DE60201713T2

DE60201713T2 - Flammenrückschlagsicherung für einen Flugzeugmotorraum

Info

Publication number: DE60201713T2
Application number: DE60201713T
Authority: DE
Inventors: Joseba Aramburu Arriaga; Ernesto Saenz More; Ana Rosa Torres Nidaguilla; Ivan Villalva Quintana
Original assignee: Gamesa Desarrollos Aeronauticos SA
Current assignee: Aernnova Engineering Solutions SA
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: ES2213422A1; EP1279595B1; US20030014963A1; US6811122B2; DE60201713D1; ES2213422B1; EP1279595A1

Description

Gegenstand der Erfindung
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich, wie der Name schon sagt, um ein Brandschutzabdeckplatte, die die Ausbreitung eines Brandes über den von ihr abgedeckten Bereich hinaus verhindert. Dabei befinden sich in diesem Bereich sowohl die Luftfahrzeugmotoren als auch die Hilfsturbine, die APU (Auxiliary Power Unit). Die neue Platte, die die Plattform bildet, besteht aus Verbundwerkstoffen und im Bereich des Lüftungsgitters aus neuen, leichten und widerstandsfähigen Materialien. Der Einsatz dieser Materialien verhindert das Übergreifen eines im Inneren des entsprechenden Motorraums entstandenen Brandes auf andere Bereiche des Luftfahrzeuges.
Bereits bestehende Patente
Nach dem neuesten Stand der Technik bekannt ist ein anderer Typ Brandschutzabdeckplatte, der unterschiedlichen Verwendungszwecken dient. Bei den vergebenen Patenten sind folgende besonders zu erwähnen: Patent US 5.709.187 "Brandschutzabdeckplatte", die die vorherige Technik mit einem bei Schiffsmotoren verwendeten Luftzufuhrrohr verbessert, indem eine Brandschutzabdeckplatte in das Rohr eingesetzt wird. Sie besteht aus mehreren Metallfolien mit einer Vielzahl von abgestuften, kleinen Vertiefungen. Dies erlaubt den Eintritt der Verbrennungsluft in das Rohr, verhindert aber das Austreten der Flammen. Der größte Nachteil dieses Brandschutzabdeckplatte besteht in seinem spezifischen Einsatz im Luftzufuhrrohr.
Das Patent WO 00/73701 "Wand zur Flammenrückführung mit Verwirbelung" beinhaltet eine Konstruktion für Gasturbinen und besteht aus zwei Monolithen, von denen einer die Funktion des Mischens übernimmt und der andere die Flammenrückführung. Diese Monolithe haben eine Vielzahl von Kanälen, die durch mit Zwischenräumen voneinander getrennten Wänden gebildet werden. Mindestens einer dieser Kanäle ist als Verwirbelungskanal ausgeführt. Der größte Nachteil dieses neuen Patents besteht in seinem spezifischen Einsatz für Gasturbinen.
Weitere Brandschutzabdeckplatten sind aus den Patenten US 3796180 , GB 384930 und US 5203296 bekannt.
Eine weitere Gemeinsamkeit, die bei der aktuellen Technik der Brandschutzabdeckplatten zu beobachten ist, besteht in der labyrinthartigen Anordnung der Feuerschutzelemente zum Außenbereich, so dass das Feuer auf dem Weg nach außen eingedämmt wird oder sogar erlischt.
Beschreibung der Erfindung
Die Räume, in denen sich die Motoren von Luftfahrzeugen befinden, sind normalerweise Heißräume und erfordern deshalb unbedingt eine bestimmte Kühlung. Die Räume für die Motoren und der Raum für die APU werden mit einer Platte aus Verbundwerkstoff abgedeckt. Dies gilt sowohl für Militärluftfahrzeugen, die nicht so strengen Brandschutzauflagen unterliegen, als auch für Luftfahrzeuge der zivilen Luftfahrt, die die Auflagen der FAA (Federal Aviation Authority) erfüllen und außerdem auch in der Kabine mit Kühlsystemen ausgestattet sind.
Nun versucht man, mit dem Ziel, das Gewicht des Luftfahrzeugs so gering wie möglich zu halten, eine Brandschutzabdeckplatte basierend auf einer Plattform aus Verbundwerkstoff zu entwickeln, unter Überwindung der Probleme die das Kühlsystem darstellt, das sich in denselben Räumen wie die Motoren befinden muss. Dabei muss bedacht werden, dass diese Art von Plattform keinerlei Anforderungen bezüglich des Brandschutzes erfüllt. Daher wird auf dieser Plattform aus Verbundwerkstoff eine Reihe von Elementen angebracht, die zusammen den Innenraum abschotten und so im Falle eines Brandes verhindern, dass dieser sich nach außen ausbreitet.
Diese Art Barriere erfüllt ebenso die Anforderungen bezüglich des Brandschutzes wie der Konstruktion, die erfordern, dass diese Platte das Gewicht eines Menschen trägt. Die Brandschutzabdeckplatte, die Gegenstand der Erfindung ist, ist Teil einer Plattform, die sich über die gesamte Peripherie eines Raumes erstreckt, in dem ein Motor bzw. eine APU untergebracht sind. Basierend auf den heute üblicherweise verwendeten Plattformen erhält man durch Veränderung ihrer Baumaterialien und Einführung neuer Materialien spezifischer Beschaffenheit eine Brandschutzabdeckplatte, die die Anforderungen der FAA Federal Aviation Authority erfüllt.
Zu den genannten Elementen gehört ein kreisförmiges Metallgitter mit über dessen gesamte Oberfläche verteilten Öffnungen. Der Rand des Metallgitters liegt auf einem Metallblech auf, das seinerseits auf der Plattform aus Verbundwerkstoff aufliegt. Unter der Plattform ist ein weiteres Metallblech angebracht, das die gleichen Abmessungen hat wie das obere. So entsteht eine Verkleidung für die Plattform genau in dem Bereich, der den Flammen ausgesetzt ist. Die Ränder des Innenkreises der Plattform aus Verbundwerkstoff sind abgeschrägt ausgeführt und durch Ringe verstärkt.
Zwischen den abgeschrägten Rändern der Plattform und den einzelnen zylindrischen Verstärkungsringen entsteht ein Hohlraum, der im Falle eines Brandes als isolierendes Element des Öffnungsrandes wirkt und gleichzeitig ermöglicht, die Gase, die im Innern aufgrund der durch die Verbrennung höher werdenden Temperatur entstehen, zum Innenraum zu leiten. In dem Blech, das die Unterseite der Plattform aus Verbundwerkstoff verstärkt, sind eine Reihe von Löchern im Bereich des Hohlraums zwischen dem Rand der Plattform und den Verstärkungsringen. Die heißen Gase, die sich im Bereich des Hohlraums sammeln, strömen in das Innere des Motorraums und entzünden sich im Falle der Entstehung von Feuer im Innern des Raums, wodurch ein Verbrennungsprozess außerhalb der Brandschutzabdeckplatte und eine Ausbreitung auf benachbarte Einheiten verhindert wird.
Im Anschluss an die bereits beschriebenen Elemente wird parallel zur Plattform ein dünnes Metallblech, vorzugsweise aus Titan, angebracht. Es hat die Form eines Achtecks und zum Motorraum hin abgerundete Kanten. Der erforderliche Abstand für dieses Blech sowie seine Befestigung werden durch Gewindebolzen hergestellt, die zusammen mit den entsprechenden Muttern die Befestigung für die Feuerschutzplatte bilden.
Aus dem Vorgenannten lassen die folgenden Vorteile für die Brandschutzabdeckplatte, die Gegenstand der Erfindung ist, ableiten: Sie erfüllt die Vorgaben der Normative der FAA (Federal Aviation Authority) bezüglich der Brandschutzanforderungen der Plattform, sie kann in jedem Motor der verschiedenen, existierenden Luftfahrzeuge verwendet werden, die Konstruktionsteile der Brandschutzabdeckplatte sind einfach anzuwenden, und schließlich können die Plattformen, die bereits im Einsatz sind, aber die Normen nicht erfüllen, leicht zu feuersicheren Plattformen umgebaut werden.
Zur besseren Verständlichkeit der Erklärung sind Zeichnungen beigefügt, die die Umsetzung der vorliegenden Erfindung in die Praxis darstellen.
Kurze Erläuterung der Zeichnungen
1 ist ein Schnitt, der den Innenraum eines mit der Brandschutzabdeckplatte als Bestandteil der Plattform abgedeckten Raumes in schematische Darstellung zeigt.
2 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der Brandschutzabdeckplatte mit allen Elementen, die auf der Plattform angebracht werden, in der Form und Reihenfolge ihrer Anwendung in der Praxis.
3 zeigt detailliert das Profil der Brandschutzabdeckplatte, die Gegenstand der Erfindung ist, und die Stärke der Teile und ihren Zusammenbau.
Beschreibung eines Anwendungsbeispiels
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die praktische Umsetzung am Beispiel einer APU (Auxiliar Power Unit) eines Luftfahrzeugs, die auf jeden anderen Typ Raum, der abgedeckt sein und Brandschutzanforderungen erfüllen muss, übertragbar ist.
Wie in 1 dargestellt, bildet den Innenraum (1) eine Kammer, die den entsprechenden Motor enthält (2). Dieser Raum (1) ist hermetisch geschlossen bis auf die obere Öffnung zur Belüftung der Kammer, die normalerweise mit einem Drahtgeflecht abgedeckt ist.
2 ist eine Explosionszeichnung der Brandschutzabdeckplatte, die Gegenstand der Erfindung ist. Hier ist eine Plattform (3) aus Verbundwerkstoff dargestellt, verstärkt mit einer Reihe von Elementen, die nachfolgend beschrieben werden. Ausgangspunkt ist ein Zwischenelement, eine Plattform (3) mit einer Öffnung (5) in der Mitte und mit auf einer Seite abgeschrägten Rändern (4). Den oberen Abschluss bildet ein Drahtgeflecht (6), das in der Mitte eine Vielzahl durchgehender Öffnungen (7) hat und am Rand Löcher von kleinem Durchmesser (8) aufweist. Dieses Drahtgeflecht (6) liegt auf einem Metallblech (9) auf, das im allgemeinen rechteckig ist, in der Mitte eine kreisförmige Öffnung (10) hat und am Rand rundherum entsprechende Löcher (11). Diese beiden Teile werden auf der Außenseite der Plattform (3) befestigt und befinden sich folglich auf der Außenseite des Luftfahrzeuges.
An der Innenseite der Plattform (3) und somit im Innern des Raums, in dem sich die APU befindet, ist ein weiteres Metallblech (12) angebracht, das in Größe und Form dem Außenblech (9) entspricht. Es hat in der Mitte ebenfalls eine kreisförmige Öffnung (13), die mit einem zylindrischen Ring (14) versehen ist, auf dem ein weiterer, scheibenförmiger Ring (15) liegt, der eine Rinne bildet, in der sich entsprechenden Löcher (16) von kleinem Durchmesser befinden. Auf dem oberen Teil des zylindrischen Rings (14) liegt ein zylinderförmiger Ring (15) auf, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser des zylindrischen Rings entspricht. So entsteht ein verlaschter Zylinder, der zusammen mit der unteren Metallplatte (12) einen einzigen homogenen Metallkörper bildet. Ihre Verbindung erfolgt durch Schweißen oder vergleichbare Verfahren. Am Rand des zylindrischen Rings (14), der in der kreisförmigen Öffnung in der Mitte des Blechs angebracht ist, befinden sich die entsprechenden Löcher (17) durch die die Befestigungselemente geführt werden. Am Rand der kreisförmigen Öffnung (13) in der Mitte und symmetrisch zu dieser angeordnet befinden sich weitere Öffnungen (18). Im einem bestimmten Abstand zu dem Blech (12) befindet sich eine Achteckplatte (19), vorzugsweise aus Titan, deren Rand (20) zur Außenseite der Brandschutzabdeckplatte hin gewölbt sind. Einheitlich verteilt über einen konzentrischen Kreis auf diesem Teil (19) befinden sich die entsprechenden Öffnungen (21), durch die die Befestigungselemente (22) geführt werden.
Wie in 3 anhand eines Beispiels für die praktische Anwendung der Erfindung dargestellt, besteht die Brandschutzabdeckplatte aus mehreren Metallblechen geringer Stärke, vorzugsweise aus Titan, die durch Befestigungselemente miteinander verbunden sind – im angeführten praktischen Beispiel durch Gewindebolzen (22), auf die entsprechende Muttern (24) aufgeschraubt werden, mit denen die einzelnen Elemente zusammen gehalten und ihr Abstand zueinander gewährleistet werden. Für die Achteckplatte (19), die einen bestimmten Abstand zum unteren Metallblech (12) haben muss, werden als Abstandsstücke (28) Hülsen oder ähnliches verwendet.
Das erste zu montierende Element ist das Drahtgeflecht (6), durch dessen Öffnungen (8) am Rand die entsprechenden Befestigungselemente geführt werden, wobei deren Kopf (24) auf der Außenseite des Drahtgeflechts (6) verbleibt. Da die Bolzen (22) durch die runden Öffnungen (11) zur kreisförmigen Öffnung (10) des oberen Metallbleches (7) durchgesteckt werden, liegt das Gitter auf dem Rand dieser kreisförmigen Öffnung (10) auf. Danach werden die Bolzen (22) neben der Abschrägung (26) der Öffnung (5) in der Mitte der Plattform (3) aus Verbundwerkstoff durch die Wand (25) geführt. Das dünne Blatt aus Verbundwerkstoff (25) ist ein Fortsatz der abgeschrägten Wand aus Verbundwerkstoff (16), wodurch ein glockenförmiges Teil entsteht. Der scheibenförmige Ring (15) befindet sich an der Unterseite der Wand (25) aus Verbundwerkstoff. Seine Breite entspricht dem zylindrischen Ring (14) und bildet zusammen mit diesem den Hohlraum (27), in dem sich die unverbrannten Gase sammeln können. Gleichzeitig werden die Gase aus dem Verbundwerkstoff selbst durch die Öffnungen (18) in den Innenraum (1) geleitet. Die Höhe des zylindrischen Rings (14) kann der Höhe der Abschrägung (26) am Rand der Öffnung (5) in der Mitte der Plattform (3) entsprechen. Die Bolzen (22) werden durch die Löcher (17) des unteren Metallbleches (12) geführt und plazieren die Öffnungen (18) immer gegenüber des inneren Hohlraumes (27), der zwischen den Elementen entsteht. Sind die Bolzen durch das untere Metallblech (12) geführt, bilden sie die Befestigung für die Achteckplatte (19). Den festgelegte Abstand zwischen beiden Teilen gewährleisten Abstandsstücke (28).
Bei einem zweiten Beispiel für die praktische Anwendung wird die Öffnung (5) in der Mitte der Plattform (3) aus Verbundwerkstoff modifiziert. Dabei werden die Ränder mit weiterem Verbundwerkstoff versehen: Es wird eine dünne Folie (25) aufgebracht, auf der ein weiterer abgeschrägter Rand hinzugefügt wird.

Claims

Brandschutzabdeckplatte für Motoren von Luftfahrzeugen, die den Raum (1), in dem sich diese Motoren (2) befinden, hermetisch von außen gegen Feuer abdecken und folgendes beinhaltet: Eine Plattform aus Verbundwerkstoff (3) mit einer Öffnung in der Mitte (5), die von einem dünnen Fortsatz (25) der abgeschrägten Wand (26) aus Verbundwerkstoff umgeben ist und mit der mittigen Öffnung (5) ein glockenförmiges Teil bildet; Im oberen Teil der Plattform: Ein Drahtgeflecht (6) mit Bohrungen am Rand (8), eine obere rechteckige Metallplatte (9) mit einer kreisförmigen Öffnung (10) in der Mitte, die von Bohrungen (11) umgeben ist; das Drahtgeflecht (6) liegt auf dem Rand dieser kreisförmigen Öffnung (10) auf. Im unteren Teil der Plattform: Eine untere Metallplatte (12) mit einer Öffnung in der Mitte, die von einem integrierten zylindrischen Ring (14) und einem integrierten scheibenförmigen Ring (15) umgeben ist und so einen verlaschten Zylinder bildet, der in das vorstehend genannte glockenförmige Teil passt und mit der abgeschrägten Wand aus Verbundwerkstoff (26) einen inneren Hohlraum (27) bildet. Bohrungen (16) am Rand der Scheibe (15), die entsprechenden Bohrungen in der unteren Metallplatte und die Bohrungen (18) in der unteren Metallplatte, die den Hohlraum mit der Außenseite verbinden und außen um den zylindrischen Ring angeordnet sind. Eine Achteckplatte (19) mit Bohrungen (21) am Rand und nach unten gebogenen Rändern (20), deren Abstand zur genannten Metallplatte (12) mittels Abstandsstücken (28) gewährleistet wird: Somit wird folgendes gewährleistet: Alle Bohrungen (8, 11, 16, 21) und Abstandsstücke (28) sind miteinander gefluchtet. Durch diese Bohrungen und Abstandsstücke werden Bolzen (22) geführt, deren Köpfe (24) auf der Außenseite des Drahtgeflechts (6) verbleiben.
Brandschutzabdeckplatte gemäß Patentanspruch 1, wobei die Ränder (4) der Öffnung (5) in der Mitte der Plattform (3) durch zusätzlichen Verbundwerkstoff modifiziert werden, indem eine dünne Folie (25) aufgebracht wird, auf der eine Verlängerung der Abschrägung erzeugt wird, die sich zur Folie (25) hin verjüngt und einen inneren Hohlraum (27) bildet, in dem sich die unverbrannten Gase vom Motor sammeln.
Brandschutzabdeckplatte gemäß Patentanspruch 1, wobei das Metallblech (9) oberhalb der Plattform (3) aus Verbundwerkstoff, und das zweite Metallblech unterhalb dieser Plattform (3) angebracht ist und in Größe und Form mit dem oberen Metallblech (9) übereinstimmt.
Brandschutzabdeckplatte gemäß Patentanspruch 1, wobei der zylindrische Ring (14) und der scheibenförmige Ring (15), der als oberer Abschluss dient, eine äußere Rinne bilden, und zusammen mit dem Metallblech (12), auf dem sie angebracht sind, einen einzigen homogenen Metallkörper darstellen.
Brandschutzabdeckplatte gemäß Patentanspruch 1, wobei sowohl das Drahtgeflecht (6), als auch das obere Metallblech (9) außen auf der Plattform (3) und somit auf der Außenseite des Luftfahrzeugs angebracht sind.
Brandschutzabdeckplatte gemäß Patentanspruch 1, wobei das obere Metallblech (9), das untere Metallblech (12) und die Achteckplatte (19) die aus mehreren Metallblechen geringer Stärke, vorzugsweise aus Titan, bestehende Brandschutzabdeckplatte verstärken.