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DE29921162U1 - Reusable air cushion for occupant protection in aircraft - Google Patents

Reusable air cushion for occupant protection in aircraft

Info

Publication number
DE29921162U1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
outer shell
gas
occupant
air cushion
airbag
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE29921162U
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German (de)
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority to DE29921162U priority Critical patent/DE29921162U1/en
Publication of DE29921162U1 publication Critical patent/DE29921162U1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/18Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags the inflatable member formed as a belt or harness or combined with a belt or harness arrangement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R2021/0065Type of vehicles
    • B60R2021/0093Aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air Bags (AREA)

Description

„Wiederverwendbares Luftkissen for den InsessenstfiuJzfr^LjfH^hr^jeugen" Dipl.lng.(FH) Sven Rau^ajftier.ljatzi, &zgr;&iacgr;$&bgr;^filpchenJ^fr 1 -ßgi 1092 "Reusable air cushion for the inmate's seat" Dipl.lng.(FH) Sven Rau^ajftier.ljatzi, &zgr;&iacgr;$&bgr;^ filpchenJ^fr 1 -ßgi 1092

Anhang zum Antrag auf Eintragung eines GebrauchsmustersAppendix to the application for registration of a utility model

Bezeichnung der ErfindungDescription of the invention

„Wiederverwendbares Luftkissen für den Insassenschutz in Luftfahrzeugen""Reusable air cushion for occupant protection in aircraft"

BeschreibungDescription

Bei der in Schutzanspruch 1 formulierten Erfindung handelt es sich um ein aufblasbares Gaskissen für die Luftfahrt, das bei eventuellen harten Landungen (z.B. durch fehlendes Fahrwerk, Wasserlandungen oder Landungen in Waldgebieten) die Insassen vor schweren Verletzungen durch Aufprall auf Vordersitze (Lehnen) oder eigenen Extremitäten schützen soll. Das System sollte so ausgelegt sein, daß der Insasse nach der Bruchlandung so schnell wie möglich das Flugzeugwrack verlassen kann, bevor durch eine Brandentstehung und Rauchbildung dieses immer unmöglicher wird. Das System sollte vergleichsweise bedienbar sein wie eine Schwimmweste. Bei Bedarf -und das weiß man in der Regel bei Bruchlandungen vorher - kann dieses System eigenständig durch den Passagier vor seinem Körper auf den Oberschenkeln positioniert, am Beckengurt oder Sitz gesichert und auf Anweisung des Flugpersonals aktiviert werden. Durch z.B. CO2-Kartuschen wird der Gassack im Sekundenbereich mit einem Innendruck versehen, der auf die Höhe von durchschnittlichen Verzögerungen und der daraus resultierenden Energieeinbringung durch den Insassen abgestimmt wird.The invention formulated in claim 1 is an inflatable gas cushion for aviation, which is intended to protect the occupants from serious injuries caused by impact with the front seats (backrests) or their own extremities in the event of a hard landing (e.g. due to a lack of undercarriage, water landings or landings in forest areas). The system should be designed in such a way that the occupant can leave the wreckage of the aircraft as quickly as possible after the crash landing, before this becomes increasingly impossible due to fire and smoke formation. The system should be as easy to operate as a life jacket. If necessary - and this is usually known in advance in the case of crash landings - this system can be positioned independently by the passenger on their thighs in front of their body, secured to the lap belt or seat and activated on the instructions of the flight crew. Using, for example, CO 2 cartridges, the gas bag is provided with an internal pressure within a matter of seconds, which is adjusted to the level of average deceleration and the resulting energy input by the occupant.

Stand der Technik:State of the art:

Der mir bekannte Stand der Technik sieht für für den Bereich des Insassenschutzes in der zivilen Luftfahrt wie folgt aus:The state of the art as far as I am aware in the area of passenger protection in civil aviation is as follows:

1. Alle Sitze (mit Ausnahme der des Flugpersonals - 4-Punkt Gurt) sind nur mit einem Beckengurt, der an der Sitzstruktur befestigt ist, versehen.1. All seats (except those of the flight crew - 4-point belt) are equipped only with a lap belt which is attached to the seat structure.

2. „Normale" Kopfkissen mit äußert geringer Energieabsorptionseigenschaft stehen zudem dem Insassen zur Verfügung2. "Normal" pillows with extremely low energy absorption properties are also available to the occupant

3. Im Falle einer Bruchlandung sollen die Passagiere eine aus zwei möglichen definierten Sitzpositionen einnehmen, die auf den Sicherheitsanweisungen der jeweiligen Bordkarten abgebildet sind. Der Insasse hat sich entweder auf seine Knie vorzubeugen oder sich mit verschränkten Oberarmen auf der Rückenlehne des Vordersitzes abzustützen.3. In the event of a crash landing, passengers should assume one of two possible defined seating positions, which are shown on the safety instructions on the respective boarding passes. The passenger must either bend forward on his knees or support himself on the backrest of the seat in front with his upper arms folded.

4. In einer Fernsehsendung „3 Punkt 12" des Senders RTL vom 10.09.99 wurde ein ca. 2 minütiger Beitrag über den Insassenschutz von Flugzeugpassagieren gesendet. Hier wurde ein System der Fa. Am-Safe vorgestellt, was anscheined kurz vor der Markteinführung steht. Dieses aufblasbare Rückhaltesystem aktiviert sich selbstständig4. In a television program called "3 Punkt 12" on the RTL channel on 10.09.99, a two-minute report was broadcast about the protection of aircraft passengers. A system from the Am-Safe company was presented here, which is apparently about to be launched on the market. This inflatable restraint system activates itself

München, den 29.11.99 : Munich, 29.11.99 :

„Wiederverwendbares Luftkissen fwrden Insessen^ahutzi Dipl.lng.(FH) Sven Rau'lgaiitierJJatz'i, 8^^%Uippchen,«"Reusable air cushion for passengers^ahutzi Dipl.lng.(FH) Sven Rau'lgaiitierJJatz'i, 8^^%Uippchen,"

bei einer Flugzeugverzögerung von 16g und positioniert sich innerhalb von wenigen Millisekunden vor dem Insassen. Eine Batterie sorgt für die Energieversorgung des Beschleunigungsmessers für etwa fünf Jahre, der permanent die Verzögerungen des Flugzeuges mißt.at an aircraft deceleration of 16g and positions itself in front of the passenger within a few milliseconds. A battery supplies the accelerometer, which permanently measures the aircraft's decelerations, with power for about five years.

5. Ein ähnliches Konzept wie unter 4. beschrieben wurde ebenfalls in der Zeitschrift Flug Revue, Ausgabe September 1999, Seite 79, von der amerikanischen Firma BFGoodrich vorgestellt, was sich ebenfalls ab einer Verzögerung von etwa 16g selbstständig aktiviert und vordem Insassen innerhalb weniger Millisekunden positioniert.5. A similar concept to that described under 4. was also presented in the magazine Flug Revue, issue September 1999, page 79, by the American company BFGoodrich, which also activates automatically from a deceleration of about 16g and positions itself in front of the occupant within a few milliseconds.

MängelbeschreibungDescription of defects

Der standardmäßige eingesetzte Beckengurt kann eine rotatorische Vorverlagerung des Oberkörpers nicht verhindern. Auch die vorgeschriebenen Notfallsitzpositionen können schwerste Verletzungen des Insassen durch harte Kontakte mit den Extremitäten oder Strukturelementen des Flugzeuges nicht verhindern, zumal die Lehnensteifigkeit gegen Knicken heutiger Flugzeugsitze zu wünschen übrig läßt (- siehe RTL-Filmbeitrag -). 7 von 10 Bruchlandungen könnten heute überlebbar sein, wenn entsprechende Vorkehrungen, wie sie bereits seit Jahren in der Automobilindustrie eingesetzt werden, zur Anwendung kämen. Verletzte und durch harte Kopfkontakte bewußtlos gewordene Insassen können das stehende und vielleicht bereits brennende Flugzeug über die Notausgänge gar nicht oder viel zu spät verlassen.The lap belt used as standard cannot prevent the upper body from rotating forward. Even the prescribed emergency seat positions cannot prevent the occupants from being seriously injured by hard contact with the extremities or structural elements of the aircraft, especially since the backrest stiffness against buckling of today's aircraft seats leaves a lot to be desired (- see RTL film report -). 7 out of 10 crash landings could be survivable today if appropriate precautions were taken, as have been used for years in the automobile industry. Occupants who are injured or have lost consciousness due to hard contact with their heads cannot leave the stationary and perhaps already burning aircraft via the emergency exits at all or can leave it far too late.

Die Airbagmodule der Firmen Am-Safe und BFGoodrich zielen zwar auf einen verbesserten Insassenschutz ab, können aber grundlegende Probleme, wie folgend beschrieben, nicht lösen:Although the airbag modules from Am-Safe and BFGoodrich aim to improve passenger protection, they cannot solve fundamental problems as described below:

1. Die Bereitstellung eines Luftsackes mit einem Volumen von etwa 50 bis 60 Litern innerhalb weniger Millisekunden würde multipliziert mit den entsprechenden Sitzplätzen eine übermäßige Stressung des Druckdoms des Flugzeuges bewirken, daß dieser dem plötzlichen Druckanstieg nicht standhalten wird. Ein „Zerreißen" des Rumpfes wäre die Folge, zumal zusätzlich große Querkräfte auf den Rumpf infolge der Bruchlandung die Festigkeit der Röhrenkonstruktion deutlich absenken.1. The provision of an airbag with a volume of around 50 to 60 liters within a few milliseconds, multiplied by the number of seats, would cause excessive stress on the aircraft's pressure dome, meaning that it would not be able to withstand the sudden increase in pressure. The result would be a "tearing" of the fuselage, especially since the additional large transverse forces on the fuselage as a result of the crash landing would significantly reduce the strength of the tubular construction.

2. Ein plötzlicher Druckanstieg innerhalb des Flugzeuges würde zudem für die Insassen eine überaus hohe kritische Belastung bedeuten und gesundheitsgefährdend, vielleicht sogar tödlich sein.2. A sudden increase in pressure inside the aircraft would also represent an extremely high critical stress for the passengers and would be hazardous to their health, perhaps even fatal.

3. Ein selbstzündendes System müßte mit einem Sitzplatzbelegungssensor ausgestattet sein, der im Falle einer Nichtbelegung des Sitzplatzes automatisch deaktiviert wird. Dies wäre erforderlich, um unnötige Airbagauslösungen und somit zusätzliche Druckanstiege im Rumpf zu vermeiden.3. A self-igniting system would have to be equipped with a seat occupancy sensor that is automatically deactivated if the seat is not occupied. This would be necessary to avoid unnecessary airbag deployment and thus additional pressure increases in the fuselage.

4. Wie aus den Erfahrungen der Airbagtechnologie in der Automobilindustrie bekannt ist, können Airbagsysteme, die innerhalb von wenigen Millisekunden vor dem Insassen positioniert werden, erhebliche Insassengefährungen im Falle einer „Out of Position"4. As is known from the experience of airbag technology in the automotive industry, airbag systems that are positioned in front of the occupant within a few milliseconds can pose significant occupant risks in the event of an "out of position"

München, den 29.11.99 ;Munich, 29.11.99 ;

„Wiederverwendbares Luttkis5en#f5r den lnsessensuhutz+n#Li|fttehr^ugen" Dipl.lng.(FH) Sven RL^frjytl^gp^tyyüJlftlSZfa "Reusable Luttkis5en # for the lnsessensuhutz+n # Li|fttehr^ugen" Dipl.lng.(FH) Sven RL^frjytl^gp^tyyüJlftlSZfa

Sitzposition des Insassen bewirken. Die der beiden Firmen beschriebenen Systeme sind in der Größenordnung von heutigen Fahrerairbagsystemen. Eine Übertragung der heute bekannten Problemfälle bei Fahrerairbagsystemen auf die angedachten Airbagsysteme für Luftfahrzeuge ist somit denkbar.The systems described by the two companies are of the same size as today's driver airbag systems. It is therefore conceivable that the problems known today with driver airbag systems could be transferred to the planned airbag systems for aircraft.

5. Das Gewicht der von Am-Safe und BFGoodrich angestrebten Rückhaltesysteme liegt um ca. 700 Gramm pro Modul. Hochgerechnet auf die jeweiligen Sitzplätze liegt dieses Gewicht pro Modul deutlich über der Akzeptanzgrenze von heutigen Fluggesellschaften.5. The weight of the restraint systems aimed for by Am-Safe and BFGoodrich is around 700 grams per module. When extrapolated to the respective seats, this weight per module is significantly above the acceptance limit of today's airlines.

6. Bei den oben beschriebenen Systemen der Firmen Am-Safe und BFGoodrich wird der Luftsack erst bei einer Flugzeugverzögerung von etwa 16g getriggert. Betrachtet man die unzureichende Kopplung des Insassen über den Beckengurt, wird der Insasse bereits ab einer Verzögerung von 1g eine rotatorische Vorverlagerung beginnen und eine Differenzgeschwindigkeit zum abgebremsten Flugzeug aufbauen. Eine Triggerung erst ab 16g wird nach den Erfahrungen aus der Automobilindustrie zu spät sein, um den Insassen ausreichend schützen zu können. Zumal wird der Insasse bereits in einer vorverlagerten Position sein, in der er den Entfaltungskräften des Luftsackes ausgesetzt sein wird. Diese als „Out of Position" zu bezeichnende Sitzposition des Insassen wird in zusätzlichen Belastungen auf den Insassen resultieren. Eine bei BFGoodrich beschriebene Zurückverlagerung des Insassen im Falle eines Crashes ist auf Basis von physikalischen Grundbedingungen (F = m &khgr; a) ausgeschlossen.6. In the systems described above by Am-Safe and BFGoodrich, the airbag is only triggered when the aircraft decelerates by around 16g. If one considers the inadequate coupling of the occupant via the lap belt, the occupant will begin to rotate forwards at a deceleration of 1g and build up a speed differential to the braked aircraft. According to experience from the automotive industry, triggering only at 16g will be too late to adequately protect the occupant. In particular, the occupant will already be in a forward position in which he will be exposed to the forces of the airbag's deployment. This seating position of the occupant, which can be described as "out of position", will result in additional stress on the occupant. A backward displacement of the occupant in the event of a crash, as described by BFGoodrich, is impossible on the basis of basic physical conditions (F = m x a).

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, wie man den Insassenschutz in Luftfahrzeugen bei harten Bruchlandungen signifikant erhöhen kann, ohne eine zusätzliche Gefährdung des Insassen zu bewirken.The invention specified in claim 1 is based on the problem of how to significantly increase the occupant protection in aircraft during hard crash landings without causing additional danger to the occupant.

Wie aus der Mängelbeschreibung ersichtlich ist, muß ein funktionierendes Rückhaltesystem mehreren Aspekten gerecht werden:As can be seen from the description of the defects, a functioning restraint system must meet several aspects:

# hohe kinetische Energie des Insassen# high kinetic energy of the occupant

# Druckverteilung innerhalb einer geschlossenen Röhre (Flugzeugrumpf)# Pressure distribution within a closed tube (aircraft fuselage)

# Energieabsorption des Insassen innerhalb seiner maximalen möglichen Vorverlagerung (+ Deformation des Flugzeuges, etc.)# Energy absorption of the occupant within his maximum possible forward displacement (+ deformation of the aircraft, etc.)

# Berücksichtigung der Nichtbelegung einzelner Sitzplätze# Consideration of unoccupied individual seats

# Wiederverwendbarkeit des Luftsacksystems# Reusability of the airbag system

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 bis 3 erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained with reference to Figures 1 to 3. They show:

Fig. 1 das Grundschema des Gaskissens als „Explosionszeichnung" Fig. 2 das Modul in der Ausgangssituation vor dem Crash im Vergleich mit und ohne 3D-Kissen Fig. 1 the basic scheme of the gas cushion as an "exploded view" Fig. 2 the module in the initial situation before the crash in comparison with and without 3D cushion

München, den 29.11.99 - > '" Munich, 29.11.99 - >'"

„Wiederverwendbares Luftkissen for den Ins
Dipl.lng.(FH) Sven Rau,»!,ajifierjjatz'i,
"Reusable air cushion for the
Dipl.lng.(FH) Sven Rau,»!,ajifierjjatz'i,

Fig. 3 die Wirkungsweise der Energieabsorption im Vergleich mit und ohne Modul.Fig. 3 the effect of energy absorption in comparison with and without module.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bauteile des Moduls:Fig. 1 shows the main components of the module:

Eine Außenhülle (1), die für die dreidimensionale Form und das entsprechende Ausgangsvolumen verantwortlich ist, wird aus einem dünnen, unbeschichteten PA 66 Gewebe (z.B. 235dtex) hergestellt. In der Außenhülle (1) sind zudem 2 seitliche Öffnungen (5) mit einem genau definiertem Durchmesser vorgesehen, durch die im Falle der Intrusion des Oberkörpers das Gas entweichen und somit Energie abgebaut werden kann. An der Außenhülle (1) sind ferner beidseitig die Befestigungsgurte (2) angenäht, mit denen das Rückhaltesystem an der Sitzstruktur z.B. durch Karabiner fixiert werden kann. An der Unterseite der Außenhülle (1) im Bereich der Befestigungsgurte (2) befindet sich aus Stabilitätsgründen eine aufgeklebte und/oder vernähte Verstärkungslage (7) aus einem 470dtex PA66 Gewebe. Hier werden die Außenhülle (1), die Innenfolie (3), die Gaskartusche (4) und die Montageplattform (8) zusammengebaut und eine „Zündleine" aus dem Luftsackinneren durch Vorsehung einer Öffnung (9) (z.B. Schlitz) herausgeführt. Alle Gewebe- bzw. Folienlagen werden zusammen mit dem Gasdruckbehälter (4) auf der Montageplattform (8) so verbunden, daß die Leckage aus dem System so gering wie möglich ist. Die Innenfolie (3), die von dem eigentlichen Volumen größer ist als die Außenhülle (1), soll für die anfängliche Gasdichtigkeit und somit für die Standzeit des Systems sorgen. Sie hat außer der Generatoröffnung keine weiteren Öffnungen, durch denen das Gas entweichen kann. Dadurch, daß die Außenhülle (1) eine zur vernachlässigende Dehnung aufweist, wird die Innenfolie (3) nur geringfügig mechanisch beansprucht, obwohl sich schon ein bestimmter Innendruck durch Triggerung der Gaskartusche (4) eingestellt hat. Die Gasdichtigkeit im Bereich der Gaskartuschenanbindung und die Herausführung der Zündleine kann z.B. durch zwei sich überlappende Lagen und deren anschließende Verpressung auf der Montageplattform hergestellt werden. Die Gaskartusche (4), die z.B. mit CO2 gefüllt sein kann, muß zwei wesentliche Systemanforderungen erfüllen. Erstens wird die eingeschlossene Gasmenge im Gasdruckbehälter auf den erforderlichen Anfangsinnendruck im Luftsack abgestimmt (incl. Leckage). Zweitens müssen die Austrittsöffnungen der Gaskartusche in der Größe so dimensioniert sein, daß sich der Luftsack nur innerhalb von Sekunden aufblasen darf, da der Insasse vor heftigen Aufblaskräften geschützt werden soll und der Druckausgleich im Flugzeugrumpf gewährleistet sein muß. Diese lange Aufblaszeit des Luftkissens ist deswegen möglich, da das System rechtzeitig (z.B. 10 bis 20 Minuten) vor der Notsituation positioniert und aktiviert werden kann.An outer shell (1), which is responsible for the three-dimensional shape and the corresponding initial volume, is made from a thin, uncoated PA 66 fabric (e.g. 235dtex). The outer shell (1) also has 2 side openings (5) with a precisely defined diameter through which the gas can escape in the event of intrusion of the upper body and thus energy can be dissipated. The fastening straps (2) are also sewn onto both sides of the outer shell (1), with which the restraint system can be attached to the seat structure, e.g. with carabiners. On the underside of the outer shell (1) in the area of the fastening straps (2) there is a glued and/or sewn reinforcement layer (7) made of a 470dtex PA66 fabric for stability reasons. Here, the outer shell (1), the inner foil (3), the gas cartridge (4) and the assembly platform (8) are assembled and an "ignition cord" is led out of the airbag interior by providing an opening (9) (e.g. slot). All fabric or foil layers are connected together with the gas pressure vessel (4) on the assembly platform (8) in such a way that the leakage from the system is as low as possible. The inner foil (3), which is larger in terms of actual volume than the outer shell (1), is intended to ensure the initial gas tightness and thus the service life of the system. Apart from the generator opening, it has no other openings through which the gas can escape. Because the outer shell (1) has negligible stretch, the inner foil (3) is only subjected to minimal mechanical stress, although a certain internal pressure has already been established by triggering the gas cartridge (4). The gas tightness in the area of the gas cartridge connection and the lead out of the ignition cord can be achieved, for example, by two overlapping layers and their subsequent pressing on the assembly platform. The gas cartridge (4), which can be filled with CO 2 , for example, must meet two essential system requirements. Firstly, the amount of gas enclosed in the gas pressure vessel is adjusted to the required initial internal pressure in the airbag (including leakage). Secondly, the outlet openings of the gas cartridge must be sized so that the airbag can only inflate within seconds, since the occupant must be protected from violent inflation forces and pressure equalization in the aircraft fuselage must be guaranteed. This long inflation time of the air cushion is possible because the system can be positioned and activated in good time (e.g. 10 to 20 minutes) before the emergency situation.

Die Montageplattform (8) wird so gestaltet, daß sie alle Lagen der Außenhülle (1) und der Innenfolie (3) mit der Gaskartusche (4) verklemmen kann. Da die Montageplattform im Beckenbereich des Insassen platziert wird, sollten ergonomische Anforderungen im Design berücksichtigt werden.The mounting platform (8) is designed in such a way that it can clamp all layers of the outer shell (1) and the inner foil (3) with the gas cartridge (4). Since the mounting platform is placed in the pelvic area of the occupant, ergonomic requirements should be taken into account in the design.

München, den 29.11.99 · · j*Munich, 29.11.99 · · j*

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„Wiederverwendbares LultkisSen'fSr den Insessens9hutz*n Liiftfehraeugen" Dipl.Ing.(FH) Sven RaufLaiftier.IJIgrtz 1, ^0£|^$jJhlfriß24i092"Reusable air cushion for passenger protection in aircraft" Dipl.Ing.(FH) Sven RaufLaiftier.IJIgrtz 1, ^0£|^$jJhlfriß24i092

Erklärung der Wirkungsweise:Explanation of how it works:

Wie oben bereits beschrieben, liegt im zusammengebauten Zustand des Moduls die Innenfolie (3) innerhalb der Außenhülle (1). Tritt eine Notsituation ein, wird der Passagier auf Anweisung des Bordpersonals eigenständig das zusammengefaltete Modul vor dem Becken positionieren, an der Sitzstruktur beidseitig einhaken (2) und an der Zündleine den Gasgenerator (4) aktivieren. Nun beginnt der Aufblasvorgang des Luftsackes, der nach etwa 1 bis 2 Minuten abgeschlossen sein sollte. Innerhalb dieser 2 Minuten kann durch die geringe Aufblasgeschwindigkeit der Innendruck innerhalb des Flugzeugrumpfes angepaßt werden. Durch das vorbestimmte Luftsackvolumen durch die Größe und Form der Außenhülle (1) und der Gasmenge aus der Gaskartusche nimmt der Luftsack einen entsprechenden Innendruck ein. Dieser Innendruck (zwischen 0,1 bis 0,3 bar) ist so ausgelegt, daß die Innenfolie (3), die an den beidseitig positionierten Gasaustrittsöffnungen (5) der Außenhülle (1) keine Hinterstützung erfährt, den Belastungen infolge des Innendruckes innerhalb dieser Bereiche standhält. Die Leckage aus dem Rückhaltesystem bis zum Zeitpunkt der Insassenintrusion ist aufgrund der Dichtigkeitsmaßnahmen vernachlässigbar gering. Der Innendruck innerhalb des Luftsackes ist also bis zum Eintritt der Insassenintrusion als konstant zu bezeichnen. Verlagert sich der Insassen infolge der starken Verzögerungen des Flugzeuges wie in Fig. 3 beschrieben nach vorne, wird der Luftsack zwischen Oberschenkeln, Vordersitz und Oberkörper eingeklemmt. Hierdurch wird das Luftsackvolumen entsprechend der Vorverlagerung verkleinert. Dadurch, daß die Leckage innerhalb dieses Zustandes zu vernachlässigen ist, wird der Innendruck entsprechend ansteigen. Die Belastung der Innenfolie in den Bereichen der Gasaustrittsöffnungen steigt proportional mit dem Innendruck an bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Innenfolie den Kräften nachgibt und an mindestens einer Öffnung (5) aufplatzt. Das eingeschlossene Gas kann nun begrenzt durch die Größe der Gasaustrittsöffnung (5) der Außenhülle (1) aus dem Luftsack entweichen. Erst durch die Gasentweichung ist das Luftsacksystem in der Lage, die kinetische Energie des Insassen zu reduzieren. Da die Vorverlagerungskraft bei gleicher Verzögerung bei unterschiedlichen Insassen dementsprechend unterschiedlich groß ist, kann man als Systemoptimierungsansatz die Gasaustrittsöffnungen auf die 5 perzentil Frau, dem 50 perzentil Mann und 95 perzentil Mann entsprechend voreinstellen und bei der Verteilung der Schutzsysteme berücksichtigen. Bei der Eintauchphase des Insassen in den Luftsack muß berücksichtigt werden, daß der Luftsack noch vor dem Kopf des Insassen mit ausreichender Resttiefe (wie in Fig. 3 gezeigt) positioniert ist, da sonst bei einer weiterer Vorverlagerung des Insassen Kontakte mit der Schädeloberseite und Strukturelementen eintreten könnten. Dies ist vorallem dann zu berücksichtigen, wenn Fernsehbildschirme in jeder einzelnen Rückenlehne eingebaut sind und bei heftigen Kontakten splittern können. Zusätzliche Insassenbelastungen infolge des verstärkten CO2-Austrittes können ausgeschlossen werden.As described above, when the module is assembled, the inner film (3) lies inside the outer shell (1). If an emergency situation occurs, the passenger will independently position the folded module in front of the pelvis, hook it onto the seat structure on both sides (2) and activate the gas generator (4) using the ignition cord. The airbag's inflation process now begins and should be completed after around 1 to 2 minutes. Within these 2 minutes, the low inflation speed allows the internal pressure within the aircraft fuselage to be adjusted. The airbag volume is predetermined by the size and shape of the outer shell (1) and the amount of gas from the gas cartridge, meaning that the airbag takes on an appropriate internal pressure. This internal pressure (between 0.1 and 0.3 bar) is designed so that the inner film (3), which is not supported by the gas outlet openings (5) on both sides of the outer shell (1), can withstand the loads caused by the internal pressure within these areas. The leakage from the restraint system up to the time of occupant intrusion is negligible due to the sealing measures. The internal pressure within the airbag can therefore be described as constant until the occupant intrusion occurs. If the occupant shifts forwards as a result of the strong deceleration of the aircraft as described in Fig. 3, the airbag is trapped between the thighs, front seat and upper body. This reduces the airbag volume in proportion to the forward displacement. Because the leakage is negligible in this state, the internal pressure will increase accordingly. The load on the inner film in the areas of the gas outlet openings increases proportionally to the internal pressure up to the time at which the inner film gives way to the forces and bursts at at least one opening (5). The trapped gas can now escape from the airbag, limited by the size of the gas outlet opening (5) in the outer shell (1). Only when the gas escapes is the airbag system able to reduce the kinetic energy of the occupant. Since the forward displacement force varies accordingly for different occupants at the same deceleration, one can pre-set the gas outlet openings for the 5th percentile woman, the 50th percentile man and the 95th percentile man as a system optimization approach and take this into account when distributing the protection systems. When the occupant is immersed in the airbag, it must be taken into account that the airbag is still positioned in front of the occupant's head with sufficient residual depth (as shown in Fig. 3), otherwise contact with the top of the skull and structural elements could occur if the occupant is displaced further forward. This must be taken into account in particular if television screens are built into each individual backrest and could splinter if there is violent contact. Additional occupant stress as a result of the increased CO2 escape can be ruled out.

München, den 29.11.99 · · ·"Munich, 29.11.99 · · ·"

&ldquor;Wiederverwendbares Liitkisien'fijr den I insassenschutz <in Leftfährieugen" Dipl.Ing.(FH) Sven Rau? LaiJner^latz 1, §96#8g$4pjichen»gf71-,ß2*1092"Reusable Liitkisien' for passenger protection in passenger ships" Dipl.Ing.(FH) Sven Rau? LaiJner^latz 1, §96 # 8g$4pjichen»gf71-,ß2*1092

Was ist das Wesentliche und Neue an der Erfindung und welche Vorteile bietet die Erfindung gegenüber dem Bekannten ?What is essential and new about the invention and what advantages does the invention offer over what is known?

1. Bereitstellung eines Rückhaltesystems lange vor der zu erwartenden Notsituation1. Provision of a restraint system long before the expected emergency situation

2. Manuelle Positionierung, Sicherung und Aktivierung des Schutzsystems (vgl. Schwimmweste) auf Anweisung des Borpersonals. Deswegen können Komforteinbußen ausgeschlossen werden.2. Manual positioning, securing and activation of the protective system (see life jacket) on the instructions of the on-board personnel. This means that any loss of comfort can be ruled out.

3. Berücksichtigung der Insassenschwere durch 3 verschieden große Gasaustrittsöffnungen3. Consideration of the occupant weight through 3 different sized gas outlet openings

4. Lange Standzeit (= Aufrechterhaltung eines bestimmten voreingestellten Innendruckes) durch Verwendung einer gasdichten PA-Folie und einer unbeschichteten leichten Außenhülle aus PA 66 Gewebe (z.B. 1 lOdtex bis 235dtex)4. Long service life (= maintenance of a certain preset internal pressure) through the use of a gas-tight PA film and an uncoated, lightweight outer shell made of PA 66 fabric (e.g. 1 lOdtex to 235dtex)

5. Selbstständiger Gasaustrittsbeginn in Abhängigkeit der jeweiligen Verzögerungen des Flugzeuges durch eigenständiges Aufplatzen der Innenfolie bei Überschreitung der Folienfestigkeit an den Gasaustrittsöffnungen (&ldquor;intelligentes System")5. Independent start of gas leakage depending on the respective deceleration of the aircraft by the inner foil bursting when the foil strength at the gas outlet openings is exceeded ("intelligent system")

6. Vermeidung eines übermäßigen Druckanstieges innerhalb des Flugzeugrumpfes durch langsame Gasbereitstellung, die durch die Größe der Gasaustrittsöffnungen an der Gaskartusche bestimmt wird (Aufblaszeit: etwa 1 bis 2 Minuten)6. Avoid excessive pressure build-up inside the aircraft fuselage by slowly supplying gas, which is determined by the size of the gas outlet openings on the gas cartridge (inflation time: approximately 1 to 2 minutes)

7. Vermeidung von airbaginduzierten Verletzungen durch geringe Aufblaskräfte7. Avoiding airbag-induced injuries due to low inflation forces

8. Vermeidung von harten Kopfkontakten mit eignen Extremitäten bzw. Flugzeugstrukturen durch ausreichend großes Luftsackvolumen und entsprechendem Systeminnendruck.8. Avoid hard head contact with one's own extremities or aircraft structures by ensuring a sufficiently large airbag volume and appropriate internal system pressure.

9. Austauschbarkeit der Innenfolie und der Gaskartusche nach Aktivierung möglich9. Replaceability of the inner foil and the gas cartridge possible after activation

10. Gewicht des Systems zwischen 300 und 400 Gramm.10. Weight of the system between 300 and 400 grams.

11. Beruhigender Nebeneffekt auf den Insassen durch zum einen die eigenständige Positionierung des Schutzsystems am Sitz, die selbstständige Aktivierung des Luftsackes und das sichtbare Schutzpotential (lange Standzeit) vor dem Insassen.11. Calming side effect for the occupant due to the independent positioning of the protection system on the seat, the independent activation of the airbag and the visible protection potential (long standing time) in front of the occupant.

12. Verhinderung von Bewußtseinsverlusten der Passagiere, was eine rechtzeitige Evakuierung der Maschine nach einer Notlandung erst ermöglicht.12. Prevention of loss of consciousness of passengers, which enables timely evacuation of the aircraft after an emergency landing.

München, den 29.11.99 :Munich, 29.11.99 :

Claims (4)

1. Wiederverwendbares Luftkissen für den Insassenschutz in Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, 1. daß das Luftkissen vom Passagier eigenständig durch Befestigungsgurte (Fig. 1, 2) vor dem Becken positioniert und an der Sitzstruktur befestigt wird, 2. daß das Luftkissen auf Anweisung durch den Insassen über die Zündleine selbstständig aktiviert wird, 3. daß das Luftkissen sich innerhalb 1 bis 2 Minuten nach Aktivierung vor dem Insassen aufbläst, 4. daß der Vorfüllungsdruck des Luftkissens bis zur Intrusion des Insassen über mehrere Minuten nahezu konstant bleibt, 5. daß im Falle der Insassenvorverlagerung der Luftsackinnendruck nach Erreichen eines Grenzwertes die Innenfolie (Fig. 1, 3) selbstständig an den in der Außenhülle (Fig. 1, 1) vorgesehenen Gasaustrittslöchern (Fig. 1, 5) aufreißt und das eingeschlossene Gas aus dem Luftkissen unter Abbau von kinetischer Energie entweichen kann, 6. daß die Innenfolie (Fig. 1, 3) und die Gaskartusche (Fig. 1, 4) nach Aktivierung ausgewechselt werden können. 1. Reusable air cushion for the protection of occupants in aircraft, characterized in that 1. that the air cushion is positioned independently by the passenger using fastening straps ( Fig. 1, 2) in front of the pelvis and attached to the seat structure, 2. that the air cushion is automatically activated via the ignition cord on the instruction of the occupant, 3. that the air cushion inflates in front of the occupant within 1 to 2 minutes after activation, 4. that the pre-fill pressure of the air cushion remains almost constant for several minutes until the occupant intrudes, 5. that in the event of the occupant being displaced forwards, the pressure inside the airbag, after reaching a limit value, automatically tears open the inner foil ( Fig. 1 , 3) at the gas outlet holes (Fig. 1, 5) provided in the outer shell ( Fig. 1, 1) and the enclosed gas can escape from the air cushion with the reduction of kinetic energy, 6. that the inner foil ( Fig. 1, 3) and the gas cartridge ( Fig. 1, 4) can be replaced after activation. 2. Luftkissen nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 1. daß das Luftkissen sich aus einer Außenhülle (Fig. 1, 1) (z. B. 235 dtex unbeschichtetes PA66-Gewebe), aus einer Innenfolie (Fig. 1, 3) und einer innenliegenden Gaskartusche (Fig. 1, 4) im wesentlichen besteht, 2. daß die Außenhülle (Fig. 1, 1), die Innenfolie (Fig. 1, 3) und die Gaskartusche (Fig. 1, 4) auf einer Montageplattform so zusammengebaut werden, daß die Herausführung der Zündleine der Gaskartusche (Fig. 1, 4) aus dem Luftsackinneren möglich ist, 3. daß die Leckage über den Öffnungen der Innenfolie (Fig. 1, 3) (z. B. Überlappungen) und der Außenhülle (Fig. 1, 1) vernachlässigbar klein gehalten wird, 4. daß in der Außenhülle (Fig. 1, 1) beidseitig Löcher zur Gasentweichung (Fig. 1, 5) vorgesehen sind, 5. daß im Anbindungsbereich der Montageplattform (Fig. 1, 8) eine Verstärkungslage (Fig. 1, 7) aus dem gleichen Material wie die Außenhülle (Fig. 1, 1) eingearbeitet (z. B. geklebt bzw. vernäht) wird, 6. daß an der Außenhülle (Fig. 1, 1) auf beiden Seiten je ein Befestigungsgurt (Fig. 1, 2) vorgesehen ist, der die Position des Luftsackes bezogen auf den Insassen sicherstellen soll, 7. daß die Außenhülle (Fig. 1, 1) eine Öffnung (Fig. 1, 9) innerhalb des Bereiches der Verstärkungslage (Fig. 1, 7) vorsieht, aus der die Zündleine der Gaskartusche (Fig. 1, 4) aus dem Inneren des Moduls herausgeführt werden kann, 8. daß das Modul. 2. Air cushion according to claim 1, characterized in that 1. that the air cushion essentially consists of an outer shell ( Fig. 1, 1) (e.g. 235 dtex uncoated PA66 fabric), an inner film ( Fig. 1, 3) and an internal gas cartridge ( Fig. 1, 4), 2. that the outer shell ( Fig. 1, 1), the inner foil ( Fig. 1, 3) and the gas cartridge ( Fig. 1, 4) are assembled on an assembly platform in such a way that the ignition cord of the gas cartridge ( Fig. 1, 4) can be led out from the interior of the airbag, 3. that the leakage through the openings of the inner foil ( Fig. 1, 3) (e.g. overlaps) and the outer shell ( Fig. 1, 1) is kept negligibly small, 4. that holes for gas escape ( Fig. 1, 5) are provided on both sides of the outer shell (Fig . 1, 1), 5. that in the connection area of the assembly platform ( Fig. 1, 8) a reinforcement layer ( Fig. 1, 7) made of the same material as the outer shell ( Fig. 1, 1) is incorporated (e.g. glued or sewn), 6. that a fastening strap ( Fig. 1, 2) is provided on both sides of the outer shell ( Fig. 1, 1) to ensure the position of the airbag in relation to the occupant, 7. that the outer shell ( Fig. 1, 1) provides an opening ( Fig. 1, 9) within the area of the reinforcement layer ( Fig. 1, 7) through which the ignition cord of the gas cartridge ( Fig. 1, 4) can be led out from the interior of the module, 8. that the module. 3. Innenfolie nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 1. daß die äußeren Abmessungen der Folie um etwa 10% bis 20% größer sind als die äußeren Abmessungen der Außenhülle (Fig. 1, 1), um sicherzustellen, daß die Folie (Fig. 1, 3) in der Ausgangssituation (Fig. 2) nur innerhalb der Gasaustrittsöffnungen (Fig. 1, 5) der Außenhülle (Fig. 1, 1) auf Dehnung belastet wird, 2. daß der Anbindungsbereich des Gasgenerators und der Zündleine so gestaltet wird, daß z. B. mit Hilfe von überlappenden Foliensegmenten die Dichtigkeit innerhalb der Folie gewährleistet wird, 3. daß die Folie (z. B. aus Polyamid) eine Grundfestigkeit aufweist, die dem eingestellten Anfangsinnendruck inclusive 2facher Sicherheit (z. B. Anfangsinnendruck = 0,25 bar &rarr; Reißfestigkeit der Folie bis 0,5 bar sicherstellen!) Stand hält, 4. daß die Folie bei einem weiteren Druckanstieg infolge der Insassenintrusion in den Bereichen der Gasaustrittsöffnungen reißt, den sonstigen Bereich der Außenhülle aber weiter abdichtet, 5. daß die Innenfolie nach Gebrauch ausgetauscht, die Außenhülle aber weiter verwendet werden kann. 3. Inner film according to protection claim 1, characterized in 1. that the external dimensions of the film are approximately 10% to 20% larger than the external dimensions of the outer shell ( Fig. 1, 1) to ensure that the film ( Fig. 1, 3) in the initial situation ( Fig. 2) is only subjected to stretching within the gas outlet openings ( Fig. 1, 5) of the outer shell ( Fig. 1, 1), 2. that the connection area of the gas generator and the ignition cord is designed in such a way that, for example, by means of overlapping foil segments, the tightness within the foil is ensured, 3. that the film (e.g. made of polyamide) has a basic strength that can withstand the set initial internal pressure including a double safety factor (e.g. initial internal pressure = 0.25 bar → ensure tear resistance of the film up to 0.5 bar!), 4. that the film tears in the areas of the gas outlet openings in the event of a further increase in pressure due to occupant intrusion, but continues to seal the rest of the outer shell, 5. that the inner film can be replaced after use, but the outer cover can continue to be used. 4. Gaskartusche nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 1. daß die Gasentweichung aus der Gaskartusche so über die Öffnungsquerschnitte gesteuert wird, daß das Luftsackvolumen erst nach mindestens 1-2 Sekunden vollständig bereitgestellt wurde, 2. daß das entweichende Gas unwesentlich kühler oder wärmer ist als die Raumtemperatur. 4. Gas cartridge according to claim 1, characterized in that 1. that the gas escape from the gas cartridge is controlled via the opening cross-sections in such a way that the airbag volume is only fully provided after at least 1-2 seconds, 2. that the escaping gas is insignificantly cooler or warmer than the room temperature.
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