DE10148589A1

DE10148589A1 - Verfahren und Anordnung zum Lastaustausch, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10148589A1
Application number: DE2001148589
Authority: DE
Inventors: Bernd Hegner
Original assignee: Cargolifter AG
Current assignee: CL Cargolifter GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: DE10148589B4

Abstract

Nach bekannten Verfahren zum gezielten Absetzen oder Aufnehmen von Gütern und Personen aus Luftfahrzeugen wird die Lage der Last mit einem durch das Luftfahrzeug vorgespannten weiten Raumfachwerk aus Seilen von Ankerpunkten am Boden zum Nutzlastrahmen fixiert. Ein punktgenaues Aufnehmen der Last ist schon bei normalen Witterungsbedingungen nicht möglich. Eine Be-/Entladung und Sicherung der Last kann immmer nur in der Zeit erfolgen, in der sich das Luftschiff im Schwebezustand über dem Absetz-/Aufnahmepunkt befindet und der Lastrahmen gesichert am Boden steht. Das Verfahren und die Anordnung zum Lastaustausch mit punktgenauer Aufnahme einer Last, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge, soll mit einer vereinfachten Konstruktion einen schnelleren halbautomatischen Lastaustausch mit einem Lastrahmen ermöglichen. DOLLAR A Die Anordnung zum Lastaustausch, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge, die einen Lastrahmen mit Umlenkmitteln für die Last- und Ankerseile sowie Ballastwasserbehälter enthält, ist so ausgeführt, daß der Lastrahmen (1) symmetrisch zur Mittelachse an jeder Seite mindestens zwei Hilfswinden (10) mit Seilen (11), zwei Verbindungseinheiten (12) eines Schlosses (12; 14) sowie zwei Leiteinrichtungen (13) zur Zwangsführung aufweist. Ein Transportrahmen (16) zur Aufnahme von Transportgütern (17) enthält symmetrisch zur Mittelachse an jeder Seite mindestens zwei Anschlagpunkte (15) für annähernd senkrecht zu führende Seile (11) und zwei ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Lastaustausch mit punktgenauer Aufnahme einer Last, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge.

Unter ungünstigen Wetterbedingungen ist es für nicht gelandete Luftfahrzeuge besonders schwierig, eine Last genau aufzunehmen oder abzusetzen.

Aus der DE-OS 196 25 297 A1 ist ein Verfahren zum gezielten Absetzen oder Aufnehmen von Gütern und Personen aus Luftfahrzeugen bekannt. Mit einem durch das Luftfahrzeug vorgespannten weiten Raumfachwerk aus Seilen von Ankerpunkten am Boden zum Nutzlastrahmen ist die Lage der Last fixiert. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren handelt es sich um eine Prinziplösung. Wie die Last konkret aussehen kann, ist nicht beschrieben. Nach den Zeichnungen kann diese die Form eines Containers aufweisen und ist lösbar mit dem Lastrahmen direkt verbunden. Der Lastaustausch kann erfolgen, ohne daß sich das Luftfahrzeug in Ruhe befindet. Das Luftfahrzeug selbst befindet sich dabei in einem sinnvoll gewählten Abstand oberhalb der Last. Für ein punktgenaueres Lastaustauschverfahren ist noch ein nicht näher erläutertes weiteres Hilfsseilfachwerk mit Verankerungspunkten näher an der Last erforderlich.

Bekannt ist auch eine Lösung, die eine Zwischenplattform verwendet. Die Zwischenplattform weist Stützen auf, die die Druckkräfte zum Boden einleiten und als Raumtragwerk aus Druck- und Zugelementen aufgebaut ist. Nach der DE-PS 198 27 664 C1 wird die Zwischenplattform in einer gewissen Höhe über Grund plaziert. Damit ist die Bewegung des Luftfahrzeuges von der Last entkoppelt, die Position der Last im Raum fixiert und die Last kann anschließend gezielt zum Boden abgesenkt oder aufgenommen werden. Die Last selbst ist nicht näher definiert, ist aber auch in der Form eines Containers dargestellt. Es ist nicht erforderlich, daß sich das Luftfahrzeug während dieser Zeit in Ruhe befindet. Die Zwischenplattform bietet außerdem die Möglichkeit, eine weitere Steigerung der Absetzgenauigkeit in den zweiten Teil des Verfahrens zu verlegen. Das Luftfahrzeug selbst befindet sich dabei auch in einem sinnvoll gewählten Abstand oberhalb der Last.

Wie die Bedarfsanalysen zeigen, wird der größte Teil der Schwerlasttransporte nicht in geschlossenen Behältern/Containern erfolgen, sondern mit speziellen Transportrahmen, die die Lage des Transportgutes vorgeben und es gegen Verrutschen und Beschädigungen schützen. Die Rahmen sind selbst Anschlagmittel und enthalten auch Anschlagpunkte.

Aus dem DE-Gbm 200 17 928 ist ein Luftfahrzeug für den Gütertransport mit einer Ladeeinrichtung und einer Ankervorrichtung zum Verankern der Ladeeinrichtung am Boden bekannt. Am Luftfahrzeug sind die Anker- und Hubwinden angebracht. Über eine Anordnung von Umlenkrollen an der Ladeeinrichtung werden die Anker- und lasttragenden Seile geführt. Die Ankerseile sind relativ zur Ladeeinrichtung bewegbar.

Bekannt sind auch Konstruktionen von Lastrahmen, die in ihrer Grundstruktur aus einer Portalkonstruktion und einer mit dieser fest verbundenen oder nicht näher beschriebenen austauschbaren Last-/Ladeplattform bestehen. Eine Ausführungsform ist im "LifterNews", April 2001 der Cargo-Lifter AG dargestellt. Die Portalkonstruktion ist relativ aufwendig. Die Ballastwasserbehälter sind senkrecht an den Außenwänden angeordnet. Nachteilig ist, daß eine Be-/Entladung und Sicherung der Last immer nur in der Zeit erfolgen kann, in der sich das Luftschiff im Schwebezustand über dem Absetz-/Aufnahmepunkt befindet und der Lastrahmen gesichert am Boden steht. Selbst bei der Anwendung eines Roll-on-/Roll- off-Verfahrens ist es ein erheblicher Zeitfaktor, der die Verweilzeit des Luftschiffes am Einsatzort bestimmt.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Anordnung zum Lastaustausch mit punktgenauer Aufnahme einer Last, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge vorzuschlagen, die mit einer vereinfachten Konstruktion einen schnelleren halbautomatischen Lastaustausch mit einem Nutzlastrahmen ermöglicht.

Das Verfahren zum Lastaustausch, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge, bei dem über ein durch das Luftfahrzeug vorgespanntes weites Raumfachwerk aus Seilen zwischen einem Nutzlastrahmen und Bodenverankerungen eine Lagefixierung zum Lastabsetz-/Lastaufnahmepunkt erfolgt und die Last über am Nutzlastrahmen umgelenkte lasttragende Hauptwindenseile abgesetzt/ aufgenommen wird, ist erfindungsgemäß so ausgeführt, daß bei Lastaufnahme zur weiteren Zentrierung des Nutzlastrahmens zur aufzunehmenden Last in ausreichender Höhe über dem Boden innerhalb des Raumfachwerkes von Hilfswinden Seile herabgelassen und mit Anschlagpunkten eines Transportrahmens verbunden werden, die Hilfswinden diese Seile mit begrenzter Zugkraft beim weiteren Absenken des Nutzlastrahmens anziehen und straff halten bis die Verbindungsteile einer Verriegelungseinheit nach Führung ab etwa 1 m oder weniger über der Verriegelungseinheit durch eine Führungs-/Leiteinrichtung ineinandergreifen und verriegelt werden.

Es ist zweckmäßig, daß die Hilfswinden die Seile aus einer Höhe von etwa 25 m oder weniger herabzulassen.

Die Anordnung zum Lastaustausch, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge, die einen Lastrahmen mit Umlenkmitteln für die Last- und Ankerseile sowie Ballastwasserbehälter enthält, ist erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß der Lastrahmen symmetrisch zur Mittelachse an jeder Seite mindestens zwei Hilfswinden mit Seilen, zwei Verbindungseinheiten eines Schlosses sowie zwei Leiteinrichtungen zur Zwangsführung aufweist. Ein Transportrahmen zur Aufnahme von Transportgütern enthält symmetrisch zur Mittelachse an jeder Seite mindestens zwei Anschlagpunkte für annähernd senkrecht zu führende Seile und zwei Verbindungseinheiten als Bestandteil eines Schlosses.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Nutzlastrahmen in flacher Bauweise mit liegendem Ballastwassersystem oder in Portalkonstruktion ausgeführt.

In weiterer Ausgestaltung sind an der Oberseite des Nutzlastrahmens die Verbindungseinheiten zu den Schlössern im Luftfahrzeug angeordnet.

Erfindungsgemäß weisen die Hilfswinden eine Zugkraftbegrenzung auf unterhalb der Zugkraft der Haupt- und Ankerwinden auf.

Es ist zweckmäßig, daß die Hilfswinden mit einer Rutschkupplung kombiniert sind.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungsteil eine Greifvorrichtung, die die Verbindungsstelle am Transportrahmen umschließt.

Erfindungsgemäß ist der Transportrahmen ein konstruktiv modifizierter Transportrahmen eines beliebigen Herstellers des Transportgutes.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Transportrahmen an definierten Stellen im Bereich der Verbindungseinheiten verstärkt ausgeführt oder die Verbindungseinheiten werden am Transportrahmen montiert.

Nach der Erfindung kann der Transportrahmen auch ein universeller vorgefertigter Rahmen in üblicher Transportgröße sein, der an der Lastaustauschstelle montierbar ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das Schloß automatisch und von Hand verriegelbar und enthält eine Anzeige des Zustandes.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung
Fig. 2 Prinzipdarstellung einer Leiteinrichtung
Die Erfindung kann für den Lastaustausch mit punktgenauer Aufnahme einer Last aus größerer Höhe eingesetzt werden. Besonders geeignet sind das Verfahren und die Anordnung für nicht gelandete Luftfahrzeuge. Die Erfindung wird am Beispiel eines Lastaustausches eines Luftschiffes ausgeführt. Diese Vorrichtung ermöglicht die genaue und schnelle, halbautomatische Herstellung der Verbindung zwischen einem Nutzlastrahmen oder einer Nutzlastplattform und einem Transportrahmen. Durch eine schnelle Trennung und Verbindung des Nutzlastrahmens von bzw. zum Transportrahmen wird die Einsatzvariante des Luftschiffes als fliegender Kran ermöglicht.
Bevor das erfindungsgemäße Verfahren in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1 näher erläutert wird, noch einige allgemeine Ausführungen zum Transportrahmen.
Der Transportrahmen 16 besteht aus einer Rahmenkonstruktion, die die entsprechenden statischen und dynamischen Belastungen aufnimmt. Die Ausführung des Rahmens kann also sehr unterschiedlich sein. In vielen Fällen ist der Transportrahmen des zu transportierenden Gutes im Schwerlastbereich vom Hersteller schon so ausgeführt, daß er die grundlegenden Anforderungen auch für einen Lastaustausch mit einem Luftfahrzeug erfüllt. So gewährleistet er die vorgegebene Transportlage, stellt eine Sicherung gegen Verrutschen und Beschädigungen dar und enthält bereits Anschlagpunkte für den Transport. Er stellt ein Anschlagmittel dar und muß somit nur konstruktiv so erweitert werden, daß er mit der Lastaufnahme des Luftschiffes verbunden werden kann. Dazu kann es erforderlich sein, daß der Transportrahmen an definierten Stellen verstärkt ausgeführt wird oder die Gegenstücke einer Greifvorrichtung oder eines Schlosses an definierten Stellen montiert werden müssen. Der Transportrahmen kann auch ein vorgefertigter genormter Rahmen mit den passenden Aufnahmemitteln sein, der komplett oder in normale Verpackungseinheiten zerlegt und leicht montierbar rechtzeitig vor dem Transport angeliefert wird.
Bereits mehrere Tage vor dem eigentlichen Transport kann die Verladung und Verzurrung des Transportgutes 17 auf bzw. im Transportrahmen 16 erfolgen. Zur Aufnahme des vorbereiteten Transportrahmens 16 nimmt das Luftschiff die entsprechende Position über dem Lastaufnahmeplatz ein. Der Nutzlastrahmen 1 wird an den Hauptwindenseilen 4 und eine Anordnung von Umlenkrollen 3 zum Boden 9 nach dem bekannten Verfahren abgelassen und mit den Ankerseilen 6 über eine Anordnung von Umlenkrollen 7 am Boden 9 mit Bodenverankerungen 8 verbunden. Durch ständiges Straffhalten der Ankerseile 6 beim weiteren Ablassen des Nutzlastrahmens 1 erfolgt eine grobe Zentrierung des Nutzlastrahmens 1 gegenüber dem Transportrahmen 16.
Danach beginnt die Erfindung. Beim Erreichen einer Höhe des Nutzlastrahmens 1 von bis zu 25 m über Grund werden die in der Fig. 1 gezeichneten Hilfswindenseile 11 von den Seilmagazinen der Hilfswinden 10 abgewickelt. Erreichen diese die Anschlagpunkte 15 am Transportrahmen 16, wird der Absenkvorgang des Nutzlastrahmens 1 kurz unterbrochen und die Verbindung zwischen den Hilfswindenseilen 11 und dem Transportrahmen 16 hergestellt. Beim weiteren Ablassen des Nutzlastrahmens 1 werden die Hilfswindenseile 11 durch das Aufwickeln in die Seilmagazine ständig unter Spannung gehalten und gewährleisten dadurch eine Führung des Nutzlastrahmens 1 zum Transportrahmen 16. Überschreiten die auftretenden Zugkräfte an den Seilen der Hilfswinden 10 eine vorbestimmte Größe, so erfolgt durch die auf diesen Grenzwert eingestellten Rutschkupplungen eine Verringerung der Zugkräfte unterhalb des Grenzwertes. Ist dieser unterschritten, erfolgt automatisch ein erneutes Anziehen der entsprechenden Hilfswindenseile 11. Die Hilfswinden 10 arbeiten unabhängig voneinander. Diese Arbeitsweise führt dazu, daß auftretende Pendelbewegungen des Nutzlastrahmens 1 gedämpft werden. Der Transportrahmen 16 ist dadurch vor Überbelastung und Beschädigungen geschützt.
Je weiter sich der Nutzlastrahmen 1 dem Transportrahmen 16 annähert, desto genauer ist die Führung des Nutzlastrahmens 1 durch die Seile der Hilfswinden 10. Durch diese Führung erreichen die Leiteinrichtungen 13 des Nutzlastrahmens 1 die Verbindungselemente 14, welche sich am Transportrahmen 16 befinden. Diese Leiteinrichtungen 13 sind symmetrisch an jeder Seite mindestens zweimal enthalten und nach Fig. 2 zweidimensional/über Eck ausgeführt. Diese zwingen die Verbindungselemente 12 des Nutzlastrahmens 1 als Feinjustierung in die Position, die eine Verbindungsherstellung zwischen Nutzlastrahmen 1 und Transportrahmen 16 gewährleisten. Im Extremfall können mehr als zwei Verbindungseinheiten 12; 14 an jeder Seite erforderlich sein. Die Leiteinrichtungen 13 sind dann nur in der Nähe der äußeren Verbindungseinheiten 12; 14 notwendig. Die Verbindung zwischen Nutzlastrahmen 1 und dem Transportrahmen 16 erfolgt automatisch, kann und muß aber auch manuell, mittels geeigneter Verriegelungs-Verbindungsmechanismen 12; 14 erfolgen können. Die zur Anwendung kommenden Verbindungselemente 12, 14 zwischen dem Nutzlastrahmen 1 und dem Transportrahmen 16 können in der Gestalt eines Schlosses, welches durch zwei ineinander passende Teile definiert ist oder durch eine, den Transportrahmen umfassende Konstruktion ausgeführt werden. Informationen über den geöffneten bzw. geschlossenen Zustand der Verriegelungs-/Verbindungsmechanismen 12; 14 werden der Besatzung angezeigt. Ein Nottrennverfahren ist ebenfalls vorzusehen.
Ist eine stabile, sichere Verbindung zwischen Nutzlastrahmen 1 und Transportrahmen 16 hergestellt, wird die entsprechende Ballastmenge im Ballastwassersystem 5 abgegeben. Nach erfolgtem Lastaustausch erfolgt nun der Prozeß des Anhebens des Nutzlastrahmens 1 einschließlich des Transportrahmens 16 und dem Transportgut 17 mittels der sich im Luftfahrzeug befindlichen Hauptwinden über die Seile 4. Während des Anhebeprozesses erfolgt auch das Lösen der Ankerseile 6 von den Verankerungen 8 am Boden 9. Hat der Nutzlastrahmen 1 den Laderaum des Luftschiffes erreicht, rasten die Verbindungseinheiten 2 am Nutzlastrahmen 1 in die entsprechenden Gegenstücke des Schlosses im Luftschiff ein und werden verriegelt.
Durch nicht notwendige Belade-/Endladearbeiten während der Prozedur der Lastaufnahme bzw. des Lastabsetzens verringert sich die Verweilzeit des Luftschiffes am Einsatzort. Sie wird nur noch durch die Zeit bestimmt, die für die Ballastwasser-Abgabe/-Aufnahme und die evtl. Versorgung des Luftschiffes mit technischen Betriebsstoffen notwendig ist.
Dieses System zur Zentrierung und der damit ermöglichten schnellen, genauen, halbautomatischen Verbindungsherstellung kann auch an konstruktiv anders gestalteten Nutzlastrahmen, z. B. Portalkonstruktionen, eingesetzt werden. Bezugszeichenaufstellung 1 Lastrahmen
2 Verbindungseinheit-Schloß/Luftfahrzeug
3 Umlenkrolle für Seil der Hauptwinde
4 Seil der Hauptwinde
5 Ballastwassersystem
6 Seil zur Bodenverankerung
7 Umlenkrolle für Seil der Bodenverankerung
8 Bodenverankerung
9 Erdboden
10 Hilfswinde
11 Seil der Hilfswinde
12 Verbindungseinheit-Schloß
13 Leiteinrichtung
14 Verbindungseinheit-Gegenstück
15 Anschlagpunkt für Transportrahmen
16 Transportrahmen
17 Transportgut

Claims

1. Verfahren zum Lastaustausch, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge, bei dem über ein durch das Luftfahrzeug vorgespanntes weites Raumfachwerk aus Seilen zwischen einem Nutzlastrahmen und Bodenverankerungen eine Lagefixierung zum Lastabsetz-/Lastaufnahmepunkt erfolgt und die Last über am Nutzlastrahmen umgelenkte lasttragende Hauptwindenseile abgesetzt/aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Lastaufnahme zur weiteren Zentrierung des Nutzlastrahmens zur aufzunehmenden Last in ausreichender Höhe über dem Boden innerhalb des Raumfachwerkes von Hilfswinden Seile herabgelassen und mit Anschlagpunkten eines Transportrahmens verbunden werden, die Hilfswinden diese Seile mit begrenzter Zugkraft beim weiteren Absenken des Nutzlastrahmens anziehen und straff halten bis die Verbindungsteile einer Verriegelungseinheit nach Führung ab etwa 1 m oder weniger über der Verriegelungseinheit durch eine Führungs- /Leiteinrichtung ineinandergreifen und verriegelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswinden die Seile ab einer Höhe von etwa 25 m oder weniger herablassen.

3. Anordnung zum Lastaustausch, insbesondere für nicht gelandete Luftfahrzeuge, die einen Lastrahmen mit Umlenkmitteln für die Last- und Ankerseile sowie Ballastwasserbehälter enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastrahmen (1) symmetrisch zur Mittelachse an jeder Seite mindestens zwei Hilfswinden (10) mit Seilen (11), zwei Verbindungseinheiten (12) eines Schlosses (12; 14) sowie zwei Leiteinrichtungen (13) zur Zwangsführung aufweist und daß ein Transportrahmen (16) zur Aufnahme von Transportgütern (17) symmetrisch zur Mittelachse an jeder Seite mindestens zwei Anschlagpunkte (15) für annähernd senkrecht zu führende Seile (11) und zwei Verbindungseinheiten (14) als Bestandteil eines Schlosses enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastrahmen (1) in flacher Bauweise mit liegendem Ballastwassersystem (5) ausgeführt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastrahmen (1) in Portalkonstruktion ausgeführt ist.

6. Anordnung nach Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Lastrahmens (1) die Verbindungseinheiten (2) zu den Schlössern im Luftfahrzeug angeordnet sind.

7. Anordnung nach Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswinden (10) eine Zugkraftbegrenzung auf unterhalb der Zugkraft der Haupt- und Ankerwinden aufweisen.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswinden (10) mit einer Rutschkupplung kombiniert sind.

9. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (12) eine Greifvorrichtung ist, die die Verbindungsstelle am Transportrahmen (1) umschließt

10. Anordnung nach Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportrahmen (16) ein konstruktiv modifizierter Transportrahmen eines beliebigen Herstellers des Transportgutes (17) ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportrahmen (16) an definierten Stellen im Bereich der Verbindungseinheiten (14) verstärkt ausgeführt wird.

12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinheiten (14) am Transportrahmen (16) montiert werden.

13. Anordnung nach Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportrahmen (16) ein universeller vorgefertigter Rahmen in üblicher Transportgröße ist, der an der Lastaustauschstelle montierbar ist.

14. Anordnung nach Ansprüchen 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schloß (12; 14) automatisch und von Hand verriegelbar mit Anzeige des Zustandes ist.