DE19519914A1

DE19519914A1 - Bordseitiges Windensystem zur Positionierung von gefesselten Aerostaten

Info

Publication number: DE19519914A1
Application number: DE1995119914
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Phys Bock
Original assignee: Individual
Current assignee: Uti Holding and Management Ag 60487 Frankfurt De
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1996-12-05

Description

1. Einleitung

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Untersystem, das vorzugsweise zur zeitweiligen Fesselung und Positionierung von Ballonen bzw. Luftschiffen geeignet ist, wobei die Positionierung durch Aktivierung von bordeigenen Winden erfolgt, welche die freien Längen einer pyramidenförmigen Anordnung von Fesselleinen willkürlich verändern.

Zweck dieser Erfindung ist die geometrisch definierte Festlegung eines Referenzpunktes des Aerostaten relativ zur Erdoberfläche. Hierdurch soll z. B. das punktgenaue Absetzen von Nutzlasten vom Aerostaten aus ermöglicht werden. Auch können auf diese Weise Lasten leichter aufgenommen werden sowie raumabhängige Messungen durchgeführt werden, bei denen ein Sensor in drei Dimensionen definiert positioniert werden kann.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein bordseitiges Aggregat bestehend aus mindestens drei Winden, von denen die Fesselleinen zu jeweils einem auf dem Erdboden befindlichen Ankerpunkt führen. Diese Ankerpunkte sind um den bodenseitigen Referenzpunkt derart angeordnet, daß sie eine Pyramide darstellen, deren Spitze durch besagtes Windenaggregat gebildet wird. Die Fesselleinen werden hierbei durch einen Überschuß an aerostatischem Auftrieb straff unter Vorspannung gehalten. Die Form der derart gestalteten Pyramide kann dann durch gesteuerte Aktivierung der Winden willkürlich verändert werden, wodurch sich die Pyramidenspitze als Referenzpunkt innerhalb eines bestimmten Bereichs verlagern läßt.

2. Stand der Technik

Die Fesselung von Aerostaten ist seit dem 18. Jahrhundert bekannt. Bereits der erste bekannte Ballonfahrer, Pilâtre de Rozier, wagte seinen ersten Aufstieg nur mit Hilfe von sichernden Fesselleinen. Aus älteren Abbildungen kann man auch schon die Verwendung von pyramidenförmigen Anordnungen von Fesselleinen erkennen.

In den vergangenen Jahrzehnten wurde die Fesselballontechnik insbesondere von T-COM in den USA vervollkommnet. Hierbei handelt es sich um unbemannte Geräte vorzugsweise zur Radarüberwachung bzw. zur Rundfunk- und Fernsehausstrahlung. Diese Systeme verwen den durchweg eine einzelne Fesselleine, die auf größere Höhen ausgefahren werden kann.

Für die Verwendung als genau positionierbare Meßplattform in Bodennähe ist ein Fesselballonsystem entwickelt worden, bei dem die das Meßgerät tragende Gondel in Form einer dreiseitigen Pyramide ausgebildet worden ist. Die Spitze besagter Pyramide ist dabei am Aerostaten aufgehängt, während von den drei Basis-Ecken jeweils eine Fesselleine zu einer am Erdboden verankerten Winde führt. Durch programmgesteuerte Windenaktivierung kann somit ein Meßprogramm mit vorgegebenen Koordinaten abgefahren werden.

3. Durchführbarkeit

Das zuvor beschriebene System hat sich angeblich bei Meßreihen über unzugänglichem Gelände bewährt. Auch wurde es bei Fernsehauf nahmen als stabile Kameraplattform verwendet, wobei ebenfalls der Blickpunkt über große Bereiche variiert werden konnte. Damit kann die prinzipielle Durchführbarkeit der gesteuerten Positionierung durch eine Fesselleinen-Pyramide als nachgewiesen angesehen werden, wobei allerdings die hierzu erforderlichen Winden am Boden stationiert sind.

4. Beschreibung

Abb. 1 zeigt die geometrische Anordnung des Fesselsystems, bei dem die Fesselleinen (a), (b) und (c) an den nach Art eines Dreiecks angeordneten entsprechenden Ankerpunkten (a′), (b′) und (c′) am Boden befestigt sind. Die Leinen laufen an einem sich am unteren Teil des Aerostaten befindlichem aus drei entsprechenden Winden (a′′), (b′′) und (c′′) bestehenden Aggregat (d) pyramidenartig zusammen.

Abb. 2 zeigt Einzelheiten dieses Windenaggregats (d), das auf einer entsprechend dimensionierten Unterstruktur (e) derart montiert ist, daß die vertikalen Zugkräfte über entsprechende Struktur elemente (f), die nach Art einer auf der Spitze stehenden Pyramide bzw. eines auf der Spitze stehenden Kegels angeordnet sind, nach oben in den Aerostaten (g) geleitet werden, während die horizon talen radialen Zugkräfte durch einen geeigneten Querverband (h) aufgefangen werden. Durch den in der Mitte freien Raum des Quer verbands (h) läuft das eigentliche Lastseil (i) mit der schweben den Nutzlast (j). Die entsprechende Lastwinde (k) befindet ober halb des besagten Fesselaggregats (d).

Sämtliche Winden werden motorisch betrieben und durch geeignete Kommandogeräte von der Pilotenkanzel aus gesteuert.

5. Funktionsweise

Der mit einer schwebenden Last versehene Aerostat bzw. das mit einer schwebenden Last versehene Luftschiff wird über den ge wünschten bodenseitigen Absetzpunkt manövriert. Bei annäherndem Stillstand relativ zum Boden werden die Fesselleinen herabgelassen und am Boden durch die Bodenmannschaft oder geeignete mechanische Vorrichtungen aufgefangen und an den vorbereiteten in Form eines Dreiecks angeordneten Ankerpunkten festgemacht.

Sodann wird seitens des Aerostaten durch geeignete Mittel - z. B. Ballastabgabe, Traggaserwärmung, Propellerschub, Tragflächen wirkung oder eine Kombination dieser Mittel - ein gewisser Überschuß an Auftriebskraft erzeugt, wodurch die Fesselleinen nach Art einer Pyramide gestrafft werden. Der Pilot ist somit in Lage, durch geeignete Steuerung der Fesselwinden seine Position relativ zur Erdoberfläche willkürlich zu verändern und die abzu setzende Last genau über den gewünschten Absetzpunkt zu bringen, um dann die Last mit Hilfe der Lastwinde vorsichtig abzusetzen.

Es ist hierbei auch denkbar, daß der Pilot zeitweilig auf Fern steuerungsbetrieb umschaltet, so daß die genaue Positionierung sowie das Absetzen von der Bodenmannschaft aus über eine drahtlose Kommando- und Kontrollfrequenz gesteuert wird.

Beim Absetzen wird das Lastseil entlastet, während die Fessellei nen nunmehr die überschüssige Tragkraft des Aerostaten aufnehmen müssen. Aus Gründen der Sicherheit wird daher das System entweder mit einer neuen Last versehen oder über eine geeignete Schlauch leitung mit Wasser ballastiert, bis die Fesselpyramide ausreichend entlastet ist.

Vor dem Aufnehmen einer neuen Last muß die Spitze der Fessel pyramide durch Betätigung des Windenaggregats über den Standort der neuen Last verlegt werden, wobei gleichzeitig auch noch die Lastwinde entsprechend angezogen werden kann.

Die vor dem Abflug nötigen Operationen entsprechen den bei Aero staten bzw. Luftschiffen üblichen Maßnahmen, d. h. Austarieren durch Treibstoff und/oder Ballast. Nach Zugentlastung können die Fesselleinen gelöst und mittels der bordseitigen Winden eingezogen werden, und der Aerostat kann sich mittels eines entsprechenden Auftriebüberschusses, wie er durch zuvor beschriebene Maßnahmen erzeugt werden kann, mitsamt der schwebenden Last abheben.

Claims

1. Ein durch Winden verstellbares Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Fesselleinen am Boden verankert sind und eine Pyramide darstellen, in deren Spitze sich besagte Winden am unteren Teil des Aerostaten befinden.

2. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (1), dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fesselleine eine der besagten Winden zugeordnet ist.

3. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (1) und (2), bei dem die Antriebe besagter Winden durch ein in der Pilotenkanzel oder anderweitigen bordseitigen Kommandozentrale derart gesteuert werden können, daß sich durch willkürliche Veränderung der freien Leinenlängen die gedachte Spitze besagter Fesselleinen-Pyramide innerhalb gewisser Grenzen präzise in den Raumkoordinaten verändern läßt.

4. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (3), dadurch gekennzeichnet, daß es ein punktgenaues Aufnehmen bzw. Absetzen einer Last erlaubt, die durch ein weiteres, sich an Bord des Aerostaten bzw. Luftschiff befindlichen Windensystem gehalten wird.

5. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (3) und (4), bei dem die punktgenaue Positionierung auch für anderwei tige Operationen, z. B. Messungen und Kameraaufnahmen, verwendet werden kann.

6. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (3), bei dem mindestens drei Fesselleinen mit entsprechenden Fessel winden verwendet werden, bei der nach Bedarf aber auch eine größere Anzahl von Fesselleinen mit entsprechenden Fesselwinden vorgesehen werden kann, so daß die Grundfläche besagter Fessel leinen-Pyramide durch ein entsprechendes Vieleck dargestellt wird.

7. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (1) und (2), bei dem die Winden vorzugsweise in radialsymmetrischer Form um eine vertikale Achse derart angeordnet sind, daß sie im Bereich besagter Symmetrieachse einen freien Raum für das bordsei tige Hebesystem belassen.

8. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (7), bei dem Struktur, auf der besagte Winden montiert werden, derart ausgelegt ist, daß sie eine dispergierende Verteilung der Verti kalkräfte in die tragende Struktur des Aerostaten bzw. Luftschiffs bewirkt und daß sie die horizontalen Kraftkomponenten durch eine besagte Winden verbindende polygonale, vorzugsweise radialsymme trische Konstruktion auffängt.

9. Ein Fesselsystem für Aerostaten bzw. Luftschiffe nach (3), dadurch gekennzeichnet, daß besagte Kommandozentrale wahlweise auch von Boden her über eine geeignete Fernsteuerfrequenz gesteuert werden kann.