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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Luftauslass, einen Ruheraum, eine Verwendung eines Luftauslasses in einem Ruheraum sowie ein Fahrzeug mit mindestens einem Ruheraum und mindestens einem darin angeordneten Luftauslass.
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TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In Fahrzeugkabinen, die im Folgenden auch „Passagierkabinen” genannt werden, werden zur Schaffung eines behaglichen Klimas für Passagiere häufig Klimaanlagen eingesetzt, die geeignet aufbereitete Luft durch Luftauslässe in die Passagierkabine einleiten. Im Stand der Technik existiert eine Vielzahl von verschiedenen Luftauslassformen, die ein möglichst gleichmäßiges Einleiten von aufbereiteter Luft ermöglichen sollen.
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In Passagierkabinen existieren mitunter auch spezielle Bereiche, in denen ein Höchstmaß an Behaglichkeit und Komfort gefordert wird. Derartige Bereiche sollen in einem relativ kleinen Raumvolumen eine private und entspannte Atmosphäre für einen einzelnen Passagier oder einen Fahrzeugbegleiter schaffen, wie etwa bei sogenannten „Super First Class Suiten” oder bei Ruheräumen für Fahrzeugbegleiter, die auch als „Crew Rest Compartment” bekannt sind. Diese Individualbereiche sind mehr oder weniger von der restlichen Passagierkabine abgetrennt und erfordern oftmals eine eigene Luftzuführung sowie eine entsprechende Luftverteilung innerhalb des abgetrennten Luftvolumens. Hierbei wird ein besonderes Augenmerk auf die Zugfreiheit bei gleichzeitig guter Lüftungsqualität gelegt, damit die entsprechend hohen Ansprüche an den thermischen Komfort erfüllt werden können.
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Zur Belüftung derartiger Hochkomfortbereiche werden im Stand der Technik verbreitet Luftauslässe mit seitlichen Schlitzen verwendet, bei der die Zuluft in Form stark impulsbehafteter und nur wenig aufgefächerter gebündelter Luftstrahlen von einer Raumdecke oder einer Raumseite eingebracht wird. Dadurch wird eine tangentiale Strömungswalze mit einer relativ hohen Wurfweite bzw. Eindringtiefe erzeugt. Zum Generieren der Strömungswalze wird ein ausgeprägter Strömungsimpuls benötigt, so dass eine gewünschte Luftinduktion und -durchmischung bereitgestellt wird. Dieser ausgeprägte Strömungsimpuls führt gleichzeitig jedoch auch zu unangenehmen Zugerscheinungen und damit zur Minderung des individuell empfundenen Komforts, was sich durch die relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit an den Luftauslässen sowie stromab von ihnen begründet. Zugerscheinungen sind dann ausgeprägter, wenn keine dissipierenden Randbedingungen gegeben sind, welche die Strömungsgeschwindigkeiten im Kernstrahl einer Strömungswalze verlangsamen, wie dies teilweise durch Vorhänge mit freien Öffnungsquerschnitten auf einer einem Lufteinlass gegenüberliegenden Seite angeordneter Vorhang erreicht wird.
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Durch einen hohen Anpassungsaufwand an den jeweiligen Anwendungsfall und den geringen zur Verfügung stehenden Einbauraum ist der Aufbau und die Herstellung derartiger Luftauslässe aufwändig und dadurch kostenintensiv, da Leitbleche, Lochbleche, Spritzgussteile, metallische Komponenten und dergleichen individuell an die jeweilige Anwendung angepasst werden müssen. Gleichermaßen kann auch durch geringfügige Änderungen der Randbedingungen innerhalb des zu belüftenden abgeschlossenen Volumens des Hochkomfortbereichs auch zu einer deutlichen Änderung der Lüftungsqualität führen.
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In der
US 6 056 239 A werden Ruheraumanordnungen in einem Flugzeug mit kompakten seitlichen Luftauslässen gezeigt, die mit Richtungsklappen zum Ausrichten eines austretenden Luftstrahls ausgerüstet sind.
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DE 102 19 696 A1 zeigt eine Luftauslassdüse mit einer Auslassmündung und einem einstellbar luftdurchlässigen Verdrängungskörper.
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US 6 056 239 A zeigt eine Anordnung von konvertierbaren Sitz- und Schlafanordnungen für Passagiere in Fahrzeugen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die im Stand der Technik Verwendung findenden Luftauslässe können in Bezug auf den Lüftungskomfort in einem kleinvolumigen Ruheraum als nachteilig empfunden werden. Dies insbesondere dann, wenn das Ruheraumvolumen durch eine geringe Deckenhöhe und starre Wände an den Längsseiten gekennzeichnet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Luftauslass vorzuschlagen, der eine möglichst zugfreie Belüftung eines kleinvolumigen, abgeschlossenen Ruheraums bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten bereitstellt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung könnte darin liegen, einen derartigen Luftauslass so an bzw. in die Konturen des Volumens zu integrieren, dass der Luftauslass nicht unbedingt als solcher zu identifizieren ist.
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Ein erfindungsgemäßer Luftauslass weist mindestens eine Luftzufuhrleitung und mindestens eine luftundurchlässige Prallplatte auf. Ein Öffnungsquerschnitt eines Endes der Luftzufuhrleitung ist vorzugsweise in einer Ebene angeordnet, die parallel zur Prallplatte verläuft. Die Prallplatte weist überdies eine Umfangskontur auf und ist zu der Luftzufuhrleitung beabstandet angeordnet. Zusätzlich ist der Öffnungsquerschnitt auf die Prallplatte gerichtet. Die Prallplatte ist dazu eingerichtet, als Radialdiffusor einen aus der Luftzufuhrleitung austretenden Luftstrom in eine Richtung parallel zur Prallplatte umzulenken und in einem Zwischenraum zwischen der Ebene und der Prallplatte radial zu der Umfangskontur zu leiten.
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Dieser Luftauslass stellt damit einen sogenannten Radialdiffusor dar, bei dem Luft, die aus einer oder mehreren Luftzufuhrleitungen stammt, auf die Prallplatte trifft und dadurch aus einem Zwischenraum zwischen der Prallplatte und der vorgenannten Ebene wieder herausströmt. Die Luft wird dadurch in radialer Richtung geleitet und verringert ihre Strömungsgeschwindigkeit, je größer der Austrittsquerschnitt zwischen der Prallplatte und dem Öffnungsquerschnitt ist. Dies hängt von dem Abstand zwischen der Prallplatte und der Ebene bzw. der Schlitzbreite ab, sowie von der räumlichen Ausdehnung der Prallplatte. Aufgrund der ebenen oder wenig geneigten Strahlen wird eine diffuse, wenig gerichtete, räumliche Strömungswalze in dem zu belüftenden Raumvolumen generiert. Der hohe Turbulenzgrad in der Strömung sorgt dabei für einen weniger gebündelten und breiter gefächerten Strahl und trägt dazu bei, dass sich die Strömungsgeschwindigkeiten gegenüber Strahlluftauslässen nach kürzeren Distanzen abbauen. Folglich wird der thermische Komfort deutlich gesteigert, gleichzeitig ist der erfindungsgemäße Luftauslass robust gegenüber Konfigurationsänderungen in dem zu belüftenden Raumvolumen, da die Luft über einen größeren Flächenbereich ausgeleitet wird. Desweiteren wird von diesem Luftauslass-Typ erwartet, dass er weniger sensitiv gegenüber Änderungen der Einströmbedingungen – etwa ein größerer Zuluftstrom – ist.
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Der vorgeschlagene erfindungsgemäße Luftauslass kann insbesondere überall dort Anwendung finden, wo eine gewisse Luftmenge in ein kleines Raumvolumen bei gleichzeitiger Nähe einer in dem Raumvolumen befindlichen Person und dem erfindungsgemäßen Luftauslass eingebracht werden soll. Die Luftgeschwindigkeiten in unmittelbarer Personennähe sind niedrig und können als Zielvorgabe etwa kleiner als 0.2 m/s sein, was auch der DIN 1946 entsprechen würde. Der thermische Komfort wird gesteigert. Der Aufbau eines derartigen Luftauslasses ist einfach und die Bauteilkomplexität ist gering, da der erfindungsgemäße Luftauslass im Wesentlichen auf einer quer angeströmten Umlenk- bzw. Prallplatte beruht. Darüberhinaus kann der erfindungsgemäße Luftauslass ein sehr geringes Gewicht aufweisen, insbesondere dann, wenn die Prallplatte aus einem leichten Material ausgeführt ist, wie etwa aus einem faserverstärkten Kunststoff mit einer Wabenstruktur bzw. „gecrashter”/verdichteter Wabenstruktur im Kern. Die Luftausströmung aus einem erfindungsgemäßen Luftauslass ist homogen und weist relativ gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten am Öffnungsquerschnitt des Luftauslasses auf.
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Die Einströmung der Luft ist gleichmäßig, diffus, hochturbulent und ohne definierten Kernstrahl. Die Dissipationsrate der kinetischen Energie ist hoch und damit kann ein schnellerer Abbau der Eintrittsgeschwindigkeiten erreicht werden. Zusätzlich wird eine verbesserte homogene Luftmischung im vorgegebenen Volumen ohne eine definierte Konvektionswalze mit relativ hohen Kerngeschwindigkeiten erzielt. Außerdem weist der erfindungsgemäße Luftauslass ein relativ geringes Volumen auf, so dass damit ein größeres verbleibendes Restvolumen des zu belüftenden Raumes besteht. Dies ist besonders dann der Fall, wenn ein herkömmlicher Strahl-Luftauslass wie im Fall von Ruheliegen oder Betten innerhalb des Raumvolumens verkleidet werden müsste. Schließlich ist die Flexibilität in der Integration des Luftauslasses groß, da der Luftdurchlass der Decken- oder Seitenwandkontur angepasst werden kann, so dass der Luftdurchlass der Form der begrenzenden Wände folgt und als Stilelement eingesetzt werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in dem Bereich zwischen der Prallplatte und der Ebene in einem Bereich zwischen dem Luftauslass und der Umfangskontur der Prallplatte mindestens ein Kalibrierelement mit mindestens einer Durchströmöffnung mit einem vorbestimmtem Strömungsverhalten angeordnet. Die aus den Luftzufuhrleitungen ausströmende und auf die Prallplatte treffende Luft wird aufgrund der radial wirkenden Ablenkung zu dem Umfangsbereich der Prallplatte gedrängt und durchströmt dabei das Kalibrierelement. Die Durchströmöffnungen können dabei derart dimensioniert werden, dass an jedem Umfangspunkt des erfindungsgemäßen Luftauslasses ein vorbestimmter Strömungswiderstand und damit eine resultierende Strömungsgeschwindigkeit der ausströmenden Luft bestimmt ist. Muss zum Erreichen eines beliebigen Punktes der Umfangskontur stets ein Kalibrierelement durchlaufen werden, können entlang der gesamten Umfangskontur die Strömungsgeschwindigkeiten auf gewünschte Größen kalibriert werden.
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Ein Kalibrierelement könnte beispielsweise als ein Lochblech ausgeführt werden, bei dem Strömungswiderstände durch Anpassen der Öffnungsdurchmesser gewählt werden können. Ein höherer Strömungswiderstand resultiert aus kleineren Durchströmöffnungen, während ein kleinerer Strömungswiderstand aus größeren Durchströmöffnungen resultiert.
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Gleichermaßen kann das mindestens eine Kalibrierelement mittels einer Querschnittsverengung zwischen der Prallplatte und der Ebene ausgeführt werden. Durch Anbringen geeigneter querschnittsverengender Formen beispielsweise am Rand der Prallplatte kann durch individuelle Gestaltung des Abstandes zwischen der Prallplatte und der Ebene an jedem Punkt des Umfangs ein kontinuierliches Strömungsgeschwindigkeitsprofil geformt werden.
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In diesem Zusammenhang ist es als besonders vorteilhaft einzustufen, mehrere aneinandergereihte Kalibrierelemente zwischen der Prallplatte und der Ebene anzuordnen, die in ihrer Gesamtheit einen geschlossenen Umfang zur Schaffung eines Strömungsgeschwindigkeitsprofil bilden.
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Weiterhin wird ein Ruheraum einer Passagierkabine eines Fahrzeugs vorgeschlagen, der mindestens eine Unterbringungseinheit für eine Person und mindestens einen vorangehend geschilderten Luftauslass zur Belüftung des Ruheraums aufweist. Ein Ruheraum könnte etwa beispielsweise eine Mini-Suite in einer Super First Class einer Passagierkabine eines Flugzeugs sein, ein Ruheraum für Flugbegleiter (auch „Crew Rest Compartment” genannt) oder auch ein Schlafwagenabteil in einem Schienenfahrzeug oder dergleichen. Üblicherweise sind diese Ruheräume in ihrem Volumen stark beschränkt, so dass bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Luftauslasses hohe Strömungsgeschwindigkeiten vermieden werden können, jedoch eine hohe Lüftungsqualität bereitgestellt werden kann.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass durch Einsatz der vorangehend geschilderten Kalibrierelemente an dem erfindungsgemäßen Luftauslass gerade in einem Ruheraum eines Fahrzeugs besondere Vorteile erzielt werden können. In einem sehr kompakten Ruheraum ist der Abstand zwischen einem Passagier und dem erfindungsgemäßen Luftauslass per se relativ gering. Sollte die Unterbringungseinheit für den Passagier eine Liege sein, wäre es denkbar, den erfindungsgemäßen Luftauslass derart zu kalibrieren, dass die auszuleitende Luft überproportional stark zum Rumpf des Passagiers und zu dessen Füßen hin ausgeleitet wird, während die ausströmende Luftmenge im Kopfbereich des Passagiers entsprechend reduziert wird. Dadurch kann vermieden werden, dass der Passagier empfindlich auf Luftströmungen im Gesicht reagiert, gleichzeitig bleibt aber die Belüftungsqualität des Ruheraums vollständig gegeben. Diese Kalibrierung kann mittels der Kalibrierelemente vollzogen werden, so dass beispielsweise die Öffnungsquerschnitte in einem zum Kopf des Passagiers gerichteten Umfangsbereichs geringer dimensioniert werden als die zu einem Fußende einer Liege gerichteten Durchströmöffnungen. Gegebenenfalls ist auch die vollständige Schließung eines gewissen Umfangsquerschnitts der Prallplatte denkbar, um diesen Effekt zu erzielen.
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Besonders vorteilhaft ist die mindestens eine Prallplatte des mindestens einen Luftauslasses in Form einer abgehängten Ruheraumdecke realisiert, so dass eine harmonische optische Erscheinung gegeben ist und gleichzeitig auch bei sehr groß dimensionierten Prallplatten das durch den erfindungsgemäßen Luftauslass resultierende zusätzliche Gewicht relativ gering bleibt.
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Schließlich wird eine Verwendung eines Luftauslasses sowie ein Fahrzeug mit mindestens einem Ruheraum und mindestens einem in dem mindestens einen Ruheraum angeordneten Luftauslass mit den obigen Merkmalen vorgeschlagen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftauslasses im Seitenschnitt.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftauslasses in einem Seitenschnitt.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Luftauslasses in einem Seitenschnitt.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Luftauslasses in einem Seitenschnitt.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Luftauslasses in einem Seitenschnitt.
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6 zeigt eine Anordnung von zwei Ruheräumen mit jeweils einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftauslasses.
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7 zeigt eine Anordnung von zwei Ruheräumen mit jeweils einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftauslasses.
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8 zeigt einen Ruheraum in Form einer Mini-Suite mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Luftauslasses.
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9 zeigt ein Flugzeug mit mindestens einem Ruheraum und einem darin angeordneten Luftauslass.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein Luftauslass 2 aus 1 weist eine Ebene 4 auf, die beispielsweise als eine Kabinendecke oder Raumdecke realisiert ist. In dieser Ebene 4 mündet eine Luftzuführleitung 6, durch die Luft strömt. Beabstandet von der Ebene 4 ist eine Prallplatte 8 angeordnet, die in dem gezeigten Fall parallel zur Ebene 4 verläuft. Die Luftzuführleitung 6 weist einen Öffnungsquerschnitt 10 auf, der zu der Prallplatte 8 gerichtet ist. Dies hat zur Folge, dass aus der Luftzuführleitung 6 strömende Luft auf die Prallplatte 8 trifft und demnach radial abgelenkt wird und in ebener Richtung aus dem Zwischenraum zwischen der Prallplatte 8 und der Ebene 4 in den zu belüftenden Raum hineinströmt. Dadurch sinkt je nach Dimensionierung der Prallplatte 8 die Luftströmungsgeschwindigkeit und es entstehen diffusere Luftströmungen im Raum.
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In 2 wird eine Abwandlung des Luftauslasses 2 aus 1 gezeigt, dort sind mehrere Luftzuführleitungen 6 angeordnet, die jeweils einen Öffnungsquerschnitt 10 aufweisen, der zur der Prallplatte 8 gerichtet ist. Auch hier strömt Luft in den Zwischenraum zwischen Prallplatte 8 und Ebene 4, wodurch die Luft in ihrer Strömungsrichtung umgelenkt wird und aus dem Spalt zwischen Prallplatte 8 und Ebene 4 radial ausströmt.
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In 3 ist eine weitere Abwandlung des Luftauslasses 2 gezeigt, bei dem innerhalb des Spaltes zwischen der Prallplatte 8 und der Ebene 4 ein oder mehrere Kalibrierelemente 12 angeordnet sind, die jeweils Durchströmöffnungen 14 aufweisen, durch die Luft strömen kann. Die Kalibrierelemente 12 sind bevorzugt zwischen einer Umfangskontur 16 der Prallplatte 8 und der Luftzufuhrleitung 6 angeordnet, so dass nach außen strömende Luft durch das Kalibrierelement hindurchströmen muss.
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Je nach Dimensionierung der Durchströmöffnungen 14 kann ein mehr oder weniger hoher Strömungswiderstand für die ausströmende Luft bereitgestellt werden, so dass lokal an allen Punkten der Umfangskontur 16 der Prallplatte 8 die Strömungsgeschwindigkeit ausströmender Luft aus dem Zwischenraum der Prallplatte 8 und der Ebene 4 eingestellt werden kann.
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4 zeigt eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Luftauslasses 2, indem Kalibrierelemente 18 in dem Zwischenraum zwischen Prallplatte 8 und Ebene 4 angeordnet sind und hier in Form von Erhebungen bzw. Querschnittsverengungen/Beulen realisiert sind. Durch die lokale Verengung des Abstandes zwischen der Prallplatte 8 und der Ebene 4 kann auch entlang der gesamten Umfangskontur die Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Dadurch wird, wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben, ermöglicht, beispielsweise liegenden Passagieren weniger Luft in ihr Gesichtsfeld einzuleiten als an das Fußende ihrer Liege.
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In dem weiteren Ausführungsbeispiel aus 5 wird dargestellt, dass die Ebene 4 derart in eine Ruheraumdecke 22 eingelassen sein kann, dass die Prallplatte 4 auf gleicher Höhe wie die Raumdecke 22 angeordnet sein kann. Der für die radiale Ausströmung notwendige Zwischenraum zwischen der Ebene 4 und der Prallplatte 8 befindet sich vollständig in der Ruheraumdecke 22 eingelassen, wobei die Luft aus einer umlaufenden Ausnehmung 19 in den Ruheraum ausströmen kann. Die Umfangskontur 16 der Prallplatte 8 kann zur Beeinflussung der Ausströmrichtung sowie der Geräuschentwicklung abgerundet, scharfkantig oder auf andere Weise angepasst sein.
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6 zeigt anschaulich zwei Ruheräume 20, in denen Unterbringungseinheiten für Passagiere oder Flugbegleiter oder dergleichen angeordnet werden können. An der Decke des jeweiligen Ruheraums 20 ist ein erfindungsgemäßer Luftauslass 2 angeordnet, bei dem die Prallplatte 8 in dem dargestellten Fall als ein abgehängtes Deckenelement realisiert ist. Die Ruheraumdecke 22 und die Prallplatte 8 definieren einen Zwischenraum 24, aus dem Luft ausströmen kann. In diesem Zwischenraum 24 können Kalibrierelemente angeordnet werden, die die Strömungsgeschwindigkeiten der ausströmenden Luft in jedem Bereich des jeweiligen Ruheraums 20 einstellt.
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In 7 wird eine Abwandlung der Ruheräume 20 aus 6 dargestellt, die Luftauslässe 2 mit einer in die Ruheraumdecke 22 integrierten Prallplatte 8 aufweisen. Zwischen der Prallplatte 8 und der Kabinendecke 22 verläuft jeweils die Ausnehmung 19, aus der Luft in den betreffenden Ruheraum 20 ausströmen kann.
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In 8 ist schematisch ein abgetrennter Kabinenbereich 26 dargestellt, der eine Unterbringungseinheit 28 in Form eines zu einer Liege transformierbaren Passagiersitzes aufweist und gelegentlich auch mit „Super First Class Suite” bezeichnet wird. Durch das recht kleine Raumvolumen und den hohen Komfortbedarf bietet es sich an, einen erfindungsgemäßen Luftauslass 2 in eine Seitenwand 30 eines derartigen Kabinenbereichs 26 zu integrieren, so dass eine ausreichende Belüftung bei gleichzeitiger Minimierung der Zugerscheinungen realisiert werden kann.
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Schließlich zeigt 9 exemplarisch ein Flugzeug 32, das mit einer Passagierkabine ausgerüstet ist, welche mindestens einen Ruheraum 20 und/oder mindestens einen abgetrennten Kabinenbereich 26 aufweist. Der Ruheraum 20 könnte als Ruheraum für Flugbegleiter oder Besatzungsmitglieder ausgeführt sein, der abgetrennte Kabinenbereich 26 als eine Mini-Suite einer Super-First-Class.
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Ein erfindungsgemäßer Luftauslass eignet sich besonders für kleinvolumige Ruheräume, etwa in einem Fahrzeug, in denen eine ausreichend hohe Belüftungsqualität bei möglichst geringer Luftzugerscheinung gefordert wird. Durch die flache Gestaltungsweise mit einer Prallplatte kann eine optisch harmonische und platzsparende Integration in Decken- oder Wandflächen von Ruheräumen realisiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Luftauslass
- 4
- Ebene
- 6
- Luftzufuhrleitung
- 8
- Prallplatte
- 10
- Öffnungsquerschnitt
- 12
- Kalibrierelement
- 14
- Durchströmöffnung
- 16
- Umfangskontur
- 18
- Kalibrierelement
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Ruheraum
- 22
- Kabinendecke
- 24
- Zwischenraum
- 26
- abgetrennter Kabinenbereich
- 28
- Unterbringungseinheit
- 30
- Seitenwand
- 32
- Flugzeug