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Gegenstand der Erfindung
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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.
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Bereits bestehende Patente
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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.
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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.
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Weitere
Brandschutzabdeckplatten sind aus den Patenten
US 3796180 , GB 384930 und
US 5203296 bekannt.
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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.
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Beschreibung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zur
besseren Verständlichkeit
der Erklärung sind
Zeichnungen beigefügt,
die die Umsetzung der vorliegenden Erfindung in die Praxis darstellen.
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Kurze Erläuterung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Schnitt, der den Innenraum eines mit der Brandschutzabdeckplatte
als Bestandteil der Plattform abgedeckten Raumes in schematische Darstellung
zeigt.
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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.
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3 zeigt
detailliert das Profil der Brandschutzabdeckplatte, die Gegenstand
der Erfindung ist, und die Stärke
der Teile und ihren Zusammenbau.
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Beschreibung eines Anwendungsbeispiels
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.