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Einrichtung zum Betanken von Flugzeugen Die Erfindung betrifft Einrichtungen
zum Betanken \-on Flugzeugen, insbesondere solche, hei deii:n der 13rcnnstotf d,m
Tank unter Druck z-ugcfiil#.rt « ird.
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Das Betanken unter Druck ist hauptsächlich ein,-geführt worden, um
die für das Betanken großer Flugzeuge benötigte Zeit zu vermindern. Seit der Verwendung
von druckdichten Anschlußkupplungen kann man die Anschlüsse für die Kupplungen an
beliebigen Stellen des Flugzeuges anordnen, insbesondere auch an Stellen, die vom
Boden leicht erreichbar sind, so daß man keine Leitern oder sonstigen Hilfsmittel
zum Besteigen der Flügel mehr benötigt. Dadurch ist das Betanken nicht nur beschleunigt,
sondern auch wesentlich vereinfacht worden. Man hat verschiedene Einrichtungen für
das Betanken vorgesehen" beispielsweise gesonderte Anschlüsse für jeden Tank oder
auch Leitungssysteme, von denen aus mehrere Tanks von einer gemeinsamen Anschilußstelle
aus betankt werden können. Die Anschlüsse befinden sich dabei fast immer innerhalb
von Klappen in der unteren Flügelfläche, und man benutzt genormte An.schlußkupplungen,
damit die Flugzeuge mit den auf jedem Flughafen der Welt vorhandenen Bodengeräten
schnell betankt werden- können.
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Diese Bodengeräte zum Betanken bestehen aus einer elektrisch angetriebenen
Pumpe mit An, schlußschlauch. Die in den Vereinigten Staaten zur Zeit gebräuchlichen
Geräte fördern bei einem Druck von 0,35 atü etwa 750 1 je Minute. Flugzeugtanks
sind mit Entlüftern versehen, doch ist es selten möglich und auch nicht erwünscht,
Entlüfter mit einem so großen Querschnitt vorzusehen, daß 750 1 Brennstoff
je Minute durch sie austreten könnten, ohne daß dabei eine für die Tanks gefährliche
Drucksteigerung entsteht. Aus diesem Grunde müssen alle unter Druck aribeitenden
Betankungseinrichtungen
unbedingt bestimmte Sicherheitsvorrichtungen
aufweisen, damit, wenn ein Tank voll wird, nicht plötzlich eine Drucksteigerung
entsteht, durch die die Schweißnähte oder Niete der Tanks oder der mit ihm in Verbindung
stehenden Leitungen reißen k6nnen. Es ist klar, daß dies eine sehr große Feuergefahr
in sich bergen würde.
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Die Erfindung sieht demigegenüber eine Eitir.ichtung zum Betanken
von Flugzeugen vor, die gegen die Gefahr des Überlaufens geschützt und so ausgebildet
ist, daß sie geringes Gewicht hat und leicht zugänglich ist, ohne die Festigkeit
der Flügelkonstruktion wesentlich zu beeinträchtigen. Weitere Vorteile der Erfindung
werden im Laufe der Beschreibung noch erwähnt werden.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung weist mindestens zwei unabhängige
Tanks auf, in die der Brennstoff von einem außerhalb befindlichen Pumpgerät über
druckdichte Anschlußkupplungen und eine Schaltvorrichtung sowie ein von dieser ausgehendes
Leitangssystem gelangt. Das Neue besteht darin, daß die Schaltvorrichtung Steuermittel
aufweist, die den Brennstoff jeweils nur zu dein eingeschalteten Tank fließen läßt,
solange der in der Schaltvorrichtung herrschende Druck unter einem bestimmten Wert
bleibt, ihn jedoch zu mindestens einem weiteren Tank fließen läßt, wenn der Druck
diesen Wert übersteigt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt Fig. i einen lotrechten Längsschnitt durch einen Teil eines Flugzeugflügels
hinter dem hinteren Holm, der eine typische Einrichtung zum Betanken von zwei Tanks
über ein Leitungssystem erkennen läßt, Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch d"°n
in F ig. i dargestellten Flügel, der eine Draufsicht auf die Betankungseinrichtung
freilegt, Fig. 3 einen lotrechten Schnitt durch den Flügel, aus dem die Seitenansicht
der Einrichtung ersichtlich ist, Fig. ,4 eine Ansicht der in Fig. i erkennli.aren
Schaltvorrichtung in größerem Maßstab, Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Schaltvorrichtung,
Fig. 6 einen Teilquerschnitt durch- die Schaltvorrichtung und Fig. 7 einen elektrischen
Schaltplan der Betankungseinrichtung.
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Wie aus Fig. 1, 2 und 3 ersichtlich ist, besteht die Einrichtung aus
einer Schaltvorrichtung 9 und einem Leitungssvstein mit zwei Zweigleitungen io und
i i, die zu zwei Tanks 12 und 13 führen. Die Tanks sina mit üblichen Entlüftern
12° und 13° versehen. Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich nicht um
gesondert hergestellte Tanks, sondern um solche, deren Wände durch Teile des Flügels,
nämlich durch den vorderen und dien hinteren Holm 1 4 bzw. 15 und durch Zwischenwände
16 gebildet werden. Das Leitungssystem ist hinter lein hintern Holm i .s angeordnet.
Dic Schaltvorrichtung 9 weist eine genormte Anschlußkupplung 17 auf, die durch die
hinter dem hinteren Holm 15 liegende untere 1# läche des Flügels zugänglich ist.
Dieser Teil des Flügels ist nur geringen Beanspruchungen unterworfen. so daß schwere
Verstärkungen der Fläche 18 um die bei der Anschlußkupplung vorgesehene Klappe i9
herum nicht erforderlich sind. Ebenso sind keine schweren Verstärkungen an den Stellen
der Struktur des hinteren Holmes 15 nötig, wo das Leitungssystem in die verschiedenen
Tanks einmündet, da in dem Holm hierfür nur kleine Löcher vorgesehen zu werden brauchen
im Vergleich zu den Löchern, die nötig wären, wenn für die einzelnen Tanks unabhängige
Anschlüsse vorgesehen wären.
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Außerdem zeigen Fig. 2 und 3, wie der Brennstoff aus dem Leitungssystem
mittels Einlauftrichtern 20 und 21 in die Tanks 12 und 13 eingeleitet wird, um die
Strömungsgeschwindigkeit herabzusetzen und Wirbel und Verdampfung zu vermeiden.
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Einzelheiten der Schaltvorrichtung sind in Fig. ,4 bis 6 zu erkennen.
Sie besteht aus dem Hauptgehäuse 22 und zwei '\"entilgeltäusen 23 und 24,, die mit
den beiden Zweigleitungen r i bzw. io verbunden sind. Die genormte Anschlußkupplung
17 ist ebenfalls an dem Hauptge11ättse 22 vorgesehen. Die eigentliche Schaltvorrichtung
besteht aus einem Hebel 25, der Tiber ein durch Fettpackungen geschütztes Getriebe
26 finit einem Exzenter oder Nocken 27 verbunden ist. Dieser 'Nocken wirkt über
Rollen 28 und 29 auf Ventilschäfte 30 und 31 und kann so die Ventile 32 und
33 von ihren Sitzen abheben. Die Anordnung ist so ausgebildet, daß jeweils immer
nur eines der Ventile geöffnet werden kann und daß leide Ventile geschlossen sind,
wenn sich der Hebel 25 in seiner Mittelstellung befindet. Das Öffnen der Ventile
geschieht durch eine Schwenkbe« egtnig des Hebels um etwa 45°. Von der geöffneten
Stellung des einen Ventils zu der des anderen Ventils muß der Hebel also eitle Schwenkbewegung
von 9o@ ausführen. Eine solche Bewegung des Hebels läßt sich durch die verhältnismäßig
kleine Öfftiting der Klappe i9 noch gut ausführen. Die Ventile werden durch die
Federn 31 uiid 35 auf ihren Sitzen gehalten. Die Federn stützen sich gegen in den
Ventilgehäusen gelagerte Speichensterne 36 und 37 ;11>.
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Auf der Spindel des Handgritts 25 sitzt außerdem noch ein Nocken 38,
der je nach dem eingeschalteten Tank einen der beiden elektrischen Schalter 39 und
d0 betätigt. die außen an dem Gehäuse 22 angeordnet sind. Die .\ufgabe dieser Schalter
wird «-eiter tint"ii ttotcli beschrieben.
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Außerdem ist ein drucke@tnptiucLlicher Schalter an dem Anschlußstutzen
dl des Schaltgehäuses 22 vorgesehen. Dieser Schalter ist in Fig. :f bis 6 nicht
dargestellt, weil seine Ausl>il<lung für das Wesen der Erfindung nicht von Bedeutung
ist. In Fing. 7 ist er aber schematisch angedeutet. und seine Wirkungs-%veise wird
später noch bei der Beschreibung der elektrischen Einrichtungen erklärt.
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Die Schaltvorrichtung t t ist auf einem Lagerbock befestigt, der aus
Griiitden besserer Vbersiehtlichkeit in der Zficlinun" fortgelassen ist, und zwar
mittels
Schrauhen, die durch die drei am Gehäuse 22 vorgesehenen Augen 42 hindurchgeführt
sind, und die Verbindung mit den Zweigleitungen io und i i erfolgt durch elastische
Muffen 43 und 44. Die Leitungen sind aus Leichtmetallrohren hergestellt und in im
Flugzeugbau üblicher Weise eingebaut.
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Bei den zur Zeit im Gebrauch befindlichen bevorzugten Bodengeräten
zum Betanken von Flugzeugen sind elektrische Steuervorrichtungen vorgesehen, die
den Betrieb der Pumpe nur zulassen, wenn ein geschlossener Stromkreis .durch die
Pumpe und sie mit dem Flugzeug verbindende Teile und von dem Flugzeug zur Erde besteht,
Nvobei die Pumpe ebenfalls geerdet ist. Wird dieser Stromkreis unterbrochen, so
wird die Brennstofförderung sofort gestoppt, so daß unter anderem die Feuergefahr,
die durch die Möglichkeit statischer Entladungen besteht, vermieden wird. Die für
das Arbeiten mit solchen Bodengeräten am Flugzeug vorgesehenen Einrichtungen weisen
mehrere Sicherheitsschalter auf, die den Stromkreis unterbrechen, wenn ein Tank
gefüllt ist. Die Tanks sind zu diesem Zweck mit durch Schwimmer betätigten Schaltern
versehen, die als Schwimmerschalter bezeichnet werden und den Stromkreis unterbrechen,
wenn ein bestimmter Brennstoffstand erreicht ist, sowie mit druckempfindlichen Schaltern,
die den Stromkreis unterbrechen, wenn der Druck in der Betankungseinrichtung .zu
hoch wird. Die Schalter werden im allgemeinen hintereinander geschaltet, und die
druckempfindlichen Schalter dienen nur als vorsorglich wirkendes Mittel für den
Fall, daß die Schwimmerschalter versagen sollten.
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Die Erfindung vereinigt diese bei den bekannten Einrichtungen verwendeten
Schalter an einer Stelle, wie dies in dem in Fig. 7 dargestellten Schaltplan gezeigt
ist. Der Brennstoffstand in dem Tank 13 wird hierbei durch den durch einen Schwimmer
gesteuerten Schalter 45 überwacht, und ein gleicher Schalter 46 ist in dem Tank
12 vorgesehen. Der eine Pol der Schalter ist mit der Masse des Flugzeugs verbunden
und so geerdet, während der andere Pol mit dem einen bzw. dem anderen der schon
erwähnten elektrischen Schalter 39 und 4o verbunden ist, und zwar der Schwimmerschalter
45 mit dem Schalter 39 und der Schwimmerschalter 46 mit dem Schalter 40. Der an
dem Schaltgehäuse angeordnete druckempfindliche Schalter 47 ist einerseits mit den
Schaltern 39 und 4o und andererseits finit einem elektrischen Stecker 48 verbunden,
der fußen am Flugzeug an einer Stelle angeordnet ist, die für denjenigen gut zugänglich
ist, der den Tankschlauch an die :1n.schlußkupplung 17 anichließt. Der in Fig. 7
eingezeichnete Pfeil 25a verinschatulicht schematisch, wie der Stromkreis von einem
der Schwimmerschalter über den jeweils ein-;eschalteten elektrischen Schalter zu
dem .druck-,mpfindlichen Schalter 47 und dem außen angeordieten Stecker geschlossen
wird.
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Der in Fig. 7 in gestrichelten Linien dargestellte Feil des elektrischen
Systems gehört zu dein Boden-;erät una nicht zu den in das Flugzeug eingebauten
Einrichtungen. Er ist aber für das Arbeiten des elektrischen Systems nötig und deshalb
mit dargestellt. Das Rechteck 49 stellt eine elektrische Steuereinrichtung dar,
.die zur üblichen Ausrüstung des Bodengeräts gehört, während das Reckteck 5o den
Antriebsmotor der Pumpe wiedergibt. Der Stromkreis wird von dem Stecker 48 aus über
die Steuereinrichtung 49 und den Motor 5o zur Erde vervollständigt.
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Das Betanken des Flugzeuges beginnt mit dem Anschließen des Schlauches
des Bodengeräts an die Anschlußkupplung 17 des Flugzeuges und der Herstellung einer
elektrischen Verbindung zwischen dem Flugzeug und dem Bodengerät durch Einstecken
eines am Bodengerät vorgesehenen Stöpsels in den am Flugzeug angeordneten Stecker.
Zu dieser Zeit befindet sich der Schalthebel 25 in der Mittelstellung, so
daß der Stromkreis an den Schaltern 39 und 40 unterbrochen ist, weil keiner der
beiden Schalter eingeschaltet ist. Der Antriebsmotor der Förderpumpe des Bodengeräts
kann daher nicht arbeiten. Wird der Schalthebel nun entgegengesetzt dem Uhrzei@ger.sinn
gedreht, so wird der Stromkreis über den Schalter 39 geschlossen und die Pumpe dadurch
in Betrieb gesetzt. Gleichzeitig hebt der Nocken 27 .das Ventil 33 von seinem Sitz
ab, so .daß der durch den Anschluß 17 zuströmende Brennstoff durch dies, Ventilgehäuse
23 und die Leitung i i in den Tank 13 gelangt. Das Ventil 32 bleibt währenddessen
durch die Feder 34 geschlossen, so daß kein Brennstoff in den Tank 12 gelangen kann.
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Wie schon erwähnt wurde, strömen jetzt also dem Tank etwa 7501 je
Minute zu. Der Druck in dem Schaltgehäuse g hängt von der statischen Druckhöhe des
in dem Tank vorhandenen Brennstoffs und den Druckverlusten in .der Leitung i i ab.
Dieser Druck liegt beträchtlich unter dem für das Betanken vorgesehenen Höchstdruck
von 0,35 atü. Da der Tank mit einem Entlüfter versehen ist, wird die in ihm
enthaltene Luft entsprechend dem Zufluß des Brennstoffs ausgetrieben, und der Entlüfter
13a ist so ausgebildet, daß sich hierbei keine Drucksteigerung in dem Tank einstellen
kann.
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Erreicht .der Brennstoff in dem Tank 13 einen bestimmten Stand, so
öffnet .der durch einen Schwimmer betätigte Schalter 45 ,den elektrischen Stromkreis
und setzt dadurch die Pumpe 5o des Bodengeräts still. Ein Umstellen des Schalthebels
25 auf die Mittelstellung vervollständigt das Füllen des Tanks 13.
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Wenn der Schwimmerschalter 45 hängenbleibt oder sonstwie versagt,
würde die Pumpe weiterarbeiten und Brennstoff weiter in den Tank einströmen. Es
ist üblich, im Sichtbereich des das Betanken Durchführenden für jeden Tank einen
Flüssigkeitsstandanzeiger vorzusehen, so daß er die Förderpumpe von Hand abstellen
kann, wenn er sieht, daß der Tank zu stark gefüllt wird. Als Vorsichtsmaßnahme gegen
Versager sowohl auf Grund menschlicher Unvollkommenheit als auch der der Schwimmerschalter
werden jedoch zusätzlich Mittel vorgesehen, die den Druck in dem Leitungssystem
herabsetzen
und die Pumpe selbsttätig abschalten, bevor ein zu hoher Druck entsteht.
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Es versteht sich, daß die Entlüfter, die für das Durchströmen von
7501 je Minute geeignet sind, für den Durdifluß einer gleichen Menge Brennstoff
nicht geeignet wären und daß andererseits genügend große Entlüfter in den engen
zur Verfügung stehenden l\'.üumen des Flugzeuges schwer untergebracht werden könnten.
Selbst wenn aber genügend große Entlüfter vorhanden wären, so würde ein erheblicher
hydraulischer Stoß in dem System auftreten, wenn die ansteigende Brennstoffoberfläche
den Entliifterduerschnitt erreicht. Einige bekannte Einrichtungen haben einfache
Überströmventile, die den austretenden Brennstoff außenbords fließen lassen, oder
es sind in jedem Tank Bruchplatten vorgesehen, so daß diese Platten bei einer plötzlichen
Drucksteigerung herausgedrückt werden und die sonstigen Einrichtungen nicht Schaden
nehmen können.
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Gemäß der Erfindung werden die Sicherheitseinrichtungen in der Schaltvorrichtung
selbst vorgesehen, ohne daß zusätzliche Teile hierzu nötig sind. Die Stärke .der
Federn 34 und 35 wird so gewählt, daß sie '[>ei normalen Verhältnissen des Betankungsvorgangs
ausreichen, die Ventile auf ihren Sitzen zu halten. Im allgemeinen wählt man die
Federn so, daß sie einem Druck von etwa o,2o atü in dem Schaltergehäuse widerstehen
und daß bei jeder Steigerung des Drucks über diesen Wert die Ventile angehoben werden.
Auf diese Weise wird also, wenn der Brennstoff beispielsweise durch das Ventilgehäuse
23 und die Leitung r r in den Tank 13 fließt und dabei eine plötzliche Drucksteigerung
auftritt, das bisher geschlossene Ventil 32 von seinem Sitz abgehoben. Es
wirkt also als ein zu dem Tank 12 führendes Überströmventil. Der druckempfindliche
Schalter 47 ist dabei so eingestellt, daß er den elektrischen Stromkreis der Pumpe
des Bodengeräts in dem gleichen Augenblick unterbricht, in dem das Ventil 32 angehoben
wird.
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Selbst wenn der Tank 12 schon vorher gefüllt worden war, wenn das
soeben beschriebene Überströmen geschieht, so schadet das nichts, da in einem Tank
oberhailb .des Brennstoffspiegels stets noch ein genügend großer Luftraum verbleibt,
der die Brennstoffmenge aufnehmen kann, die his zu dem Augenblick, in dem die Pumpe
des Bodengeräts gestoppt wird, überströmt. Außerdem wird dadurch der Entlüfter 12a
des Tanks 12 notfalls zur Unterstützung des Entlüfters 13a des Tanks 13 herangezogen,
um den geförderten Brennstoff überfließen zii lassen. Dieser letztere Punkt ist
von besonderer Bedeutung, wenn außerdem Schwimmerschalter 45 i auch .der
druckempfindliche Schalter 47 versagen sollte und daher die Pumpe nicht stillgesetzt
wird.
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Das Ventil 32 hat also die Aufgabe eines Überströmventils beim Betanken
des Tanks 13, und umgekehrt hat das Ventil 33 die Aufgabe eines Überströmventils
beim Betanken des Tanks 12. So dient jedes Ventil einem .doppelten Zweck, nämlich
als Einlaß- und als Überströmventil. Diese Ausbildung hat noch den weiteren Vorteil,
daß bei einem Intätigkeittreten der Ventile als Überströmventile die Flüssigkeit
in einen anderen Teil der Einrichtung gelangt unid nicht einfach außenbords fließt,
was große Feuergefahren in sich birgt. Ein weiterer Vorteil ist der, daß die Ventile
ständig in Tätigkeit gesetzt werden, da sie bei jedem Betanken als Einlaßventile
dienen müssen, so daß, wenn sie plötzlich als Überströrnventile dienen sollen, eine
sehr g-°-ringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß sie infolge von Frost, Korrosion
oder längeren Nichtgebrauchs versagen.
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Den Betankungseinric.htungen, bei denen der Brennstoff den Tanks von
der Unterseite der Flügel zugeführt wird, ist oft nachgesagt worden, daß ihr Gewicht
im Vergleich zu der alten Methode des Füllens des Tanks von oben her durch einfaches
Einfließenlassen erheblich höher ist. Aus (lein Vorstehenden ist jedoch ersichtlich,
daß eine Betankungseinrichtung gemäß der Erfindung im Vergleich mit anderen von
der Flügelunterseite zu betankenden Einrichtungen leicht ist. Dies ist ersten deshalb
der Fall, weil die Schaltvorrichtung hinter dem hinteren Holm angeordnet ist und
die Einführung des Brennstoffs in die Tanks durch den hinteren Holm hindurch nur
das geringste Maß an Verstärkungen der Flügelstruktur erforderlich macht, da die
in Frage kommenden Teile nur gering beansprucht sind oder nur sehr kleine Durchgangslöcher
aufzuweisen brauchen. Zweitens wirkt sich die Tatsache gewichtsmäßig günstig aus,
claß jedes Einlaßventil ohne irgendwelche zusätzlichen Teile gleichzeitig auch als
Überströmventil dient. Einrichtungen wie der druckempfindliche Schalter 47 und die
genormte Anschlußkupplung 17 sind sowieso bei allen Systemen vorhanden.
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In manchen Fällen mag es unmöglich sein, die Entlüfter so groß auszubilden,
daß sie die gesamte Fördermenge der Pumpe durchlassen, selbst wenn durch .die Wirkungsweise
der Ventile als Überströmventile sämtliche Entlüfter gleichzeitig in Tätigkeit treten.
Aus diesem Grunde könnte man als letzte Sicherheitsmaßnahme gegen eine Zerstörung
der Tanks Bruchplatten vorsehen. Bei einer Einrichtung gemäß der Erfindung kann
hierfür für alle Tanks eine gemeinsame Bruchplatte vorgesehen werden, und zwar an
einer beliebigen Stelle, beispielsweise in einem Tank oder in dem Leitungssystem.
Diese Bruchplatte schützt trotzdem die ganze Einrichtung.
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Die lllindestzahl von Tanks ist zwei, wenn die Vorteile der Schaltvorrichtung
gemäß der Erfindung ausgenutzt werden sollen, doch gibt es nach oben hin keine Grenze
für die Zahl der an dem Schaltgehäuse vorgesehenen Auslaßöffnungen und dementsprechend
der an das Gehäuse angeschlossenen Tanks. Die Anzahl ergibt sich aus einem Kompromiß,
bei dem die Vorteile des Verteilersystems und die Zahl der für das Betanken zur
Verfügung stehenden Bodengeräte und Mannschaften berücksichtigt werden und dabei
ein möglichst geringes zusätzliches Gewicht angestrebt wird. Die darestellte und
beschriebene Ausführungsform der Erfindung läßt sich beispielsweise auch bei einem
Flugzeug
verwenden, das vier Tanks hat, und zwar je zwei auf jeder Seite.