DE10228048A1

DE10228048A1 - Lighter-than-air craft is airship which by cable arrangement is detachably connected to at least one aerostatic lift component which has load holding means and designed statically heavy

Info

Publication number: DE10228048A1
Application number: DE2002128048
Authority: DE
Inventors: Andreas Schott
Original assignee: Cargolifter AG
Current assignee: Cargolifter AG
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-22

Abstract

The lighter-than-air craft is an airship (1) which by a cable arrangement is detachably connected to at least one aerostatic lift component (6) which has load holding means (10) and is designed statically heavy. Two low-stretch support cables (3a,3b) of defined length and held apart by an upper (2) and lower (3) trapezium with connecting elements are fitted between the airship and haulage cables (5a,5b) of the lift component. The aerostatic lift component for loading, unloading and parking is kept on the ground by tensioning cables and tensioning devices.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug leichter als Luft, bestehend aus mindestens einem LTA-Fahrzeug zur Lastaufnahme und einer abkoppelbaren Antriebseinheit.The invention relates to an aircraft lighter than air, consisting of at least one LTA vehicle Load pick-up and a detachable drive unit.

In der DE-PS 98 580 wird ein lenkbarer Luftzug vorgeschlagen. Dieser besteht aus mehreren, beweglich miteinander verbundenen Luftfahrzeugen, von denen das eine das Triebwerk enthält und die übrigen zur Aufnahme der Last dienen. Die einzelnen Luftfahrzeuge weisen eine zylindrische Form gleichen Durchmessers auf und sind über Kupplungen verbunden.In the DE-PS 98 580 a dirigible draft is proposed. This consists of several, flexibly interconnected aircraft, one of which contains the engine and the others are used to hold the load. The individual aircraft have a cylindrical shape of the same diameter and are connected via couplings.

Nach dem DE-GM 201 00 022 sollen mehrere kleine Begleitzeppeline ein Großraumluftschiff schleppen, vorzugsweise zwei an jeder Seite. Die Begleitzeppeline sind über heraus schwenkbare Arme mit dem Großzeppelin fest verbunden. Als weitere Variante werden bemannte Bugsierzeppeline mit Andockmechanismen und variabler Seillänge vorgeschlagen. Konkretere Ausführungen liegen nicht vor.After this DE-GM 201 00 022 several small accompanying zeppelins are to tow a wide-body airship, preferably two on each side. The accompanying zeppelins are firmly connected to the large zeppelin by arms that can be swung out. As a further variant, manned Bugsierzeppeline with docking mechanisms and variable rope length are proposed. There are no more concrete versions.

Aus der DE-PS 36 33 143 ist ein LTA-Lufttransportsystem bekannt, das Luftbugsierschlepper mit besonders leistungsfähigen Antrieben und Steuerungseinrichtungen sowie Tragedrohnen ohne Antriebe, aber mit Koppelbarkeit von Nutzlasten in Reihe und/oder parallel enthält. Ohne nähere Ausführungen werden Halteroboter bei Start, Landung und Bodenaufenthalt vorgesehen.From the DE-PS 36 33 143 an LTA air transport system is known which contains air tractors with particularly powerful drives and control devices and carrying drones without drives, but with payloads that can be coupled in series and / or in parallel. Without further details, holding robots are provided for take-off, landing and stay on the ground.

In der DE-Patentanmeldung 101 155 993.3 wird vorgeschlagen, den Antrieb eines Luftschiffes durch Schleppen durchzuführen. Das variable Traggasmodul zum Lastentransport wird über ein Seil/Elektrokabel durch ein Flugzeug geschleppt. Das Traggasmodul mit der Last soll im Schwebezustand gehalten werden. Als sehr problematisch werden Start und Landung sowie der Lastaustausch gesehen.In the DE patent application 101 155 993.3 it is proposed to propel an airship by towing. The variable lifting gas module for load transport is towed through an airplane using a rope / electric cable. The lifting gas module with the load should be kept in suspension. Take-off, landing and load exchange are seen as very problematic.

Es sind Tests vom Schleppen eines Ballons mit einem Hubschrauber bekannt geworden. Bei diesen Tests und in einer Darstellung in einem Prospekt der CargoLifter AG wurden die Ballons im Schwebezustand, d.h. bei annäherndem Gleichgewicht von Auftrieb und Belastung geschleppt. Die zu lösenden Auftriebsprobleme beim Lastaustausch sowie die Gefahren für den Hubschrauber führten dazu, daß das Projekt nicht weiter geführt wurde.They are tests of towing one Balloons become known with a helicopter. In these tests and in a presentation in a prospectus of CargoLifter AG the balloons in suspension, i.e. with approximately balance of buoyancy and load dragged. The buoyancy problems to be solved at Load exchange and the dangers for the helicopter led to that this Project not continued has been.

Aufgabe der Erfindung ist ein Luftfahrzeug leichter als Luft (LTA-Fahrzeug) mit koppelbarer Transport- und Antriebseinheit so zu verändern, daß mit geringem Aufwand ein universeller Einsatz bei vereinfachter Bodeninfrastruktur und geringerer Verweilzeit am Einsatzort möglich wird.The object of the invention is an aircraft lighter as air (LTA vehicle) with connectable transport and drive unit to change so that with low effort a universal use with a simplified floor infrastructure and shorter dwell time at the place of use is possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Luftschiff über eine Seilanordnung mit mindestens einem aerostatischen Auftriebskörper lösbar verbunden ist. Der Auftriebskörper enthält Lastaufnahmemittel und ist statisch schwer ausgelegt, d.h. die Auftriebskraft ist etwas geringer (etwa 1% bis 5%) als sein Eigengewicht mit Belastung.According to the invention, this object solved, the existence Airship over a cable arrangement releasably connected to at least one aerostatic buoyancy body is. The buoyancy body contains Load suspension device and is statically heavy, i.e. the buoyancy is slightly less (about 1% to 5%) than its own weight with load.

In Ausgestaltung der Erfindung werden zwei über ein oberes und ein unteres Trapez mit Verbindungselementen auf Abstand gehaltene dehnungsarme Tragseile definierter Länge zwischen Luftschiff und statischem Auftriebskörper mit Schleppseilen eingesetzt.In an embodiment of the invention two over an upper and a lower trapezoid with connecting elements at a distance Low-stretch suspension cables of defined length between the airship and static buoyancy body used with tow ropes.

In weiterer Ausgestaltung sind die Schleppseile an Anschlagpunkten mit dem aerostatischen Auftriebskörper und lösbaren Verbindungselementen mit dem unteren Trapez der Tragseile verbindbar.In a further embodiment, the Tow ropes at anchor points with the aerostatic buoyancy and releasable Connecting elements can be connected to the lower trapezoid of the suspension cables.

Nach der Erfindung wird der aerostatische Auftriebskörper zum Be-/Entladen und Parken über Zugseile und Zuggeräte am Boden gehalten.According to the invention, the aerostatic buoyancy body Loading / unloading and parking via pull ropes and traction devices kept on the ground.

Erfindungsgemäß werden als Zuggeräte mindestens drei Winden oder Bodenfahrzeuge eingesetzt.According to the invention, at least as traction devices three winches or ground vehicles are used.

In Weiterbildung ist das obere Trapez über eine Anschlußkonstruktion mit dem Luftschiff verbunden.In training, the upper trapeze is over a port construction connected to the airship.

Es ist zweckmäßig, daß die Anschlußkonstruktion und die Tragseile mit den Trapezen in das Luftschiff eingezogen werden können.It is expedient that the connecting structure and the suspension cables with the trapezoids are drawn into the airship can be.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will follow an embodiment explained in more detail. The associated The drawings show:

1: Anflug des Luftschiffes zum Verladeort 1 : Approach of the airship to the loading location

2: Verbinden der Zug- und Tragseile 2 : Connecting the pull and suspension cables

3: Positionierung des Luftschiffes über dem Ballon 3 : Positioning the airship over the balloon

4: Lastaufnahme und Anheben 4 : Load lifting and lifting

5: Reiseflug des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges 5 : Cruise of the aircraft according to the invention

6: Detail der Anschlußkonstruktion an das Luftschiff 6 : Detail of the connecting structure to the airship

Aerostatische Auftriebskörper wie Lastballone sind als Lufttransportgeräte konzipiert, können aber selbständig keine gesteuerten Flugmanöver durchführen. Die fehlenden Flugfähigkeiten sollen durch ein bauartverwandtes Luftfahrzeug ausgeglichen werden. Es wird vorgeschlagen, Luftschiffe jeglicher Bauart für Lufttransfer-Aufgaben zu verwenden, da diese ein physikalisch ähnliches Trägheitsverhalten und vergleichbare aerodynamischen Eigenschaften wie Ballone aufweisen.Aerostatic buoyancy like Load balloons are designed as air transport devices, but can independent do not perform controlled flight maneuvers. The lack of flight skills are to be compensated for by a design-related aircraft. It is proposed to use airships of any type for air transfer tasks to be used, since this has a physically similar inertia behavior and comparable have aerodynamic properties such as balloons.

Beim erfindungsgemäßen Luftfahrzeug wird ein mit Nutz- oder Ballast beladener Lastballon als statischer Auftriebskörper 6 mittels zweier dehnungsarmer, vom Luftschiff 1 herabhängender Tragseile 3a, 3b aufgenommen, angehoben, transportiert und am Zielort abgesetzt. Der Lastballon 6 muß immer "statisch schwer" ballastiert sein, damit er immer unterhalb des Luftschiffes 1 verbleibt und vor dem Lastabsetzen unter dem Luftschiff 1 ausgependelt werden kann. Um ein Rotieren des Ballons 6 während des Lastaufnahmemanövers und des Reiseflugs zu vermeiden, ist die Verbindung Luftschiff-Ballon mit einer Trapezkonstruktion 2, 3 zu versehen.In the aircraft according to the invention, a load balloon loaded with useful or ballast is used as a static buoyancy body 6 by means of two low-stretch, from the airship 1 hanging ropes 3a . 3b picked up, raised, transported and dropped off at the destination. The load balloon 6 must always be "statically heavy" ballasted so that it is always below the airship 1 remains underneath the airship before the load is deposited 1 can be commuted. About rotating the balloon 6 Avoiding the airship-balloon with a trapezoidal structure during the load-lifting maneuver and during the cruise 2 . 3 to provide.

Für das Lastaufnehmen und -absetzen ist eine geringfügige Bodeninfrastruktur, bestehend aus leichten, am Boden gesicherten Zuggeräten 9a–9d erforderlich. Das können kleine Winden oder Bodenfahrzeuge sein.For the lifting and lowering of loads, there is a minimal floor infrastructure consisting of light, towing equipment secured to the floor 9a - 9d required. These can be small winches or ground vehicles.

Die Be- und Entladung des Lastballons 6 mittels Lastaustauschverfahren kann unabhängig von der Präsenz des Luftschiffes 1 durchgeführt werden.Loading and unloading the load balloon 6 by means of a load exchange process, regardless of the presence of the airship 1 be performed.

Der Lastaufnahme-, Lasthub- und Transportprozeß wird nachfolgend erläutert. Das Lastabsetzverfahren erfolgt in den gleichen Schritten, nur in umgekehrter Reihenfolge. Wenn das Luftschiff 1 nach dem Absetzen der Last ohne einen Lastballon 6 weiter fliegen soll, kann eine Ballastaufnahme für die Gewichtskompensation erforderlich sein, die über das untere Trapez 4 erfolgen kann. Die in 1 dargestellte Seil-Trapez-Konfiguration aus den dehnungsarmen Tragseilen 3a, 3b und den Trapezen 2, 4 wird erst kurz vor dem Anflug zum Verladeort aus dem Luftschiff 1 abgelassen. Das Luftschiff 1 ist zu diesem Zeitpunkt statisch neutral – es schwebt.The load suspension, load lifting and transport process is explained below. The load transfer procedure follows the same steps, only in reverse order. If the airship 1 after putting down the load without a load balloon 6 If you want to continue flying, a ballast for weight compensation may be required, which goes over the lower trapeze 4 can be done. In the 1 Rope-trapeze configuration shown from the low-stretch suspension ropes 3a . 3b and the trapeze 2 . 4 becomes the loading point from the airship shortly before the approach 1 drained. The airship 1 is statically neutral at this point - it hovers.

Als nächster Schritt erfolgt nach 2 das Verbinden der auf dem Boden ausgelegten Schleppseile 5a, 5b des Lastballons 6 mit dem unteren Trapez 4 der Tragseile 3a, 3b. Dazu muß das statisch neutrale Luftschiff 1 soweit sinken, bis das Trapez 4 auf dem Boden aufsetzt. Der Ballon 6 ist statisch schwerer, z.B. 2t bei einer Tragkraft von 75t. Er weist ein Lastaufnahmemittel 10 und zwei gegenüberliegende Anschlagpunkte 7a, 7b, vorzugsweise in Höhe des Äquators, für die Schleppseile 5a, 5b auf. Lastaufnahmemittel 10 kann z.B. eine Plattform, ein Kranhaken, eine Traverse oder ein Behälter sein. Das Lastaufnahmemittel 10 ist bei Verankerung auf dem Boden aufgesetzt. Zur Sicherung am Boden ist der Ballon 6 über Zugseile mit Zuggeräten mit dem Boden verankert. Im Ausführungsbeispiel werden vier Zugseile 8a–8d und vier Zuggeräte 9a–9d verwendet. Unter normalen Bedingungen reicht eine Dreipunktsicherung aus. Zuggeräte können leichte Winden oder Bodenfahrzeuge mit oder auch ohne eigene Winde sein.The next step is after 2 connecting the tow ropes laid out on the floor 5a . 5b the load balloon 6 with the lower trapeze 4 the suspension cables 3a . 3b , The statically neutral airship must do this 1 sink until the trapezoid 4 touches down on the floor. The balloon 6 is statically heavier, e.g. 2t with a load capacity of 75t. It has a load handler 10 and two opposite anchor points 7a . 7b , preferably at the equator, for the towing ropes 5a . 5b on. Load handling devices 10 can be, for example, a platform, a crane hook, a traverse or a container. The load handler 10 is placed on the floor when anchored. The balloon is for securing on the ground 6 anchored to the ground using traction cables with traction devices. In the embodiment, four pull ropes 8a - 8d and four traction devices 9a - 9d used. A three-point safety device is sufficient under normal conditions. Traction devices can be light winches or ground vehicles with or without their own winch.

Im folgenden Schritt wird das Luftschiff 1 gemäß 3 über dem Ballon 6 positioniert. Erst wenn die Position "Luftschiff exakt über dem Ballon" erreicht ist, werden die Zugseile 8a, 8d entspannt und anschließend gelöst.The next step is the airship 1 according to 3 over the balloon 6 positioned. Only when the position "airship exactly above the balloon" is reached, the traction ropes 8a . 8d relaxed and then released.

Jetzt kann nach 4 das Luftschiff 1 den Lastballon 6 aufnehmen und anheben. Dazu muß beim Luftschiff 1 eine Auftriebsanpassung erfolgen. Nach Ausführungsbeispiel muß das Luftschiff eine Hubkraft/einen Auftrieb von 2t aufbringen. Als Auftriebsanpassung können sämtliche Möglichkeiten für Aerostaten genutzt werden. Das sind Ballonetentlüftung, Um-/Entballastierung, dynamischer Auftrieb durch Antriebe etc.. Wurde das Luftschiff entballastiert, muß nach dem Absetzen des Transportballons in der gleichen Menge Ballast aufgenommen werden. Das kann durch Aufnahme von Gewicht über das untere Trapez 4 erfolgen. Der komplette Verband von Luftschiff 1 und Ballon 6 schwebt.Now can follow 4 the airship 1 the load balloon 6 pick up and lift. To do this with the airship 1 buoyancy adjustment. According to the embodiment, the airship must have a lifting force / buoyancy of 2t. All possibilities for aerostats can be used as a buoyancy adjustment. These are ballonet ventilation, re-ballasting / de-ballasting, dynamic buoyancy by drives etc. If the airship has been de-ballasted, the same amount of ballast must be taken up after the transport balloon has been set down. This can be done by taking up weight over the lower trapeze 4 respectively. The complete association of airship 1 and balloon 6 floats.

Wie in 5 gezeigt, wird sich der Ballon 6 im Reiseflug immer unterhalb des Luftschiffes 1 bewegen, da der Ballon "statisch schwer" ballastiert wurde.As in 5 shown, the balloon will 6 always under the airship when cruising 1 move because the balloon was "statically heavy" ballasted.

In 6 ist ein Beispiel einer Anschlußkonstruktion an das schleppende Luftschiff dargestellt. Über Ösen 11a, 11b am oberen Trapez 2 und Verbindungsseile 12a, 12b wird ein Anschluß der Tragseile 3a, 3b an das Luftschiff hergestellt. Die Verbindungsseile 12a, 12b sind an einem Ende mit einem Fixpunkt im Kiel 13 oder der Gondel des Luftschiffes und am anderen Ende mit einer leichten Winde verbunden. Die Seil-Trapez-Konfiguration kann während Nicht-Transportflügen in Kiel bzw. Gondel eingezogen werden. Die Anschlußkonstruktion muß nicht seiltechnisch sein. Es kann auch eine Rohrkonstruktion zum Einsatz kommen.In 6 is an example of a connecting structure to the towed airship. About eyelets 11a . 11b on the upper trapeze 2 and connecting ropes 12a . 12b becomes a connection of the suspension cables 3a . 3b made to the airship. The connecting ropes 12a . 12b are at one end with a fixed point in the keel 13 or the gondola of the airship and connected at the other end with a light winch. The rope-trapeze configuration can be retracted during non-transport flights in Kiel or gondola. The connection structure need not be technical. A pipe construction can also be used.

Das erfindungsgemäße Luftfahrzeug eignet sich besonders zum Transport von Lasten und zur Überführung von antriebslosen Aerostaten in infrastrukturschwachen Gebieten.The aircraft according to the invention is suitable especially for the transport of loads and the transfer of non-powered aerostats in areas with little infrastructure.

Die Erfindung weist eine Reihe von entscheidenden Vorteilen auf.The invention has a number of decisive advantages.

Es können auch kleinere Luftschiffe zum Transport von größeren Lasten eingesetzt werden. Die obere Grenze ist durch die Tragfähigkeit des Lastballons festgelegt. Da Lastballone wesentlich einfacher und billiger gebaut und betrieben werden können, ist eine größere Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Der Ballon kann für längere Zeit am Zielort verbleiben, während das Luftschiff nach sehr kurzer Zeit des An-/Abkoppelns andere Aufgaben übernehmen kann. Die Bodeninfrastruktur ist gegenüber einem Lastenluftschiff wesentlich vereinfacht.Small airships can also be used for transporting larger loads be used. The upper limit is due to the load capacity of the load balloon. Because load balloons are much easier and can be built and operated more cheaply is greater economy to reach. The balloon can be used for longer Time remaining at destination while the airship can take on other tasks after a very short time of coupling / uncoupling. The ground infrastructure is opposite a cargo airship significantly simplified.

11: Luftschiffairship
22: oberes Trapezupper trapeze
3a, 3b3a, 3b: dehnungsarme Tragseilelow-stretch supporting cables
44: unteres Trapezlower trapeze
5a, 5b5a, 5b: Schleppseile des Auftriebskörperstow ropes of the buoyancy body
66: aerostatischer Auftriebskörperaerostatic buoyancy
7a, 7b7a, 7b: Anschlagpunkte für 5a, 5b Anchor points for 5a . 5b
8a–8d8a-8d: Zugseile/WindenseileTowing ropes / winch cables
9a–9d9a-9d: Zuggeräte/WindenPulling equipment / Winches
1010: LastaufnahmemittelLoad handling devices
11a, 11b11a, 11b: Öseneyelets
12a, 12b12a, 12b: Verbindungsseileconnecting ropes
1313: Kiel des Luftschiffeskeel of the airship

Claims

Aircraft lighter than air, consisting, characterized by at least one LTA vehicle to absorb the load and a disconnectable drive unit, that an air vessel ( 1 ) via a rope arrangement ( 3a ; 3b ; 5a ; 5b ; 2 ; 4 ) with at least one aerostatic buoyancy body ( 6 ) is detachably connected, the load suspension device ( 10 ) contains and is structurally difficult.

Aircraft according to claim 1, characterized in that two have an upper trapezoid ( 2 ) and a lower trapeze ( 4 ) Low-stretch suspension cables with connecting elements at a distance ( 3a ; 3b ) defined length between airship ( 1 ) and static buoyancy body ( 6 ) with tow ropes ( 5a ; 5b ) are used.

Aircraft according to claims 1 and 2, characterized in that the towing cables ( 5a ; 5b ) at anchor points ( 7a ; 7b ) with the aerostatic float ( 6 ) and detachable connecting elements with the lower trapeze ( 4 ) the suspension cables ( 3a ; 3b ) are connectable.

Aircraft according to claims 1 to 3, characterized in that the aerostatic buoyancy body ( 6 ) for loading / unloading and parking via pull ropes ( 8a - 8d ) and traction devices ( 9a - 9d ) is kept on the ground.

Aircraft according to claim 4, characterized in that as towing devices ( 9a - 9d ) at least three winches or ground vehicles are used.

Aircraft according to claims 1 to 5, characterized in that the upper trapezoid ( 2 ) via a connecting structure with the airship ( 1 ) connected is.

Aircraft according to claims 1 to 6, characterized in that the connecting structure ( 11a ; 11b ; 12a ; 12b ) and the suspension cables ( 3a ; 3b ) with the trapezoids ( 2 ; 4 ) in the airship ( 1 ) can be withdrawn.

Aircraft according to claims 1 to 7, characterized in that the buoyancy of the buoyancy body ( 1 ) is less than its own weight with the load.

Aircraft according to claim 8, characterized in that the lifting force is about 1% to 5% smaller.