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Gebiet der Technik
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Montagesystem,
das zwischen ein Luftfahrzeug-Triebwerk und eine starre Struktur
eines unter dem Tragwerk dieses Luftfahrzeugs befestigten Aufhängungsmasts
eingefügt
ist.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf einen Aufhängungsmast eines Luftfahrzeug-Triebwerks, das
mit einem solchen Montagesystem ausgestattet ist, wobei dieses Montagesystem
und der Aufhängungsmast übrigens
bei jeder Art von Luftfahrzeug verwendet werden können.
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Stand der Technik
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Ein
Aufhängungsmast
eines Luftfahrzeugs ist dazu vorgesehen, eine Verbindungsschnittstelle zwischen
einem Triebwerk und einem Tragwerk des Luftfahrzeugs zu bilden.
Er gestattet die Übertragung von
durch das ihm zugeordneten Triebwerk erzeugten Kräften auf
die Struktur dieses Luftfahrzeugs und ermöglicht auch den Transport des
Treibstoffs, der Elektrizität,
der Hydraulik und der Luft zwischen dem Triebwerk und dem Luftfahrzeug.
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Um
die Übertragung
der Kräfte
zu gewährleisten,
umfasst der Mast eine starre Struktur, z.B. von "Kastentyp", das heißt, die durch den Zusammenbau
von oberen und unteren Längsträgern gebildet
ist, die' untereinander
mittels Querrippen verbunden sind.
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Andererseits
ist der Mast mit einem Montagesystem versehen, das zwischen das
Triebwerk und die starre Struktur des Masts eingefügt ist,
wobei dieses System insgesamt mindestens zwei Befestigungsteile
umfasst, allgemein eine vordere Befestigung und eine hintere Befestigung.
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Darüberhinaus
umfasst das Montagesystem eine Vorrichtung zur Aufnahme von durch
das Triebwerk erzeugten Schubkräften.
Im Stand der Technik nimmt diese Vorrichtung typischerweise die
Form von zwei lateralen Kurbelteilen an, die einerseits mit einem
vorderen Abschnitt des zentralen Triebwerkgehäuses und andererseits mit der
hinteren Befestigung verbunden sind. Desgleichen umfasst der Aufhängungsmast
auch ein zweites Montagesystem, das zwischen den Mast und das Tragwerk
des Luftfahrzeugs eingefügt
ist, wobei dieses zweite System für gewöhnlich aus zwei oder drei Befestigungen
gebildet ist.
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Schließlich ist
der Mast mit einer Sekundärstruktur
versehen, welche die Trennung und die Wartung der Systeme gewährleistet,
und gleichzeitig aerodynamische Ausrundungen bzw. Verkleidungsübergänge trägt.
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Auf
dem Fachmann bekannte Weise lassen die von dem Triebwerk erzeugten
Schubkräfte
eine mehr oder weniger starke Längsbiegung
des letzteren entstehen, das heißt eine Biegung, die aus einem sich
aus den Schubkräften
ergebenden Moment resultiert, und längs einer Transversalachse
des Luftfahrzeugs einwirkt. In dieser Hinsicht ist auch anzumerken,
dass während
der Flugphasen des Luftfahrzeugs die Schubkräfte die einzige Ursache einer
Longitudinalbiegung des Triebwerks bilden.
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Wenn
es zu einer solchen Longitudinalbiegung kommt, insbesondere während der
Flugphasen des Luftfahrzeugs, können
zwei Fälle
auftreten. In dem ersten Fall, in dem keine besondere Vorsichtsmaßnahme hinsichtlich
der zu beobachtenden Biegung getroffen wurde, trifft man hierbei
unweigerlich auf erhöhte
Reibungen zwischen den Laufschaufeln des Gebläses und dem Gebläsegehäuse einerseits und
zwischen den Laufschaufeln des Kompressors sowie der Turbine und
dem zentralen Triebwerkgehäuse
andererseits. Die Hauptkonsequenz dieser Reibungen ist hierbei ein
vorzeitiger Verschleiß des Triebwerks,
was natürlich
für dessen
Lebensdauer sowie für
dessen Wirkungsgrad schädlich
ist. In einem zweiten Fall, in dem Arbeitsspiele vorgesehen sind,
die derart angepasst sind, dass praktisch nie ein Kontakt besteht,
der von der Longitudinalbiegung verursacht wird, wird die Leistung
des Triebwerks dabei stark verringert.
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In
Anbetracht der vorangehenden Ausführungen liegt es auf der Hand,
dass es notwendig ist, eine Vorrichtung zur Aufnahme von Schubkräften vorzusehen,
die bestmöglich
die Longitudinalbiegung des Triebwerks infolge dieser Schubkräfte so begrenzt,
dass die schädigenden
Reibungen weitestgehend minimiert werden, ohne die ohne erwähnten Arbeitsspiele überdimensionieren
zu müssen.
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Es
ist nun festgestellt worden, dass keine der Vorrichtungen zur Aufnahme
von Schubkräften
nach dem Stand der Technik, wie z.B. die in den Dokumenten FR-A-2698848
und US-A-5319922 offenbarten, eine gänzlich zufriedenstellende Begrenzung
der Longitudinalbiegung des Triebwerks gestattete, die sich aus
dem mit den Schubkräften
verbundenen Moment entlang der Transversalachse, insbesondere Flugphasen
des Luftfahrzeugs, ergab.
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Abriss der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es also, eine Triebwerkeinheit für ein Luftfahrzeug
vorzuschlagen, welche zumindest teilweise die oben erwähnten Nachteile
hinsichtlich der Ausführungen
aus dem Stand der Technik beseitigt.
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Im
Hinblick darauf ist Gegenstand der Erfindung eine Triebwerkeinheit
für ein
Luftfahrzeug, wie im Anspruch 1 definiert ist.
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Das
Montagesystem verfügt
gemäß der Erfindung über eine
Vorrichtung zur Aufnahme von Schubkräften, welche die Aufnahme dieser
Kräfte
im Vergleich zu den im Stand der Technik vorzufindenden mit der
herkömmlichen
Lösung
von lateralen Kurbelteilen wesentlich verbessert, da diese Vorrichtung
eine gänzliche
Aufhebung des auf das Triebwerk einwirkenden und mit diesen Schubkräften verbundenen
Querachsmoments gestattet, indem die beiden lateralen Zylinder sowie
die Hydraulikkolbenvorrichtung auf geeignete Weise dimensioniert
werden. Wie nachstehend im einzelnen dargelegt wird, erfüllen hierbei
die lateralen Zylinder und die Hydraulikkolbenvorrichtung im großen und
ganzen eine Funktion eines vertikalen Ausgleichsgestängesystems,
dessen Kräfte
auf das Triebwerk übertragen werden,
wobei das Querachsmoment während
der Flugphasen gänzlich
aufgehoben wird, und zwar unabhängig
von den anzutreffenden Schubkräften.
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Infolgedessen
impliziert während
der Flugphasen des Luftfahrzeugs das Vorhandensein einer solchen
Kraftaufnahmevorrichtung, dass das Triebwerk keine Longitudinalbiegung
erfährt.
Auf diese Weise ist kein vorzeitiger Verschleiß hinsichtlich der das Triebwerk
bildenden Elemente anzutreffen, und die Lebensdauer sowie die Leistungen
des letzteren werden folglich nicht mehr gemindert.
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Außerdem wird
darauf hingewiesen, dass vorteilhafterweise das Montagesystem ein
isostatisches System ist, was seine Konzipierung stark erleichtert.
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Vorzugsweise
ist das hintere Fach der Kammer der Hydraulikkolbenvorrichtung mit
den vorderen Fächern
der lateralen Zylinder hydraulisch verbunden. Vorteilhafterweise
ermöglicht
die oben erwähnte Verbindung
auch die Aufhebung des Querachsmoments und der Longitudinalbiegung
des Triebwerks, wenn dieses im Schubumkehrmodus (aus dem Englischen "reverse") funktioniert.
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Vorzugsweise
sind die vorderen Fächer
der beiden lateralen Zylinder hydraulisch verbunden, und die hinteren
Fächer
dieser Zylinder sind ebenfalls hydraulisch verbunden. Infolgedessen
stellen die ausgeführten
Verbindungen während
der Flugphasen sicher, dass die über
jede der beiden Stangen der lateralen Zylinder verlaufenden Kräfte im wesentlichen gleich
sein, ohne dass es notwendig wäre,
ein Ausgleichsgestänge
hinzuzufügen,
welches die beiden Stangen mit der vorderen oder hinteren Befestigung verbindet,
wie dies im Stand der Technik notwendig war. So gestattet die Wirkung
des mit Hilfe der lateralen Zylinder erhaltenen horizontalen Ausgleichsgestänges vorteilhafterweise,
dass die Schubkraft-Aufnahmevorrichtung
eine Gesamt-Platzeinnahme aufweist, die im Vergleich zu der vorher
anzutreffenden geringer ist. Vorzugsweise sind die Kammern der lateralen
Zylinder und der Hydraulikkolbenvorrichtung ins Innere des vorderen
Abschnitts des zentralen Gehäuses
des Triebwerks eingebracht, was den Platzbedarf des Montagesystems
noch mehr reduziert.
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Vorzugsweise
ist das hintere Ende jeder der beiden Stangen mit der vorderen Befestigung
verbunden. Es könnte
aber auch mit der hinteren Befestigung verbunden sein, ohne den
Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
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Das
System umfasst vorzugsweise eine vordere Befestigung, die mit dem
vorderen Abschnitt des zentralen Gehäuses des Triebwerks einstückig bzw.
fest verbunden ist, und umfasst auch eine hintere Befestigung, die
mit einem hinteren Abschnitt dieses zentralen Gehäuses sowie
mit der starren Struktur des Masts einstückig bzw. fest verbunden ist.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, dass die vordere Befestigung ein Kugelgelenk
umfasst, das auf einer in einer Longitudinalrichtung des Luftfahrzeugs ausgerichteten
Achse angebracht ist, und dass der Kolben der Hydraulikkolbenvorrichtung
mit dieser Achse fest verbunden ist und im wesentlichen senkrecht
zu dieser Longitudinalrichtung angeordnet ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist das vordere Fach der Kammer der Hydraulikkolbenvorrichtung
lediglich mit den hinteren Fächern
der lateralen Zylinder hydraulisch verbunden.
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Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das vordere Fach der Hydraulikkolbenvorrichtung
auch mit einer Hochdruck-Hydraulikzuleitung
verbunden und verfügt über mindestens
eines Ablassöffnung,
deren Zugang durch ein mit dem Kolben einstückiges Organ zugelassen/versperrt
werden kann, und zwar je nach dem im Innern des vorderen Fachs herrschenden
Hydraulikdruck sowie den von dem Triebwerk erzeugten Schubkräften.
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Auf
gleiche Weise kann das hintere Fach der Hydraulikkolbenvorrichtung
auch hydraulisch mit einer Hochdruck-Hydraulikzuleitung verbunden
sein und über
mindestens eine Ablassöffnung
verfügen, deren
Zugang durch ein mit dem Kolben einstückiges Organ zugelassen/versperrt
werden kann, und zwar je nach dem im Innern des hinteren Fachs herrschenden
Hydraulikdruck sowie den vom Triebwerk erzeugten Gegenschubkräften. So
wird mit einer solchen Anordnung die Funktionsweise der Vorrichtung zur
Aufnahme der Schubkräfte
auch sichergestellt, wenn sich das Triebwerk im Schubumkehrmodus
befindet.
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Weitere
Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der folgenden
detaillierten, nicht-einschränkenden
Beschreibung hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Diese
Beschreibung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen,
in denen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines zwischen ein Luftfahrzeugtriebwerk
und eine starre Struktur eines unter einem Tragwerk dieses Luftfahrzeugs
befestigten Aufhängungsmasts
eingefügten Montagesystems
gemäß einer
bevorzugten ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
laterale Teilansicht des Montagesystems der 1
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3 eine
perspektivische Schnittansicht längs
der Linie III-III der 2,
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4 ein
Kraftdiagramm, welches die Gesamtheit der auf das Triebwerk einwirkenden
Kräfte zeigt,
dem die Schubkraftaufnahmevorrichtung der 1 zugeordnet
ist, wenn sich das Luftfahrzeug in einer Flugphase befindet, und
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5 eine
der 2 ähnliche
Ansicht, wenn das zwischen ein Luftfahrzeugtriebwerk und eine starre
Struktur eines unter einem Tragwerk dieses Luftfahrzeugs befestigten
Aufhängungsmasts
eingefügte
Montagesystem gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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Aus
der Bezugnahme auf 1 ist ein Montagesystem 1 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zu erkennen, wobei dieses Montagesystem 1 zwischen
ein Triebwerk 2 eines Luftfahrzeugs und eine starre Struktur 4 eines
Aufhängungsmasts 6 eingefügt ist,
der unter einem Luftfahrzeugflügel
befestigt ist, welcher lediglich schematisch aus offensichtlichen
Klarheitsgründen dargestellt
ist und allgemein durch die Bezugsziffer 8 bezeichnet ist.
Es ist anzumerken, dass das in dieser einzigen Figur dargestellte
Montagesystem 1 zum Zusammenwirken mit einem Strahltriebwerk 2 ausgelegt
ist, dass es sicher aber selbstverständlich auch um ein System handeln
könnte,
das zur Aufhängung
irgendeinen anderen Triebwerktyps ausgestaltet ist, wie z.B. eines
Turboprop-Triebwerks, ohne über
den Rahmen der Erfindung hinauszugehen. In der gesamten folgenden
Beschreibung wird übereinkunftsmäßig die
zu der Longitudinalachse 5 des Triebwerks 2 parallele
Richtung mit X bezeichnet, die transversal in Bezug auf das Luftfahrzeug
verlaufende Richtung mit Y, und die Vertikalrichtung mit Z, wobei
diese drei Richtungen untereinander orthogonal sind.
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Andererseits
sind die Begriffe "vorne" und "hinten" in Bezug auf eine
Fortbewegungsrichtung des Luftfahrzeugs anzusehen, die infolge der
von den Triebwerken 2 ausgeübten Schubkraft entsteht, wobei
diese Richtung schematisch durch den Pfeil 7 dargestellt
ist.
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In 1 ist
zu erkennen, dass nur ein Teil der starren Struktur 4 des
Aufhängungsmasts 6 dargestellt
wurde, unter Zuordnung des Montagesystems 1, das einen
integralen Teil dieses Masts 6 bildet, wobei letzterer
ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
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Die
anderen, nicht dargestellten Bestandteile dieses Masts 6,
wie z.B. die Aufhängungsmittel
der starren Struktur 4 unter dem Tragwerk 8 des
Luftfahrzeugs oder aber die Sekundärstruktur, welche die Trennung
und die Wartung der Systeme sicherstellt und gleichzeitig aerodynamische
Ausrundungen trägt,
sind herkömmliche
Elemente, die zu den im Stand der Technik identisch oder ähnlich sind
und dem Fachmann bekannt sind. Infolgedessen wird hierzu keine detaillierte
Beschreibung vorgenommen.
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Auf
bekannte Weise wird angegeben, dass die starre Struktur 4 insgesamt
durch den Zusammenbau von unteren Längsträgern 12 und oberen Längsträgern 10 hergestellt
wird, die untereinander durch mehrere Transversalrippen (nicht dargestellt) verbunden
sind. Außerdem
ist ein vorderer Abschnitt dieser starren Struktur 4 von
einem Pyramide 14 gebildet, die dem Fachmann ebenfalls
bekannt ist und die Form einer Struktur annimmt, die von einer Basis ausgeht
und sich zu einem Scheitel in der Richtung nach vorne erstreckt
und sich dabei der Longitudinalachse 5 des Triebwerks 2 annähert.
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In 1 ist
zu erkennen, dass das Montagesystem 1 eine vordere Befestigung 16,
eine hintere Befestigung 18 sowie eine Vorrichtung 20 zur
Aufnahme von durch das Triebwerk 2 erzeugten Schubkräften umfasst.
In dieser Hinsicht wird darauf hingewiesen, dass die beiden vorgenannten
Befestigungen 16 und 18 von herkömmlichem
Typ sind und dem Fachmann bekannt sind. Infolgedessen werden sie nur
knapp als Hinweis und ohne Einschränkung beschrieben.
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Was
die vordere Befestigung 16 betrifft, so ist sie einerseits
mit einem Vorderende der Pyramide 14 der starren Struktur 4,
das heißt
mit deren Scheitel fest verbunden bzw. einstückig, und andererseits mit einem
vorderen Abschnitt eines zentralen Gehäuses 22 des Triebwerks 2.
Genauer gesagt durchsetzt die vordere Befestigung 16 einen
oberen radialen Abschnitt 21 des zentralen Gehäuses 22,
der sich in Nähe
der und hinter den Leitschaufeln 24 befindet, wobei er
das Gebläsegehäuse 26 des
Triebwerks 2 mit diesem zentralen Gehäuse 22 verbindet.
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Diese
vordere Befestigung 16 umfasst allgemein ein Kugelgelenk 19,
das auch als "Monoball" bezeichnet wird,
das das Innere des zentralen Gehäuses 22 durchsetzt,
so dass die Kraftaufnahme in der Vertikalrichtung Z sowie die in
der Transversalrichtung Y gewährleistet
ist. Übrigens
umfasst die vordere Befestigung 16 einen Körper 17.
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Außerdem ist
in 1 zu erkennen, dass der radiale obere Abschnitt 21,
der sich auf Höhe
des vorderen Abschnitts des zentralen Gehäuses 22 befindet und
aus Klarheitsgründen
im Schnitt dargestellt ist, in Bezug auf einen weiter hinten befindlichen Abschnitt
des Gehäuses 22 radial
nach außen
vorsteht und sich beispielsweise über einen Winkelsektor von
etwa 90° erstreckt.
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Außerdem ist
die hintere Befestigung 18 einerseits mit einem hinteren
Abschnitt des zentralen Gehäuses 22 einstückig bzw.
fest verbunden, und andererseits mit einem unteren Träger 12 der
starren Struktur 4 des Masts 6. Die herkömmliche
hintere Befestigung 18, die in 1 dargestellt
ist, ist insgesamt aus Schäkeln
und Beschlagteilen gebildet, und gewährleistet die Kraftaufnahme
in den Richtungen Y und Z sowie die Aufnahme des in der Richtung
X ausgeübten
Moments.
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Die
Besonderheit der Erfindung beruht in der Tatsache, dass das Montagesystem 1 eine
Vorrichtung 20 zur Aufnahme von Schubkräften umfasst, die so ausgestaltet
ist, dass sie gänzlich
die Longitudinalbiegung des Triebwerks 2 ausgleicht, die
sich aus mit diesen Schubkräften
verbundenen Querachsmoment ergibt. So tritt während der Flugphasen des Luftfahrzeugs,
in denen die Longitudinalbiegung des Triebwerks 2 normalerweise
ausschließlich
auf die Schubkräfte
zurückzuführen ist,
auf diese Weise keinerlei Longitudinalverformung dieses Triebwerks 2 auf.
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Zunächst ist
anzumerken, dass eine Vertikalebene XZ, die durch die Longitudinalachse 5 des Triebwerks 2 verläuft, eine
Symmetrieebene für
die Kraftaufnahmevorrichtung 20 bildet.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst diese Vorrichtung 20 hauptsächlich zwei
laterale Zylinder 30 (von denen nur einer sichtbar ist),
welche auf beiden Seiten des zentralen Gehäuses 22 angeordnet sind,
sowie eine Hydraulikkolbenvorrichtung 32, die sich allgemein
in der vorderen Verlängerung
der vorderen Befestigung 16 senkrecht zum Kugelgelenk 19 befindet.
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Es
wird nun im Einzelnen auf die 2 und 3 eingegangen,
in denen zu erkennen ist, dass jeder der lateralen Zylinder 30,
die vorzugsweise identisch sind und damit symmetrisch in bezug auf die
durch die Achse 5 hindurchgehende Ebene XZ angeordnet sind,
eine Stange 34 aufweist, die sich dieser Ebene XZ in der
Richtung nach oben und nach hinten annähert. Ein hinteres Ende 34a der
Stange 34 ist an einer Doppelkopföse 36 angebracht,
die sich auf Höhe
eines hinteren Endes des Körpers 17 der
vorderen Befestigung 16 befindet. So kann das hintere Ende 34a auf
gelenkige Weise zwischen den beiden Köpfen der Öse 36 angebracht sein,
beispielsweise mittels eines Kugelgelenks oder einer Achse (nicht
bezeichnet).
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Die
Stange 34 weist auch ein Vorderende 34b auf, das
die Form eines Kolbens aufweist, der sich im Inneren einer Kammer 52 befindet,
in der sich dieser Kolben 34b im Wesentlichen verschieben kann,
wobei die Kammer 38 vorzugsweise direkt im Inneren des
oberen Abschnitts 21 des vorderen Abschnitts des zentralen
Gehäuses 22 gebildet
ist. Diese Kammer 38 umfasst hierbei ein vorderes Fach 40 und
ein hinteres Fach 42, die durch den Kolben 34b getrennt
sind und in denen sich ein Fluid wie z.B. Öl befindet. Ebenso wie beim
Kolben 34b ist die Kammer 38 hierbei vorzugsweise
zylindrisch und mit kreisförmigem
Querschnitt, und weist eine hintere zylindrische Trennwand 38a auf,
die senkrecht und auf abdichtende Weise von der Stange 34 durchquert wird,
sowie eine vordere zylindrische Trennwand 38b, die zu der
Trennwand 38a und zum Kolben 34b parallel ist.
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Es
wird nun speziell auf 7 eingegangen, in
der zu ersehen ist, dass die hinteren Fächer 42 hydraulisch
beispielsweise mittels einer elastischen Rohrleitung 44 verbunden
sind. Infolgedessen impliziert bei betätigter Hydraulikverbindung,
wenn das Triebwerk 2 Schubkräfte ausübt, dass der Druck des Öls auf identische
Weise in den beiden hinteren Fächern 42 zunimmt,
so dass die jeweils von den beiden Stangen 34 aufgenommenen
und auf die vordere Befestigung 16 übertragenen Kräfte ebenfalls
im Wesentlichen gleich sind.
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Desgleichen
sind auch die vorderen Fächer 40 hydraulisch
verbunden, und zwar wiederum mittels einer elastischen Rohrleitung 46.
Somit kann die Wirkung eines horizontalen Ausgleichsgestänges, die
von den lateralen Zylindern 30 gestellt wird, auch gewährleistet
werden, wenn das Triebwerk 2 im Schubumkehrmodus funktioniert.
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Wiederum
ist aus der Bezugnahme auf 2 zu erkennen,
dass die Hydraulikkolbenvorrichtung 32 ein im Inneren einer
Kammer 50 befindlichen Kolben 48 umfasst, wobei
dieser Kolben 48 verschiebbar ist und die Kammer 50 vorzugsweise
direkt im Inneren des oberen Abschnitts des vorderen Teils des zentralen
Gehäuses 22 ausgebildet
ist. Diese Kammer 50 umfasst dabei ein vorderes Fach 52 und ein
hinteres Fach 54, die durch den Kolben 48 getrennt
sind und in denen sich ein Fluid befindet, das mit dem in den Kammern 38 vorgesehenen
identisch ist. Ebenso wie der Kolben 48 ist die Kammer 50 hierbei
vorzugsweise zylindrisch mit kreisförmigem Querschnitt und weist
eine zylindrische hintere Trennwand 50a auf, die senkrecht
und auf abdichtende Weise von einer Kolbenstange 51 durchsetzt
ist, sowie eine vordere zylindrische Trennwand 50b parallel
zu der Trennwand 50a und zum Kolben 48.
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Übrigens
ist anzumerken, dass bei Bezugnahme auf die Vertikalrichtung Z und
bei Betrachtung der Kraftaufnahmevorrichtung 20 von der
Seite der Kolben 48 der Vorrichtung 32 sich oberhalb
der Kolben 34b der Zylinder 30 befindet. Somit
liegen gemäß derselben
Ansicht die von dem Druck des in der Kammer 50 befindlichen
Fluids ausgeübten
Kräfte über den
von dem Druck des in den Kammern 38 befindlichen Fluids
ausgeübten
Kräften.
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Es
ist zu erkennen, dass bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Kugelgelenk 19 der vorderen
Befestigung 16 auf einer Achse 56 angebracht ist,
die in der Richtung X ausgerichtet ist, wobei diese Achse 56 selbst
einstückig
mit dem Körper 17 der
Befestigung 16 ist. In diesem Zusammenhang ist der Kolben 48 fest
auf der Achse 56 über
die Kolbenstange 51 angebracht, die in der Verlängerung
der letzteren angeordnet ist, und sich vor dieser Achse 56 im
Wesentlichen senkrecht zu der Richtung X befindet.
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Mit
anderen Worten kann der Kolben 48 vorzugsweise entlang
der Richtung X im Inneren der Kammer 50 gegen die Kolben 34b der
Zylinder 30 verschoben werden, die jeweils in den Richtungen der
zugeordneten Stangen 34 verschoben werden können, d.h.
in den Richtungen, die sich der durch die Achse 5 hindurchgehenden
XZ-Ebene nach hinten und nach oben annähern.
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Wie
nachstehend detailliert beschrieben wird, ist zur Aufhebung des
auf das Triebwerk 2 einwirkenden und mit den Schubkräften verbundenen Querachsmoments
das vordere Fach 52 der Kammer 50 hydraulisch
mit den zwei hinteren Fächern 42 der
Kammer 38 verbunden, vorzugsweise mittels elastischer Rohrleitungen 63.
Auf diese Weise ist in jedem Augenblick der Druck des Fluids, der
im Inneren des vorderen Fachs 52 herrscht, im Wesentlichen identisch
mit dem Druck des Fluids, der im Inneren der hinteren Fächer 42 herrscht.
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Außerdem wird
darauf hingewiesen, dass zum Erhalt des gleichen Ausgleichseffekts
des Querachsmoments, wenn das Triebwerk im Schubumkehrmodus arbeitet,
elastische Rohrleitungen 64 vorgesehen sind, welche das
hintere Fach 54 der Kammer 50 und die beiden vorderen
Fächer 40 der
Kammern 38 hydraulisch miteinander verbinden.
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In 4 ist
ein Kräftediagramm
dargestellt, das zeigt, dass es möglich ist, das auf das Triebwerk 2 einwirkende
Querachsmoment während
der Flugphasen auszugleichen, indem die Kolben 30 und die Hydraulikkolbenvorrichtung 32 sorgfältig dicht
dimensioniert werden.
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In
diesem Diagramm, welches die Projektion der verschiedenen Kräfte auf
die durch die Achse 5 hindurchgehende Vertikalebene XZ
umfasst, ist zunächst
das Vorhandensein der von dem Pfeil P symbolisierten Schubkräfte zu erkennen,
wobei diese Kräfte
in der Richtung X nach vorne gerichtet sind.
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Übrigens
symbolisiert der Pfeil R1 die Druckkräfte, die von dem in der Kammer 50 der
Vorrichtung 32 enthaltenen Fluid ausgeübt werden, und der Pfeil R2
symbolisiert die Summe der von dem in den beiden Kammern 38 der
lateralen Kolben bzw. Zylinder 30 enthaltenen Fluid ausgeübten Druckkräfte.
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Diese
Kräfte
R1 und R2 sind jeweils nach hinten und vorne gemäß den Winkeln a1 und a2 in bezug
auf die Richtung X gerichtet. Es wird darauf hingewiesen, dass die
entgegengesetzte Richtung der Kräfte
R1 und R2 einfach mittels der vorher beschriebenen hydraulischen
Verbindung erhalten wird, d.h. der Verbindung zwischen dem vorderen
Fach 52 der Kammer 50 einerseits und den hinteren
Fächern 42 der
beiden Kammern 38 andererseits.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass der Winkel a1 im Fall der dritten
bevorzugten Ausführungsform gemäß den 1 bis 3 gleich
Null ist. Außerdem befinden
sich die Aufbringungspunkte P1 und P2 der Kräfte R1 und R2 jeweils in Abständen d1
und d2 von der Achse 5 auf einer Vertikallinie Z1, die
ebenfalls durch einen Punkt P3 hindurchgeht, welcher dem Aufbringungspunkt
der Schubkräfte
entspricht. Natürlich
versteht sich, dass die vertikale Positionierung der Punkte P1 und
P2 in bezug auf den Punkt P3 sowie die Größe der Winkel a1 und a2 Funktionen
der allgemeinen Geometrie der Kraftaufnahmevorrichtung 20 sind.
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Infolgedessen
genügt
es, damit das auf das Triebwerk 2 einwirkende Querachsmoment
aufgehoben wird, dass die Werte bzw. Größen der drei implizierten Kräfte P, R1
und R2 das folgende Gleichungssystem erfüllen, von dem die Gleichung
(a) der Summe der am Punkt P3 einwirkenden Momente ist und von der
die Gleichung (b) der Summe der am Punkt P1 aufgebrachten Momente
entspricht: R1·cos(a1)·d1 – R2·cos(a2)·d2 = 0 (a) R2·cos(a2)·(d1 – d2) = P.d1 (b)
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Aus
diesem Gleichungssystem geht somit klar hervor, dass die Beziehung
zwischen R1 und R2 konstant ist und unabhängig von P ist, und einzig
und allein mit der allgemeinen Geometrie der Kraftaufnahmevorrichtung 20 zusammenhängt.
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Das
oben genannte Verhältnis
erfüllt
nämlich die
folgende Gleichung (c): R2/R1
= (cos(a1)·d1)/(cos(a2)·d2) (c)
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Somit
genügt
es, einfach die Kolben 30 und die Vorrichtung 32 nach
obiger Angabe derart zu dimensionieren, dass ein Verhältnis k,
das R1/R2 entspricht, die Gleichung (c) erfüllt, damit das auf das Triebwerk 2 einwirkende
Querachsmoment aufgehoben wird, und zwar unabhängig von der Größe der Schubkräfte während der
Flugphasen.
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Wenn Φ1 der Durchmesser
des Kolbens 48 und Φ2
der Durchmesser jedes der beiden Kolben 34b ist, werden
die Größen dieser
Durchmesser derart gewählt,
dass sie die folgende Gleichung (d) erfüllen: Φ2
= Φ1·√(k/2) (c)
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Selbstverständlich ist
anzumerken, dass, wenn die Durchmesser Φ2 und Φ1 die Gleichung (d) erfüllen, sie
auch einen Ausgleich des Querachsmoments ermöglichen, wenn das Triebwerk
in dem Schubumkehrmodus arbeitet, und zwar dank den elastischen
Rohrleitungen 64, welche einerseits das hintere Fach 54 der
Kammer 50 und andererseits die vorderen Fächer 40 der
beiden Kammern 38 miteinander verbinden.
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Bei
dieser ersten bevorzugten Ausführungsform
ist das vordere Fach 52 der Kammer 50 lediglich mit
den hinteren Fächern 42 der
Zylinder 30 hydraulisch verbunden, ebenso wie jedes der
beiden hinteren Fächer 42 der
Kammer 38 nur mit dem vorderen Fach 52 der Kammer 50 hydraulisch
verbunden ist. Mit anderen Worten bilden das vordere Fach 52,
die hinteren Fächer 42 und
die elastischen Rohrleitungen 60 eine geschlossene Einheit,
in deren Innerem das Fluid frei zirkulieren kann. Außerdem kann
außer den
Auffüll-
und Entleerungsvorgängen
der Elemente 52, 42 und 60 keinerlei
Fluid von außen
in diese Einheit eindringen, und das in dieser enthaltene Fluid kann
nicht daraus entweichen.
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Übrigens
ist anzumerken, dass die Eigenschaften bezüglich der Einheit 52, 42, 60,
wie sie oben beschrieben wurde, vorzugsweise ebenso gültig für die von
dem hinteren Fach 54, den vorderen Fächern 40 und den elastischen
Rohrleitungen 63 gebildeten Einheit sind.
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Wenn
sich das Luftfahrzeug in einer Flugphase befindet und das Triebwerk 2 Schubkräfte P ausübt, steigt
somit der Druck des im Inneren der beiden hinteren Fächer 42 enthaltenen
Fluids, bis er einen Wert "Vp" erreicht, der zum
Ausgleich dieser Kräfte
P notwendig ist, wobei diese Größe in den
beiden Fächern 42 wegen
der betätigten
hydraulischen Verbindung die gleiche ist. Die Druckzunahme ist auf die
Kompression des Fluids zurückzuführen, was Kräfte R2 an
der hinteren Trennwand 38a der Kammern 38 erzeugt.
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Gleichzeitig
erreicht das im Inneren des vorderen Fachs 52 befindliche
Fluid den gleichen Druck "Vp" wie das im Inneren
der hinteren Fächer 42 befindliche
Fluid, und zwar wiederum wegen der hergestellten Hydraulikverbindungen.
Auf diese Weise ermöglicht
das im vorderen Fach 52 vorhandene Fluid die Erzeugung
der Kräfte
R1 an der vorderen Trennwand 50b der Kammer 50.
Wie bereits angegeben wurde, implizieren die Geometrie und die Dimensionierung
der Kraftaufnahmevorrichtung 20, dass diese sich aus dem
Druck "Vp" ergebenden Kräfte R1 der Art
sind, dass sie einen Ausgleich der Schubkräfte P gestatten, und der Art,
dass sie auch den Ausgleich des Querachsmoments zusammen mit Hilfe
der Kräfte
R2 sicherstellen.
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Schließlich ist
anzumerken, dass bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Messung des Druckunterschieds des
Fluids zwischen den vorderen und hinteren Fächern einer der Kammern 38, 50 es
ermöglichen
würde,
die durch das Triebwerk 2 ausgeübten Druckkräfte zu bestimmen,
und zwar aufgrund der Proportionalitätsbeziehung, die zwischen diesen
Daten besteht.
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Es
wird nun auf 5 eingegangen, in der ein Montagesystem 300 gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, wobei dieses Montagesystem 300 weitgehend ähnlich dem
Montagesystem 200 der oben beschriebenen ersten bevorzugten
Ausführungsform
ist.
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In
diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass in den 1 bis 5 diejenigen
Elemente, welche die gleichen Bezugsziffern tragen, identischen
oder ähnlichen
Elementen entsprechen.
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So
ist bei dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist zu erkennen, dass sich nur die Hydraulikkolbenvorrichtung 132 gegenüber der
Vorrichtung 32 der ersten bevorzugten Ausführungsform
unterscheidet.
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Die
Vorrichtung 132 übernimmt
alle Elemente der Vorrichtung 32 und weist außerdem zusätzliche
Elemente auf, die im Folgenden beschrieben werden.
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Das
vordere Fach 52 ist mit den hinteren Fächern 42 hydraulisch
verbunden, aber auch mit einer Hochdruck-Hydraulikzuleitung 58. Diese
Zuleitung 58 speist kontinuierlich das vordere Fach 52 mit
Fluid mit einem höheren
Druck als der Druck, der einen Ausgleich der maximalen Schubkräfte, welche
das Triebwerk 2 erzeugen kann, gestattet.
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Andererseits
verfügt
das vordere Fach 52 über
eine Ablassöffnung 61,
die sich beispielsweise an der vorderen Trennwand 50b der
Kammer 50 befindet und deren Zugang durch ein mit dem Kolben 48 einstückiges bzw.
fest verbundenes Element 62 gestattet/versperrt werden
kann. Dieses Element 62, das sich gegenüber der Ablassöffnung 61 befindet, ist
nämlich
in der Lage, diese Öffnung 61 jeweils
freizugeben oder zu verstopfen, indem der Kontakt mit der vorderen
Trennwand 50b unterbrochen wird und indem der Kontakt mit
dieser Trennwand aufgenommen wird, und zwar in Abhängigkeit
von der Position des Kolbens 48 in der Kammer 50.
Mit anderen Worten wird der Zugang zu der Ablassöffnung 61 von dem
Element 62 in Abhängigkeit
von dem im Inneren des vorderen Fachs 52 herrschenden Hydraulikdrucks
sowie in Abhängigkeit
von den durch das Triebwerk 2 erzeugten Schubkräften versperrt/freigegeben.
Vorzugsweise, und wie dies in 5 erkennbar
ist, kann das Element 62 die Form einer Achse aufweisen,
die in Bezug auf den Kolben 48 zentriert ist und vor diesem
gelegen ist.
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So
impliziert bei der Funktion der starke Druck des von der Zuleitung 58 gelieferten
Fluids, dass sich der Kolben 48 nach hinten bewegt und
das Element 62 mit sich mitführt, was zu der Freigabe der Ablassöffnung 6l führt. Ein
Teil des Fluids tritt also über
diese Öffnung 61 aus
dem Fach 52 aus und läuft dann
zu einer Ablassleitung 64, die vorzugsweise mit einer Hochdruckzuleitung 58 hydraulisch
verbunden ist. Infolgedessen führt
die Freigabe der Ablassöffnung 61 gleichzeitig
zu einer Minderung des Drucks des Fluids im Inneren des Fachs 52,
der sehr schwach wird, was eine Rückführung des Kolbens 48 nach
vorne bewirkt. Außerdem
wird diese Verschiebung des Kolbens 48 nach vorne durch
die Kontaktnahme des Elements 62 mit der vorderen Trennwand 50b angehalten,
was eine neuerliche Versperrung der Ablassöffnung 61 hervorruft.
Anschließend
nimmt wegen des Vorhandenseins der Hochdruckzuleitung 58 und
der Versperrung der Öffnung 61 der
Druck im Inneren des Fachs 52 zu, und der Kolben 48 wird
nun wieder nach hinten verschoben, wenn dieser Druck den notwendigen
Druck übersteigt,
um die momentanen, von dem Triebwerk 2 erzeugten Schubkräfte auszugleichen.
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Auf
diese Weise ermöglicht
die permanente, vom Kolben 48 vollführte Hin- und Herbewegung, über einen
Fluiddruck im Inneren des Fachs 52 zu verfügen, der
in jedem Augenblick der Druck ist, der gerade notwendig ist, um
die in diesem Augenblick ausgeübten
Schubkräfte
aufzuheben. Die Messung dieses Drucks gestattet also die Bestimmung
der momentanen Schubkräfte,
und zwar in Abhängigkeit von
der Proportionalitätsbeziehung,
die zwischen diesen Daten besteht.
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Es
ist anzumerken, dass die Funktionalität, die soeben beschrieben wurde,
auch für
den Schubumkehrmodus vorgesehen werden kann.
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Zu
diesem Zweck ist auf analoge Weise zu der oben vorgestellten das
hintere Fach 54 hydraulisch mit einer Hochdruck-Hydraulikzuleitung 66 verbunden.
Diese Zuleitung 66 speist auf kontinuierliche Weise das
hintere Fach 54 mit Fluid unter einem höheren Druck als der Druck,
der einen Ausgleich der maximalen Gegenschubkräfte gestattet, die das Triebwerk 2 erzeugen
kann.
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Andererseits
verfügt
das Fach 54 über
eine Ablassöffnung 68,
die sich beispielsweise an der hinteren Trennwand 50a der
Kammer 50 befindet und deren Zugang durch ein mit dem Kolben 48 einstückiges bzw.
fest verbundenes Element 70 zugelassen/versperrt werden
kann. Wie aus 1 ersichtlich ist, kann dieses
Element 70 die Form eines zu der Richtung X parallelen
Achskranzes annehmen, der, wenn er in Kontakt mit der Trennwand 50a steht,
eine geschlossene Umfassung 72 bildet, welche für das im
hinteren Fach 54 befindliche Fluid unzugänglich ist,
wobei diese Umfassung 72 übrigens mit der Ablassöffnung 68 kommuniziert.
Wenn hingegen der Kolben 48 sich nach vorne bewegt, wird
der Kontakt zwischen dem Element 70 und der hinteren Trennwand 50a unterbrochen,
so dass das Fluid nun in die Umfassung 72 eindringen kann
und über
die Ablassöffnung 68 in
Richtung auf einen Ablasskreislauf 74 entweichen kann,
der ebenfalls vorzugsweise mit der Hochdruckzuleitung 66 unabhängig von
der Hochdruckzuleitung 58 hydraulisch verbunden ist. Vorzugsweise,
und wie dies aus 5 zu erkennen ist, ist das Element 70 selbstverständlich hinter
dem Kolben 48 gelegen.
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Es
ist anzumerken, dass die Hochdruckzuleitungen 58 und 66 jeweils
mittels einer Getriebepumpe arbeiten können, die in einem Hilfsgehäuse des Triebwerks 2 untergebracht
ist, wobei diese Art Pumpe insofern vorzuziehen ist, als sie einen
sehr starken Druck bei geringem Durchsatz erbringen kann.
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Übrigens
ist anzumerken, dass die Elemente 62 und 70 vorteilhafterweise
auch die Funktion von mechanischen Anschlägen im Fall eines hydraulischen
Lecks erfüllen
können,
indem sie jeweils mit den Trennwänden 50b und 50a der
Kammer 50 zusammenwirken.
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Außerdem sind
die Elemente 62 und 70, auch wenn dies nicht aus 5 hervorgeht,
offensichtlich nicht gleichzeitig in jeweiligem Kontakt mit den
Trennwänden 50b und 50a.
Es ist nämlich
ein Spiel vorgesehen, das derart eingestellt ist, dass bei einem
Kontakt der Elemente 62, 70 mit deren zugeordneter
Trennwand 50b, 50a das andere Element von seiner
zugeordneten Trennwand beabstandet ist. Infolgedessen wird, wenn
der Zugang zu einer der Öffnungen 61, 68 versperrt
ist, der Zugang zu der anderen Öffnung
freigegeben. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass
das vorgesehene Spiel ausreichend klein ist, damit bei der Montage die
Elemente 62 und 70 eine ordnungsgemäße Positionierung
des Triebwerks 2 in Bezug auf den Mast 6 in der
Longitudinalrichtung X sicherstellen.
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Außerdem ist
dieses Spiel so, dass während der
von dem Kolben 48 bei einer Funktion des Triebwerks 2 im
normalen Schubmodus beschriebenen Hin- und Herbewegung der Zugang
zu der Öffnung 61 immer
freigegeben ist, so dass der im Inneren des Fachs 54 herrschende
Fluiddruck immer sehr schwach bleibt, ja sogar auf Null fällt. Natürlich ist diese
Feststellung auch für
den Zugang zu der Öffnung 68 gültig, wenn
das Triebwerk 2 im Schubumkehrmodus arbeitet.
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Schließlich wird
darauf hingewiesen, dass die Hochdruckzuleitungen 58 und 66 sowie
die Ablassöffnungen 61 und 68 auch
auf Höhe
einer der beiden Kammern 38 der lateralen Zylinder 30 angeordnet
werden könnten,
ohne über
den Rahmen der Erfindung hinauszugehen.
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Selbstverständlich können vom
Fachmann verschiedene Modifikationen an den Montagesystemen 1 und 100 sowie
am Aufhängungsmast 6 vorgenommen
werden, die vorstehend lediglich als nicht-einschränkende Beispiele
beschrieben wurden.