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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und ein System zum Stabilisieren von Lasten beim Absetzen aus Luftfahrzeugen,
insbesondere Transportflugzeugen und Öffnen eines Hauptschirmsystems.
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Das Absetzen von Lasten aus Transportflugzeugen über die
Laderampe erfolgt nach dem allgemeinen Stand der Technik mit einem
Ausziehschirm, der die Last aus dem Laderaum zieht und nach Verlassen
der Laderampe abgekuppelt wird, was mit einer Verbindungsleine zum
Luftfahrzeug geschehen kann, oder die Last wird nach der Schwerkraftmethode
abgesetzt, wobei sie auf der schräg nach unten gerichteten Laderampe
ins Freie gleitet. Hierzu kann auch der Anstellwinkel des absetzenden
Transportflugzeugs vergrößert werden,
wobei der gleiche Effekt des Gleitens auf einer schiefen Ebene erreicht wird.
In beiden Fällen
ist die Last, sobald sie das Luftfahrzeug verlassen hat, sich frei
im Raum bewegt und im Fall befindet, hohen aerodynamischen, destabilisierenden
Kräften
ausgesetzt, die sie in starke Schwingungen versetzt, deren Amplituden
sich vergrößern und
zum Überschlagen
führen
können.
Dabei kann es geschehen, dass die Auslösung des Hauptschirms in einer äußerst ungünstigen
Rückenlage
der Last erfolgt und Schäden
am Gurtsystem und Schirmpaket entstehen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Verfahren und ein System zum Stabilisieren von Lasten während des
Absetzvorgangs aus einem Luftfahrzeug bereitstellen, das mit einfachen,
kostengünstigen
Mitteln der Instabilität
der abzusetzenden Last entgegenwirkt, gefährliche Schwingungen unterbindet
und ein sicheres Öffnen
des Hauptschirms gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird die Instabilität der Last
durch ein stabilisierendes Drei- oder
Mehrgurtsystem in Verbindung mit einem Hilfsschirm beseitigt und
eine Funktion geschaffen, die das Stabilisierungssystem in das Tragegurtsystem
umschaltet bzw. die Stabilisierungsphase beendet, das Tragegurtsystem
auslöst,
womit die Öffnungssequenz
des Hauptschirmsystems eingeleitet wird.
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Erfindungsgemäß ist ein System zum Absetzen
von Lasten aus einem Luftfahrzeug mit einem Ausziehschirm mit einer
Ausziehleine vorgesehen, mit der eine anfangs in einem Transportflugzeug
befindliche und mittels eines Hauptschirms in einem Gelände aufzusetzende
Last aus dem Transportflugzeug zu ziehen und in eine vorbestimmte
Lage zur Anströmrichtung
zu bringen ist, wobei
- – eine Verbindungsleine zur
Verbindung der Ausziehleine mit einem Hilfsschirm vorgesehen ist, um
nach Beendigung des Ausziehvorgangs das Stabilisierungssystem zu
aktivieren,
- – ein
Stabilisierungssystem mit einem Hilfsschirm, einer an diesem angekoppelten
Hilfsschirmleine und zumindest einem ersten Stabilisierungsgurt vorgesehen
ist, der mit der Hilfsschirmleine und dem Hauptschirm verbunden
ist, sowie zumindest einem zweiten Stabilisierungsgurt, der mit
der Hilfsschirm-Leine und der Last verbunden ist, wobei die geometrischen
Abmessungen der Stabilisierungsgurte derart gewählt sind, dass die Last in einem
vorbestimmten Winkelbereich zur Anströmung gehalten wird, sobald
sich das Absetzsystem frei im Luftstrom befindet.
- – ein
Hauptschirmsystem mit einem Hauptschirm, ein Tragegurtsystem, Befestigungsgurte
und Befestigungsmittel vorgesehen sind, um das Hauptschirmsystem
als ein Hauptschirmpaket, im Falle eines gesteuerten Fluges mit
einem Gleitfallschirm auf einer Steuerbox und diese Kombination
auf der Last zu positionieren,
- – Kapp-Einrichtungen
mit Steuerelementen vorgesehen sind zum Lösen des zumindest einen zweiten
Stabilisierungsgurtes zur Veränderung der
Neigung der Last gegenüber
der Anströmrichtung
und der Befestigungsmittel, um den Hauptschirm ggf. eine Steuerbox
mit dem Hauptschirm von der Last zu entfernen, die Tragegurte zu
strecken und den Hauptschirm zu öffnen.
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Weiterhin ist ein Verfahren zum Absetzen von
Lasten aus Luftfahrzeugen vorgesehen mit einem Absetzsystem, mittels
eines Ausziehschirms und einer Ausziehleine eine anfangs in einem
Luftfahrzeug befindliche und mittels eines Hauptschirms in einem
Gelände
aufzusetzende Last aus dem Transportflugzeug zu ziehen und in eine
vorbestimmte Lage zur Anströmrichtung
zu bringen, wobei
- – die Last mittels eines Ausziehschirms
und einer Ausziehleine aus dem Luftfahrzeug gezogen wird,
- – ein
Hilfsschirm über
die Ausziehleine geöffnet wird,
- – ein
Hilfsschirm das Stabilisierungssystem streckt,
- – die
Last mittels eines Stabilisierungssystems mit einem Hilfsschirm,
einer an diesem angekoppelten Hilfsschirmleine, zumindest einem
ersten Stabilisierungsgurt, der mit der Hilfsschirmleine und dem
Hauptschirm verbunden ist, sowie zumindest einem zweiten Stabilisierungsgurt,
der mit der Hilfsschirmleine und der Last verbunden ist, in einem
vorbestimmten Winkelbereich zur Anströmung gehalten wird, sobald
sich das Absetzsystem frei im Luftstrom befindet.
- – angenähert zeitgleiches
Lösen einer
ersten Kappeinrichtung zur Veränderung
der Neigung der Last gegenüber
der Anströmung
und einer zweiten Kappeinrichtung zur Entfernung des Hauptschirms
ggf. einer Steuerbox mit dem Hauptschirm von der Last und Einleitung
der Öffnung
desselben,
- – ggf.
eine weitere Kappeinrichtung die Packhülle des Hauptschirms öffnet und
den Hauptschirm zum Öffnen
freigibt,
- – die
Kappeinrichtungen den Funktionsablauf des Absetzsystems durch unterschiedliche
Auslösezeiten
an verschiedene Bedingungen im Absetzbetrieb anpassen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
der beiliegenden Figuren beschrieben, die zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Absetzsystems in einer
Phase, in der das Absetzsystem mittels eines Ausziehschirms aus
dem Transportflugzeug gezogen wird;
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2 eine
schematische Darstellung des Absetzsystems in einer Phase, in der
die Last von einem Stabilisierungssystem mit einem Hilfsschirm in einer
bestimmten Winkellage zur Anströmung
stabilisiert wird;
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3 eine
schematische Darstellung des Absetzsystems in einer Phase, in der
durch Aktivieren von Kappereinrichtungen das Hauptschirmsystem mit
einem Tragegurtsystem gelöst
wird, um das Tragegurtsystem zu strecken,
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4 eine
schematische Darstellung des Absetzsystems in einer Phase zeitlich
kurz nach der in 3 dargestellten
Situation;
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5 eine
schematische Darstellung des Absetzsystems in einer Phase zeitlich
nach der in 4 dargestellten
Situation, in der das Tragegurtsystem gestreckt und der Hauptschirm
geöffnet
ist.
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Das erfindungsgemäße Absetzsystem ist dazu vorgesehen,
eine anfangs in einem Transportflugzeug befindliche und mittels
eines Lastenschirms in ein Gelände
aufzusetzende Last 1 aus dem Transportflugzeug zu ziehen
und während
des Absetzvorgangs in der kritischen, instabilen Phase bis zum Öffnen des
Hauptschirms in einem vorbestimmten Winkelbereich zur Anströmrichtung
zu halten. Bei der Last 1 kann es sich auch um eine Tragevorrichtung handeln,
die die Last 1 trägt
oder fixiert.
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Der Winkelbereich wird durch die
Gestaltung der geometrischen Abmessungen der Stabilisierungsgurte
derart gewählt
sind, dass sich die Last in diesem stabilisiert, sobald sich das
Absetzsystem frei im Luftstrom bewegt. Das Absetzsystem umfasst
im wesentlichen einen Ausziehschirm 5 mit einer Ausziehleine 5a,
eine Verbindungsleine 8 zur Verbindung der Ausziehleine 5a mit
einem Hilfsschirm 3, ein Stabilisierungssystem HS1 mit
dem Hilfsschirm 3, einer Hilfsschirmleine 3a und
Stabilisierungsgurte 10, 11 sowie ein Hauptschirmsystem
HS2 mit einem Tragegurtsystem. Im Ausgangszustand, also vor dem
Absetzen aus dem Transportflugzeug, ist das Hauptschirmsystem HS2
zusammen mit dem Tragegurtsystem im gepackten Zustand auf der Last 1 positioniert.
Das Hauptschirmsystem HS2 zusammen mit dem Tragegurtsystem ist vorzugsweise
in einem Hauptschirmpaket 2a gepackt und mittels zumindest eines,
mittels einer Kapp-Einrichtung 17 lösbaren Befestigungsgurtes 13 auf
der Last 1 befestigt. Im Falle eines gesteuerten Gleitschirmfluges
ist der Hauptschirm 2 auf einer Steuerbox fixiert und beide
Teile zusammen mit den Befestigungsgurten 13 auf der Last 1 befestigt.
Zumindest ein Stabilisierungsgurt 10 ist vorzugsweise über einen
Verbindungsgurt 12 mit dem nach dem Öffnen Lee-seitigen Mittelpunkt
des Hauptschirmes 2 verbunden.
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Im Ausgangszustand des Absetzsystems befindet
sich der Hauptschirm 2 des Hauptschirmsystems HS2 zusammen
mit einem Haupttragegurtsystem 18, 19 zusammengepackt
als ein Hauptschirmpaket 2, das mittels Gurten 13 auf
der Last gehalten wird.
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Der Ausziehschirm 5 zieht über die
Anschlüsse 5a und
die Kupplung 4 die vorzugsweise auf der Rollunterlage 6 in
einer Ausgangslage befindliche Last 1 aus dem Transportflugzeug.
In der in der 1 dargestellten
Absetzphase hat die Last 1 gerade die Laderampe 7 des
Transportflugzeugs verlassen. Nach einem vorbestimmten Zeitabschnitt
wird der Ausziehschirm 5 durch Öffnen der Kupplung 4 von
der Last 1 abgekoppelt und der Packsack des Hilfsschirms 3 über die
Leine 8 vom Schirmpaket 2 abgezogen, indem der
Ausziehschirm mit seiner Leine 5 die Leine 8,
die mit der Ausziehleine 5a und dem Hilfsschirm 3 in
Verbindung steht, streckt. Der Ausziehschirm 5 zieht dadurch
den Hilfsschirm 3 aus dem Packsack 3a. Beispielsweise
durch eine Solltrennstelle trennt sich der Ausziehschirm 5 vom
Lastenfallschirmsystem L. Die Solltrennstelle kann derart gestaltet
sein, dass diese sich bei einer vorbestimmten Zugkraft löst. Der
Ausziehschirm 5 spielt im weiteren Verlauf des Absetzvorgangs
keine weitere Rollen und geht zu einem späteren Zeitpunkt zu Boden.
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Der Hilfsschirm 3 hängt an einer
Hilfsschirmleine 3a, die wiederum mittels Stabilisierungsgurten 10, 11 mit
der Last 1 verbunden ist. Die Richtung der Hilfsschirmleine 3a entspricht
der Strömungsrichtung.
Die Verbindungslinie zwischen der Verbindungsstelle 14 und
dem Schwerpunkt 24 der Last 1 wird nachfolgend
als Längsrichtung
LR des Stabilisierungssystems HS1 bezeichnet, die einen Stabilisierungssystemwinkel 9 gegenüber der
Last 1 einnimmt. Die den Hilfsschirm 3, die Hilfsschirmleine 3a und
die Stabilisierungsgurte 10, 11 umfassende Kombination
wird nachfolgend Stabilisierungssystem HS1 genannt.
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Der Hilfsschirm 3 entfaltet
sich daraufhin aufgrund der wirkenden Luftkräfte. Der Hilfsschirm 3 ist zusammen
mit Stabilisierungsgurten 10, 11 dazu vorgesehen,
die Last 1 in einer weiteren Phase des Absetzens, im folgenden
Stabilisierungsphase genannt, in einer vorbestimmten Lage zur Anströmrichtung
zu halten. (vgl. das in 2 angegebene
lastfeste Koordinatensystem). Dazu werden die geometrischen Abmessungen
der Hilfsschirmleine 3a und der Stabilisierungsgurte 10, 11 entsprechend
gewählt.
Die horizontale Lage ist im wesentlichen die Lage, in der die Last
vor dem Absetzen im Transportflugzeug auf der Laderampe 7 positioniert
gewesen ist und in der die Last auf dem Boden aufsetzen soll. Die
Stabilisierungsgurte 10, 11 sind jeweils einerseits
an der Hilfsschirmleine angekoppelt. Andererseits ist ein erster oder
in der vertikalen Y-Richtung gesehen oberer Stabilisierungsgurt 10 mit
dem Hauptschirm 2 und zumindest ein zweiter oder unterer
Stabilisierungsgurt 11 mit der Last 1 verbunden.
Um die Lage der Last 1 in dieser Phase stabil zu halten,
sind zumindest zwei, vorzugsweise drei Stabilisierungsgurte 10, 11 vorgesehen,
wobei zwei obere 10 oder zwei untere 11 Stabilisierungsgurte
vorzusehen sind. Mit diesen wird erreicht, dass die Last 1 in
einer vorbestimmten Lage gehalten wird. Diese Situation ist in 2 dargestellt. Die Figurendarstellung
zeigt ein Ausführungsbeispiel
des Lastenschirmsystems L, bei dem 2 untere Stabilisierungsgurte 11a, 11b vorgesehen
sind (angedeutet in 3),
die in Z-Richtung nebeneinander oder auf derselben horizontalen
Ebene an zwei verschiedenen Randbereichen der Last an dieser befestigt
sind. In dieser Ausführungsform
verlaufen die Stabilisierungsgurte 11a, 11b winklig
zueinander und symmetrisch zur Längsrichtung
LR des Stabilisierungssystems.
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Vorzugsweise ist das Stabilisierungssystem HS1
mit dem Hilfsschirm 3 derart beschaffen, dass der Stabilisierungssystemwinkel 9 in
einem Winkelbereich von 30° bis
45° in bezug
auf die Anströmrichtung
verläuft.
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In einem weiteren Schritt des Absetzvorgangs
wird das Stabilisierungssystem HS1 auf das Hauptschirmsystem HS2
oder Tragegurtsystem umgeschaltet. Dazu ist in der Verbindungsstelle 14 zwischen
der Hilfsschirmleine 3a und den Stabilisierungsgurten 10 eine
erste Kappeinrichtung 16 vorgesehen. In der 2 ist für die erste Kappeinrichtung 16 symbolisch
ein mechanischer Kappen eingezeichnet. Weiterhin ist eine zweite
Kappeinrichtung 17 zur Lösung von Befestigungsmitteln
vorgesehen, die im Ausgangszustand das Hauptschirmsystem HS2 an der
Last 1 befestigen. Die zweite Kappeinrichtung 17 ist
ebenfalls in der 2 symbolisch
als ein mechanischer Kapper eingezeichnet. Die Kappeinrichtungen 16, 17 sind über Steuerelemente
aktivierbar.
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Nachdem die Last 1 eine
vorgegebene Zeit vom Stabilisierungssystem HS1 gehalten worden ist, trennen
die Kappeinrichtungen 16, 17 die Verbindungsstellen 14, 15 annähernd zeitgleich
auf. Das Lösen
der Verbindungsstellen 14, 15 kann durch angenähert zeitgleiches
Aktivieren der Kappeinrichtungen 16, 17 erfolgen,
die gegebenenfalls nach Ablauf ähnlicher
Verzögerungszeiten
den Kappvorgang ausführen.
Relativ geringe Zeitunterschiede sind vorgesehen, um Bewegungen
der Last während
des Umschaltvorgangs zu beeinflussen. Die Stabilisierungsgurte 11 des
Stabilisierungssystems und die Gurte 13, die das Hauptschirmpaket 2 auf
der Last halten, fallen ab, so dass der Hilfsschirm 3 die
Gurte 10 und 12 strecken kann.
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Die Kappeinrichtungen können pyrotechnisch
realisiert sein, die während
des Ausziehvorgangs mechanisch aktiviert werden und mit pyrotechnischem
Zeitverzug wirken.
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Weiterhin können pyrotechnische Kappeinrichtungen
verwendet werden, die elektrisch gezündet werden, wobei die pyrotechnische
Wirkung ohne Zeitverzug eintritt. Die Ansteuerung erfolgt dabei durch
ein elektronisches Steuergerät,
das nach Aktivierung ein verzögertes,
elektrisches Signal liefert, mit dem die Kappeinrichtungen ausgelöst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform
werden elektrische Kappeinrichtungen verwendet. Die Ansteuerung
erfolgt dabei ebenfalls durch ein elektronisches Steuergerät, das nach
Aktivierung ein verzögertes,
elektrisches Signal liefert, mit dem die Kappeinrichtungen ausgelöst werden.
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Durch das Lösen der Gurte 13 mittels
der Kappeinrichtung 17 wird das Hauptschirmpaket 2a mittels
zumindest eines Verbindungsgurtes 12, der den Stabilisierungsgurt 10 mit
dem Hauptschirm 2 verbindet, von der Last gezogen. Aufgrund
der vom Hilfsschirm 3 über
die Hilfsschirmleine 3a, den Stabilisierungsgurt 10 und
den Verbindungsgurt 12 ausgeübten Zugkraft wird das Tragegurtsystem
mit den Tragegurten 19 entfaltet. Zwei aufeinanderfolgende Momentdarstellungen
dieser Situation sind in den 3 und 4 gezeigt.
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Durch das zum Lösen des zumindest einen zweiten
Stabilisierungsgurtes 11 mittels der jeweiligen Kappeinrichtung 16 wird
die Neigung der Last 1 auf vorbestimmte Weise verändert. Eine
gleiche Wirkung wird erzielt, wenn die Stabilisierungsgurte 11,
in 3 mit 11a und 11b bezeichnet,
nicht in der Verbindungsstelle 14, sondern am unteren Ende
mit Kappeinrichtungen an der Last 1 getrennt werden.
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5 zeigt
das entfaltete und gestreckte Tragegurtsystem T des Hauptschirmsystems
HS2 in einer Ausführungsform
mit einer Zweipunktaufhängung
der Last am Hauptschirm 2 mit den Verbindungspunkten 20a, 20b,
die die Last 1 auf der rechten und linken Seite tragen.
Mit dem Bezugszeichen 22 sind die Fangleinen des Hauptschirms 2,
mit dem Bezugszeichen 23 die geöffnete Packhülle des Hauptschirms
bezeichnet.
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Als Hauptschirm 2 können Gleitfallschirme, die
steuerbar sind, oder Rundkappenfallschirme, die nicht steuerbar
sind und keine Gleiteigenschaften besitzen, verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Absetz- und Stabilisierungssystem
für Lasten,
die aus Transportflugzeugen abgesetzt werden sollen, ist ebenso
für die
Landung von unbemannten und bemannten Luftfahrzeugen mit Gleitfallschirmen
oder Rundkappenfallschirmen geeignet. Insbesondere schnellfliegende
Luftfahrzeuge durchfliegen, wenn sie mit Schirmen gelandet werden
sollen, einen kritischen Geschwindigkeitsbereich unterhalb der Mindestfluggeschwindigkeit
bis sie nach Abbremsung die Geschwindigkeit erreicht haben, bei
der ein schadfreies Öffnen
des Hauptschirms möglich
ist. In diesem Geschwindigkeitsbereich sind die Luftfahrzeuge nicht
steuerbar und instabil und auf eine Stabilisierung angewiesen. Der
Systemaufbau und der Funktionsablauf für das Stabilisieren mit z.B.
drei Stabilisierungsgurten 10, 11 und einem Hilfsschirm 3,
das Ausrichten eines Luftfahrzeuges in einen vorgegebenen Winkelbereich 9 zur
Anströmrichtung,
das Ändern
der Neigung des Luftfahrzeuges am Ende der Stabilisierungsphase und
das Umschalten auf ein Tragegurtsystem sowie das Öffnen eines
Hauptschirms 2 mit dem Hilfsschirm 3 entsprechen
einem Lastenabsetzsystems. Es sind nur einfache Anpassungen erforderlich,
um das System z.B. in den Rumpf eines Luftfahrzeuges einzubauen.