Aufrufe
vor 2 Jahren

DER KONSTRUKTEUR 6/2019

DER KONSTRUKTEUR 6/2019

KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE WENN HELIKOPTER MIT DEM FLUGZEUG FLIEGEN Autor: Robert Timmerberg, M. A., Fachjournalist im DFJV, plus2 GmbH, Düsseldorf PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Von Laufbändern für Weltraumstationen bis hin zu Verschlüssen für Pipelines auf dem Meeresboden – ein Stoßdämpfer-Spezialist hat schon Dämpfungslösungen für viele ungewöhnliche Applikationen realisiert. Der Schutz von Hubschraubern bei deren Transport in Krisengebiete war trotzdem noch einmal eine spannende Herausforderung. Hochwertige Ausrüstung ist außerordentlich schützenswert. Und wenn das Equipment für Rettungszwecke in Krisenregionen vorgesehen ist, ist das noch einmal ein besonderer Aspekt. Die Applikationsanforderungen und Einsatzbedingungen können dabei hohe Ansprüche an die für den Transportschutz eingesetzten Komponenten stellen. Hier sind Spezialisten und maßgeschneiderte Lösungen gefragt. HOHE KRÄFTE, FRAGILE STRUKTUR UND WENIG PLATZ Es galt, ein Befestigungssystem für den Transport von Helikoptern in Flugzeugen zu entwickeln. Eine spannende Aufgabe, die gleich mehrere große Herausforderungen in sich barg: Hohe Kräfte, fragile Struktur und wenig Platz. Zur Lösung dieses Dilemmas kooperierte die SMJ Sondermaschinenbau GmbH mit der ACE Stoßdämpfer GmbH. Ohne Rotorblätter und deren Eigengewicht bereits fast 3 t schwer, mussten die Helikopter wie rohe Eier ins Innere eines Frachtflugzeugs befördert werden. Dessen Innenraummaße betragen dabei nur wenige Zentimeter mehr als die Außenmaße des Hubschrauberkörpers. Um dessen Gesamtstruktur effizient zu schützen, wurde in enger Partnerschaft mit dem Luftfahrzeughersteller ein Landesicherungssystem für die professionelle Befestigung des Hubschraubers entwickelt. Neben der sicheren Befestigung galt es, das Problem der Überlastung der Struktur zu vermeiden. Witterungsbedingte Turbulenzen, schnelle Richtungswechsel und die Manöver bei Starts und Landungen führen zu erheblichen Kraft einwirkungen. Da die Senkrechtstarter sehr gewichtsparend gebaut und entsprechend fragil konstruiert sind, reicht reines Verzurren mit Ketten nicht aus. Die auf den Helikopter wirkenden Kräfte, ein Lastvielfaches von über 4,6 g, also mehr als das Vierfache des Eigengewichtes, können zu strukturellen Schäden führen. Um solche Schäden, die im Rahmen einer Inspektion nach dem Lufttransport nur sehr schwer festzustellen sind, zu vermeiden, sind Lösungen nötig, die die Struktur des Hubschraubers zuverlässig schützen. Spezielle Vorrichtungen sollen die auftretenden Lasten in die Hubschrauberstruktur einleiten. Umfangreiche Berechnungen waren nötig, um die Lasteinleitung in die einzelnen Strukturpunkte am Hauptrotorkopf und in den Kabinenboden sicherzustellen. MASSGESCHNEIDERTE DÄMPFER ALS SCHLÜSSEL FÜR SICHEREN TRANSPORT Für das Festlegen der genauen Strukturdämpfertypen war eine exakte Auslegung vonnöten. Im ersten Schritt wurde eine dazu notwendige Energieabsorption bzw. Kraft-Wegkennlinie ermittelt. Dabei wurde berücksichtigt, dass die Kufen des Hubschraubers bauartbedingt eine bestimmte Durchfederung erlauben und damit im Fall einer harten Landung einen Teil der auftretenden Energie absorbieren können. Diese Fähigkeit reicht aber nicht aus, um eine Beschädigung des Hubschraubers bei unsanfter Landung bzw. Transport zu verhindern. Kommt beispielsweise eine Last von 10 000 N vertikal auf den Hubschrauber, verformen sich die Kufen um 0,03 m, also um 30 mm, welches wiederum einer bestimmten Energieaufnahme der Kufen entspricht. Je größer die Last wird, umso gravierender die Deformation. Basierend auf diesen Werten, mussten FÜR DEN TRANSPORTSCHUTZ DES HELIKOPTERS WURDEN STRUKTUR- DÄMPFER, DIE URSPRÜNGLICH FÜR DEN GEBRAUCH IN KRANANLAGEN ENTWICKELT WURDEN, MODIFIZIERT die beiden ausgewählten Tubus-Sicherheitsdämpfer eine spezielle Kraft-Wegkennlinie aufweisen. Außerdem hatten die Dämpfer eine bestimmte Bauform anzunehmen, da sie zusätzlich in die Konstruktion des Gesamtdämpfungssystems von SMJ passen sollten. Diesen Anforderungen entsprechend, fertigte ACE kundenspezifische Sondermodelle. Weil als Nachweis für die Kennlinie die einzelnen Sicherheitsdämpfer vor der Auslieferung getestet 12 DER KONSTRUKTEUR 6/2019

„MITHILFE DER DÄMPFUNGS- ELEMENTE KONNTEN WIR EIN STIMMIGES GESAMT- KONZEPT REALISIEREN“ www.DerKonstrukteur.de KONSTRUKTIONSELEMENTE 01 Marcus Stadler, Geschäftsführer, SMJ Sondermaschinenbau GmbH 01 Ein zentraler Teil der Dämpfungssysteme sind maßgeschneiderte Tubus-Sicherheitsdämpfer von ACE 02 Die hier eingesetzte TC-S-Baureihe der Tubus ist standardmäßig bereits in verschiedensten Größen lieferbar mit einer Energieaufnahme von 450 bis 12 725 Nm Mit der Integration der von ACE konstruierten Dämpfungselemente konnten wir ein stimmiges Gesamtkonzept zur Luftverladung realisieren. Das Dämpfungssystem, die aufwändigen Verzurrvorrichtungen am Hauptrotorkopf und in der Passagierkabine tragen zum sicheren Lufttransport bei. 02 „UNSERE STRUKTURDÄMP- FER ABSORBIEREN MASSEKRÄFTE UNTER EXTREMEN BEDINGUNGEN“ Dipl.-Ing. Dieter Wohlschlegel, Engineering Manager, ACE Stoßdämpfer GmbH Für die vorliegende Applikation ist unsere Tubus-Produktfamilie prädestiniert. Aus Co-Polyester-Elastomer gefertigt, sind die Strukturdämpfer für das Absorbieren von Massekräften auch unter extremen Einsatzbedingungen ideal geeignet. www.DerKonstrukteur.de werden mussten, ist bei der Entwicklung in Tests mit verschiedenen Beaufschlagungen gearbeitet worden. Die im Zuge dieses Prozesses extra für diese Anwendung modifizierten Tubus erlauben nun die zusätzlich geforderte Energieabsorption von 124 kN und verhindern dadurch die Beschädigung der Hubschrauberstruktur bei einer Extremlandung oder sonstigen Erschütterungen während des Flugs. Die für diesen Einsatzfall speziell modifizierten Tuben der Baureihe TC-S sind ursprünglich extra für den Gebrauch in Krananlagen entwickelt worden und erfüllen die internationalen Industriestandards der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) und der Crane Manufacturers Association of America, Inc. (CMAA). Die TC-S-Modelle zeichnen sich durch das sogenannte Dual-Konzept von zwei in einem einzigen Maschinenelement verbundenen, dämpfenden Strukturkörpern aus, wodurch die geforderte Federrate für Krananlagen erreicht wird. ACE hat extra für den hier geschilderten Fall den Durchmesser angepasst und jeden kundenspezifisch gefertigten Tubus mit einem extralangen Hub von 146 mm versehen. Die vier für SMJ konstruierten Dämpfer sind in der Gesamtkonstruktion in der Lage, die geforderte Energie von 124 kN aufzunehmen, ohne dass es zu dauerhaften Verformungen kommt. Die Sicherheitsdämpfer bieten genügend Spielraum selbst bei Notlandungen von Transportflugzeugen. So verliefen die ersten Luftverladeoperationen zur vollen Zufriedenheit aller Beteiligten. Bilder: ACE www.ace-ace.de

AUSGABE