DE10252908A1 - Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen in LTA-Luftfahrzeugen - Google Patents

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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64BLIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/70Ballasting arrangements

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen, deren Auftrieb ständig etwa im Gleichgewicht mit dem Gewicht des Luftfahrzeuges einschließlich Zuladung gehalten wird. Beim Aufnehmen oder Absetzen der Ladung wird in entsprechender Menge Ballast abgegeben oder aufgenommen. Die erfindungsgemäße Anordnung von Ballast-Wassertanks lässt ein einfaches und zeitsparendes Befüllen/Entleeren der Wassertanks zu und erlaubt deren Nutzung zur Trimmung. Die Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen werden so ausgeführt, dass alle Ballasttanks über Hauptleitungen und mit diesen in Verbindung stehenden Anschlussleitungen sowie Anschlusskupplungen verbunden und mittels Absperrschieber einzeln absperrbar sind. Alle Ballasttanks stehen zusätzlich über einzeln absperrbare Trimmleitungen mit einer Wasserpumpe und mit einer Hauptleitung in Verbindung. Es können symmetrisch zwischen den Ballasttanks einzeln befüllbare und absperrbare Trimmtanks auf dem Lastrahmen angeordnet werden. Der Durchmesser der Haupt- und Anschlussleitungen ist wesentlich größer als der der Trimmleitungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen, insbesondere von Lastenballonen.
  • Bei leichter als Luft-Fahrzeugen, auch LTA-Luftfahrzeuge genannt, muss die Auftriebskraft ständig etwa im Gleichgewicht mit dem Gewicht des Luftfahrzeuges gehalten werden. Da sich das Gewicht aus dem Eigengewicht des Luftfahrzeuges und der Last bzw. Zuladung zusammen setzt, muss beim Lastaufnehmen oder -absetzen in entsprechender Menge Ballast abgegeben oder aufgenommen werden. Als Ballast eignet sich Wasser sehr gut.
  • LTA-Luftfahrzeuge, die Lasten transportieren, weisen im allgemeinen einen Lastrahmen auf, der Ballast-Wassertanks enthält.
  • Beim bekannten Lastenballon CL 75 der Anmelderin enthält der Lastrahmen an zwei gegenüberliegenden Seiten je zwei Ballast-Wassertanks aus einem Verbundwerkstoff. Die Leitungen bestehen aus einem Kunststoff und die Verbindungen sind geklebt. Die Ballasttanks sind gleich groß und symmetrisch zum Masseschwerpunkt angeordnet. Jeder Wassertank enthält eine Anschlusskupplung zur Befüllung/Entleerung und ist mittels Schieber einzeln absperrbar. Das Befüllen/Entleeren ist bei dieser Anordnung sehr aufwändig. Die Füll-Wasserschläuche müssen häufig umgelegt und neu angeschlossen werden. Es muss auch sichergestellt werden, dass alle Tanks mit der gleichen Wassermenge gefüllt sind.
  • Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen zu finden, die ein einfaches und Zeit sparendes Befüllen/Entleeren der Wassertanks sowie eine Trimmung des Fahrzeugs ermöglichen.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Anspruches 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen, insbesondere von Lastenballonen, die mehrere, gleich große, symmetrisch angeordnete Tanks umfasst, wird erfindungsgemäß so ausgeführt, dass alle Ballasttanks über Hauptleitungen und mit diesen in Verbindung stehende Anschlussleitungen sowie Anschlusskupplungen verbunden und mittels Hauptabsperrschieber einzeln absperrbar sind. Alle Ballasttanks stehen zusätzlich über einzeln absperrbare Trimmleitungen mit einer Wasserpumpe und mit einer Hauptleitung in Verbindung.
  • In Ausgestaltung der Erfindung sind symmetrisch zwischen den Ballasttanks einzeln befüllbare und absperrbare Trimmtanks auf dem Lastrahmen angeordnet.
  • Es ist zweckmäßig, dass der Durchmesser der Haupt- und Anschlussleitungen wesentlich größer als der der Trimmleitungen ist.
  • Nach der Erfindung sind die Absperrschieber und die Wasserpumpe steuerbar. In besonderer Ausgestaltung sind die Absperrschieber und die Wasserpumpe funkfernsteuerbar zur einfacheren Handhabung durch die Besatzung oder Beladecrew.
  • Erfindungsgemäß können die Haupt- und Anschlussleitungen so ausgeführt werden, dass sie als Versteifungen in die Statik des Lastrahmens integriert sind.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert unter Einbeziehung einer einzigen Zeichnung mit einer Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.
  • Im Ausführungsbeispiel wird die Erfindung an einem Lastrahmen 1 mit vier Ballasttanks 2a; 2b; 2c; 2d mit einem Volumen von beispielsweise je etwa 20m3 für einen Lastenballon mit einer Tragfähigkeit von 75t dargestellt.
  • Die Erfindung ist auch in gleicher Weise für Lastrahmen geeignet, die zum Lastaustausch von Luftschiffen herabgelassen werden können.
  • Der Lastrahmen 1 hat einen annähernd quadratischen Grundriss, kann aber für Luftschiffe vorwiegend rechteckig mit nahezu beliebiger Anzahl und Größe von Ballasttanks ausgestaltet sein. Zur Erreichung der erforderlichen Stabilität des Lastrahmens 1 sollen die Ballasttanks 2a2d gleichmäßig, symmetrisch zum Masseschwerpunkt verteilt sein. Da in der Mitte des Lastrahmens 1 mit Ladeöffnung an zwei gegenüberliegenden Seiten eine möglichst große Fläche zur Aufnahme der Last frei bleiben muss, ist es zweckmäßig, die Ballasttanks 2a2d symmetrisch zur Mittelachse des Lastrahmens 1 an den anderen beiden Seiten gleichmäßig zu verteilen. Zwischen den Ballasttanks 2a; 2c und 2b; 2d kann je ein kleinerer, separat befüllbarer und entleerbarer Trimmtank 3a und 3b angeordnet sein. Die Hauptleitungen 5a; 5b sind bis in die Nähe der Außenkanten des Lastrahmens 1 zwischen den Ballasttanks 2a; 2c und 2b; 2d geführt und weisen an beiden Enden einen Absperrschieber 9a und von außen zugängliche Anschlusskupplungen 8 auf. Der Durchmesser der Hauptleitungen 5a; 5b ist von der Befüllmenge und der zur Verfügung stehenden Zeit abhängig.
  • Im Ausführungsbeispiel werden 4'' (Zoll)-Leitungen verwendet. Die Hauptleitungen 5a; 5b sind niedriger verlegt als der tiefste Punkt der Ballasttanks 2a bis 2d. Es ist zweckmäßig, dass die Haupt- und die später erläuterten Anschlussleitungen 5a; 5b und 6a; 6b aus Aluminium oder einem anderen leichten und hochfesten Werkstoff bestehen. Bei einem Durchmesser von 4'' können die Leitungen bei entsprechender Einbindung in die Lastrahmenkonstruktion einen wesentlichen Beitrag für die Statik des Lastrahmens 1 liefern. Die Ausführung der Hauptleitungen 5a; 5b kann bei Verzicht auf einige Vorteile vereinfacht werden. Prinzipiell ist auch nur eine einzige Hauptleitung mit einem von außen zugänglichen Hauptabsperrschieber 9a und einer Anschlusskupplung 8 möglich.
  • Die Hauptleitungen 5a; 5b sind untereinander und mit Anschlussleitungen 6a; 6b sowie mit einer Wasserpumpe 4 verbunden. Die Anschlussleitungen 6a; 6b stehen über je einen steuerbaren Absperrschieber 9 mit den Ballasttanks 2a; 2b; 2c; 2d in Verbindung. Von einer Hauptleitung 5b führt über einen Absperrschieber 11 eine Leitung zur Wasserpumpe 4, die über Trimmleitungen 7a: 7b geringeren Querschnitts und je einen Absperrschieber 10 mit den Ballasttanks 2a2d in Verbindung steht. Die Trimmleitungen 7a; 7b haben unter den o.g. Bedingungen einen Durchmesser von etwa 1'' und die Leitung mit dem Absperrschieber 11 von 1,5''.
  • Die Trimmtanks 3a; 3b weisen gesonderte Leitungen mit je einem von außen zugänglichen Hauptabsperrschieber 9b und einer Anschlusskupplung 8 auf. Die Trimmtanks 3a; 3b dienen der Feintrimmung und der Trimmung zur Anpassung durch veränderte Bedingungen während des Einsatzes des LTA-Luftfahrzeuges als Lastentransporter. Da die Hauptabsperrschieber 9b steuerbar sind, auch funkfernsteuerbar, kann aus einem oder beiden Trimmtanks 3a; 3b auch während des Fluges Wasser abgelassen werden.
  • Die Ballasttanks 2a2d sind vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff mit eingeklebten Anschlussstutzen. Bei Verwendung von Haupt-, Anschluss- und Trimmleitungen 5a; 5b; 6a; 6b; 7a und 7b aus Aluminium können die Verbindungen geschraubt werden. Damit ist ein einfacher Austausch von Anschlussstücken und damit der Einsatz unterschiedlicher Kupplungssysteme möglich.
  • Als Absperrschieber 9; 9a; 9b; 10 und 11 können Kegelschieber mit Handrad und zum einfacheren Auswechseln mit einseitiger Rohrverschraubung Einsatz finden, da sie beidseitig druckbelastet sind. Die Absperrschieber können über Kardanwellen von außen bedient werden. Soll eine Fernsteuerung realisiert werden, müssen Absperrschieber mit Antrieben, vorzugsweise elektromagnetischen oder elektromotorischen, verwendet werden.
  • Alle Leitungssysteme 5a; 5b; 6a; 6b und 7a; 7b müssen so verlegt sein, dass sie einen tiefsten Punkt mit Entleerungsmöglichkeit zum Service und bei Frostgefahr aufweisen.
  • Der Lastrahmen 1 weist außen an den beiden Tankseiten je zwei Anschlusskupplungen 8 mit Absperrschiebern 9a sowie eine Anschlusskupplung 8 mit einem Absperrschieber 9b für einen Trimmtank 3a; 3b auf. Bei Verwendung von zwei Hauptleitungen 5a; 5b können je nach Situation alle Ballasttanks 2a2d von der rechten oder linken Seite des Lastrahmens 1 versorgt werden. An eine Anschlusskupplung 8 wird eine Pumpe zum Entleeren mittels einer Saugleitung und an die andere eine Leitung zum Befüllen angeschlossen. Beide Leitungen können während des gesamten Lastaustausches am Lastrahmen 1 angeschlossen bleiben. So kann man auf kurzfristige Laständerungen und äußere Einflüsse wesentlich schneller reagieren.
  • Die Ballasttanks 2a2d sind über ein zweites Rohrsystem der Trimmleitungen 7a; 7b miteinander und mit einer Wasserpumpe 4 verbunden. Die Wasserpumpe 4 kann eine normale Hauswasserpumpe sein. Die Wasserpumpe 4 ermöglicht ein Umpumpen des Ballastwassers zwischen den einzelnen Ballasttanks 2a2d.
  • Sind beim Befüllen alle Absperrschieber 9 geöffnet, pegelt sich der Wasserstand in den einzelnen Ballasttanks 2a2d auf gleiches Niveau ein. Kann die aufzunehmende Last nicht genau symmetrisch zum Masseschwerpunkt verladen werden, so wird mittels Wasserpumpe 4 durch Betätigung der entsprechenden Absperrschieber 9; 10; 11 ein Ballastausgleich zwischen den Ballasttanks 2a2d durchgeführt. Die Wasserzuführung zur Pumpe 4 erfolgt durch Öffnen des Absperrschiebers 11 zur Hauptleitung 5b. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht ein einfaches und schnelles Befüllen und Entleeren der Ballasttanks. So läuft das Wasser nicht drucklos ab, sondern kann mittels Pumpe abgesaugt werden. Die Schläuche zum Befüllen und Entleeren brauchen nicht mehr für jeden Ballasttank umgekuppelt zu werden. Durch das zusätzliche Trimmleitungssystem ist eine nachträgliche Trimmung zu jedem Zeitpunkt möglich. Es können unterschiedliche Kupplungssysteme eingesetzt werden. Die Leitungssysteme können durch Einbindung in die Tragkonstruktion eine Verbesserung der Statik des Lastrahmens erbringen.
  • Die Erfindung ist für alle Luftfahrzeuge leichter als Luft (LTA) geeignet, die einen mit diesem auf Abstand verbundenen oder absenkbaren Lastrahmen mit mehreren Ballastwassertanks aufweisen.
  • 1
    Lastrahmen
    2a–2d
    Ballasttanks
    3a; 3b
    Trimmtanks
    4
    Wasserpumpe
    5a; 5b
    Hauptleitungen
    6a; 6b
    Anschlussleitungen
    7a; 7b
    Trimmleitungen
    8
    Anschlusskupplungen
    9
    Hauptabsperrschieber
    9a; 9b
    von außen zugänglicher Hauptabsperrschieber
    10; 11
    Absperrschieber

Claims (5)

  1. Anordnung von mehreren Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen, insbesondere von Lastenballonen mit gleich großen symmetrisch angeordneten Tanks, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ballasttanks (2a2d) über mindestens eine Hauptleitung (5a; 5b) und mit diesen in Verbindung stehende Anschlussleitungen (6a; 6b) sowie Anschlusskupplungen (8) verbindbar und mittels Hauptabsperrschieber (9a; 9b) einzeln absperrbar sind, wobei alle Ballasttanks (2a2d) zusätzlich über einzeln absperrbare Trimmleitungen (7a; 7b) mit einer Wasserpumpe (4) und mit einer Hauptleitung (4a; 4b) verbindbar sind.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch zwischen den Ballasttanks (2a; 2c und 2b; 2d) einzeln befüllbare und absperrbare Trimmtanks (3a; 3b) auf dem Lastrahmen (1) angeordnet sind.
  3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Haupt- und Anschlussleitungen (5a; 5b und 6a; 6b) wesentlich größer als der der Trimmleitungen (7a; 7b) gestaltet ist.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrschieber (9; 9a; 9b; 10, 11) und die Wasserpumpe (4) ansteuerbar, vorzugsweise funkfernsteuerbar ausgebildet sind.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt- und Anschlussleitungen (5a; 5b und 6a; 6b) so ausgeführt und verlegt sind, dass sie als Versteifungen in die Statik des Lastrahmens integrierbar sind.
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