-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Kabinendruckregelungssystem, insbesondere für eine Flugzeugkabine,
das mindestens einen Druckmessfühler
zur Messung des tatsächlichen
Druckes in der Kabine, mindestens ein Auslassventil zur Regelung
eines Druckunterschiedes zwischen dem tatsächlichen Druck und dem Druck
der die Kabine umgebenden Atmosphäre, mindestens einen Regler
zur Berechnung eines Steuerungssignals zur Übermittlung an mindestens ein
Auslassventil auf Grundlage des tatsächlichen Druckes und des atmosphärischen Druckes
oder des Druckunterschiedes, beinhaltet.
-
Zusätzlich bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf ein Verfahren zur Regelung des tatsächlichen
Druckes in einer Kabine, insbesondere in einer Flugzeugkabine, das
die Schritte der Messung des tatsächlichen Druckes in der Kabine,
der Messung des Druckes in der umgebenden Atmosphäre, der Berechnung
eines Druckunterschiedes zwischen dem tatsächlichen Druck und dem atmosphärischen Druck
oder als Alternative die Messung eines Druckunterschiedes zwischen
dem tatsächlichen
Druck und dem atmosphärischen
Druck, sowie die Übermittlung
eines Signals für
den tatsächlichen
Druck und eines Signals für
den atmosphärischen
Druck und/oder eines Signals für
den Druckunterschied an mindestens einen Regler zur Berechnung eines Steuerungssignals
für mindestens
ein Auslassventil zur Regelung des Druckunterschiedes zwischen dem tatsächlichen
Druck und dem atmosphärischen Druck
beinhaltet.
-
Unter einem weiteren Gesichtspunkt
richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Auslassventil zur
Regelung eines Druckunterschiedes zwischen dem tatsächlichen
Druck in einer Kabine und dem Druck der umgebenden Atmosphäre, wozu
ein Eingang zum Empfang eines Steuerungssignals von einem Regler
und mindestens eine Steuerungseinheit vorgesehen ist und wobei das
Auslassventil zum Einsatz in einem Kabinendruckregelungssystem oder
einem Verfahren wie vorstehend be-schrieben geeignet ist.
-
Der Druckunterschied zwischen dem
tatsächlichen
Druck in der Kabine und dem Druck der umgebenden Atmosphäre lässt sich
berechnen durch Messung der beiden Drücke und Subtraktion von einander.
Alternativ kann der Druckunterschied mit einem geeigneten Messfühler direkt
gemessen werden. Natürlich
ist es möglich,
auch Informationen von anderen Flugzeugsystemen zu benützen. Der Druckunterschied
wird als positiv bezeichnet, wenn der Druck in der Kabine höher ist,
als der atmosphärische
Druck und als negativ, wenn es sich umgekehrt verhält.
-
Ein Kabinendruckregelungssystem und
ein Auslassventil und ein Verfahren zur Regelung des tatsächlichen
Druckes in einer Kabine ist in US-A-5,934,614 offengelegt, wo alle Merkmale
der Präambel
zu den unabhängigen
Ansprüchen
1, 5 und 11 aufgeführt
sind.
-
Ein Regler, ein Kabinendruckregelungssystem
und ein Verfahren zur Regelung des tatsächlichen Druckes in einer Kabine
ist aus
EP 0 625 463 B1 bekannt,
das dem Anmelden der vorliegenden Erfindung erteilt wurde.
-
In diesem Dokument zum Stand der
Technik wird ein Kabinendruckregelsystem offengelegt, das einen
Regler, ein Auslassventil und zwei Sicherheitsventile beinhaltet.
Der Regler berechnet ein Ausgangssignal auf Grundlage des Druckunterschiedes zwischen
der Kabine und der umgebenden Atmosphäre und zusätzlicher kritischer Parameter,
wie der endgültigen
Reiseflughöhe.
Das Auslassventil wird betätigt,
um den tatsächlichen
Druck in der Kabine nahe an einem vorbestimmten Regelungsdruck für die Kabine
zu halten. Das bekannte System bietet einen geschlossenen Regelkreis.
-
Das System muss zwei Anforderungen
erfüllen.
Erstens darf der Druckunterschied einen bestimmten Schwellenwert
nicht überschreiten,
weil sonst der Flugzeugrumpf beschädigt oder zerstört werden
könnte.
Zweitens legt der Betreiber gewöhnlich
eine bestimmte bestimmte Druck-Änderungsgeschwindigkeit
fest, die eingehalten werden muss. Eine hohe Geschwindigkeit der
Luftdruckänderung
in der Kabine ist schädlich
für Besatzung
und Passagiere und deshalb nicht annehmbar.
-
Bei einer Funktionsstörung des
Auslassventils oder des Reglers kann der Druckunterschied zwischen
Kabine und Atmosphäre
einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten. Bei einem positiven Druckunterschied öffnen sich
die Sicherheitsventile mechanisch auf Grundlage des Druckunterschiedes. Diese Öffnung verhindert
eine durch den Druckunterschied bedingte Beschädigung oder Zerstörung der Kabine.
Zur Kompensation eines negativen Druckunterschiedes sieht das bekannte
System ferner ein Unterdruck-Entlastungsventil vor, das Luft in
die Kabine zuführen
kann.
-
Das bekannte Regelungssystem für den Druck
in der Kabine ist zuverlässig.
Es erfordert jedoch den Einsatz von einem Auslassventil und von zwei
Sicherheitsventilen zur Vermeidung von Überdruckzuständen, was
ein für
Flugzeuge höchst
unerwünschtes
Mehrgewicht bedeutet. Nach den Vorschriften für die Luftfahrt sind zwei voneinander
unabhängige Überdruck-Entlastungsventile
erforderlich.
-
Normalerweise arbeiten Druckregelungssysteme
nach dem Stand der Technik mit zwei Regelkanälen und einem zusätzlichen
manuellen Strang. Im Fall des Versagens gehen die Systeme schrittweise auf
Einfachbetrieb und manuelle Steuerung über. Die geforderten autonomen
Sicherheitsfunktionen sind in den Sicherheitsventilen realisiert.
-
Neue Anforderungen für eine erhöhte Sicherheit
der Einheitssysteme, insbesondere die von FAR geforderten Verbesserungen,
akzeptieren die Kabinendruckregelungssysteme nach dem Stand der Technik
nicht mehr. Das Redundanzniveau muss erhöht werden. Ferner haben die
Flugzeugbetreiber eine verbesserte Abfertigung der Regelungssysteme verlangt,
was die Systemarchitektur in Bezug auf die Wahrscheinlichkeit, dass
es notwendig wird, fehlerhafte Komponenten zu ersetzen, beeinträchtigt hat.
-
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Kabinendruckregelsystem, ein Verfahren zur Regelung
des Kabinendruckes und ein Auslassventil vorzusehen, womit eine
wirksame Druckregelung und Verhinderung eines übermäßig hohen Druckes in der Kabine
bei verringertem Gewicht und erhöhter
Redundanz ermöglicht
wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Aufrechterhaltung
einer hochwertigen Kabinendruckregelung, auch wenn eine oder mehrere
Komponenten des Kabinendruckregelungssystems ausfallen sollten.
-
Zur Lösung dieser Aufgaben bringt
die Erfindung in einer ersten Ausführungsform ein Kabinendruckregelungssystem
der verstehend erwähnten
Art vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Auslassventil
an mindestens einen Regler und mindestens einen Druckmessfühler angeschlossen
ist, um sowohl das Steuerungssignal von mindestens diesem einem
Regler und ein Signal eines tatsächlichen
Drucks von min-destens einem Druckmessfühler aufzunehmen. Vorteilhafter
Weise bein-haltet das Kabinendruckregelungssystem mehrere Regler,
mehrere Druck-messfühler
für den
Druck in der Kabine und mehrere Auslassventile, die aneinander angeschlossen
sind. Dann kann ein Austausch von Signalen aller Regler, Druckmessfühler und
Auslassventile über
eine gemeinsame Datenaustauschleitung erfolgen.
-
In einer zweiten Ausführungsform
werden die vorstehend aufgeführten
Aufgaben durch ein Kabinendruckregelungssystem der erwähnten Art
gelöst,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens ein Druckmessfühler, mindestens
ein Auslassventil und mindestens ein Regler über eine gemeinsame Datenaustauschleitung
miteinander verbunden sind und Signale untereinander austauschen
können.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
beinhaltet das Kabinendruckregelungssystem mindestens einen weiteren
Druckmessfühler
zur Messung des atmosphärischen
Druckes. Dieser Druckmessfühler
kann als integraler Bestandteil in das Kabinendruckregelungssystem
einbezogen und an die gemeinsame Datenaustauschleitung angeschlossen sein.
Als Alternative kann der Druckmessfühler zur Messung des atmosphärischen
Druckes an mindestens einen Regler angeschlossen sein. In diesem
Fall kann der Druckmessfühler
Teil eines anderen Avioniksystems, zum Beispiel eines Systems zur
Bestimmung von Flugparametern, sein.
-
Die Datenaustauschleitung kann als
Duplex-Bussystem konfiguriert sein und vorzugsweise eine dreifache
Redundanz aufweisen. Sie kann an eine Schalttafel zur Ausgabe von
Informationen an und zur Eingabe von Anweisungen durch eine Bedienungsperson
angeschlossen sein.
-
Alle Hauptfunktionen des neuen Kabinendruckregelungssystems
sind vorzugsweise dreifach ausgeführt. Sie können mit dem dreifach redundanten
Duplex-Bussystem für
die beidseitige Datenübermittlung
untereinander verbunden sein. Dieses System ist vorzugsweise zeitsynchron.
Eine Datensynchronisation und Symmetrierung erfolgt zwischen allen
an den Bus angeschlossenen Komponenten.
-
Im Gegensatz zu den Systemen nach
dem Stand der Technik ist für
den Regelvorgang kein Kanal vorhanden, der die zugehörigen Ansteuerungen für alle Auslassventile
leitet. Die Erfindung sieht vielmehr eine Druck-regelung vor, die
von den durch eine Enscheidungslogik gewählten Kom-ponenten durchgeführt wird.
Die angewählten
Komponenten können
in jedem größeren Zeitrahmen
der Echtzeit-Regelfunktion variieren.
-
Bei einem Ausfall in einer Funktion
findet keine Systembeinträchtigung,
wie etwa der Verlust eines Kanals bei Systemen nach dem Stand der
Technik, statt. Nur die betroffene Funktion hat einen Defekt oder
ist fehlerverdächtig.
Sie kann durch eine andere Komponente ersetzt werden, welche die
gleiche Funktion wahrnimmt. Kann der Ausfall behoben werden, dann
wird die defekte Komponente auf Grundlage der Ergebnisse einer eingebauten
Testlogik wieder in Betrieb genommen.
-
Die Erfindung sieht aber noch eine
manuelle Betriebsart vor, die als Funktion der Betriebsmittel des
bereits vorhandenen Regelungssystems läuft. Es ist nicht notwendig,
für die
Funktion der manuellen Betriebsart zusätzliche Systembetriebsmittel
zuzuordnen. Die Komponenten und der Bus brauchen nicht modifiziert
zu werden.
-
Die Einführung des Bus ermöglicht eine
hohe Flexibilität
des Kabinendruckregelungssystems. Defekte Komponenten werden vom
Bus getrennt und sie lassen sich leicht ersetzen. Zusätzliche
Komponenten lassen sich ohne komplizierte Änderungen in der Systemarchitektur
anfügen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Signal für
den tatsächlichen
Druck zusätzlich
an mindestens ein Auslassventil zur Regelung des Druckunterschiedes
zwischen dem tatsächlichen
Druck und dem atmosphärischen
Druck übermittelt
wird, um den Druckunterschied zwischen einem vorbestimmten oberen
Niveau und einem vorbestimmten unteren Niveau zu halten. Zusätzlich kann
das Signal für
den atmosphärischen
Druck an mindestens ein Auslassventil übermittelt werden. Vorteilhafter
Weise sind wieder mehrere Regler, Druckmessfühler und Auslassventile vorgesehen,
die Informationen über
eine gemeinsame Datenaustauschleitung austauschen. Jeder Regler
kann sein eigenes Steuerungssignal berechnen. Die Steuerungssignale
aller Regler werden dann miteinander verglichen, um etwaige ungenaue
Berechnungen festzustellen. Zusätzlich
erhalten die Auslassventile Druckinformationen und können die
Genauigkeit der von den Reglern kommenden Steuerungssignale überprüfen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Positionen der Steuereinheiten von jedem Auslassventil überwacht
und an andere Auslassventile und/oder an die Regler übermittelt.
Eine Fehlfunktion einer Steuereinheit kann beim Datenaustausch zwischen
den Auslassventilen ohne Beteiligung der Regler festgestellt werden.
Ungenaue Positionen lassen sich ohnen weiteres feststellen. Die
Stromversorgung eines Auslassventils, dessen Steuereinheit eine
ungenaue Position aufweist, kann abgeschaltet werden. Vorzugsweise
tauschen die Auslassventile Informationen über die Positionen ihrer Steuereinheiten über die
gemein-same Datenaustauschleitung aus. Als Alternative kann ein
getrennter Da-tenaustauschkanal vorgesehen werden.
-
Die Positionen der Steuereinheiten
aller Auslassventile werden durch den jeweils beteiligten Regler
gesteuert. Dieser Regler kann mit den anderen Reglern, den Druckmessfühlern und
Auslassventilen in Verbindung stehen. Das System kann vom beteiligten
Regler automatisch auf einen anderen umschalten.
-
Sendet der jeweils beteiligte Regler
ein falsches Steuerungssignal aus, dann wird dieses als falsch erkannt.
Die Regelung und Berechnung des Steuerungssignals wird auf einen
anderen Regler übertragen.
Es erfolgt keine Beeinträchtigung
des Systems.
-
Das erfindungsgemäße Auslassventil ist dadurch
gekennzeichnet, dass es zusätzlich
einen Eingang zur Aufnahme des Signals für den tatächlichen Druck und mindestens
eine Schaltlogik zur Betätigung
seiner Steuerungseinheit aufweist.
-
Im Gegensatz zu den Auslassventilen
nach dem Stand der Technik sieht die vorliegende Erfindung ein Auslassventil
mit einer eigenen Logikeinheit vor. Diese Logikeinheit ist vorzugsweise
weniger kompliziert, als die Logikeinheiten des Reglers. Sie sieht
eine Sicherheitsspeicherung für
den Fall vor, dass alle Regler ausfallen und überwacht ständig die vom jeweils beteiligten
Regler kommenden Steuerungssignale. Zu diesem Zweck ist das Auslassventil mit
einem Eingang zur Aufnahme des Sigals für den tatsächlichen Druck ausgestattet.
-
Zur weiteren Verbesserung der Redundanz beinhaltet
das Auslassventil vorzugsweise einen weiteren Eingang für das Signal
des atmosphärischen Drucks
und/oder ein Signal für
den Druckunterschied. Alternativ oder zusätzlich kann das Auslassventil
mit einem Ein-/Ausgang zum Anschluss an eine gemeinsame Datenaustauschleitung
versehen sein. Alle relevanten Informationen können an jedes Auslassventil übermittelt
werden. Die Logikeinheiten nehmen alle erforderlichen Informationen
für die
Betätigung
ihrer zugehörigen
Steuerungseinheiten auf. Das Betäti-gungssignal
und die Position der Steuerungseinheit wird ständig überwacht und mit den Steuerungssignalen
der Regler verglichen.
-
Das Auslassventil kann vorteilhafter
Weise zwei Steuerungseinheiten aufweisen. Es kann eine einzige Logikeinheit
zur Betätigung
aller Steuerungseinheiten vorgesehen werden. Alternativ kann jede Steuerungseinheit
mit einer eigenen Logikeinheit ausgestattet werden. Im letzteren
Fall stehen die Logikeinheiten von jedem Auslassventil miteinander
in Verbindung. Die Verbindung kann über die gemeinsame Datenaustauschleitung
oder über
einen direkten Datenaustauschkanal zwischen den Logikeinheiten innerhalb
des Auslassventils erfolgen.
-
Nachstehend wird die Erfindung anhand
der in den Zeichnungen als Beispiel gezeigten Ausführungsformen
ausführlich
beschrieben, wie folgt:
-
1 zeigt
ein Kabinendruckregelungssystem nach dem Stand der Technik;
-
2 ist
eine schematische Darstellung eines Kabinendruckregelungssystems
in Übereinstimmung
mit der Erfindung;
-
3 ist
eine schematische Darstellung des Datenaustausches des Kabinendruckregelungssystems
in Übereinstimmung
mit der Erfindung;
-
4 ist
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Luftaustrittsventils;
-
5 ist
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Luftaustrittsventils;
-
6 zeigt
schematisch die Kommunikation und Signalverarbeitung nach einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung; und
-
7 zeigt
schematisch die Kommunikation und Signalverarbeitung nach einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
-
1 zeigt
ein Kabinendruckregelungssystem nach dem Stand der Technik, das
einen Druckmessfühler
A, einen Regler B, ein Auslassventil C und eine Anzeige D beinhaltet.
Bei einem Ausfall des Druck-messfühlers A, des Reglers B und/oder
des Auslassventils C wird der Druckunterschied zwischen einem oberen
und unteren Niveau durch ein getrenntes, vollständig pneumatisch betriebenes
Sicherheitsventil E aufrecht erhalten. Die Kabine ist schematisch
als F gekennzeichnet.
-
Die Regelung des Druckunterschiedes
erfolgt durch Messung sowohl des tatsächlichen Druckes in der Kabine
F, als auch des Druckes der Atmosphäre, welche die Kabine F umgibt.
Die Werte werden im Regler B verarbeitet und an das Auslassventil
C übertragen.
Es besteht keine direkte Verbindung zwischen dem Druckmessfühler A und
dem Auslassventil C. Die Signale von Druckmessfühler A und die Berechnungsergebnisse
von Regler B lassen sich auf der Anzeige D darstellen. Zusätzlich sieht
die Anzeige D eine manuelle Betriebsart mit direktem Einfluss auf
das Auslassventil C vor.
-
Bei einem Ausfall des Reglers B kann
das System nach dem Stand der Technik die komplizierten Mechanismen
des Kabinendrucks nicht mehr aufrecht erhalten und wird auf Simplexbetrieb
zurückgeführt. Das
Sicherheitsventil E ist schwer, sperrig und erhöht das Gewicht und die Kosten
des Systems. Obwohl in einem System nach dem Stand der Technik mehrere
Regler B vorgesehen werden können,
erfolgt der Informationsaustausch immer über definierte Kanäle. Es findet
keine freie Kommunikation zwischen den Systemkomponenten statt.
-
2 und 3 zeigen schematisch ein
erfindungsgemäßes Kabinendruckregelungssystem 10 und
den Datenaustausch zwischen den Systemkom ponenten. Das System 10 beinhaltet
drei Regler 11, 12, 13 für die Auslassventile 14, 15, 16, 17 und
drei Druckmessfühler 18, 19, 20 zur
Messung des tatsächlichen
Druckes in der Kabine. Die Komponenten sind miteinander verbunden
durch einen dreifach redundanten Duplex-Bus 22 für die beidseitige
Datenübermittlung.
Der Bus 22 ist an eine Schalttafel 21 zur Anzeige
der Information und zur Eingabe von Anweisungen durch eine Bedienungsperson
angeschlossen. Zusätzlich
sind am Bus 22 Anschlüsse 23, 24 zur
Verbindung mit anderen Avioniksystemen vorgesehen. Die Kabine ist
schematisch mit der Ziffer 50 gekennzeichnet.
-
Jedes Auslassventil 14, 15, 16, 17 beinhaltet zwei
Steuerungseinheiten 25, 26, die über einen
Kanal 27 miteinander kommunizieren können. Jede Steuerungseinheit 24, 25 ist
am Bus 22 angeschlossen.
-
Bei der in 2 und 3 gezeigten
Ausführungsform
beinhaltet das Kabinendruckregelungssystem 10 zusätzlich drei
Druckmessfühler 28, 29, 30 zur
Messung des atmosphärischen
Druckes, die direkt am Bus 22 angeschlossen sind. Zusätzlich oder alternativ
kann der atmosphärische
Druck durch einen Druckmessfühler 28' gemessen werden,
dessen Ausgangssignale über
einen Anschluss 31 an die Regler 11, 12, 13 übertragen
werden. Der Druckmessfühler 28' kann Teil eines
Systems zur Bestimmung von Flugparametern, wie Gesamtdruck, atmosphärischer
Druck und Anstellwinkel sein.
-
Der Bus 22 gestattet die
volle Kommunikation aller gezeigten Komponenten miteinander. Die Regler 11, 12, 13,
die Auslassventile 14, 15, 16, 17 und
ihre Steuerungseinheiten 25, 26, sowie die Druckmessfühler 18, 19, 20 und
die Druckmessfühler 28, 29, 30 können ohne
weiteres Informationen austauschen. Eine Entscheidungslogik bestimmt
jeweils, welcher Regler 11, 12, 13 beteiligt
ist. Zusätzlich
wird bestimmt, welcher Druckmessfühler 18, 19, 20,
beziehungsweise 28, 29, 30 zur Berechnung
herangezogen wird. Jeder Regler 11, 12, 13 kann
mit jeder Steuerungseinheit 25, 26 kommunizieren.
Der Informationsaustausch zwischen den Steuerungseinheiten 25, 26 erfolgt über den
Bus 22 oder den Kanal 27. Zusätzlich kommunizieren die Auslassventile 14, 15, 16, 17 miteinander
und überwachen
die Position ihrer jeweiligen Steuerungseinheiten 25, 26.
Jede unrichtige Position einer Steuerungseinheit wird an alle Auslassventile 14, 15, 16, 17 und
an die Regler 11, 12, 13, sowie an die
Schalttafel 21 übermittelt.
Die Stromversorgung einer Steuerungseinheit 25, 26 mit einer
unrichtigen Position wird abgeschaltet.
-
An den Bus 22 können leicht
neue Komponenten angefügt
werden. Defekte Komponenten des Kabinendruckregelungssystems 10 können ohne weiteres
getrennt und ersetzt werden. Falls einer der Regler 11, 12, 13 oder
einer der Druckmessfühler 18, 19, 20, 28, 29, 30 ausfällt oder
als defekt vermutet wird, werden die erforderlichen Berechnungen
zur Aufrechterhaltung des vorbestimmten Druckunterschiedes auf einen
der verbleibenden Regler 11, 12, 13 übertragen.
Demzufolge besteht eine hohe Redundanz.
-
4 und 5 zeigen zwei verschiedene
Ausführungsformen
eines Auslassventils 14. Die anderen Auslassventile 15, 16, 17 weisen
die gleiche Konstruktion auf. In beiden Ausführungsformen ist das Auslassventil 14 mit
einem Eingang zum Empfang eines Signals 32 für den tatsächlichen
Druck in der Kabine ausgestattet. Zusätzlich ist ein Eingang 42 für ein Signal
des atmosphärischen
Drucks in der umgebenden Atmosphäre
vorgesehen. Ein Eingang 43 ist zum Empfang eines Steuerungssignals 34 vom
beteiligten Regler 11, 12, 13 bestimmt.
Als weitere Sicherheitsmaßnahme
kann ein zusätzlicher
Eingang 44 vorgesehen wer-den, um ein Signal 40 für den Druckunterschied
aufzunehmen, das den Druckunterschied zwischen der Kabine F und
der umgebenden Atmosphäre
anzeigt. Das Auslassventil 14 weist ferner einen Ein-/Ausgang 45 auf,
zum Austausch von Signalen mit dem Bus 22, wie mit dem
Pfeil 39 angedeutet. Die Eingänge 43, 44 und
der Ein-/Ausgang 45 können
in der Praxis als eine einzige Komponente, zum Beispiel als Steckverbindung,
gestaltet werden.
-
Alle Eingänge 41, 42, 43, 44 und
der Ein-/Ausgang 45 sind in einer Logikeinheit 35, 36, 37 angeordnet
oder daran angeschlossen. In der Ausführungsform von 4 ist das Auslassventil 14 mit einer
einzigen Logikeinheit zur Betätigung
der beiden Steuerungseinheiten 25, 26 verse-hen,
wie mit dem Pfeil 38 schematisch angedeutet. Die beiden
Steuer-ungseinheiten 25, 26 sind so gestaltet,
dass sie ein schematisch darge-stelltes Stellglied 46 zur
Regelung des Luftstroms in die Kabine F hinein oder aus der Kabine
F heraus betätigen
können.
-
Die Ausführungsform von 5 zeigt ein Auslassventil 14 mit
zwei Logikeinheiten 36, 37. Jede Logikeinheit 36, 37 ist
für die
Betätigung
des Stellgliedes 46 einer Steuerungseinheit 25, 26 zugeordnet. Für eine voll
redundante Ausführung
ist jede Logikeinheit 36, 37 mit den Eingängen 41, 42, 43 und dem
Ein-/Ausgang 45 ausgestattet. Als zusätzliche Sicher-heitsmaßnahme kann
ein zusätzlicher
Eingang 44 vorgesehen werden, um ein Signal 40 für den Druckunterschied
aufzunehmen.
-
6 und 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen
für Kommunikation
und Signalverarbeitung. In der Ausführungsform von 5 wird das Signal 32 für den tatsächlichen
Druck vom Druckmessfühler 18 und
das Signal 33 für
den atmosphärischen Druck
vom Druckmessfühler 28 an
den Bus 22 und vom Bus 22 auf den Regler 11 übermittelt.
Der Regler 11 berechnet ein Steuerungssignal 34 auf
Grundlage des Signals 32 für den tatsächlichen Druck, des Signals 33 für den atmosphärischen
Druck und zusätzlicher
Parameter, wie Höhe über Grund,
Schätzwert der
Flugzeit, etc.. Dieses Steuerungssignal 34 wird ebenfalls
an den Bus 22 übermittelt.
-
Alle Signale 32, 33, 34 werden
auf die Logikeinheit 35 des Auslassventils 14, 15, 16, 17 übertragen.
Diese Logikeinheit vergleicht das Steuerungssignal 34 mit
dem Signal 32 für
den tatsächlichen Druck
und dem Signal 33 für
den atmosphärischen Druck.
Zeigt dieser Vergleich, dass das Steuerungssignal nicht fehlerhaft
ist, dann betätigt
die Logikeinheit 35 die zugehörigen Steuerungseinheiten 24, 25. Geht
jedoch aus dem Vergleich hervor, dass das Steuerungssignal 34 fehlerhaft
sein könnte,
wird die Information an den Bus 22 zurück übermittelt, wie bei 47 schematisch
dargestellt, und an die anderen Regler 12, 13.
Die Signale 34 vom Regler 11 werden dann ignoriert
und einer der übrigen
Regler, 12, 13 übernimmt den Regelungsvorgang.
-
Zusätzlich oder als Alternative
können
die übrigen
Regler 12, 13 das Signal 32 für den tatsächlichen
Druck und das Signal 33 für den atmosphärischen
Druck oder das Signal 40 für den Druckunterschied ständig aufnehmen.
Dann sind alle drei Regler 11, 12, 13 parallel
geschaltet. Eine Entscheidungslogik (nicht gezeigt) entscheidet,
welcher Regler 11, 12, 13 den Regelungsvorgang übernimmt.
Von der Logikeinheit 35 werden dann nur die von diesem
Regler kommenden Steuerungssignale ausgewertet. Selbstverständlich werden
die Signale 32, 33 von den übrigen Druckmessfühlern 19, 20, 29, 30 ebenfalls
an den Bus 22 und an die Regler 11, 12, 13 zur
Auswertung übermittelt.
Ist ein Druckmessfühler
defekt, dann wird sein Ausgangssignal 32, 33 als
fehlerhaft betrachtet und nicht mehr berücksichtigt.
-
7 zeigt
die Kommunikation und Signalverarbeitung mit einem Auslassventil,
das zwei Logikeinheiten 36, 37 beinhaltet. Die
Signale 32, 33, 34 werden über den
Bus 22 an beide Logikeinheiten 36, 37 übermittelt.
Die beiden Logikeinheiten 36, 37 stehen miteinander
entweder über
den Bus 22, wie beim Pfeil 39 schematisch dargestellt
oder alternativ über die
Kanäle 27 in
Verbindung. Jede Logikeinheit 36, 37 überwacht
die Position der zugehörigen
Steuerungseinheit 25, 26. Diese Position wird
an die anderen Logikeinheiten 35, 36, 37 und
an die Regler 11, 12, 13 übermittelt,
wie bei 39 gezeigt. Wird die Position einer Steuerungseinheit
als ungenau befunden, dann wird die Stromversorgung für die Steuerungseinheit 24 abgeschaltet.
Die Steuerungseinheiten 25, 26 können so
konstruiert sein, dass sie inaktiv sind, sobald sie kein Eingangssignal
mehr erhalten. Bei dieser Konstruktion genügt es, die Stromversorgung für die zugehörige Logikeinheit 36, 37 abzuschalten. Die
Positionen der übrigen
Steuerungseinheiten 25, 26 werden werden so eingestellt,
dass die fehlerhafte Position kompensiert wird.
-
In einer weiteren Ausführungsform
stehen die Auslassventile 14, 15, 16, 17 miteinander
in Verbindung und bestimmen die Position einer fehlerhaften Steuerungseinheit
ohne Beteiligung der Regler 11, 12, 13.
Die Kommunikation erfolgt über
den Bus 22. Durch Vergleich der jeweiligen Positionen der Steuerungseinheiten 25, 26 lässt sich
eine fehlerhafte Position ohne weiteres bestimmen.
-
Die Erfindung sieht ein Kabinendruckregelungssystem 10 vor,
das eine wirksame Druckregelung durch Verbindung aller Komponenten
des Kabinendruckregelungssystems 10 miteinander ermöglicht.
Das vorher erforderliche Sicherheitsventil E kann vollständig eliminiert
werden, wodurch sich eine Gewichtseinsparung ergibt. Durch den Informationsaustausch
und die Kommunikation zwischen den Komponenten kann die Redundanz
des erfindungsgemäßen Kabinendruckregelungssystems
signifikant erhöht
werden. Selbst wenn eine oder mehrere Komponenten ausfallen, ist
es immer noch möglich, eine
hochwertige Regelung des Drucks in der Kabine aufrecht zu erhalten.
Sollten alle Regler 11, 12, 13 ausfallen,
dann ist eine Sicherheitsfunktion auf Grundlage der Logikeinheiten 35, 36, 37 des
Auslassventils 14, 15, 16, 17 vorgesehen.
In ähnlicher Weise
lässt sich
der Ausfall eines Druckmessfühlers 18, 19, 20, 28, 29, 30 leicht
kom-pensieren. Der Druckunterschied zwischen dem tatsächlichen
Druck in der Kabine und dem Druck der umgebenden Atmosphäre wird
zuverlässig
zwischen einem vorbestimmten oberen und unteren Niveau aufrecht
erhalten.