KR100311670B1 - 비행선용화물실 - Google Patents

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KR100311670B1
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록히드 마틴 코포레이션
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Abstract

본 발명은 길이 방향, 수직 방향 및 측면 방향 축(12, 14, 16)을 갖는 비행선(10)용 화물실에 관한 것이다. 상세하게는, 상기 화물실은 상기 비행선의 바닥에 설치되어 비행선의 길이 방향 축(12)의 적어도 일부분을 따라 연장되고 비행선의 길이 방향 축(12)을 따라 연장되는 복수개의 통로(40a-4OF)를 갖는 화물 운반 구조를 포함한다. 각 통로(40A-4OF)는 비행선의 측면 방향 축(16)을 따라 정렬되어 상기 구조를 통해 완전히 연장되며 화물(34)을 일 단부(42)로부터 적재하고 대향 단부(44)로부터 동시에 하적한다. 화물 이동 시스템(50, 52)은 통로의 일 단부(42)안으로, 대향 단부(44)밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 상기 화물(34)을 이동 시키기 위해 각 통로(40a-4OF)의 플로어에 설치되어 있다. 화물 고정 시스템(62, 66, 68)은 상기 화물을 상기 중간 위치에서 통로내에 해제 가능하게 고정하기 위해 상기 통로의 플로어(46)에 설치되어 있다.

Description

비행선용 화물실
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 비행선(lighter-than-air vehicles ; 공기보다 가벼운 비행 기구)분야에 관한 것으로, 특히 상기 비행선용 화물실(cargo compartment)에 관한 것이다.
종래 기술
비행선은 연식(non-rigid ; 비강성) 또는 경식(rigid ; 강성) 가스주머니(gasbags)를 가지고 있다. 연식 비행선은 일반적으로 세 가지 형태가 있다. 단일 가스 충전주머니를 구비한 비행선, 일렬로 함께 결합된 여러 개의 가스주머니를 구비한 비행선 및, 연식 기낭(envelope)내에 복수개의 가스주머니를 구비한 비행선이다. 경식 비행선은 공기 역학적 커버로 덮인 복수개의 가스주머니를 포함하는 비행선 형상을 형성하는 내부 구조를 갖는다. 경식과 연식 비행선이 갖는 문제점 중 하나는 도킹시, 특히 현저한 측면 바람(cross-wind)이 있을 경우 정박 유지 및/또는 조작에 제한된 성능이다. 이러한 문제의 주요 원인은 단면적이 크기 때문이고, 이러한 큰 단면적으로 인해 비행선이 바람에 의한 "풍향성이 있고(weather vane)" 또한 "파형과 같은 흔들거림(wave)"을 일으키게 된다. 이들은 바람이 돌풍일시 또는 현저한 업 또는 다운 기류(draft)시 특히 제어하기 어렵다. 사실, 도킹은 비행선의 비행에 있어서 가장 어려운 부분으로 인식되고 있다. 따라서 가장 일반적인 도킹 절차는 비행선을 그 노우즈(nose)로 단단히 정박하여 풍향성이 있게 하는 것이다.
연식 설계에서, 화물 비행 스테이션과 화물실은 대체로 곤돌라로 불리는 것으로 비행선의 바닥에 매달려 있다. 경식 설계에서, 비행 스테이션/승객 및 화물실을 가스주머니 아래에 설치하는 것이 가장 일반적이다. 통상적인 항공기와 달리, 가스주머니에 의해 발생하는 상승력은 도킹시에도 남아 있다. 따라서, 화물이 하적될 때, 정량(net) 상승력은 증가한다. 과거에, 정량 상숭력의 이러한 증가는 도킹 억제 수단, 예컨데, 정박선(mooring line)에 의해 흡수되었다. 화물 중량이 매우 무겁다면, 정박선에 가해진 힘은 또한 크게 되고, 도킹시 "스테이션 유지"는 더 어렵게 된다. 따라서, 화물의 하적 및 적재는 바람이 충분히 없어질 때까지 기다려야만 하거나 또는 다른 정박선이 비행선을 일 위치에 고정하기 위해 사용되어야만 한다. 따라서, 이러한 작업시 시간 소비를 최소화시키는 것이 항상 중요함은 명백하다.
비행선의 측면에 설치된 도어를 통과하는 화물 컨테이너 등의 종래의 적재는 너무 느리고, 비행선의 총중량을 일정하게 유지하기 위하여 화물을 동시에 적재하고 하적하는 것은 어렵다. C-5 군용 수송기와 같은 화물 항공기는 화물실에 대한 전후방 개방 도어를 갖는다. 그러나, 큰 비행선의 전후방으로 동시에 화물을 이동 시키는 것은 어렵고, 특히 화물실이 600 내지 800 피트의 길이라면 장시간의 작업시간을 요구한다. 또한, 상기 길이에 걸친 연속된 통로를 요구하는 것은 곤돌라 설계를 매우 복잡하게 한다. 비행선의 양측면을 따라 배치된 각 화물실의 사용은 화물 적재 및 하적 시간을 감소시키나 비행선의 일정한 유효 탑재 중량을 유지하기 위한 필요성을 요구하지 않는다. 에프. 후세인(F. Husain) 등에게 허여된 발명의 명칭이 "비행선 조종 시스템(Airship handling system)"인 미국 특허 제5,143,323호에는 곤돌라의 리세스에 고정된 화물/승객 모듈을 갖는 비행선이 기술되어 있다. 그러나, 상기 모듈을 곤돌라에 정확하게 고정하는 것은 곤돌라의 설계를 복잡하게 한다. 또한, 화물 모듈은 비행 비용을 증가시키게 된다. 실제에 있어서, 종래 기술의 화물실 설계에는 화물의 적재 및 하적시 일정한 유효 탑재 중량을 유지하고 및/또는 하적 및 적재 화물을 위한 도킹 시간을 최소화하는 화물 적재 시스템을 제공해야 할 필요성에 대해 개시하고 있지 않다.
따라서, 본 발명의 기본적인 목적은 화물의 적재 및 하적시 비행선에 일정한 중립 부력(neutral buoyancy)을 유지할 수 있는 비행선용 화물실을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 일정한 중립 부력이 비행선에 유지되는 동안 화물을 동시에 적재 및 하적하기 위한 비행선용 화물실을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 화물이 각 화물 컨테이너를 이용하여 적재 및 하적되는 비행선용 화물실을 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명은 길이 방향, 수직 방향 및 측면 방향 축을 갖는 공기보다 가벼운비행선용 화물실에 관한 것이다. 상기 화물실은 비행선의 바닥에 설치되고 그 길이 방향 축의 적어도 일부를 따라 연장하는 화물 운반 구조를 구비한다. 상기 화물실은 비행선의 길이 방향 축을 따라 연장하는 복수개의 통로를 갖는다. 통로 각각은 비행선의 측방 축에 대해 정렬되고 화물실을 통해 완전히 연장되며, 적어도 하나의 화물 컨테이너를 수용한다.
상기 통로의 일 단부안으로, 대향 단부밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 적어도 하나의 화물 컨테이너를 이동시키기 위해 각 통로의 플로어(floor)에 화물 컨테이너 이동 시스템이 설치되어 있다. 컨테이너 이동 시스템은 상기 통로 각각의 플로어에 설치된 복수개의 동력식 롤러를 포함한다. 또한, 화물 컨테이너 이동 시스템은 그 내부에서 적어도 하나의 화물 컨테이너를 이동 가능하게 지지하기 위해 통로 각각의 플로어에 설치된 복수개의 비동력(수동)식 롤러를 부가로 포함한다.
적어도 하나의 화물 컨테이너를 상기 통로에 해제 가능하게 고정하기 위한 화물 컨테이너 고정 시스템이 구비되어 있다. 상기 화물 컨테이너에는 그 전후방 단부의 바닥을 따라 플랜지가 설치되어 있다. 화물 고정 시스템은 상기 통로의 플로어상에 이격 관계로 설치된 한 쌍의 안내 레일을 부가로 포함한다. 따라서, 화물 컨테이너가 상기 통로 안밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 이동될 때, 상기 레일은 화물 컨테이너상의 플랜지와 결합하여 상기 비행선의 길이 방향 축을 따라 이동하는 것이 제한된다. 화물 컨테이너 고정 시스템은 수직 및 측면 방향 축을 따른 이동을 방지하기 위해 통로의 플로어를 따라 중간 위치에 화물 컨테이너를 해제 가능하게 고정하는 록킹 시스템을 부가로 포함한다. 상술한 화물 이동 및 고정 시스템이 적합할지라도, 다른 시스템도 사용가능하다. 예를 들면, 화물 정량에 의해 제한되는 화물 펠릿(cargo pullet)은 조합시 통로 플로어 아래에 묶이거나 또는 수동(패시브) 롤러 시스템 대신에 펠릿을 공기 큐션 시스템이 이동가능하게 지지한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점과 함께 그 구조와 작동 방법에 관한 본 발명의 특징으로 되는 신규한 장점은 본 발명의 양호한 실시예가 실예로 도시된 첨부 도면과 관련한 하기 설명으로부터 양호하게 이해된다. 그러나, 첨부 도면은 도시 및 설명의 목적으로만 도시되었고 본 발명을 한정하지 않는다.
제 1 도는 도킹 위치로 도시된 화물실과 합체되는 비행선의 사시도.
제 2 도는 화물실의 내부를 도시한 것으로 제 1 도에 도시된 비행선의 부분 절결 사시도.
제 3 도는 화물실의 측면을 도시한 것으로 제 1 도의 3-3 선을 따라 취한 비행선의 부분 단면도.
제 4 도는 화물 컨테이너의 적재 및 하적을 도시한 도면으로 제 3 도와 유사한 도면.
제 5 도는 화물 컨테이너를 화물실에 고정하기 위해 사용되는 화물 컨테이너 고정 장치의 확대 사시도.
적합한 실시예의 상세한 설명
제 1 도에는 화물실(cargo compartment)과 합체되는 비행선(lighter-than-air vehicle ; 공기보다 가벼운 비행 기구)이 도시되어 있다. 상기 비행선(10)은길이 방향 축(12), 수직 방향 축(14) 및 측면 방향 축(16)을 갖고, 바닥에 설치된 곤돌라(gondola; 20)를 갖는 헬륨 백(helium bag; 18)을 포함하는 연식(non-rigid ; 비강성)으로 설계되어 있다. 상기 비행선(10)은 그 노우즈(nose; 22)에 의해 타워(24)에 매여진 도킹 위치로 도시되어 있다. 따라서, 바람이 불시에 풍향성(weather vane)에 대해 자유롭다. 곤돌라(20)는 비행 스테이션 (26)과 추진 시스템(30)상에 설치된 화물실(28)을 포함한다. 곤돌라형 화물실(매달려 있는 화물실)은 연식 비행선에선 필요한 반면에, 경식(rigid ; 강성) 설계에선 명확하게 요구되지 않는다. 따라서, 곤돌라형 화물실은 단지 도시의 목적으로만 도시되어 있다. 복수개의 원형 레일(33)상에 설치된 가동 플랫폼(32)은 비행선(10) 아래에 위치 설정되고 타워(24)에 관해 원형으로 이동한다. 운반할 수 있는 적재 카트(cart ; 36)상에 설치된 복수개의 화물 컨테이너(34)는 화물실(28)에 적재되어 위치 설정된다. 따라서, 그 위에 화물 진테이너(34)를 갖는 플랫폼(32)은 이것이 "풍향성이 있다(weather vane ; 바람에 따른 움직임)"면 비행선(10)의 동력으로 회전할 수 있다.
제 1 도를 참조하고 제 2 도 내지 제 5 도를 더 참조하면, 화물실(28)은 길이 방향 축(12)을 따라 연장되는 복수개의 통로(40A-4OF)를 포함한다. 통로(40A-4OF)는 측면 방향 축(16)을 따라 정렬되어, 이에 부착된 상부 접힘 도어(45)를 각각 갖는 제 1 및 제 2 단부(42, 44)가 구비된 화물실을 통해서 완전히 연장한다. 상기 통로는 하나 이상의 화물 컨테이너(34)를 수용하여 유지하기 위해 형성된다. 모든 통로(40A-4OF)가 기본적으로 동일하기 때문에, 하기 설명은 하나의 통로(40A)에 대해서만 설명한다. 상기 통로(40A)의 플로어(46)는 화물 컨테이너(34)가 플로어(46)상에서 즉, 적재시 단부(42)안으로, 하적시 단부(44)밖으로 롤되게 하는 복수개의 비동력식 및 동력식 를러 조립체(50, 52)를 포함한다. 화물 컨테이너(34)가 손으로 밀리거나 당겨질 수 있을지라도, 복수개의 롤러 조립체(50, 52)는 통로(40A) 안밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 화물 컨테이너(34)의 이동을 돕기 위해 플로어(46) 설치되어 있다. 적합한 동력식 롤러 조립체는 캘리포니아 소재의 루커스 웨스튼 인코포레이티드(Lucus Western, Incorporated)의 일렉트릭 시스템 디비젼(Electric System Division)에 의해 제조된 것이다.
화물 컨테이너(34)를 통로(46)내에 고정하기 위해 제 5 도를 참조하면, 컨테이너에는 그 단부에 플랜지(60)가 설치되어 있다. 이들 플랜지(60)는 플로어(46)에 설치된 가이드 레일(62)과 미끄럼 가능하게 연결된다. 따라서 상기 플랜지(60)가 레일(62)과 연결되자마자, 화물 컨테이너는 비행선의 길이 방향 축(14)을 따라 이동(전후 방향)되는 것이 제한된다. 또한 신축성 화물 제한기(66)는 각각 수직 방향 및 측면 방향 축(14,16)을 따라 이동하는(상향, 하향 및 좌우로) 컨테이너(34)를 제한하기 위해 구비되어 있다. 적합한 화물 제한기(66)는 캘리포니아 엘세군도(El Segundo, Calif.) 소재의 앤크라 코포레이션(Ancra, Corporation)에 의해 제조되고, 수동 롤러 트레이와 화물 제한기는 캘리포니아 스탠톤(Stanton, Calif.)소재의 펨코 엔지니어링(Pemco Engineering)에 의해 제조된 것이다. 제 5 도를 참조하면, 화물 제한기(66)는 두개의 인접한 화물 컨테이너(34)상에서 플랜지(60)와 맞물리는 두개의 제한 후크(68)를 포함한다. 이 특정 제한기는 단지 도시만 되어 있고 본 발명에서 사용되는 다수의 다른 형태일 수 있음을 주목해야 한다.
제 1 도 내지 제 4 도를 다시 참조하면, 작업시 비행선(10)은 타워(24)에 고정되고 플랫폼(32)상에 위치 설정된 노우즈(22)와 먼저 도킹된다. 비행선(10)은 정박선(도시생략)에 의해 플랫폼(32)에 고정된다. 화물 컨테이너(34A-34D)는 통로의 단부(42) 부근에서 카트(36)상에 위치 설정되어 있다. 이 카트(36)는 통로(40)에서 설명한 것과 유사한 화물 이동 시스템을 포함한다. 빈 카트(72)는 통로(40)의 대향 단부(44)에 위치 설정되게 도시되어 있다. 도어(45) 개방과 함께, 화물 컨테이너(34A-34D)는 카트(36)에서 통로(40)로 이동되는 동안, 화물 컨테이너 (34E-34H)는 통로로부터 카트(72)상으로 동시에 제거된다. 단지 하나의 카트(36)만이 도시된 반면에, 모든 통로(40A-4OF)는 동시에 적재 및 하적될 수 있음을 주목해야 된다. 따라서, 일정한 유효 탑재 중량은 공기주머니(18)에 의해 발생된 상승력을 항상 평행하게 유지한다. 물론, 적재된 화물 컨테이너의 각 중량은 이들이 하적될 컨테이너와 정합되도록 공지되어야만 한다. 또한, 중력 이동의 평균 중심은 종래 비행선의 경우와 같이 고려되어야만 했다. 새로운 화물의 총중량이 하적되는 것과 매우 다르다면, 적재된 컨테이너는 밸러스트(ballast; 도시생략)를 갖도록 사용될 수 있다. 화물이 하적될 시에 발생하는 상기 경우는 자동식이고 컷 플로워가 적재된다.
본 발명은 특정 실시예를 참조로 하여 기술하였지만, 상기 실시예는 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 이루어질 수 있는 각종 변경과 수정을 거의 도시하지 않았음을 주목해야 한다. 따라서 본 발명은 첨부된 청구범위의 영역과 범주에 의해서만 제한된다.
산업상 이용분야
본 발명은 항공 산업 특히, 공기보다 가벼운 비행선의 제조 분야에 적용 할 수 있는 것이다.

Claims (20)

  1. 길이 방향, 수직 방향 및 측면 방향 축을 갖는 비행선(lighter-than-air vehicles ; 공기보다 가벼운 비행 기구)용 화물실에 있어서,
    상기 비행선의 바닥에 설치되고, 비행선의 길이 방향 축의 적어도 일부를 따라 연장하며, 플로어를 각각 갖는 복수개의 개방 단부 통로를 구비하고, 상기 비행선의 길이 방향 축을 따라 연장되는 화물 운반 구조와,
    상기 통로의 일 단부안으로, 대향 단부밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 화물을 이동시키기 위해 상기 각 통로에 설치된 제 1 수단 및,
    상기 화물을 상기 통로내에 해제 가능하게 고정하기 위한 제 2 수단을 포함하고,
    상기 통로 각각은 상기 비행선의 측면 방향 축을 따라 정렬되어 상기 화물 운반 구조를 통해 완전히 연장되며, 상기 통로의 일 단부와 대향 단부로부터 화물을 동시에 적재하고 하적하도록 구성되는 비행선용 화물실.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화물은 적어도 하나의 화물 컨테이너내에 설치되어 있고,
    상기 화물실은 상기 통로의 일 단부안으로, 대향 단부밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 상기 화물 컨테이너를 이동시키기 위한 제 1 수단과,
    상기 화물 컨테이너를 상기 통로에 해제 가능하게 고정하기 위한 제 2 수단을 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 수단이 각 통로의 상기 플로어에 설치된 비행선용 화물실.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 수단이 각 통로의 상기 플로어에 설치된 비행선용 화물실.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 수단은 상기 통로의 일 단부안으로, 다른 단부밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 적어도 하나의 화물 컨테이너를 이동시키기 위해 상기 각 통로의 플로어에 설치된 복수개의 동력식 롤러를 포함하는 비행선용 화물실.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 수단은 적어도 하나의 화물 컨테이너를 이동가능하게 지지하기 위해 상기 각 통로의 플로어에 설치된 복수개의 비동력식 롤러를 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
  7. 제 2 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    적어도 하나의 화물 컨테이너가 상기 통로 안밖으로 및 그 내부의 중간 위치로 이동하도록 상기 통로의 플로어상에 이격 관계로 설치된 한 쌍의 안내 레일을 구비하는 제 2 수단을 부가로 포함하고,
    상기 레일은 상기 적어도 하나의 화물 컨테이너와 연결되어서 이 화물 컨테이너가 상기 비행선의 길이 방향 축을 따라 이동하는 것을 제한하는 비행선용 화물실.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 비행선의 수직 및 측면 방향 축을 따른 이동으로부터 상기 통로의 플로어를 따라 상기 중간 위치에 적어도 하나의 화물 컨테이너를 해제 가능하게 고정하기 위한 로킹 수단을 구비하는 제 2 수단을 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
  9. 제 8 항에 있어서,
    그 내부를 밀봉하기 위해 상기 통로의 각 단부상에 설치된 도어를 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
  10. 길이 방향, 수직 방향 및 측면 방향 축을 갖는 비행선용 화물실에 있어서,
    상기 비행선의 바닥에 설치되고, 비행선의 길이 방향 축의 적어도 일부를 따라 연장하며, 플로어를 각각 갖는 복수개의 개방 단부 통로를 구비하고, 상기 비행선의 길이 방향 축을 따라 연장되는 화물 운반 구조를 포함하고.
    상기 통로 각각은 상기 비행선의 측면 방향 축을 따라 정렬되어 화물 운반구조를 통해 완전히 연장되며, 상기 통로의 일 단부와 대향 단부로부터 화물을 동시에 적재하고 하적하도록 구성되는 비행선용 화물실.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 통로의 일 단부안으로, 대향 단부밖으로 및 그사이의 중간 위치로 상기 화물을 이동시키기 위해 상기 각 통로에 설치된 제 1 수단을 포함하는 비행선용 화물실.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 화물을 상기 통로내에 해제 가능하게 고정하기 위한 제 2 수단을 포함하는 비행선용 화물실.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 화물은 적어도 하나의 화물 컨테이너내에 설치되어 있고,
    상기 화물실은 상기 통로의 일 단부안으로, 대향 단부밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 상기 화물 컨테이너를 이동시키기 위한 제 1 수단과,
    상기 화물 컨테이너를 상기 통로내에 해제 가능하게 고정하기 위한 제 2 수단을 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 수단이 각 통로의 상기 플로어에 설치된 비행선용 화물실.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 수단이 각 통로의 상기 플로어에 설치된 비행선용 화물실.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 수단은 상기 통로의 일 단부안으로, 다른 단부밖으로 및 그 사이의 중간 위치로 적어도 하나의 화물 컨테이너를 이동시키기 위해 상기 각 통로의 플로어에 설치된 복수개의 동력식 롤러를 포함하는 비행선용 화물실.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 수단은 적어도 하나의 화물 컨테이너를 이동가능하게 지지하기 위해 상기 각 통로의 플로어에 설치된 복수개의 비동력식 롤러를 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
  18. 제 13 항, 제 14 항, 제 15 항, 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 화물 컨테이너가 상기 통로 안밖으로 및 그 내부의 중간 위치로 이동하도록 상기 통로의 플로어상에 이격 관계로 설치된 한 쌍의 안내 레일을 구비하는 제 2 수단을 부가로 포함하고,
    상기 레일은 상기 적어도 하나의 화물 컨테이너와 연결되어서 상기 적어도하나의 화물 컨테이너가 상기 비행선의 길이 방향 축을 따라 이동하는 것을 제한하는 비행선용 화물실.
  19. 제 18 항에 있어서,
    적어도 하나의 화물 컨테이너를 상기 비행선의 수직 및 측면 방향 축을 따른 이동으로부터 상기 통로의 플로어를 따라 상기 중간 위치에 해제 가능하게 고정하기 위한 로킹 수단을 구비하는 제 2 수단을 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
  20. 제 9 항에 있어서,
    그 내부를 밀봉하기 위해 상기 통로의 각 단부상에 설치된 도어를 부가로 포함하는 비행선용 화물실.
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