DE3409378A1 - Versorgungsanlage fuer die luft- und raumfahrt - Google Patents

Versorgungsanlage fuer die luft- und raumfahrt

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DE3409378A1
DE3409378A1 DE19843409378 DE3409378A DE3409378A1 DE 3409378 A1 DE3409378 A1 DE 3409378A1 DE 19843409378 DE19843409378 DE 19843409378 DE 3409378 A DE3409378 A DE 3409378A DE 3409378 A1 DE3409378 A1 DE 3409378A1
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Bernd 6352 Ober-Mörlen Jung
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    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64FGROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/34Ground or aircraft-carrier-deck installations for starting propulsion plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

  • Versorgungsanlage für die Luft- und Raumfahrt
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Versorgungsanlage für die Luft-und Raumfahrt zur Verfügungstellung von Druckluft zur Verwendung als Startluft und/oder elektrischer Energie, wobei die Druckluft mittels eines von einem Antrieb betätigten Verdichters erzeugbar ist.
  • Eine entsprechende Anlage ist zum Beispiel der US 41 01 100 zu entnehmen. Dabei ist die die Druckluft bzw. die elektrische Energie erzeugende Anlage stationär ausgebildet, um über Versorgungsleitungen mobilen Einheiten Druckluft und elektrische Energie zuzuführen, die dann zur Versorgung eines Flugzeuges abgegeben wird.
  • Die Druckluft wird dabei mittels eines Schraubenkompressors erzeugt.
  • Dieser muß recht voluminös ausgebildet sein, um den erforderlichen Massendurchsatz bei benötigtem Druck zur Verfügung zu stellen. Die elektrische Energie selbst wird dem elektrischen Versorgungsnetz entnommen, die dann in die erforderliche Spannung transformiert bzw. in die erforderliche Frequenz umgesetzt wird. Entsprechende Anlagen sind konstruktiv aufwendig und damit wartungsintensiv. Daher ist ein Einsatz zum Beispiel auf kleineren von Düsenmaschinen angeflogenen Flughäfen oder auf Flugplätzen der Dritten Welt nicht oder nur schwer einsetzbar. Aus diesem Grund ist es erforderlich, daß die Düsenflugzeuge entweder installierte Versorgungsanlagen selbst aufweisen oder aber mobile Geräte mitführen, was sich allein aus Kostengründen nachteilig auswirkt. Aber es ist noch auf einen weiteren Nachteil hinzuweisen. Ist nämlich ein entsprechendes an Bord befindliches Anlaßgerät defekt, so muß ein Ersatzgerät eingeflogen werden, da sonst die Maschine festsitzt.
  • Um Klimaanlagen (Aircyclemaschinen) für Flugzeuge mit Druckluft zu versorgen, werden grundsätzlich Aggregate zur Verfügung gestellt, die hinsichtlich ihres Massendurchsatzes auf den Bedarf der Klimaanlagen ausgerichtet sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Versorgungsanlage der zuvor beschriebenen Art so auszubilden, daß die Möglichkeit besteht, im erforderlichen Umfang kostengünstig elektrische Energie und/oder Druckluft mit für den Einsatzzweck erforderlichem Massendurchsatz zu erzeugen, die ihrerseits öl- und pulsationsfrei ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb einen Verdichter und/oder wahlweise zumindest einen Generator oder einen weiteren Verdichter antreibt, wobei zumindest ein Verdichter mit einer Klimaanlage kombinierbar ist. Dabei ist die Klimaanlage integraler Bestandteil der Versorungsanlage. Die Klimaanlage selbst weist dabei grundsätzlich einen Aufbau auf, der von in Flugzeugen vorhandenen Aircyclemaschinen bekannt ist. Erfindungsgemäß wird eine solche Maschine am Boden und als Bestandteil der erfindungsgemäßen Versorgung sanlage bzw. der die erforderliche Druckluft liefernden Verdichters benutzt, wobei der Verdichter vorzugsweise ein Radial-und/oder Axialverdichter ist, der von einem Dieselmotor angetrieben wird. Durch die erfindungsgemäße Lehre ist erstmalig die Möglichkeit geschaffen, mit einer einzigen Anlage gleichzeitig oder wahlweise Startluft und elektrische Energie zu erzeugen und/oder eine Klimaanlage mit zumindest einem Teil der Startluft zu versorgen. Dabei ist die Klimaanlage grundsätzlich integraler Bestandteil der Gesamtanlage. Der Verdichter selbst ist in hervorzuhebender Ausgestaltung ein Radial- und/oder ein Axialverdichter. Der Motor sollte ein Dieselmotor sein, um zusammen mit dem Verdichter eine besonders kompakte, gegebenenfalls mit einem Flugzeug problemlos zu transportierende Anlage zur Verfügung zu stellen.
  • Sofern der Motor einen Generator und gleichzeitig einen Verdichter antreibt, kann dessen Drehzahl unabhängig von der Drehzahl des Generators, der gegebenenfalls durch einen oder mehrere Verdichter ersetzt werden kann, verändert werden.
  • Dabei wird der Generator über ein stufenloses Getriebe angetrieben, das zum Beispiel ein mechanischer Wandler wie zum Beispiel ein PIV-Getriebe sein kann. Dadurch ist sichergestellt, daß der Generator stets die erforderliche Frequenz von zum Beispiel 400 Hz + 2%, die in der Luft- und Raumfahrt erforderlich ist, liefert, ohne daß dadurch die Drehzahl des Motors, vorzugsweise Dieselmotors vorgegeben ist. So kann der Dieselmotor zum Beispiel bei 1500 Umdrehungen pro Minute drehen, um über das stufenlose Getriebe den Generator so anzutreiben, daß er 400 Hz liefert. Dabei kann der Generator unabhängig von dem parallel geschalteten Verdichter arbeiten, der vielmehr wahlweise zuschaltbar ist. Soll nun von dem Verdichter, der -wie erwähntvorzugsweise als Radial- und/oder Axialverdichter ausgebildet ist, Druckluft erzeugt werden, so wird der Verdichter über eine Kupplung wie zum Beispiel Strömungskupplung oder Lastschaltkupplung zugeschaltet. Um den Kompressorrotor, dessen Gewicht zwischen 1 und 2,5 kg in Abhängigkeit davon, ob er ein- oder mehrstufig ausgebildet ist, mit höheren Drehzahlen zu betreiben, um so den erforderlichen Massendurchsatz von ca. 50 bis 150 m3 pro Minute bei 3 bis 3,5 bar zu erzielen, wird bei der Verwendung eines PIV-Wandlers das i zwischen Motor und Generator verkleinert, so daß sich dadurch automatisch die Drehzahl des Motors erhöht, da die Frequenz am Generator 400 Hz konstant gehalten werden muß. Anstelle der Frequenz kann selbstverständlich auch eine andere drehzahlabhängige Größe zur Einstellung der Motordrehzahl benutzt werden, die zum Beispiel mittels eines Tachogenerators oder zum Beispiel rein induktiv abgetastet werden kann. Das i wird so lange verkleinert, bis der Kompressor seine vorher bestimmte Leistung/Drehzahl erreicht hat.
  • Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, ein selbstregelndes stufenloses PIV-Getriebe mit zum Beispiel hydraulischer Anpressung der Scheiben zu verwenden, mit der eine Regelgenauigkeit zwischen 0 und Vollast von 2% erreicht wird. In diesem Fall würden dann die 400 Hz des Generators auch dann konstant bleiben, wenn die Drehzahl des Motors instabil sein würde.
  • Auch sei erwähnt, daß der mechanische Wandler als Teil eines dem Motor, also vorzugsweise dem Dieselmotor nachgeschalteten Verteilergetriebes, von dem die beiden Abtriebswellen zum Betreiben des Generators bzw. des Verdichters ausgehen, durch eine hydrostatische -auch mit selbstregelnder Drehzahlautomatik- oder hydrodynamische Einheit ersetzt werden kann. Ebenso kann der Generator direkt oder über eine Getriebestufe an den Motor angeflanscht sein. Das Einrücken bzw. Lösen des Kompressors erfolgt dann vorzugsweise über eine hydrostatische oder hydrodynamische Kupplung, da der antreibende Motor in diesem Fall mit der Enddrehzahl -ergibt die Nenndrehzahl für den Kompressor- drehen müßte.
  • Andererseits kann die Getriebestufe im Verteilergetriebe zwischen Motor und Kompressor auch stufenlos ausgebildet sein, z. B. mittels eines PIV-Getriebes. Bei direkter formschlüssiger oder reibungsschlüssiger Verbindung zwischen Motor und Kompressor ist vorzugsweise eine Fliehkraftkuppung und/oder Freilauf zu integrieren. Dies ist wegen des Ungleichförmigkeitsverhaltens des Motors bei niedriger Drehzahl und, um ein Abwürgen des Kompressors bei Abstellen des Motors zu vermeiden, von Vorteil.
  • Alternativ bietet sich die Möglichkeit, daß von der Abtriebswelle des Antriebs wie Dieselmotor nur ein Verdichter, der insbesondere wahlweise eine Aircyclemaschine betreiben kann, oder zwei Kompressoren oder zwei Generatoren betätigt werden. Bei Flugzeugen bis zur Größenordnung B-707, DC-8, DC-10 je nach Triebwerk, genügt normalerweise ein Kompressor. Bei Großraumflugzeugen zum Beispiel vom Typ 747 kann jedoch ein zweiter Kompressor betätigt werden, der ansonsten durch einen Generator ersetzbar ist.
  • Auch aus dieser Ausgestaltung zeigt sich die flexible Anpassung der erfindungsgemäßen Versorgungsanlage an die Gegebenheiten, woraus wirtschaftliche und kostengünstige Vorteile ersichtlich werden.
  • Ferner ist auf den Vorteil hinzuweisen, daß die erfindungsgemäße Anlage bei der Verwendung eines Dieselmotors sehr wirtschaftlich arbeitet, einen geringen Kraftstoffverbrauch zeigt und volumenmäßig sehr klein ist.
  • Ferner ist noch einmal zu erwähnen, daß sich die erfindungsgemäße Anlage sehr gut in Verbindung mit einer Aircycle-Maschine als Klimagerät, d.h. zum Kühlen und Heizen der Flugzeugkabine einsetzen läßt, wobei bei Vorhandensein eines Generators gleichzeitig das Bordnetz versorgt werden kann.
  • In weiterer hervorzuhebender Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Kraftfluß zwischen dem Motor und dem Verdichter, der -wie erwähntein Radial- und/oder Axialverdichter ist, vorzugsweise über ein Schaltgetriebe und eine Lastschaltkupplung, wobei zwischen dem Schaltgetriebe und der Lastschaltkupplung ein Freilauf angeordnet ist.
  • Ferner kann dem Verdichter ein Zahnradgetriebe wie zum Beispiel ein Stirnrad- oder Planetengetriebe vorgeschaltet sein.
  • Als besonders hervorzuhebende Ausgestaltungen der Erfindung sind folgende Ausführungsformen der Versorgungsanlage für die Luft- und Raumfahrt, zu nennen, bei der der Motor ein Dieselmotor ist, dessen Abtriebswelle zum einen ein stufenloses Getriebe wie einen mechanischen Wandler in Form eines PIV-Getriebes ist, dessen Abtriebswelle an einen Generator angeschlossen ist, und zum anderen wahlweise ein zuschaltbares (zweites) Getriebe wie zum Beispiel ein Schaltgetriebe betätigt, das den als Radial- und/oder Axialverdichter ausgebildeten bei konstanter Drehzahl des Generators in seiner Drehzahl veränderbaren Verdichter über eine Lastschaltkupplung betätigt, wobei die Druckluft zumindest teilweise wahlweise einer Aircyclemaschine zuführbar ist. Gegebenenfalls kann eine entsprechende die zuvor aufgezählten Elemente umfassende Kombination auch ohne Generator, also nur mit einem Kompressor arbeiten. Alternativ dazu ist der als Dieselmotor ausgebildete Motor mit angeflanschtem Zahnradgetriebe versehen, von dem zwei Abtriebswellen ausgehen, von denen eine einen Generator und die andere den als Axial- und/oder Radialverdichter ausgebildeten sowie zu- und abschaltbaren Verdichter betätigt, wobei die Drehzahl des Verdichters unabhängig von der Drehzahl des Generators veränderbar ist und der Kraftfluß vom Zahnradgetriebe über eine nach dem Föttinger-Prinzip arbeitende Kupplung und einem Zahnradgetriebe zu dem Verdichter erfolgt.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, sondern auch aus den in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorgungsanlage, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorgungsanlage, Fig. 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorgungsanlage, Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorgungsanlage, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorungsanlge, Fig. 6 und 7 die Ausführungsformen nach Fig. 1 und Fig. 5 in Kombination mit einer Aircyclemaschine und Fig. 8 eine weitere Ausführungsform in Verbindung mit einer Aircyclemaschine.
  • In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Versorgungsanlage 10 dargestellt, die im wesentlichen einen Antrieb wie vorzugsweise Dieselmotor 12, einen Verdichter 14 sowie einen Generator 16 umfaßt. Die Abtriebswelle des Dieselmotors 12 betätigt zum einen ein stufenloses Getriebe in Form eines mechanischen Wandlers 18 nach dem PIV-Prinzip und zum anderen ein Schaltgetriebe 20, das über einen Freilauf 22 mit einer Lastschaltkupplung 24 verbunden ist, die ihrerseits über ein Zahnradgetriebe 26 den Kompressor 14 betätigt. Dabei kann das Schaltgetriebe durch ein anderes geeignetes Getriebe ausgetauscht werden. Ferner kann die Lastschaltkupplung 24 und das Schaltgetriebe 20 oder ein entsprechendes Getriebe untereinander ausgetauscht werden.
  • Der mechanische Wandler 18, dessen Abtriebswelle den Generator 16 betätigt, ist nun so ausgebildet, daß über eine Regeleinheit, zum Beispiel durch hydraulische Anpressung der Scheiben, sichergestellt ist, daß auch bei wechselnder Drehzahl des Dieselmotors 12 die Frequenz des Generators 16 konstant gehalten wird. Selbstverständlich kann auch der mechanische Wandler 18 durch einen hydrostatischen oder hydrodynamischen Wandler ersetzt werden.
  • Mittels des Schaltgetriebes 20 kann zum Beispiel bei Stillstand des Motors über einen Hebel 28 wahlweise der Kompressor 14 zugeschaltet werden und mittels Kupplung 24 im Stillstand und Betrieb, nämlich dann, wenn pulsations- und ölfreie Druckluft benötigt wird. In diesem Fall erst muß die Drehzahl des Motors 12 erhöht werden. Die Erhöhung der Motordrehzahl bewirkt jedoch nicht, daß sich die Frequenz des Generators 16 ändert, da in diesem Fall das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 18 entsprechend verkleinert wird.
  • Dies erfolgt so lange, bis der Kompressor 14 seine Nenndrehzahl erreicht hat. Die Ausregelung bzw. das Konstanthalten der Generatorfrequenz wird mittels des Motordrehzahlreglers erzielt, welcher vorzugsweise elektronisch/elektromechanisch ausgelegt ist und auch auf Drehzahländerungen des Generators reagiert.
  • In Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorgungsanlage 30 dargestellt, die gleichfalls einen Dieselmotor 32 umfaßt, dem ein Verteilergetriebe 34 vorzugsweise in Form eines Zahnradgetriebes nachgeschaltet ist, deren Abtriebswellen einen Generator 36 und einen Kompressor 38 antreiben. Dabei ist der Kompressor 38 gleichfalls ein Radial- und/oder Axialverdichter wie der Kompressor 14 nach Fig. 1. Dem Zahnradgetriebe ist in der Ausführungsform nach Fig. 2 eine Flüssigkeitskupplung 40 nachgeschaltet, um über ein Planetengetriebe den Kraftfluß von der Abtriebswelle des Zahnradgetriebes 34 auf den Verdichter 38 zu ermöglichen. Auch in dieser Ausführungsform kann zum Beispiel mittels der Flüssigkeitskupplung, die nach dem Föttinger-Prinzip arbeitet, die Drehzahl des Kompressors 38 unabhängig von der Drehzahl des Generators 36 gesteuert werden. Alternativ dazu kann dem Verteilergetriebe 34 ein stufenloses Getriebe nachgeschaltet werden, dessen Abtriebswelle mit dem Generator 36 verbunden ist, um so gleichfalls die Drehzahl des Generators unabhängig von der Drehzahl des Kompressors 38 einzustellen. Auch sei darauf hingewiesen, daß mittels der Flüssigkeitskupplung 40 der Kompressor 38 wahlweise zu- bzw. abgeschaltet werden kann.
  • In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorgungsanlage 42 dargestellt, die ein Dieselmotor 44 und zwei von diesem betriebene Genela tc:? 46, 48 umfaßt. Dabei ist an den Dieselmotor 44 ein Verteilergetriebe 50 angeflanscht, dessen Abtriebswellen die Generatoren 46 und 48 antreiben. Der Kraftfluß zum Generator 46 erfolgt vorzugsweise über ein Schaltgetriebe 52 und dieser nachgeordneten Lastschaltkupplung 54, um so wahlweise einen der Generatoren -hier den Generator 46- zu- bzw. abschalten zu können.
  • Schließlich ist in Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Versorgungsanlage 56 wiedergegeben, die einen Dieselmotor 58, ein an dieses angeflanschtes Verteilergetriebe 60 sowie von dessen Abtriebswellen betätigte Kompressoren 62 und 64 umfaßt. Dabei ist zwischen dem Verteilergetriebe 60 und dem Kompressor 62 ein Schaltgetriebe 66 mit nachgeordnetem Freilauf 78 und sich anschließender Lastschaltkupplung 70 sowie Zahnradgetriebe 72 angeordnet. Die Lastschaltkupplung und das Schaltgetriebe können wahlweise ausgetauscht werden. Mittels des Schaltgetriebes 66 ergibt sich gleichfalls der Vorteil, daß der Kompressor 62 wahlweise zu- und abgeschaltet werden kann.
  • Ferner sei darauf hingewiesen, daß das den Dieselmotoren der Ausführungsbeispiele nachgeordnete Verteilergetriebe allein eine Änderung der Drehzahl in den Generatoren bzw. Kompressoren hervorrufen kann, indem die Zahnräder bezüglich ihrer Übersetzungen verändert werden.
  • Ist in den Fig. 1 bis 4 eine erfindungsgemäße Versorgungsanlage beschrieben, bei der der Antrieb in Form von vorzugsweise einem Dieselmotor über zum Beispiel ein Verteilergetriebe einen Generator und einen Verdichter bzw. Kombinationen davon gleichzeitig oder getrennt antreibt, wobei bei der Kombination Generator-Verdichter die Drehzahl des Generators ! unabhängig von der des Verdichters einstellbar ist, so ist selbstverständlich auch die Möglichkeit gegeben, daß von dem Antrieb von vorzugsweise einem Dieselmotor nur ein Aggregat wie ein Verdichter 74 betätigt wird (Fig. 5). Dabei ist der Antrieb -wie zuvor darauf hingewiesen- als Dieselmotor 76 ausgebildet. Von der Abtriebswelle 78 des Dieselmotors wird vorzugsweise über ein Verteilergetriebe 80 eine | zu dem Verdichter 74 führende Abtriebswelle 82 angetrieben, der eine Lastschaltkupplung und/oder ein Freilauf 84 nachgeschaltet ist, von der bzw. dem aus ein Zahnradgetriebe 86 wie zum Beispiel ein Planeten- oder Stirnradgetriebe betätigt wird, über das der Kompressor 74 letztendlich angetrieben wird, um Startluft für Düsenmaschinen oder ähnliches zur Verfügung zu stellen. Dabei kann selbstverständlich die Lastschaltkupplung bzw. der Freilauf 84 auch vor dem Verteilergetriebe 80 oder hinter dem Zahnradgetriebe 86 geschaltet sein, ohne daß dadurch die Funktionstüchtigkeit der erfindungsgemäßen Versorgungsanlage in irgend einer Weise beeinträchtigt wird.
  • In Fig. 6 ist nun eine besonders hervorzuhebende Weiterbildung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 beschrieben, so daß gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. So wird über ein Verteilergetriebe 88, das von dem Dieselmotor 12 angetrieben wird, sowohl der Generator 16 als auch der Verdichter 14 angetrieben, wobei letzterer wahlweise zugeschaltet werden kann. Mittels des mechanischen Wandlers 18 (zum Beispiel PIV-Prinzip) ist -wie zuvor ausführlich beschrieben- sichergestellt, daß die Drehzahl des Generators 16 unabhängig von der des Verdichters 14 einstellbar ist. Die von dem Verdichter 14, der als Radial- und/oder Axialverdichter ausgebildet ist, entnommene Luft kann nun als Startluft einem Flugzeug über einen Anschluß 90 zugeführt werden oder zumindest teilweise einer Klimaanlage (Aircyclemaschine) 92, die schematisch wiedergegeben ist und integraler Bestandteil der Gesamtanlage ist. Über ein nicht dargestelltes zum Beispiel pneumatisch betätigbares Ventil gelangt über eine Leitung 94 zumindest ein Teil der dem Verdichter 14 zu entnehmenden Druckluft zu der Aircyclemaschine 92, die in gewohnter Weise einen Kompressor 96, einen Wärmetauscher 98 sowie eine Turbine 100 umfaßt, von der aus die entspannte und damit abgekühlte Luft dem Innenraum eines Flugzeuges zugeführt wird. Normalerweise befindet sich außerdem vor dem Kompressor 96 ein weiterer Wärmetauscher.
  • Durch den der Fig. 6 zu entnehmenden erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist demzufolge erstmalig die Möglichkeit gegeben, mit einer kompakten für die Flugzeugindustrie bzw. Raumfahrt bestimmten Versorgungsanlage wahlweise Startluft zu erzeugen oder eine Klimaanlage zur Verfügung zu stellen, wobei gegebenenfalls gleichzeitig elektrische Energie erzeugt wird. Dies ist nach den bekannten Anlagen nicht möglich, da die für Aircyclemaschinen bestimmten Versorgungsanlagen hinsichtlich ihres Massendurchsatzes ausschließlich auf die Bedürfnisse der Klimatisierung abgestellt sind, so daß die Druckluft zur Verwendung als Startluft nicht ausreicht.
  • In Fig. 7 ist eine Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 beschrieben. Demzufolge wird von einem Antrieb wie zum Beispiel einem Dieselmotor 76 ein einziger Verdichter 74 betätigt, dessen Druckluft wahlweise als Startluft über den Anschluß 102 oder zum Klimatisieren eines Flugzeuginneren benutzt werden kann. Zu diesem Zweck geht von dem Verdichter 74 über eine Leitung 104 eine Aircyclemaschine 106 bekannten Aufbaus aus. Eine entsprechende Anlage zeichnet sich ebenfalls durch ihre kompakte Bauweise aus, wobei alternativ eine Verwendung ausschließlich für Startluft möglich ist.
  • Schließlich ist in Fig. 8 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lehre dargestellt, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß von einem Antrieb wie Dieselmotor 110 neben einem Verdichter 114 zusätzlich zwei Weitere Generatoren 116, 118 oder Kompressoren 120, 122 oder Kombinationen dieser angetrieben werden können. Die hierzu erforderlichen mechanischen Verbindungselemente sind dem Prinzip nach in den zuvor diskutierten Ausführungsbeispielen erläutert worden, so daß insoweit ein näheres Eingehen nicht erforderlich ist. So erkennt man unmittelbar, daß von einem Verteilergetriege 112 ein stufenloses Getriebe in Form eines mechanischen Wandlers 114 in Form eines PIV-Getriebes oder hydrodynamischen oder hydrostatischen Wandlers betätigt wird, der seinerseits die Generatoren bzw. Kompressoren oder Kombinationen dieser antreibt. Selbstverständlich kann der Antrieb dieser Aggregate auch direkt oder gegebenenfalls über eine Stellkupplung von dem Verteilergetriebe 112 erfolgen. Außerdem wird über die Abtriebswelle des Dieselmotors 110 bzw. das Verteilergetriebe 112 ein Zahnradgetriebe wie Planeten- oder Stirnradgetriebe 126 betätigt, dem eine Lastschaltkupplung und/oder ein Freilauf 127 vor-oder nachgeschaltet sein kann, um so den Betrieb des Verdichters 114 im gewünschten Umfang erfolgen zu lassen. Von dem Verdichter 114 gehen zum einen ein Anschluß 128 zur Abgabe von Startluft und zum anderen eine Leitung 130 aus, die in eine Aircyclemaschine 132 mündet. Auch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ermöglicht demzufolge mit einer einzigen kompakten Versorgungsanlage alternativ oder gemeinsam die Erzeugung von elektrischer Energie, Druckluft als Startluft bzw. Versorgungsluft für für Flugzeuge bestimmte Klimaanlagen.
  • Mit den erfindungsgemäßen Vorschlägen wird erstmals eine mobile Druckluft- und/oder Bordstromversorgungsanlage für die Luft- und Raumfahrt zur Verfügung gestellt, die gleichzeitig Klimaanlagen versorgen kann. Ferner ist eine entsprechende Anlage kompakt und mobil ausgebildet und weist dabei im Vergleich zu den herkömmlichen Geräten ein erheblich kleineres Gewicht auf. So kann bei einer erfindungsgemäßen Anlage für eine Leistung von 90 KVA und einen 3 Druckluftdurchsatz von 50 m3 pro Minute bei 3 bar ein Gewicht von ca. 1,5 Tonnen ausreichen, wohingegen bei herkömmlichen mit einem Dieselmotor betätigten Startgeräten ein Gewicht von 5 Tonnen vorliegt, mit denen jedoch nur Druckluft erzeugt werden kann, die jedoch nicht zur Versorgung von Aircyclemaschinen bestimmt ist. Ein entsprechendes Gewicht haben Bordstromversorgungsanlagen.

Claims (17)

  1. Patentansprüche: 1. Versorgungsanlage für die Luft- und Raumfahrt zur Verfügungstellung von Druckluft zur Verwendung als Startluft und/oder elektrischer Energie, wobei die Druckluft mittels zumindest eines von einem Antrieb betätigten Verdichters erzeugbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb (12, 32, 44, 58, 76, 110) einen Verdichter (14, 38, 62, 64, 74, 120, 122) und/oder wahlweise zumindest einen Generator (16, 36, 46, 48, 116, 118) oder einen weiteren Verdichter antreibt, wobei zumindest ein Verdichter (114, 74) mit einer Klimaanlage (92, 106, 132) als Bestandteil der Versorgungsanlage kombinierbar ist.
  2. 2. Versorgungsanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb (12, 32, 44, 58, 76, 110) ein Dieselmotor ist und bei wahlweise gleichzeitigem Betätigen eines Generators (16, 36, 116, 118) und zumindest eines Verdichters (14, 38, 114) die Drehzahl des Generators unabhängig von der des Verdichters einstellbar ist.
  3. 3. Versorgungsanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb (76) einen Verdichter (74) antreibt, dem wahlweise oder gleichzeitig Startluft oder Luft zum Betreiben der als Bestandteil der Versorungsanlage ausgebildeten Klimaanlage (106) entnehmbar ist.
  4. 4. Versorgungsanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abtriebswelle des Antriebs (12, 32, 44, 58, 110) ein Verteilergetriebe (18, 20, 34, 50, 60, 112) nachgeschaltet ist, von dem zumindest zwei Abtriebswellen ausgehen, die zum einen den Generator (16, 36, 46, 48, 116, 118) und zum anderen wahlweise den Verdichter (14, 38, 62, 64, 114) antreiben.
  5. 5. Versorgungsanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Generator (16, 116, 118) über ein stufenloses Getriebe (18, 124) antreibbar ist.
  6. 6. Versorgungsanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kraftfluß zwischen dem Antrieb (12, 110) und dem Generator (16, 116, 118) oder dem Verdichter (14, 114) über einen mechanischen Wandler (18, 124) wie zum Beispiel ein PIV-Getriebe erfolgt.
  7. 7. Versorgungsanlage nach zumindest Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Kraftfluß zwischen dem Motor (12, 44, 58) und dem Verdichter (14, 62) vorzugsweise über ein Schaltgetriebe (52, 66) und eine Lastschaltkupplung (24, 70) erfolgt.
  8. 8. Versorgungsanlage nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Schaltgetriebe (20, 66) und der Lastschaltkupplung (24, 70) ein Freilauf (22, 68) angeordnet ist.
  9. 9. Versorgungsanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Verdichter (14, 62, 64, 74, 114) ein Zahnradgetriebe (72, 86, 124) wie zum Beispiel ein Stirnrad- oder Planetengetriebe vorgeschaltet ist.
  10. 10. Versorgungsanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb (58) zumindest zwei Verdichter (62, 64, 120, 122, 114) oder zwei Generatoren (46, 48, 116, 118) antreibt, von denen zumindest einer wahlweise zu- bzw. abschaltbar ist.
  11. 11. Versorgungsanlage nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verdichter (14, 38, 62, 64, 74, 114, 120, 122) ein Radial- und/oder ein Axialverdichter ist.
  12. 12. Versorgungsanlage für die Luft- und Raumfahrt zur Verfügungstellung von elektrischer Energie und/oder Druckluft, wobei die Druckluft mittels eines von einem Antrieb betätigten Verdichters erzeugbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb (12) ein Dieselmotor ist, dessen Abtriebswelle zum einen ein stufenloses Getriebe wie einen mechanischen Wandler (18) nach zum Beispiel dem PIV-Prinzip, dessen Abtriebswelle an einen Generator (16) angeschlossen, und zum anderen ein zuschaltbares (zweites) Getriebe (20) wie zum Beispiel ein Schaltgetriebe betätigt, daß den als Radial- und/oder Axialverdichter (14) ausgebildeten bei konstanter Drehzahl des Generators in seiner Drehzahl veränderbaren Verdichter betätigt.
  13. 13. Versorgungsanlage für die Luft- und Raumfahrt zur Verfügungstellung von elektrischer Energie und/oder Druckluft, wobei die Druckluft mittels eines von einem Antrieb betätigten Verdichters erzeugbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb (32) ein Dieselmotor mit angeflanschtem Zahnradgetriebe (34) ist, von dem zwei Abtriebswellen ausgehen, von denen eine einen Generator (36) und die andere den Verdichter (38) antreibt, daß der Verdichter zu- und abschaltbar und als Radial- und/oder Axialverdichter ausgebildet ist, daß die Drehzahl des Verdichters unabhängig von der Drehzahl des Generators veränderbar ist und daß der Kraftfluß vom Zahnradgetriebe über eine nach dem Föttinger-Prinzip arbeitende Kupplung (40) und einem Zahnradgetriebe zum Beispiel Planetengetriebe (42) zu dem Verdichter erfolgt.
  14. 14. Versorgungsanlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der mechanische Wandler (18, 124) selbstregelnd ausgebildet ist und durch einen hydrodynamischen oder hydrostatischen Wandler austauschbar ist.
  15. 15. Versorgungsanlage nach zumindest Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb (12, 32, 44, 58, 110) eine die Frequenz am Generator (16, 36, 46, 48, 116, 118) konstant haltende Drehzahlregelautomatik aufweist.
  16. 16. Versorgungsanlage nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Zuschalten des Verdichters (14, 38, 62, 64, 114) bis zur Erreichung seiner Nenndrehzahl eine kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses Antrieb (12, 32, 44, 58, 110) - Getriebe (18, 124) erfolgt.
  17. 17. Versorgungsanlage nach insbesondere Anspruch 1,-d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Antrieb ein Dieselmotor (76) ist, der einen Radial-und/oder Axialverdichter (74) antreibt, der Startluft für zumindest ein Flugzeug und/oder Druckluft für eine Klimaanlage (106) erzeugt, die Bestandteil der Versorungsanlage ist.
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