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Die
angebotene Erfindung wird auf die Flugtechnik, und im engeren Verständnis – zu
den Mitteln der Rettung der Passagiere und der Mannschaft des Flugzeuges
bei der Notlandung bezogen.
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Bei
der Landung des Flugzeuges geschehen manchmal die Vorfälle,
die zu den tragischen Folgerungen führen können.
Auf solche Vorfälle werden die Zufälle bezogen,
wenn das Fahrgestell des Flugzeuges nicht ausgefahren werden konnte,
und das Flugzeug gezwungen wurde, auf dem Bauch zu landen.
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Die
Weise der Bauchlandung ist allgemein bekannt (s. z. B. Meyers
Enzyklopädisches Lexikon, Band 3, Lexikonverlag, Mannheim,
1971. S. 591). Bei Ausfall des Fahrwerks, z. B. durch Verklemmung
der Ausfahrmechanik, nötig werdende Notlandung eines Flugzeugs,
wobei die Rumpfunterseite über die Landebahn gleitet; auf
Flughäfen meist Landung auf einem Schaumteppich, der einen
Aufschlagbrand infolge zu großer Reibungswärmeentwicklung
verhindern soll. Oder landet das Flugzeug mit eingefahrenem Fahrgestell
auf den Streifen der gepflügten Erde, und die Geschwindigkeit
des Flugzeuges wird im Laufe der Reibung des Körpers des
Flugzeuges über den Boden allmählich gelöscht.
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Die
Chancen auf eine günstige Folgerung der Bauchlandung werden
wesentlich verringert, wenn nur das linke oder rechte Teil des Fahrgestells ausgefahren
und verklemmt wurde, und das andere Teil wird durch Verklemmung
der Ausfahrmechanik nicht ausgefahren.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein solches Verfahren
der Notlandung des Flugzeuges vorzuschlagen, das das Risiko der tragischen
Folgerungen einer solchen Landung wesentlich verringern würde,
insbesondere im Zufall, wenn das Fahrgestell nur teilweise ausgefahren
wurde. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche. Auch ist eine Aufgabe der Erfindung, die
Forderungen zur Vorrichtung zu formulieren, mit Hilfe derer ein
solches Verfahren verwirklicht werden kann. Diese Aufgabe wird durch
die Merkmale der Patentansprüche 5–8 (1. Modifikation)
und 9–12 (2. Modifikation) gelöst.
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Das
Verfahren wird an Hand der 1–3 näher
erläutert, die Vorrichtung wird an Hand der 4–17 näher
erläutert.
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Es
wird die nächste Lösung dieses Problems vorgeschlagen.
Das Flugzeug (1) mit dem voll- oder teilweise eingefahrenen,
eigenen Fahrgestell landet auf dem autonomen, motorisierten, ferngesteuerten Notlandungswagen
(weiter – Notwagen) (2), der mit den Stützen
ausgestattet ist, eingerichtet entsprechend der Geometrie des Körpers
(1) des aufgegebenen Typs des Flugzeuges, und die Landung
wird bei der Angleichung der Geschwindigkeiten des Flugzeuges und
des Notwagens verwirklicht, wonach das Bremsen vom Bremssystem des
Notwagens verwirklicht wird.
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Es
sind verschiedene Varianten des Vorfalles dabei möglich,
jedem von denen seine einzelne Variante der Notlandung entspricht.
- • 1. Variante (1). Alle
Teile des eigenen Flugzeugsfahrgestells können durch Verklemmung der
Ausfahrmechanik nicht ausgefahren werden, oder es wurde sicher erkannt,
dass das Bremssystem des Fahrgestells nicht funktioniert. In diesem
Zufall wird der Notwagen (2) vollständig unter das
Flächenmittelstück des Flugzeuges (1)
mit dem eingefahrenen eigenen Fahrgestell zugeführt.
- • 2. Variante (2). Entweder
der linke oder rechte Teil des Flugzeugfahrgestells wurde ausgefahren,
und kann nicht eingefahren werden. Der andere Teil kann dabei nicht
ausgefahren werden. In diesem Zufall wird der Notwagen (2) entweder
unter den rechten oder den linken Flügel des Flugzeuges
(1) zugeführt.
- • 3. Variante (3). Nur
Bugrad wurde nicht ausgefahren, andere Teile des Flugzeugfahrgestells wurden
ausgefahren. In diesem Zufall wird der Notwagen (2) nur
unter den vorderen Teil des Flugzeugrumpfes (13) zugeführt.
- • 4. Variante. Das Bugrad wurde ausgefahren und kann
nicht eingefahren werden, andere Teile des eigenen Fahrzeugfahrgestells
können nicht ausgefahren werden. In diesem Zufall wird
die Notlandung wie gemäß der 1. Variante (1)
verwirklicht.
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Wir
werden jetzt die Forderungen, die zum Notwagen (2) vorgelegt
sind, abfassen.
- • Da die Landungsmasse
der gegenwärtigen Passagierflugzeuge 200 t erreichen kann,
soll die Tragfähigkeit des Notwagens unter Berücksichtigung
der leichten Stoßbelastung nicht weniger 2500 kN sein.
- • Die Breite der Plattform (7) des Notwagens
soll größer sein als 3/4 des Rumpfdurchmessers
der meisten Passagierflugzeuge, d. h. nicht weniger als 4,5 m. Andererseits
soll die Breite der Plattform nicht größer sein
als der minimale Abstand zwischen den inneren Triebwerken, d. h.
nicht größer als 6 m; dann soll die Breite der
Plattform am besten 5,5–6 m sein. Da sich der Schwerpunkt des
Flugzeuges vor der Flügelvorderkante auf 1/3 der Flügeltiefe
einrichtet, soll die Vorderstütze (3) von den
hinteren Stützen (4) nicht weniger entfernt sein
als die Flügeltiefe, d. h. mindestens 8 m. Dabei richten
sich die hinteren Stützen (4) bei dem hinteren
Rand der Plattform (7) des Notwagens ein, und die Länge
des Notwagens (2) soll mit einiger Reserve nicht weniger
als 12 m sein. Da der senkrechte Abstand zwischen Unterkante Rumpf
bis Unterkante Strahltriebwerk bis zu 3 m erreichen kann, soll die
Höhe der Plattform oder des Tragwerks nicht weniger als
3,5 m sein.
- • Die eigene Masse des Notwagens, die Anzahl und der
Durchmesser der Räder spielen nicht die wesentliche Rolle.
Doch soll unter Berücksichtigung dessen, dass bei einigen
Bedingungen der Notlandung der Notwagen den Rand der Landebahn überschreiten
kann, der Durchmesser der Räder nicht weniger als 1,5 m
sein. Durch die ungefähre Einschätzung wird die
Masse des Notwagens ca. 20–25 t betragen.
- • Die wichtige Forderung zum Notwagen – die
Zunahme der Landungsgeschwindigkeit am Anfang der Landungsbahn.
Wir werden übernehmen, dass die Zunahme der Geschwindigkeit
des Notwagens bis zu 240 km/h auf den ersten 100 m sich verwirklichen
soll. Dabei soll die Beschleunigung 22 m/s2 =
2,3 g sein, und der Notwagen (2) bringt sich auf vollen
Gang in 3 s. Unter Berücksichtigung des Faktors des Sicherheitsgrades
soll die Konstruktion des Notwagens die translatorischen Belastungen
bis zu 5 g ertragen.
- • Bei der Masse des Notwagens 20 t für die
Versorgung der Beschleunigung 22 m/s2 soll
die Leistung des Motors nicht weniger als 15 MW (20400 PS) bei einer
Zugkraft des Motors von 440 kN sein. Solche Zugkraft, dem Notwagen
durch die Räder zu übergeben ist unmöglich,
da der Schlupf der Räder schon bei der Zugkraft 80 kN beginnt (bei
Reibungsfaktor 0,8 und ½ der Führungsräder).
Die notwendige Zugkraft ohne Schlupf können nur die reaktiven
Motoren gewährleisten. Also soll der Notwagen (2)
mit den Startraketen (6) (möglicherweise Pulverstartraketen)
mit der summarischen Zugkraft 450 kN ausgestattet sein, die nur
3 s von Anfang des Starts an funktionieren sollen. Konstruktiv sind
die Startraketen (6) am meisten bequemer, auf den Konsolen
(5) an beiden Seiten des Notwagens (2) symmetrisch
aufzustellen (4). Eine Alternative der Startraketen kann
das Startkatapult sein.
- • Nach dem Startsatz der Geschwindigkeit werden die
Startraketen (6) ausgeschaltet, und die weitere Aufrechterhaltung
und die Regulierung der Geschwindigkeit verwirklicht sich vom eigenen
Motor des Notwagens (2). Da die Landungsgeschwindigkeit
des Flugzeuges 250 km/h erreichen kann, soll der eigene Motor des
Notwagens die Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit auf alle Fälle bis
zu 280 km/h gewährleisten. Durch die ungefähre
Einschätzung ist die Leistung des Motors von 1000 PS ausreichend.
- • Auf die Plattform (7) (Patentanspruch 5, 5) sind
eine Vorderstütze (3) und die auseinandergerückte
Einrichtung (8) mit den 2 hinteren Stützen (4)
hart aufgestellt, wobei die Vorderstütze (3) eine
Y-Form hat und stellt einen Fänger für den Rumpf
(13) dar, und die hintere Stützen (4)
symmetrisch auf die aufgegebene Entfernung auseinandergerückt
und nach oben auf die aufgegebene Höhe herausgefahren werden
können. Die Mechanismen des Auseinanderrückens
und des Herausfahrens sind allgemein bekannten (z. B. der Schraubstock
oder hydraulischer Hebebock mit nachfolgendem Verklemmen).
- • Bei dem Querwind fliegt das landende Flugzeug entlang
der Landebahn unter dem kleinen Winkel α, der sich von
der Formel tanα = vLQ/vF, wo vLQ – die
querlaufende Komponente der Geschwindigkeit des Windes, klärt.
Deshalb muß man die Möglichkeit der kleinen Winkelabweichungen
der Plattform (7) des Notwagens (2) von seiner
translatorischen Achse (um senkrechte Achse (9)) vorsehen
(5). Es verwirklicht sich, zum Beispiel, mit Hilfe
eines Schneckengetriebes (10) leicht (Patentanspruch 5).
Die Dicke der Plattform (7) kann dabei klein sein, da sie
sich auf dem Tragwerk (11) einrichtet und das Tragwerk
(11) die ganze Belastung übernimmt.
- • Andererseits, seit 1987 sind die Konstruktionen der
Fahrzeuge bekannt, die eine Möglichkeit haben, sich unter
einem Winkel zu seiner Längsachsen zu bewegen, z. B. Honda
Prelude (http://en.wikipedia.org/wiki/Honda_Prelude).
Darum besteht noch eine Lösung darin, dass der Notwagen
(2) keine schwenkbare Plattform hat. Das Tragwerk (11)
trägt unmittelbar auf sich nur die Blöcke (28 und 29)
der Stutzen (14). Bei einer Bauchlandung
bei Querwind kann sich der ganze Notwagen (2) unter entsprechendem
Winkel zu seiner Längsachse bewegen (Patentanspruch 9).
Dies wird verwirklicht dadurch, dass alle Räder des Notwagens
steuerbar sind, wobei die vorderen (31) und die hinteren
(30) Räder unabhängig voneinander steuerbar
sind (15a, b – es werden
nur zwei vordere und nur zwei hintere Räder gezeigt). Dies
ermöglicht zusätzlich dem Notwagen, operativer
quer zu manövrieren (eine parallele Verschiebung ohne Winkelverschiebung zu
vollziehen – 15a).
Vor dem Start ohne Querwind werden alle Räder parallel
zur Längsachse des Notwagens (und parallel zur Achse der Landebahn)
eingestellt. Vor dem Start bei Querwind werden alle Räder
des Notwagens parallel zueinander (und parallel zur Achse der Landebahn)
unter dem vorgegebenen Winkel zur Längsachse des Notwagens
eingestellt (15b). Für beide Fälle
erfolgt die weitere operative Lenkung des Notwagens durch die Vorderräder
(31) und gleichzeitig durch die Hinterräder (30).
- • Für die Mäßigung des Schlages
bei der Landung des Flugzeuges auf den Notwagen haben die Auflagerplatten
(12) die Stoßdämpfer (17) (8). Es
kann z. B. ein Gummi- oder Federdämpfer sein.
- • Die Flugzeuge mit der unteren Anordnung der Flügel
landen mit dem Flächenmittelstück auf den hinteren
Stützen (4) des Notwagens (2) (Patentansprüche
5–8). In diesem Fall sollen die Auflagerplatten (12)
horizontal ausgerichtet sein (6). Die
Flugzeuge mit der oberen oder mittleren Anordnung der Flügel
landen auf den hinteren Stützen (4) des Notwagens
(2) mit dem Rumpfteil, das unter dem Flächenmittelstück
gelegen ist. In diesem Fall sollen die Auflagerplatten (12)
entsprechend dem Rumpfdurchmesser des gegebenen Typs des Flugzeuges
nach innen geneigt sein (7). Dabei entstehen unter der
Einwirkung des Gewichts des Flugzeuges transversale (horizontale)
Kräfte, die kompensiert sein sollen. Damit diese Bedingungen
automatisch erfüllt wurden, kann das Oberteil jedes der
hinteren Stützen (4), zum Beispiel, die folgende
Konstruktion haben. Das obere Ende der ausgefahrenen Stütze
(4) stellt die Unterstützungsgabel (14)
dar, in der um die Achse (15) der Pendelträger
(16) mit der Auflagerplatte (12) schaukeln kann
(8). Die Auflagerplatte (12) wird ohne äußerliche
Belastung in der horizontalen Lage mit Hilfe der Federn (18)
festgehalten, und unter Einwirkung der Belastung, die unter dem
Winkel zur Vertikale gerichtet ist, nimmt sie die geneigte Lage
ein, die der Oberfläche des Rumpfes (13) an der
Stelle der Stütze (4) entspricht. Um die horizontale
Kraftkomponente zu kompensieren, wurden beide hinteren Stützen
(4) mittels des Querträgers (19) mit den
Klemmeinrichtungen (20) vereinigt (9). Dann
stellt das System der hinteren Stützen die Fangvorrichtung
für den Rumpf (13) dar.
- • Für die mehr gleichmäßige
Verteilung der Landungsbelastung auf den Rumpf (13) werden
die Auflagerplatten (12) der hinteren Stützen
(4) mittels eines elastischen Bandes (23) vereinigt.
In diesem Fall fällt die Notwendigkeit der Federn (18)
fort.
- • Bei oben beschriebener Konstruktion des Notwagens
wirkt auf jede der hinteren Stützen die Belastung, die
ungefähr der Hälfte des Gewichts des Flugzeuges
gleich ist. Die entsprechenden Kräfte wirken auch auf den
Flugzeugkörper bei der relativ kleinen Fläche
der Auflagerplatten. Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine solche Konstruktion des Systems der Stützen
vorzuschlagen, bei der die gleichmäßigere Verteilung
der Landungsbelastung auf den Rumpf (13) verwirklicht wird,
und bei der die Belastung auf jede Stütze wesentlich verringert
würde. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche
9–12 gelöst. Das Wesentliche der Lösung
wird an Hand der 11 und 12 näher
erläutert (hier wurden nur 7 Stützen in der Reihe
gezeigt). Statt auseinandergerückter Einrichtung (8)
mit der 2 hinteren Stützen (4) auf der hinteren
Seite der Plattform (7) ist der Block (24) der hinteren
Stützen, die einander in einer Reihe angeordnet sind, hart
aufgestellt, wobei jede der hinteren Stützen nach oben
auf die aufgegebene Höhe entsprechend der Geometrie des
gegebenen Typs des Flugzeugs herausgefahren werden können.
Dann bei der Notlandung des Flugzeugs mit der unteren Anordnung
der Flügel haben alle hinteren Stützen ungefähr
die gleiche Höhe (11), und
bei der Notlandung des Flugzeugs mit der oberen oder mittleren Anordnung
der Flügel bilden die Auflagerplatten (12) der
hinteren Stützen einen Auflagebogen, der dem Durchmesser
des Rumpfes (13) des gegebenes Typs des Flugzeugs entspricht
(12). Auch statt Y-formige Vorderstütze
auf die vordere Seite des Tragwerks (11) ist der identische
vordere Block (26) der Stützen, die auch nach
oben auf die aufgegebene Höhe entsprechend der Geometrie
des gegebenen Typs des Flugzeugs herausgefahren werden können.
Da der vordere Block (26) nur für die Unterstützung
des Rumpfes (13) vorgesehen ist, bilden die Auflagerplatten
(12) des Blocks (26) der vorderen Stützen
einen Auflagebogen, der dem Durchmesser des Rumpfes (13)
des gegebenes Typs des Flugzeugs entspricht (auch 12). Für
die Druckentlastung jeder der hinteren Stützen, parallel
der hinteren Reihe (24) der Stützen und in kleiner
Entfernung von ihr wird die zweite identische Reihe (25)
der Stützen eingerichtet (13). Dabei
bilden beide Reihen (24 und 25) der hinteren Stützen
den hinteren Block (28) der Stützen. Ganz ähnlich
parallel der vorderen Reihe (26) der Stützen und
in kleiner Entfernung von ihr wird die zweite identische Reihe (27)
der Stützen eingerichtet. Dabei bilden beide Reihen (26 und 27)
der vorderen Stützen den vorderen Block (29) der
Stützen. Für die weitere Druckentlastung jeder
der Stützen und des Flugzeugkörpers kann jeder
der Blöcke (28 und 29) noch eine höhere
Anzahl an Reihen der Stützen enthalten.
- • Man muß noch berücksichtigen, dass
der Rumpf des Flugzeuges bei der Landung nicht die horizontale Lage
hat. Mit dem Ziel, den Auftrieb zur Landung bei der verkleinerte
Geschwindigkeit zu erhalten, nimmt der Anstellwinkel zu, d. h. die Rumpfachse
ist zum Horizont unter einem kleinen Winkel geneigt (16).
Wenn dabei die Auflagerplatten der letzten Reihe die festgehaltene
horizontale Lage bezüglich der Achse haben, die horizontal
zur Wagenlängsachse senkrecht steht, dann wirkt auf die
Auflagerplatten und den Rumpf eine große Flächenpressung,
die zur lokalen Deformation des Rumpfes führen kann. Darum
noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die
geneigte Lage des Rumpfes zur Zeit des ersten Kontaktes des Flugzeuges
mit dem Notwagen zu berücksichtigen. Die Aufgabe wird durch
die Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst. Das Wesentliche
der Lösung wird an Hand der 16 und 17 näher
erläutert. Wie in den oben beschriebenen Konstruktionen
haben alle Auflagerplatten (12) die Freiheit der Abweichung um
die Achsen, die horizontal parallel zur Wagenlängsachse
stehen. Die Auflagerplatten (12) der hinteren Reihe (24)
des hinteren Blocks (28) können zusätzlich
unter Einwirkung der Außenbelastung mit steigendem Widerstand
von der horizontalen Lage um die Achse, die horizontal zur Wagenlängsachse
senkrecht steht, abweichen. Das kann z. B. mittels eines Kugelgelenks
(32) verwirklicht werden (17). Beim
ersten Landungskontakt unter Einwirkung des Flugzeugkörpers nehmen
die Auflagerplatten der hinteren Reihe (24) eine geneigte
Lage ein. Da der Auftrieb zu dieser Zeit noch hoch ist, ist die
Belastung auf diese Auflagerplatten sicher zulässig. Bei
nachfolgendem Bremsen unter Einwirkung des Bremsmomentes nimmt der
Rumpf eine horizontale Lage ein, und die nachfolgende Belastung
wird auf alle Auflagerplatten beider Blöcke (28, 29)
verteilt.
- • Die Fernsteuerung des Notwagens kann sich in den
allgemein bekannten und gut entwickelten Weisen (s., z. B., Richter,
H.: Das große Fernsteuer-Buch. Stuttgart, 1966)
verwirklichen. Zu diesem Zweck wird der Notwagen (2) mit
den Sensoren der Position und der Geschwindigkeit des Flugzeuges
(1) bezüglich des Tragwerks (11) des Notwagens
und mit dem System der automatischen operativen Korrektur dieser
Position mittels der Veränderung der Geschwindigkeit und
der Position des Notwagens ausgestattet. Dabei wird die Möglichkeit
der Steuerung von einem automatischen System, als auch die Fernsteuerung
vom Fahrer vorgesehen. Für den letzten Fall für
die visuelle Bestimmung der Position des Flugzeuges (1)
bezüglich der Plattform (7) nach zwei Koordinaten
wird der Notwagen (2) mindestens mit zwei Fernsehkameras
(22) versorgt, von denen eine auf der Konsole (21)
vorwärts angebracht ist und befindet sich auf der translatorischen
Achse des Notwagens (2), und die andere Fernsehkamera (22)
ist auf der Konsole (21) zur Seite angebracht und befindet
sich auf der transversalen Achse auf dem Niveau der hinteren Stützen
(4) (10). Für die größere
Zuverlässigkeit werden die Fernsehkameras verdoppelt. Dabei
besteht die beste Variante der Verwirklichung der Notlandung darin, dass
sich die ursprüngliche Annäherung des Notwagens
an das Flugzeug mittels Fernsteuerung vom Fahrer verwirklicht wird,
und dann übernimmt das automatische System die Funktion
der Fernsteuerung.
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- 1
- Flugzeug
(Flugzeugkörper)
- 2
- autonomer
motorisierter ferngesteuerter Notwagen
- 3
- Vorderstütze
- 4
- hintere
Stütze
- 5
- Konsole
- 6
- Startrakete
- 7
- Plattform
- 8
- auseinandergerückte
Einrichtung
- 9
- senkrechte
Achse der Plattform
- 10
- Schneckengetriebe
- 11
- Tragwerk
des Notwagens
- 12
- Auflagerplatte
- 13
- Rumpf
- 14
- Unterstützungsgabel
- 15
- Achse
des Pendelträgers
- 16
- Pendelträger
- 17
- Stoßdämpfer
(Gummi- od. Federdämpfer)
- 18
- Feder
- 19
- Querträger
- 20
- Klemmeinrichtung
- 21
- Konsole
der Fernsehkamera
- 22
- Fernsehkamera
- 23
- elastisches
Band
- 24,
25
- Reihe
der hinteren Stützen
- 26,
27
- Reihe
der vorderen Stützen
- 28
- Block
der hinteren Stützen
- 29
- Block
der vorderen Stützen
- 30
- Hinterräder
- 31
- Vorderräder
- 32
- Kugelgelenk
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Meyers Enzyklopädisches
Lexikon, Band 3, Lexikonverlag, Mannheim, 1971. S. 591 [0003]
- - http://en.wikipedia.org/wiki/Honda_Prelude [0009]
- - Richter, H.: Das große Fernsteuer-Buch. Stuttgart,
1966 [0009]