DE69523144T2

DE69523144T2 - Antriebssystem für ein leichter-als-luft-fahrzeug

Info

Publication number: DE69523144T2
Application number: DE69523144T
Authority: DE
Inventors: E. Carlile; H. Wexler
Original assignee: Lockheed Corp; Lockheed Martin Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 2002-02-07
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: EP0745045A1; IL112621A0; CN1070440C; RU2125950C1; DE69523144D1; TW265313B; CN1135740A; AU677506B2; EP0745045B1; CA2183572A1; BR9506411A; WO1995022486A1; MX9603049A; US5449129A; CA2183572C; EP0745045A4; NZ281057A; IL112621A; JPH09509120A; JP3558346B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Antriebssysteme für Leichter-als-Luft- Fahrzeuge und insbesondere ein Antriebssystem, das Manövrierung und Schubvektorsteuerung/regelung vorsieht.

Beschreibung von Stand der Technik

Es gibt drei allgemeine Typen von nicht starren Fahrzeugen: jene, welche eine einzelne gasgefüllte Zelle umfassen; verschiedene in Serie zusammengefügte Gaszellen; und natürlich jene, die eine mehrfache Anzahl von Gaszellen innerhalb einer nicht starren Hülle aufweisen. Ein besonderes Problem solcher nicht-starrer Fahrzeuge ist aufgrund des Fehlens einer starren Struktur innerhalb der Gaszelle, dass die Platzierung der Schubanordnungen auf die Gondel limitiert ist. Da die Gondel von der Unterseite des Fahrzeugs hängt, können dadurch jegliche durch das Antriebssystem erzeugte Manövrierkräfte nicht durch den Mitteldruck des Fahrzeugs wirken und somit ist deren Effektivität reduziert. Dies gilt ebenfalls allgemein für starre Luftschiffe, die eine interne Struktur haben, welche die Form des Fahrzeugs festlegt, welches eine Mehrzahl von Gaszellen mit einem aerodynamischen Überzug darüber enthält. Obwohl das Antriebssystem sogar nahezu überall auf der starren Struktur montiert werden kann, werden sie meistens an oder nahe der Unterseite des Fahrzeugs für einen einfachen Zugang etc. montiert. Was benötigt wird, ist somit ein Antriebssystem, in dem alle diese Steuer/Regelprobleme angegangen werden, während eine Hinzufügung eines Minimalgewichts zu dem Fahrzeug verursacht wird.
Ein weiteres bedeutendes Problem beiderseits bei starren und nicht starren Leichter-als-Luft-Fahrzeugen ist deren limitierte Fähigkeit, Position zu halten und/oder zu manövrieren, wenn sie andocken, insbesondere falls es einige signifikante Seitenwinde gibt. Dies ist in erster Linie aufgrund von deren großer Querschnittsfläche, welche bei dem Fahrzeug ein "Wetterfahne- Verhalten" und "Schwanken" mit dem Wind verursacht. Sie sind besonders schwierig zu steuern, falls der Wind böig ist oder wenn es signifikante Aufwärts- oder Abwärtsluftströmungen gibt. Tatsächlich hat sich Andocken als der am schwierigste Abschnitt eines Fluges für ein Leichter-als-Luft- Fahrzeug erwiesen.
In der Vergangenheit wurden umkehrbare Propeller verwendet, um Bremsen sowie Differenzialschub zur Richtungsteuerung/regelung vorzusehen, erwiesen sich aber als nur unwesentlich effektiv. Seitentriebwerke in der Form von Mantelgebläsen oder Mantelpropellern sind effektiver, aber wenn sie alleine zum Andocken und "Abheben" dediziert sind, zieht das Fahrzeug einen signifikanten Gewichtsnachteil auf sich. Beispiele von diesen können in den U.S. Patent Nr. 1,876,153 "Aerial Transportation Apparatus", von S.O. Spurrier und 4,402,475 "Thrusters for Airship Control" von V. H. Pavlecka gefunden werden. Dedizierte vertikale Anhebepropeller wurden ebenfalls verwendet, um zusätzliches Heben beim Abheben vorzusehen; jedoch wird dem gleichen Gewichtsnachteil begegnet. Beispiele von diesen können in den U.S. Patent Nr. 1,677,688 "Aircraft" von A. Rees und 5,026,003 "Lighter-Than-Air Aircraft" von W.R. Smith gefunden werden.
Eine weitere Annäherung war die Verwendung von Mantelpropellern und mantellosen Propellern, die von einer Position, die mit der Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet ist, zu einer vertikalen Position drehen können. Während dieses System Aufwärts- und Abwärtsschub vorsieht, sieht es keinen Seitwärtsschub vor. Ein weiterer Nachteil ist, falls die Mantelgebläse auf das Frachtabteil oder die Gondel montiert werden, die Tatsache, dass deren Abgase die Gaszelle treffen werden, wenn Abwärtsschub vorgesehen ist, es sei denn, sie werden an extrem lange Masten montiert. Falls das Fahrzeug sehr groß ist, müssen überdies die Mantelgebläse und deren Triebwerke ebenfalls groß sein, um ausreichend Fahrgeschwindigkeit bereitstellen zu können. Dies kann strukturelle Gewichtsprobleme erzeugen, falls die Triebwerke mit den Mantelgebläsen ein Ganzes bilden, wodurch der Mechanismus zum Tragen und Drehen der Kombination Mantelgebläse und Triebwerk sehr groß wird. Beispiele für drehbare Triebwerke können gefunden werden in den britischen Patent Nr. 26,897 "Improvements In The Propulsion Of Aerial Or Water Vehicles" von J. Macinante und 2,250,007A "Aerobatic Airship" von S. Omiya und U.S. Patent Nr. 1,019,635, "Adjustable Propeller" von F. Harlow, 1,868,976, "Aircraft Propelling Mechanism" von C.S. Hall, 1,879,345 "Dirigible Air Sailing Craft" von A. H. Lawrence und 4,891,029 "Remote Control Lighter-Than-Air Toy" von J.M. Hutchinson.
In der U.S. Patent Nr. 5,368,256 "Propulsion System For A Lighter-Than- Air-Vehicle" von J. B. Kalisz et al. ist ein vielseitigeres System vorgesehen. Diese Erfindung umfasst einen Mast mit einer Längsachse und einem ersten und einem zweiten Ende, wobei das erste Ende des Masts drehbar an das Fahrzeug montiert ist, wobei das zweite Ende von diesem herausragt. Der Mast ist um sein erstes Ende in einer Ebene drehbar, die orthogonal zu der Längsachse des Fahrzeugs ist. Eine Schuberzeugungsanordnung ist an dem zweiten Ende des Masts montiert und ist um eine Drehachse in einer Ebene orthogonal zu der Längsachse des Masts drehbar. Eine Triebwerkanordnung ist mit der Schuberzeugungsanordnung gekoppelt, um an diese Leistung bereitzustellen. Folglich kann in der Kalisz et al.-Erfindung der Mast 45 Grad abwärts gedreht werden und die Schubanordnung kann 90 Grad abwärts gedreht werden. Dies erlaubt den Abgasen von der Schubanordnung die Gaszelle zu verfehlen. Zusätzlich kann der Mast aufwärts gedreht werden, sodass die Schubanordnung "aus dem Weg" ist, wenn das Fahrzeug angedockt ist. In diesen beiden Erfindungen ist das Triebwerk vorzugsweise an dem Fahrzeug (Gondel) montiert und durch Wellen an die Schubanordnung gekoppelt, in der Kalisz et. al.-Erfindung erstrecken sich die Wellen durch den Mast. Alternativ könnte das Triebwerk direkt an die Schubanordnung montiert werden. U.S. Patent N. 3,614,034, "V/STOL Aircraft" von R.E. Townsend und 3,451,648, "Aircraft Having Movable Engines For Vertical Take-Off And Landing" von O.E. Pabst et al. offenbaren Systeme für einziehbare Hubgebläse für ein Luftfahrzeug, wobei dedizierte Hubmotoren auf einer Tragstruktur von einer internen Lagerposition zu Betriebspositionen drehbar sind.
Insbesondere beschreibt die U.S. Patent 3,451,648 ein Antriebssystem für ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse aufweist, wobei das Antriebssystem umfasst:
einen Mast mit einer Längsachse, die durch ein erstes und ein zweites Ende festgelegt ist, wobei das erste Ende des Masts drehbar an das Fahrzeug montierbar ist und das zweite Ende aus dem Fahrzeug herausragt, wobei der Mast um das erste Ende in einer vertikalen Ebene orthogonal zu der Längsachse des Fahrzeugs in einer Aufwärtsrichtung und in einer Abwärtsrichtung einziehbar ist;
eine Schuberzeugungsanordnung, die drehbar an das zweite Ende des Masts montiert ist, wobei die Schuberzeugungsanordnung um mindestens plus oder minus neunzig Grad in einer Ebene orthogonal zu der Längsachse des Masts drehbar ist;
Mittel, um die Schuberzeugungsanordnung um das zweite Ende des Masts zu drehen;
Mittel, um den Mast um das erste Ende zu drehen; und
eine Triebwerkanordnung, die mit der Schuberzeugungsanordnung gekoppelt ist, um diese mit Leistung zu versorgen.
Das Problem ist die zur Bereitstellung von Kraftstoff-sparenden Fahrtriebwerken und noch die für das Andocken erforderliche hohe Leistung zur Verfügung zu stellen, eine zwei zu eins Differenz in Leistungsanforderungen. Die vorgeschlagene Lösung in den vorhergehenden zwei Patentanmeldungen ist es, eine größere Anzahl von Antriebssystemen mit Kraftstoff-sparenden Dieselmotoren zu verwenden, die in der Gondel montiert sind. Jedoch erzeugt das Montieren großer Dieselmotoren an dem Ende des Masts einen signifikanten Gewichtsnachteil. Eine Verwendung von direkt an die Schubanordnung montierten Wellentriebwerken, die sehr hohe Schub- zu Gewichtsverhältnisse haben, liefern den erforderlichen Schub für Andockmanöver, aber die Fahreffizienz wird reduziert.
Somit ist es eine primäre Aufgabe der betreffenden Erfindung, ein Antriebssystem für ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug bereitzustellen.
Es ist eine weitere primäre Aufgabe der betreffenden Erfindung, ein Antriebssystem für ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug bereitzustellen, das erhöhte Manövrierfähigkeiten vorsieht.
Es ist eine weitere primäre Aufgabe der betreffenden Erfindung, ein Antriebssystem bereitzustellen, das beiderseits beim Fahren Kraftstoffsparend ist und das auch den nötigen erhöhten Schub bereitstellen kann, der während des Andockens nötig ist.
Es ist ferner eine Aufgabe der betreffenden Erfindung, ein Antriebssystem für ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug bereitzustellen, das die Umstellung der Schuberzeugungsanordnungen vorsieht, z. B. Mantelgebläse und Mantelpropeller bzw. mantellose Gebläse oder Propeller, sodass Seitenschub bereitgestellt werden kann, ohne dass deren Abgase die Gaszelle des Fahrzeugs treffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der betreffenden Erfindung, ein Antriebssystem für ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug bereitzustellen, wobei die Schuberzeugungsanordnungen, wie z. B. Mantelgebläse und Mantelpropeller bzw. mantellose Gebläse oder Propeller, so positioniert werden können, dass sie nicht mit Bodenhandhabungs-Ausstattung in Konflikt kommen, wenn das Fahrzeug andockt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist ein Antriebssystem für ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug entweder des starren oder des nicht starren Typus, das eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse aufweist. In nicht starren Fahrzeugen hängen das Frachtabteil und die Flugsteuer/regelungstation von der Gaszelle und werden deshalb als Gondel bezeichnet. In starren Fahrzeugen kann eine solche Struktur integriert werden und braucht nicht aufgehängt zu werden. Jedoch sollen zu Diskussionszwecken das Frachtabteil und die Flugstation als die "Frachtstruktur" bezeichnet werden.
Im Detail gibt es eine Mehrzahl von Antriebssystemen, die in gleicher Anzahl auf jeder Seite der Fahrzeugachse lokalisiert sind. Jedes Antriebssystem umfasst eine Schuberzeugungsanordnung, die ein Gebläse, ein Mantelgebläse, ein Propeller oder ein Mantelpropeller sein kann. Jedoch sind Mantelgebläse oder Mantelpropeller von einem Sicherheitsstandpunkt aus bevorzugt, falls es einen Blatt-Defekt gibt. Die Mantelwand würde verhüten, dass das Blatt möglicherweise die Gaszelle aufschlitzt. Zusätzlich werden aus beiden Mantelpropeller aufgrund ihrer höheren Effizienz bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten solcher Fahrzeuge bevorzugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Antriebssystem des in der U.S. Patent 3,451,648 beschriebenen Typus bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet,
dass die Triebwerkanordnung umfasst:
eine Dieseltriebwerkanordnung, die innerhalb des Fahrzeugs montierbar ist und ausreichend Leistung für Fahrbedingungen aufweist, wobei die Dieseltriebwerkanordnung eine Ausgangsantriebswelle aufweist, die an die Schuberzeugungsanordnung gekoppelt ist;
eine Wellentriebwerkanordnung, die direkt an die Schuberzeugungsanordnung montiert ist und ausreichend Leistung für Andockbedingungen aufweist;
erste Kupplungsmittel zum Entkoppeln des Dieseltriebwerks von der Schuberzeugungsanordnung;
und zweite Kupplungsmittel zum Entkoppeln des Wellentriebwerks von der Schuberzeugungsanordnung. Falls das Fahrzeug ein nicht-starrer Typ ist, ist der Mast an die Gondel angefügt. Bei einer starren Ausführung ist es möglich, den Mast an die Haupttragestruktur anzufügen; jedoch ist es sogar bei starren Ausführungen wünschenswerter, die Schuberzeugungsanordnungen an das Frachtabteil anzufügen, um einfachen Zugriff für Wartung, Reparatur und Ersetzung vorzusehen. Dies bewahrheitet sich insbesondere, falls das Fahrzeug extrem groß ist.
Die Schubanordnung ist drehbar an das freie Ende des Masts montiert, drehbar um eine Drehachse in einer Ebene orthogonal zu der Längsachse des Masts. Vorzugsweise ist die Schubanordnung von einer Position, in der der Schub vorwärts gerichtet ist, zu eine Position, in der der Schub rückwärts gerichtet ist, drehbar, d. h. drehbar um plus oder minus einhundertundachtzig (180) Grad. Dadurch kann Schub vertikal aufwärts, vertikal abwärts und nach hinten gerichtet werden. Man beachte, dass, falls Schubumkehrpropeller oder -gebläse verwendet werden, eine Drehung auf plus oder minus neunzig (90) Grad limitiert werden kann. Eine Drehung der Schubanordnungen wird erreicht durch eine erste Betätigungsanordnung, die an das Ende des Masts montiert ist. Eine geeignete erste Betätigungsanordnung umfasst ein an die Schubanordnung montiertes Hohlrad, das mit einem Ritzel eingreift, welches an die Ausgangswelle eines hydraulischen oder elektrischen Motors angefügt ist, welcher an dem Mast montiert ist. Die Verwendung einer solchen Getriebeanordnung erlaubt das Verriegeln der Schubanordnung in jeder gewählten Position; jedoch können andere Mechanismen verwendet werden. Es ist ebenfalls wichtig anzumerken, dass die Schubachse einer jeden der Schuberzeugungsanordnungen individuell positioniert werden kann, um einen weiten Bereich von "Schubvektorsteuerung"-Kombinationen als eine weitere Hilfe beim Manövrieren des Fahrzeugs bereitzustellen.
Der Mast ist drehbar an das Fahrzeug montiert, sodass die Schubanordnung durch ein zweites Betätigungssystem aufwärts und abwärts von der Horizontalen ausgerichtet werden kann, Typischerweise ist dies eine an das Fahrzeug montierte Hebeschraubenanordnung, wobei das Ende der Hebeschraube an den Mast angefügt ist. Aufwärtspositionierung ist wünschenswert, um Boden-Stützausrüstung wegzuräumen, wenn das Fahrzeug angedockt ist. Die Abwärtsposition ist wünschenswert, wenn die Schubanordnung bei neunzig Grad gedreht wird, um Seiten- und abwärts gerichteten Schub bereitzustellen. Das Einstellen der Schubanordnung zum Vorsehen eines Abwärtsschubs erlaubt es in Verbindung mit der Positionierung des Masts in der Abwärtsposition, die Abgase so bei einem Winkel auszurichten, dass sie die Gaszelle verfehlen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Schubanordnung auf der Frachtstruktur unter der Gaszelle montiert ist und dadurch gut darunter positioniert ist.
Die Leistung wird an die Schubanordnung durch eine Triebwerkanordnung bereitgestellt, die eine Kraftstoff-sparende Triebwerkanordnung, die an das Fahrzeug montiert ist, und eine Hoch-Schub-, Niedrig-Gewicht-Triebwerk- Anordnung, die direkt an die Schuberzeugungsanordnung montiert ist, umfasst. Im Fall eines nicht starren Luftschiffs ist die Kraftstoff-sparende Triebwerkanordnung in der Gondelstruktur montiert. Die Kraftstoff-sparende Triebwerkanordnung ist an die Schuberzeugungsanordnung über Antriebswellen und Universalverbindungen und einer Übertragungsanordnung montiert, sodass ein Drehen des Masts und der Schubanordnung erreicht werden können. Zusätzlich ist eine Kupplung in dem Antriebszug aufgenommen, sodass die Kraftstoff-sparende Triebwerkanordnung von der Schuberzeugungsanordnung gelöst werden kann. Das Hochschub-, Niedriggewichttriebwerk ist ein Wellentriebwerk, das direkt an die Schuberzeugungsanordnung gekoppelt ist und welches durch eine Kupplung entkoppelt werden kann. Die Kraftstoff-sparende Triebwerkanordnung ist ein Dieselmotortriebwerk, das vorzugsweise ein relativ niedriges Leistung-zu-Gewicht-Verhältnis aufweist. Ein Montieren eines solchen Dieseltriebwerks in dem Fahrzeug, während eines Koppelns der Hochschub-, Niedriggewichttriebwerkanordnung (Wellentriebwerk) direkt an die Schuberzeugungsanordnung, macht Sinn von einem Standpunkt einer Gewichtseinsparung aus. Der Gewichtsnachteil in Verbindung mit einem Montieren des Dieselmotors direkt an die Schuberzeugungsanordnung wäre signifikant und der gesamte Aufbau des Antriebssystems wird vereinfacht. Dies leuchtet ein, wenn man in Betracht zieht, dass ein 40.000 PS- Wellentriebwerk weniger wiegt als ein 3000 PS-Dieselmotor.
Im Betrieb, zum Abheben, werden die Hochschub-, Niedriggewicht- Wellentriebwerke "ein- und on-line gekoppelt und die Dieselmotoren sind off-line. Wenn von Fahrbedingungen ausgegangen werden kann, werden die Wellentriebwerke entkoppelt und off-line genommen und während die Diesel gleichzeitig on-line gebracht werden. Beim Andocken wird das entgegengesetzte Verfahren verwendet. Jedoch ist es möglich, gleichzeitig beiderseits Dieselmotoren und Wellentriebwerke zu benutzen, falls die zusätzliche Leistung benötigt wird.
Die neuartigen Kennzeichen, welche für Eigenarten der Erfindung gehalten werden, beiderseits als zu ihrer Organisation und Betriebsverfahren, zusammen mit deren weiteren Aufgaben und Vorteilen, werden besser verstanden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen die vorliegenden bevorzugten Ausführungen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht werden. Es soll jedoch ausdrücklich verstanden werden, dass die Zeichnungen und Beschreibungen nur zum Zwecke der Veranschaulichung sind und sie nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung beabsichtigt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Leichter-als-Luft- Fahrzeugs, das das betreffende Antriebssystem in sich vereinigt.
Fig. 2 ist eine Teilfrontansicht des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeugs.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht einer Schubanordnung, die einige ihrer verschiedenen Typen veranschaulicht, die in dem betreffenden Antriebssystem verwendet werden können.
Fig. 4A ist eine vergrößerte Teilansicht aus Fig. 2, die insbesondere das Antriebssystem mit der Schubanordnung in der Fahrposition veranschaulicht.
Fig. 4B ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 4A, welche das Antriebssystem mit der Schubanordnung in der Andock-(Manövrier-)Position veranschaulicht.
Fig. 4C ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 4A, welche das Antriebssystem mit der Schubanordnung in der Andock-(Manövrier-)Position mit abwärts gedrehter Schubanordnung veranschaulicht.
Fig. 4D ist eine Ansicht ähnlich zu Fig. 4A, die das Antriebssystem mit der Schubanordnung in angedockter Position veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine Aufsicht des in Fig. 4 gezeigten Antriebssystem, die entlang der Linie 5-5 erfolgt.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht der in Fig. 5 gezeigten Triebwerke des Antriebssystems, die entlang der Linie 6-6 in Fig. 5 erfolgt.
Fig. 7 ist eine Teilquerschnittansicht von Fig. 5, die entlang der Linie 7-7 erfolgt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

In Fig. 1 und 2 ist ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug veranschaulicht, das das betreffende Antriebssystem vereinigt. Das Fahrzeug, das mit der Nummer 10 bezeichnet wird, ist ein nicht-starrer Aufbau mit einer Längsachse 12, einer Hochachse 14 und einer Querachse 16 und umfasst eine Heliumzelle 18 mit einer an die Unterseite montierten Frachtstruktur 20 in Form einer Gondel. Es sollte zur Kenntnis genommen werden, dass das Antriebssystem ebenfalls auf einem starren Fahrzeugaufbau verwendet werden könnte. Wohingegen zusätzlich ein Frachtabteil vom Typ einer Gondel (angehängtes Frachtabteil) auf einem nicht starren Fahrzeug notwendig ist, wird es sicher nicht bei einem starren Aufbau benötigt. Somit ist ein Frachtabteil im Stil einer Gondel ebenfalls nur für Zwecke der Veranschaulichung und wird, wiederum nachfolgend allgemein als Frachtstruktur bezeichnet. Das Fahrzeug 10 umfasst sechs getrennte Antriebssysteme 24 mit Schuberzeugungsanordnungen in der Form von Mantelpropellern 26, die entlang des Frachtabteil 20 montiert sind, drei auf jeder Seite (in Fig. 1 sind nur die auf der linken Seite gezeigt). Wie in Fig. 3 gezeigt ist, können jedoch Mantelgebläse 27 ebenso wie mantellose Propeller und Gebläseanordnungen, jeweils 28 und 29, ersetzt werden und damit ist die Verwendung von Mantelpropellern und die Anzahl von Schubanordnungen für diesen Anlass nur zum Zweck der Veranschaulichung gedacht. Zusätzlich können Propeller oder Gebläse umkehrbar sein, und sind es vorzugsweise.
Noch bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 und zusätzlich auf Fig. 4A, B, C und D, ebenso wie auf Fig. 5, 6 und 7, kann ersehen werden, dass jedes Antriebssystem 24 ein Paar von Kraftstoff-sparenden Motoren wie z. B. Dieselmotoren 32A und 32B, die auf dem Boden 33 des Frachtabteil 20 montiert sind, umfassen. Während zwei Dieselmotoren gezeigt werden, sollte es klar sein, dass in einigen Fahrzeugen ein einzelner Motor ausreichen würde. Die Motoren 32A und 32B weisen Antriebswellen 34A und 34B auf einer gemeinsamen Mittelachse 36 auf, welche an eine Übertragungsanordnung 38 gekoppelt sind, welche drehbar an dem Boden 33 montiert ist. Beide Motoren 32A und 32B umfassen jeweils Kupplungen 39A und 39B, sodass einer oder beide von dem Mantelpropeller 26 getrennt werden können. Ein Mast 40 ist durch sein erstes Ende 42 an die Übertragungsanordnung 38 und durch sein zweites Ende 44 an den Mantelpropeller 26 gekoppelt. Der Mast 40 ist hohl und enthält eine darin montierte Antriebswelle 46, die die Übertragungsanordnung 38 mit dem Mantelpropeller 26 verbindet, um denselben anzutreiben. Eine Pendelstütze 52 ist schwenkbar durch ein erstes Ende 54 an das Frachtabteil 30 auf der Zentralachse 36 der Antriebswellen 34A und 34B montiert, und durch ihr zweites Ende 56 an den Mast 40, um Schubbelastung auf den Mast zu bewirken. Eine Betätigungsanordnung in der Form einer Hebeschraube 60 ist an das Frachtabteil 20 montiert, wobei ein Ende 62 der Schraube an den Mast 40 angefügt ist, um den Mast um die Zentralachse 36 zu drehen.
Der Mantelpropeller 26 umfasst einzelne Propellerblätter 64, die an einen Zentralkörper 66 drehbar montiert sind. Der Zentralkörper trägt außerdem den Mantel 68 unter Verwendung von Streben 70. Das zweite Ende 44 des Masts 40 erstreckt sich durch den Mantel 68 (der Mantel ist um diesen drehbar) und koppelt an und trägt den Zentralkörper 66 durch Schublager (nicht gezeigt). Die Antriebswelle 46 koppelt an ein Getriebe 67, das die Propellerblätter 64 antreibt. An die Mantelpropeller 26 ist eine Triebwerkanordnung mit einer hohen Ausgabe und leichtem Gewicht in der Form eines Wellentriebwerks 71 montiert, der an das Getriebe 67 über eine Antriebswelle 72 gekoppelt ist. Eine Kupplung 73 ist aufgenommen, sodass das Wellentriebwerk 71 von den Propellern getrennt werden kann, wenn kein Betrieb stattfindet.
Eine Drehung der Mantelpropeller 26 wird durch eine an den Mast montierte Betätigungsanordnung 74 ausgeführt, die einen Motor 76 mit einem Ritzel 78 umfasst, das mit einem an dem Mantel 68 angefügten Hohlrad eingreift. Dadurch kann eine Drehung des Mantelpropellers 26 um den Mast 40 ungeachtet der Position des Pylons ausgeführt werden. Falls der Mantelpropeller umkehrbar ist, braucht er nur um plus oder minus 90 Grad gedreht zu werden; falls nicht, sollte er um volle 180 Grad drehbar sein.
Bezugnehmend auf Fig. 4A, B, C und D kann der Mast 40 im Betrieb von seiner Fahrposition 40 (Fig. 4A) zu der Andock- oder Manövrierposition 40A (Fig. 4B) durch Betätigung der Hebeschraube 60 gedreht werden. Bei solchen Manövern können die Dieselmotoren 32A und 32B durch Betätigung der Kupplungen 39A, 39B off-line gebracht werden und gleichzeitig kann das Wellentriebwerk 71 on-line gebracht werden. Beim Andocken kann der Mantelpropeller 26 um 90 Grad gedreht werden, was durch die Ziffer 26A (Fig. 4C) angezeigt wird, um beiderseits einen Abwärts- und Seitenschub oder einen Aufwärts- und Seitenschub bereitzustellen, so wie es gewünscht ist. Man beachte, dass die durch Ziffer 82 angezeigten Abgase die Gaszelle 18 verfehlen. Folglich sollte bei jedem Aufbau die Länge und der Winkel, um den der Mast gedreht wird, ausreichend sein, um den Abgasen von der Schubanordnung zu erlauben, die Gaszelle zu verfehlen, falls abwärtsgerichteter Schub erzeugt wird. Wenn beim Andocken Leinen (nicht gezeigt) gesichert werden, kann der Mast 40 aufwärts in die Andockposition 40B (Fig. 4D) gedreht werden, wobei der Mantelpropeller 26 aus dem Weg jeglicher auf dem Boden stationierter Andockstruktur (nicht gezeigt) ist. Man beachte, dass auf dem in Fig. 1 dargestellten Fahrzeug, da wo sechs Mantelpropeller 26 aufgenommen sind und durch unabhängiges Einstellen der Drehposition eines jeden, sowie der Position des Masts 40, ein beträchtlicher Spielraum beim Einstellen des Schubvektors zwischen Mantelpropellern möglich ist. Zum Abheben wird dem umgekehrten Verfahren gefolgt, d. h. das Wellentriebwerk 71 wird on-line gebracht und die Diesel werden off-line genommen. Nachdem ein Abheben ausgeführt wurde, wird das Wellentriebwerk 71 deaktiviert und von den Propellern 64 entkoppelt und die Dieselmotoren 32A und 32B werden gleichzeitig on-line gebracht und eingekoppelt. Natürlich können zum Abheben oder Andocken beide Motoren on-line verbleiben, falls die Extraleistung benötigt wird.
Während die Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungen beschrieben wurde, sollte es verstanden sein, dass die Ausführungen lediglich beispielhaft sind, da es zahlreiche Variationen und Modifikationen gibt, welche durch Fachkräfte durchgeführt werden können. Daher soll die Erfindung so interpretiert werden, dass sie nur durch den Rahmen der anhängenden Ansprüche limitiert wird.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT:

Die Erfindung weist Anwendbarkeit in der Luftfahrtindustrie auf.

Claims

1. Antriebssystem für ein Leichter-als-Luft-Fahrzeug (10), wobei das Fahrzeug eine Längsachse (12), eine Querachse (16) und eine Hochachse (14) aufweist, wobei das Antriebssystem umfasst:

einen Mast (40) mit einer Längsachse, die durch ein erstes und ein zweites Ende (42, 44) festgelegt ist, wobei das erste Ende (42) des Masts drehbar an dem Fahrzeug montierbar ist und das zweite Ende (44) aus dem Fahrzeug herausragt, wobei der Mast um das erste Ende in einer vertikalen Ebene orthogonal zu der Längsachse des Fahrzeugs in einer Aufwärtsrichtung und in einer Abwärtsrichtung einziehbar ist;

eine Schuberzeugungsanordnung (26), die drehbar an das zweite Ende des Masts montiert ist, wobei die Schuberzeugungsanordnung um mindestens plus oder minus 90 Grad in einer Ebene orthogonal zu der Längsachse des Masts drehbar ist;

Mittel (76, 78, 80), um die Schuberzeugungsanordnung (26) um das zweite Ende (44) des Masts (40) zu drehen;

Mittel (60), um den Mast um das erste Ende zu drehen; und

eine Triebwerkanordnung, die mit der Schuberzeugungsanordnung gekoppelt ist, um diese mit Leistung zu versorgen;

dadurch gekennzeichnet,

dass die Triebwerkanordnung umfasst:

eine Dieseltriebwerkanordnung (32A, 32B), die innerhalb des Fahrzeugs montierbar ist und ausreichend Leistung für Fahrbedingungen aufweist, wobei die Dieseltriebwerkanordnung eine Ausgangsantriebswelle (46) aufweist, die an die Schuberzeugungsanordnung gekoppelt ist;

eine Wellentriebwerkanordnung (71), die direkt an die Schuberzeugungsanordnung montiert ist und ausreichend Leistung für Andockbedingungen aufweist;

erste Kupplungsmittel (39A, 39B) zum An- und Abkoppeln des Dieseltriebwerks an die bzw. von der Schuberzeugungsanordnung; und

zweite Kupplungsmittel (73) zum An- und Abkoppeln des Wellentriebwerks an die bzw. von der Schuberzeugungsanordnung.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Schuberzeugungsanordnung (26) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die gebildet ist aus: Gebläse, Mantelgebläse, Propeller und Mantelpropeller.

3. Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei die Mittel (76, 78, 80) um die Schuberzeugungsanordnung (26) um die Drehachse zu drehen an den Mast (40) montiert sind.

4. Antriebssystem nach Anspruch 3, wobei der Mast (40) um das erste Ende aufwärts und abwärts von einer Ebene drehbar ist, die parallel zur der Querachse des Fahrzeugs verläuft.

5. Antriebssystem nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug ein Frachtabteil (20) umfasst, das an der Unterseite des Fahrzeugs montiert ist, wobei der Mast (40) an das Frachtabteil drehbar montierbar ist und die Dieseltriebwerkanordnung (34A, 34B) in dem Frachtabteil montierbar ist.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5, wobei die Dieseltriebwerkanordnung (32A, 32B) eine Ausgangswelle (34A, 34B) aufweist, die mit einer Übertragungsvorrichtung (38) gekoppelt ist, wobei die Übertragungsvorrichtung eine zweite Ausgangswelle aufweist und an das Frachtabteil (20) zur Drehung um eine Drehachse die mit dem Mast (40) übereinstimmt, drehbar montierbar ist, wobei das erste Ende des Masts an die Übertragungsvorrichtung angefügt ist und die zweite Ausgangswelle (46) innerhalb des Masts montiert ist und mit der Schuberzeugungsanordnung (26) gekoppelt ist.

7. Antriebssystem nach Anspruch 6, wobei die Mittel zum Drehen der Schuberzeugungsanordnung (26) um die Drehachse ein Hohlrad (80), das an die Schuberzeugungsanordnung montiert ist, und einen Motor (76), der an den Mast (40) montiert ist, umfassen, wobei der Motor ein Ritzel (78) aufweist, das an diesen in Eingriff mit dem Hohlrad montiert ist, so dass eine Drehung des Ritzels durch den Motor die Schuberzeugungsanordnung veranlasst, sich zu drehen.

8. Antriebssystem nach Anspruch 7, wobei die Mittel zum Drehen der Schuberzeugungsanordnung (26) um das zweite Ende des Masts eine Hebeschraube (60) umfassen, die an das Fahrzeug montierbar ist, wobei die Hebeschraube ein Ausgangsende aufweist, das mit dem Mast (40) gekoppelt ist, sodass das Ausziehen und das Einziehen des Ausgangsendes den Mast veranlasst, aufwärts und abwärts um das erste Ende (42) zu drehen.

9. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schuberzeugungsanordnung (26) Schubumkehrfähigkeit umfasst.

10. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schuberzeugungsanordnung (26) um plus oder minus 180 Grad drehbar ist.

11. Leichter-als-Luft-Fahrzeug, das ein Antriebssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.