WO2008019812A1 - Angetriebener aerostat mit seilführung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mit Seilen fesselbaren, aber in Erstreckungsrichtung der Seile bewegbaren Aerostaten (1) wobei der Aerostat (1) einen Antrieb und über seinen Antrieb (14) eine reibschlüssig wirkende Verbindung mit mindestens einem der Seile (20) hat. Der Aerostat (1) hat einen Antrieb (14), der nach Art einer Spillwinde gestaltet ist. Somit kann der Aerostat (1) mit Eigenantrieb entlang des Seils geführt werden, ohne das Seil (20) zu ziehen oder zu winden. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Bewegung eines gefesselten Lastballon (1) entlang einer Seilstrecke (20), wobei der Lastballon (1) mit eigenem Antrieb nach Art eines Spills (14) über Reibkräfte am Seil (20) entlang gezogen wird, und sich das Spill (14) mit dem Lastballon vorwärts bewegt. Damit ist der Lastballon (1) entlang an einem Boden oder zwischen Festpunkten (30, 33) verankerten Seilen (20, 21) relativ zum Boden mittels des Spills (14) positionierbar.

Description

Angetriebener Aerostat mit Seilführung

Die Erfindung betrifft einen mit Seilen fesselbaren, aber in Erstreckungsrichtung der Seile bewegbaren Aerostaten.

Ein gattungsgemäßer Aerostat ist aus der DE-PS 190 421 bekannt. Dort ist eine Einrichtung zur Bewegung von Luftballons offenbart, bei welcher die Luftballons mittels eines zwischen Rollen geführten Zugorgans von einer Anfangs- zu einer Endstation gezogen werden. Der Antrieb besteht in einer Winde, die das Zugorgan, beispielsweise ein Seil, an dem der Luftballon befestigt ist, zu einem bestimmten Endpunkt zieht, wobei in beide Richtungen des gespannten Seiles, hier ein aufgeständertes Endlosseil, der Ballon bewegbar ist.

Aus der DE 196 25 297 A1 ist ein Verfahren zum Absetzen und Aufnehmen von Gütern aus und zu Luftschiffen bekannt. Es handelt sich praktisch um ein vertikales Liftsystem, mit dem Lasten be- und entladen bzw. angehoben und abgelassen werden können von einem Luftschiff, welches als Aerostat ausgebildet und in bestimmbarer Höhe über dem Lastaustauschort stationiert wird, indem zu mehreren Richtungen von dem Aerostaten aus Seile zu Winden geführt werden. Diese Winden sind am Boden verankert und können das Seil sowohl aufspulen oder ablassen und so die Höhe und Position des Aerostaten beeinflussen, als auch die

Lastabsenkung oder Lastaufnahme durch entsprechende Windenbewegung, das heißt durch das Aufrollen oder Abrollen der Lastseile, steuern.

Aus der Patentschrift US 4,055,316 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lufttransport von Ladungen zwischen zwei Orten dargestellt. In dem Anfangs- und Endpunkt eines Seiles sind Winden angeordnet, die ein Seil, das fest mit dem Lastballon verbunden ist, aufwickeln und so den Lastballon von der einen gewünschten Position zur anderen gewünschten Position ziehen können. Damit derartige Seile über große Strecken gespannt werden können, aber andererseits nicht am Boden aufliegen, ist das Seil mit Hilfsballons verbunden, die parallel zum Lastballon am Seil angreifen und das Seil auf einem gewissen Niveau halten.

Aus der US-Patentschrift 5,080,302 sind schließlich ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lufttransport von Lasten mit einem Ballonsystem bekannt. Der Aerostat ist mit an mehreren Seilen zu Fixpunkten am Boden verankert und mittels Funkfernsteuerung kann jede der Winden so gesteuert werden, dass die Ladung am Ballon, zu einer der Ankerwinden oder auf Positionen dazwischen gezogen und manövriert werden können. Der Ballon ist fest an den vier oder weniger Seilen angelascht und wird von den Winden in die gewünschte Richtung gezogen.

Aus der DE 35 02 037 A1 ist ebenfalls bekannt, einen Auftriebskörper über drei, an verschiedenen Punkten verankerten, Seilen mit entsprechend motorgesteuerten Winden in seiner Position zu verändern, um den Auftriebskörper auf einer zwischen den Seil-Lagern vorgegebenen Bahn zu bewegen. Der Auftriebskörper kann auch hier ein Lastballon sein. Die Bewegung erfolgt dadurch, dass der Fesselballon von den an den Winden verankerten Seilen in die gewünschte Richtung gezogen wird, indem die Seile mit Hilfe der Winden auf- oder abgerollt werden.

Schließlich ist aus der DE 42 29 869 C1 eine Verankerungsvorrichtung bekannt, mit der ein Ponton in einem Gewässer mit Hilfe eines Fährseiles und einer Spillwinde in eine bestimmte Position manövriert werden kann, wobei die Seile, die vom Ankerpunkt seitlich des Pontons zu Festpunkten führen mit Hilfe von Ausrichtseilen ihrerseits gespannt werden und unter

Spannung gehalten werden können, so dass keine Lose in das Ponton haltenden Seile kommt. Mit Hilfe der Spillwinde kann nun der Ponton zwischen den Ankerpunkten hin und her gezogen werden, um ihn so zu positionieren, wie das erforderlich ist für bestimmte Arbeiten.

Der Nachteil der bekannten Lastballonsysteme besteht unter anderem darin, dass über lange Strecken Seile von den Ankerwinden zu dem Ballon geführt werden müssen, und entsprechend dem Abstand des Ballons vom Start zum Ziel die Seile von den Winden auf- und abzuwickeln sind. Das heißt, die von dem Ballon zurückzulegende Wegstrecke wird durch das Auf- oder Abspulen der Winden seiner Fesseln vorne, hinten oder seitlich bestimmt. Darunter leiden die Seile und auch die Winden, die ständig in Bewegung sein müssen und zwar mindestens zwei oder drei Winden gleichzeitig, die entsprechende Längen der Seile auf- und abwickeln.

Von daher ergibt sich für die vorliegende Erfindung das Problem, den Lasttransport mit Hilfe von Fesselballons oder Aerostaten durch einfachere Antriebe zu verbessern. Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Ansprüche 1 und 7.

Die erste Lösung umfasst einen mit Seilen fesselbaren, aber in Erstreckungsrichtung der Seile bewegbaren Aerostat, der einen Antrieb und über seinen Antrieb eine reibschlüssig wirkende Verbindung mit mindestens einem der Seile hat. Der Aerostat hat einen Antrieb, der nach Art einer Spillwinde gestaltet ist. Damit erzeugt der Antrieb eine Relativbewegung des Aerostaten zum Seil, er hangelt sich gewissermaßen an einem Seil entlang wie es eine Person tun würde, die an einem Seil ohne Hilfsmittel eine Schlucht überqueren wollte. Als Antrieb kommt ein beliebiger motorischer Antrieb wie eine Brennstoffzellenmaschine, ein Elektroantrieb, ein Dieselantrieb oder ähnliche zur Anwendung.

Ein Spill ist aus der Forsttechnik zum Schleppen von Baumstämmen oder aus der Schifffahrt bekannt und ist handelsüblich verfügbar. Das Spillrad wird von dem Seil über einen größeren Winkel umschlungen und hat eine gewisse Reibung zum Seil, sodass die motorische Kraft zur Fortbewegung des Aerostaten am Seil durch Reibung übertragbar ist. Der Aerostat wird am Seil geführt.

Wenn Spills zur Längs- und Querbewegung eingesetzt werden, lässt sich die effektive Bewegungsrichtung des Aerostaten gegenüber dem Boden steuern. Über längere Strecken können Seile mit geringer Überlappung z.B. in Nähe der Seilverankerung ausgelegt werden. Bei Erreichen der ersten Verankerung kann das Spill umgehängt werden, bzw. das Seil an dem der Aerostat weiterbewegt werden soll gewechselt werden. Alternativ können zwei Spillantriebe wechselweise an dem einen bzw. anderen Seil in Funktion treten.

Versuche haben gezeigt, dass die Seile in Schwingungen geraten können wenn sich der Lastballon daran entlangbewegt. Es scheint daher sinnvoll Dämpfer einzusetzen, die zwischen Erdboden und Seil oder zu festen Bauwerken hin angebracht werden und Fuiddämpfer haben, die für sich bekannt sind.

Um den Auftrieb des Seiles durch den Aerostat oder dessen Auftrieb in Grenzen zu halten, kann der Fachmann Niederhalter für das Seil anbringen. Die hier vorgestellten Typen sind neu und erfinderisch.

Die zweite Lösung umfasst ein Verfahren zur Bewegung eines gefesselten Lastballon entlang einer Seilstrecke wobei der Lastballon mit eigenem Antrieb nach Art eines Spills über Reibkräfte am Seil entlang gezogen wird, wobei sich das Spill mit dem Lastballon vorwärts bewegt. Dabei kann und dass ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, der Lastballon entlang am Boden oder zwischen Festpunkten verankerter Seile relativ zum Boden mittels des Spills positioniert werden mit nur einem Antrieb im Aerostaten. Damit wird das Arbeiten mit dem Lastballon verbessert und wesentlich vereinfacht.

Anhand einer Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden; zugleich werden dadurch Zweck und Sinn sowie Anwendbarkeit der Erfindung deutlich. Es zeigen: Fig. 1 , 1a Lastballon, bewegbar an einem Seil;

Fig. 2, 2a Lastballon, bewegbar und positionierbar an zwei sich kreuzenden Seilen;

Fig. 3 - 3c Lastballon, bewegbar an hintereinander angeordneten Seilstrecken; Fig. 4 Dämpfersystem für Seil;

Fig. 5a - 5c Niederhaltersystem für Seil;

Fig. 6 Alternatives Niederhaltersystem für Seil.

Im Folgenden sind identische oder funktionsgleiche Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.

Ein Seil 20 ist zwischen Ankern 30, 31 über dem Boden 4 z.B. einer Schlucht verlegt. Ein mit Helium und/ oder Wasserstoff gefüllter Ballon 1 mit Last 12 ist mit einem Antrieb 11 an das Seil 20 gekoppelt, um von Anker 31 in Richtung Anker 30 bewegt zu werden. Dieses Fahrsystem in Fig. 1 zeigt ein Detail 1a in Fig. 1a, nämlich die Antriebssituation. Zwischen Ballon 1 und Last 12 ist ein motorisch angetriebenes Spill, Antriebseinheit 11 , angeordnet. Das Seil 20 wird über Umlenkrollen 13 so geführt, dass ein Antriebsrad 14 - hier um mehr als 180 Grad - umschlungen wird. Dadurch besteht zwischen Seil und Antriebsrad in bekannter weise eine Reibkraft, die eine Relativbewegung ermöglich, wenn Kraft vom Antrieb auf das Antriebsrad 14 und auf das Seil 20 übertragbar ist. Im Ergebnis bewegt sich, zieht sich der Ballon 1 entlang des verankerten Seiles 20.

In Fig. 2, 2a ist ein ähnliches System, hier als Positioniersystem des Ballons 1 relativ zu den Ankern 30, 31 mit dazwischen gehaltenem Seil 20 bzw. zu den Ankern 32, 33 mit Seil 21. In Diesem Fall verfügt der Antrieb 11 vorzugsweise über zwei Spills für den Vortrieb entlang der Seile 20 und / oder 21. Es reicht im Prinzip aber auch ein Spillantrieb 11 , wenn zur Positionierung des Ballons 1 zwischen den vier Ankern das Spill von Seil 20 auf 21 „umgehängt" werden kann.

Fig. 3 zeigt in einer Gesamtdarstellung und die Fig. 3a bis 3c in einer Schrittfolge die Möglichkeit der Bewegung des Aerostat über längere Strecken in etwa eine Generalrichtung. Durch Hintereinanderanordnung mehrer Seile 20, 22 an Ankern, von denen nur die Anker 30 für das erste Seil 20 und Anker 35 für das folgende zweite Seil 22 dargestellt sind, lassen sich die Strecken für einzelne Seile verkürzen. Begrenzte Seillängen erlauben dem Aerostat außerdem nur eine begrenzte Auftriebshöhe.

Erreicht der Lastballon 1 , repräsentiert hier durch einen Antrieb mit Doppelspillwinde 16, 15 über Seil 20 den Anker 30, wird das zweite Spillrad 15 mit dem Seil 22 gekoppelt und von Seil 20 das Spillrad 16 entkoppelt. Im Ergebnis fährt der Ballon weiter entlang Seil 22 wie dies die Pfeile andeuten.

Fig.4 zeigt vier Dämpfer 5, bestehend aus Fluidzylindern 52 mit Kolben 53, die einerseits mit Auge 51 an einem Festpunkt und andererseits mit Auge 54 an eine Halterung 55 des Seils 20 Angekoppelt sind. Die Dämpfer 5 wirken wie das beispielsweise von Stoßdämpfern bei Autos bekannt ist, damit das Seil nur begrenzt in Schwingung geraten kann und so der Ballon sicher fährt ohne wesentlich zu schaukeln.

Fig 5a - 5c zeigen einen Niederhalter 6 für ein Seil 20, ausgelegt für geringe Kräfte, um dessen und des Ballons Auftriebshöhe zu begrenzen. Ein Umgriff 65 für das Seil 20, der schwenkbeweglich mit einer Scheibe 63 verbunden ist, die um Achse 64 in Doppelpfeilrichtung S bewegen kann. Die Scheibe 63 ist über ein Zugorgan 62 mit dem Boden 4 über Anker 61 verbunden. Nähert sich der Antrieb 11 dem Niederhalter 6 (Fig. 5a), so wird der Umgriff 65 mit dem Seil 20 über die Umlenkrolle 13 und das Antriebsrad 14 geführt, wobei sich sowohl der Umgriff 65 als auch die Scheibe 63 schwenkend verhalten, um dem Weg des Seils 20 durch den Antrieb 11 folgen zu können.

In Fig. 6 ist schließlich ein alternatives Niederhaltesystem dargestellt. Im Boden 4 oder an einem Festpunkt 77 ist ein Kulissenrad 74 drehbeweglich gelagert wie dies der Doppelpfeil D zeigt. Mit dem Rad 74 ist eine feststehende Kulissenscheibe 73 mit Vertiefungen / Kurven A und B gekoppelt. Das Rad 74 hat zwei mit ihm verbundene und unter einem vorbestimmbaren Winkel zueinander angeordnete Arme 71 und 72. Die Arme weisen an ihren fliegenden Enden Riegel 75, 76 auf, die über federnde Druckstangen 76 geöffnet und geschlossen werden können. Die Riegel sind zum besseren Verständnis nochmals seitlich neben den Armen dargestellt. Sobald sich Antrieb 11 am Seil 20 aus Richtung W auf Arm 71 zubewegt, schiebt der Antrieb 11 den Arm 71 um einen Winkelweg weiter bis dessen Druckstange 76 am Rad 74 die Kulissenscheibe 73 im Punkt A passiert. In diesem Augenblick öffnet sich der Riegel 75 an Arm 71 einerseits und weil Arm 72 zugleich an der Kulisse 73 die Position B verlassen hat, schließt sich der Riegel 75 an Arm 72 hinter dem Antrieb 11 wieder um das Seil 20, sodass die Niederhaltefunktion jetzt auf Arm 72 übertragen wurde.

Claims

Patentansprüche

1. Mit Seilen fesselbarer, aber in Erstreckungsrichtung der Seile bewegbarer Aerostat, dadurch gekennzeichnet, dass der Aerostat (1 ) einen Antrieb (11 - 16) und über seinen Antrieb eine reibschlüssig wirkende Verbindung mit mindestens einem der Seile (20, 21 ,

22) hat.

2. Bewegbarer Aerostat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb nach Art einer Spillwinde (11 - 16) gestaltet ist.

3. Bewegbarer Aerostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spillwinde als Antrieb mit zwei Spillrädern (15, 16) ausgebildet ist.

4. Bewegbarer Aerostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Seile (20 -22) an ihren Enden an Ankern (30 - 35) befestigt sind.

5. Bewegbarer Aerostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Seil (20) mit Dämpfern (5) gegen Schwingungen beruhigbar ist.

6. Bewegbarer Aerostat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Niederhalter (6, 7) zur Begrenzung der Steighöhe des Aerostat (1) oder der Höhe des Seils (20 - 22) zwischen dem Seil (20 - 22) und einem darunter gelegen Haltepunkt (4, 75) anbringbar sind.

7. Verfahren zur Bewegung eines gefesselten Lastballon entlang einer Seilstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastballon mit eigenem Antrieb nach Art eines Spills über Reibkräfte am Seil entlang gezogen wird, wobei sich das Spill mit dem Lastballon vorwärts bewegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastballon entlang am Boden oder zwischen Festpunkten verankerten Seilen relativ zum Boden mittels des Spills positionierbar ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastballon wechselweise mit sich kreuzenden oder hintereinander angeordneten Seilen in Eingriff gebracht wird.