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ACE-Strukturdämpfer gegen Beschädigungen von Hubschraubern

Hubschrauber als Luftfracht effizient schützen
Strukturdämpfer von ACE im Lufttransport

Helikopter heil zu landen, das ist eine technisch anspruchsvolle Aufgabe. Soll aber ein Helikopter zuerst als Luftfracht unbeschadet in ein anderes Land gebracht werden, potenzieren sich die Anforderungen. Lufttransportsicherungen von SMJ Sondermaschinenbau sind deshalb mit integrierten Dämpfungselementen der ACE Stoßdämpfer GmbH versehen.

Robert Timmerberg M. A., Fachjournalist (DFJV), Düsseldorf, i. A. der ACE Stoßdämpfer GmbH, Langenfeld

Individuelle Problemstellungen durch Sonderkonstruktionen zu lösen, das ist das Kerngeschäft der SMJ Sondermaschinenbau GmbH. Das unweit vom Flughafen München in Kirchdorf an der Amper ansässige Unternehmen ist einer der innovativen Spezialisten, die maßgeschneiderte Komponenten und Baugruppen u. a. für das sichere Befestigen von hochwertiger Luftfracht in riesigen Transportflugzeugen entwickeln und herstellen. In vielen Industriebereichen zuhause, wie etwa in der Medizin- und Luftfahrttechnik, werden von SMJ häufig in enger Zusammenarbeit mit Großunternehmen anwenderspezifische Anforderungen durch Funktionsmuster oder Prototypen gelöst. Wichtiger Bestandteil des Full-Service-Angebots ist die Unterstützung bei allen notwendigen Arbeitsschritten im Rahmen von Funktions-, Kompatibilitäts- und Inbetriebnahmetests vor Ort. Die Produkte von SMJ umfassen in der Luftfahrttechnik die Bereiche Ground Support Equipment sowie In- und Outboard Equipment.

Für SMJ machte es die Aufgabe nicht einfacher, dass in dem hier beschriebenen Fall der Innenraum der Transportflugzeuge nur wenige Zentimeter größer ist als die Außenmaße des fast 3 t schweren Helikopterkörpers. Rotorblätter und deren Eigengewicht sind dabei nicht eingerechnet. Um die Gesamtstruktur des Helikopters effizient zu schützen, wurde in enger Partnerschaft mit dem Luftfahrzeughersteller ein Verzurrsystem zur Befestigung der Transportketten am Hubschrauber entwickelt. Hierbei kommt es auf spezielle Vorrichtungen an, die 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.

Neben der sicheren Verzurrung galt es noch, das Problem der Überlastung der Struktur zu vermeiden. Witterungsbedingte Turbulenzen, schnelle Richtungswechsel und die Manöver bei Starts und Landungen führen zu erheblichen Krafteinwirkungen. Da die Senkrechtstarter sehr gewichtsparend gebaut und entsprechend fragil konstruiert sind, reicht reines Verzurren mit Ketten nicht aus. Die auf den Helikopter wirkenden Kräfte, einem Lastvielfachen von über 4,6g, also mehr als dem Vierfachen des Eigengewichts, können zu strukturellen Schäden führen. Um diese Schäden, die auch sehr schwer im Rahmen einer Inspektion nach dem Lufttransport festzustellen sind, zu vermeiden, sind Lösungen nötig, die die Struktur des Hubschraubers zuverlässig schützen. Damit hier Abhilfe geschaffen werden kann, kommen spezielle Dämpfungssysteme zum Einsatz. In diesem Fall kooperiert die SMJ Sondermaschinenbau GmbH mit der ACE Stoßdämpfer GmbH aus Langenfeld im Rheinland.

Strukturdämpfer für einen sicheren Transport

Nach Begutachten der spezifischen Anforderungen und ersten Eckdaten war für Dipl.-Ing. Dieter Wohlschlegel, Engineering Manager von ACE, schnell klar, dass die Tubus-Produktfamilie seines Unternehmens für diese Aufgabe prädestiniert wäre: „Aus Co-Polyester-Elastomer gefertigt, kommen sie sowohl in der Dämpfungstechnik wie auch als Sicherheitsprodukt zum Einsatz und sind gerade auch für das Absorbieren von Massekräften unter extremen Einsatzbedingungen ideal geeignet.“ Für das Festlegen der genauen Strukturdämpfertypen war in der Folge eine exakte Auslegung vonnöten. Im Rahmen derer 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.

Dazu Wohlschlegel: „Diese Energieabsorption 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, was wiederum einer bestimmten Energieaufnahme der Kufen entspricht. Je größer die Last wird, umso gravierender die Deformation. Basierend auf diesen Werten, mussten die zwei Tubus-Sicherheitsdämpfer eine spezielle Kraft-Wegkennlinie aufweisen. Dementsprechend hatten die Dämpfer eine bestimmte Bauform anzunehmen, da sie zusätzlich in die Konstruktion des abgebildeten 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 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 Fluges. Dies gelang, weil ACE die als Basis dienende Tubus-Baureihe TC-S mit einem extralangen Hub von 146 mm versehen hat. Diese Baureihe ist extra für Krananlagen entwickelt worden. Versehen mit dem sogenannten Dual-Konzept von zwei in einem einzigen Maschinenelement verbundenen, dämpfenden Strukturkörpern erreichen sie die geforderte Federrate für Krananlagen. Integriert in die Gesamtkonstruktion, sind die konstruierten Dämpfer bei der hier beschriebenen Applikation sogar in der Lage, genügend Puffer für Notlandungen der Transportflugzeuge zu bieten. bec

www.ace-ace.com
www.smj-sondermaschinenbau.de

Detaillierte Informationen zu den Strukturdämpfern:
hier.pro/nT8tM

Motek 2018: Halle 5, Stand 5223

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