DE4224576A1 - Mobile Startwinde für Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Schleppgewinde für Luftfahrzeuge (im folgenden "Abrollwinde" genannt), also eine Vorrichtung zum Starten von Luftfahrzeugen, welche keinen eigenen Antrieb besitzen.

Alle bekannten Abrollwinden sind auf mobile Bedienungsplattformen mit eigenem Antrieb montiert. Es sind Abrollwinden bekannt, die durch Reibungsbremsen die Zugkraft des Schleppseils erzeugen und die dabei umgesetzte Energie als Wärmeenergie abgeben. Weiterhin wird dieser Effekt durch hydraulische Strömungsbremsen und elektrische Wirbelstrombremsen erreicht. Allen bekannten Systemen ist gemein, daß die während des Schleppvorgangs umgesetzte Energie das System verläßt, daß das Schleppseil sich auf einer Seiltrommel befindet und diese Seiltrommel (durch das von den erwähnten Bremsen variabel verursachte Drehmoment an der Seiltrommelwelle) eine einstellbare Schleppseilzugkraft erzeugt. Das nach dem Startvorgang von der Seiltrommel gezogene Schleppseil muß unter Zuführung von Energie wieder aufgetrommelt werden. Dies erfolgt durch batteriebetriebene Zusatzantriebe an der Abrollwinde oder von Hand. Die Zusatzantriebe werden nur nach Beenden des Schleppvorgangs und ausschließlich zum Aufwickeln des durch den Schleppvorgang von der Seiltrommel gezogenen Schleppseils betrieben. Dies gilt auch für das Aufwickeln von Hand.

Es sind stationäre Winden bekannt, die mit eigenem Antrieb versehen das Schleppseil mit einstellbarer Seilzugkraft auf einer Seiltrommel aufwickeln und somit Luftfahrzeuge ohne eigenen Antrieb starten können.

Bekannte Abrollwindensysteme haben folgende Nachteile, die erfindungsgemäß beseitigt werden sollen.

Für das Aufwickeln des Schleppseils ist ein elektrischer Reibradantrieb mit Batterieanschluß notwendig. Das erfordert zusätzlichen Wartungsaufwand (z. B. Batteriepflege und wegen des Reibradantriebsverschleißes). Dieses System ist nicht sehr kompakt und bei Verwendung üblicher Batterien empfindlich. Das Masse-Leistungs-Verhältnis des Antriebes ist groß. Die Leistung des Antriebssystems und der in kurzer Zeit nutzbare Energieinhalt der Batterie sind relativ gering.

Der elektrische Antrieb kann nur nach Beenden des Schleppvorganges zum Aufwickeln des Schleppseils genutzt werden. Er kann nicht während des Schleppvorganges zum Straffen des Schleppseils (verursacht durch zu langsame Fahrt der mobilen Plattform) eingesetzt werden. Der Antrieb muß in Arbeitslage und wieder zurück geschwenkt werden.

Das Aufwickeln des Schleppseils von Hand verursacht Stillstandszeiten beim Schleppbetrieb.

Reibungsbremsen haben ein Losbrechmoment, was den Schleppvorgang bei Böigkeit so ungleichmäßig gestaltet, daß es zum Aufschaukeln der Schwingung des Schleppseilzuges kommen kann, wodurch der Pilot gefährdet wird.

Durch das Masseträgheitsmoment der rotierenden Massen können einerseits bei auf das Luftfahrzeug wirkenden plötzlichen Böen schlecht auszusteuernde Zugkraftspitzen auftreten (Seilrißgefahr), andererseits besteht bei zu geringer Abbremsung der Seiltrommel die Gefahr des Schlaufenwurfs.

Wirbelstrombremsen benötigen, um zu wirken, eine Mindestdrehzahl. Bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere beim Stillstand ist somit Zusatzanbremsung nötig. Außerdem ist dieses System wegen der komplizierten Regelelektronik sehr teuer.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine ohne wesentliche Zugkraftschwankungen (kein Losbrechmoment, ggf. Kompensierung des Masseträgheitsmomentes der Seiltrommel) voreinstellbar regelnde Abrollwinde zu realisieren.

Die Abrollwinde ist kompakt und robust. Sie ist unter Verwendung bereits zum Stand der Technik gehörender Bauelemente und Regelsysteme kostengünstig herzustellen.

Dem Windenfahrer ist es ohne aufwendige Handlungen möglich, die Seiltrommeldrehrichtung bei Erfordernis zu ändern. Wenn das Konstanthalten der Seilzugkraft dies erfordert, kehrt die Abrollwinde die Drehrichtung der Seiltrommel in gewissen Ausnahmefällen automatisch um. Die mobile Plattform hat somit Zeit, auf die zum normalen Schleppbetrieb erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen, ohne daß das Schleppseil durchängt, mit allen den damit verbundenen Risiken.

Das Aufwickeln des Schleppseils ist ohne Stillstandszeiten und unkompliziert möglich.

Zur sicheren Gestaltung des Luftfahrzeugschlepps kann der Windenfahrer von der optischen Beobachtung der Zugkraftanzeige entlastet werden, indem die Seilzugkraft durch die Abrollwinde zusätzlich oder allein akkustisch angezeigt wird. Dies gilt sinngemäß für die Drehrichtung der Seiltrommel und für eine Warnung: 'Seil fast abgetrommelt'.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird im folgenden entsprechend den Schutzansprüchen dargestellt.

Mit der Welle der Seiltrommel (im folgenden "Trommel" genannt) mechanisch verbunden ist eine Baugruppe, welche als Pumpe bzw. Generator und als Motor entsprechend Anspruch 1 bis 5 verwendet werden kann. Im normalen Schleppbetrieb erzeugt diese Baugruppe nach Anspruch 6 das notwendige Gegendrehmoment zu dem durch die am Trommelumfang angreifende Zugkraft des Schleppseils (im folgenden "Seil" genannt) erzeugten Drehmoment. Dadurch kann nach Anspruch 1 Energie gespeichert werden. Die Art der Energiespeicherung richtet sich nach der Auswahl der unter Anspruch 2 bis 5 verwendeten technischen Lösung. Der Energiespeicher kann beispielsweise sein:
nach Anspruch 2 ein Luftdruckbehälter
nach Anspruch 3 ein Federkraftspeicher
nach Anspruch 4 ein Akkumulator
nach Anspruch 5 ein teils mit Luft, teils mit Hydrauliköl gefüllter Druckbehälter.

Im einfachen Fall kann durch aus der Technik bekannte Regelsysteme das Drehmoment an der Welle entsprechend Anspruch 7 einstellbar konstant gehalten werden. Da die Seilzugkraft im Wesentlichen proportional dem Drehmoment an der Welle konstant gehalten wird. Zum Erreichen einer besseren Konstanz des Seilzugs kann dieser durch aus der Technik bekannte Sensoren in die Drehmomentenregelung eingehen. Das Masseträgheitsmoment der Trommel mit dem aufgewickelten Seil würde sich entsprechend Anspruch 9 somit nicht auf die Seilzugkraft auswirken.

Erfindungsgemäß nach Anspruch 8 kann der Energiespeicher die Energie liefern, die erforderlich ist, wenn zum Konstanthalten der Seilzugkraft oder zum Aufwickeln des Seils nach dem Schleppvorgang dies erforderlich wird. Auch nach Anspruch 8 ist möglich, daß der Energiespeicher gefüllt ist und die wegen der Erzeugung des Gegendrehmomentes anfallende Energie aus dem System an die Umwelt abgegeben wird.

Die unter Anspruch 10 zu dessen Realisierung erforderlichen technischen Bauelemente sind Stand der Technik. Zur Zugkraftanzeige kann meist mit hinreichender Genauigkeit das Drehmoment an der Trommelwelle als Meßgröße verwandt werden.

Im folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispieles eine erfindungsgemäße mobile Startwinde für Luftfahrzeuge beschrieben.

Das Beispiel beschreibt ein pneumatisches System entsprechend Anspruch 2. Das Gegendrehmoment an der Welle wird durch einen Umlaufkolbenverdichter erzeugt, der den Druck in einem Druckbehälter erhöht. Letzterer kann in der Trommel untergebracht werden. Über die Regelung des Drucks am Pumpenausgang kann das Gegendrehmoment geregelt werden. Der Regler kann von Hand auf einen Sollwert eingestellt werden, und von einem von der Seilzugkraft beeinflußten Geber auf diesem Sollwert gehalten werden, indem der Luftdruck am Pumpenausgang entsprechend variiert wird. Wenn die Seilzugkraft nur grob konstant gehalten werden soll, ist es einfach möglich, den Druck am Pumpenausgang konstant zu halten. Wenn der Druck aus dem Druckbehälter zugeführt, bis der Sollwert erreicht ist. Dies kann bedeuten, daß die Pumpe als Motor wirkt, also die Drehrichtung der Trommel sich umkehrt.

Die akustische Seilzugkraftanzeige und Drehrichtungsanzeige kann durch wechselnde Tonhöhe und/oder Intervallfolge und/oder mittels Sprachspeicherelektronik im Klartext erfolgen. Dies gilt auch für die 'Seil fast abgewickelt'-Meldung, welche z. B. durch eine Lichtschranke ausgelöst werden kann. Eine Seilzugkraftanzeige durch ein in z. B. 'N' kalibriertes Manometer ist unabhängig von der akkustischen Anzeige möglich.

Eine rein pneumatische Lösung der akkustischen Anzeigen wird mit folgenden Beispielen beschrieben. Die Töne werden mit Pfeifen erzeugt. Die Tonhöhe kann mit der Seilzugkraft sich ändern, wenn am Pumpenausgang der Luftdruck abgenommen wird und das Resonanzvolumen einer Pfeife über eine federnd verschiebbaren Kolben verändert wird. Die Drehzahl der Trommel kann akustisch eingeschätzt werden, wenn der Pfeifton bei jeder Umdrehung der Trommel durch einen über einen Stößel gesteuerten Schieber kurz unterbrochen wird. Das Rückwärtsdrehen der Trommel kann akustisch erkannt werden, wenn die intervallweise Unterbrechung des Tones unterbleibt. Dazu darf der o.g. Stößel in dieser Drehrichtung der Trommel nicht betätigt werden. Eine andere Variante wäre es, wenn statt des Ausbleibens der Tonunterbrechung der Ton mehrfach kurz hintereinander unterbrochen wird. Das ggf. schrill von den anderen Signalen abweichende Signal 'Seil fast abgerollt' kann wie folgt ausgelöst werden. Eine oder mehrere Windungen des Seils in der untersten Lage halten den Stößel eines Luftschiebers nieder. Letzterer gibt erst Luft an eine Pfeife weiter, wenn der Stößel freigegeben ist. wenn der Umlaufkolbenverdichter als Motor beim Seilaufwickeln schneller drehen soll, kann zusätzlich als Motor eine Druckluftturbine nur für diesen Zweck eingebaut werden.

Claims (10)

1. Mobile Startwinde für Luftfahrzeuge, welche auf einer beweglichen, mit eigenem Antrieb ausgestatteten Plattform befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schleppvorgangs die durch Freigeben des Schleppseils an der Startwinde umgesetzte Energie gespeichert und zum Einholen des freigegebenen Schleppseils wiederverwendet werden kann.

2. Startwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pneumatische Systeme für diesen Zweck eingesetzt werden können.

3. Startwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische Systeme für diesen Zweck eingesetzt werden können.

4. Startwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Systeme für diesen Zweck eingesetzt werden können.

5. Startwinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hybridlösungen entsprechend Ansprüchen 2 bis 4 angewandt werden können.

6. Startwinde nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Seiltrommelwelle wirkende energieumwandelnde Baugruppe gleichzeitig das Drehmoment zur Erzeugung der Schleppseilzugkraft liefert.

7. Startwinde nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sollgröße für die Schleppseilzugkraft voreingestellt werden kann und unabhängig von der Geschwindigkeit des Schleppseils relativ zur Startwinde durch Regelglieder in Grenzen konstant gehalten werden kann.

8. Startwinde nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Anspruch 7 in Grenzen auch gilt, wenn das energiespeichernde Bauelement keine Energie zugeführt bekommt oder wenn es Energie abgibt.

9. Startwinde nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung des Masseträgheitsmomentes der Seiltrommel auf die Seilzugkraft kompensiert wird, wenn Regelglieder eingesetzt werden, welche auf das von der im Anspruch 6 genannten Baugruppe erzeugte Drehmoment wirken.

10. Startwinde nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugkraft des Schleppseils zusätzlich oder ausschließlich akustisch angezeigt werden kann und/oder akustisch die Drehrichtung der Seiltrommel erkannt werden kann und/oder die Drehzahl der Seiltrommel akustisch angezeigt werden kann und/oder das nahezu vollständige Abwickeln des Schleppseils von der Seiltrommel gemeldet werden kann.