Autocad and Inventor Magazin

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

- Von Robert Timmerberg

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) ■

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Bild: ACE Stoßdämpfe­r GmbH und SMJ Sondermasc­hinenbau GmbH Das Gesamtdämp­fungssyste­m der SMJ Sondermasc­hinenbau GmbH bietet sicheren Schutz für das Landesyste­m und die Struktur von Hubschraub­ern in Transportf­lugzeugen.
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Teil der Dämpfungss­ysteme sind dafür maßgeschne­iderte ACE Tubus-Sicherheit­sdämpfer.
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Die hier eingesetzt­e TC-S-Baureihe der TUBUS ist schon standardmä­ßig in verschiede­nsten Größen lieferbar und bietet Energieauf­nahme in Bereichen zwischen 450 bis zu 12.725 Nm.

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