Tragende Rolle
Luftfracht heil an den Zielort zu bringen, ist oft bereits eine heikle Angelegenheit. Sind die zu transportierenden Objekten zumal Hubschrauber, ist noch mehr Vorsicht angebracht. Damit diese am vorgesehenen Einsatzort in Betrieb genommen werden können, g
Ladungssicherung ist ein wichtiges Thema. Bei Lufttransporten von Hubschraubern potenzieren sich die Anforderungen. Sicherheit steht hierbei an allererster Stelle“, so klar bringt Dipl.-Ing. Marcus Stadler, der Geschäftsführer der SMJ Sondermaschinenbau GmbH, die Kernaufgabe des sicheren Hubschraubertransports auf den Punkt. Das Unternehmen entwickelt und produziert maßgeschneiderte Komponenten und Baugruppen, unter anderem für das sichere Befestigen von hochwertiger Luftfracht in Transportflugzeugen. Die SMJ Sondermaschinenbau GmbH löst in enger Zusammenarbeit mit Großunternehmen individuelle Aufgaben durch Sonderkonstruktionen. Das
Aufgabenfeld erstreckt sich von der Konstruktion über den Prototypenbau bis hin zur finalen Serienfertigung.
Wirksamer Schutz
Das kam auch zum Tragen, als das Unternehmen einen wirksamen Schutz der Gesamtstruktur von Hubschraubern während Luftverladeoperationen in Großflugzeugen zu entwickeln begann. Dabei ist der Innenraum der Transportflugzeuge nur wenige Zentimeter größer als die Außenmaße der fast 3.000 kg schweren Hubschrauber, ohne Rotorblätter und deren tonnenschweres Eigengewicht wohlgemerkt. Bereits das Verladen ist eine knifflige Angelegenheit, selbst nach Demontage der Hauptrotorblätter. Mithilfe einer Seilwinde und unterstützt von einer großen Verladecrew, geht es über eine Rampe ins Innere des Transporters. Dort wird der Hubschrauber mittels Verzurrketten am Ladeboden gesichert.
Es galt für die die SMJ Sondermaschinenbau GmbH, ein Verzurrsystem zur Befestigung der Transportketten am Hubschrauber zu entwickeln und den Hubschrauber mit Hilfe dieser Verzurrsysteme während des Lufttransportes zu sichern. Hierbei sind spezielle Verzurrvorrichtungen nötig, die auftretende Lasten in die Hubschrauberstruktur einleiten. Durch umfangreiche FEM-Berechnungen und Simulationen konnte die SMJ Sondermaschinenbau GmbH ein Verzurrsystem in Kooperation mit dem Luftfahrzeughersteller entwickeln. „Besonders die Lasteinleitung in die einzelnen Strukturpunkte am Hauptrotorkopf und in den Kabinenboden stellte uns vor eine große Herausforderung“, erinnert sich Marcus Stadler. Bei der Lösung dieser Probleme zeigte sich die ganze Stärke der mit aktueller CAD- und Simulationssoftware arbeitenden Designabteilung von SMJ Sondermaschinenbau GmbH.
Zudem war 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 Gewicht sparend gebaut und entsprechend fragil konstruiert sind, reicht reines Verzurren mit Ketten nicht aus. Die auf den Hubschrauber wirkenden Kräfte, einem Lastvielfachen von über 4,6 g, 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. Daher kommen spezielle Dämpfungssysteme zum Einsatz. In diesem Fall kooperiert SMJ Sondermaschinenbau GmbH mit der ACE Stoßdämpfer GmbH. Dabei hat das Langenfelder Unternehmen Maschinenelemente im Portfolio, die selbst beim Eintreten von harten Landungen oder Notlandungen die entsprechenden Dämpfungseigenschaften bieten, gemäß der vom Luftfahrzeughersteller vorgegebenen Dämpfungskurve.
Teamwork im Sinne des Endkunden
Ob in Forschungstheorie oder industrieller Praxis, ACE setzt bei den verschiedenen Projekten auf die enge Zusammenarbeit mit den Partnern und auf beidseitigen Wissenstransfer – so hier. Dipl.-Ing. Dieter Wohlschlegel, der Engineering Manager von ACE, äußert sich zun den Anforderungen und ersten Eckdaten: „Für die vorliegende Applikation von SMJ Sondermaschinenbau GmbH ist unsere TUBUS-Produktfamilie prädestiniert. 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.“
Dieter Wohlschlegel: „SMJ, als Spezialist für Lufttransportsysteme, beschäftigte sich im Auftrag des Kunden mit dem Gesamtkonzept zur Luftverladung. Im Rahmen der Entwicklung wurden wir parallel von diesem angesprochen. ACE sollte für das Dämpfungsund SMJ für das Verzurr- und Gesamtdämpfungssystem zuständig sein. Im Rahmen der Kooperation liefert ACE die speziellen TUBUS an SMJ. Diese integrieren unsere Bauteile in ihr Gesamtdämpfungssystem. Vorteil dieser Vorgehensweise war es, die Schnittstellen zum Kunden zu verringern und mi vereinter Kompetenz Lösungen zu schaffen.“
Für das Festlegen der Strukturdämpfertypen war in der Folge eine exakte Auslegung vonnöten. Im Rahmen derer wurde für die maximalen g-Kräfte von 4,6 und bei knapp 3 t Gewicht des Hubschraubers, ohne Rotoren, eine dazu notwendige Energieabsorption bzw. KraftWegkennlinie ermittelt. Dabei wurde berücksichtigt, dass die Kufen des Hubschraubers bauartbedingt eine bestimmte Durchfederung erlauben und damit bei harter Landung einen Teil der auftretenden Energie absorbieren können.
Dazu Dieter Wohlschlegel: „Diese Energieabsorption reicht aber nicht aus, um eine Beschädigung des Hubschraubers bei unsanfter Landung oder turbulentem 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 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, fertigten wir kundenspezifische Sondermodelle. Weil als Nachweis für die Kennlinie die einzelnen Sicherheitsdämpfer vor der Auslieferung getestet werden mussten, haben wir bei der Entwicklung in Tests mit verschiedenen Beaufschlagungen gearbeitet. Die im Zuge dieses Prozesses extra für diese Anwendung modifizierten Tubus erlauben nun die zusätzlich geforderte Energieabsorption und verhindern dadurch die Beschädigung der Hubschrauberstruktur bei einer Extremlandung oder sonstigen Erschütterungen während des Fluges.“
Transport ohne Schaden
Die Dämpfer der Tubus-Produktfamilien sind in über 140 Ausführungen in 24 Stunden lieferbar. Sie sind eine Alternative für kostspieligere Industriestoßdämpfer, wenn nicht punktgenau verzögert werden muss. Auch in beengten Bauräumen, wie in diesem Fall, bewähren sie sich. In einem Teil gefertigt, erzielen die Dämpfer den größten Nutzen durch konstanten Energieabbau in Bereichen, in denen andere Materialien ausfallen oder keine ähnlich hohen Standzeiten von bis zu 1 Million Lastwechseln erreichen. Tubus sind reversibel, preiswert, kompakt und vergleichsweise leicht. Sie absorbieren auftretende Energie je nach Ausführung mit verschiedenen Dämpfungskennlinien. Die hier speziell modifizierten Tubus der Baureihe TC-S sind ursprünglich extra für den Gebrauch in Krananlagen entwickelt worden und erfüllen die Industriestandards.
Die TC-S-Modelle zeichnen sich durch das Konzept von zwei in einem einzigen Maschinenelement verbundenen, dämpfenden Strukturkörpern aus, wodurch die geforderte Federrate für Krananlagen erreicht wird. ACE hat hier den Durchmesser angepasst und jeden kundenspezifisch gefertigten Tubus mit einem extralangen Hub von 146 mm versehen. Die zwei für SMJ Sondermaschinenbau GmbH konstruierten Dämpfer können die geforderte Kraft von 124 kN aufnehmen, ohne dass es zu dauerhaften Verformungen kommt. Sie bieten zudem Puffer für Notlandungen der Transportflugzeuge. ( anm) ■