Es
ist beispielsweise eine Aufhängungsvorrichtung
wie in der Patentschrift
US 6330995 beschrieben
bekannt, die eine erste und eine zweite Pleuelstange zwischen den
beiden Bändern,
dem oberen und dem unteren Band, aufweist. Die erste Pleuelstange
ist mittels eines Kugelgelenks an einer Lasche des Motors und mittels
zweier unterschiedlicher Verbindungen, von denen die eine eine Kugelgelenkverbindung
und die andere eine Axialverbindung ist, an dem oberen Band angebracht.
Die zweite Pleuelstange ist im Normalbetrieb mittels eines Kugelgelenks
an einer Lasche des Motors und mittels einer einzigen Kugelgelenkverbindung
an dem Band angebracht. Eine zweite Verbindung ist vorgesehen, die
Verbindungsachse ist jedoch an ihrem Gegenstück mit einem Spiel angebracht.
Im Normalbetrieb bleibt diese zweite Verbindung daher inaktiv. Die
Vorrichtung weist zwischen den beiden Bändern eine dritte Pleuelstange
auf, die auf Grund von Spielen zwischen der Verbindungsachse und
ihrer jeweiligen Aufnahme in Wartestellung bleibt. Im Normalbetrieb wird
die Übertragung
der Kräfte
durch die erste der Pleuelstangen gewährleistet, und zwar auf Grund
deren beider Verbindungspunkte mit dem oberen Band. Die zweite Pleuelstange überträgt die Zug-
und Druckkräfte
auf Grund ihrer Befestigung mit einer einzigen Verbindung.
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Im
Falle eines Bruchs der zweiten Pleuelstange schwenken die beiden
Bänder
gegeneinander um die erste Pleuelstange, bis die anfänglichen Spiele
zu der dritten Pleuelstange ausgeschöpft sind. Letztere wird aktiv
und ersetzt die zweite Pleuelstange. Im Falle eines Bruchs der ersten
Pleuelstange werden die Spiele zur zweiten Pleuelstange verbraucht,
ebenso das Spiel der dritten Verbindung der zweiten Pleuelstange.
Auch hier erfüllt
die Aufhängung
weiter ihre Funktion, ohne dass ihre Leistungen sich verändern.
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Es
ist zu bemerken, dass die erste und die zweite Pleuelstange in der
Form eines Bumerangs ausgeführt
sind und eine bestimmte Symmetrie aufweisen. Sie sind jedoch nicht
austauschbar, da die eine Achse der zweiten Pleuelstange mit einem
Spiel montiert ist, während
bei der ersten die drei Achsen aktiv sind.
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Bei
dieser Art von Anordnung müssen
spezielle Teile gefertigt werden. Jede Pleuelstange hat in dieser.
Aufhängung
eine einzigartige Position. Es sind also ebenso viele Bezugszeichen
vorhanden wie Bestandteile der Aufhängungsvorrichtung. Das trägt nicht
dazu bei, die Herstellungskosten zu senken und die Verwaltung zu
optimieren.
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Ferner
haben die beiden Haupt-Pleuelstangen fast identische Formen. Beim
Einbau muss der Mechaniker eine sehr präzise Arbeitsweise einhalten und
mit großer
Umsicht vorgehen. Das Risiko eines Irrtums ist nicht zu vernachlässigen.
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Die
Anmelderin hat sich die Ausführung
einer Triebwerks-Aufhängungsvorrichtung
an einem Flugzeugaufbau zur Aufgabe gesetzt, deren Risiken von Irrtümern beim
Einbau reduziert sind.
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Außerdem hat
sie sich die Ausführung
einer Vorrichtung mit austauschbaren Teilen zur Aufgabe gesetzt.
So könnte
die Montage mit einer geringeren Anzahl von unterschiedlichen Teilen
durchgeführt werden.
Dies würde
nicht nur das Risiko von Irrtümern
senken, sondern auch die Herstellungs-, Wartungs- und Verwaltungskosten
bei der Lagerung von Teilen.
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Diese
Erfindung löst
diese Aufgaben mit einer Aufhängungsvorrichtung
für einen
Turbomotor an einem Stiel eines Flugzeugs, der die vordere Befestigung
eines Montagesystems mit vorderer Befestigung, hinterer Befestigung
und Schubaufnahme durch Stangen bildet, und die ein oberes Band
aufweist, das mit starren Befestigungsmitteln zur Befestigung an
dem Stiel versehen ist, eine erste und eine zweite Pleuelstange
aufweist, die jeweils einerseits mit dem Motor durch eine erste
Gelenkverbindung und andererseits mit dem Band durch eine zweite Gelenkverbindung
verbunden sind, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
dass die beiden Pleuelstangen untereinander austauschbar sind und dass
jede der Pleuelstangen eine dritte Verbindung in Wartestellung aufweist,
die die Pleuelstange entweder mit dem Motor oder mit dem Band verbindet.
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Insbesondere
ist mindestens eine der beiden Verbindungen in Wartestellung von
einer Gelenkverbindung mit einer Gelenkachse, die mit Spiel in ihrer Aufnahme
sitzt, gebildet. Insbesondere ist jede Verbindung in Wartestellung
eine Gelenkverbindung mit einer Gelenkachse, die mit Spiel in ihrer
Aufnahme sitzt, wobei die beiden Spiele identisch ausgeführt sind.
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Vorzugsweise
sind die erste und die zweite Pleuelstange identisch ausgeführt. Insbesondere weisen
die Pleuelstangen eine gebogene Form auf, wobei die drei Verbindungen
einen Winkel zueinander bilden.
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Die
Erfindung geht näher
aus der folgenden Beschreibung hervor, die anhand der beigefügten Zeichnungen
erfolgt, wobei
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1 in
einer Gesamtansicht den Einbau eines Motors an dem Stiel eines Flugzeugs
darstellt,
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2 in
einer Perspektivansicht die erfindungsgemäße Aufhängungsvorrichtung für den Motor
zeigt,
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3 die
Vorrichtung von 2 in einer Ansicht mit auseinandergezogenen
Einzelteilen zeigt,
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4 eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung in einer Perspektivansicht zeigt,
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5 eine
Vorderansicht einer Pleuelstange mit den verschiedenen Gelenken
zeigt.
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1 zeigt
in einer Ansicht zu Dreiviertel von hinten ein Turbotriebwerk 1,
das mit seinen Mitteln zur Aufhängung
an einem Stiel eines Flugzeugs, welcher nicht dargestellt ist, ausgerüstet ist.
Gemäß dieser
Art der Aufhängung,
die heute geläufig
ist, weist der Motor eine Befestigungsvorrichtung 10 vorn
am Motor auf, die am Außengehäuse des
Gebläses
befestigt ist. Ferner weist er ein Befestigungsmittel 40 hinten
auf das am Ausstoßgehäuse des
Primärstroms
befestigt ist. Die Aufnahme des Schubs wird durch zwei Pleuelstangen 50 gewährleistet,
die mit einem Ende an der Basis des Gehäuses des Gebläses und
mit dem anderen an der hinteren Befestigung 40 befestigt
sind.
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Diese
Erfindung betrifft die vordere Befestigung 10, die im Folgenden
unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 5 beschrieben
wird. Die Befestigung 10 setzt sich aus einem oberen Band 12, einem
unteren Band 14 und zwei Pleuelstangen 16 und 18,
die das untere Band und das obere Band miteinander verbinden, zusammen.
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Das
obere Band wird von einem Träger 120 mit
in diesem Fall vier Aufnahmen für
den Durchlass von Schrauben, mit denen das Band fest mit dem Stiel
des Flugzeugs verbunden wird, gebildet. Der Träger wird in Querrichtung zur
Motorachse beiderseits durch zwei Gabelbügel 121 bzw. 123 verlängert.
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Das
untere Band 14, dessen Form dazu geeignet ist, an dem Gehäuses des
Gebläses
an der Umfangslinie festgeschweißt oder angenietet zu werden,
weist zwei Gabelbügel 141 und 143 gegenüber den
Gabelbügeln
des oberen Bandes auf.
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Die
beiden Bänder
sind durch die beiden Pleuelstangen 16 und 18 mittels
Gelenke bildender Verbindungen miteinander verbunden, wie in der
Ansicht mit auseinandergezogenen Einzelteilen von 3 zu
sehen ist.
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Die
Pleuelstange 16 beispielsweise ist mit dem Gabelbügel 141 durch
eine erste Verbindung, vorzugsweise eine Kugelgelenkverbindung 161 mit einer
Achse 162 verbunden. Kugelgelenkverbindungen sind auf diesem
Gebiet wohlbekannt. Sie besteht beispielsweise aus einer Achse 162,
die in einer Hülse 163 mit
kugelförmiger
Außenoberfläche sitzt,
die ihrerseits in einer Aufnahme der Pleuelstange gehalten wird.
Die Achse 162 sitzt drehbar in den entsprechenden Aufnahmen,
die in den Laschen des Gabelbügels 141 ausgeführt sind.
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Die
Kugelgelenkverbindung ermöglicht
eine Drehbewegung sowohl um die Achse 162 wie auch um zwei
senkrecht auf ihr stehende Richtungen. Sie weist die Besonderheit
auf, dass sie nur die Zug- und Druckkräfte durch die Achse 162 überträgt.
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Die
Pleuelstange 16 ist mit dem Gabelbügel 121 durch eine
zweite Verbindung verbunden, die ebenfalls vorzugsweise eine Kugelgelenkverbindung 164 ist,
die wie die erste aus einer Achse 165 und einer kugelförmigen Hülse 166 besteht.
Die Achse 165 sitzt drehbar in Aufnahmen, die in dem Gabelbügel 121 ausgeführt sind.
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Erfindungsgemäß ist die
Pleuelstange 16 mit dem Gabelbügel 121 durch eine
dritte Verbindung 167 verbunden, die sich in Wartestellung
befindet. Mit diesem Begriff bezeichnet man eine Verbindung, die
im Normalbetrieb inaktiv bleibt; sie überträgt keine Kraft. Im Fall eines
Bruchs von bestimmten Teilen der Aufhängung wird sie aktiv und überträgt Kräfte. Wie
in 5 genauer zu sehen ist, wird eine solche Verbindung
beispielsweise mittels einer Achse 168 hergestellt, die
durch die Pleulstange 16 und den Gabelbügel 121 verläuft. Die
Achse 168 sitzt mit einem radialen Spiel E1 in einer Aufnahme
an der Pleuelstange 16.
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Wie
in 3 oder 5 zu sehen ist, ist die Pleuelstange 16 nicht
geradlinig; sie ähnelt
in der Form einem Bumerang. Die drei Verbindungsmittel sind nicht
aufeinander ausgerichtet.
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Die
Pleuelstange 18 weist wie die Pleuelstange 16 eine
erste Kugelgelenkverbindung 181 und Achse 182 mit
dem Gabelbügel 143 auf.
Sie ist durch eine zweite Kugelgelenkverbindung 184 und Achse 185 mit
dem Gabelbügel 123 verbunden.
Sie weist auch eine in Wartestellung befindliche Verbindung 187 mit
dem Gabelbügel 123 auf.
Diese Verbindung wird vorzugsweise wie bei dem Gabelbügel 121 mittels
einer Achse 188 hergestellt, die mit einem definierten
radialen Spiel E2 in Aufnahmen sitzt, die auf den Gabelbügel und
die Pleuelstange ausgerichtet sind.
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Vorteilhafterweise
sind die Spiele E1 und E2 identisch. Ferner sind die beiden Pleuelstangen
auf Grund der Symmetrie des Aufbaus und der Mittel, die die Befestigung
bilden, vorzugsweise austauschbar.
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Im
Folgenden wird die Arbeitsweise der soeben beschriebenen Vorrichtung
beschrieben.
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Im
Normalbetrieb werden die Kräfte,
die in der senkrecht zur Motorachse stehenden Ebene verlaufen, d.
h. Kräfte
mit einer vertikalen und/oder seitlichen Komponente, vom Motor zum
Stiel nacheinander durch das untere Band, die ersten und zweiten Verbindungsmittel
und das obere Band übertragen. Die
beiden Verbindungen in Wartestellung sind inaktiv.
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Angenommen,
die Pleuelstange 16 beispielsweise bricht, dann erfolgt
ein Schwenken zwischen den beiden Bändern um die Pleuelstange 18, bis
das radiale Spiel der dritten Verbindung 187 ausgeschöpft ist.
Diese Bewegung erfolgt auch bei einem Ausfall eines anderen Teils,
das sich in der Kräftebahn
durch die Pleuelstange 16 befindet, wie etwa des Trägers des
oberen Bandes, einer Lasche des Gabelbügels 141 oder einer
Kugelgelenkverbindung.
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Die
Verbindung zwischen den beiden Bändern
wird dabei starr. Diese Verbindung gewährleistet die Übertragung
der vertikalen und/oder der seitlichen Kräfte zugleich.
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In 4 wurde
eine zweite Ausführungsform dargestellt.
Sie unterscheidet sich von der ersten Form durch die Umkehr der
dritten Verbindungen. Für
die Mittel, die denen der ersten Form entsprechen, werden die gleichen
Bezugszeichen verwendet. Die beiden Bänder 12' und 14' sind dergestalt modifiziert, dass
die dritten Verbindungen 167' und 187' mit ihrer Achse 168' bzw. 188' an dem unteren Band 14' ausgeführt sind.
Die Gabelbügel 141' und 143' weisen dabei
Aufnahmen für
die ersten Verbindungen 161' und 181' sowie für die dritten
Verbindungen auf. Die Gabelbügel 121' und 123' sind so ausgeführt, dass
sie zwei Verbindungen aufnehmen. Die Pleuelstangen, die die Gabelbügel des
oberen Bandes mit dem unteren Band verbinden, haben die gleiche
Form wie in der ersten Ausführungsform.
Sie wurden einfach umgekehrt. Beim Übertragen der dritten Verbindungen
an dem Motor kann die Größe der Gabelbügel 121' und 123' verringert
werden, der Aufbau der Aufhängungsvorrichtung
kompakter gemacht und dessen Platzbedarf verringert werden.