DE19517135A1 - Tankfüllstandsmeßsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Tankfüllstandsmeßsystem nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Tankfüllstandsmeßsystem, wie es bei Flugzeugen verwendet wird.

Eine genaue Kraftstoffmessung spielt bei Flugzeugen in Bezug auf einen ökono­ mischen Betrieb des Flugzeugs eine wichtige Rolle. Falls die in einem Flugzeug vorhandene Kraftstoffmenge genau und zuverlässig gemessen werden kann, wird es möglich, eine minimale Kraftstoffmenge gefahrlos mitzuführen. Bei modernen Flug­ zeugen beträgt das Gewicht des mitgeführten Kraftstoffs etwa die Hälfte des Ge­ samtgewichts des Flugzeugs. Durch Reduzierung des mitgeführten Kraftstoffs ist es möglich, mehr Passagiere oder Fracht zu befördern. Alternativ dazu ist es möglich, die Reichweite des Flugszeugs zu erhöhen und die Notwendigkeit von Tankstops zu reduzieren. Moderne Tankfüllstandsmeßsysteme sind sehr genau, wenn sie korrekt arbeiten, jedoch besteht stets die Gefahr, daß ein Element im Meßsystem ausfällt, wie beispielsweise eine Meßsonde oder ein Prozessor, was zum Ausfall des Meßsy­ stems führen kann oder dessen Genauigkeit vermindert. Auch kann die Messung des Füllstands bei einem der Tanks ausfallen. Es ist möglich, die Redundanz des Systems zu erhöhen, indem die Elemente des Systems dupliziert werden, so daß bei Ausfall eines Elements die Systemgenauigkeit nicht leidet. Die Duplizität der Elemente führt jedoch zu höheren Kosten, höherem Gewicht und höherem Stromverbrauch.

Es besteht die Aufgabe, das Tankfüllstandsmeßsystem so auszubilden, daß der Bau­ teileaufwand vermindert wird und trotzdem eine Füllstandsmessung bei Ausfall eines Elements des Systems mit unveränderter Genauigkeit möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Tankfüllstandsmeßsysteme für ein Flugzeug werden nachfolgend an Hand der Zeich­ nungen als Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems mit zwei Kraftstofftanks und

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Systems mit drei Kraftstofftanks.

Die Fig. 1 zeigt ein Tankfüllstandsmeßsystem 100 zur Messung der Kraftstoff­ menge, die in einem linken Tank 1 und einem rechten Tank 2 eines Flugzeugs enthalten sind. Der linke Tank 1 enthält mindestens zwei Meßsonden 10 und 11 zur Messung der Füllstandshöhe, obwohl üblicherweise mehr als zwei Meßsonden verwendet werden, um es zu ermöglichen, die Lage der Kraftstoffoberfläche bei ver­ schiedenen Fluglagen bestimmen zu können. Bei den Meßsonden 10 und 11 handelt es sich bevorzugt um Ultraschallmeßsonden zur Messung der Füllstandshöhe, wie sie beispielsweise in der GB 2265219 oder GB 2265005 beschrieben sind. Anstelle von Ultrameßsonden können auch andere konventionelle Meßsonden verwendet wer­ den, wie beispielsweise kapazitive Meßsonden. Der Tank enthält weiterhin einen Temperatursensor 12, ein Dichtemeßgerät 13 und einen Wasserdetektor 14 von kon­ ventionellem Aufbau. Identische Meßsonden 20 und 21 und Sensoren 22 bis 24 sind im rechten Tank 2 vorhanden, der die gleiche Form wie der linke Tank 1 aufweist.

Die Meßsignale der Meßsonden 10 und 11 und der Sensoren 12 bis 14 sind mit ei­ nem Datenkonzentrator 31 verbunden, welcher zwei identische parallele Schaltungen 32 und 33 aufweist, denen jeweils die Tankausgangssignale zugeführt werden. Die Schaltungen 32 und 33 setzen die Tankausgangssignale in digitale Signale um und erzeugen nominell identische Signale, die den Datenleitungen 34 und 35 zugeführt werden. Die Ausgangssignale vom rechten Tank werden in gleicher Weise in ei­ nem Datenkonzentrator 41 in digitale Signale umgesetzt, wobei dieser Konzentrator identisch ist mit dem linken Datenkonzentrator 31. Die im Konzentrator 41 umge­ setzten Signale werden den Leitungen 44 und 45 zugeführt. Da die Kraftstoffmenge im linken Tank 1 im allgemeinen nicht gleich ist mit derjenigen im rechten Tank 2 unterscheiden sich die Signale in den Leitungen 34 und 35 von denjenigen in den Leitungen 44 und 45.

Der linke Leitungszug weist einen ersten Prozessor oder Tankschaltung 36 auf, dessen Eingang mit der Datenleitung 34 verbunden ist. Die Tankschaltung 36 errechnet die Kraftstoffmenge im linken Tank 1, bezogen auf deren Masse oder Volumen. In gleicher Weise weist der rechte Leitungszug einen zweiten Prozes­ sor oder Tankschaltung 46 auf, deren Eingang mit der Datenleitung 44 verbunden ist. Die Tankschaltung 46 errechnet die im rechten Tank 2 enthaltene Kraftstoff­ menge. Diese Signale, welche die Kraftstoffmengen im linken und rechten Tank anzeigen, werden über die Leitungen 37 bzw. 47 einem dritten bzw. vierten Pro­ zessor oder Eingangs-/Ausgangsschaltungen 38 und 48 zugeführt. Die Eingangs-/Au­ sgangsschaltung 38 des linken Leitungszugs erhält außerdem Signale von der rechten Tankschaltung 46 über die Leitung 47, so daß die Schaltung 38 die gesamte in den beiden Tanks 1 und 2 enthaltene Kraftstoffmenge errechnen kann. Die rechte Eingangs-/Ausgangsschaltung 48 erhält über die Leitung 37 Signale von der linken Tankschaltung 36 und errechnet ebenfalls die Gesamtmenge des in den Tanks ent­ haltenen Kraftstoffs. Die Datenleitungen 35 und 45 sind direkt mit den Eingängen der Eingangs-/Ausgangsschaltungen 38 und 48 verbunden, jedoch sprechen diese Schaltungen im Normalbetrieb nicht auf die Signale in diesen Leitungen an. Die Ausgänge der Schaltungen 38 und 48 sind über die Leitungen 39 und 49 jeweils verbunden mit ARINC Datenbuskarten 60 und 61, welche die Füllstandsmeßinfor­ mationen den Flugzeuginstrumenten und -steuerungen zuführen.

Die beiden Tankschaltungen 36 und 46 und die beiden Eingangs-/Ausgangsschaltungen 38 und 48 sind mit Prozessoren ausgerüstet, deren Hardwareaufbau identisch ist, die jedoch wegen unterschiedlicher Teile der installierten Software, die in den Prozes­ soren installiert ist, unterschiedlich arbeiten, so daß sie entweder als Tankschaltung oder als Eingangs-/Ausgangsschaltung arbeiten.

Im Normalbetrieb werden die Tankfüllstandsinformationen des linken Tanks 1 im Datenkonzentrator 32 in digitale Signale umgesetzt und der Tankschaltung 36 zu­ geführt. Die Tankschaltung 36 errechnet die Kraftstoffmenge des Tanks 1 und liefert diese Information an beide Eingangs-/Ausgangsschaltungen 38 und 48. Die beiden Eingangs-/Ausgangsschaltungen 38 und 48 erhalten Informationen über die Kraft­ stoffmenge in beiden Tanks und errechnen zwei nominell identische Signale über die gesamte Kraftstoffmenge, die dem Flugzeugdatenbus zugeführt werden.

Das System ist so ausgelegt, daß der Ausfall eines der vorgenannten Elemente des Systems die Füllstandsmessung und die Genauigkeit des Systems nicht beeinflussen. Selbst der Ausfall von zwei Elementen führt nicht zu einem totalen Verlust der Füllstandsmessung, obwohl die Füllstandsmessung in einem Tank ausfallen kann oder eine verminderte Genauigkeit der Messung stattfinden kann.

Fällt beispielsweise die Schaltung 32 im Datenkonzentrator 31 aus, dann wird dies durch die Tankschaltung 36 erfaßt und ein entsprechendes Fehlersignal der Eingangs-/Aus­ gangsschaltung 38 zugeführt. Hierdurch wird die Eingangs-/Ausgangsschaltung 38 veranlaßt, mit einer unterschiedlichen Software zu arbeiten, womit sie dann die Funktion der Tankschaltung 36 ausführt. Die Schaltung 38 verarbeitet nunmehr die Ausgangssignale der Schaltung 33 des Datenkonzentrators 31, welche über die Leitung 35 zugeführt werden und erzeugt somit Signale, die repräsentativ sind für die im linken Tank 1 enthaltene Kraftstoffmenge. Die Schaltung 38 führt ihre Aus­ gangssignale über die Leitung 62 einem Eingang der Eingangs-/Ausgangsschaltung 48 zu, welche repräsentativ sind für die im linken Tank 1 enthaltene Kraftstoffmenge. Diese Eingangs-/Ausgangsschaltung 48 errechnet die gesamte Kraftstoffmenge und stellt den einzigen Ausgang des Systems dar.

Falls die Tankschaltung 36 ausfällt, dann identifiziert dieser Ausfall die Eingangs-/Aus­ gangsschaltung 38 und wird bezüglich ihrer Software so konfiguriert, daß sie abermals die Aufgabe einer Tankschaltung 36 ausführt und Ausgangssignale erzeugt, welche der rechten Eingangs-/Ausgangsschaltung 48 zugeführt werden. Der Aus­ gang der Eingangs-/Ausgangsschaltung 38 wird abgeleitet vom Ausgang der Schal­ tung 33 im Datenkonzentrator 31. Entsprechende Ausfälle im rechten Leitungszug bewirken, daß die rechte Eingangs-/Ausgangsschaltung 48 als eine Tankschaltung 46 konfiguriert wird.

Hieraus ergibt sich, daß es nicht notwendig ist, die Tankschaltungen 36 oder 46 in jedem Leitungszug zu duplizieren.

Ein Ausfall der linken Eingangs-/Ausgangsschaltung 38 bewirkt ein Tätigwerden der entsprechenden rechten Schaltung 48, der somit Ausgangssignale von der linken Tankschaltung 36 über die Leitung 37 zugeführt werden.

Falls zwei Elemente in einem Leitungszug ausfallen sollten, beispielsweise die Schal­ tungen 32 und 33 im Datenkonzentrator 31, dann führt dies zu einem kompletten Verlust der Informationen über den Füllstand im linken Tank 1, beeinflußt jedoch nicht die Arbeitsweise des rechten Leitungszugs, so daß das System noch in der Lage ist, den Füllstand im rechten Tank 2 anzuzeigen. Das System ermöglicht auch eine Anzeige der Kraftstoffmenge, falls beide Eingangs-/Ausgangsschaltungen 38 und 48 ausfallen sollten. Falls dies erfolgt, wird eine der Tankschaltungen 36 oder 46 als Eingangs-/Ausgangsschaltung rekonfiguriert. Falls beispielsweise die rechte Tank­ schaltung 46 als Eingangs-/Ausgangsschaltung rekonfiguriert wird, dann verarbeitet diese nicht mehr die Daten der Leitung 44, sondern verarbeitet an dieser Stelle die Ausgangssignale der linken Tankschaltung 36, wozu die Verbindungsleitungen 137 bzw. 147 dienen, und erzeugt Ausgangssignale in der Leitung 47, welche repräsen­ tativ sind für die Kraftstoffmenge im linken Tank 1, und zwar in geeigneter Form zur Speisung der ARINC Karte 61. Für diese Fälle werden die Signale der Leitung 47 und die Schaltung 48 umgeleitet oder passieren diese Schaltung, ohne von ihr verarbeitet zu werden.

Die Fig. 2 zeigt ein System mit drei Tanks 1 bis 3, wobei der dritte Tank im Flugzeug zentral angeordnet ist. Die Ausgangssignale der Meßsonden und Senso­ ren im dritten Tank 3 werden einem zentralen Datenkonzentrator 51 zugeführt, der zwei identische, parallele Schaltungen 52 und 53 aufweist. Die Ausgangssignale der Schaltung 52 werden über die Leitung 54 einer Tankschaltung 56 zugeführt, welche identisch ist mit den linken und rechten Tankschaltungen 36 und 46. Der Ausgang der anderen Schaltung 53 ist über die Leitung 55 direkt mit der linken Eingangs-/Ausgangsschaltung 38 verbunden, jedoch kann sie auch mit der rechten Eingangs-/Ausgangsschaltung 48 verbunden sein. Der Ausgang der zentralen Tank­ einheit 56 ist über die Leitung 57 sowohl mit den rechten als auch linken Eingangs-/Aus­ gangsschaltungen 38 und 48 verbunden.

Im Normalbetrieb erzeugt die zentrale Tankeinheit 56 Ausgangssignale, die abhängig sind von der Kraftstoffmenge im Zentraltank 3, wobei diese Werte mit den Wer­ ten der beiden Eingangs-/Ausgangsschaltungen 38 und 48 summiert werden, so daß die Ausgangssignale beider Eingangs-/Ausgangsschaltungen die gesamte Kraft­ stoffmenge repräsentieren, die in allen drei Tanks enthalten ist sowie die Einzelmen­ gen, die in jedem der drei Tanks vorhanden sind.

Der Ausfall eines Elements im zentralen Leitungsweg hat keine Wirkung auf die Mes­ sung und Genauigkeit des Systems. Falls beispielsweise die zentrale Tankschaltung 56 ausfallen sollte, dann wird die linke Eingangs-/Ausgangsschaltung 38 rekonfigu­ riert und übernimmt die Funktion der Schaltung 56.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein hoher Grad der Zuverlässigkeit erreicht, ohne daß es notwendig ist, eine große Verarbeitungskapazität zu installieren.

Claims (8)

1. Tankfüllstandsmeßsystem für mindestens zwei Kraftstofftanks, von denen je­ der ein Füllstandsmeßsonde enthält, wobei das System einen ersten und zwei­ ten Prozessor umfaßt, denen die Ausgangssignale der Meßsonde im jeweiligen Tank zugeführt werden und welche Ausgangssignale entsprechend der Kraft­ stoffmenge im jeweiligen Tank erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das System einen dritten und einen vierten Prozessor (38, 48) umfaßt, denen die Ausgangssignale sowohl vom ersten als auch vom zweiten Prozessor (36, 46) zugeführt werden und die nominell identische Ausgangssignale entsprechend den Kraftstoffmengen in beiden Tanks (1, 2) erzeugen, daß den dritten und vierten Prozessoren (38, 48) weiterhin Ausgangssignale zugeführt werden, wel­ che von den Meßsonden abgeleitet sind, ohne daß diese im ersten und zweiten Prozessor (36, 46) verarbeitet werden und daß bei Ausfall des ersten Prozessors (36) der dritte Prozessor (38) zur Ausführung der gleichen Signalverarbeitung wie der erste Prozessor (36) konfiguriert wird und ein Ausgangssignal für den vierten Prozessor (48) erzeugt, das abhängig ist von der Kraftstoffmenge im er­ sten Tank (1) und bei Ausfall des zweiten Prozessors (46) der vierte Prozessor (48) zur Ausführung der gleichen Signalverarbeitung wie der zweite Prozessor (46) konfiguriert wird und ein Ausgangssignal für den dritten Prozessor (38) erzeugt, welches abhängig ist von der Kraftstoffmenge im zweiten Tank (2).

2. Tankfüllstandsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste oder zweite Prozessor (36, 46) zur Ausführung der gleichen Signalverar­ beitung wie der dritte oder vierte Prozessor (38, 48) konfiguriert wird, falls sowohl der dritte als auch der vierte Prozessor ausfallen.

3. Tankfüllstandsmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste, zweite, dritte und vierte Prozessor (36, 46, 38, 48) identisch aufgebaut sind und zur Ausführung verschiedener Signalverarbeitungen durch Programmierung mit verschiedener Software konfiguriert sind.

4. Tankfüllstandsmeßsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System zwei Datenkonzentratorschaltungen (32, 33, 42, 43) umfaßt, die jeweils mit einem Tank (1, 2) verbunden sind und welche die Ausgangssignale der Meßsonden (10,11) in Digitalsignale umsetzen und daß dem ersten und dritten Prozessor (36, 38) Ausgangssignale der Datenkon­ zentratorschaltung (32, 33) des einen Tanks (1) und dem zweiten und vierten Prozessor (46, 48) Ausgangssignale des Datenkonzentrators (42, 43) des ande­ ren Tanks (2) zugeführt werden.

5. Tankfüllstandsmeßsystem mit einem dritten Kraftstofftank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System ei­ nen fünften Prozessor (56) aufweist, dem Signale zugeführt werden, die von der Kraftstoffmeßsonde im dritten Tank (3) abgeleitet sind und der ein Ausgangs­ signal erzeugt, welches für die Kraftstoffmenge im dritten Tank repräsentativ ist und daß der fünfte Prozessor (56) ein Ausgangssignal erzeugt, welches so­ wohl dem dritten als auch dem vierten Prozessor (38, 48) zugeführt wird.

6. Tankfüllstandsmeßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Füllstandsmeßsonde im dritten Tank (3) entsprechendes Signal dem drit­ ten oder vierten Prozessor (38, 48) ohne Verarbeitung im fünften Prozessor (56) zugeführt wird.

7. Tankfüllstandsmeßsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der fünfte Prozessor (56) gleich aufgebaut ist als die übrigen Prozes­ soren (36, 46, 38, 48).

8. Tankfüllstandsmeßsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das System zwei Datenkonzentratorschaltungen (52, 53) aufweist, welche mit der dritten Tankmeßsonde verbunden sind und deren Ausgangssignal in Digitalform umsetzen und daß dem fünften Prozessor Aus­ gangssignale der einen Datenkonzentratorschaltung (52) des dritten Tanks (3) und die Ausgangssignale der anderen Datenkonzentratorschaltung (51) des dritten Tanks (3) entweder dem dritten oder vierten Prozessor (38, 48) zu­ geführt werden.