DE69102394T2

DE69102394T2 - Funkensichere Struktur, insbesondere für Flugzeuge.

Info

Publication number: DE69102394T2
Application number: DE69102394T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Avenet; Pascal Gondot; Renaud Weber
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2011-10-24
Also published as: EP0484203B1; EP0484203A1; US5461534A; FR2668580B1; CA2054376A1; DE69102394D1; FR2668580A1; ES2055560T3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Funkenschutzanlagen insbesondere für Luftfahrzeuge.
Aus dem Dokument EP-A-0 248 122 ist bereits eine Anlage bekannt mit:
- zwei Elementen aus Verbundmaterial, die jeweils eine Außenfläche und eine Innenfläche haben und so angeordnet sind, daß die Innenfläche des ersten Elements mindestens teilweise auf der Außenfläche des zweiten Elements liegt, wobei die aufeinanderliegenden Teile der Elemente Paare einander gegenüberliegender Bohrungen haben;
- Senkschrauben, die jeweils durch ein Paar der einander gegenüberliegenden Bohrungen verlaufen, so daß sich deren Kopf in einer Senkung in der Außenfläche des ersten Elements befindet;
- Muttern, die mit den Schrauben zusammenwirken können bzw. an der Innenfläche des zweiten Elements anliegen und den Senkkopf der entsprechenden Schraube in die Senkung pressen; und
- ersten Mitteln zur elektrischen Isolierung der Mutter gegenüber der Innenfläche des zweiten Elements.
Wenn eine solche Anlage einem Blitz ausgesetzt wird, breitet sich der Entladungsstrom über die Schrauben aus und verursacht das Auftreten von Lichtbögen zwischen den Muttern und der Innenfläche des zweiten Elements. Derartige Lichtbögen können besonders dann zur Zerstörung der Anlage führen, wenn diese die Form eines Kraftstofftanks hat, der dann durch die Lichtbögen entzündet werden kann.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird in den Dokumenten US-A-4 891 732 und GB-A-2 212 580 vorgeschlagen, das erste und zweite Element elektrisch zu isolieren und den Entladungsstrom über diese abzuführen, indem der Entladungsstrom einerseits zwischen den Köpfen der Schrauben und dem ersten Element und andererseits zwischen den den Schraubenenden entgegengesetzten Köpfen und dem zweiten Element abgeleitet wird. Dadurch ergibt sich dann für die Muttern und/oder ihre Anordnung gegenüber dem zweiten Element eine komplexe Anlage.
Gegenstand dieser Erfindung ist es, diesen Nachteil der Komplexität zu beseitigen und die Beständigkeit der Anlage gegen Blitzschläge durch ausschließliche Verwendung von Standardmuttern zu ermöglichen.
Dazu ist die erfindungsgemäße, speziell für Luftfahrzeuge bestimmte Funkenschutzanlage mit:
- zwei Elementen aus Verbundstoff, die je eine Außenfläche und eine Innenfläche haben und so angeordnet sind, daß die Innenfläche des ersten Elements mindestens teilweise auf der Außenfläche des zweiten Elements liegt, wobei die übereinanderliegenden Teile der Elemente einander gegenüberliegende Bohrungen haben;
- einer Senkschraube, die so in den einander gegenüberliegenden Bohrungen angeordnet ist, daß sich ihr Kopf in einer Senkung in der Außenfläche des ersten Elements befindet;
- einer Mutter, die mit der Schraube zusammenwirken und auf der Innenfläche des zweiten Elements aufliegen kann, so daß der Senkkopf in die Senkung gepreßt wird; und
- ersten Mitteln zur elektrischen Isolierung der Mutter gegenüber der Innenfläche des zweiten Elements,
dadurch bemerkenswert, daß sie umfaßt:
- Mittel zur Verbesserung der elektrischen Leitung zwischen den übereinanderliegenden Teilen der Innenfläche des ersten Elements und der Außenfläche des zweiten Elements; und
- zweite Mittel, um wenigstens den in der Nähe der Mutter gelegenen Teil der Schraube gegenüber dem zweiten Element elektrisch zu isolieren.
Wenn der Blitz den Kopf der Schraube erreicht, fließt der Entladungsstrom durch den Kontakt mit der Senkung so vom Kopf derselben zum ersten Element und durch die Mittel zur Verbesserung der elektrischen Leitung an der Grenzfläche zwischen dem ersten und zweiten Element vom ersten Element zum zweiten Element. Die Energie des Entladungsstroms kann so im ersten und zweiten Element abgeleitet werden. Außerdem bildet sich durch die elektrischen Isoliermittel zwischen der Mutter und der Innenfläche des zweiten Elements kein Lichtbogen.
Die Mittel zur Verbesserung der elektrischen Leitung an der Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Element könnten aus einer Schicht eines elektrisch leitenden Materials, wie einem Kleber oder einem Dichtungsmittel bestehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsart haben derartige Mittel jedoch die Form eines elektrisch leitenden Gitters, durch das die Kontaktstellen zwischen den Elementen und demselben vervielfacht werden. Ein solches Gitter kann aus Streckmetall bestehen, so daß es Unebenheiten oder in das Material der Elemente eindringende kleine Spitzen hat, die so gleichzeitig Kontaktstellen darstellen.
Im übrigen können die zweiten Mittel zur elektrischen Isolierung aus einer Isolierschicht auf der Wand der Schraube und/oder der Wand der Bohrung im zweiten Element bestehen. Sie können ebenfalls aus einem um die Schraube angeordneten Isolierrohr gebildet werden. Um die Ausführung zu vereinfachen, können sich diese Isoliermittel über die gesamte Dicke des zweiten Elements erstrecken.
Wenn die zweiten Isoliermittel und die ersten Isoliermittel aus Isolierschichten bestehen, die auf der Wand der Bohrung bzw. der Innenfläche des zweiten Elements aufgetragen sind, oder wenn diese aus einem Rohr bzw. einer Scheibe bestehen, ist es vorteilhaft, wenn diese unterbrechungslos miteinander verbunden sind.
Um den Durchgang des Entladungsstroms zwischen der Schraube und dem ersten Element noch zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn die Schraube einen glatten Schaft hat, von dem nur das dem Kopf entgegengesetzte Ende ein Gewinde hat, und wenn der ins der Bohrung des ersten Elements verlaufende Teil des Schafts mit der Wand der Bohrung in Kontakt gelangt.
Die einzige Figur der beigefügten Zeichnung macht besser verständlich, wie die Erfindung verwirklicht werden kann.
Die in dieser einzigen Figur gezeigte erfindungsgemäße Anlage hat zwei Elemente 1 und 2 aus einem Verbundstoff, zum Beispiel auf der Grundlage von C-Fasern. Element 1 hat eine Aussenfläche 3 und eine Innenfläche 4, während Element 2 eine Außenfläche 5 und eine Innenfläche 6 hat. Ein Teil 4a der Innenfläche 4 von Element 1 bedeckt einen Teil 5a der Außenfläche 5 von Element 2. Außerdem sind in den übereinanderliegenden Teilen der Elemente 1 und 2 Bohrungen 7 und 8 angebracht, die einander gegenüberliegen, wenn Teil 4a Teil 5a überdeckt.
Im übrigen hat die Bohrung 7 an der Außenfläche 3 von Teil 1 eine Senkung 9.
In die gegenüberliegenden Bohrungen 7 und 8 wird eine Metallschraube 10 mit Senkkopf 10a und glattem Schaft 10b eingeführt. Nur der dem Senkkopf 10a entgegengesetzte Teil der Schraube 10 hat ein Gewinde 10c. Die Schraube 10 ist derart ausgeführt, daß ihr Senkkopf genau in die Senkung 9 paßt und daß der Schaft 10b an der Wand von Bohrung 7 anliegt.
Mit dem Gewindeteil 10c der Schraube 10 wirkt eine Mutter 11 zum Beispiel aus Titan zusammen, die auf der Innenfläche 6 von Element 2 aufliegen und den Senkkopf 10a von Schraube 10 in die Senkung 9 pressen kann.
Entsprechend dieser Erfindung ist zwischen den übereinanderliegenden Teilen 4a und 5a der Flächen 4 und 5 ein Metallgitter 1 2 mit Unebenheiten oder kleinen Spitzen angebracht, die in das Material der Elemente 1 und 2 eindringen können, während ein Isolierrohr 13 den Schaft 10b von Schraube 10 im Bereich ihrer Durchführung durch die Bohrung 8 von Element 2 umgibt und eine Isolierscheibe 14 zwischen Mutter 11 und Innenfläche 6 von Element 2 angeordnet ist. Um die Entstehung eines Lichtbogens zwischen der Innenfläche 6 von Element 2 und der Schraube 11 zu vermeiden, wird der Außendurchmesser der Scheibe 14 so gewählt, daß er den Außendurchmesser der Mutter 11 signifikant übersteigt.
Wenn der mit Pfeil 15 symbolisch dargestellte Blitz den Kopf 10a der Schraube 10 erreicht, verläuft der Blitzstrom so zunächst in Element 1 einerseits im Kontaktbereich zwischen Kopf 10a und Senkung 9 (Peile 16) und andererseits im Kontaktbereich zwischen Schaft 10b und Bohrung 7 (Pfeile 17). Nach Verlassen von Element 1 gelangt der Blitzstrom dann durch das Gitter 12 in Element 2 (Pfeile 18). Die Blitzenergie kann also sowohl in Element 1 als auch in Element 2 abgeleitet werden. Zwischen Mutter 11 und Element 2 kann sich durch die gemeinsame Wirkung von Isolierrohr 13 und Isolierscheibe 14 außerdem kein Lichtbogen bilden.
Es ist festzustellen, daß:
- das Gitter 12 durch jede andere Vorrichtung ersetzt werden kann, die an der Grenzfläche 4a-5a einen guten Stromfluß gewährleistet, wie zum Beispiel ein Kleber oder ein elektrisch leitendes Dichtungsmittel;
- Rohr 13 und Scheibe 14 nicht getrennt sein müssen, sondern miteinander fest verbunden sein können;
- Rohr 13 und Scheibe 14 durch Isolierschichten ersetzt werden können, die durch eine geeignete Behandlung an der Wand von Schaft 10b der Schraube 10, an der Wand der Bohrung 8 und/oder auf der Innenfläche 6 von Element 2 angebracht werden können; und
- Rohr 13 nicht, wie dargestellt, die gesamte Höhe der Bohrung 8 einnehmen muß, sondern sich nur über einen Teil der Dicke von Element 2 (in der Nähe der Mutter 11) erstrecken kann.
Es ist verständlich, daß die Mutter 11 dank der Erfindung standardmäßig ausgeführt sein kann. Weiterhin ist aus der obigen Beschreibung zu entnehmen, daß die erfindungsgemäße Anlage besonders einfach ist.

Claims

1. Funkenschutzanlage, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit:

- zwei Elementen (1,2) aus Verbundstoff mit jeweils einer Außenfläche (3,5) und einer Innenfläche (4,6), die so angeordnet sind, daß die Innenfläche (4) des ersten Elements (1) mindestens teilweise auf der Außenfläche (5) des zweiten Elements (2) liegt, wobei die übereinanderliegenden Teile (4a,5a) der Elemente einander gegenüberliegende Bohrungen (7,8) haben;

- einer Schraube (10) mit Senkkopf (10a), die so in den einander gegenüberliegenden Bohrungen (7,8) angeordnet ist, daß ihr Kopf (10a) in einer Senkung (9) in der Außenfläche (3) des ersten Elements (1) gelagert ist;

- einer Mutter (11), die mit der Schraube (10) zusammenwirken kann und auf der Innenfläche (6) des zweiten Elements (2) aufliegt und den Senkkopf (10a) in die Senkung (9) preßt; und

- ersten Mitteln (14), um die Mutter (11) gegenüber der Innenfläche (6) des zweiten Elements (2) elektrisch zu isolieren,

dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

- Mittel (12) zur Verbesserung der elektrischen Leitung zwischen den übereinanderliegenden Teilen der Innenfläche des ersten Elements und der Außenfläche des zweiten Elements; und

- zweite Mittel (13), um zumindest den an der Mutter (11) liegenden Teil der Schraube (10) gegenüber dem zweiten Element (2) elektrisch zu isolieren.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (12) zur Verbesserung der elektrischen Leitung aus einer elektrisch leitenden Schicht eines Klebers oder eines Dichtungsmittels bestehen.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (12) zur Verbesserung der elektrischen Leitung aus einem elektrisch leitenden Gitter bestehen.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter Unebenheiten hat.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (13) zur elektrischen Isolierung aus einer Isolierschicht auf der Schraube und/oder der Bohrung im zweiten Element bestehen.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (13) zur elektrischen Isolierung aus einem Isolierrohr um die Schraube bestehen.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweiten Mittel (13) zur elektrischen Isolierung über die gesamte Dicke des zweiten Elements erstrecken.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Mittel (14,13) zur elektrischen Isolierung miteinander unterbrechungslos fest verbunden sind.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Schraube (10) einen glatten Schaft (10b) hat, von dem nur das dem Kopf entgegengesetzte Ende (10c) ein Gewinde hat, dadurch gekennzeichnet, daß der in Bohrung (7) des ersten Elements (1) befindliche Teil des Schafts (10b) mit der Wand der Bohrung in Kontakt kommt.