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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System sowie ein Verfahren zur
Ventilation einer Flugzeugkabine.
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In
Frachtflugzeugen eingesetzte Systeme zur Ventilation einer als Frachtraum
genutzten Flugzeugkabine umfassen derzeit üblicherweise ein unmittelbar
unterhalb der Kabinendecke installiertes Piccolorohr. Das Piccolorohr
ist mit einer Mehrzahl von Luftauslassöffnungen versehen, durch die
das Piccolorohr durchströmende
Luft aus dem Piccolorohr in die Flugzeugkabine ausgeblasen werden kann.
Ein Ventilationssystem mit einem Piccolorohr als zentrales Element
zur Zufuhr von Ventilationsluft in eine Flugzeugkabine zeichnet
sich durch ein geringes Gewicht und ein geringes Einbauraumvolumen aus.
Darüber
hinaus werden bei einem derartigen Ventilationssystem Luftausblasgeschwindigkeiten von
bis zu 15 m/s erreicht. Aufgrund des Ausblaswinkels der Luft aus
dem Piccolorohr kommt es in der Flugzeugkabine zu einer intensiven
Luftvermischung, die eine Steuerung von verschiedenen Temperaturzonen
nahezu unmöglich
macht.
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Aufgrund
ihrer in einem Frachtflugzeug in vorteilhafter Weise nutzbaren hohen
Luftausblasgeschwindigkeiten sind mit einem Piccolorohr ausgestattete
Ventilationssysteme für
einen Einsatz in einem Passagierflugzeug dagegen ungeeignet. Bei
einer Luftausblasgeschwindigkeit aus dem Piccolorohr von bis zu
15 m/s könnten
in einem Passagierbereich der Flugzeugkabine unter Umständen Luftgeschwindigkeiten
von über
2 m/s auftreten. Diese Luftgeschwindigkeiten liegen jedoch deutlich über dem Komfortgrenzwert
für Personen
von ca. 0,35 m/s.
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Aus
diesem Grund werden in Passagierflugzeugen üblicherweise Ventilationssysteme
mit einem im Bereich der Decke der Flugzeugkabine angeordneten zentralen
Luftzufuhrrohr sowie einer Vielzahl von mit dem zentralen Luftzufuhrrohr
verbundenen Zweigleitungen eingesetzt. Die Zweigleitungen leiten die
Luft zu in der Flugzeugkabine verteilten Luftauslässen, wobei
die Luftauslässe
jeweils so angeordnet und dimensioniert sind, dass im Bereich der
Luftauslässe
ein gewünschter
Volumenstrom, ein gewünschter
Luftaustrittswinkel sowie eine gewünschte maximale Luftausblasgeschwindigkeit
realisiert wird. Nachteile bekannter, für einen Einsatz in Passagierflugzeugen
geeigneter Ventilationssysteme sind ihr verhältnismäßig hohes Gewicht und ihr großer, insbesondere
von den Zweigleitungen beanspruchter Einbauraumbedarf.
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Bei
einem Flugzeug, das, je nach Bedarf, sowohl als Frachtflugzeug als
auch für
den Personentransport eingesetzt werden soll, besteht daher das grundsätzliche
Problem, dieses Flugzeug mit einem Ventilationssystem auszustatten,
das in beiden Anwendungsfällen
den an das Ventilationssystem gestellten Leistungsanforderungen
gerecht wird. Beispielsweise ist es bekannt, ein für eine Mischanwendung
als Frachter und für
den Personentransport vorgesehenes Flugzeug mit einem Ventilationssystem auszustatten,
das ein vollwertiges Passagierkabinenluftversorgungssystem mit Zweigleitungen
und in der Flugzeugkabine verteilten Passagierluftauslässen umfasst.
Wenn dieses Flugzeug als Frachtflugzeug genutzt werden soll, werden
die für
den Personentransport installierten Kabineneinbauten entfernt. Das
Passagierkabinenluftversorgungssystem verbleibt jedoch größtenteils
im Flugzeug, um die Umbauzeit zu verkürzen. Zusätzlich werden zur Realisierung
der für
den Frachttransport erwünschten
hohen Luftausblasgeschwindigkeiten in die Flugzeugkabine Injektorluftauslässe an die
zentrale Luftversorgung des Ventilationssystems angeschlossen.
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Die
vorliegenden Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, ein System
sowie ein Verfahren zur Ventilation einer Flugzeugkabine anzugeben,
die in einem Flugzeug, das sowohl als Frachtflugzeug als auch für den Personentransport
eingesetzt werden soll, in beiden Anwendungsfällen eine optimale Ventilation
und mehrzonige Temperatursteuerung der Flugzeugkabine ermöglichen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe umfasst ein erfindungsgemäßes System zur Ventilation
einer Flugzeugkabine ein mit einer Luftquelle verbundenes Luftzufuhrrohr.
Im Betrieb des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
durchströmt
von der Luftquelle bereitgestellte Luft das Luftzufuhrrohr. Von
dem Luftzufuhrrohr zweigt eine Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen
ab. In einem ersten Betriebszustand ist das erfindungsgemäße Ventilationssystem
dazu eingerichtet, die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft unmittelbar
aus den Luftverteilungsleitungen in die Flugzeugkabine auszublasen.
In einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems ist dagegen zumindest
ein Teil der Luftverteilungsleitungen mit Anschlussleitungen verbunden,
welche die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft in der Flugzeugkabine
verteilt angeordneten Luftauslässen
zuführen.
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Im
ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems ist
es nicht erforderlich, dass die Anschlussleitungen und die mit den
Anschlussleitungen verbundenen Luftauslässe im Flugzeug installiert
sind. Statt dessen wird im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems
allein durch das Luftzufuhrrohr und die Luftverteilungsleitungen eine
ordnungsgemäße Funktion
des Ventilationssystems gewährleistet.
Wenn das Ventilationssystem in seinem ersten Betriebszustand betrieben
werden soll, kann das Ventilationssystem daher besonders leichtgewichtig
und einbauraumsparend ausgeführt sein.
Darüber
hinaus können
im ersten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation
einer Flugzeugkabine, ähnlich
wie bei einem mit einem Piccolorohr ausgestatteten Ventilationssystem,
hohe Luftausblasgeschwindigkeiten von bis zu 15 m/s realisiert werden.
Durch die hohen Luftausblasgeschwindigkeiten sowie eine im Folgenden noch
näher erläuterte Optimierung
des Luftausblaswinkels wird durch das erfindungsgemäße Ventilationssystem
eine Luftvermischung in der Flugzeugkabine optimiert und die Temperatursteuerung
in der Flugzeugkabine erleichtert. In seinem ersten Betriebszustand
ist das erfindungsgemäße Ventilationssystem
somit besonders gut geeignet, einer als Frachtraum genutzten Flugzeugkabine
Ventilationsluft zuzuführen.
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Im
zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation
einer Flugzeugkabine kann die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft
dagegen über
die in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe mit
einer deutlich verringerten Luftausblasgeschwindigkeit in die Flugzeugkabine
zugeführt
werden. Ein Luftvolumenstrom durch die Luftauslässe, ein Austrittswinkel der
Luft aus den Luftauslässen
und/oder eine maximale Luftausblasgeschwindigkeit aus den Luftauslässen kann/können so
gesteuert werden, dass Personen, die sich in der Flugzeugkabine
aufhalten, die Ventilation als komfortabel empfinden. Insbesondere
kann die Steuerung dieser Parameter so erfolgen, dass die Luftgeschwindigkeiten
in Bereichen der Flugzeugkabine, in denen sich Personen befinden,
0,35 m/s nicht überschreiten.
Infolgedessen ist der Betrieb des erfindungsgemäßen Ventilationssystems in
seinem zweiten Betriebszustand insbesondere dann vorteilhaft, wenn
das System zur Ventilation einer für den Transport von Personen
vorgesehenen Flugzeugkabine eingesetzt werden soll.
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Das
erfindungsgemäße System
zur Ventilation einer Flugzeugkabine ermöglicht in einem Flugzeug, das,
je nach Bedarf, als Fracht- oder Passagierflugzeug eingesetzt werden
soll, in beiden Anwendungsfällen
des Flugzeugs eine optimale Ventilation der Flugzeugkabine. Darüber hinaus
ist ein in seinem ersten Betriebszustand betriebenes erfindungsgemäßes Ventilationssystem
auf einfache und zeitsparende Art und Weise für den Betrieb in seinem zweiten
Betriebzustand umrüstbar.
Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Anschlussleitungen und
die Luftauslässe
im Flugzeug zu installieren und die Anschlussleitungen mit den Luftverteilungsleitungen
zu verbinden. In ähnlicher
Weise kann ein in seinem zweiten Betriebszustand betriebenes erfindungsge mäßes Ventilationssystem
auf einfache und zeitsparende Weise für den Betrieb im ersten Betriebszustand
umgerüstet
werden, da es hierzu lediglich erforderlich ist, die Anschlussleitungen
von den Luftverteilungsleitungen zu trennen. Die Anschlussleitungen
sowie die Luftauslässe
können
aus dem Flugzeug entfernt werden. Der im zweiten Betriebszustand
des Ventilationssystems von den Anschlussleitungen und den Luft-auslässen beanspruchte
Einbauraum kann dann im ersten Betriebszustand des Ventilationssystems
in vorteilhafter Weise zur Vergrößerung der
Frachttransportkapazität
des Flugzeugs genutzt werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
sind die Anschlussleitungen und die Luftauslässe jedoch so dimensioniert
und hinter der Flugzeugstruktur angeordnet, dass sie auch dann, wenn
das Ventilationssystem in seinem ersten Betriebszustand betrieben
wird, im Flugzeug verbleiben können,
ohne die Frachttransportkapazität
des Flugzeugs einzuschränken.
Ein Ausbau der Anschlussleitungen und der Luftauslässe ist
dann nur erforderlich, wenn das Gewicht des in seinem ersten Betriebszustand
arbeitenden Ventilationssystems besonders gering gehalten werden
soll.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation
einer Flugzeugkabine gegenüber
einem mit einem konventionellen Piccolorohr ausgestatteten Ventilationssystem
besteht darin, dass die mit dem Luftzufuhrrohr verbundenen Luftverteilungsleitungen
des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
für eine
Ausrichtung der Luftströmung senkrecht
zu einer Hauptluftströmungsrichtung
durch das Luftzufuhrrohr und damit für eine Optimierung des Ausblaswinkels
der Luft aus dem Luftzufuhrrohr sorgen. Im Gegensatz dazu reicht
bei der Verwendung eines konventionellen Piccolorohrs die Wanddicke
des Rohrs nicht aus, um den das Piccolorohr durchströmenden Luftstrom
um 90° umzulenken.
Dadurch entstehen in der mittels des Piccolorohrs belüfteten Flugzeugkabine
stärkere
Längsströmungen.
Im Gegensatz dazu bildet sich in einer mit dem erfindungsgemäßen Ventilationssystem
in seinem ersten Betriebszustand ventilierten Flugzeugkabine eine deutlich
zweidimensionalere Strömung
aus, so dass ein Luftaustausch in Längsrichtung minimiert wird.
Innerhalb einzelner in Längsrichtung
der Flugzeugkabine angeordneter Temperaturzonen kommt es dagegen
aufgrund der hohen Luftausblasgeschwindigkeiten zu einer sehr intensiven
Luftvermischung. Dies ermöglicht
eine gleichmäßigere Ventilation
und eine gleichmäßigere Frischluftversorgung
in allen Bereichen der Flugzeugkabine. Darüber hinaus wird die Temperatursteuerung
in der Flugzeugkabine erleichtert.
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Das
erfindungsgemäße System
zur Ventilation einer Flugzeugkabine kann vollständig, das heißt über die
gesamte Länge
des Luftzufuhrrohrs, in seinem ersten Betriebszustand oder seinem
zweiten Betriebszustand betrieben werden. Alternativ dazu ist es
jedoch auch denkbar, das System teilweise in seinem ersten und teilweise
in seinem zweiten Betriebszustand zu betreiben. Beispielsweise können in einem
ersten Abschnitt des Luftzufuhrrohrs mit dem Luftzufuhrrohr verbundene
Luftverteilungsleitungen dazu genutzt werden, die das Luftzufuhrrohr
durchströmende
Luft unmittelbar in die Flugzeugkabine einzublasen. In einem zweiten
Abschnitt des Luftzufuhrrohrs mit dem Luftzufuhrrohr verbundene
Luftverteilungsleitungen können
dagegen mit entsprechenden Anschlussleitungen und Luftauslässen verbunden
sein, um der Flugzeugkabine die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft über die
Anschlussleitungen und die Luftauslässe zuzuführen. Das erfindungsgemäße Ventilationssystem
kann daher auch in besonders vorteilhafter Weise in einem Flugzeug eingesetzt
werden, dessen Kabine teilweise als Frachtraum und teilweise als
Passagierkabine genutzt wird. Durch die einfache Umrüstung des
Ventilationssystems kann die Aufteilung der Flugzeugkabine in Frachtraum
und Passagierkabine, je nach Bedarf, flexibel erfolgen.
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Darüber hinaus
ist es denkbar, das erfindungsgemäße System zur Ventilation einer
Flugzeugkabine in einer Art ”Mischbetriebszustand” zu betreiben.
Wenn das erfindungsgemäße Ventilationssystem
in einem ”Mischbetriebszustand” betrieben
werden soll, ist lediglich ein Teil der Luftverteilungsleitungen über entsprechende
Anschlussleitungen mit in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässen verbunden.
Bei einer derartigen Konfiguration des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
kann ein Teil der der Flugzeugkabine zuzuführenden Luft unmittelbar aus
den Luftverteilungsleitungen mit einer hohen Luftausblasgeschwindigkeit in
die Flugzeugkabine zugeführt
werden. Ein Teil der der Flugzeugkabine zuzuführenden Luft wird der Flugzeugkabine
dagegen mit einer geringeren Luftausblasgeschwindigkeit über die
Luftauslässe zugeführt.
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Vorzugsweise
erstrecken sich die Luftverteilungsleitungen stutzenförmig von
dem Luftzufuhrrohr. Die Luftverteilungsleitungen können dann
auf besonders einfache zeit- und damit kostensparende Art und Weise
mit entsprechenden Anschlussleitungen verbunden werden, wenn das
erfindungsgemäße Ventilationssystem
in seinem zweiten Betriebszustand betrieben werden soll. Eine einfache
Verbindung der Luftverteilungsieitungen mit entsprechenden Anschlussleitungen
wird insbesondere dann ermöglicht,
wenn die Anschlussleitungen in Form flexibler Schläuche ausgebildet
sind.
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Die
Luftverteilungsleitungen können
derart mit dem Luftzufuhrrohr des erfindungsgemäßen Systems zur Ventilation
einer Flugzeugkabine verbunden sein, dass sie sich in einem Winkel
von ungefähr
30° relativ
zu einer Umfangsfläche
des Luftzufuhrrohrs geneigt erstrecken. Eine derartige Gestaltung
des Luftzufuhrrohrs und der Luftverteilungsleitungen ermöglicht sowohl
im ersten als auch im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
eine optimierte Luftströmungsführung.
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Im
in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
kann sich eine erste Gruppe von Luftverteilungsleitungen von der
Umfangsfläche
des Luftzufuhrrohrs im Wesentlichen in Richtung einer ersten Flugzeugkabinenseitenwand
erstrecken. Alternativ oder zusätzlich dazu
kann sich eine zweite Gruppe von Luftverteilungsleitungen im in
einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems von
der Umfangsfläche
des Luftzufuhrrohrs im Wesentlichen in Richtung einer zweiten Flugzeugkabinenseitenwand
erstrecken. Durch eine derartige Ausgestaltung des Luftzufuhrrohrs
und der Luftverteilungsleitungen wird die Luft im ersten Betriebszustand
des Ventilationssystems in Richtung der Flugzeugkabinenseitenwände ausgeblasen,
wodurch sich insbesondere dann, wenn sich das Luftzufuhrrohr im
in einem Flugzeug montierten Zustand des Ventilationssystems im
Wesentlichen mittig im Bereich einer Decke der Flugzeugkabine erstreckt,
eine optimale Verteilung der der Flugzeugkabine zuzuführenden
Ventilationsluft realisieren lässt.
Im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems können die Luftverteilungsleitungen
dagegen aufgrund ihrer seitlichen Ausrichtung auf einfache Art und
Weise mit entsprechenden Anschlussleitungen verbunden werden.
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Im
in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
sind die Luftauslässe
vorzugsweise im Bereich der ersten und/oder der zweiten Flugzeugkabinenseitenwand angeordnet.
Im Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände angeordnete Luftauslässe ermöglichen
die Ausbildung einer Luftströmung
in der Flugzeugkabine mit Luftwalzen ähnlich denen, die bei einer
konventionellen Mischlüftung
in einem Passagierflugzeug entstehen. Darüber hinaus können im
Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände angeordnete Luftauslässe auch
in Flugzeugen zum Einsatz kommen, die nicht mit einer Deckenverkleidung
versehen sind. Beispielsweise können
die Luftauslässe
im Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände oberhalb der Fenster positioniert
werden.
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Im
in einem Flugzeug montierten Zustand des erfindungsgemäßen Systems
zur Ventilation einer Flugzeugkabine ist vorzugsweise zumindest
in einem Teilbereich der Flugzeugkabine in jedem zweiten Spantfeld
der Flugzeugkabine, das heißt
in jedem zweiten von zwei zueinander benachbarten Spanten begrenzten
Bereich der Flugzeugkabine ein Luftauslass vorgesehen. Eine derartige
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
gewährleistet
im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems eine ausreichend
Luftzufuhr in die Flugzeugkabine. Gleichzeitig bleibt eine gewisse
Flexibilität
im Kabinendesign sowie im Aufbau des Ventilationssystems erhalten,
da eine Verschiebung einzelner Luftauslässe in ein bisher nicht mit
einem Luftauslass versehenes Spantfeld möglich ist. Beispielsweise können nur
in bestimmten Bereichen der Flugzeugkabine zu positionierende Einbauten
Verschiebungen der Luftauslässe
von einem Spantfeld in ein benachbartes Spantfeld notwendig machen.
Darüber hinaus
können
nicht mit einem Luftauslass versehene Spantfelder einer Flugzeugseitenwand
zur Aufnahme von eigentlich zur Anordnung im Bereich der gegenüberliegenden
Flugzeugseitenwand vorgesehenen Luftauslässen genutzt werden, falls
sie dort, beispielsweise im Bereich einer Tür oder dergleichen nicht installiert
werden können.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass stets die gleiche Luftmenge
in die einzelnen Bereiche der Flugzeugkabine eingebracht werden
kann, ohne die Luftausblasgeschwindigkeit aus den Luftauslässen übermäßig zu erhöhen.
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Das
Luftzufuhrrohr kann im in einem Flugzeug montierten Zustand des
erfindungsgemäßen Ventilationssystems
im Wesentlichen mittig oder außermittig
im Bereich einer Decke der Flugzeugkabine angeordnet sein. Eine
Anordnung des Luftzufuhrrohrs im Bereich der Flugzeugkabinendecke
ermöglicht
eine besonders einbauraumsparende Installation des Luftzufuhrrohrs
und der Luftverteilungsleitungen sowie der im zweiten Betriebszustand
des Ventilationssystems mit den Luftverteilungsleitungen zu verbindenden
Anschlussleitungen.
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In
zumindest einem Teil der Luftverteilungsleitungen kann eine Blende
angeordnet sein. Die Blende dient dazu, die Strömungseigenschaften der aus
den Luftverteilungsleitungen austretenden Luftströmung wie
gewünscht
zu steuern. Vorzugsweise ist die Blende dazu eingerichtet, die Luftverteilungsleitung
bei Bedarf auch vollständig
zu verschließen. Dadurch
kann im zweiten Betriebszustand des erfindungsgemäßen Ventilationssystems
verhindert werden, dass die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft
der Flugzeugkabine in unerwünschter
Weise, das heißt
mit einer unerwünscht
hohen Luftausblasgeschwindigkeit, aus Luftverteilungsleitungen zugeführt wird,
die nicht mit einer entsprechenden Anschlussleitung verbunden sind.
Dadurch wird eine besonders flexible Ausgestaltung sowie ein besonders
flexibler Betrieb des erfindungsgemäßen Ventilationssystems ermöglicht.
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Die
in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe können einen
im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen. Einen quadratischen
Querschnitt aufweisende Luftauslässe
bieten bei minimierter Kantenläge
eine größtmögliche Fläche und
sind daher besonders gut geeignet, niedrige Luftausblasgeschwindigkeiten
in die Flugzeugkabine zu realisieren. Falls gewünscht oder erforderlich, können die
in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässe jedoch
auch jeden beliebigen anderen Querschnitt aufweisen.
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Das
erfindungsgemäße System
zur Ventilation einer Flugzeugkabine umfasst vorzugsweise ferner
eine Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Luftzufuhrrohrs
an einer Flugzeugstruktur. Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung
dazu eingerichtet, das Luftzufuhrrohr im ersten Betriebszustand
des Ventilationssystems in einer ersten Stellung an der Flugzeugstruktur
zu befestigen und das Luftzufuhrrohr im zweiten Betriebszustand
des Ventilationssystems in einer zweiten Stellung an der Flugzeugstruktur
zu befestigen. Vorzugsweise ist das Luftzufuhrrohr, wenn es sich
in seiner zweiten Stellung befindet, relativ zu seiner ersten Stellung
verdreht. In der ersten Stellung des Luftzufuhrrohr sind das Luftzufuhrrohr
und insbesondere die mit dem Luftzufuhrrohr verbundenen Verteilungsleitungen vorzugsweise
so orientiert, dass eine optimale Belüftung der Flugzeugkabine durch
die Luftverteilungsleitungen ermöglicht
wird. In der zweiten Stellung des Luftzufuhrrohrs können die
mit dem Luftzufuhrrohr verbundenen Luftverteilungsleitungen dagegen
auf besonders einfache und einbauraumsparende Weise mit entsprechenden
Anschlussleitungen zur Verbindung der Luftverteilungsleitungen mit
den in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässen verbunden
werden. Die Befestigungseinrichtung kann beispielsweise in Form
einer Schelle oder mehrerer Schellen ausgebildet sein, die eine
einfache Verdrehung des Luftzufuhrrohrs zwischen seiner ersten und seiner
zweiten Stellung ermöglicht/ermöglichen.
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Wenn
das erfindungsgemäße Ventilationssystem
so gestaltet ist, dass das Luftzufuhrrohr bei einem Betriebszustandswechsel
des Ventilationssystems zwischen einer ersten und einer zweiten
Stellung bewegt wird, kann das Luftzufuhrrohr, insbesondere dann,
wenn das Ventilationssystem auch in einem ”Mischbetriebszustand” betrieben
werden soll, mehrteilig mit relativ zueinander verdrehbaren Abschnitten
ausgebildet sein. Ein erster Abschnitt des Luftzufuhrrohrs kann
dann beispielsweise in seiner ersten Stellung an der Flugzeugstruktur
befestigt sein, um den Betrieb eines dem ersten Luftzufuhrrohrabschnitt
zugeordneten Teils des Ventilationssystems in seinem ersten Betriebszustand
zu ermöglichen.
Ein zweiter Abschnitt des Luftzufuhrrohrs kann dagegen in seiner
zweiten Stellung an der Flugzeugstruktur befestigt sein, um den
Betrieb eines dem zweiten Luftzufuhrrohrabschnitt zugeordneten Teils
des Ventilationssystems in seinem zweiten Betriebszustand zu ermöglichen.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zur Ventilation einer Flugzeugkabine mittels eines Ventilationssystems
umfasst die folgenden Schritte: Zuführen von Luft von einer Luftquelle
in ein Luftzufuhrrohr und Verteilen der das Luftzufuhrrohr durchströmenden Luft
auf eine Mehrzahl von Luftverteilungsleitungen, die von dem Luftzufuhrrohr
abzweigen. In einem ersten Betriebszustand des Ventilationssystems
wird die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft unmittelbar aus
den Luftverteilungsleitungen in die Flugzeugkabine ausgeblasen.
In einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems führen dagegen
Anschlussleitungen, die mit zumindest einem Teil der Luftverteilungsleitungen
verbunden sind, die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft in der Flugzeugkabine
verteilt angeordneten Luftauslässen
zu.
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Wenn
die das Luftzufuhrrohr durchströmende
Luft unmittelbar aus den Luftverteilungsleitungen mit einer hohen
Ausblasgeschwindigkeit in die Flugzeugkabine ausgeblasen wird, ist
das erfindungsgemäße Verfahren
besonders gut zur Ventilation einer als Frachtraum genutzten Flugzeugkabine
geeignet. Im Gegensatz dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren
dann, wenn die das Luftzufuhrrohr durchströmende Luft der Flugzeugkabine über die
Anschlussleitungen und die in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten
Luftauslässe
mit einer geringeren Ausblasgeschwindigkeit zugeführt wird,
in besonders vorteilhafter Weise zur Ventilation einer als Passagierkabine
genutzten Flugzeugkabine eingesetzt werden.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Systems
zur Ventilation einer Flugzeugkabine wird nun anhand der beigefügten schematischen
Zeichnungen näher
erläutert,
von denen
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1 eine
dreidimensionale Darstellung eines Luftzufuhrrohrs eines Systems
zur Ventilation einer Flugzeugkabine zeigt, das mit einer Mehrzahl
von Luftverteilungsleitungen verbunden ist, die von dem Luftzufuhrrohr
abzweigen;
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2a eine
schematische Darstellung der Luftströmungsverteilung in einem mit
einem konventionellen Piccolorohr ausgestatteten System zur Ventilation
einer Flugzeugkabine zeigt;
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2b eine
schematische Darstellung der Luftströmungsverteilung in einem mit
einem Luftzufuhrrohr und Luftverteilungsleitungen gemäß 1 ausgestatteten
System zur Ventilation einer Flugzeugkabine zeigt;
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3 ein
Luftzufuhrrohr und Luftverteilungsleitungen gemäß 1 in einem
ersten Betriebszustand eines Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine
zeigt;
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4 ein
Luftzufuhrrohr und Luftverteilungsleitungen gemäß 1 in einem
zweiten Betriebszustand eines Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine
zeigt; und
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5 ein
Systems zur Ventilation einer Flugzeugkabine in einem zweiten Betriebszustand
und im in einem Flugzeug montierten Zustand zeigt.
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In
den Figuren ist ein System zur Ventilation einer Flugzeugkabine
allgemein mit 10 bezeichnet. Das Ventilationssystem 10 umfasst
ein mit einer nicht häher
veranschaulichten Luftquelle verbundenes Luftzufuhrrohr 12.
Im Betrieb des Ventilationssystems 10 wird das Luftzufuhrrohr 12 von
Luft durchströmt.
Das Luftzufuhrrohr 12 ist in den 1, 3, 4 und 5 mit
einem runden Querschnitt gezeigt. Das Luftzufuhrrohr 12 kann
jedoch auch einen ovalen oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweisen.
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Von
dem Luftzufuhrrohr 12 zweigt eine Mehrzahl von stutzenförmig ausgebildeten
Luftverteilungsleitungen 14a–14h ab. Im in einem
Flugzeug im Bereich einer Decke 15 der Flugzeugkabine montierten
Zustand des Luftzufuhrrohrs 12 und der Luftverteilungsleitungen 14a–14h erstreckt
sich eine erste Gruppe von Luftverteilungsleitungen 14a–14d im Wesentlichen
in Richtung einer ersten Flugzeugkabinenseitenwand 16.
Eine zweite Gruppe von Luftverteilungsleitungen 14e–14h erstreckt
sich dagegen im in einem Flugzeug montierten Zustand des Luftzufuhrrohrs 12 und
der Luftverteilungsleitungen 14a–14d im Wesentlichen
in Richtung einer zweiten Flugzeugkabinenseitenwand 18 (siehe 5).
Die Luftverteilungsleitungen 14a–14h sind in einem
Winkel von ungefähr
30° relativ
zu einer Umfangsfläche des
Luftzufuhrrohrs 12 geneigt. Falls erforderlich oder gewünscht, ist
jedoch auch eine anderweitige Orientie rung der Luftverteilungsleitungen 14a–14h relativ
zur Umfangsfläche
des Luftzufuhrrohrs 12 möglich.
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In
einem ersten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 wird
die das Luftzufuhrrohr 12 durchströmende Luft unmittelbar aus
den Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit einer hohen
Luftausblasgeschwindigkeit von bis zu 15 m/s in die Flugzeugkabine
zugeführt
(siehe 3). Diese hohen Luftausblasgeschwindigkeiten in
die Flugzeugkabine sorgen für
eine Optimierung der Luftvermischung in der Flugzeugkabine und erleichtern
somit die Temperatursteuerung in der Flugzeugkabine. In seinem ersten Betriebszustand
ist das Ventilationssystem 10 somit besonders zur Ventilation
einer als Frachtraum genutzten Flugzeugkabine geeignet.
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Wenn
das Ventilationssystem 10 in seinem ersten Betriebszustand
betrieben werden soll, ist die Bereitstellung von Anschlussleitungen 20a, 20e und Luftauslässen 22a, 22e nicht
erforderlich. Vielmehr ist es für
ein zum Betrieb in seinem ersten Betriebszustand vorgesehenes Ventilationssystem 10 ausreichend,
wenn das System 10 mit einem Luftzufuhrrohr 12 sowie
mit dem Luftzufuhrrohr 12 verbundenen Luftverteilungsleitungen 14a–14h ausgestattet
ist. Das Ventilationssystem 10 zeichnet sich dann durch ein
besonders geringes Gewicht und ein besonders geringes Einbauvolumen
aus.
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Darüber hinaus
kommt, insbesondere dann, wenn das Ventilationssystem 10 in
seinem ersten Betriebszustand betrieben wird, in vorteilhafter Weise zur
Geltung, dass die mit dem Luftzufuhrrohr 12 verbundenen
Luftverteilungsleitungen 14a–14h für eine Ausrichtung
der Luftströmung
aus den Luftverteilungsleitungen 14a–14h senkrecht zu
einer Hauptströmungsrichtung
der Luft durch das Luftzufuhrrohr 12 sorgen (siehe 2b).
Im Gegensatz dazu reicht in einem mit einem konventionellen Piccolorohr 24 ausgestatteten
Ventilationssystem eine Wanddicke des Piccolorohrs 14 nicht
aus, um die das Piccolorohr 24 durchströmende Luft beim Austritt aus
in dem Piccolorohr 24 vorgesehenen Luftauslassöffnungen 26a–26h um
90° umzulenken
(siehe 2a). Das Ventilationssystem 10 ermöglicht aufgrund
der Luftströmungsverteilung
durch die Luftverteilungsleitungen 14a–14h somit die Ausbildung
einer deutlich zweidimensionaleren Strömung in der mit Ventilationsluft
versorgten Flugzeugkabine als ein mit einem konventionellen Piccolorohr
ausgestattetes System. Dadurch wird ein Luftaustausch in der Flugzeugkabine
in Längsrichtung
vermindert, so dass eine gleichmäßigere Ventilation
der Flugzeugkabine und damit und eine gleichmäßigere Frischluftversorgung
in allen Bereichen der Flugzeugkabine realisierbar wird.
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In
einem zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 sind
die Luftverteilungsleitungen 14a–14h dagegen mit entsprechenden
Anschlussleitungen 20a, 20e verbunden (siehe 4)
Die Anschlussleitungen 20a, 20e führen die
aus den Luftverteilungsleitungen 14a–14h austretende Luft
in der Flugzeugkabine verteilt angeordneten Luftauslässen 22a, 22e zu
(siehe 5). Im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 wird
die Luftströmung
im Bereich der Luftauslässe 22a, 22e so
gesteuert, dass ein gewünschter
Luftvolumenstrom, ein gewünschter
Luftaustrittswinkel aus den Luftauslässen 22a, 22e sowie
eine gewünschte
maximale Luftausblasgeschwindigkeit aus den Luftauslässen 22a, 22e in
die Flugzeugkabine realisiert wird. Insbesondere werden diese Parameter
so gesteuert, dass die Luftgeschwindigkeit in einen Bereich der
Flugzeugkabine, in der sich Personen aufhalten können, 0,35 Meter pro Sekunde
nicht überschreitet.
In seinem zweiten Betriebszustand ermöglicht das Ventilationssystem 10 daher
die Ventilation einer als Passagierkabine genutzten Flugzeugkabine.
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Um
ein in seinem ersten Betriebszustand betriebenes Ventilationssystem 10 für den Betrieb
in seinem zweiten Betriebszustand umzurüsten, ist es lediglich erforderlich,
ggf. die Anschlussleitungen 20a, 20e sowie die
Luftauslässe 22a, 22e im
Flugzeug zu installieren und die Anschlussleitungen 20a, 20e mit
den entsprechenden Luftverteilungsleitungen 14a, 14e zu
verbinden. Eine besonders einbauraumsparende Installation der Anschlussleitungen 20a, 20e wird
dann ermöglicht,
wenn die Anschlussleitungen 20a, 20e in Form flexibler
Schläuche
ausgebildet sind und das Luftzufuhrrohr 12 mit den daran angeschlossenen
Luftverteilungsleitungen 14a–14h vor der Verbindung
der Anschlussleitungen 20a, 20e mit den entsprechenden
Luftverteilungsleitungen 14a, 14e um 180 Grad
gedreht wird (siehe 3 und 4).
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Da
das Luftzufuhrrohr 12 mit den Luftverteilungsleitungen 14a bis 14h mittels
einer in Form einer Schelle ausgebildeten Befestigungsvorrichtung
(in den Figuren nicht gezeigt) an einer Flugzeugstruktur befestigt
ist, kann das Luftverteilungsrohr 12 mit den Luftverteilungsleitungen 14a–14h auf
einfache Art und Weise durch Lösen
der Schelle aus seiner für den
Betrieb des Ventilationssystems 10 im ersten Betriebszustand
optimierten ersten Stellung in seine für den Betrieb des Ventilationssystem 10 in
seinem zweiten Betriebszustand optimierte zweite Stellung bewegt
werden.
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In ähnlicher
Weise kann ein System 10 zur Ventilation einer Flugzeugkabine,
das in seinem zweiten Betriebszustand betrieben wird, auf einfache und
zeitsparende Art und Weise für
den Betrieb in seinem ersten Betriebszustand umgerüstet werden.
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Hierzu
ist es lediglich erforderlich, die Verbindung zwischen den Anschlussleitungen 20a, 20e und den
entsprechenden Luftverteilungsleitungen 14a, 14e zu
lösen und,
falls gewünscht,
aus Gewichtsreduktionsgründen
die Anschlussleitungen 20a, 20e sowie die Luftauslässe 22a, 22e aus
dem Flugzeug zu entfernen. Wie der 5 zu entnehmen
ist, sind die Luftauslässe 22a, 22e des
Ventilationssystems 10 im Bereich der Flugzeugkabinenseitenwände 16, 18 oberhalb
von in 5 nicht veranschaulichten Fenstern angeordnet
und weisen einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf.
Eine derartige seitliche Anordnung der Luftauslässe 22a, 22e ist auch
dann möglich,
wenn in der Flugzeugkabine keine Deckenverkleidung installiert ist.
Obwohl in den 3–5 jeweils
lediglich zwei Anschlussleitungen 20a, 20e und
lediglich jeweils zwei Luftauslässe 22a, 22e veranschaulicht
sind, ist bei dem Ventilationssystem 10 im in einem Flugzeug
montierten Zustand zumindest in einem Teilbereich der Flugzeugkabine
in jedem zweiten Spantfeld der Flugzeugkabine ein Luftauslass vorgesehen.
Dadurch wird eine ausreichende Luftzufuhr in die Flugzeugkabine
gewährleistet
und gleichzeitig eine gewisse Flexibilität hinsichtlich des Designs
der Flugzeugkabine und des Ventilationssystems 10 gewährleistet.
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In
den Luftverteilungsleitungen 14a–14h sind jeweils
in den Figuren nicht veranschaulichte Blenden angeordnet. Die Blenden
dienen der Steuerung der Luftströmung
durch die Luftströmungsverteilungsleitungen 14a–14h.
Grundsätzlich
ist es möglich,
alle Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit entsprechenden
Blenden auszustatten. Alternativ dazu können jedoch auch lediglich
ausgewählte
Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit entsprechenden
Blenden versehen sein. Die Blenden sind so gestaltet, dass sie bei
Bedarf ein vollständiges
Verschließen der
Luftverteilungsleitungen 14a–14h ermöglichen.
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Grundsätzlich können alle
Luftverteilungsleitungen 14a–14h im zweiten Betriebszustand
des Ventilationssystems 10 mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e verbunden
sein. Alternativ dazu können
im zweiten Betriebszustand des Ventilationssystems 10 dagegen
jedoch auch lediglich ausgewählte
Luftverteilungsleitungen 14a–14h mit entsprechenden
Anschlussleitungen 20a, 20e verbunden sein. Nicht
mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e verbundene
Luftverteilungsleitungen 14a–14h können entweder
mittels einer Blende verschlossen werden oder Luft in die Flugzeugkabine ausblasen,
um eine Art ”Mischbetriebszustand” des Ventilationssystems 10 zu
realisieren.
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Ferner
kann das Ventilationssystem 10 vollständig, das heißt über die
gesamte Länge
des Luftzufuhrrohrs 12, in seinem ersten Betriebszustand oder
seinem zweiten Be triebszustand betrieben werden. Alternativ dazu
ist es jedoch auch denkbar, das System 10 teilweise in
seinem ersten und teilweise in seinem zweiten Betriebszustand zu
betreiben. Beispielsweise können
in einem ersten Abschnitt des Luftzufuhrrohrs 12 mit dem
Luftzufuhrrohr 12 verbundene Luftverteilungsleitungen 14a–14h dazu
genutzt werden, die das Luftzufuhrrohr 12 durchströmende Luft
unmittelbar in die Flugzeugkabine einzublasen. In einem zweiten
Abschnitt des Luftzufuhrrohrs 12 mit dem Luftzufuhrrohr 12 verbundene
Luftverteilungsleitungen 14a–14h können dagegen
mit entsprechenden Anschlussleitungen 20a, 20e und
Luftauslässen 22a, 22e verbunden
sein, um der Flugzeugkabine die das Luftzufuhrrohr 12 durchströmende Luft über die
Anschlussleitungen 20a, 20e und die Luftauslässe 22a, 22e zuzuführen. Das
Ventilationssystem 10 kann dann auch in einem Flugzeug
eingesetzt werden, dessen Kabine teilweise als Frachtraum und teilweise
als Passagierkabine genutzt wird.