DE10245944B4 - Stabilisieren von Lasten beim Absetzen aus Transportflugzeugen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Stabilisieren von Lasten im unkontrollierten Flugzustand während des Absetzens aus einem Luftfahrzeug mit einer Last (1), einem Hauptschirm (2) und einem Hilfsschirm (3), einem Ausziehschirm (5) und einer Ausziehleine (5a) zum Ausziehen der Last (1) aus dem fliegenden Flugzeug, wobei diese mittels einer Kupplung (4) an der Last (1) lösbar befestigt ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
– die Last (1) wird mittels einer Roll-Unterlage (6) unter der Wirkung der auf den geöffneten Ausziehschirm (5) wirkenden Luftkraft die Last aus dem Flugzeug gezogen, wobei der Ausziehschirm (5) über eine Ausziehleine und die Kupplung (4) mit der Last (1) verbunden ist und wobei der Hauptschirm (2) in Form eines Packsacks (2) auf der Last (1) befestigt ist, wobei eine Verbindungsleine (8) vorgesehen ist, die die Ausziehleine (5a) mit dem Packsack (3b) des Hilfsschirms (3) verbindet, und wobei der Hilfsschirm (3) über eine Hilfsschirm-Leine (3a) und Stabilisierungsgurten...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren von Lasten beim Absetzen aus Luftfahrzeugen, insbesondere Transportflugzeugen und Öffnen eines Hauptschirmsystems.
  • 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.
  • 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.
  • Aus der US 5816535 , der US 3 396 924 und der US 3 642 235 sind weitere Ausziehsysteme zum Absetzen von Lasten aus einem fliegenden Flugzeug bekannt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • 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.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben, die zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des Absetzsystems in einer Phase, in der das Absetzsystem mittels eines Ausziehschirms aus dem Transportflugzeug gezogen wird;
  • 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;
  • 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,
  • 4 eine schematische Darstellung des Absetzsystems in einer Phase zeitlich kurz nach der in 3 dargestellten Situation;
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Kappeinrichtungen können pyrotechnisch realisiert sein, die während des Ausziehvorgangs mechanisch aktiviert werden und mit pyrotechnischem Zeitverzug wirken.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Als Hauptschirm 2 können Rundkappenfallschirme, die nicht steuerbar sind und keine Gleiteigenschaften besitzen, verwendet werden.
  • 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.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Stabilisieren von Lasten im unkontrollierten Flugzustand während des Absetzens aus einem Luftfahrzeug mit einer Last (1), einem Hauptschirm (2) und einem Hilfsschirm (3), einem Ausziehschirm (5) und einer Ausziehleine (5a) zum Ausziehen der Last (1) aus dem fliegenden Flugzeug, wobei diese mittels einer Kupplung (4) an der Last (1) lösbar befestigt ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – die Last (1) wird mittels einer Roll-Unterlage (6) unter der Wirkung der auf den geöffneten Ausziehschirm (5) wirkenden Luftkraft die Last aus dem Flugzeug gezogen, wobei der Ausziehschirm (5) über eine Ausziehleine und die Kupplung (4) mit der Last (1) verbunden ist und wobei der Hauptschirm (2) in Form eines Packsacks (2) auf der Last (1) befestigt ist, wobei eine Verbindungsleine (8) vorgesehen ist, die die Ausziehleine (5a) mit dem Packsack (3b) des Hilfsschirms (3) verbindet, und wobei der Hilfsschirm (3) über eine Hilfsschirm-Leine (3a) und Stabilisierungsgurten (10, 11) mit der Last (1) verbunden ist, wobei ein erster Stabilisierungsgurt (10) quer zur Strömungsrichtung gesehen an einer oberen Stelle an der Last (1) und zwei weitere Stabilisierungsgurte (11, 11a, 11b) quer zur Strömungsrichtung gesehen an einer unteren Stelle an der Last (1) angebracht ist, wobei der erste Stabilisierungsgurt (10) mit dem Hauptschirm (2) verbunden ist, – nach dem Verlassen der Laderampe wird durch Lösen der Kupplung die Ausziehleine (5a) von der Last (1) getrennt und dadurch wird die Verbindungsleine (8) gestreckt, um den Packsack (3b) abzuziehen, – der Ausziehschirm (5) wird durch Durchtrennen einer Sollbruchstelle von der Last (1) getrennt, wodurch der Hilfsschirm (3) ausgefahren und die Stabilisierungsgurte (10, 11) über die Zugkraft der Hilfsschirmleine (3a) zur Streckung gebracht werden, – die Verbindungsstellen (14, 15) zwischen der Hilfsschirmleine (3a) und den weiteren Stabilisierungsgurten (10, 11) werden mittels ersten Kapp-Einrichtungen (16) durchtrennt, so dass die Lage der Last (1) in der Luft von der Anordnung aus Hilfsschirm (3), Hilfsschirmleine (3a), dem ersten Stabilisierungsgurt (10) und Last (1) bestimmt wird, – eine zweite Kapp-Einrichtung (17) löst den Befestigungsgurt (13), mit dem der Hauptschirm (2) an der Last (1) befestigt ist, um den Hauptschirm (2) durch die Luftkraft auszuziehen, – die erste und zweite Kappeinrichtungen (16, 17) werden mit definierter Verzögerung zueinander betätigt und – als Hauptschirm (2) wird ein Rundkappenfallschirm eingesetzt.
  2. Verfahren zum Stabilisieren von Lasten im unkontrollierten Flugzustand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle (14) für die Stabilisierungsgurte (11, 11a, 11b) mit der Kappeinrichtung (16) in Bezug auf die Schwerkraftrichtung unten an der Last 1 angeordnet ist.
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