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Dokumentenidentifikation DE10211962A1 02.10.2003
Titel Startschlitten für Großflugzeuge
Anmelder Peters, Erhard, Dipl.-Ing., 56073 Koblenz, DE
Erfinder Peters, Erhard, Dipl.-Ing., 56073 Koblenz, DE
DE-Anmeldedatum 19.03.2002
DE-Aktenzeichen 10211962
Offenlegungstag 02.10.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse B64F 1/06
Zusammenfassung Ein elektromotorisch angetriebener Unterflurschlitten beschleunigt das Flugzeug auf die erforderliche Abhebegeschwindigkeit. Die Triebwerke des Flugzeuges liefern, je nach Erfordernis, zusätzlichen Schub. Der Startschlitten fährt in einem Graben unter "Flur" und wird auf Schienen geführt. Er wird mehrachsig angetrieben. Der Datenaustausch zwischen Flugzeug und Schlitten erfolgt "drahtlos". Der Hauptrechner für den Schlittenantrieb sowie die Spannungs- und/oder -frequenzregelung sind außerhalb des Schlittens untergebracht. Das Flugzeug wird von dem Piloten auf ein absenkbares Rost gelenkt und das Bugfahrwerk hydraulisch abgesenkt. Mittels elektromagnetischer Haltekraft wird das Fahrwerk auf dem Schlitten festgehalten und mechanisch arretiert.
Mit dem Schlittenstart werden während der Rollphase ca. 80% Triebstoff eingespart und damit der CO2-Ausstoß deutlich vermindert.
Der schlittengeführte Start ist weitgehend witterungsunabhängig und kann vollautomatisiert werden.

Beschreibung[de]
1. Allgemein

Der Startvorgang eines Großflugzeuges ist eine kritische Phase. Er verlangt höchste Aufmerksamkeit des Piloten und absolute technische Sicherheit. Vorrangig ist die Sicherheit. Gleichwohl ist die besonders hohe Abgasemission in dieser Phase ein ökologisches Problem. Besonders auf Großflughäfen mit hoher Startfrequenz sind die großen Abgasmengen mit überwiegendem CO2-Anteil bedenklich. Der Luftverkehr wird weiter zunehmen. Eine Verminderung des Verbrennungsproduktes CO2 ist daher dringend geboten.

Mit einem elektromotorisch Startschlitten können. Flugzeuge auf die erforderliche Abhebegeschwindigkeit beschleunigt werden. Ein solcher Startschlitten ist im folgenden dargestellt und beschrieben. Erfindungsgemäß handelt es sich um einen elektromotorisch angetriebenen Unterflurschlitten, der auf Schienen in einem Graben fährt.

Bei großen Flugzeugen beträgt die erforderliche Startstrecke bei maximalem Startgewicht bis zu 3500 m. Die Rollzeit bis zum Erreichen der Abhebegeschwindigkeit beträgt bis zu 100 Sekunden. In dieser Zeit werden Treibstoffmengen bis zu 2000 Liter Kerosin verbrannt. Bei einem Start mit dem erfindungsgemäßen Startschlitten können während der Rollphase ca. 70% Treibstoff eingespart werden.

Die Betriebskosten, d. h. die Stromkosten, sind trotz hoher Antriebsleistung gering, da die maximale Leistung der Elektromotoren nur während der relativ kurzen Rollzeit abverlangt wird. Die geringen Stromkosten werden anderseits von den Kosten für die Verstärkung der Bugfahrwerke und dem Bau der Startschlitten und der Schlittenbahnen kompensiert.

Der wesentliche Vorteil eines Startes mit Hilfe des erfindungsgemäßen Startschlittens liegt in der sehr viel geringeren Umweltbelastung durch Verbrennungsgase. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Start mit dem beschriebenen Schlitten bei fast jeder Witterung möglich ist. Der Start ist auch sicherer, da das Flugzeug während des Rollvorganges richtungsmäßig geführt wird. Es ist ferner möglich, den Startvorgang zu automatisieren.

Der Bau des im folgenden gezeigten und erklärten Startschlittens ist technisch mit den z. Zt. verfügbaren Bauelementen machbar. Technik und Bauteile sind aus dem Elektro- Lokomotivbau bekannt und verfügbar.

2. Konstruktiver Aufbau

Ein mehrachsiges, schienengeführtes Chassis (1) ist einer ebenen Plattform (1a) versehen. Der Sockel (9) mit den Schienen (8) ist in einen Graben abgesenkt, so dass die Schlittenplattform (1a) mit der Startbahn eine ebene Fläche bildet. In das Unterflurchassis (1) sind die elektrischen Antriebsmotore (7) eingebaut. Alle Achsen werden von je einem Elektromotor angetrieben. Die Stromzuführung - hier nicht dargestellt - erfolgt über Stromschienen, die in den Sockel eingelassen sind. Zweckmäßigerweise erfolgt die Regelung der Antriebsspannung und/oder der -frequenz in einer Feststation außerhalb des Schienenstranges. Die Stromzuführung für die Elektromagnete erfolgt über eine separate Stromschiene.

In der Startposition des Schlittens lenkt der Pilot die Räder des Bugfahrwerkes über die Plattform (1a) auf das Klapprost (3). Der Rost wird hydraulisch abgesenkt bis die ferromagnetische Platte (4) und die elektromagnetische Platte (5) aufeinanderstoßen und der Zapfen (4a) einrastet. Das Klapprost ist so konstruiert, dass beim Absenken der Bugräder die Radnabe so positioniert wird, dass der Zapfen (4a) zentrisch in die Aussparung (5a) passt. Beim Beschleunigen rutscht der Zapfen (4a) in die Gegenform der Aussparung (5a). Gleichzeitig wird die elektromagnetische Haltekraft aktiviert.

3. Funktion und Betrieb

In der Startposition des Schlittens fährt das Flugzeug über eine Rampe mit dem Bugfahrwerk (2) auf die Plattform (1a). Per Videokamera lenkt der Pilot das Flugzeug so, dass die Bugräder genau und mittig auf das Klapprost (3) fahren. Danach erfolgt ein drahtloser Datenaustausch zwischen Flugzeug und Schlitten. Die relevanten Daten werden von einem Rechner in der Bodenstation ausgewertet und die erforderliche Beschleunigung und die Startstrecke errechnet.

Bei Startbeginn, der durch den Piloten ausgelöst wird, wird zunächst das Bugfahrwerk hydraulisch abgesenkt bis die Magnetplatten (4) und (5) aufeinanderstoßen. Beim anfänglichen Beschleunigen rutscht der Zapfen (4a) in die Gegenform der Aussparung (5a). Gleichzeitig wird die elektromagnetische Haltekraft "eingeschaltet". Entsprechend der errechneten Startdaten wird die Antriebsspannung und/oder -frequenz so geregelt, dass nach einer vorgegebenen Startstrecke die erforderliche Abhebegeschwindigkeit erreicht wird. Die örtliche Geschwindigkeit wird im Cockpit auf einem Display angezeigt und zeigt im Vergleich zu einem gleichzeitig eingeblendeten Sollwert an, ob die zusätzliche Schubkraft der Triebwerke ausreicht oder nachgeregelt werden muss. Die Schubkraft der Triebwerke wird manuell oder mittels eines zusätzlichen Bordcomputers automatisch geregelt.

Wenn die erforderliche Abhebegeschwindigkeit erreicht ist, wird dies durch ein Signal im Cockpit angezeigt. Der Schub der Triebwerke wird jetzt manuell oder automatisch erhöht.

Sobald keine Schubkraft mehr vom Schlitten auf das Flugzeug übertragen wird, wird durch Abschalten der magnetischen Haltekraft das Bugfahrwerk freigegeben.

Bei weiterer Schuberhöhung rutscht der Zapfen (4a) in der Aussparung 85a) nach vorn, so dass das Bugfahrwerk von dem Schlitten abheben kann. Nachdem die Abhebegeschwindigkeit erreicht ist, hebt das Flugzeug ab und wird wie üblich weiter gesteuert. Mittels eines zusätzlichen rechnergesteuerten Regel- und Steuergerätes im Flugzeug kann der Startvorgang automatisiert werden. Nach dem automatischen Startvorgang kann dann nach Erreichen einer Mindestflughöhe im Geradeausflug auf den bordeigenen "Autopiloten" automatisch umgeschaltet werden. Pilotenfehler sind dadurch nahezu ausgeschaltet.

Nach dem Abheben des Flugzeuges wird der Schlitten automatisch abgebremst und kehrt, ebenfalls automatisch gesteuert, in die Startposition zurück. Nach ca. 5 Minuten kann ein neuer Start erfolgen. Bezeichnungen zur Zeichnung 1 Startschlitten

1a Plattform

2 Bugfahrwerk

3 Klapprost

4 Ferromagnetische Platte

4a Zapfen

5 Elektromagnetische Platte

5a Aussparung

6 Hydraulik

7 Elektromotorischer Achsantrieb

8 Schienen

9 Sockel


Anspruch[de]
  1. 1. Flugzeugstart mit Hilfe eines Starschlittens derart, dass ein unter "Flur" geführter, elektromotorisch angetriebener Schlitten (1) das Flugzeug bis zur Abhebegeschwindigkeit beschleunigt.
  2. 2. Schlittengeführter Start derart, dass das Flugzeug über das Bugfahrwerk (2) "gezogen" und beschleunigt wird.
  3. 3. Startschlitten derart ausgeführt, dass das Busfahrwerk über einem Rost (3) stehend, hydraulisch abgesenkt wird.
  4. 4. Startschlitten derart ausgeführt, dass die Radnabe des Bugfahrwerkes beim Absenken auf eine mit dem Schlitten fest verbundene, elektromagnetische Platte (5) stößt und ein Zapfen (4a) mechanisch einrastet.
  5. 5. Startschlitten derart konstruiert, dass die notwendige Haltekraft sowohl elektromagnetisch erzeugt wird, als auch durch mechanische Verbindung übertragen wird.
  6. 6. Startschlittenanlage derart konzipiert, dass die Spannungs- und/oder -frequenzregelung der Antriebsmotoren außerhalb des Schlittens erfolgt.
  7. 7. Elektromotorischer Antrieb des Startschlittens derart geregelt, dass die Beschleunigung über die Startstrecke annähernd konstant ist.
  8. 8. Regelung und Steuerung des Startschlittens derart, dass die Funktionen "Beschleunigen", "Gleichlauf", "Bremsen" und "Rückkehr" automatisch erfolgen.






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