DE102013113396A1

DE102013113396A1 - Flugzeugrumpf

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Publication number: DE102013113396A1
Application number: DE102013113396.7A
Authority: DE
Inventors: Lars Margull; Matthias Waimer; Paul Schatrow; Tim Bergmann; Sebastian Heimbs; Brian Bautz; Markus Siemetzki
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV; Airbus Operations GmbH; EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV; Airbus Defence and Space GmbH; Airbus Operations GmbH
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-03

Abstract

Offenbart ist ein Flugzeugrumpf, mit einer Außenhaut, die über eine Hinterbaustruktur versteift ist und zumindest eine Passagierkabine und einen Frachtraum begrenzt, wobei in Rumpfhochrichtung der Frachtraum unterhalb der Passagierkabine angeordnet ist, wobei die Hinterbaustruktur im Frachtraum oberhalb eines Frachtbodengerüstes zumindest zwei seitliche quasi Gelenke und unterhalb des Frachtbodengerüsts zumindest ein weiteres quasi Gelenk aufweist, wobei im Frachtraum in Rumpflängsrichtung eine Vielzahl von hintereinander angeordneten und in Rumpfquerrichtung wirkenden Energieaufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme von Zuglasten angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flugzeugrumpf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Flugzeugrümpfe haben gewöhnlich eine Außenhaut, die über eine Hinterbaustruktur versteift ist und die in Rumpfhochrichtung eine obere Passagierkabine bzw. Überbodenbereich und einen unteren Frachtraum bzw. Unterbodenbereich begrenzt. Die Hinterbaustruktur besteht gewöhnlich aus sich in Rumpflängsrichtung erstreckenden Stringern und sich in Rumpfumfangsrichtung erstreckenden Spanten. Die Passagierkabine und der Frachtraum weisen jeweils ein Bodengerüst auf, wobei das Kabinenbodengerüst über Vertikalstützen an der Hinterbaustruktur im Frachtraum abgestützt ist.
Herkömmlicherweise werden die Außenhaut und die Hinterbaustruktur aus Metallwerkstoffen wie Aluminiumlegierungen hergestellt. Heutige Rumpfkonzepte sehen jedoch vor, die Metallwerkstoffe durch Faserverbundwerkstoffe, insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zu ersetzen. Denn bei gleicher Steifigkeit zeichnen sich Faserverbundwerkstoffe durch ein geringeres Gewicht aus. Die Faserverbundwerkstoffe weisen jedoch ein anderes Versagensverhalten unter mechanischer Belastung als die Metallwerkstoffe auf. Während die Metallwerkstoffe eine hohe Duktilität aufweisen und somit bei Überlast unter plastischer Verformung Energie aufnehmen, sind die Faserverbundwerkstoffe spröde, so dass bei Überlast ein plötzlicher Bruch mit nur einer geringen Energieaufnahme auftritt.
Im überlebbaren Crashfall, das heißt beim Absturz eines Verkehrsflugzeugs aus geringer Höhe, muss jedoch unabhängig von den verwendeten Materialien sichergestellt sein, dass die Passagierkabine unversehrt bzw. nahezu unversehrt bleibt und das Überleben der Passagiere sichergestellt ist. Um dies zu erreichen, muss der Flugzeugrumpf im Bereich seines Frachtraums eine entsprechende Energieabsorption aufweisen.
In der DE 10 2007 030 026 A1 ist ein Strukturbauteil für einen Flugzeugrumpf gezeigt, der ein Spantelement und einen Frachtbodenquerträger vereint, wobei der Querträger eine höhere Steifigkeit als das Spantelement aufweist. Das Spantelement dient hierbei der Verstärkung der Außenhaut und ist entsprechend einer inneren Kontur der Außenhaut bogenförmig gekrümmt. Das Querträgerelement verbindet zwei Bogenabschnitte des Spantelementes quer miteinander und übernimmt in stärkerem Maße als diese strukturmechanische Lasten. Da der Querträger die Bogenabschnitte des Spantelementes quer miteinander verbindet, befindet es sich in Rumpfhochrichtung weiter von der Außenhaut entfernt als das Spantelement. Bei einer Überbelastung der Außenhaut bricht zunächst das Spantelement und absorbiert einen Anteil der Aufschlagenergie. Da der Querträger eine größere Steifigkeit als das Spantelement aufweist, bricht es nicht gleichzeitig mit dem Spantelement, sondern stufenartig zeitversetzt, unter Einwirkung der um die durch den Bruch des Spantelementes verminderte Energie. Somit wird das Flugzeug schrittweise abgebremst.
Aus der DE 10 2008 042 452 A1 ist ein Faserverbundbauteil zur Energieabsorption im Crashfall bekannt, das zwischen seinen CFK-Laminatschichten zumindest eine integrierte, gegenüber den CFK-Laminatschichten korrosionsbeständige Metallfolienschicht aufweist. Dieses Faserverbundbauteil vereinigt beide Vorteile der unterschiedlichen Materialien, nämlich die hohe Festigkeit einschließlich des geringen Gewichts der CFK-Laminatschichten und die hohe Duktilität des Metalls.
Aus der US 2009/0206202 A1 ist es zur Energieabsorption im Crashfall bekannt, Frachtbodenquerträger über nahezu vertikale Faserverbundstützen in Rumpfhochrichtung an einer Hinterbaustruktur des Flugzeugrumpfes abzustützen, wobei die U-förmigen Faserverbundstützen mittels einer Vielzahl von stufenartig angeordneten Laminatschichten quasi keilartige Seitenschenkel aufweist, die bei einer auf den Flugzeugrumpf wirkenden Überbelastung schrittweise abgeschert werden sollen.
Weiterer Stand der Technik ist in der FR 2 936 218 A1 gezeigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flugzeugrumpf zu schaffen, der im Falle eines Absturzes aus geringer Höhe die Unversehrtheit einer Passagierkabine gewährleistet und die auf die Passagiere wirkenden Verzögerungen auf ein überlebbares Maß begrenzt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Flugzeugrumpf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein erfindungsgemäßer Flugzeugrumpf hat eine Außenhaut, die über eine Hinterbaustruktur versteift ist und eine Passagierkabine und einen Frachtraum begrenzt. In Rumpfhochrichtung ist der Frachtraum unterhalb der Passagierkabine angeordnet bzw. die Passagierkabine ist oberhalb des Frachtraums angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Hinterbaustruktur im Frachtraum oberhalb eines Frachtbodengerüstes zumindest zwei seitliche Quasi-Gelenke auf. Zudem weist die Hinterbaustruktur unterhalb des Frachtraumgerüstes zumindest ein weiteres Quasi-Gelenk auf. In Rumpflängsrichtung ist im Frachtraum eine Vielzahl von hintereinander angeordneten und in Rumpfquerrichtung wirkenden Energieaufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme von Zuglasten angeordnet.
Die Quasi-Gelenke stellen sogenannte Triggerbereiche dar, die derart ausgebildet sind, dass bei Überlastung die Hinterbaustruktur in diesen Bereichen früher versagt als benachbarte Strukturteile. Im Bereich der Quasi-Gelenke tritt somit ein Erstversagen der Hinterbaustruktur auf. Die Quasi-Gelenke erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Rumpflänge. Die Quasi-Gelenke bilden quasi Drehachsen für die zwischen ihnen angeordneten Strukturteile in Rumpflängsrichtung. Beim Vorsehen von den zumindest zwei seitlichen Quasi-Gelenken und dem einen mittleren Quasi-Gelenk werden jeweils zumindest zwei derartiger Strukturteile geschaffen. Diese zumindest zwei Strukturteile bleiben während des Crashvorgangs unbeschädigt bzw. nahezu unbeschädigt, so dass deren Verhalten über die gesamte Crashdauer vorhersehbar ist. Beim Aufschlag kommt es im Bereich der Quasi-Gelenke zum Versagen der Hinterbaustruktur, beispielsweise in Form eines Spantbruchs, und somit zu einer Abflachung der Außenhaut im Bereich des Frachtraums. Die sich dabei einstellende Kinematik, das heißt, eine Verschiebung und Drehung der zwischen den Quasi-Gelenken gebildeten Strukturteile in Rumpflängsrichtung erzeugt eine positive Verschiebung bzw. Längung des Frachtraumes bzw. der Frachtraumstruktur in Rumpfquerrichtung. Die in Rumpfquerrichtung wirkenden Energieaufnahmeeinrichtungen nehmen dabei einen Teil der kinetischen Energie auf und reduzieren somit die auf die Passagierkabine wirkenden Belastungen. Nach dem Aufschlag stützen die seitlichen Strukturabschnitte die Passagierkabine, an denen das Kabinenbodengerüst in Rumpfquerrichtung angebunden ist. Ein derartiger Flugzeugrumpf eignet sich sowohl für Metallbauweise, für Faserverbundbauweise als auch für eine Hybridbauweise, bei der beispielsweise die Außenhaut aus CFK besteht und die Hinterbaustruktur, beispielsweise zumindest einzelne Spanten, aus Metall.
Beispielhafte Energieaufnahmeeinrichtungen zur Energieabsorption sind Zugelemente, basierend auf Plastizität
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Frachtbodengerüst auf Höhe seiner Bodenplatten und oberhalb seiner Bodenplatten beidseits von der Hinterbaustruktur beabstandet. Hierdurch wird erreicht, dass die jeweils zumindest beiden Strukturteile im Crashfall frei um die Drehachsen der seitlichen Quasi-Gelenke verschwenkt werden können, da das Frachtbodengerüst quasi seitlich nicht an der Hinterbaustruktur angebunden ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind zumindest einige der Energieaufnahmeeinrichtungen einzeln oder zu mehreren zwischen Bodenstützen, zwischen denen das zumindest eine weitere Quasi-Gelenk gebildet ist, angeordnet und mit diesen verbunden. Durch diese Anordnung befinden sich die Energieaufnahmeeinrichtungen in Rumpfquerrichtung innerhalb der seitlichen Quasi-Gelenke und in Rumpfhochrichtung über dem zumindest einen weiteren Quasi-Gelenk, so dass die Aufschlagenergie unmittelbar in die Energieaufnahmeeinrichtungen eingeleitet wird. Bevorzugterweise befinden sich die Energieaufnahmeeinrichtungen bei diesem Ausführungsbeispiel unterhalb der Bodenplatten und sind somit separat an den jeweiligen Bodenstützen angebunden.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel sind zumindest einige der Energieaufnahmeeinrichtungen einzeln oder zu mehreren in Bodenplatten integriert. Die Energieaufnahmeeinrichtungen und die entsprechenden Bodenplatten bilden eine Einheit, wodurch grundsätzlich die Montage des Flugzeugrumpfes im Frachtraumbereich vereinfacht wird, da die Energieaufnahmeeinrichtungen nicht separat montiert werden müssen. Zur Aufnahme der Aufschlagenergie sind diese Bodenplatten entsprechend mit den Bodenstützen zu verbinden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind zumindest einige Energieaufnahmeeinrichtungen in Rumpfumfangsrichtung zwischen dem Kabinenbodengerüst und den seitlichen Quasi-Gelenken an der Hinterbaustruktur angebunden, wobei die Energieaufnahmeeinrichtungen über zumindest einen Seil-, Kabel- Draht, Band- bzw. Riemen-, Kettenzug und dergleichen mit einer Bodenstütze in Wirkverbindung stehen, die von der Energieaufnahmeeinrichtung aus betrachtet jenseits des zumindest einen weiteren Quasi-Gelenks positioniert ist. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels, bei dem die Energieaufnahmeeinrichtungen in Rumpfquerrichtung außerhalb der seitlichen Quasi-Gelenke angeordnet sind, besteht insbesondere darin, dass sich die Energieaufnahmeeinrichtungen in Frachtraumbereichen befinden, die beim Crash unversehrt bzw. nahezu unversehrt bleiben, so dass die Energieaufnahmeeinrichtungen selbst vor unvorhersehbaren Beschädigungen während des Crashs geschützt sind. Die Seilzüge sind zugstarr, wodurch eine Zugbelastung direkt an die Energieaufnahmeeinrichtungen weitergeleitet wird, oder alternativ bis zu einem gewissen Grad elastisch und wirken somit dämpfend, wodurch durch die Seilzüge selbst ein Teil der Aufschlagenergie aufgenommen wird.
Um bereits bei einer minimalen Verformung des zumindest einen Quasi-Gelenks eine Energieabsorption zu erreichen, greifen die Seilzüge bevorzugterweise an einem von der Hinterbaustruktur entfernten Stützenabschnitt der jeweiligen Bodenstütze an. Hierdurch wird eine große quasi Hebelwirkung erzielt, so dass eine minimale Drehung des zumindest einen weiteren Quasi-Gelenks einen großen Zugstrecke bewirkt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Hinterbaustruktur zwischen den seitlichen Quasi-Gelenken mehrere weitere Quasi-Gelenke auf. Der Flugzeugrumpf hat bei diesem Ausführungsbeispiel zumindest vier, bevorzugterweise jedoch mindestens sieben in Rumpfquerrichtung nebeneinander angeordnete Quasi-Gelenke. Bei sieben Quasi-Gelenken, also bei fünf zusätzlichen Quasi-Gelenken zu den beiden seitlichen Quasi-Gelenken, werden zum Beispiel die vorerwähnten jeweils zwei verschwenkbaren Strukturteile im Crashfall in jeweils zwei Unterstrukturteile unterteilt, so dass die Frachtraumstruktur in eine Vielzahl von Einzelteilen unterteilt wird. Ein beispielsweise mittleres Quasi-Gelenk führt somit im Crashfall eine kleinere Drehung aus als wenn es alleine vorgesehen wäre, da die jeweils zumindest beiden weiteren Quasi-Gelenke einen Teil der ursprünglichen Einzeldrehung des mittleren Quasi-Gelenks übernehmen.
Den weiteren Quasi-Gelenken können jeweils in Rumpflängsrichtung mehrere Energieaufnahmeeinrichtungen zugeordnet sein. Die Vielzahl von Quasi-Gelenken in Kombination mit den Energieaufnahmeeinrichtungen ermöglicht die Absorption einer höheren Aufschlagenergie. Ebenso kann die Vielzahl von Quasi-Gelenken auch eine feinstufige und besonders sanfte Abbremsung des Flugzeugrumpfs ermöglichen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel hat die Bodenstruktur Querträger, von denen zumindest einige mit zumindest zwei Energieaufnahmeeinrichtungen versehen sind, die einzeln an Querträgerenden und der Hinterbaustruktur vorgesehen sind. Ein derartiger Flugzeugrumpf lässt sich mit einem herkömmlichen Frachtbodengerüst in Querträgerbauweise ausführen. Im Crashfall nehmen die endseitigen Energieaufnahmeeinrichtungen die Aufschlagenergie auf. Der jeweilige Querträger bleibt hierdurch unbeschädigt.
Beispielhafte Energieaufnahmeeinrichtungen für die Querträger sehen vor, die Querträger mittels Niete, Bolzen und dergleichen an der Hinterbaustruktur zu befestigen und die Hinterbaustruktur und/oder die Querträger im Anbindungsbereich so auszulegen, dass im Crashfall durch die Zugbelastung die Niete durch die Anbindungsbereiche in Rumpfquerrichtung gezogen werden und hierdurch die Aufschlagenergie zumindest teilweise abgebaut wird. Die Anbindungsbereiche weisen gegenüber benachbarten Strukturbereichen der Hinterbaustruktur und/oder der Querträger eine geringere Belastbarkeit und sind somit gegenüber benachbarten Strukturbereichen geschwächt. Derartige Energieaufnahmeeinrichtungen basieren auf Lochleibung. Dies ermöglicht im Crashfall ein vorhersehbares Durchziehen der Niete oder Verbindungsbolzen quer zu ihrer Längsachse und somit zumindest einen teilweisen Abbau der Aufschlagenergie, ohne dabei die Hinterbaustruktur und/die Querträger unkontrolliert zu zerstören.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind zumindest einige der Bodenstützen selbst als Energieaufnahmeeinrichtungen ausgeführt. Beispielsweise können die Bodenstützen derart ausgebildet sein, dass sie ein definiertes Stauchverhalten in Rumpfhochrichtung zeigen, in Folge dessen Aufschlagenergie abgebaut wird.
Ein Abbremsverhalten des Flugzeugrumpfes bzw. die Energieabsorption lässt sich zudem dadurch einstellen, dass in Rumpfquerrichtung eine zeitlich versetzte Aktivierung zumindest einiger der Energieaufnahmeeinrichtungen erfolgt.
Wenn das Kabinenbodengerüst über Vertikalstützen an der Hinterbaustruktur abgestützt ist, sieht ein Ausführungsbeispiel vor, dass die Anbindungspunkte der Vertikalstützen an der Hinterbaustruktur Abschnitte der seitlichen Quasi-Gelenke bilden. Die Vertikalstützen können nach dem Aufschlag das Kabinenbodengerüst und somit die Passagierkabine per se stützen, was zu einer Entlastung der seitlichen Strukturabschnitte im Bereich des Kabinenbodengerüstes führt.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen
1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes vor und nach einem Crashfall,
3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes vor und nach einem Crashfall,
5 und 6 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes vor und nach einem Crashfall,
7 und 8 ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes vor und nach einem Crashfall,
9 und 10 ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes vor und nach einem Crashfall, und
11 und 12 ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes vor und nach einem Crashfall,
13 und 14 ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes vor und nach einem Crashfall.
In den folgenden 1 bis 14 sind erfindungsgemäße Quasi-Gelenke 16, 18, 42, 70, 72, 74, 76 als Kreise dargestellt. Die Darstellung als Kreise dient lediglich zum vereinfachten Verständnis der Erfindung.
Es wird ausdrücklich daraufhin gewiesen, dass in den folgenden Figuren lediglich Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfs 1 gezeigt sind. Die Ausführungsbeispiele sind nicht als den Schutzumfang einschränkend zu werten. Ferner wird daraufhin gewiesen, dass grundsätzlich einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele untereinander kombiniert werden können. Die einzelnen Merkmalskombinationen sind nicht auf das jeweilige Ausführungsbeispiel beschränkt. Angemerkt wird insbesondere Folgendes:
Auch wenn in den Ausführungsbeispielen der Flugzeugrumpf 1 stets mit ein Kabinenbodengerüst 8 stützenden Vertikalstützen 12, 14 gezeigt ist, lässt sich der Flugzeugrumpf 1 auch ohne derartige Vertikalstützen 12, 14 ausführen. Ein derartiger Flugzeugrumpf 1 weist dann eine entsprechend stabile oder verstärkte Anbindung von seitlichen Kabinenbodengerüstenden an einer Hinterbaustruktur des Flugzeugrumpfes 1 auf. Ebenso können die Vertikalstützen 12, 14 durch Schrägstützen und dergleichen ersetzt werden.
Zudem wird darauf hingewiesen, dass die Vertikalstützen 12, 14, auch wenn sie in den Ausführungsbeispielen stets ihre ursprüngliche Länge behalten, durchaus gestaucht bzw. verformt werden können und somit im Crashfall ebenfalls Energie absorbieren und als Energieaufnahmeeinrichtungen wirken können. Beispielhaft wird auf die in einigen Ausführungsbeispielen beschriebene Energieaufnahmefähigkeit von Bodenstützen 24, 26, 28, 30 verwiesen. Allerdings wird angemerkt, dass eine derartige Energieaufnahmefähigkeit der Bodenstützen 24, 26, 28, 30 und/oder der Vertikalstützen 12, 14 rein optional ist.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass in den Ausführungsbeispielen seitliche Frachtraumbereiche 54, 56, die nach einem Crashfall als versehrte bzw. unversehrt bezeichnet werden, bei entsprechender Auslegung des Flugzeugrumpfes 1 und insbesondere seiner Struktureile 20, 22 bzw. Unterstrukturteile 78, 80, 82 nach einem Crashfall durchaus auch verkleinert sein können. Die Unversehrtheit der Frachtraumbereiche 54, 56 ist ebenfalls rein optional.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass, auch wenn in den folgenden Ausführungsbeispielen stets nur zwei seitliche Quasi-Gelenke 16, 18 oberhalb eines Frachtbodengerüsts 10 gezeigt sind, durchaus auch mehr als nur zwei seitliche Quasi-Gelenke 16, 18 vorgesehen sein können. Beispielsweise seien vier seitliche Quasi-Gelenke oberhalb des Frachtbodengerüsts 10 genannt, wobei auf jeder Flugzeugrumpfseite dann bevorzugterweise zwei Quasi-Gelenke angeordnet sind. Bevorzugterweise befinden sich auf jeder Flugzeugrumpfseite stets die gleiche Anzahl von Quasi-Gelenken, insbesondere auf gleicher Höhe. Mit einem sich in der Flugzeugrumpfmitte befindenden Quasi-Gelenk ergibt sich so bevorzugterweise eine ungerade Quasi-Gelenkenanzahl.
In 1 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Flugzeugrumpfes 1 gezeigt. Der Flugzeugrumpf 1 hat eine Außenhaut 2, die über eine nicht näher gezeigte Hinterbaustruktur versteift ist. Die Hinterbaustruktur besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von sich in Rumpflängsrichtung bzw. Längsrichtung x erstreckenden Längsversteifungen wie Stringer und sich in Rumpfumfangsrichtung erstreckenden Umfangsversteifungen wie Spanten. Die Außenhaut 2 und die Hinterbaustruktur sind bevorzugterweise in CFK-Bauweise hergestellt.
Die Außenhaut 2 begrenzt gegenüber der Außenumgebung eine Passagierkabine 4 und einen Frachtraum 6. In Rumpfhochrichtung bzw. Hochrichtung z ist die Passagierkabine 4 oben bzw. oberhalb des Frachtraums 6 und der Frachtraum 6 unten bzw. unterhalb der Passagierkabine 4 angeordnet. Die Passagierkabine 4 und der Frachtraum 6 haben jeweils ein Bodengerüst 8, 10, wobei das Kabinenbodengerüst 8 über seitliche Vertikalstützen 12, 14 im Bereich des Frachtraums 6 an der Hinterbaustruktur abgestützt ist. Die Vertikalstützen 12, 14 sind über Anbindungspunkte mit der Hinterbaustruktur verbunden, die zur Teilabsorption einer im Crashfall auf den Flugzeugrumpf 1 wirkenden Aufschlagenergie bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils unmittelbare Abschnitte von seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18 bilden. Selbstverständlich können die seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18 auch in Rumpfquerrichtung bzw. Querrichtung y leicht versetzt zwischen den bzw. in Rumpfumfangsrichtung innerhalb der Vertikalstützen 12, 14 in der Hinterbaustruktur ausgebildet sein. Die Anbindungspunkte würden dann nicht unmittelbare Abschnitte die seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18 bilden. Das Kabinenbodengerüst 8, das Frachtbodengerüst 10 und die Vertikalstützen 12, 14 sind bevorzugterweise in CFK-Bauweise gefertigt. Selbstverständlich können die Vertikalstützen 12, 14 auch in Metall- oder Hybridbauweise gefertigt sein.
Als Quasi-Gelenke im Sinne der Erfindung werden Abschnitte, insbesondere der Hinterbaustruktur verstanden, bei denen im Falle einer Überbelastung ein Erstversagen auftritt, beispielsweise ein Spantbruch. Hierdurch werden sich in Längsrichtung x erstreckende Drehachsen gebildet, um die im Crashfall unversehrte bzw. nahezu unversehrte Strukturteile 20, 22 der Hinterbaustruktur und der Außenhaut 1 zwischen den jeweils benachbarten Quasi-Gelenken drehen können (2). Die Quasi-Gelenke stellen sogenannte Triggerbereiche dar, die bei Überbelastung früher als benachbarte Strukturabschnitte 48, 50 der Hinterbaustruktur versagen. Bevorzugterweise erstrecken sich die Quasi-Gelenke über die gesamte Rumpflänge.
Das Frachtbodengerüst 10 hat eine Vielzahl von Bodenstützen 24, 26, 28, 30, die in Längsrichtung x hintereinander und in Querrichtung y nebeneinander angeordnet sind. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bodenstützen 24, 26, 28, 30 in Querrichtung y gleichmäßig voneinander beabstandet, wobei die Bodenstützten 26, 28 zwischen den Bodenstützen 24, 30 angeordnet sind. Im Folgenden werden daher die Bodenstützen 26, 28 als mittlere Bodenstützen und die Bodenstützen 24, 30 als seitliche Bodenstützen bezeichnet.
Zudem hat das Frachtbodengerüst 10 eine Vielzahl von die seitlichen Bodenstützen 24, 30 flankierenden Schrägstützen 32, 34, die ebenfalls an der Hinterbaustruktur angebunden sind. Die Schrägstützen 32, 34 können als einzelne Stützen ausgebildet sein oder integral mit den seitlichen Bodenstützen 24, 30. Vorstellbar ist zum Beispiel das Zusammenfassen der seitlichen Bodenstützen 24, 30 mit der jeweiligen Schrägstütze 32, 34 zu Bodenstützen mit einer Boxstruktur oder einem Omega- bzw. Hutprofil. Mittels der Schrägstützen 32, 34 wird erreicht, dass das Frachtbodengerüst 10 auf Höhe seiner Bodenplatten 36, 38, 40 und oberhalb seiner Bodenplatten 36, 38, 40 beidseits von der Hinterbaustruktur beabstandet.
Die Bodenplatten 36, 38, 40 sind auf den Bodenstützen 24, 26, 28, 30 abgelegt. Sie haben dabei eine derartige Erstreckung in Querrichtung y, dass jeweils eine Bodenplatte 36, 38, 40 mit ihren Längsrändern auf zwei Bodenstützen 24, 26 bzw. 26, 28 bzw. 28, 30 abgelegt sind. Die Bodenplatten 36, 38, 40 sind bevorzugterweise in Sandwichbauweise gefertigt. Auf Höhe der Bodenplatten 36, 38, 40 ist das Frachtbodengerüst 10 beidseits von der Hinterbaustruktur beabstandet.
Zur weiteren Teilabsorption einer im Crashfall auf den Flugzeugrumpf 1 wirkenden Aufschlagenergie weist die Hinterbaustruktur zwischen den mittleren Bodenstützen 26, 28 ein weiteres Quasi-Gelenk 42 sowie zumindest in Rumpflängsrichtung x eine Vielzahl von mittleren Energieaufnahmeeinrichtungen 44 auf. Im Folgenden wird das mittlere Quasi-Gelenk 42 auch als mittleres Gelenk 42 bezeichnet. Das mittlere Quasi-Gelenk 42 in Kombination mit den seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18 ermöglicht eine Verdrehung der beiden Strukturteile 20, 22 relativ zueinander. Die Energieaufnahmeeinrichtungen 44 erstrecken sich in Querrichtung y zwischen den mittleren Bodenstützen 26, 28 und wirken somit in Querrichtung y. Sie sind in Hochrichtung z zwischen dem mittleren Quasi-Gelenk 42 und der jeweils mittleren Bodenplatte 38 angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, erfolgt im Crashfall beim Aufschlag des Flugzeugrumpfes 1 auf einen Untergrund 46 eine Abflachung des Flugzeugrumpfs, das heißt der Hinterbaustruktur und der Außenhaut 2 im Bereich des Frachtraums 6. Der Frachtraum 6 wird in Querrichtung y gelängt, wobei die Hinterbaustruktur an den Quasi-Gelenken 16, 18, 42 ein Erstversagen zeigt und der Frachtraum 6 gestaucht wird, wodurch ein Teil der Aufschlagenergie aufgenommen wird. Dabei zeigt sich ein Erstversagen erst am mittleren Quasi-Gelenk 42 und dann an den seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18. Das mittlere Quasi-Gelenk 42 öffnet sich und die Strukturteile 20, 22 verschwenken sich in Längsrichtung x um die Drehachsen der seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18. Durch die Drehung der Strukturteile 20, 22 wird die jeweilige Energieaufnahmeeinrichtung 44 gelängt und somit auf Zug belastet, wodurch ein weiterer Teil der Aufschlagenergie aufgenommen wird. Die mittleren Bodenstützen 26, 28 kippen in entgegengesetzte Richtungen seitlich weg, wodurch sich die mittlere Bodenplatte 38 von den mittleren Bodenstützen 26, 28 löst und im Falle eines leeren Frachtraums 6 quasi abgehoben wird. Als Ergebnis wird die Aufschlagenergie absorbiert und der Flugzeugrumpf 1 sanft abgebremst, so dass die Unversehrtheit der Passagierkabine 4 und die Reduktion der Passagierverzögerungen gewährleistet sind. Insbesondere wird der Frachtraum 6 sequentiell bzw. schrittweise verformt. Die Quasi-Gelenke 16, 18, 42 sind dabei derart ausgeführt, dass der Frachtraum 2 geschlossen bleibt, die Außenhaut 2 also nicht aufgerissen wird.
Neben der Passagierkabine 4 bleiben auch in Querrichtung y außerhalb der seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18 an der Hinterbaustruktur die Strukturabschnitte 48, 50 der Frachtraumstruktur unversehrt bzw. nahezu unversehrt. Hierzu sind die Vertikalstützen 12, 14 derart ausgelegt, dass ein Wegknicken im Crashfall verhindert wird. Nach dem Crashfall lässt sich der Frachtraum 6 in quasi drei Bereiche unterteilen, und zwar einen mittleren verformten Frachtraumbereich 52 und zwei seitliche unversehrte bzw. nahezu unversehrte Frachtraumbereiche 54, 56.
In den 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes 1 gezeigt. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 weist die Hinterbaustruktur bei diesem Ausführungsbeispiel drei Quasi-Gelenke 16, 18, 42 und zwei um die seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18, im Crashfall verschwenkbare Strukturteile 20, 22 auf. Zudem ist das Frachtbodengerüst 10 gleich ausgebildet und somit auf Höhe seiner Bodenplatten 36, 38, 40 und oberhalb seiner Bodenplatten 36, 38, 40 und somit quasi seitlich von den Strukturteilen 20, 22 beabstandet.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 ist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel die mittlere Energieaufnahmeeinrichtung 44 jeweils in die mittlere Bodenplatte 38 integriert. Die Energieaufnahmeeinrichtung 44 befindet sich also nicht separat unterhalb der mittleren Bodenplatte 36, sondern bildet mit dieser ein Bauteil, ein sogenanntes Bodenplatten-Energieaufnahme-System. Zur Aufnahme der entsprechenden Aufprallenergie ist ein Abheben der jeweiligen mittleren Bodenplatte 38 von den mittleren Bodenstützen 26, 28 unbedingt zu vermeiden. Entsprechend fest ist die Bodenplatte 38 bzw. das Bodenplatten-Energieaufnahme-System mit den mittleren Bodenstützen 26, 28 verbunden. Die Passagierkabine 4 bleibt unversehrt.
In den 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes 1 gezeigt. Entsprechend den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 4 weist die Hinterbaustruktur bei diesem Ausführungsbeispiel drei Quasi-Gelenke 16, 18, 42 und zwei um die seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18 im Crashfall verschwenkbare Strukturteile 20, 22 auf. Zudem ist das Frachtbodengerüst 10 gleich ausgebildet und somit auf Höhe seiner Bodenplatten 36, 38, 40 und somit quasi seitlich von den Strukturteilen 20, 22 beabstandet.
Im Unterschied zu den beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 4 sind bei diesem dritten Ausführungsbeispiel zwei seitliche Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 in Querrichtung y wirkend vorgesehen, die zudem an den Strukturabschnitten 48, 50 im Frachtraum 6 angeordnet sind, deren Verhalten über die gesamte Crashdauer vorhersehbar ist bzw. die während des Crashvorgangs unbeschädigt bleiben. Die Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 sind somit hier geschützt in den seitlichen Frachtraumbereich 54, 56 außerhalb der Vertikalstützen 12, 14 bzw. in Rumpfumfangsrichtung zwischen dem Kabinenbodengerüst 8 und den Vertikalstützen 12, 14 angeordnet. Zur Herstellung einer Wirkverbindung mit den Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 44, 58 und dem Fußbodengerüst 10 ist für jede Energieaufnahmeeinrichtung 58, 84 44, 58 zumindest ein Seilzug 60, 62 vorgesehen, der an der jeweiligen Energieaufnahmeeinrichtung 58, 84 und einem Stützenkopf 64, 66 der jeweils jenseits von der Energieaufnahmeeinrichtung 58, 84 entfernt liegenden mittleren Bodenstütze 26, 28 angebunden sind. Die Seilzüge 60, 62 sind somit im Bereich des mittleren Quasi-Gelenks 42 gekreuzt angeordnet. Die Seilzüge 60, 62 sind bei diesem Ausführungsbeispiel zugstarr, so dass sie ein Zugbelastung direkt an die Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 weiterleiten. Alternativ sind die Seilzüge 60, 62 bis zu einem gewissen Grad elastisch und wirken somit dämpfend, wodurch durch die Seilzüge 60, 62 selbst ein Teil der Aufschlagenergie abgebaut wird.
Im Crashfall werden die Seilzüge 60, 62 gespannt und ihre Zugbelastung je nach ihrer Ausführung, also zugstarr oder elastisch, ungedämpft oder gedämpft auf die jeweilige Energieaufnahmeeinrichtung 58, 84 übertragen. Dadurch, dass die Seilzüge 60, 62 im Bereich der mittleren Quasi-Gelenke 42 an den Stützenköpfen 64, 66 und somit in Hochrichtung z entfernt von der Hinterbaustruktur an den mittleren Bodenstützen 26, 28 angreifen, führt bereits eine minimale Verdrehung des jeweils mittleren Quasi-Gelenks 42 zu einer großen Zugstrecke. Die Passagierkabine 4 bleibt unversehrt.
In den 7 und 8 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes 1 gezeigt. Entsprechend den dreivorhergehenden Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 6 weist die Hinterbaustruktur bei diesem Ausführungsbeispiel drei Quasi-Gelenke 16, 18, 42 und zwei um die seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18 im Crashfall verschwenkbare Strukturteile 20, 22 auf.
Im Unterschied zu den drei vorhergehenden Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 6 weist bei diesem vierten Ausführungsbeispiel das Frachtbodengerüst 10 eine Vielzahl von Querträgern 68 auf, die einseitig über jeweils eine seitliche Energieaufnahmeeinrichtung 58, 84 mit der Hinterbaustruktur zwischen den Vertikalstützen 12, 14 auf Höhe von nicht gezeigten Bodenplatten verbunden ist. Zudem sind die Querträger 68 über eine Vielzahl von Bodenstützen an der Hinterbaustruktur 24, 26, 28, 30 abgestützt. Somit ist das Fußbodengerüst 10 bei diesem Ausführungsbeispiel quasi seitlich mit den Strukturteilen 20, 22 verbunden und nicht von diesen beabstandet.
Insbesondere sind die Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 unmittelbar in einen von den Querträgern 68 mit der Hinterbaustruktur gebildeten Anbindungsbereich integriert. Beispielhafte Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 sehen vor, die Querträger 68 mittels Niete, Bolzen und dergleichen an den Spanten der Hinterbaustruktur zu befestigen, wobei die Niete jeweils einen Anbindungsbereich an der Hinterbaustruktur und/der Querträger 68 durchsetzen, der gegenüber benachbarten Strukturbereichen eine geringere Belastbarkeit aufweist.
Im Crashfall werden bei einer Abflachung des Frachtraums 6 die Niete quer durch die Anbindungsbereiche gezogen. Hierdurch erfolgt zumindest ein teilweiser Abbau der Aufschlagenergie, ohne dabei die Hinterbaustruktur und/die Querträger 68 unkontrolliert zu zerstören. In Folge des Aufschlags werden zudem die Bodenstützen 24, 26, 28, 30 gestaucht. Insbesondere sind die Bodenstützen 24, 26, 28, 30 derart ausgeführt, dass deren Stauchung kontrolliert erfolgt und sie somit als weitere Energieaufnahmeeinrichtungen wirken. Die Passagierkabine 4 bleibt unversehrt.
In den 9 und 10 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes 1 gezeigt. Entsprechend dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 6 ist ein Frachtbodengerüst 10 auf Höhe seiner Bodenplatten 36, 38, 40 quasi seitlich von den hier nicht bezifferten Strukturteilen 20, 22 beabstandet ist. Im Unterschied zu diesen Ausführungsbeispielen weist das Frachtbodengerüst 10 jedoch keine Schrägstützen 32, 34 auf.
Im Unterschied zu sämtlichen vorhergehenden Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 8 hat bei diesem fünften Ausführungsbeispiel die Hinterbaustruktur im Bereich des Frachtraums 6 sieben Quasi-Gelenke 16, 18, 42, 70, 72, 74, 76. Zusätzlich zu den seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18 im Anbindungsbereich der Vertikalstützen 12, 14 und zusätzlich zum mittleren Quasi-Gelenk 42 zwischen den mittleren Bodenstützen 26, 28 des Fußbodengerüsts 10 sind zwischen den seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18 und dem mittleren Quasi-Gelenk 42 jeweils zwei weitere Quasi-Gelenke 70, 72, 74, 76 vorgesehen. Im Folgenden werden in der gesamten Figurenbeschreibung die weiteren Quasi-Gelenke 72, 74 auch als weitere innere Quasi-Gelenke und die weiteren Quasi-Gelenke 70, 76 als äußere Quasi-Gelenke bezeichnet. Hierdurch werden die in den vorhergehenden Figuren bezifferten Strukturteile 20, 22 im Crashfall in jeweils drei Unterstrukturteile 78, 80, 82 unterteilt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich die Unterstrukturteile 78, 80, 82 des gemäß der Darstellung in den 9 und 10 linken Strukturteils 20 beziffert. Die Vielzahl von Quasi-Gelenken 16, 18, 42, 70, 72, 74, 76 ermöglicht die Absorption einer höheren Aufschlagenergie. Allerdings kann die Vielzahl von Quasi-Gelenken 16, 18, 42, 70, 72, 74, 76 auch eine feinstufige Abbremsung des Flugzeugrumpfes 1 ermöglichen.
Die zumindest jeweils zwei seitlichen Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 sind zwischen den seitlichen Bodenstützen 24, 30 und der Hinterbaustruktur angeordnet. Sie sind somit seitlich der Fußbodenstruktur 10 nahe der seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18 und im Crashfall im Bereich des jeweils äußeren Unterstrukturteils 78 positioniert.
Im Crashfall wird der Frachtraum 6 zwischen den Vertikalstützen 12, 14 gestaucht. Insbesondere wird er sequentiell bzw. schrittweise verformt. Die nicht bezifferten Strukturteile 20, 22 werden gelängt und hierdurch die Unterstrukturteile 78, 80, 82 ausgebildet. Bevorzugterweise bilden sich die Unterstrukturteile 78, 80, 82 von innen nach außen auf, das heißt zuerst wird das innere Unterstrukturteil 82, dann das mittlere Unterstrukturteil 80 und zuletzt das äußere Unterstrukturteil 78 gebildet. Dementsprechend zeigt sich ein Erstversagen bevorzugterweise erst am mittleren Quasi-Gelenk 42 und dann von innen nach außen über die weiteren Quasi-Gelenke 72, 70 bzw. 74, 76 zu den seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18. Alternativ zeigt sich ein Erstversagen erst am mittleren Quasi-Gelenk 42, dann an den seitlichen Quasi-Gelenken 16, 18 und dann, wenn noch Aufschlagenergie zu absorbieren ist, an den weiteren Quasi-Gelenken 70, 72, 74. Das Frachtbodengerüst 10 wölbt sich nach oben und wird hierdurch gestreckt.
Wie bei sämtlichen vorhergehenden Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 8 bleiben auch bei dem fünften Ausführungsbeispiel neben der Passagierkabine 4 seitliche Frachtraumbereiche 54, 56, also die Frachtraumbereiche 54, 56 außerhalb der Vertikalstützen 12, 14, nach dem Crashfall unversehrt bzw. nahezu unversehrt.
In Folge des Aufschlags werden zudem die Bodenstützen 24, 26, 28, 30 gestaucht oder verformt. Insbesondere können die Bodenstützen 24, 26, 28, 30 derart ausgeführt sein, dass deren Stauchung oder Verformung kontrolliert erfolgt und sie somit als weitere Energieaufnahmeeinrichtungen wirken.
In den 11 und 12 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes 1 gezeigt. Das sechste Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem fünften Ausführungsbeispiel nach den 9 und 10. Es hat demgemäß sieben Quasi-Gelenke 16, 18, 42, 70, 72, 74, 76 und sechs Unterstrukturteile 78, 80, 82. Zudem ist das Frachtbodengerüst 10 gleich ausgebildet und somit auf Höhe seiner Bodenplatten 36, 38, 40 und somit quasi seitlich von der Hinterbaustruktur beabstandet.
Im Unterschied zum sechsten Ausführungsbeispiel nach den 9 und 10 sind bei diesem Ausführungsbeispiel in Querrichtung y mehr als jeweils zwei Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 58, 84, 86, 88 vorgesehen. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind zusätzlich zu den seitlichen Energieaufnahmeeinrichtungen 58, 84 nach dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß den 9 und 10 zumindest drei mittlere Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 86, 88 vorgesehen. Die mittleren Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 86, 88 sind jeweils in die Bodenplatten 36, 38, 40 integriert, allerdings können sie auch getrennt von den Bodenplatten 36, 38, 40 unterhalb von diesen positioniert sein. Selbstverständlich können auch zumindest einige der Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 86, 88 in die Bodenplatten 36, 38, 40 integriert und einige unterhalb der Bodenplatten 36, 38, 40 und somit getrennt von den Bodenplatten 36, 38, 40 angeordnet sein.
Die Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 58, 84, 86, 88 wirken in Serie und sind jeweils einem der weiteren Quasi-Gelenke 42, 70, 72, 74, 76 zugeordnet. Dies ermöglicht eine sehr präzise Einstellung einer Verhaltenscharakteristik des Flugzeugrumpfes 6 im Crashfall. Es wird eine zeitlich nacheinander folgende Aktivierung bzw. Triggerung, insbesondere in Abhängigkeit von einer definierten Längung, ermöglicht.
Übertragen auf ein Kraft-Weg-Diagramm heißt dies zum Beispiel, dass beim Überschreiten einer Grenzkraft in Folge des Aufschlags eine Initiierung erfolgt und das mittlere Quasi-Gelenk 42 und folglich die mittlere Energieaufnahmeeinrichtung 44 aktiviert wird. Nach Erreichen einer präzise definierten Längung der Energieaufnahmeeinrichtung 44 steigt deren Zugkraft stark an (sog. Stopp-Funktion). Dadurch werden die die mittleren Energieaufnahmeeinrichtung 86, 88 und folglich die weiteren inneren Quasi-Gelenke 72, 74 aktiviert, wobei der Kraftverlauf nahezu konstant bleibt. Nach einer präzise definierten maximalen Verformung bzw. Längung der mittleren Energieaufnahmeeinrichtung 86, 88 und folglich Verschwenkung des mittleren und der weiteren inneren Quasi-Gelenke 42, 72, 74 steigt der Kraftverlauf in der mittleren Energieaufnahmeeinrichtung 86, 88 an (Stopp-Funktion), wodurch die seitliche Energieaufnahmeeinrichtung 58, 84 und folglich die äußeren Quasi-Gelenke 70, 76 aktiviert werden. Der Kraftverlauf bleibt nun wieder konstant, bis zu deren maximaler Verformung. Erfindungsgemäß ist die seitliche Energieaufnahmeeinrichtung 58, 84 nicht mit einer Stopp-Funktion ausgestattet, so dass hier eine Längung bis zur vollständigen Energieabsorption der Aufprallenergie bzw. bis zum Aufprall der Vertikalstützen 12, 14 auf dem Untergrund 46 stattfindet. Die seitlichen Quasi-Gelenke 16, 18 werden in etwa zeitgleich mit der mittleren Energieaufnahmeeinrichtung 44 bzw. des mittleren Quasi-Gelenks 42 aktiviert.
Wie beispielsweise bereits mit Bezug zum vierten Ausführungsbeispiel nach den 7 und 8 erwähnt, kann eine Stauchung oder Verformung der Bodenstützen 24, 26, 28, 30 im Crashfall auch zur Energieabsorption verwendet werden und die Bodenstützen 24, 26, 28, 30 somit selbst als Energieaufnahmeeinrichtungen wirken. Die Passagierkabine 4 bleibt unversehrt.
In den 13 und 14 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flugzeugrumpfes 1 gezeigt. Das siebte Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den 3 und 4 und ähnlich dem sechsten Ausführungsbeispiel nach den 11 und 12 aufgebaut. Es hat sieben Quasi-Gelenke 16, 18, 42, 70, 72, 74, 76 und sechs Unterstrukturteile 78, 80, 82. Zudem ist das Frachtbodengerüst 10 auf Höhe seiner Bodenplatten 36, 38, 40 quasi seitlich von der Hinterbaustruktur beabstandet. Zwei äußere Quasi-Gelenke 70, 76 sind unmittelbar im Bereich von seitlichen Schrägstützen 32, 34 des Frachtbodengerüsts 10 ausgebildet.
Es hat jeweils zumindest drei in Querrichtung y nebeneinander liegende Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 86, 88. Die Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 86, 88 sind bei diesem Ausführungsbeispiel integral mit den Bodenplatte 36, 38, 40 ausgebildet, können jedoch auch in Anlehnung an das erste Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 unterhalb der Bodenplatten 36, 38, 40 angeordnet sein. Selbstverständlich können auch einige Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 86, 88 in die Bodenplatten 36, 38, 40 integriert und einige unterhalb der Bodenplatten 36, 38, 40 und somit getrennt von den Bodenplatten 36, 38, 40 angeordnet sein (siehe 1 und 2).
Im Crashfall werden die Quasi-Gelenke 16, 18, 42, 70, 72, 74, 76 durch die auftretende Überlast aktiviert, woraufhin die Bodenstützen 24, 26, 28, 30 in Hochrichtung z betrachtet fächerartig auseinander geführt werden. Diese Auffächerung der Bodenstützen 24, 26, 28, 30 bewirkt eine Längung der zwischen ihnen angeordneten und mit ihnen verbundenen Energieaufnahmeeinrichtungen 44, 86, 88, so dass diese auf Zug belastet werden und Aufschlagenergie absorbiert wird. Die Passagierkabine 4 bleibt unversehrt.
Offenbart ist ein Flugzeugrumpf, mit einer Außenhaut, die über eine Hinterbaustruktur versteift ist und zumindest eine Passagierkabine und einen Frachtraum begrenzt, wobei in Rumpfhochrichtung der Frachtraum unterhalb der Passagierkabine angeordnet ist, wobei die Hinterbaustruktur im Frachtraum oberhalb eines Frachtbodengerüstes zumindest zwei seitliche Quasi-Gelenke und unterhalb des Frachtbodengerüsts zumindest ein weiteres Quasi-Gelenk aufweist, wobei im Frachtraum in Rumpflängsrichtung eine Vielzahl von hintereinander angeordneten und in Rumpfquerrichtung wirkenden Energieaufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme von Zuglasten angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Flugzeugrumpf
2: Außenhaut
4: Passagierkabine
6: Frachtraum
8: Kabinenbodengerüst
10: Frachtbodengerüst
12: Vertikalstütze
14: Vertikalstütze
16: seitliches Quasi-Gelenk
18: seitliches Quasi-Gelenk
20: Strukturteil
22: Strukturteil
24: seitliche Bodenstütze
26: mittlere Bodenstütze
28: mittlere Bodenstütze
30: seitliche Bodenstütze
32: Schrägstütze
34: Schrägstütze
36: seitliche Bodenplatte
38: mittlere Bodenplatte
40: seitliche Bodenplatte
42: weiteres Quasi-Gelenk / mittleres Quasi-Gelenk
44: Energieaufnahmeeinrichtung
46: Untergrund
48: Abschnitt / Strukturabschnitt
50: Abschnitt / Strukturabschnitt
52: Frachtraumbereich
54: Frachtraumbereich
56: Frachtraumbereich
58: Energieaufnahmeeinrichtung
60: Seilzug
62: Seilzug
64: Stützenkopf
66: Stützenkopf
68: Querträger
70: weiteres Quasi-Gelenk
72: weiteres Quasi-Gelenk
74: weiteres Quasi-Gelenk
76: weiteres Quasi-Gelenk
78: Unterstrukturteil
80: Unterstrukturteil
82: Unterstrukturteil
84: Energieaufnahmeeinrichtung
86: Energieaufnahmeeinrichtung
88: Energieaufnahmeeinrichtung
x: Rumpflängsrichtung / Längsrichtung
y: Rumpfquerrichtung / Querrichtung
z: Rumpfhochrichtung / Hochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007030026 A1 [0005]
DE 102008042452 A1 [0006]
US 2009/0206202 A1 [0007]
FR 2936218 A1 [0008]

Claims

Flugzeugrumpf (1), mit einer Außenhaut (2), die über eine Hinterbaustruktur versteift ist und zumindest eine Passagierkabine (4) und einen Frachtraum (6) begrenzt, wobei in Rumpfhochrichtung (z) der Frachtraum (6) unterhalb der Passagierkabine (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterbaustruktur im Frachtraum (6) oberhalb eines Frachtbodengerüstes (10) zumindest zwei seitliche Quasi-Gelenke (16, 18) und unterhalb des Frachtbodengerüsts (10) zumindest ein weiteres Quasi-Gelenk (42, 70, 72, 74, 76) aufweist, wobei im Frachtraum (6) in Rumpflängsrichtung (x) eine Vielzahl von hintereinander angeordneten und in Rumpfquerrichtung (y) wirkenden Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 58, 84, 86, 88) zur Aufnahme von Zuglasten angeordnet ist.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 1, wobei das Frachtbodengerüst (10) auf Höhe seiner Bodenplatten (36, 38, 40) und oberhalb seiner Bodenplatten (36, 38, 40) beidseits von der Hinterbaustruktur beabstandet ist.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest einige der Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 86, 88) einzeln oder zu mehreren zwischen Bodenstützen (26, 28), zwischen denen jeweils das zumindest eine weitere Quasi-Gelenk (42) gebildet ist, angeordnet und mit diesen verbunden sind.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 3, wobei zumindest einige der Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 86, 88) einzeln oder zu mehreren in Bodenplatten (36, 38, 40) integriert sind.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest einige der Energieaufnahmeeinrichtungen (58, 84) in Rumpfumfangsrichtung zwischen dem Kabinenbodengerüst (8) und den seitlichen Quasi-Gelenken (16, 18) an der Hinterbaustruktur angebunden sind, und diese Energieaufnahmeeinrichtungen (58, 84) über jeweils zumindest einen Seilzug (60, 62) mit einer von der Energieaufnahmeeinrichtung (58, 84) aus betrachtet Bodenstütze (26, 28) jenseits des zumindest einen weiteren Quasi-Gelenks in Wirkverbindung stehen.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 5, wobei die Seilzüge (60, 62) an einem von der Hinterbaustruktur entfernten Stützenabschnitt (64, 66) der jeweiligen Bodenstütze (36, 38, 40) angreifen.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hinterbaustruktur zwischen den seitlichen Quasi-Gelenken (16, 18) mehrere weitere Quasi-Gelenke (42, 70, 72, 74, 76) aufweist.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 7, wobei den weiteren Quasi-Gelenken (42, 70, 72, 74, 76) jeweils mehrere Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 58, 84, 86, 88) zugeordnet sind.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 1, wobei die Frachtbodenstruktur (10) Querträger (68) aufweist, von denen zumindest einige mit zumindest zwei Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 58, 84, 86, 88) versehen sind, wobei die Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 58, 84, 86, 88) an Querträgerenden und der Hinterbaustruktur vorgesehen sind.
Flugzeugrumpf nach Anspruch 9, wobei die Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 58) Niete, Bolzen und dergleichen aufweist, mittels denen die Querträger (68) an der Hinterbaustruktur befestigt sind, wobei die Niete, Bolzen und dergleichen jeweils einen Anbindungsbereich an der Hinterbaustruktur und/der Querträger (68) durchsetzen, der gegenüber benachbarten Strukturbereichen eine geringere Belastbarkeit hat.
Flugzeugrumpf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest einige der Bodenstützen (24, 26, 28, 30) selbst als Energieaufnahmeeinrichtungen ausgeführt sind.
Flugzeugrumpf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Rumpfquerrichtung (y) eine zeitlich versetzte Aktivierung zumindest einiger der Energieaufnahmeeinrichtungen (44, 58, 84, 86, 88) erfolgt.
Flugzeugrumpf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kabinenbodengerüst (8) über Vertikalstützen (12, 14) an der Hinterbaustruktur abgestützt ist und Anbindungspunkte der Vertikalstützen (12, 14) an der Hinterbaustruktur Abschnitte der seitliche quasi Gelenke (16, 18) bilden.