DE102014109330B4 - Towing winch for air sports equipment and a method for operating such a towing winch - Google Patents
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Abstract
Eine als Startvorrichtung von Hängegleitern, Gleitschirmen oder ähnlichen antriebslosen Luftsportgeräten ausgeführte Schleppwinde mit zumindest einer durch einen Antrieb antreibbaren Seiltrommel (18) und mit einer Steuerungseinrichtung zur Erfassung der Zugkraft eines Schleppseils (1), wobei die Schleppwinde eine Seilführung (2, 13) mit einer Umlenkrolle (3) aufweist, durch die das Schleppseil (1) geführt und umgelenkt wird, wobei die Umlenkrolle (3) an einem um einen Drehpunkt (4) schwenkbeweglichen Träger (5) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) an einem der Umlenkrolle (3) abgewandten Bereich gegenüber einer stationären Stützfläche (7) anliegt, wobei ein Sensor (6) zur Erfassung der Anlagekraft (FA) des Trägers (5) gegenüber der Stützfläche (7) ausgeführt ist, und dass die Seilführung (2, 13) ein Stellmittel (8) aufweist, durch das der Träger (5) mit einer einstellbaren Kraft (FR) gegenüber der Stützfläche (7) anlegbar oder vorspannbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine als Startvorrichtung von Hängegleitern, Gleitschirmen oder ähnlichen antriebslosen Luftsportgeräten ausgeführte Schleppwinde mit zumindest einer durch einen elektrischen Antrieb antreibbaren Seiltrommel und mit einer Steuerungseinrichtung zur Erfassung der Zugkraft eines Schleppseils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Schleppwinde nach dem Oberbegriff des Anspruches 16.The invention relates to a towing device designed as a launch device of hang gliders, paragliders or similar unpowered air sports equipment with at least one drivable by an electric drive cable drum and with a control device for detecting the tensile force of a tow rope according to the preamble of
Bei einem Windenstart wird ein Hängegleiter, beispielsweise ein Drachen oder ein Gleitschirm, durch Aufwickeln des Schleppseils auf eine optimale Höhe und Geschwindigkeit gezogen, um nach Lösen der Seilzugverbindung zwischen dem Luftsportgerät und dem Schleppseil einen Weiterflug zu ermöglichen. Auf diese Weise ist auch ein Flugbetrieb im Flachland möglich.In a winch launch, a hang glider, such as a kite or paraglider, is pulled to optimum height and speed by winding the tow rope to allow for onward flight upon release of the cable connection between the air sport device and the tow rope. In this way, a flight operation in the lowlands is possible.
Die Schleppwinde ist üblicherweise mobil, indem sie auf einem Fahrzeug oder Anhänger montiert ist. Beim Start wickelt die motorgetriebene Seiltrommel der Schleppwinde das zuvor ausgelegte Schleppseil auf. Zur Erhöhung der Effizienz von Pilotenstarts sind oftmals mehrere Seiltrommeln derselben Schleppwinde auf einem Fahrzeug bzw. Anhänger nebeneinander angeordnet.The towing winch is usually mobile by being mounted on a vehicle or trailer. When starting, the motor-driven cable drum of the towing winch winds up the previously designed tow rope. To increase the efficiency of pilot launches often several drums of the same towing winch on a vehicle or trailer are arranged side by side.
Eine gattungsgemäße transportable Schleppwinde für den Windenstart von Luftsportgeräten, insbesondere von Segelflugzeugen, ist beispielsweise Gegenstand der
Aus der
Aus der
Weiterhin ist eine Schleppwinde für Segelflugzeuge aus der
Demgegenüber wird in der Praxis üblicherweise eine beispielsweise aus der
Zwischen dem Verbrennungsmotor, meist ein PKW-Viertaktmotor, und der Seiltrommel ist üblicherweise ein automatisches Hydraulikgetriebe geschaltet, um eine stufenlose ruckfreie und gleitende Zugkraftsteuerung zu realisieren. Auch das Automatikgetriebe kann ein speziell für einen Windenstart angepasstes handelsübliches Getriebe sein. Die Seiltrommeln sitzen beispielsweise auf umgebauten PKW- oder LKW-Hinterachsen. Zur seitlichen und höhenmäßigen Führung des Schleppseils sind Führungsrollen vorgesehen.Between the combustion engine, usually a car four-stroke engine, and the cable drum usually an automatic hydraulic transmission is connected to realize a smooth jerk-free and sliding traction control. The automatic transmission can also be a commercially available transmission specially adapted for a winch start. The cable drums, for example, sit on converted car or truck rear axles. For lateral and height guidance of the tow rope guide rollers are provided.
Die Steuerung der Zugkraft wird, wie bereits oben beschrieben, bei durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Seiltrommeln vom Windenfahrer übernommen. Er muss die vorgegebene Schleppgeschwindigkeit, die Steiggeschwindigkeit, den Seildurchhang, die momentane Fluglage, die Windgeschwindigkeit, die Windrichtung, die Kommunikation mit dem Piloten, außerdem plötzliche Böen, unverhoffte Zugkraftspitzen und gefährliche Übersteuerungsmanöver seitens des Piloten beachten.The control of the pulling force is, as already described above, taken over by driven by an internal combustion engine cable drums from the winch driver. He must be aware of the given towing speed, climb speed, rope slack, current attitude, wind speed, wind direction, communication with the pilot, as well as sudden gusts, unexpected force peaks and dangerous pilot oversteer maneuvers.
Solche Schleppwinden sind deshalb üblicherweise mit einer mechanischen Zugkraftbegrenzungseinrichtung ausgestattet. Eine Seilkappeinrichtung sichert im Falle eines abnormen Flugmanövers eine Trennung des Luftsportgerätes vom Seil.Such towing winches are therefore usually equipped with a mechanical Zugkraftbegrenzungseinrichtung. A Seilkappeinrichtung secures in the event of an abnormal maneuver a separation of the Luftsportgerätes from the rope.
Der
Ferner ist es aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wesentlich verbesserte Möglichkeit für einen sicheren und komfortablen Schleppbetrieb zu schaffen.The invention has for its object to provide a much improved way for a safe and comfortable towing.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung und einem Verfahren gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 16 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved with a device and a method according to the features of
Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die Winde eine Seilführung mit einer Umlenkrolle aufweist, durch die das Schleppseil geführt und umgelenkt wird, wobei die Seilrolle an einem um einen Drehpunkt schwenkbeweglichen, als Hebelarm ausgeführten Träger gehalten ist, der mit seinem freien Ende gegenüber einer stationären Stützfläche anliegt, sodass der Sensor die Anlagekraft des Trägers gegenüber der Stützfläche erfasst, wobei der Träger mittels eines Stellmittels der Seilführung mit einer einstellbaren Kraft gegenüber der Stützfläche anlegbar oder vorspannbar ist. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise eine zuverlässige Erfassung der Zugkraft des Schleppseils ermöglicht, bei der die Messung im stationären Betrieb der Seilführung, insbesondere also ohne eine relative Verlagerung der Seilführung durchgeführt wird. Hierzu ist zwar der Träger grundsätzlich um seinen Drehpunkt schwenkbeweglich, jedoch bildet die tatsächlich im Betrieb auftretende Auslenkung des Hebelarmes eine zu vernachlässigende Größe. Dadurch sind unerwünschte Rückwirkungen bei einer plötzlich auftretenden Änderung der Seilzugkraft auf die Seillänge ausgeschlossen. Erfindungsgemäß ist hierzu der Hebelarm mittels des Stellmittels derart gegen den Sensor vorgespannt, dass lediglich Veränderungen in der Vorspannkraft aufgrund der Zugkraftbelastung des Schleppseils erfasst werden. Insbesondere kann also auch eine negative Vorspannung als Ausgangsgröße eingestellt werden, sodass selbst hohe Krafteinwirkungen nicht zu einem Abheben des Hebelarmes von der Stützfläche führen. Dabei bildet die Messung der aktuellen Zugkraft am Schleppseil insbesondere in Verbindung mit Messwerten der Geschwindigkeit und der Drehrichtung die Basis für die rechnergestützte Regelung der Schleppwinde. Zu diesem Zweck eignet sich bevorzugt ein Umschlingungswinkel des Schleppseils auf der Umlenkrolle von mehr als 90°, insbesondere ca. 180°, um eine zuverlässige Messwerterfassung auch unter unterschiedlichen Schleppsituationen und Höhenwinkeln zu erreichen.According to the invention, a device is provided in which the winch has a cable guide with a deflection roller through which the tow is guided and deflected, the pulley is held on a pivotable about a pivot point, designed as a lever arm carrier, with its free end opposite abuts a stationary support surface, so that the sensor detects the contact force of the carrier relative to the support surface, wherein the carrier by means of an adjusting means of the cable guide with an adjustable force against the support surface can be applied or prestressed. As a result, a reliable detection of the tensile force of the towing rope is made possible in a surprisingly simple manner, in which the measurement is carried out in stationary operation of the cable guide, in particular without relative displacement of the cable guide. For this purpose, although the support is basically pivotable about its pivot point, however, the actually occurring in operation deflection of the lever arm forms a negligible size. As a result, unwanted repercussions are excluded in a sudden change in the cable pull on the rope length. According to the invention, the lever arm is pretensioned by means of the actuating means against the sensor such that only changes in the preload force due to the tensile load of the tow rope are detected. In particular, therefore, a negative bias can be set as the output, so that even high forces do not lead to a lifting of the lever arm of the support surface. The measurement of the current pulling force on the towing rope, in particular in conjunction with measured values of the speed and the direction of rotation, forms the basis for the computer-aided control of the towing winch. For this purpose, a wrap angle of the tow rope on the deflection roller of more than 90 °, in particular approximately 180 °, is preferably suitable in order to achieve a reliable measured value detection even under different drag situations and elevation angles.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird dabei auch dadurch erreicht, dass das Stellmittel entgegen der Rückstellkraft eines Federelementes vorgespannt ist. Der Träger stützt sich so an dem Sensor ab und wird über einen mittels des Federelementes gespannten Stift derart vorgespannt, dass stets eine definierte, spielfreie konstante Auflagekraft des Trägers gegenüber dem Sensor nach dem Prinzip einer elektronischen Zugkraftwaage gewährleistet ist. Der Sensor kann dabei an der Stützfläche oder an dem Träger fixiert sein.A particularly advantageous embodiment of the invention is also achieved in that the adjusting means is biased against the restoring force of a spring element. The carrier is thus supported on the sensor and is biased by a tensioned by means of the spring element pin such that always a defined, backlash-free constant contact force of the carrier with respect to the sensor is ensured according to the principle of an electronic traction scale. The sensor can be fixed to the support surface or on the carrier.
Grundsätzlich kann ein beliebiger, insbesondere auch handelsüblicher Sensor zur Erfassung der Zugkraft genutzt werden. Besonders Erfolg versprechend ist hingegen eine Variante, bei welcher der Sensor einen Kraftsensor, insbesondere einen Drucksensor aufweist.In principle, any, in particular commercially available sensor can be used to detect the tensile force. In contrast, a variant in which the sensor has a force sensor, in particular a pressure sensor, is particularly promising.
Bei einer anderen, ebenfalls besonders sinnvollen Ausführungsform der Erfindung weist die Schleppwinde einen beispielsweise als ein Inkrementalgeber ausgeführten Sensor zur Erfassung der Drehzahl, Drehgeschwindigkeit oder der Drehrichtung der Umlenkrolle auf, um auf diese Weise die ausgegebene Seillänge des Schleppseils zu erfassen. Beispielsweise verfügt die Schleppwinde hierzu über zwei oder mehr an dem Träger der Umlenkrolle oder einer sonstigen Seilrolle angebrachte induktive Sensoren, welche vorzugsweise eine Messscheibe abtasten. Die je nach Geschwindigkeit und Laufrichtung erzeugten Impulse werden von der Steuerungseinrichtung ausgewertet. Daraus werden auch die Längeninformationen über das Schleppseil berechnet und mittels einer Anzeige, beispielsweise eines Grafikdisplays, dargestellt. Zudem werden wesentliche Daten des gesamten Startvorganges sowie gegebenenfalls von Umgebungsbedingungen gespeichert und mittels einer Schnittstelle bereitgestellt.In another embodiment of the invention which is also particularly useful, the towing winch has a sensor designed, for example, as an incremental sensor for detecting the rotational speed, rotational speed or direction of rotation of the deflection roller, in order to detect the issued cable length of the tow rope in this way. For example, the towing winch has for this purpose two or more inductive sensors, which are mounted on the carrier of the deflection roller or another pulley and which preferably scan a measuring disk. The pulses generated depending on the speed and direction are evaluated by the controller. From this, the length information about the tow rope is calculated and displayed by means of a display, for example a graphic display. In addition, essential data of the entire starting process and, where appropriate, environmental conditions are stored and provided by means of an interface.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Schleppwinde darüber hinaus noch mit einem Sensor zur Erfassung eines mit einer metallischen Einlage versehenen Abschnittes, insbesondere eines Endabschnittes des Schleppseils ausgestattet, um so die jeweils ausgegebene Seillänge zuverlässig erfassen zu können. Diese beispielsweise als eine Metalllitze ausgeführte metallische bzw. mittels eines Metalldetektors detektierbare Einlage definiert somit einen eindeutigen Messpunkt in Richtung der Haupterstreckung des Schleppseils. Dieser Messpunkt wird durch die Einlage, die hierzu vorzugsweise in einem dem Luftsportgerät zugewandten Endabschnitt des Schleppseils angeordnet ist, zunächst beim Abwickeln bzw. Ausziehen während der Vorbereitung für den Start detektiert, sodass in Verbindung mit dem Sensor zur Erfassung der Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit die tatsächliche Auszugslänge zuverlässig bestimmt werden kann. Demgegenüber wird beim Stand der Technik oftmals noch die Anzahl der Umdrehungen der Seiltrommel zugrundegelegt, was jedoch mit erheblichen Fehlereinflüssen behaftet ist. Somit kann erfindungsgemäß erstmals die Auszugslänge und darüber hinaus jederzeit während der Startphase der genaue Abstand des Luftsportgerätes von der Schleppwinde ermittelt werden. Darüber hinaus wird die Einlage beim Aufwickeln des Schleppseils erneut erfasst und somit das Erreichen der aufgewickelten Endposition zuverlässig erkannt.Preferably, the towing invention is also equipped with a sensor for detecting a provided with a metallic insert portion, in particular an end portion of the tow so as to be able to reliably detect each issued rope length can. This example as a Metal strand executed metallic or detectable by a metal detector insert thus defines a clear measuring point in the direction of the main extension of the tow. This measuring point is first detected by the insert, which is preferably arranged in an end facing the air sports device end of the tow rope during unwinding or undressing during the preparation for the start, so that in connection with the sensor for detecting the speed or rotational speed, the actual Extract length can be reliably determined. In contrast, in the prior art is often still based on the number of revolutions of the cable drum, but this is fraught with significant error influences. Thus, according to the invention can be determined for the first time the extension length and beyond at any time during the starting phase of the exact distance of the air sports equipment from the towing winch. In addition, the insert is detected again when winding the tow rope and thus reliably recognized the achievement of the wound end position.
Zur Vermeidung von Fehlereinflüssen, wie beispielsweise durch metallische Anhaftungen an dem Schleppseil, wird das Schleppseil mittels des Sensors nicht nur einmal erfasst, sondern entweder während einer bestimmten Dauer kontinuierlich oder aber zyklisch mehrfach erfasst, um so über die Längserstreckung der Einlage mehrfach ein eindeutiges Signal zu generieren. Auf diese Weise wird also eine zuverlässige Erkennung des Seilanfangs oder des Seilendes erreicht.To avoid faulty influences, such as by metallic adhesions to the tow, the tow rope is detected not only once by means of the sensor, but recorded either continuously or cyclically repeatedly during a certain period, so as to multiply a clear signal over the length of the insert to generate. In this way, therefore, a reliable detection of the rope beginning or the rope end is achieved.
Dabei hat es sich bereits als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn die Steuerungseinrichtung einen Micro-Controller sowie ein Motorsteuergerät aufweist, um so die erfassten Messwerte in optimaler Weise zur Steuerung des elektrischen Antriebes bereitstellen zu können.In this case, it has already proved to be particularly practical if the control device has a microcontroller and an engine control unit so as to be able to optimally provide the detected measured values for controlling the electric drive.
Dabei werden auch Messwerte bezüglich des Neigungswinkels des Schleppseils erfasst, indem die Schleppwinde ein mittels eines Hebelarmes schwenkbewegliches Führungsrollenpaar zur Erfassung der Neigung des Schleppseils gegenüber der Horizontalen mittels eines Elevationssensors aufweist. Hierzu sind die Führungsrollen an einer Schwenkvorrichtung gemeinsam schwenkbeweglich angeordnet, wobei die relative Orientierung und der Abstand der Führungsrollen untereinander im Betrieb unveränderlich ist. Die Schwenkvorrichtung kann sich in einem Schwenkbereich von bis zu 200° bewegen, wobei die jeweiligen Endstellungen durch feste Anschläge begrenzt sind. Selbstverständlich kann auch der Kontakt der Schwenkvorrichtung an einem dieser Anschläge mittels eines Sensors erfasst werden, um so insbesondere ungewöhnliche Schleppsituationen schnell erkennen und gegebenenfalls ein Signal für den Windenführer auslösen zu können. Mittels des Führungsrollenpaares wird im Betrieb eine einfache und zuverlässige Winkelmessung der Elevation mit dem Elevationssensor ermöglicht. Die durch den Elevationssensor erzeugten Signale werden zusammen mit der aktuellen Länge des Schleppseils von der Steuerung verarbeitet und stehen dann in einer Anzeige, beispielsweise auf einem Grafikdisplay, als Höheninformation zur Verfügung. Selbstverständlich kann auch eine grafische Darstellung erzeugt werden, um dem Windenführer in einer schnell erfassbaren Weise mögliche Abweichungen von einem Sollverlauf visualisieren zu können. Weiterhin kann die aktuelle Steigrate in Metern pro Sekunde berechnet und angezeigt werden.In this case, measured values with respect to the inclination angle of the towing rope are detected by the towing winch having a pair of guide rollers pivotally movable by means of a lever arm for detecting the inclination of the towing cable relative to the horizontal by means of an elevation sensor. For this purpose, the guide rollers are pivotally mounted together on a pivoting device, wherein the relative orientation and the distance between the guide rollers is invariable in operation. The pivoting device can move in a pivoting range of up to 200 °, wherein the respective end positions are limited by fixed stops. Of course, the contact of the pivoting device can be detected at one of these stops by means of a sensor, so as to quickly detect in particular unusual trajectory situations and possibly trigger a signal for the winch driver. By means of the guide roller pair, a simple and reliable angle measurement of the elevation with the elevation sensor is made possible during operation. The signals generated by the elevation sensor are processed by the controller together with the current length of the towing cable and are then available in a display, for example on a graphic display, as height information. Of course, a graphical representation can also be generated in order to be able to visualize the winch driver in a quickly detectable manner possible deviations from a desired course. Furthermore, the current climb rate in meters per second can be calculated and displayed.
Die Schwenkvorrichtung ist um ein im Wesentlichen horizontales Schwenklager beweglich angeordnet, wobei zudem auch ein zusätzlicher Freiheitsgrad durch ein weiteres Schwenklager erreicht werden kann, welches um eine im Wesentlichen vertikale Achse schwenkbeweglich ist.The pivoting device is arranged to be movable about a substantially horizontal pivot bearing, wherein in addition also an additional degree of freedom can be achieved by a further pivot bearing, which is pivotable about a substantially vertical axis.
Eine weitere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Ausgestaltung der Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass der Seiltrommel eine Wickelführung mit einer Kulissenführung zugeordnet ist, um so ein gleichmäßiges Wickelbild des Schleppseils auf der Seiltrommel zu erreichen. Hierzu wird der Wickelvorgang mit einer in Bezug auf die Wickelachse der Seiltrommel koaxialen reversierenden Hubbewegung überlagert. Beispielsweise kann hierzu aufgrund der Drehbewegung der Antriebseinheit mechanisch eine Hubbewegung erzeugt werden, indem ein Riementrieb die Drehbewegung der Antriebseinheit auf die Wickelführung überträgt. Die reversierende Hubbewegung wird dadurch realisiert, dass die Kulissenführung eine auch als Kurvenrolle bezeichnete Trommel mit einer in die Mantelfläche eingearbeiteten, umlaufenden Nut aufweist. In diese Nut greift ein Mitnehmer ein, welcher so aufgrund einer Drehbewegung der Trommel in Achsrichtung der Seiltrommel bewegt wird. Die Hubbewegung wird mittels eines Rollenlagers und einer Hubplatte in die gewünschte Hubbewegung mit dem geforderten Bewegungsprofil umgesetzt, wobei die Hubplatte durch rollengelagerte Linearführungen in Hubrichtung beweglich ist. Bei jeder Umdrehung der Kurvenrolle wird vorzugsweise eine komplette Hubbewegung mit Hin- und Rückhub einer Seilführung der Wickelführung für das Schleppseil ausgeführt und so das gewünschte gleichmäßige Wickelbild des Schleppseils erreicht.Another, also particularly promising embodiment of the invention is also realized in that the cable drum is associated with a winding guide with a slotted guide, so as to achieve a uniform winding pattern of the tow on the cable drum. For this purpose, the winding process is superimposed with a coaxial with respect to the winding axis of the cable drum reversing stroke movement. For example, this can be generated mechanically due to the rotational movement of the drive unit, a lifting movement by a belt drive transmits the rotational movement of the drive unit to the winding guide. The reversing stroke movement is realized in that the slotted guide has a drum, also referred to as a cam roller, with a peripheral groove incorporated in the lateral surface. In this groove engages a driver, which is so moved due to a rotational movement of the drum in the axial direction of the cable drum. The lifting movement is converted by means of a roller bearing and a lifting plate in the desired lifting movement with the required movement profile, the lifting plate is movable by roller bearings linear bearings in the stroke direction. With each revolution of the cam roller, a complete lifting movement is preferably carried out with a return stroke of a cable guide of the winding guide for the tow rope and thus the desired uniform winding pattern of the tow rope is achieved.
Vorzugsweise dient ein innerhalb der Kurvenrolle angeordnetes Planetenradgetriebe der Reduzierung der von dem Zahnriemen übertragenen Drehzahl und der dementsprechenden Erhöhung des Drehmomentes. Dieses Planetenradgetriebe ist mit seinem Gehäuseflansch fest mit der Kurvenrolle verbunden. Als Folge dreht sich die zylindrische Kurvenrolle in Bezug auf die Antriebseinheit in einem langsameren festen Drehzahlverhältnis.Preferably, a planetary gear arranged within the cam roller serves to reduce the speed transmitted by the toothed belt and the corresponding increase in the torque. This planetary gear is connected with its housing flange fixed to the cam roller. As a result, the cylindrical rotates Cam roller with respect to the drive unit in a slower fixed speed ratio.
Selbstverständlich könnte die reversierende, sinusförmige Hubbewegung auch durch eine Kurbelstange erzeugt werden. Besonders praxisgerecht ist es hingegen, wenn die helixförmige Ausformung in den den Stirnseiten zugewandten Endbereichen eine gegenüber einem von den Endbereichen eingeschlossenen mittleren Bereich abweichende Steigung aufweist, sodass die Steigung, also der Betrag der axialen Bewegung im Verhältnis zu der Drehbewegung, in einfacher Weise durch den Verlauf der Ausformung bestimmt und entsprechend unterschiedlich gestaltet sein kann. Indem nämlich die Steigung in den axialen Endbereichen größer ist als in den übrigen Bereichen, wird die Hubgeschwindigkeit der Seilführung in den Endbereichen ebenfalls erhöht und so die nach dem Stand der Technik unvermeidliche Anhäufung des Schleppseils im Bereich der stirnseitigen Begrenzungsflächen der Seiltrommel vermieden. Vielmehr gelingt es erfindungsgemäß, die Anzahl der Windungen der Wicklung über die gesamte axiale Erstreckung der Seiltrommel nahezu konstant zu halten. Durch die bevorzugte unharmonische Hubbewegung wird so ein gleichförmiges Wickelbild ohne unerwünschte Seilanhäufungen erreicht.Of course, the reversing, sinusoidal lifting movement could also be generated by a connecting rod. On the other hand, it is particularly practical if the helical formation in the end regions facing the end faces has a pitch deviating from a central region enclosed by the end regions, so that the pitch, that is to say the amount of axial movement in relation to the rotational movement, can be easily determined by the Determined course of the formation and can be designed according to different. By namely, the slope is greater in the axial end regions than in the other areas, the lifting speed of the cable guide is also increased in the end regions, thus avoiding the inevitable accumulation of the tow rope in the region of the frontal boundary surfaces of the cable drum according to the prior art. Rather, it is possible according to the invention to keep the number of turns of the winding over the entire axial extent of the cable drum almost constant. The preferred inharmonic lifting movement so a uniform winding image is achieved without unwanted rope accumulations.
Eine andere, ebenfalls besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch realisiert, dass die Seiltrommel mit dem Antrieb mittels einer Überlast-Reibkupplung verbunden ist, durch welche die Bauteile des Wickeltriebes vor einer übermäßigen Belastung geschützt werden. Dadurch wird bei Überschreiten einer gegebenenfalls auch einstellbaren maximalen Belastung die Drehzahl des Wickeltriebes vermindert oder der Antrieb vorübergehend unterbrochen. Ein elektronischer Sensor dient zur Überwachung der Überlast-Reibkupplung. Sobald die Steuerung eine unverhältnismäßig große Abweichung in der Impulszahl feststellt, wird dazu eine Fehlermeldung im Grafikdisplay angezeigt.Another, also particularly advantageous embodiment of the invention is realized in that the cable drum is connected to the drive by means of an overload friction clutch, by which the components of the winding drive are protected against excessive load. As a result, when an optionally adjustable maximum load is exceeded, the speed of the winding drive is reduced or the drive is temporarily interrupted. An electronic sensor is used to monitor the overload friction clutch. As soon as the controller detects a disproportionate deviation in the number of pulses, an error message is displayed in the graphic display.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Schleppwinde eine zum Trennen des Schleppseils bestimmte Seilkappvorrichtung mit einem Messerrad und mit zumindest einem am Umfang des Messerrades angeordneten Schneidmesser und mit einer Rolle als Auflage für das Schleppseil und Widerlager für die beim Schneiden auftretenden Kräfte auf. Die Seilkappvorrichtung dient der schnellen Trennung des Flugsportgerätes von der Schleppwinde durch Kappen des Schleppseils in Notsituationen. Das Schleppseil wird hierzu durch die Seilkappvorrichtung geleitet. Während des gewöhnlichen Betriebes befindet sich das drehbar gelagerte Messerrad in einer mechanisch verriegelten Position, sodass das Schleppseil ohne Berührung des Messerrades an der Seilkappvorrichtung vorbeigeführt wird. Der Antrieb des Messerrades erfolgt durch ein Reibrad mittels eines Zahnradgetriebes derart, dass das Messerrad und das Reibrad mit derselben Drehrichtung und vorzugsweise übereinstimmender Drehzahl angetrieben werden. Aufgrund einer manuellen oder durch die Steuereinrichtung vorbereiteten Auslösung werden Reibrad und Messerrad gemeinsam entriegelt. Dadurch sind das Reibrad und das Messerrad drehbar und zugleich wird das Reibrad durch die Vorspannkraft eines Federelementes gegenüber dem Schleppseil unter Zuhilfenahme einer Druckrolle als Widerlager vorgespannt. Die Bewegung des Schleppseils wird dadurch auf das Reibrad übertragen und so zugleich das Messerrad angetrieben. Sobald eines der am Messerrad befindlichen Schneidmesser das Schleppseil berührt, beginnt der Schneidvorgang. Das Messer drückt dabei das Schleppseil gegen die Rolle als Widerlager, bis das Schleppseil vollständig getrennt ist. Bedingt durch die definierte Schneidauflage des Schneidmessers gegen die Rolle ist der Messerverschleiß dabei sehr gering. Der Schneidvorgang wird entweder rein mechanisch durch Betätigung eines Handgriffes oder elektrisch durch einen Fahrhebel ausgelöst. Indem allein die Zugkraft des Schleppseils für den Trennvorgang genutzt wird, ist die Seilkappvorrichtung auch bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung jederzeit voll funktionsfähig. Das Schleppseil kann dabei gleichermaßen beim Aufwickeln oder Abwickeln getrennt werden. Vorzugsweise ist das Messerrad mit zwei am Umfang radial vorspringenden Schneidmessern ausgestattet, die zudem auch austauschbar an dem Messerrad angeordnet sein können. Falls der Trennvorgang durch das erste Schneidmesser nicht vollständig ausgeführt wurde, greift das zweite Schneidmesser in das Schleppseil ein. In dem völlig abwegigen Fall, dass auch dies nicht erfolgreich zum Trennen des Schleppseils geführt hat, werden die verbliebenen Fasern des Schleppseils durch den erneuten Eingriff der Schneidmesser in kurzer Zeit getrennt.According to a preferred development of the invention, the towing winch has a cable cutting device intended for separating the towing rope with a knife wheel and at least one cutting blade arranged on the circumference of the knife wheel and with a roller as support for the tow rope and abutment for the forces occurring during cutting. The Seilkappvorrichtung serves the rapid separation of the flying sports device from the towing winch by capping the tow rope in emergency situations. The tow is guided for this purpose by the Seilkappvorrichtung. During normal operation, the rotatably mounted blade wheel is in a mechanically locked position, so that the tow rope is passed without touching the blade wheel on the Seilkappvorrichtung. The drive of the cutter wheel is effected by a friction wheel by means of a gear transmission such that the cutter wheel and the friction wheel are driven with the same direction of rotation and preferably matching speed. Due to a manual or by the control device prepared release friction wheel and knife wheel are unlocked together. Thus, the friction wheel and the cutter wheel are rotatable and at the same time the friction wheel is biased by the biasing force of a spring element relative to the tow with the aid of a pressure roller as an abutment. The movement of the tow is thereby transmitted to the friction wheel and so at the same time driven the knife wheel. As soon as one of the cutting knives on the knife wheel touches the tow rope, the cutting process begins. The knife pushes the tow rope against the roller as an abutment until the tow rope is completely separated. Due to the defined cutting support of the cutting blade against the roller, the blade wear is very low. The cutting process is triggered either purely mechanically by operating a handle or electrically by a driving lever. By only the traction of the tow rope is used for the separation process, the Seilkappvorrichtung is fully functional even in case of failure of the electrical power supply. The tow can be separated equally during winding or unwinding. Preferably, the knife wheel is equipped with two radially projecting cutting blades on the circumference, which can also be arranged interchangeable on the cutter wheel. If the cutting process was not completed by the first cutter, the second cutter will engage the tow rope. In the completely outlandish case that this too has not successfully led to the separation of the tow rope, the remaining fibers of the tow rope are separated in a short time by the renewed engagement of the cutting blade.
Vorzugsweise kann der Schleppbetrieb der Schleppwinde nur mit vorhandener und funktionsbereiter Seilkappvorrichtung aufgenommen werden. Mittels Sensoren wird das Auslösen zumindest einer Seilkappvorrichtung erfasst und dem Windenführer auf einem Display visualisiert.Preferably, the towing operation of the towing winch can only be accommodated with an existing and functional cable cutting device. By means of sensors, the triggering of at least one Seilkappvorrichtung is detected and visualized the winch operator on a display.
Eine andere, ebenfalls besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird dadurch erreicht, dass die Schleppwinde als eine insbesondere mobile Einheit mit einem elektrischen Energiespeicher und/oder einem elektrischen Generator ausgestattet ist. Darüber hinaus ist die Schleppwinde vorzugsweise mit einem Stromanschluss ausgestattet, welcher vorrangig der Zuführung von Energie in den elektrischen Energiespeicher dient. Solange der Ladezustand der Speicherbatterien ausreichend ist, kann die Schleppwinde dadurch unabhängig von einem Stromanschluss betrieben werden. Die Zuführung der Ladung in die Batterien erfolgt automatisch über die eingebauten Ladegeräte. Alternativ oder ergänzend kann auch ein elektrischer Generator, beispielsweise ein Stromerzeuger mit Verbrennungsmotor, zur Stromversorgung genutzt werden. Denkbar ist auch die Versorgung durch ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. In diesem Sinne ist die Schleppwinde vorzugsweise für den mobilen Einsatz konzipiert, sodass diese als eine beispielsweise auf einer Ladefläche eines Kraftfahrzeuges transportable Baueinheit ausgeführt ist und beispielsweise auch mit einem Fahrwerk, beispielsweise für einen Anhängerbetrieb, ausgestattet sein kann.Another, also particularly advantageous embodiment of the present invention is achieved in that the towing winch is equipped as a particular mobile unit with an electrical energy storage and / or an electric generator. In addition, the towing winch is preferably equipped with a power connection, which serves primarily the supply of energy in the electrical energy storage. As long as the state of charge of the storage batteries is sufficient, the towing winch thereby independent of be operated a power connection. The charge is transferred to the batteries automatically via the built-in chargers. Alternatively or additionally, an electric generator, for example a power generator with an internal combustion engine, can also be used for the power supply. Also conceivable is the supply by an electric or hybrid vehicle. In this sense, the towing winch is preferably designed for mobile use, so that it is designed as a transportable for example on a cargo bed of a motor vehicle assembly and, for example, with a chassis, for example, for a trailer operation, equipped.
Besonders Erfolg versprechend ist dabei eine Variante der Erfindung, bei welcher die Schleppwinde zur Erzeugung elektrischer Energie aufgrund der von dem Zugseil auf die Seiltrommel übertragenen Zugkraft ausgeführt ist. Hierzu kann die Schleppwinde beispielsweise mit einem zusätzlichen Generator ausgestattet sein oder der elektrische Antrieb ermöglicht einen Generatorbetrieb. Auf diese Weise kann die beim Abwickeln des Schleppseils zum Zweck der Startvorbereitung auf das Zugseil übertragene Zugkraft in elektrische Energie umgewandelt und durch Rekuperation genutzt werden. Aber auch während des Schleppvorganges beim Starten des Luftsportgerätes könnte beispielsweise bei plötzlich zunehmender Windstärke ein kontrolliertes Abwickeln des Schleppseils erforderlich werden, welches ebenfalls einen kurzzeitigen Generatorbetrieb gestattet.Particularly promising is a variant of the invention in which the towing winch is designed to generate electrical energy due to the transmitted from the pull cable to the cable drum tensile force. For this purpose, the towing winch may for example be equipped with an additional generator or the electric drive allows a generator operation. In this way, the transferred during unwinding of the tow for the purpose of starting preparation on the pull rope tensile force can be converted into electrical energy and used by recuperation. But even during the towing process when starting the Luftsportgerätes a controlled unwinding of the tow rope could be required, for example, when suddenly increasing wind strength, which also allows a short-term generator operation.
Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform die Schleppwinde eine Seilführung mit seitlich überstehenden Bordscheiben aufweist, die mit einer Führungsrolle einen Ringspalt einschließt, der wesentlich geringer als der Durchmesser des Schleppseils ausgeführt ist, wird die Schleppleine besonders schonend und somit verschleißarm innerhalb der Schleppwinde geführt. Seitliche Berührungen oder Reibung werden dadurch wesentlich verringert oder ausgeschlossen. Jede der vorzugsweise mehreren Führungsrollen wird seitlich durch zwei überstehende Bordscheiben mit einem sehr kleinen Ringspalt begrenzt. Das Seil gleitet dadurch, selbst wenn es vorübergehend spannungsfrei auf der Seilführung aufliegt, bei einer erneut wirkenden Zugkraft zuverlässig in die gewünschte Sollposition in der Seilrolle, die zusätzlich eine V-förmige Führungsrille am Umfang aufweisen kann. Der Auflagebereich der Schleppleine kann mit einer Rundung versehen sein, sodass die Schleppleine auch unter großer Zugbelastung ihren kreisförmigen Querschnitt behält und nicht verformt wird.If according to a further advantageous embodiment, the towing winch has a cable guide with laterally protruding flanged wheels, which includes an annular gap with a guide, which is designed substantially smaller than the diameter of the tow, the towline is particularly gentle and thus low-wear within the towing winch. Lateral contact or friction is thereby significantly reduced or eliminated. Each of the preferably several guide rollers is bounded laterally by two protruding flanged wheels with a very small annular gap. The rope thereby slides, even if it temporarily resting stress-free on the cable guide, with a re-acting tensile force reliable in the desired position in the pulley, which may additionally have a V-shaped guide groove on the circumference. The contact area of the towline can be provided with a curve, so that the towline retains its circular cross-section even under great tensile load and is not deformed.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
-
1 eine erfindungsgemäße Schleppwinde in einer Seitenansicht; -
2 eine Seilführung mit einer Umlenkrolle für ein Schleppseil einer Schleppwinde; -
3 eine Wickelführung mit einer Kulissenführung; -
4 ein Führungsrollenpaar zur Erfassung der Neigung des Schleppseils; -
5 das in4 gezeigte Führungsrollenpaar in einer vergrößerten Darstellung; -
6 eine Führungsrolle mit seitlich überstehenden Bordscheiben; -
7 eine Seilkappvorrichtung zum Trennen des Schleppseils in einer Ruheposition; -
8 die in7 gezeigte Seilkappvorrichtung in einer Bereitschaftsposition; -
9 die inden 7 und8 gezeigte Seilkappvorrichtung in einer Schneidposition; -
10 einen Sensor zur Erfassung eines Seilabschnittes des Schleppseils.
-
1 a towing invention according to the invention in a side view; -
2 a cable guide with a pulley for a tow of a towing winch; -
3 a winding guide with a slotted guide; -
4 a pair of guide rollers for detecting the inclination of the tow; -
5 this in4 shown guide roller pair in an enlarged view; -
6 a guide roller with laterally protruding flanged wheels; -
7 a Seilkappvorrichtung for separating the tow rope in a rest position; -
8th in the7 shown Seilkappvorrichtung in a standby position; -
9 in the7 and8th shown Seilkappvorrichtung in a cutting position; -
10 a sensor for detecting a cable portion of the tow rope.
Die Erfindung betrifft eine als Startvorrichtung von nicht dargestellten Gleitschirmen oder ähnlichen antriebslosen Luftsportgeräten ausgeführte Schleppwinde mit zumindest einer durch einen elektrischen Antriebsmotor antreibbaren Seiltrommel
Wie in den
In
Ein zur Erfassung der Neigung des Schleppseils
Ergänzend ist in
Um in Notsituationen die Verbindung zwischen dem Luftsportgerät bzw. dem Piloten und der Schleppwinde schnell unterbrechen zu können, ist diese mit einer Seilkappvorrichtung
Abschließend ist in
Zudem können so auch verschiedene Seilabschnitte aufgrund ihrer unterschiedlichen Länge zuverlässig unterschieden werden.In addition, so different cable sections can be reliably distinguished due to their different lengths.
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