ACE TUBUS Sicherheitsdämpfer: Tragende Rolle beim Hubschrauber-Transport

Das Gesamtdämpfungssystem der SMJ Sondermaschinenbau bietet sicheren Schutz für das Landesystem und die Struktur von Hubschraubern in Transportflugzeugen.

DI Dieter Wohlschlegel
Engineering Manager, ACE Stoßdämpfer GmbH

„Für die Applikation von SMJ Sondermaschinenbau ist unsere TUBUS-Produktfamilie prädestiniert. “

„Ladungssicherung ist ein wichtiges Thema. Bei Lufttransporten von Hubschraubern potenzieren sich die Anforderungen. Sicherheit steht hierbei an erster Stelle“, stellt DI Marcus Stadler, der Geschäftsführer der SMJ Sondermaschinenbau GmbH, fest. Das von ihm und seinem Geschäftspartner Steffen Jahn geleitete, in Kirchdorf an der Amper ansässige Unternehmen, ist einer der innovativen Spezialisten, die maßgeschneiderte Komponenten und Baugruppen, u. a. für das sichere Befestigen hochwertiger Luftfracht in Transportflugzeugen, entwickeln und herstellen. In allen Industriebereichen weltweit zu Hause, werden von SMJ in enger Zusammenarbeit mit Großunternehmen individuelle Problemstellungen durch Sonderkonstruktionen gelöst. Das Aufgabenfeld erstreckt sich hierbei von der Konstruktion über den Prototypenbau bis hin zur finalen Serienfertigung.

Teil der Dämpfungssysteme sind dafür maßgeschneiderte ACE TUBUS Sicherheitsdämpfer.

DI Marcus Stadler
Geschäftsführer, SMJ Sondermaschinenbau GmbH

„Mit der Integration der von ACE konstruierten und gelieferten Dämpfungselemente konnten wir für unseren Kunden ein stimmiges Gesamtkonzept zur Luftverladung realisieren. “

Gesucht: Wirksamer Schutz für die Hubschrauberstruktur

Dementsprechend galt es auch, einen wirksamen Schutz der Gesamtstruktur von Hubschraubern während Luftverladeoperationen in Großflugzeugen zu entwickeln. Dabei ist wohlgemerkt der Innenraum der Transportflugzeuge nur wenig größer als die Außenmaße der Hubschrauber. Das Verladen ist bereits eine knifflige Angelegenheit. Mithilfe einer Seilwinde und unterstützt von einer Verlade-Crew, geht es über eine Rampe ins Innere des Transporters. Dort wird der Hubschrauber mittels Verzurrketten am Ladeboden gesichert.

So lautete auch die Aufgabe an die SMJ Sondermaschinenbau, 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, welche die auftretenden Lasten in die Hubschrauberstruktur einleiten. Durch umfangreiche Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode und Simulationen konnte SMJ 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 modernster CAD- und Simulationssoftware arbeitenden SMJ-Designabteilung.

Neben der sicheren Verzurrung 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 leicht und fragil gebaut sind, reicht reines Verzurren mit Ketten nicht aus. Die auf den Hubschrauber wirkenden Kräfte, ein Lastvielfaches von über 4,6 g, also mehr als dem Vierfachen des Eigengewichts, können zu strukturellen Schäden führen. Daher sind Lösungen nötig, die die Struktur des Hubschraubers sicher schützen. Somit kommen spezielle Dämpfungssysteme zum Einsatz. In diesem Fall kooperiert SMJ 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, gemäß der vom Luftfahrzeughersteller vorgegebenen Dämpfungskurve, bieten.

Die hier eingesetzte TC-S-Baureihe der TUBUS ist standardmäßig in verschiedensten Größen lieferbar und bietet Energieaufnahmen in Bereichen zwischen 450 bis zu 12.725 Nm.

Gelungenes Teamwork im Sinne des Endkunden

Auch ACE ist für ihre maßgeschneiderten Lösungen bekannt. In den vier Produktbereichen Dämpfungstechnik, Geschwindigkeitsregulierung, Schwingungstechnik und Sicherheitsprodukte verfügt das weltweit operierende Unternehmen über Erfahrungen, die in unterschiedlichsten Bereichen der Industrietechnik ihresgleichen suchen. DI Dieter Wohlschlegel, Engineering Manager von ACE, erklärt die spezifischen Anforderungen und erste Eckdaten des SMJ-Projektes: „Dafür ist unsere TUBUS-Produktfamilie prädestiniert. Aus Co-Polyester Elastomer gefertigt, kommen diese sowohl in der Dämpfungstechnik wie auch als Sicherheitsprodukt zum Einsatz und sind gerade für das Absorbieren von Massekräften unter extremen Einsatzbedingungen ideal geeignet. SMJ beschäftigte sich im Auftrag des Kunden mit dem Gesamtkonzept zur Luftverladung. ACE sollte für das Dämpfungs- und SMJ für das Verzurr- und Gesamtdämpfungssystem zuständig sein. Dazu liefern wir die speziellen TUBUS an SMJ. Diese integrieren unsere Bauteile in ihr Gesamtdämpfungssystem. Vorteil dieser Vorgehensweise war es, die Schnittstellen zum Kunden zu verringern und gemeinsam Lösungen zu schaffen.“

Für das Festlegen der genauen Strukturdämpfertypen war eine exakte Auslegung nötig. Hierzu wurde für die maximalen 4,6 g-Kräfte und bei knapp 3 t Gewicht des Hubschraubers, ohne Rotoren, 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. Dieter Wohlschlegel: „Diese Energieabsorption reicht aber nicht aus, um eine Beschädigung des Hubschraubers bei unsanfter Landung oder turbulentem Transport zu verhindern. Kommt z. B. eine Last von 10.000 N vertikal auf den Hubschrauber, verformen sich die Kufen 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. Also hatten die Dämpfer eine bestimmte Bauform anzunehmen, da sie in die Konstruktion des SMJ-Gesamtdämpfungssystems passen sollten. Demnach 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 spezielle für diese Anwendung modifizierten TUBUS erlauben nun die zusätzlich geforderte Energieabsorption und verhindern so die Beschädigung der Hubschrauberstruktur bei einer Extremlandung oder sonstigen Erschütterungen während des Fluges.“

Geschafft: Transport ohne Schaden bis zum Einsatzort

Die Struktur- und Sicherheitsdämpfer der TUBUS-Produktfamilien von ACE gibt es als Standardprodukte in über 140 Ausführungen. Sie sind immer dann eine ideale Alternative für kostspieligere Industriestoßdämpfer, wenn nicht punktgenau verzögert werden muss. Auch in beengten Bauräumen, wie im Fall von SMJ. TUBUS sind reversibel, preiswert, kompakt und vergleichsweise leicht. Sie absorbieren auftretende Energie je nach Ausführung mit verschiedenen Dämpfungskennlinien. Die für diesen Einsatzfall speziell modifizierten TUBUS der Baureihe TC-S erfüllen die internationalen Industriestandards der OSHA und der CMAA. Die TC-S-Modelle zeichnen sich durch das Dual-Konzept von zwei in einem einzigen Maschinenelement verbundenen, dämpfenden Strukturkörpern aus. ACE hat extra für SMJ den Durchmesser angepasst und jeden dieser TUBUS mit einem extralangen Hub von 146 mm versehen. Diese Dämpfer können in der Gesamtkonstruktion die geforderte Kraft von 124 kN aufnehmen, ohne dass es zu dauerhaften Verformungen kommt. Sie bieten darüber hinaus genügend Puffer für Notlandungen der Transportflugzeuge.