DE10252908A1

DE10252908A1 - Airship load frame ballast tank system, has all tanks connected by main, filling and trim pipes with remote controlled pump and gate valves

Info

Publication number: DE10252908A1
Application number: DE2002152908
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hoffmann
Original assignee: Cargolifter AG
Current assignee: Cargolifter AG
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-05-27

Abstract

An airship load frame ballast tank system has all tanks connected (6a, b) by a main pipe (5a, b), couplings (8) and remote controlled gate valves (9a, b) to a smaller trimming pipe (7a, b), main pipe (4a, b) and water pump (4) with trim tanks (3a, b) placed symmetrically between the ballast tanks. includes an Independent claim for use of the main and connection pipes to stiffen the load frame structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen, insbesondere von Lastenballonen.The invention relates to an arrangement of ballast water tanks on load frames of LTA aircraft, in particular of cargo balloons.

Bei leichter als Luft-Fahrzeugen, auch LTA-Luftfahrzeuge genannt, muss die Auftriebskraft ständig etwa im Gleichgewicht mit dem Gewicht des Luftfahrzeuges gehalten werden. Da sich das Gewicht aus dem Eigengewicht des Luftfahrzeuges und der Last bzw. Zuladung zusammen setzt, muss beim Lastaufnehmen oder -absetzen in entsprechender Menge Ballast abgegeben oder aufgenommen werden. Als Ballast eignet sich Wasser sehr gut.With lighter than air vehicles, Also known as LTA aircraft, the buoyancy must constantly be around be kept in balance with the weight of the aircraft. Because the weight of the weight of the aircraft and the Load or load must be put together when lifting or - Discontinue ballast in an appropriate amount become. Water is very suitable as ballast.

LTA-Luftfahrzeuge, die Lasten transportieren, weisen im allgemeinen einen Lastrahmen auf, der Ballast-Wassertanks enthält.LTA aircraft that carry loads generally have a load frame, the ballast water tanks contains.

Beim bekannten Lastenballon CL 75 der Anmelderin enthält der Lastrahmen an zwei gegenüberliegenden Seiten je zwei Ballast-Wassertanks aus einem Verbundwerkstoff. Die Leitungen bestehen aus einem Kunststoff und die Verbindungen sind geklebt. Die Ballasttanks sind gleich groß und symmetrisch zum Masseschwerpunkt angeordnet. Jeder Wassertank enthält eine Anschlusskupplung zur Befüllung/Entleerung und ist mittels Schieber einzeln absperrbar. Das Befüllen/Entleeren ist bei dieser Anordnung sehr aufwändig. Die Füll-Wasserschläuche müssen häufig umgelegt und neu angeschlossen werden. Es muss auch sichergestellt werden, dass alle Tanks mit der gleichen Wassermenge gefüllt sind.In the well-known CL 75 cargo balloon the applicant contains the load frame on two opposite Two ballast water tanks made of a composite material on each side. The Lines are made of a plastic and the connections are glued. The ballast tanks are the same size and symmetrical to the center of gravity arranged. Each water tank contains a connection coupling Filling / emptying and can be locked individually using a slide. Filling / emptying is very complex with this arrangement. The filling water hoses often have to be moved and be connected again. It must also be ensured that all tanks are filled with the same amount of water.

Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen zu finden, die ein einfaches und Zeit sparendes Befüllen/Entleeren der Wassertanks sowie eine Trimmung des Fahrzeugs ermöglichen.Therefore, the invention is the Problem based on an arrangement of ballast water tanks on load frames of LTA aircraft to find a simple and time-saving Fill / drain the water tanks and trim the vehicle.

Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Anspruches 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.According to the invention, the problem is solved by the features of claim 1. Further developments of the invention in the dependent claims described.

Die Anordnung von Ballast-Wassertanks auf Lastrahmen von LTA-Luftfahrzeugen, insbesondere von Lastenballonen, die mehrere, gleich große, symmetrisch angeordnete Tanks umfasst, wird erfindungsgemäß so ausgeführt, dass alle Ballasttanks über Hauptleitungen und mit diesen in Verbindung stehende Anschlussleitungen sowie Anschlusskupplungen verbunden und mittels Hauptabsperrschieber einzeln absperrbar sind. Alle Ballasttanks stehen zusätzlich über einzeln absperrbare Trimmleitungen mit einer Wasserpumpe und mit einer Hauptleitung in Verbindung.The arrangement of ballast water tanks on load frames of LTA aircraft, especially of cargo balloons that have several, equally large, symmetrical arranged tanks, is carried out according to the invention such that all ballast tanks via main lines and connecting lines and connecting couplings connected to them connected and individually lockable by means of a main gate valve. All ballast tanks are also above individually lockable trim lines with a water pump and with a main line in connection.

In Ausgestaltung der Erfindung sind symmetrisch zwischen den Ballasttanks einzeln befüllbare und absperrbare Trimmtanks auf dem Lastrahmen angeordnet.In an embodiment of the invention individually fillable and symmetrical between the ballast tanks lockable trim tanks arranged on the load frame.

Es ist zweckmäßig, dass der Durchmesser der Haupt- und Anschlussleitungen wesentlich größer als der der Trimmleitungen ist.It is appropriate that the diameter of the Main and connecting cables are much larger than those of the trim cables is.

Nach der Erfindung sind die Absperrschieber und die Wasserpumpe steuerbar. In besonderer Ausgestaltung sind die Absperrschieber und die Wasserpumpe funkfernsteuerbar zur einfacheren Handhabung durch die Besatzung oder Beladecrew.According to the invention, the gate valve and the water pump controllable. In a special embodiment, the Gate valve and the water pump can be remote controlled for easier Handling by the crew or loading crew.

Erfindungsgemäß können die Haupt- und Anschlussleitungen so ausgeführt werden, dass sie als Versteifungen in die Statik des Lastrahmens integriert sind.According to the main and connecting lines so executed that they are used as stiffeners in the statics of the load frame are integrated.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert unter Einbeziehung einer einzigen Zeichnung mit einer Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung.The invention will follow an embodiment explained in more detail under Inclusion of a single drawing with a block diagram an arrangement according to the invention.

Im Ausführungsbeispiel wird die Erfindung an einem Lastrahmen 1 mit vier Ballasttanks 2a; 2b; 2c; 2d mit einem Volumen von beispielsweise je etwa 20m³ für einen Lastenballon mit einer Tragfähigkeit von 75t dargestellt.In the exemplary embodiment, the invention is on a load frame 1 with four ballast tanks 2a ; 2 B ; 2c ; 2d with a volume of about 20m ³ each for a cargo balloon with a load capacity of 75t.

Die Erfindung ist auch in gleicher Weise für Lastrahmen geeignet, die zum Lastaustausch von Luftschiffen herabgelassen werden können.The invention is also the same Way for load frame suitable, which are lowered for the load exchange of airships can.

Der Lastrahmen 1 hat einen annähernd quadratischen Grundriss, kann aber für Luftschiffe vorwiegend rechteckig mit nahezu beliebiger Anzahl und Größe von Ballasttanks ausgestaltet sein. Zur Erreichung der erforderlichen Stabilität des Lastrahmens 1 sollen die Ballasttanks 2a–2d gleichmäßig, symmetrisch zum Masseschwerpunkt verteilt sein. Da in der Mitte des Lastrahmens 1 mit Ladeöffnung an zwei gegenüberliegenden Seiten eine möglichst große Fläche zur Aufnahme der Last frei bleiben muss, ist es zweckmäßig, die Ballasttanks 2a–2d symmetrisch zur Mittelachse des Lastrahmens 1 an den anderen beiden Seiten gleichmäßig zu verteilen. Zwischen den Ballasttanks 2a; 2c und 2b; 2d kann je ein kleinerer, separat befüllbarer und entleerbarer Trimmtank 3a und 3b angeordnet sein. Die Hauptleitungen 5a; 5b sind bis in die Nähe der Außenkanten des Lastrahmens 1 zwischen den Ballasttanks 2a; 2c und 2b; 2d geführt und weisen an beiden Enden einen Absperrschieber 9a und von außen zugängliche Anschlusskupplungen 8 auf. Der Durchmesser der Hauptleitungen 5a; 5b ist von der Befüllmenge und der zur Verfügung stehenden Zeit abhängig.The load frame 1 has an almost square floor plan, but for airships it can be predominantly rectangular with almost any number and size of ballast tanks. To achieve the required stability of the load frame 1 the ballast tanks 2a - 2d be distributed evenly, symmetrically to the center of mass. Because in the middle of the load frame 1 With a loading opening on two opposite sides, the largest possible area to hold the load must remain free, it is appropriate to use the ballast tanks 2a - 2d symmetrical to the central axis of the load frame 1 to be evenly distributed on the other two sides. Between the ballast tanks 2a ; 2c and 2 B ; 2d can each a smaller, separately fillable and emptied trim tank 3a and 3b be arranged. The main lines 5a ; 5b are close to the outer edges of the load frame 1 between the ballast tanks 2a ; 2c and 2 B ; 2d guided and have a gate valve at both ends 9a and externally accessible connection couplings 8th on. The diameter of the main lines 5a ; 5b depends on the filling quantity and the time available.

Im Ausführungsbeispiel werden 4'' (Zoll)-Leitungen verwendet. Die Hauptleitungen 5a; 5b sind niedriger verlegt als der tiefste Punkt der Ballasttanks 2a bis 2d. Es ist zweckmäßig, dass die Haupt- und die später erläuterten Anschlussleitungen 5a; 5b und 6a; 6b aus Aluminium oder einem anderen leichten und hochfesten Werkstoff bestehen. Bei einem Durchmesser von 4'' können die Leitungen bei entsprechender Einbindung in die Lastrahmenkonstruktion einen wesentlichen Beitrag für die Statik des Lastrahmens 1 liefern. Die Ausführung der Hauptleitungen 5a; 5b kann bei Verzicht auf einige Vorteile vereinfacht werden. Prinzipiell ist auch nur eine einzige Hauptleitung mit einem von außen zugänglichen Hauptabsperrschieber 9a und einer Anschlusskupplung 8 möglich.In the exemplary embodiment, 4 '' (inch) lines are used. The main lines 5a ; 5b are laid lower than the lowest point of the ballast tanks 2a to 2d , It is expedient that the main and the connecting lines explained later 5a ; 5b and 6a ; 6b made of aluminum or another light and high-strength material. With a diameter of 4 '', the cables can make a significant contribution to the statics of the load frame if they are appropriately integrated into the load frame construction 1 deliver. Execution of main lines 5a ; 5b can be simplified by foregoing some advantages. In principle, there is only a single main line with a main gate valve accessible from the outside 9a and a connector lung 8th possible.

Die Hauptleitungen 5a; 5b sind untereinander und mit Anschlussleitungen 6a; 6b sowie mit einer Wasserpumpe 4 verbunden. Die Anschlussleitungen 6a; 6b stehen über je einen steuerbaren Absperrschieber 9 mit den Ballasttanks 2a; 2b; 2c; 2d in Verbindung. Von einer Hauptleitung 5b führt über einen Absperrschieber 11 eine Leitung zur Wasserpumpe 4, die über Trimmleitungen 7a: 7b geringeren Querschnitts und je einen Absperrschieber 10 mit den Ballasttanks 2a–2d in Verbindung steht. Die Trimmleitungen 7a; 7b haben unter den o.g. Bedingungen einen Durchmesser von etwa 1'' und die Leitung mit dem Absperrschieber 11 von 1,5''.The main lines 5a ; 5b are with each other and with connecting cables 6a ; 6b as well as with a water pump 4 connected. The connecting cables 6a ; 6b each have a controllable gate valve 9 with the ballast tanks 2a ; 2 B ; 2c ; 2d in connection. From a main line 5b leads over a gate valve 11 a line to the water pump 4 that have trim lines 7a : 7b smaller cross-section and one gate valve each 10 with the ballast tanks 2a - 2d communicates. The trim lines 7a ; 7b have a diameter of about 1 '' under the above conditions and the line with the gate valve 11 from 1.5 ''.

Die Trimmtanks 3a; 3b weisen gesonderte Leitungen mit je einem von außen zugänglichen Hauptabsperrschieber 9b und einer Anschlusskupplung 8 auf. Die Trimmtanks 3a; 3b dienen der Feintrimmung und der Trimmung zur Anpassung durch veränderte Bedingungen während des Einsatzes des LTA-Luftfahrzeuges als Lastentransporter. Da die Hauptabsperrschieber 9b steuerbar sind, auch funkfernsteuerbar, kann aus einem oder beiden Trimmtanks 3a; 3b auch während des Fluges Wasser abgelassen werden.The trim tanks 3a ; 3b have separate lines, each with a main gate valve accessible from the outside 9b and a connection coupling 8th on. The trim tanks 3a ; 3b are used for fine trimming and trimming to adapt to changing conditions during the use of the LTA aircraft as a load transporter. Because the main gate valve 9b are controllable, also radio-controlled, can be made from one or both trim tanks 3a ; 3b water should also be drained during the flight.

Die Ballasttanks 2a–2d sind vorzugsweise aus einem Verbundwerkstoff mit eingeklebten Anschlussstutzen. Bei Verwendung von Haupt-, Anschluss- und Trimmleitungen 5a; 5b; 6a; 6b; 7a und 7b aus Aluminium können die Verbindungen geschraubt werden. Damit ist ein einfacher Austausch von Anschlussstücken und damit der Einsatz unterschiedlicher Kupplungssysteme möglich.The ballast tanks 2a - 2d are preferably made of a composite material with glued-in connecting pieces. When using main, connecting and trim lines 5a ; 5b ; 6a ; 6b ; 7a and 7b the connections can be screwed from aluminum. This enables simple exchange of connectors and the use of different coupling systems.

Als Absperrschieber 9; 9a; 9b; 10 und 11 können Kegelschieber mit Handrad und zum einfacheren Auswechseln mit einseitiger Rohrverschraubung Einsatz finden, da sie beidseitig druckbelastet sind. Die Absperrschieber können über Kardanwellen von außen bedient werden. Soll eine Fernsteuerung realisiert werden, müssen Absperrschieber mit Antrieben, vorzugsweise elektromagnetischen oder elektromotorischen, verwendet werden.As a gate valve 9 ; 9a ; 9b ; 10 and 11 can be used with a handwheel and, for easier replacement, with a one-sided pipe fitting, since they are pressure-loaded on both sides. The gate valves can be operated from outside using cardan shafts. If remote control is to be implemented, gate valves with drives, preferably electromagnetic or electromotive, must be used.

Alle Leitungssysteme 5a; 5b; 6a; 6b und 7a; 7b müssen so verlegt sein, dass sie einen tiefsten Punkt mit Entleerungsmöglichkeit zum Service und bei Frostgefahr aufweisen.All pipe systems 5a ; 5b ; 6a ; 6b and 7a ; 7b must be laid in such a way that they have a lowest point with the possibility of emptying for service and when there is a risk of frost.

Der Lastrahmen 1 weist außen an den beiden Tankseiten je zwei Anschlusskupplungen 8 mit Absperrschiebern 9a sowie eine Anschlusskupplung 8 mit einem Absperrschieber 9b für einen Trimmtank 3a; 3b auf. Bei Verwendung von zwei Hauptleitungen 5a; 5b können je nach Situation alle Ballasttanks 2a–2d von der rechten oder linken Seite des Lastrahmens 1 versorgt werden. An eine Anschlusskupplung 8 wird eine Pumpe zum Entleeren mittels einer Saugleitung und an die andere eine Leitung zum Befüllen angeschlossen. Beide Leitungen können während des gesamten Lastaustausches am Lastrahmen 1 angeschlossen bleiben. So kann man auf kurzfristige Laständerungen und äußere Einflüsse wesentlich schneller reagieren.The load frame 1 has two connection couplings on the outside of each of the two tank sides 8th with gate valves 9a as well as a connection coupling 8th with a gate valve 9b for a trim tank 3a ; 3b on. When using two main lines 5a ; 5b can all ballast tanks depending on the situation 2a - 2d from the right or left side of the load frame 1 be supplied. To a connection coupling 8th a pump for emptying is connected by means of a suction line and a line for filling is connected to the other. Both lines can be connected to the load frame during the entire load exchange 1 stay connected. So you can react to short-term load changes and external influences much faster.

Die Ballasttanks 2a–2d sind über ein zweites Rohrsystem der Trimmleitungen 7a; 7b miteinander und mit einer Wasserpumpe 4 verbunden. Die Wasserpumpe 4 kann eine normale Hauswasserpumpe sein. Die Wasserpumpe 4 ermöglicht ein Umpumpen des Ballastwassers zwischen den einzelnen Ballasttanks 2a–2d.The ballast tanks 2a - 2d are via a second pipe system of the trim lines 7a ; 7b with each other and with a water pump 4 connected. The water pump 4 can be a normal house water pump. The water pump 4 enables pumping the ballast water between the individual ballast tanks 2a - 2d ,

Sind beim Befüllen alle Absperrschieber 9 geöffnet, pegelt sich der Wasserstand in den einzelnen Ballasttanks 2a–2d auf gleiches Niveau ein. Kann die aufzunehmende Last nicht genau symmetrisch zum Masseschwerpunkt verladen werden, so wird mittels Wasserpumpe 4 durch Betätigung der entsprechenden Absperrschieber 9; 10; 11 ein Ballastausgleich zwischen den Ballasttanks 2a–2d durchgeführt. Die Wasserzuführung zur Pumpe 4 erfolgt durch Öffnen des Absperrschiebers 11 zur Hauptleitung 5b. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht ein einfaches und schnelles Befüllen und Entleeren der Ballasttanks. So läuft das Wasser nicht drucklos ab, sondern kann mittels Pumpe abgesaugt werden. Die Schläuche zum Befüllen und Entleeren brauchen nicht mehr für jeden Ballasttank umgekuppelt zu werden. Durch das zusätzliche Trimmleitungssystem ist eine nachträgliche Trimmung zu jedem Zeitpunkt möglich. Es können unterschiedliche Kupplungssysteme eingesetzt werden. Die Leitungssysteme können durch Einbindung in die Tragkonstruktion eine Verbesserung der Statik des Lastrahmens erbringen.Are all gate valves when filling 9 open, the water level in the individual ballast tanks is level 2a - 2d at the same level. If the load to be picked up cannot be loaded exactly symmetrically to the center of gravity, the water pump is used 4 by operating the corresponding gate valve 9 ; 10 ; 11 a ballast balance between the ballast tanks 2a - 2d carried out. The water supply to the pump 4 is done by opening the gate valve 11 to the main line 5b , The arrangement according to the invention enables the ballast tanks to be filled and emptied quickly and easily. So the water does not drain without pressure, but can be sucked off with a pump. The hoses for filling and emptying no longer need to be recoupled for every ballast tank. The additional trim line system enables subsequent trimming at any time. Different coupling systems can be used. The line systems can improve the statics of the load frame by integrating them into the supporting structure.

Die Erfindung ist für alle Luftfahrzeuge leichter als Luft (LTA) geeignet, die einen mit diesem auf Abstand verbundenen oder absenkbaren Lastrahmen mit mehreren Ballastwassertanks aufweisen.The invention is for all aircraft lighter than air (LTA), the one with this at a distance connected or lowerable load frame with several ballast water tanks exhibit.

11: Lastrahmenload frame
2a–2d2a-2d: Ballasttanksballast tanks
3a; 3b3a; 3b: Trimmtankstrimming tanks
44: Wasserpumpewater pump
5a; 5b5a; 5b: Hauptleitungenmain lines
6a; 6b6a; 6b: Anschlussleitungenconnecting cables
7a; 7b7a; 7b: Trimmleitungentrimmer lines
88th: Anschlusskupplungenconnection couplings
99: HauptabsperrschieberLocate main
9a; 9b9a; 9b: von außen zugänglicher Hauptabsperrschieberof Outside accessible Locate main
10; 1110; 11: AbsperrschieberGate valves

Claims

Arrangement of several ballast water tanks on load frames of LTA aircraft, in particular of load balloons with symmetrically arranged tanks of the same size, characterized in that all ballast tanks ( 2a - 2d ) via at least one main line ( 5a ; 5b ) and connecting lines connected to them ( 6a ; 6b ) as well as connection couplings ( 8th ) connectable and by means of a main gate valve ( 9a ; 9b ) can be locked individually, whereby all ballast tanks ( 2a - 2d ) additionally via individually lockable trim lines ( 7a ; 7b ) with a water pump ( 4 ) and with a main line ( 4a ; 4b ) are connectable.

Arrangement according to claim 1, characterized in that symmetrically between the ballast tanks ( 2a ; 2c and 2 B ; 2d ) individually fillable and lockable trim tanks ( 3a ; 3b ) on the load frame ( 1 ) are arranged.

Arrangement according to claims 1 or 2, characterized in that the diameter of the main and connecting lines ( 5a ; 5b and 6a ; 6b ) much larger than that of the trim lines ( 7a ; 7b ) is designed.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the gate valve ( 9 ; 9a ; 9b ; 10 . 11 ) and the water pump ( 4 ) can be controlled, preferably radio-controlled.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the main and connecting lines ( 5a ; 5b and 6a ; 6b ) are designed and installed in such a way that they can be integrated as stiffeners in the statics of the load frame.