DE19742732C2 - Transportbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transportbehälter für Raumfahrzeuge und deren Komponenten, bestehend aus einer Basisplatte mit einer Feder- und Dämpfungseinrichtung, einer Aufnahme für eine Nutzlast sowie einer Abdeckhaube, wobei die Aufnahme für die Nutzlast mit einer Bodenplatte auswechselbar verbunden ist.

Im Bereich der Raumfahrttechnik werden im allgemeinen für Transporte von Raumfahrzeugen oder deren Komponenten jeweils anwendungsspezifische Container eingesetzt, die speziell abgestimmt sind auf bestimmte Transportszenarien. Es handelt sich dabei in der Regel entweder um steife Tragwerke mit einer festen Abdeckhaube oder um Behälter, in denen die zu transportierende Nutzlast über nicht verstellbare mechanische Feder- und Dämpfungssysteme gelagert wird.

Eine derartige Anordnung ist für Transportbehälter nach der DE 16 69 850 U bereits bekannt. Weiterhin ist nach der DE 544 661 C ein Behälter zum Transport schwingungsempfindlicher Apparate bekannt. Hierbei ist eine Verstellung von Federelementen durch eine Änderung der Federgeometrie als Vorspannung durch Längenänderung bekannt, um eine Nutzlast zwischen beweglichen Wänden federgelagert einzuklemmen.

Zusätzlich wird gemäß WO 93/00 275 A1 vorgeschlagen, einen geschützten Innenraum über Luftkissen in einem Außenbehälter federnd anzuordnen.

Um unterschiedliche Größen der Aufnahmeräume zu schaffen, ist es auch bekannt, höhenveränderliche Containerräume auszubilden, wie in der WO 96/25 337 A1 dargestellt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen wiederverwendbaren Transportbehälter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er einerseits möglichst vielseitig einsetzbar ist und andererseits eine größtmögliche Transportsicherheit für die zu transportierenden Strukturen, die in der Regel einen außerordentlich hohen finanziellen Wert darstellen, bietet sowie hierbei entsprechend den vorliegenden Verhältnissen bezüglich der Steifigkeit und Dämpfung einfach verstellbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Transportbehälter, bei dem die die Feder- und Dämpfungseinrichtung durch im Betrieb von außen einstellbare Luftfederelemente bezüglich Steifigkeit und Dämpfung gebildet ist, die Nutzlastaufnahme zusammen mit der Bodenplatte einen Druckraum bildet und daß die gemeinsame Abdeckhaube teleskopierbar ausgebildet ist.

Der in niedrig gehaltener Leichtbauweise und modular konzipierte Transportbehälter nach der Erfindung bietet durch die erfindungsgemäß vorgesehene auswechselbare Aufnahme den zu transportierenden Raumfahrzeugen bzw. deren Komponenten identische Schnittstellen wie zur jeweils benutzten Rakete oder zu den individuellen Anschlußstrukturen. Außen ist der erfindungsgemäße Transportbehälter vorzugsweise mit Beschlägen zur Befestigung an Tiefbettladern, Schiffen oder Flugzeugen versehen und kann durch die Höhenverstellbarkeit seiner Abdeckhaube die entsprechend dem jeweiligen Transportszenario geforderten geometrischen Randbedingungen berücksichtigen. Dies gilt speziell auch für Großraum-Transportflugzeuge. Das, vorzugsweise durch die Verwendung von Luftfedern in gewissen Bereichen verstellbare Feder- und Dämpfungssystem erlaubt eine optimale Anpassung an die dynamischen Charakteristiken des Lastumfeldes des jeweiligen Transportmittels und an die Nutzlastmasse.

Die bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehene Anordnung eines extrem flach konzipierten Federsystems unterhalb der Bodenplatte des Transportbehälters erlaubt die volle Volumenausnutzung des Transportbehälters durch die Nutzlast, wobei im Inneren des Behälters nur eine minimale Freigängigkeit benötigt wird. Die in vorteilhafter Weiterbildung des Transportbehälters nach der Erfindung mitgeführten Aggregate sorgen für die Einhaltung definierter atmosphärischer Bedingungen innerhalb des Transportbehälters. Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit können dabei ständig geregelt und zusammen mit den mechanischen Belastungsdaten aufgezeichnet werden.

Die Wiederverwendbarkeit und die große Einsatzbreite des erfindungsgemäßen Transportbehälters für verschiedene Raumfahrzeuge bieten ökonomische Vorteile sowohl durch unmittelbare Kosteneinsparungen als auch durch zeitliche Kostenverlagerungen und Zeitersparnis. Durch die einfache Anpassbarkeit des Transportbehälters nach der Erfindung an sehr unterschiedliche Transportszenarien eröffnen sich zudem kurzfristige Einsatzalternativen. Zugleich vermindert der erfindungsgemäße Transportbehälter das Transportrisiko wesentlich.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Übersicht über einen Transportbehälter in teilweise geschnittener perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 den unteren Teil der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,

Fig. 3 und 4 jeweils vergrößerte Detaildarstellungen der in Fig. 1 gezeigten Anordnung und

Fig. 5 bis 10 Einzelheiten des Aufbaus der Abdeckhaube des in Fig. 1 gezeigten Transportbehälters.

Der in Fig. 1 dargestellte Transportbehälter besteht im wesentlichen aus einer Basisplatte 1, einem Feder- und Dämpfungssystem 2, einer Bodenplatte 3 mit einer austauschbaren Nutzlastaufnahme 4, einer höhenverstellbaren oder teleskopierbaren Abdeckhaube 5 sowie Behältern 6 und 7 für Versorgungseinheiten und Ausrüstungsgegenstände. Zusätzlich sind abnehmbare vertikale Stütz- und Führungsschienen 8 bis 10 für die teleskopierbare Abdeckhaube 5 erkennbar. Hierbei sind lediglich drei Führungsschienen 8 bis 10 dargestellt, während bei dieser Ausführung insgesamt vier über den Umfang verteilte Führungsschienen vorgesehen sind.

Die Basisplatte 1 bildet die mechanische Schnittstelle des Transportbehälters mit dem jeweiligen Transportgerät und nimmt den elastisch gebetteten Teil des Transportbehälters, die Behälter 6 und 7 für Versorgungseinheiten und Ausrüstungsgegenstände sowie die vertikalen Stütz- und Führungsschienen 8 bis 10 auf. Mit dieser Basisplatte 1 kann der gesamte Transportbehälter angehoben werden. Die Basisplatte 1 ist in Fig. 2 im Detail dargestellt und besteht aus einer rechteckigen Platte 11 mit einer kreisförmigen zentralen Ausnehmung 12. An der Unterseite der Platte 11 befinden sich an den Außenkanten in Längsrichtung parallel verlaufende Versteifungsprofile 13 und verstärkte Bereiche 14, die als Schnittstellen beispielsweise zu einem Transportflugzeug (außen) oder zu einem Tiefbettlader (innen) dienen. Ein entsprechendes Lochbild sowie Aussparungen ermöglichen dabei eine form- oder kraftschlüssige Verbindung zu dem jeweils vorgesehenen Transportfahrzeug bzw. zu dessen Aufnahmestrukturen. Ringförmige, mit Stegen versteifte konzentrische Aufdickungen 15 dienen zur Befestigung von ein- oder mehrzeilig kreisförmig angeordneten Feder- und Dämpfungselementen 16, 17 auf der Oberseite der Basisplatte 1. Ferner sind dort ebenfalls konzentrisch angeordnete Laschen 18 als Gegenlager für vertikale Endanschläge 19 der Federelemente 16 vorgesehen, wie dies im Detail in Fig. 4 dargestellt ist.

In den beiden äußeren Bereichen der rechteckigen Basisplatte 1 befinden sich je zwei, in der Mitte geteilte, parallele Teleskopschienen 20, 21 zur Aufnahme von jeweils zwei seitwärts horizontal ausziehbaren Ausrüstungs- und Versorgungsbehältern 6, 7. Ein Lochbild zur Befestigung von vier konzentrisch angeordneten, vertikal ausgerichteten Stütz- und Führungsschienen 8 bis 10 zur Unterstützung bei der Handhabung der Abdeckhaube 5 ist ebenfalls vorhanden. Vier Beschläge 22-25 im Außenbereich der Platte 11 erlauben den Anschlag eines Hißgeschirrs. Gestängeteile eines mitgeführten zerlegbaren Traversenrahmens können ebenfalls an den Außenkanten der Platte 11 befestigt werden.

Das Feder- und Dämpfungssystem 2 dient zur Entkopplung der Transportbehältergrundfrequenzen von den Frequenzen des Transportsystems und den äußeren Anregungen sowie zur Minimierung des Antwortverhaltens des Transportbehälters. Um verschiedene Nutzlastmassen und Transportszenarien zu berücksichtigen, ist dieses System in einem definierten Bereich einstellbar. Die Elemente des Systems bestehen dabei aus handelsüblichen flachen zylindrischen Luftfedern 16 und geometrisch ähnlich gebauten Dämpfungselementen 17. Die Steifigkeitseigenschaften dieser Komponenten sind durch Druckänderungen innerhalb vorgegebener Grenzen beeinflußbar. Sie können außerdem durch Bedrücken bzw. Entlüften auch in eingebautem Zustand vollständig aktiviert bzw. deaktiviert werden. Das Feder- und Dämpfungssystem 2 ist zwischen der Basisplatte 1 und der Bodenplatte 3 des Transportbehälters angeordnet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Der Einbau der als vertikale Anschläge vorgesehenen Federelemente 16 ist in Fig. 4 verdeutlicht. Das jeweilige Federelement 16 wird dabei zwischen den an der Basisplatte 1 befestigten Laschen 18 und den unterhalb der Bodenplatte 3 des Transportbehälters angebrachten Halterungen 30 eingebaut. Auf diese Weise werden die Federelemente 16 bei einer aufwärts gerichteten Bewegung der Platte 11 auf Druck beansprucht. Die Ventile der Luftfedern sind über flexible Leitungen, die durch Durchbrüche am Außensteg der Bodenplatte 3 des Transportbehälters verlaufen, von außen erreichbar.

Die in Fig. 3 im Detail gezeigte Bodenplatte 3 des Transportbehälters stützt sich auf dem Feder- und Dämpfungssystem 2 ab und nimmt - über die Aufnahme 4 - die in der Zeichnung nicht dargestellte Nutzlast sowie die Abdeckhaube 5 auf. Zusammen mit dieser Haube 5 bildet sie einen geschlossenen Druckbehälter. Dabei bietet die Bodenplatte 3 des Transportbehälters über integrierte Versorgungsleitungen mit nach außen flexiblen Anschlüssen die erforderlichen Kontroll- und Versorgungszugänge zum Nutzlastraum. Sie bildet eine steife Ringstruktur mit einer kreisförmigen, abgesetzten Abdeckplatte 31. Im Bereich der breiten Ringstruktur dieser Abdeckplatte 31 sind an der Unterseite mehrere ringförmige Versteifungsstege 32 angebracht sowie die bereits erwähnten Halterungen 30 für die Anschlagfedern. Der äußere der Versteifungsstege 32 ist weit heruntergezogen, um gleichzeitig als Berstschild bei einem Versagen der Federelemente 16 zu dienen. Ein vielfältig nutzbares Lochbild erlaubt die Befestigung unterschiedlicher Aufnahmen 4 für die Nutzlast an der Oberseite der Abdeckplatte 31. Diese werden als individuell entworfene zylindrische oder konische Strukturen für die jeweilige Nutzlast oder als Nachbauten einer entsprechenden Standardschnittstelle bestimmter Raketen ausgebildet.

Im Außenbereich der Abdeckplatte 31 sind Führungselemente, Profilierung und Oberflächenbeschaffenheit für die Positionierung und Aufnahme der Abdeckhaube 5 mit ihren Dichtringen vorgesehen. Von außen bedienbare Schnellverschlüsse fixieren dabei die Abdeckhaube 5 an der Bodenplatte 3 des Transportbehälters. Diese abnehmbare Abdeckhaube 5 bildet in ihrer Gesamtheit einen druckdichten Abschluß des Nutzlastvolumens. Zwei nach dem Teleskopprinzip ineinander angeordnete und mit einem Faltenbalg 40 permanent verbundene Haubenteile 41 und 42 ermöglichen es, die Abdeckhaubenhöhe auf individuelle Nutzlasthöhen einzustellen bzw. diese bis auf eine Mindesthöhe zu reduzieren, beispielsweise bei einem Leertransport. Auch zur besseren Handhabung der Abdeckhaube 5 mit Hilfe eines Krans wird diese in der Regel zuvor auf ihre Minimalhöhe eingefahren.

Die in Leichtbauweise konzipierten Haubenteile 41 und 42 bestehen aus doppelwandigen Zylindern, deren jeweiligen Außenwände tragend ausgebildet sind. Die Innenwände dienen lediglich der Führung des gemeinsamen Faltenbalges 40 und dem definierten Abschluß des Nutzlastvolumens. Das mit einer Abdeckung versehene Oberteil 42 umhüllt das Abdeckhaubenunterteil 41. Die Außenwand des Abdeckhaubenunterteils 41 wird durch senkrecht angeordnete, mit einem Lochraster versehene Stützschienen 43 versteift. Das Abdeckhaubenoberteil 42 wird über Läufer 44 an diesen Schienen geführt und kann in Höhenstufen, die durch das Lochraster festgelegt sind, mit Steckbolzen fixiert werden. Der untere Abdeckhaubenteil 41 wird durch einen profilierten, mit Dichtringen bestückten Flansch 45 abgeschlossen. Dieser bildet die Schnittstelle zur Bodenplatte 3 des Transportbehälters. Beschläge am unteren Abdeckhaubenteil 41 erlauben die Handhabung der Abdeckhaube 5 mit einem Hißgeschirr.

Zur Aufnahme von mitgeführten Versorgungsgeräten und Ausrüstungsgegenständen sind raumausnutzend gestaltete Behälter 6, 7 auf der Basisplatte 1 befestigt. Wie bereits beschrieben, können diese Behälter 6, 7 auf Teleskopschienen 20, 21 jeweils seitwärts ausgefahren werden, um einen uneingeschränkten Zugang zur Nutzlast zu ermöglichen. Dabei bleiben jedoch die in den Behältern 6, 7 enthaltenen Versorgungsgeräte durch entsprechende Behälteröffnungen sowie über flexible, durch die Bodenplatte 3 des Transportbehälters verlaufende Leitungen mit dem Nutzlastraum verbunden. Die Behälter 6 und 7 haben außerdem durch ihre Dimensionierung eine Berstschutzfunktion gegenüber den druckbeaufschlagten Teilen der Versorgungsgeräte.

Die vier vertikalen Stütz- und Führungsschienen 8 bis 10 dienen zur sicheren und funktionsgerechten Handhabung beim Anbringen und Abnehmen der Abdeckhaube 5 und sind an der Basisplatte 1 befestigt. Sie dienen einerseits der horizontalen Führung, um Kontakte mit der Nutzlast beim Bewegen der Abdeckhaube 5 zu verhindern, und andererseits dazu, den oberen Abdeckhaubenteil 42 in der gewünschten Ausfahrhöhe abzufangen. Die Konstruktion und Funktion der Schienen 8 bis 10 wird in den Fig. 6 bis 10 verdeutlicht. Das als Stativ fungierende Unterteil 50 enthält einen Steg mit vertikalem Lochraster sowie eine Schwalbenschwanzführung. Diese nimmt die vertikal verstellbare Stütz- und Führungsschiene 51 auf. Die gemäß ihrer Funktion profilierte Schiene 51 enthält auf ihrer der Abdeckhaube 5 zugewandten Seite eine Scheuerleiste 52 mit einem vertikal einstellbaren Auflager 53 im unteren Bereich. Sie kann mit Steckbolzen in der gewünschten, vom Lochraster gestuften Höhe fixiert werden. Die Position des oberen Abdeckhaubenteils 42, das auf dem genannten Auflager abgefangen wird, kann mit einem Stellrad 54 feinjustiert werden, wie dies insbesondere in Fig. 10 dargestellt ist.

Der Vorgang des Anbringens der Abdeckhaube 5 beginnt mit dem Einstellen der Stütz- und Führungsschienen 8 bis 10 auf die gewünschte Höhe. Beim Absenken der Haube 5 wird das Oberteil 42 durch das erwähnte Auflager 53 abgefangen, während sich das Unterteil 41 bis auf die Bodenplatte 3 des Transportbehälters absenkt und dort positioniert und befestigt wird. Das Oberteil 42 wird nach erfolgter Feinjustierung an allen Stützschienen 43 des Abdeckhaubenunterteils 41 mit Steckbolzen fixiert. Abschließend werden die Stütz- und Führungsschienen 8 bis 10 voll eingefahren und für die Durchführung des Transportes entfernt und verstaut. Beim Abnehmen der Abdeckhaube 5 läuft der beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.

Eine weitgehend Autonomie der Leistungen des Transportbehältersystems wird durch fest installierte Versorgungs- und Meßgeräte erreicht. Ein Stromaggregat und eine Batterie dienen als eigenständige Energiequellen und machen den Transportbehälter unabhängig von einer Fremdeinspeisung. Mit einem Kompressor und über einen Druckspeicher kann ein durch Ventile bzw. Meßgeräte geregelter Überdruck im Transportbehälter aufrechterhalten und die Luftfedern bei Bedarf bedrückt werden. Eine Klimaanlage sorgt für die Einhaltung eines definierten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereichs. Meßgeräte ermitteln und dokumentieren ständig die Werte von Beschleunigungen, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck im Transportbehälter.

Claims (3)

1. Transportbehälter für Raumfahrzeuge und deren Komponenten, bestehend aus einer Basisplatte mit einer Feder- und Dämpfungseinrichtung, einer Aufnahme für eine Nutzlast sowie einer Abdeckhaube, wobei die Aufnahme für die Nutzlast mit einer Bodenplatte auswechselbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder- und Dämpfungseinrichtung (2) durch im Betrieb von außen einstellbare Luftfederelemente (16, 17) bezüglich Steifigkeit und Dämpfung gebildet ist, die Nutzlastaufnahme (4) zusammen mit der Bodenplatte (3) einen Druckraum bildet und daß die gemeinsame Abdeckhaube (5) teleskopierbar ausgebildet ist.

2. Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere teleskopierbare Teil der Abdeckhaube (5) über Stütz- und Führungsschienen (8-10) gehaltert ist.

3. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhaube (5) über einen Faltenbalg (40) abgedichtet ist.