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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren 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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Aus
der
US 3 724 788 ist
ein System zum Ausziehen von Lasten aus einem fliegenden Flugzeug
offenbart, das einen Hilfsschirm, Hilfsschirmleinen und Stabilisierungsgurte
verwendet.
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In
der nicht vorveröffentlichten
DE 102 30 535 A1 ist
bereits ein Verfahren zum Stabilisieren von Lasten im unkontrollierten
Zustand bekannt, bei der neben dem Ausziehschirm und dem Hauptschirm
ein Hilfsschirm für
die Stabilisierung der Last vorhanden ist. Der Hauptschirm ist in
Form eines Packsacks mittels eines Befestigungsgurts auf der Last
befestigt. Die Hilfsschirmleine ist über eine Verbindungsstelle mit
mehreren Stabilisierungsgurten für
die Stabilisierung der Last verbunden. Ein erster Stabilisierungsgurt
ist dabei an einer oberen Stelle an der Last und zwei weitere Stabilisierungsgurte
an einer unteren Stelle an der Last angebracht. Darüber hinaus
ist eine erste Kapp-Einrichtung vorhanden, mit der die Verbindungsstelle
zwischen der Hilfsschirmleine und den beiden weiteren Stabilisierungsgurten
durchtrennt wird. Mit einer zweiten Kapp-Einrichtung wird der Befestigungsgurt,
mit dem der Hauptschirm an der Last befestigt ist, gelöst. Durchtrennung
der Hilfsschirmleine und Lösen
des Befestigungsgurts erfolgen gleichzeitig.
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In
der nicht vorveröffentlichten
DE 103 03 788 A1 ist
ein weiteres Verfahren zum Stabilisieren von Lasten im unkontrollierten
Zustand bekannt, das in wesentlichen Elementen der oben genannten
DE 102 30 535 A1 entspricht.
Jedoch werden erste und zweite Kapp-Einrichtung mit definierter
Verzögerung betätigt. Die
eingesetzten Schirme sind als Gleitschirme ausgebildet.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren 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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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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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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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben,
die zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des 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
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, 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 Leeseitigen 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 2a, das mittels Gurten 13 auf
der Last gehalten wird.
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Der
Ausziehschirm 5 zieht über
die Ausziehleine 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 Hauptschirmpaket 2a abgezogen, indem
der Ausziehschirm mit seiner Leine 5a 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 3b. 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 Z-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 zwei 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
Kapper 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
Rundkappenfallschirme, die nicht steuerbar sind und keine Gleiteigenschaften
besitzen, verwendet werden.
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Das
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 Lastenabsetzsystem.
Es sind nur einfache Anpassungen erforderlich, um das System z.B.
in den Rumpf eines Luftfahrzeuges einzubauen.