DE102016002880B4 - Portalanlage zur automatischen Flugzeugenteisung - Google Patents

Abstract

Schienengebundene Portalanlage (2) mit zwei Paaren daran angebrachter beweglicher Arme (9, 10) zur automatischen Flugzeugenteisung,wobei die Portalanlage (2) dazu ausgestaltet ist, im Pendelbetrieb Verkehrsflugzeuge über ihre gesamte Länge sowohl von der Ausgangs- als auch der Endposition (6) aus vollständig zu enteisen,fortlaufend ihre Position relativ zum darunter stehenden Flugzeug mittels optischer und induktiver Sensoren (27) zu erfassenund bei Berührung der Flugzeugoberflächen durch an den Armen (9, 10) befestigte mechanische Fühler (40) notabzuschalten,wobei eine Steuerung die Messungen zweier redundanter Systeme von Abstandssensoren (27) und Längenwegaufnehmern (28) auswertet und mit flugzeugspezifischen geometrischen Daten abgleicht und auf diese Weise defekte Abstandssensoren (27) und Längenwegaufnehmer (28) lokalisiert,wobei an den beweglichen Armen (9, 10) und ausfahrbaren Teleskoparmen Enteisungsdüsen (25, 26) frei drehbar befestigt sind,die Enteisungsdüsen (25, 26) sowohl zum Aufbringen von Enteisungs- oder Vereisungsschutzflüssigkeit als auch zum Wegblasen von Schneeansammlungen ausgestaltet sind,die Steuerung dazu ausgestaltet ist, eine Enteisungsflüssigkeit abhängig von den herrschenden Wetterbedingungen stufenlos in jedem Verhältnis mit heißem Wasser oder Dampf zu mischen sowiedie Enteisungsdüsen (25, 26) entlang der zu enteisenden Flugzeugoberflächen derart zu führen und zu drehen, dass die Effekte des Stroms der Umgebungsluft kompensiert werden,unddie Portalanlage (2) ein schachbrettartiges Rinnensystem (31, 32, 33, 34) umfasst, welches auf den Boden tropfende Flüssigkeit zur Wiederaufbereitung auffängt,wobei das Rinnensystem (31, 32, 33, 34) eine Mehrzahl parallel zum Portal verlaufender Rinnen sowie eine größere Ablaufrinne umfasst, welche zur Abfuhr der in Quer- in die Längsrinnen laufenden Flüssigkeit ausgestaltet ist, undwobei unterhalb der Ablaufrinnen eine poröse Gesteinsschicht (35) angeordnet ist, welche dazu ausgestaltet ist, Verblasen von Flüssigkeit durch Versickern zu minimieren.

Description

• Die Anmeldung betrifft eine stationäre Portalanlage zur automatischen Flugzeugenteisung, eine drehbare Enteisungsdüse und ein System zur Drainage von Enteisungsflüssigkeit.
• Um den Luftverkehr im Winter sicher aufrechterhalten zu können, ist Enteisung der Flugzeuge bei entsprechenden Witterungsbedingungen eine unabdingbare Voraussetzung. Denn durch Eisansatz werden aerodynamische Eigenschaften verschlechtert, weil der von den Tragflächen erzeugte Auftrieb erheblich absinken kann. Während des Fluges ist bei großen Passagier- und Frachtflugzeugen die Vereisungsgefahr relativ gering, da sich diese Flugzeuge in großer Flughöhe über der Wolkenschicht bewegen und dort kein Eisansatz möglich ist. Dagegen besteht die Gefahr der Eisbildung beim Aufenthalt von Flugzeugen am Boden, insbesondere wenn die Außentemperaturen auf oder unter den Gefrierpunkt sinken und zusätzlich Niederschlag auftritt. Wenn sich ein Flugzeug mehrere Stunden lang in großer Höhe befand, wo zweistellige Minustemperaturen herrschen, können sich am Boden auch bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt vor allem die den Treibstoff enthaltenden Tragflächen durch festfrierenden Niederschlag sofort mit einer Eisschicht überziehen. Derartige Eisbildungen verlaufen so schnell, dass auch nach kurzen Zwischenlandungen erneute Starts ohne vorherige Enteisungen nicht mehr möglich sind.
• Die wichtigsten Gründe zur Enteisung von Flugzeugen sind, dass Ablagerungen von Eis und Schnee zu hoher statischer Flügelbelastung führen, dass Flugzeuge wegen des durch mitgeführte Eisschichten erhöhten Fluggewichts während des Startvorgangs insbesondere bei ungünstigen Flughafengegebenheiten schneller an ihre kritischen Grenzen stoßen, dass durch Eisansatz und Festfrieren Leitwerke, Flügelprofile, andere bewegliche Teile sowie Steuerung und Trimmung blockiert oder behindert, dass die Bohrungen von zur Geschwindigkeitsmessung eingesetzten Pitot-Rohren verstopft werden sowie dass Flugzeugantennen brechen und so Funkkommunikation im schlimmsten Fall unmöglich machen können. Eisansatz an Propellern kann zu Unwucht führen und von Propellern weggeschleudertes Eis zur Gefahr werden. Letztendlich kann die Aerodynamik soweit verschlechtert werden, dass es zu Abstürzen kommt. Somit ist Vereisung eine der größten durch Wetter hervorgerufenen Gefährdungen des Flugverkehrs.
• Zur Flugzeugenteisung halten Verkehrsflughäfen in der Regel spezielle Einsatzfahrzeuge bereit, die jeweils mit einer Person besetzt sind und von denen aus Flugzeuge mit Enteisungsflüssigkeit besprüht werden. Bei großen Flugzeugen werden mehrere solcher Fahrzeuge gleichzeitig eingesetzt, weshalb ihr Einsatz koordiniert werden muss. Dieses Verfahren erfordert hohen Personaleinsatz und kann bei der Abfertigung einer großen Zahl von Flugzeugen zu erheblichen Verzögerungen führen, sofern nicht hinreichend viele Enteisungsfahrzeuge zur Verfügung stehen. Nach ihrer Enteisung sollten Flugzeuge zeitnah starten, bevor sich erneut Eis bilden kann. Ist dies jedoch nicht möglich, so muss ein Vereisungsschutz aufgetragen werden, der Eisansatz für gewisse Zeit verhindert.
• Vor diesem Hintergrund liegt der gegenständlichen Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur vollautomatischen und weitestgehend kontinuierlichen Enteisung von Flugzeugen jeder Größe zu konstruieren, die mit minimalem Personaleinsatz auskommt und den Flughafenbetrieb nicht durch Wartezeiten verzögert. Da Versprühen großer Mengen an Enteisungsflüssigkeit hohe Kosten verursacht und der Umwelt schadet, soll darüber hinaus der rückgewinn- und wiederverwendbare Anteil dieser Flüssigkeit maximiert, sie von geeigneten Ablaufrinnen im Boden aufgefangen und möglichst wenig von ihr durch ausblasende Flugzeugtriebwerke oder starken Wind ausgetragen sowie ihre Einsatzmenge durch spezielle Ausführung der Enteisungsdüsen und dadurch minimiert werden, dass diese beim Betrieb der Anlage sehr nahe an die zu behandelnden Oberflächen herangeführt werden. Um mehrmaliges Enteisen sowie die Notwendigkeit umweltunverträglichen und kostenintensiven Aufbringens von Schutzschichten gegen erneuten Eisansatz zu vermeiden, ist die Anlage so anzuordnen, dass sie Flugzeugen unmittelbar nach ihrer Enteisung abzuheben erlaubt.
• Zum Entfernen von Schnee und Eis von Flugzeugen sind viele Methoden bekannt. Die einfachste darunter ist manuelles Abfegen mit Hilfe von Besen. Starker Luftstrom wird vorwiegend zur Entfernung trockenen Schnees eingesetzt. Dabei können auch geringe Mengen Enteisungsmittel in den Luftstrom eingebracht werden. Da im Gegensatz zu anderen Enteisungsverfahren wenig Enteisungsmittel eingesetzt wird, ist dieses Verfahren sehr kostengünstig und umweltverträglich, jedoch bei nassem und schwerem Schnee nicht effektiv.
• US 5 950 324 A (1998) beschreibt eine mit warmer Luft arbeitende Flugzeugenteisungsanlage. Die Warmluft wird durch Röhren geleitet, an denen Luftsäcke befestigt sind. Zur Enteisung wird die aus Öffnungen an deren untersten Enden austretende Warmluft über die Flügel geleitet. Diese Anlage ist nur für bestimmte Flugzeuggrößen einsetzbar, da die Warmluftleitungen eine feste Länge besitzen und nicht teleskopisch ausgefahren werden können. Leitwerke lassen sich mit dieser Anlage nicht enteisen.
• US 6 092 765 A (1998) stellt mittels Infrarotstrahlung arbeitende Enteisungsanlagen vor. Fächerförmige Infrarotstrahler können sowohl stationär aufgestellt als auch fahrbar auf Lastwagen montiert werden. Kombinationen sind möglich. In einer Variante werden die Vorderflügel des Flugzeuges von stationären und die hinteren Flügel und das Leitwerk von mobilen Infrarotfächern enteist. Der Rumpf kann jedoch nicht enteist werden. Die Firma Radiant Aviation baut Anlagen, die Flugzeuge in einem Hangar mittels Infrarotbestrahlung hoher Leistung enteisen. Das Verfahren versagt, wenn das Wetter zu nass und zu kalt ist und wenn häufig Niederschläge auftreten.
• Auf Verkehrsflughäfen weltweit gängige Praxis ist derzeit, zu enteisende Flugzeuge von speziellen Einsatzfahrzeugen aus, für deren Herstellung die dänische Firma Vestergaard Marktführer ist, mit Gemischen aus Glykol und heißem Wasser zu besprühen. Dies muss direkt vor dem Start geschehen, um die Schutzzeit nicht zu überschreiten. Die wesentlichen Nachteile dieser Methode sind hoher Personalaufwand, großer Bedarf an Enteisungsmittel und Ungenauigkeit seines Auftrags sowie hohe Umweltbelastung.
• Im Laufe der letzten fünf Jahrzehnte wurden die im Folgenden in chronologischer Reihenfolge diskutierten Patente für stationäre und höchstens in geringem Maße automatisierte Flugzeugenteisungsanlagen erteilt bzw. angemeldet, die ebenfalls Glykol-Wasser-Gemische versprühen und von denen sich jedoch letztendlich keine hat durchsetzen können.
• US 3 533 395 A (1968) beschreibt eine Anlage mit zwei drehbar auf fest verankerten Podesten gelagerten Auslegern, die sich drehen und dabei Enteisungsflüssigkeit auf das Flugzeug sprühen. Nachteilig ist, dass das Fluid immer aus fester, nicht veränderbarer Höhe aufgebracht wird. Da die Ausleger bestimmte Kreissektoren abfahren, können insbesondere bei kleinen und sehr großen Flugzeugen konstruktionsbedingt nicht alle Flugzeugteile enteist werden. Um eine größere Reichweite zu erzielen, können zwei kleinere Ausleger abgeklappt werden. Vor allem das Leitwerk wird mit dieser Konstruktion jedoch nicht zufriedenstellend enteist. Zur Rückgewinnung der Enteisungsflüssigkeit sind allein um das Enteisungsareal herumführende Ablaufrinnen vorgesehen, sodass durch laufende Triebwerke und Wind sehr viel Fluid in die Umgebung verblasen wird.
• US 3 612 075 A (1971) beschreibt eine kaum automatisierte Anlage, die sich den Flugzeugkonturen grob anpassen kann und so Rumpfenteisungen ermöglicht. Für Großflugzeuge ist sie jedoch ungeeignet, weil ihre beiden durch Seilabspannungen gehalterten Ausleger nicht die dazu erforderliche Größe erreichen können. Aufgrund der dabei noch zusätzlich auftretenden Wind- und Eigenlasten würden die Ausleger vermutlich einknicken, vor allem dann, wenn diese bzw. deren Gegengewichte in die End- bzw. Extremlagen gefahren werden müssen. Die Enteisungsdüsen sind an den Auslegern starr angebracht, was Flugzeugteilenteisungen erschwert. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Enteisungsflüssigkeit nicht optimal aufgebracht wird, da die Enteisungsarme nur auf eine bestimmte Höhe eingestellt werden können. Schrägstellung und somit Konturanpassung an Flugzeuge sind nicht möglich. Von der ebenen Fläche ohne Rinnen, auf die die Enteisungsflüssigkeit nach dem Ausbringen gelangt, wird diese zu einem großen Teil durch Turbinenstrahlen der Triebwerke oder Wind in die Umgebung ausgetragen und kann deshalb nicht wiederverwendet werden. Hinzu kommt, dass Wiederverwertung von Enteisungsflüssigkeit in der Konzeption dieser Anlage überhaupt nicht vorgesehen ist. Die Konstruktion der Anlage ist offensichtlich dadurch bedingt, auch Flugzeugtypen mit T-Leitwerken enteisen zu können. Da bei einem solchen Flugzeug eine hohe Masse außerhalb der Rumpflängsachse liegt, die durch das Leitwerk in den Rumpf eingeleiteten Kräfte recht beachtlich sind und daher der Rumpf verstärkt werden muss, werden derartige Passagierflugzeuge schon lange nicht mehr gebaut.
• US 4 378 755 A (1978) verwendet zwei Portale hintereinander, um verschiedenen Flugzeuggrößen gerecht zu werden. Das Portal für größere Flugzeugtypen ist fest montiert. Am anderen Portal sind bewegliche und einzeln steuerbare Sprühdüsen befestigt, die sich grob an die Konturen der einzelnen Flugzeuge annähern lassen. Zwar ist die Versprühhöhe nicht verstellbar, jedoch wird mittels der Beweglichkeit der Düsen versucht, die Enteisungsflüssigkeit gezielt auf das Flugzeug aufzubringen. Damit soll gewährleistet werden, dass kein Glykol außerhalb des Flugzeuges versprüht wird. Weiterhin umfasst die Konstruktion eine Windkompensation, die ebenfalls dazu dienen soll, Enteisungsflüssigkeit gezielt aufzubringen.
• US 4 634 084 A (1985) sieht ein fahrbares Portal vor, das sich vom Bug bis zum Heck über das Flugzeug bewegt und es dabei aus fester Höhe enteist. Die Konzeption der Anlage ist am größten zu enteisenden Flugzeugtyp orientiert, weshalb bei kleineren Flugzeugen nur die vorderen Flügel enteist werden können. Der Rumpf, aber vor allem die hinteren Flügel und das Leitwerk sind mit der Anlage nur unzureichend oder gar nicht zu enteisen. Das Hauptaugenmerk der Konstruktion wurde auf maximale Flüssigkeitsrückgewinnung gelegt, wozu der Boden in drei Schichten unterteilt ist, und zwar eine sehr durchlässige oberhalb einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht, die wiederum auf Trägermaterial ruht. Die durchlässige Schicht ist an beiden Seiten mit Gefälle versehen, sodass Flüssigkeiten leicht ablaufen und von den auf beiden Seiten vorhandenen Drainagerohren aufgefangen werden können. Die Enteisungsfläche selbst ist eben.
• US 5 060 887 A (1989) beschreibt ein Enteisungsverfahren mit einer mobilen Anlage, die mit Transporträdern ausgestattet ist. Enteist wird durch Besprühung aus Düsen, die das Enteisungsmittel flächig von einer fest vorgegebenen Höhe aus auf die Flugzeugoberfläche aufbringen. Dadurch wird nicht nur viel Enteisungsmittel verbraucht, sondern auch von laufenden Triebwerken oder starkem Wind ungenutzt in die Umgebung verblasen, insbesondere bei großem Abstand zwischen Triebwerken und zu enteisenden Flächen. Maßnahmen zur Verringerung des Austrags an Enteisungsmittel in die Umgebung, wie in die Enteisungsfläche eingebrachte Ablaufrinnen, sind nicht vorgesehen. Automatisiert am Enteisungsvorgang ist allein die Einschaltung der Rückgewinnungspumpe mittels in den Boden eingelassener Photozellen. Für große Flugzeuge ist diese Anlage konstruktionsbedingt nicht geeignet. Durch den Anbau von Transporträdern sind ihrer Schwere und somit Größe Grenzen gesetzt.
• US 5 104 068 A (1990) beschreibt eine Anlage mit fest installiertem Portal, durch die Flugzeuge zur Enteisung geschleppt werden. Die Versprühhöhe der Enteisungsflüssigkeit ist zwar verstellbar, eine Anpassungsfähigkeit an die Flugzeugkontur ist jedoch wegen der geradlinigen Anordnung der Düsen zur Enteisung der vorderen Flügel nur sehr eingeschränkt gegeben. Das Besondere an dieser Anlage ist, dass sie aus unterschiedlichen Düsen ein Flugzeug mit einer Enteisungsflüssigkeit grundenteisen und gleichzeitig eine Schutzschichtflüssigkeit aufbringen kann. Da beide Arten von Düsen sogar doppelt vorhanden sind, können Flugzeuge in beiden Richtungen enteist werden. Allerdings sind die Düsen nicht einzeln ansteuerbar, sondern es sind immer nur Gruppen von ihnen gleichzeitig in Betrieb.
• US 5 161 753 A (1990) beschreibt eine auf Schienen verfahrbare kombinierte Anlage zur Flugzeugreinigung und -enteisung bestehend aus einem Portalbogen, in dem sich zwei Arme über das gesamte Flugzeug bewegen und somit alle für Enteisen und Waschen relevanten Stellen erfassen können. Wie bei US 5 104 068 A ist es auch hier möglich, entweder zu enteisen oder eine Gefrierschutzschicht aufzubringen. Wiederverwertung der Enteisungsflüssigkeit ist vorgesehen. Da diese Anlage zum Enteisen nur zwei Düsen besitzt, dauert die Enteisung insbesondere großer Flugzeuge sehr lange.
• US 6 616 102 B1 (2002) beschreibt eine Anlage, die wegen des Vorhandenseins von Bedienerkabinen an Enteisungsfahrzeuge erinnert. Aus der Konstruktion geht nicht eindeutig die maximale Größe damit bearbeitbarer Flugzeuge hervor. Ein weiterer Nachteil ist, dass höchstens eingeschränkt kontinuierliche Enteisung möglich ist, da die Anlage von Personen bedient wird und auf jeder Seite des Flugzeugs eine Person zur Bedienung einer Teilanlage erforderlich ist. Die einzige vorgesehene Automatik sorgt dafür, die Kabinen immer waagerecht zu halten. Desweiteren ist die Anlage nur zur Enteisung, nicht aber zur Eisverhütung durch Aufbringen einer Schutzschicht ausgelegt. Auffangen der Enteisungsflüssigkeit ist ebenfalls nicht vorgesehen, sodass der Austrag in die Umwelt durch Wind und Triebwerkverblasen besonders hoch ist.
• US 2015/0360799 A1 (2015) beschreibt eine mobile Portalanlage zur Enteisung von Verkehrsflugzeugen aller gängigen Größen. Das Portal wird während des Enteisungsvorgangs von der Ausgangs- zur Endposition bewegt. Die daran befestigten Enteisungsvorrichtungen werden mit Hilfe von Positionssensoren relativ zum sich unterhalb des Portals befindlichen Flugzeug ausgerichtet. An am Portal angebrachten beweglichen Armen sind Enteisungsdüsen starr befestigt. Unter konstruktiver Vermeidung von Berührungen werden letztere an den Konturen aller aerodynamisch relevanten Flugzeugflächen in geringem Abstand entlanggeführt. In den Düsen wird abhängig von den herrschenden Wetterbedingungen Enteisungsflüssigkeit mit heißem Wasser oder Dampf gemischt. Durch Umschaltung kann jeweils allein oder unmittelbar hintereinander enteist und Vereisungsschutz aufgebracht werden. Die Düsen versprühen gleichzeitig die jeweils minimal notwendige Menge an Enteisungsflüssigkeit. Dabei sind jene abgeschaltet, die sich nicht in dem definierten Abstand zur Flugzeugoberfläche befinden.
• Den aufgeführten Konstruktionen stationärer Enteisungsanlagen haften folgende gravierende Nachteile an. Die meisten Anlagen sehen nur feste Höhen vor, aus denen sie Enteisungsflüssigkeit auf die aerodynamisch wichtigen Flächen aufbringen. Somit und wegen der Krümmungen der Flugzeugoberflächen variieren die Abstände zwischen diesen und den Enteisungsdüsen. Mitunter ist es auch nicht möglich, Leitwerke oder hintere Flügel zu enteisen. Flugzeuge sollten jedoch immer im Ganzen enteist werden können, insbesondere Vorder- und Heckflügel sowie Leitwerke, denn diese sind in höchstem Maße sicherheitsrelevant. Teilweise lassen sich nur bestimmte Flugzeuggrößen zufriedenstellend enteisen. Vielfach können Enteisungsdüsen nur gruppenweise zu- oder abgeschaltet werden, was zu Mehrverbrauch an Enteisungsflüssigkeit führt. Einige der vorgestellten Anlagen können entweder nur enteisen oder nur eine Frostschutzschicht aufbringen, lassen jedoch nicht zu, beide Arbeitsgänge hintereinander auszuführen. Bei den meisten vorgestellten Konstruktionen ist keine oder nur unzureichende Rückgewinnung der Enteisungsflüssigkeit vorgesehen. Schließlich sind die Arbeitsgänge dieser Anlagen kaum automatisiert.
• Zum Aufsprühen von Enteisungsflüssigkeiten sind in der Regel auf Flughäfen spezielle Flächen ausgewiesen, auf denen abtropfende Enteisungsmittel aufgefangen und in Becken gesammelt werden können. Bei Enteisungen an anderen Standplätzen wie dem Vorfeld können anfallende Tropfverluste mit Saugwagen aufgenommen und der weiteren Behandlung zugeführt werden. Danebensprühen während der Ausbringung, Abtropfen von Flugzeugen bis zum Start, Ablaufen während des Starts und Schmelze in Schneehaufen akkumulierter Enteisungsmittel sind wesentliche Quellen für den Eintrag solcher Chemikalien in das Oberflächen- und Grundwasser. Rund 35% aufgebrachter Enteisungsmittel tropfen bereits bei der Anwendung ab und weitere 10-15% auf dem Weg zum Start. Bei und nach dem Start werden die restlichen 50-55% der Mittel in die Umgebung verweht.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht mithin darin, die Nachteile des oben umrissenen Standes der Technik zu beheben sowie eine verbesserte stationäre Anlage zur automatischen Flugzeugenteisung und insbesondere ein umweltschonendes System zur Drainage von Enteisungsflüssigkeit zur Verfügung zu stellen.
• Um Verkehrsflugzeuge aller aktuellen Größen automatisch zu enteisen, wird eine Portalanlage auf der Zufahrt zur Startbahn kurz vor deren Beginn aufgestellt, wo Flugzeuge vor dem Start ohnehin zum Stehen kommen müssen. Das Portal bewegt sich selbstfahrend auf Schienen über die gesamte Länge dort stehender Flugzeuge und ist zu kontinuierlichem Betrieb fähig, weil es Flugzeuge sowohl vom Bug zum Heck als auch vom Heck zum Bug hin enteisen kann. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der im Boden des Portalfahrbereichs eingelassenen Ablaufrinnen wird die Menge wiedergewinnbarer Enteisungsflüssigkeit maximiert. Vor Beginn der Enteisung eines Flugzeugs entnimmt die Anlage die zur Steuerung notwendigen Geometriedaten des Flugzeugs einer Datenbank. Diese werden vom Bediener, der i.W. nur Kontrollfunktionen wahrnimmt, zur Sicherheit verifiziert. Der Pilot kann zu diesem Zeitpunkt auch spezifizieren, ob die Enteisungsflüssigkeit eine bestimmte Zusammensetzung haben und ob allein oder zusätzlich eine Vereisungsschutzschicht aufgetragen werden soll.
• Ankommende Flugzeug werden in den Portalbereich gezogen oder bewegen sich aus eigener Kraft hinein (1 und 2 für große bzw. kleinere Flugzeugtypen). Damit geschleppte Flugzeuge an der richtigen Position zum Stehen kommen, ist der Anhaltepunkt für Schleppfahrzeuge durch eine Linie markiert. Um es im Portalbereich möglichst zentriert zu platzieren, sind Orientierungsmarkierungen auf dem Boden angebracht, und zwar in gerader Linie (3, Pos. 6) oder sofern erforderlich eingangs mit Radius versehen (3, Pos. 14). Fahren insbesondere große Flugzeuge mit der Nase diesen Radius ab, so ist ihre orthogonale Ausrichtung zum Portal gewährleistet. Oben in der Mitte des Portals befindet sich ein grüner Strahler (1, Pos. 7), dessen Licht fokussiert nach unten gerichtet ist. Beim Vorrollen hat ein Flugzeug die zum Enteisen vorgesehene Position dann erreicht, wenn der Pilot auf der Flugzeugnase einen vom Strahler erzeugten Lichtpunkt erkennt. Sollte der Pilot zu weit vorgefahren sein, richtet sich das Portal automatisch durch Zurückfahren in einem gegebenen Bereich (Maximallänge L, Pos. 5) aus. Die richtige Platzierung des Flugzeugs wird automatisch mittels dreier Lichtschranken (1, Pos. 8) verifiziert. Dazu sind in der Mitte des Portals Lichtschrankensender und im Boden die erforderlichen Rückstrahler angebracht. Die mittlere Lichtschranke erfasst die Nase der Flugzeuges, während die beiden anderen links und rechts Bodenkontakt herstellen. Das Portal entfernt sich nun vom Flugzeug, bis die Lichtschranken seine Nase nicht mehr erfassen, und fährt dann wieder zurück, um sich gegenüber dem Flugzeug zu positionieren bzw. die genaue Position des Flugzeuges zu erfassen. Die durch Sensoren erkannte richtige Flugzeugposition wird vom Portalbediener verifiziert und bestätigt, woraufhin der Enteisungsvorgang automatisch abläuft.
• Die Zusammensetzung der Enteisungsflüssigkeit wird entweder vom Bediener gewählt oder von der Anlagensteuerung aus aktuellen Wetterdaten errechnet. Nach Anzeige und Bestätigung der Zusammensetzung erteilt der Portalbediener Freigabe zur Enteisung. Aus Windrichtung, -geschwindigkeit und -stärke sowie der Flugzeuggeometrie errechnet die Steuerung den Versatz der Enteisungsdüsen. Diese werden längs der Flugzeugrumpfachse dadurch versetzt, dass die durch Hydraulikzylinder bewegten Enteisungsarme je nach Windrichtung voreilen oder etwas zurückbleiben, um den Effekt des Windes zu kompensieren. Zur Windkompensation quer zum Flugzeugrumpf sind die Enteisungsdüsen drehbar gelagert. Ihre motorgetriebene Drehung wird automatisch gesteuert. Die Steuerung bestimmt geeignete Beträge in beiden Richtungen, um durch Kombination Wind aus beliebiger Richtung zu kompensieren mit dem Ziel, weniger Enteisungsflüssigkeit in die Umgebung auszutragen.
• Zu Enteisungsbeginn befindet sich das Portal in einer der beiden Endstellungen am Anfang oder Ende des Verfahrbereichs. Dort und entlang des Schienenstrangs sind Sensoren bzw. Induktionsschleifen im Boden angebracht (1, Pos. 4), die die Stellungen der Portalseiten relativ zum Boden und zu den Endstellungen (Rammböcke) erfassen. Somit kann etwaiger Schlupf der Räder aus der Positionsberechnung herausgehalten werden. Mittels Sensoren wird an den Rädern zusätzlich die zurückgelegte Wegstrecke gemessen und permanent mit den Signalen von den im Boden liegenden Induktionsschleifen abgeglichen. Toleranzüberschreitungen werden geeignet bis hin zur Anlagenabschaltung behandelt.
• Aus den Daten der Flugzeuggeometrie berechnet die Steuerung Bewegungsabläufe zur Führung des Portals entlang des Flugzeugs, der Arme entlang des Rumpfes und der Flügel sowie zur Führung der Enteisungsdüsen. Insbesondere werden für jede einzelne Düse die Öffnungszeiträume der Magnetventile zur Freigabe der Enteisungs- bzw. Gefrierschutzflüssigkeit ermittelt. Am Portal sind je zwei Paare von Enteisungsarmen so hintereinander angebracht, dass sie sich nicht gegenseitig behindern. Sie werden so gesteuert, dass sie sich bei der Enteisung ergänzen und dass dabei die gesamte Flugzeugoberfläche abgedeckt wird. Die vorderen, größeren Arme (1, Pos. 10) dienen vorwiegend der Enteisung des Rumpfes und der vorderen Tragflächen, können aber auch bei bestimmten Geometrien am Heck des Flugzeuges eingesetzt werden. Die hinteren, kleineren Enteisungsarme (1, Pos. 9) sind in erster Linie für das Heck gedacht, können aber je nach Geometrie auch für andere Flugzeugbereiche eingesetzt werden. Der Einsatz der Arme und geeignete Bewegungsabläufe werden bei der Ersteinrichtung eines zu enteisenden Flugzeugtyps festgelegt.
• Im Verlauf des Enteisungsvorganges wird der Verfahrweg des Portals entlang des Flugzeugs mit Hilfe von Lichtschranken überwacht. Bei Erreichen von Verifikationspunkten wie vordere Flügelränder gleicht die Steuerung Portalposition und Flugzeuggeometrie miteinander ab. In den Enteisungsarmen sind in geringem Abstand zu den Enteisungsdüsen Sensoren (4, Pos. 27) zur Erfassung der Distanzen zu Rumpf, Tragflächen und anderen Flugzeugteilen angebracht. Wegaufnehmer (4, Pos. 28) bestimmen die Ausfahrlängen der Hydraulikzylinder der Arme und der Zahnstangenantriebe der vorwiegend zur Enteisung von Flügelendscheiben dienenden Düsen. Sowohl aus den Daten der Sensoren als auch aus denen der Wegaufnehmer kann die Steuerung mithin redundant die Möglichkeit von Kollisionen eines Enteisungsarms mit dem Flugzeug errechnen. Da immer jeweils zwei innerhalb einer gewissen Toleranz gleiche Werte vorliegen müssten, kann sie durch auf Geometriedaten der Flugzeugoberfläche gestützte Plausibilitätsbetrachtungen erkennen, ob eine der beiden Messmethode ausgefallen ist. Durch periodische Wiederholung dieser Prüfung in gewissen Zeitabständen während des laufenden Betriebs lassen sich defekte Sensoren ermitteln.
• Die Enteisungsarme (5, 6 und 7) können hydraulisch in verschiedene Stellungen gebracht werden und sich so weitestgehend der Flugzeugkontur anpassen, um sich so möglichst dicht an der Flugzeugoberfläche entlang zu bewegen. Der von den Sensoren (Pos. 27) permanent gemessene Abstand zwischen den Enteisungsarmen und den gerade enteisten Oberflächen wird von der Steuerung in Echtzeit mit den Geometriedaten verglichen. Zusätzlich sind an den Enteisungsarmen noch mit Berührungssensoren ausgestattete Fühler gewisser Länge angebracht (4, Pos. 40), und zwar nicht zum Zweck der Abstandseinhaltung zwischen Enteisungsarmen und Flugzeugoberflächen, sondern um die Anlage bei vollständigem Ausfall abzuschalten. Bei zu großen Abstandsdifferenzen oder noch weiterer Abstandsverringerung wird Alarm ausgelöst und bei Berührungen der Flugzeugoberfläche die Anlage abgeschaltet.
• Um auch schwer zugängliche Stellen erreichen zu können, sind die Enteisungsdüsen mit einem ausfahrbaren und in der Länge veränderbaren Mechanismus versehen, den 8 in ein- (Pos. 25) und in ausgefahrenem (Pos. 26) Zustand zeigt. Erfindungsgemäß besteht jede Düse aus einem Wasser oder Dampf zuführenden Hauptrohr (9, Pos. 20) und einem darin eingesetzten, der Einleitung von Glykol dienenden kleineren Rohr (Pos. 19). Im Hauptrohr rufen kleine Leitbleche Verwirbelungen hervor, wodurch beide Medien gut miteinander vermischt werden können, die ein Diffusor (Pos. 21) dann in einem gegebenen Bereich auf die Flugzeugoberfläche sprüht. Jede Enteisungsdüse kann um ihren Aufhängepunkt (Pos. 23) bewegt werden, wobei an Pos. 24 eine von einem Motor mit Getriebe angetriebene Stange eingreift. Durch das Hauptrohr wird wahlweise Druckluft, heißes Wasser oder Dampf geleitet. Die Enteisungswirkung verbessert sich, wenn 160-200°C heißer Dampf zusammen mit Glykol-Wasser-Gemisch versprüht wird, dessen Temperatur je nach Außentemperatur ggf. noch geeignet reguliert ist. Durch das kleinere Rohr fließt Enteisungsflüssigkeit vorher bestimmter Zusammensetzung. Ohne Zugabe von Glykol können durch das Hauptrohr mittels Druckluft größere Ansammlungen von Schnee weggeblasen werden. An jeder Düse befindet sich ein Verteiler für Schlauchanschlüsse der Medien. Am inneren Rohr sind zwei Verteilanschlüsse mit zwei Schläuchen und jeweils einem elektrisch schaltbaren Magnetventil für die Medien Enteisungs- oder Frostschutzflüssigkeit vorgesehen. Das äußere Rohr verfügt über zwei bzw. drei Verteilanschlüsse mit jeweils einem Magnetventil, über die Druckluft und heißes Wasser sowie ggf. Dampf zugeführt werden. Der heißes Wasser führende Schlauch wird elektrisch beheizt, um Gefrieren des Wassers und Stillstand der Anlage auszuschließen. Damit die Leitungen beim Umschalten von Enteisungs- auf Frostschutzmittel nicht entleert werden müssen, wird jeweils unmittelbar an den Düsen geschaltet. Bei kleineren Flugzeugen werden nur die zur Enteisung notwendigen Sprühdüsen eingeschaltet.
• Für den Ablauf der Enteisungsflüssigkeit dient ein im Boden des Portalbereichs vorgesehenes System aus quer und längs zum Portal angeordneten Rinnen (10, Pos. 31 bis 33). Jede vierte Längsrinne (11, Pos. 36) ist zur Aufnahme der Enteisungsflüssigkeit aus den anderen Rinnen (Pos. 34) breiter gestaltet, um so schnellstmöglichen Ablauf von der Fläche zu gewährleisten und Überlauf der kleineren Rinnen zu verhindern. In Verbindung mit schneller Versickerung in die porös ausgelegte obere Bodenschicht ist damit die Angriffsfläche für Wind oder Triebwerksstrahlen zum Verblasen von Enteisungsflüssigkeit in die Umgebung minimiert. Im Winterbetrieb wird die anfallende Enteisungsflüssigkeit wiederverwendet und im Sommerbetrieb wird in den Rinnen sich ansammelndes Regenwasser als Abwasser abgeleitet. 11 zeigt einen Schnitt durch die Enteisungsfläche. Die obere, flüssigkeitsdurchlässige Schicht (Pos. 35) erlaubt Einsickerung in die Drainagerohre. Die längs und quer verlaufenden Drainagerohre (Pos. 38 und 39) leiten aufgefangene Flüssigkeiten ab. Die tragende Bodenschicht (Pos. 37) ist weniger durchlässig, um bei großer Belastung Beschädigungen der porösen Schicht zu vermeiden.
• 12 zeigt die Enteisung eines Airbus A380. Die vorderen Arme (Pos. 10) enteisen die Tragflächen und den Rumpf, während die hinteren (Pos. 9) vorwiegend das Leitwerk und die hinteren Flügel bearbeiten. In Vorderansicht zeigen 13 die Enteisung von Rumpf und Tragflächen und 14 die der hinteren Flügel und des Leitwerks. 15 zeigt einen Teil der Rumpfenteisung mit den vorderen Armen (Pos. 10) und die 16 und 17 stellen Teile der Enteisung des unteren bzw. oberen Leitwerks mit den hinteren Armen (Pos. 9) dar. Ein Teil der Enteisung der linken Tragfläche mittels des vorderen Enteisungsarmes (Pos. 10) ist in 18 zu sehen, wo in der Mitte die in Länge und Winkel ausfahrbaren (hier eingefahrenen) Düsen dargestellt sind, die bei kleineren Flugzeugen wie dem Airbus A320 (19) oder der Boeing 737-800 (20) zur Enteisung der Flügelendscheiben benötigt werden. Den ausfahrbaren Arm, der die Innenseiten der Flügelendscheiben des A380 enteist, zeigt 21. Für den kleineren Flugzeugtyp Boeing 737-800 zeigen die 22 und 23 Vorderansichten der Enteisung von Rumpf und Tragflächen bzw. der hinteren Flügel und des Leitwerks.
• Die Antonov 225 ist das zweitgrößte jemals gebaute Flugzeug und dient zum Transport großer Lasten. Obwohl bisher Einzelstück geblieben, lässt sich anhand ihrer zwei Leitwerke die Leistungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Anlage gut demonstrieren. 24 zeigt die Enteisung ihrer Tragflächen. Dazu klappen die äußersten kleinen Enteiser des vorderen Enteisungsarmpaares aus, die bspw. beim Airbus A380 für die Enteisung der Flügelendscheiben verwendet werden, und enteisen hier die Tragflächen mit. 25 zeigt, wie der Rumpf der Antonov 225 genauso wie der des A380 enteist wird. Zur Enteisung der beiden Leitwerke wird das vordere Enteisungsarmpaar zu Hilfe genommen, das bereits die Vorderflügel enteist hat. Wie in 26 dargestellt, enteist dieses die äußeren aerodynamischen Flächen, während die inneren vom hinteren Armpaar enteist werden.
• Gegenüber dem in oben zitierten Patenten dargelegten Stand der Technik und insbesondere dem durch Verwendung von Enteisungsfahrzeugen gekennzeichneten Stand der Praxis ergeben sich durch die gegenständliche Erfindung folgende Vorteile. Das Enteisungsportal ist konstruktiv für alle heutigen Flugzeuggrößen ausgelegt.
• Durch nur von einem Minimum an Personal überwachten, aber sonst automatisierten Betrieb und Nutzung der jeweiligen Flugzeuggeometrien kann es kontinuierlich bei gleichzeitigem Einsatz möglichst vieler Sprühdüsen Verkehrsflugzeuge schneller, genauer und vollständiger als nach dem Stand der Technik enteisen und so Flugsicherheit und Flughafendurchsatz erhöhen. Dazu trägt auch bei, dass die Portalanlage in beiden Fahrrichtungen arbeitet und einzeln oder in unmittelbarer Folge sowohl zur Enteisung als auch zur Eisansatzverhütung einsetzbar ist, wobei letztere Funktion bei Platzierung des Portals in Startbahnnähe wohl nur äußerst selten benötigt werden wird. Die Betriebssicherheit der Anlage wird durch zwei redundant ausgelegte Sensorsysteme und mechanische Fühler erhöht, die Notabschaltungen einleiten können.
• Die Umweltverträglichkeit des Anlagenbetriebs unterstützt die Erfindung durch folgende Maßnahmen zum minimalen Einsatz und zur maximalen Rückgewinnung von Enteisungsflüssigkeit. Letztere wird nicht gemäß der zitierten Patente aus fester Höhe und Position, sondern den Flugzeugkonturen folgend immer in konstant kleinem Abstand zu den zu enteisenden Oberflächen in minimal erforderlicher Menge versprüht. Insbesondere bei kleineren Flugzeugtypen werden nur genau die Sprühdüsen des Portals eingeschaltet, die zur Enteisung des jeweiligen Flugzeugs gerade notwendig sind. Aus Wetter- und Umgebungsdaten werden das jeweils optimale Mischungsverhältnis des Enteisungsfluids aus Glykol und Wasser sowie der die Windangriffsfläche minimierende Düsenversatz relativ zu den zu enteisenden Oberflächen berechnet; eine berechnete Zusammensetzung des Enteisungsmittels kann aber auch manuell geändert werden. Quer und längs verlaufende Rinnen im Boden des Portalbereichs lassen die Enteisungsflüssigkeit sofort ablaufen und minimieren ihr Verblasen in die Umgebung durch Triebwerke oder starken Wind.
• Bezugszeichenliste

1.

Rammbock

2.

Selbstfahrendes Portal, in den Figuren jeweils von oben und von der Seite dargestellt.

3.

Schienenstrang, auf dem das Portal fährt.

4.

Induktionsschleifen, in der Erde liegend; dadurch kann sich das Portal auf beiden Seiten synchronisieren, d.h. es ist nicht möglich, dass der Verfahrwagen der rechten Portalseite dem Verfahrwagen der linken Portalseite vorauseilt oder umgekehrt.

5.

Länge L als Pufferzone, in der sich das Portal genau ausrichten kann, um den genauen Anfangspunkt der Enteisung zu finden.

6.

Auf dem Boden aufgebrachte Leitpunkte für den Piloten, um das Flugzeug entlang der Punktereihe in das Enteisungsportal zu bugsieren.

7.

Mittig oben im Portal angebrachter Leuchtstrahler, der auf die Flugzeugnase strahlt; Erkennungszeichen für den Piloten, dass das Flugzeug genau genug positioniert ist.

8.

Lichtschrankensender, Empfänger im Boden (vgl. Pos. 12).

9.

Hinterer Enteisungsarm, vorwiegend zum Enteisen des Leitwerks.

10.

Vorderer Enteisungsarm, vorwiegend zum Enteisen des vorderen Flugzeugflügels.

11.

Bedienerkabinen

12.

Lichtschrankenempfänger, Sender im Portal (vgl. Pos. 8)

13.

Verfahrweg der Lichtschranken (vgl. Pos. 8); die Steuerung erkennt anhand der aufgenommenen Daten (z.B. Beginn der Vorderflügel erkannt durch die Lichtschranken) den evtl. auftretenden Schlupf der Räder.

14.

Alternativ zu Pos. 6 auf dem Boden aufgebrachte Leitpunkte für den Piloten, um das Flugzeug in das Enteisungsportal zu bugsieren, falls die räumlichen Gegebenheiten des Flughafens eine gerade Einfahrt nicht zulassen.

15.

Portalstellung bei Beginn des Enteisungsvorganges, jeweils dargestellt für zwei verschiedene Flugzeugtypen und -größen.

16.

Portalstellung am Ende des Enteisungsvorganges, jeweils dargestellt für zwei verschiedene Flugzeugtypen und -größen.

17.

Außenansicht einer Enteisungsdüse.

18.

Schnitt durch die Enteisungsdüse (vgl. Pos. 19 bis 22).

19.

Austrittsrohr für Enteisungs- und auch Gefrierschutzflüssigkeit.

20.

Austrittsrohr für Wasser- oder Dampf-Glykol-Gemische.

21.

Diffusor zur Aufbringung (Flächenverteilung) der Enteisungsflüssigkeit.

22.

Diffusor von unten, entgegen der Fließrichtung gesehen.

23.

Drehpunkt der Enteisungsdüse; die Düse kann sich um diesen Punkt herum drehen, um die Enteisungsflüssigkeit in einem weiten Bereich zu versprühen.

24.

Angriffspunkt der Motorantriebsstange für die Bewegung der Düsen.

25.

Enteisungsdüse, an einem ausfahrbaren und schwenkbarem Arm angebracht, in eingefahrenem Zustand.

26.

Enteisungsdüse, an einem ausfahrbaren und schwenkbarem Arm angebracht, in ausgefahrenem Zustand.

27.

Stelle der Anbringung von Sensoren zur Messung des Abstandes zur Flugzeugoberfläche.

28.

Stelle der Anbringung von Sensoren zur Wegerfassung, wie weit ein Zylinder bzw. eine Zahnstange ausgefahren ist.

29.

Ausbildung der Hauptrinnen der Enteisungsfläche unter dem selbstfahrenden Portal (eingezeichneter Flugzeugtyp: Airbus A380).

30.

Wie Pos. 29 (eingezeichneter Flugzeugtyp: Boeing 737-800).

31.

Details des Rinnensystems (schachbrettartig; eingezeichneter Flugzeugtyp: Airbus A380).

32.

Details des Rinnensystems (schachbrettartig; eingezeichneter Flugzeugtyp: Airbus A380).

33.

Details des Rinnensystems (schachbrettartig; eingezeichneter Flugzeugtyp: Airbus A380).

34.

Schmale Rinne (in Pos. 36 ist die breite Rinne dargestellt), eingefräst in den porösen Boden.

35.

Schicht aus porösen Steinen.

36.

Breite Rinne (vgl. Pos. 34) im porösen Boden.

37.

Tragschicht mit eingelassenen Drainagerohren (vgl. Pos. 38).

38.

Drainagerohr

39.

Rinnen zur Verbindung der Drainagerohre.

40.

Fühler, am Ende mit einem Berührungssensor ausgestattet.

Claims (5)

1. Schienengebundene Portalanlage (2) mit zwei Paaren daran angebrachter beweglicher Arme (9, 10) zur automatischen Flugzeugenteisung, wobei die Portalanlage (2) dazu ausgestaltet ist, im Pendelbetrieb Verkehrsflugzeuge über ihre gesamte Länge sowohl von der Ausgangs- als auch der Endposition (6) aus vollständig zu enteisen, fortlaufend ihre Position relativ zum darunter stehenden Flugzeug mittels optischer und induktiver Sensoren (27) zu erfassen und bei Berührung der Flugzeugoberflächen durch an den Armen (9, 10) befestigte mechanische Fühler (40) notabzuschalten, wobei eine Steuerung die Messungen zweier redundanter Systeme von Abstandssensoren (27) und Längenwegaufnehmern (28) auswertet und mit flugzeugspezifischen geometrischen Daten abgleicht und auf diese Weise defekte Abstandssensoren (27) und Längenwegaufnehmer (28) lokalisiert, wobei an den beweglichen Armen (9, 10) und ausfahrbaren Teleskoparmen Enteisungsdüsen (25, 26) frei drehbar befestigt sind, die Enteisungsdüsen (25, 26) sowohl zum Aufbringen von Enteisungs- oder Vereisungsschutzflüssigkeit als auch zum Wegblasen von Schneeansammlungen ausgestaltet sind, die Steuerung dazu ausgestaltet ist, eine Enteisungsflüssigkeit abhängig von den herrschenden Wetterbedingungen stufenlos in jedem Verhältnis mit heißem Wasser oder Dampf zu mischen sowie die Enteisungsdüsen (25, 26) entlang der zu enteisenden Flugzeugoberflächen derart zu führen und zu drehen, dass die Effekte des Stroms der Umgebungsluft kompensiert werden, und die Portalanlage (2) ein schachbrettartiges Rinnensystem (31, 32, 33, 34) umfasst, welches auf den Boden tropfende Flüssigkeit zur Wiederaufbereitung auffängt, wobei das Rinnensystem (31, 32, 33, 34) eine Mehrzahl parallel zum Portal verlaufender Rinnen sowie eine größere Ablaufrinne umfasst, welche zur Abfuhr der in Quer- in die Längsrinnen laufenden Flüssigkeit ausgestaltet ist, und wobei unterhalb der Ablaufrinnen eine poröse Gesteinsschicht (35) angeordnet ist, welche dazu ausgestaltet ist, Verblasen von Flüssigkeit durch Versickern zu minimieren.
2. Portalanlage (2) gemäß Anspruch 1, die zur Vermeidung von Wiedervereisung in unmittelbarer Nähe des Startbahnkopfes aufgestellt ist.
3. Portalanlage (2) gemäß Anspruch 1, wobei das Flugzeug an seinem Bugrad durch ein fest installiertes Portal gezogen wird.
4. Portalanlage (2) gemäß Anspruch 1, wobei die Enteisungsdüse (25, 26) dazu ausgestaltet ist, in den Druckluftstrom der zur Entfernung von Schnee auch Enteisungsmittel einzubringen.
5. Portalanlage (2) gemäß Anspruch 1, wobei das Rinnensystem (31, 32, 33, 34) dazu ausgestaltet ist, Enteisungsmittel im Winterbetrieb wiederzugewinnen und Regenwasser im Sommerbetrieb als Abwasser abzuleiten.

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