DE102007042680B4

DE102007042680B4 - Faserseil aus hochfesten Kunstfasern für eine Hubschrauberrettungswinde

Info

Publication number: DE102007042680B4
Application number: DE102007042680.3A
Authority: DE
Inventors: Florian Kempf; Jürgen Fischer
Original assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: US20110078996A1; US7866245B2; US20090078922A1; US8205535B2; ITMI20081544A1; IT1391505B1; DE102007042680A1

Abstract

Faserseil (10) aus hochfesten Kunstfasern für eine Hubschrauberrettungswinde, umfassend mehrere miteinander verflochtene, lasttragende Kunstfaserlitzen (12), mindestens eine elektrisch leitende Einlage (16), sowie einen Verschleißindikator (14, 18, 24) zur visuellen Prüfung des Faserseils (10), dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die miteinander verflochtenen, lasttragenden Kunstfaserlitzen (12) dazu ausgebildet sind, alle auf das Faserseil (10) wirkenden Kräfte zu tragen, und dass die miteinander verflochtenen, lasttragenden Kunstfaserlitzen (12) in radialer Richtung (r) betrachtet von einer Reibungs-verringernden Stapelfaserlage (14), einem inneren Seilmantel (18) und einem äußeren Seilmantel (20) umhüllt sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Faserseil aus hochfesten Kunstfasern für eine Hubschrauberrettungswinde gemäß dem Patentanspruch 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Winde, insbesondere eine Hubschrauberrettungswinde, gemäß dem Patentanspruch 14.
STAND DER TECHNIK
Als Standardseil für Hubschrauberrettungswinden werden zur Zeit Stahlseile aus Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4314 in 19×7-Bauweise eingesetzt. Die Seile sind im Betrieb hohen Belastungen ausgesetzt. Nachteilig dabei ist die hohe Anfälligkeit der Edelstahlseile gegenüber Torsion-, Biege- und Knickbelastung. Resultierend daraus ist eine kurze, in der Regel auf maximal 1500 Lastzyklen begrenzte Benutzungsdauer der Edelstahlseile. Da Edelstahlseile zudem eine schlechte Schadenserkennbarkeit aufweisen, sind in kurzen Wartungsintervallen kostspielige Inspektionen zur Überprüfung der Schadensfreiheit des Seils erforderlich. Weitere Nachteile der Edelstahlseile sind das Eigendrehverhalten unter Last, die Anfälligkeit gegenüber korrosiven Medien sowie das verhältnismäßig hohe Gewicht. Weiterhin sind Edelstahlseile aufgrund ihrer verhältnismäßig rauen Oberfläche schlecht zu reinigen.
Das Dokument EP 0 731 209 A1 beschreibt ein Kunstfaserseil aus Kunstfasern, d. h. Aramidfasern, mit mehreren lasttragenden Litzen. Diese Litzen sind miteinander verzwirnt, d. h. um eine Längsachse des Kunstfaserseils verdreht.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Seil für eine Hubschrauberwinde derart weiterzubilden, dass unter Vermeidung der genannten Nachteile insbesondere eine längere Benutzungsdauer, eine einfache Schadenserkennbarkeit und ein geringeres Gewicht des Seils gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 13 bilden vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Faserseils aus Kunstfasern. Darüber hinaus wird diese Aufgabe auch durch eine mit einem entsprechenden Faserseil versehene Winde, insbesondere eine Hubschrauberrettungswinde, mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Seil für die Hubschrauberwinde als ein Faserseil aus Kunstfasern ausgebildet und umfasst mehrere miteinander verflochtene, lasttragende Kunstfaserlitzen, mindestens eine elektrisch leitende Einlage, sowie einen Verschleißindikator zur visuellen Prüfung des Faserseils.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Seils aus mehreren miteinander verflochtenen lasttragenden Kunstfaserlitzen weist das Seil in vorteilhafter Weise ein geringes Gewicht, eine sehr geringe Dehnung unter Last, eine hohe Bruchfestigkeit, kein Eigendrehmoment und eine gute Spleißbarkeit auf. Da Kunststofffasern hervorragende elektrische Isolatoren sind, ist das Seil mit einer elektrisch leitenden Einlage versehen. Dies ist erforderlich, um das unterschiedliche elektrische Potential zwischen Hubschrauber und Boden ausgleichen zu können. Der Potentialunterschied kommt durch die Reibung der Rotorblätter an den Molekülen der Luft zustande, die eine statische Aufladung des Helikopters in der Größenordnung von 10 KV bis 100 KV hervorruft. Der Ausgleich des elektrischen Potentials ist zwingend nötig, um zu verhindern, dass Personen, die mit der Winde in den Hubschrauber oder vom Hubschrauber zum Boden befördert werden, einen elektrischen Schlag bekommen. Da das erfindungsgemäße Seil zudem einen Verschleißindikator aufweist, ist eine Beschädigung des Faserseils durch eine einfache visuelle Prüfung erkennbar.
Nach einer ersten Ausbildungsform der Erfindung sind, in radialer Richtung betrachtet, die lasttragenden Kunstfaserlitzen von einer Stapelfaserlage, einem in einer Signalfarbe eingefärbten inneren Seilmantel und einem äußeren Seilmantel umhüllt. Die notwendige elektrisch leitende Einlage ist vorliegend faserförmig ausgebildet und in die Stapelfaserlage eingeflochten. Die auf das Seil wirkenden Kräfte werden ausschließlich vom Seilkern, d. h. den lasttragenden, miteinander verflochtenen Kunstfaserlitzen getragen. Die zwischen innerem Seilmantel und lasttragenden Kunstfaserlitzen angeordnete, elektrisch leitende Stapelfaserlage hat den Zweck, die Reibung zwischen Seilkern und -mantel zu verringern. Als Verschleißindikator ist der innere Seilmantel mittels einer Signalfarbe, beispielsweise Orange, eingefärbt. Hiermit ist auf einfache Art und Weise ein Verschleißindikator zur Verfügung gestellt, da bei einer Beschädigung des äußeren Seilmantels die Signalfarbe des inneren Seilmantels sichtbar wird, sodass ein Seilschaden leicht erkennbar ist. Vorteilhaft bei dieser Konstruktion ist insbesondere die gute Haftung von Mantel und Kern so wie der gute Schutz des Seilkerns.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind, in radialer Richtung betrachtet, die lasttragenden Kunstfaserlitzen von einer in einer Signalfarbe eingefärbten Stapelfaserlage und einem äußeren Seilmantel umhüllt. Die elektrisch leitende Einlage ist wiederum faserförmig ausgebildet und in die mit einer Signalfarbe eingefärbte Stapelfaserlage eingeflochten. In vorteilhafter Weise dient vorliegend die Stapelfaserlage einerseits der Hemmung der Reibung zwischen Seilmantel und Seilkern und andererseits als Verschleißindikator, um eine Beschädigung des äußeren Mantels anzuzeigen. Über den Seilmantel ist der lasttragende Seilkern zudem vor Abrieb und UV-Strahlung geschützt.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung sind, in radialer Richtung betrachtet, die lasttragenden Kunstfaserlitzen von einer in einer Signalfarbe eingefärbten Stapelfaserlage und einem äußeren Seilmantel umhüllt. Die erforderliche elektrisch leitende Einlage ist wiederum faserförmig ausgebildet und in den äußeren Seilmantel eingeflochten. Entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform dient die Stapelfaserlage wiederum als Verschleißanzeige bei einer Beschädigung des äußeren Seilmantels und der Hemmung der Reibung zwischen Seilkern und Seilmantel. Die in den Seilmantel eingeflochtene, faserförmige, elektrisch leitende Einlage dient, wie bereits ausgeführt, der elektrischen Leitfähigkeit der Seilkonstruktion und trägt gleichzeitig zur Minderung des Verschleißes durch den Abrieb der Kunstfasern bei.
Vorzugsweise sind die vorgestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Seils für eine Hubschrauberwinde mit einem flexiblen Harzsystem imprägniert. Dies hat den Effekt, dass das Seil gegen ein Eindringen von Wasser und Schmutz versiegelt ist, d. h., dass insbesondere eine einfachere Reinigung des Seils gewährleistet ist.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist in radialer Richtung betrachtet die elektrisch leitende Einlage als ein einen Seilkern bildenden Draht ausgebildet, um den die lasttragenden Kunstfaserlitzen geflochten sind, wobei der äußere Umfang des Faserseils mit einer eingefärbten Beschichtung versehen ist. Entsprechend zu den bereits beschriebenen Ausführungsformen sind auch vorliegend lediglich die miteinander verflochtenen Kunstfaserlitzen lasttragend, während der den Seilkern bildende Draht lediglich die notwendige elektrische Leitfähigkeit des Seils sicherstellt. Über die eingefärbte Beschichtung ist wiederum eine einfache visuelle Prüfung des Seils ermöglicht, da bei einer Beschädigung die entsprechende Stelle einfach zu erkennen wäre.
Gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrisch leitende Einlage mehrere Drähte, wobei die Anzahl der Drähte der Anzahl der lasttragenden Kunstfaserlitzen entspricht und in jede der Kunstfaserlitzen jeweils ein Draht eingeflochten ist. Entsprechend zu der vorherigen Ausführungsform ist der Verschleißindikator wiederum als eine eingefärbte Beschichtung ausgebildet.
Denkbar ist auch, dass bei der vierten und fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seils für eine Hubschrauberwinde der Verschleißindikator derart ausgebildet ist, dass jede der lasttragenden Kunstfaserlitzen mit einer eingefärbten Beschichtung versehen ist.
Vorzugsweise ist bei den Ausführungsformen vier und fünf das Seil mit einer weiteren Mantelfläche mit hoher Temperaturbeständigkeit, beispielsweise Aramid oder Zylon©, umhüllt. Dies hat den Vorteil, dass durch das Vorsehen dieser Mantelfläche eine kurzfristige Temperaturbeständigkeit bis 300°C gewährleistet ist.
Um ein Eindringen von Schmutz und Wasser zu erschweren, ist diese Mantelfläche vorteilhafterweise mit einem flexiblen Harzsystem imprägniert.
Bei den Ausführungsformen vier und fünf sind die Drähte einer Kunststoffhülle ummantelt. Dies hat den Effekt, dass ein ausreichender Schutz der Drähte vor chemischen Einflüssen sichergestellt ist.
Vorzugsweise weist das Seil acht oder zwölf miteinander verflochtene, lasttragende Kunstfaserlitzen auf und die Kunstfaserlitzen sind aus Aramid, Dyneema©, Vectran© oder Zylon© ausgebildet.
Aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit ist die elektrisch leitende Einlage vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, in der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeuten:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seils für eine Hubschrauberwinde;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seils;
3 eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seils;
4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seils, und
5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Seils.

In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich oder sinnvoll ist.
Das in 1 in einer Schnittdarstellung mehr oder minder schematisch dargestellte, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Seil für eine Hubschrauberwinde umfasst zwölf miteinander verflochtene, lasttragende Kunstfaserlitzen 12. Die Kunstfaserlitzen 12 sind vorliegend aus Dyneema© ausgebildet.
Diese zwölffach geflochtenen Dyneema©-Kunstfaserlitzen 12 bilden den eigentlichen Seilkern. Um diesen Seilkern ist eine Stapelfaserlage 14 angeordnet. In die Stapelfaserlage 14 ist als elektrisch leitende Einlage 16 eine dünne Lage Kupferdrähte eingeflochten, um die notwendige elektrische Leitfähigkeit des Seils 10 zu gewährleisten.
Die Stapelfaserlage 14 ist, in radialer Richtung r betrachtet, von einem inneren Seilmantel 18, sowie einem den inneren Seilmantel 18 umhüllenden äußeren Seilmantel 20 umfasst. Der innere Seilmantel 18 und der äußere Seilmantel 20 sind jeweils aus Kunstfasern ausgebildet.
Der innere Seilmantel 18 ist zudem mit einer Signalfarbe, vorliegend Orange, eingefärbt. Der innere Seilmantel 18 dient somit als ein Verschleißindikator, da bei einer Beschädigung des äußeren Seilmantels 20 der innere Seilmantel 18 sichtbar wird, so dass ein Seilschaden visuell einfach zu detektieren ist.
Zudem ist der äußere Seilmantel 20 mit einem flexiblen PU-Harzsystem imprägniert, um ein Eindringen von Wasser und Schmutz zu verhindern.
Bei dieser Konstruktion sind die Haftung von Mantel und Kern, sowie der Schutz des Seilkerns ausgesprochen hoch.
Auch bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung bilden zwölf miteinander verflochtene lasttragende Kunstfaserlitzen 12 den Kern der Seilkonstruktion. Um den Seilkern ist eine Stapelfaserlage 14 angeordnet, in die wiederum eine elektrisch leitende Einlage 16 in Form von Kupferfasern eingeflochten ist, um die elektrische Leitfähigkeit des Seils 10 zu gewährleisten.
Weiterhin ist die Stapelfaserlage 14 mit einer Signalfarbe, beispielsweise Orange, eingefärbt. Die Stapelfaserlage 14 ihrerseits ist von einem äußeren Seilmantel 20 umgeben. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausführungsform übernimmt die Stapelfaserlage 14 vorliegend zwei Funktionen, nämlich einerseits dient sie der Hemmung der Reibung zwischen Seilmantel und Seilkern und andererseits dient sie als Verschleißindikator, um eine Beschädigung des äußeren Mantels 20 anzuzeigen.
Entsprechend zu der in 1 beschriebenen Ausführungsform ist der äußere Seilmantel wiederum mit einem flexiblen PU-Harzsystem versiegelt, um ein Eindringen von Schmutz und Wasser zu verhindern.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform weist das Seil 10 wiederum einen aus zwölf miteinander verflochtenen lasttragenden Kunstfaserlitzen 12 bestehenden Seilkern aus Dyneema© auf. Der Seilkern ist von einer in einer Signalfarbe eingefärbten Stapelfaserlage 14 und einem äußeren Seilmantel 20 umfasst. Die elektrisch leitende Einlage 16 ist in den äußeren Seilmantel 20 in Form von Kupferfasern eingeflochten.
Die mit der Signalfarbe eingefärbte Stapelfaserlage 14 dient der Verschleißanzeige bei einer Beschädigung des äußeren Seilmantels 20 und der Hemmung der Reibung zwischen Seilkern und Seilmantel. Die zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit der Seilkonstruktion in den äußeren Seilmantel 20 eingebrachten Kupferfasern tragen auch gleichzeitig zur Minderung des Verschleißes durch den Abrieb der Kunstfasern bei. Entsprechend zu der ersten und zweiten Ausführungsform ist der äußere Seilmantel 20 wiederum durch ein flexibles Harzsystem gegen ein Eindringen von Wasser und Schmutz versiegelt.
Die in 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist als elektrisch leitende Einlage einen einzigen, den Seilkern bildenden Draht 22 auf, um den die zwölf lasttragenden Kunstfaserlitzen 12 aus Dyneema© geflochten sind. Lasttragend sind wiederum lediglich die miteinander verflochtenen Kunstfaserlitzen 12.
Zusätzlich ist das Seil mit einer eingefärbten Beschichtung 24, vorliegend als PU-Beschichtung ausgebildet, versehen und der Draht 22 ist mit einer Kunststoffhülle 26 ummantelt. Während die Kunststoffhülle 26 den Draht vor chemischen Einflüssen schützt, dient die eingefärbte Beschichtung 24 als Verschleißindikator, da ein entsprechender Abrieb der eingefärbten Beschichtung 24 eine einfache visuelle Prüfung des Seils ermöglicht. Zudem ist durch die Beschichtung 24 aber auch der notwendige Reibungskoeffizient gewährleistet, der notwendig ist, um auf das Seil 10 eine entsprechende Vorspannung in einer Vorspanneinheit aufbringen zu können.
Gemäß der letzten, in der 5 dargestellten Ausführungsform ist die elektrische Leitfähigkeit des Seils 10 durch in die einzelnen Seillitzen 12 eingeflochtene Kupferdrähte 22 realisiert. Zum Schutz der Kupferleiter vor chemischen Einflüssen sind diese wiederum, ähnlich wie bei Stromleitungen, mit einer Kunststoffhülle 26 ummantelt.
Um eine ausreichende Temperaturbeständigkeit zu gewährleisten, können die in 4 und 5 vorgestellten Ausführungsformen des Seils 10 mit einer zusätzlichen Ummantelung aus einem Material mit einer hohen Temperaturbeständigkeit versehen sein. Diese Ummantelung könnte beispielsweise aus Zylon© oder Aramid bestehen. Diese Faserarten haben sehr hohe Zersetzungstemperaturen und weisen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf, sodass eine kurzfristige (< 5 sec) Temperaturbeständigkeit bis 300°C sichergestellt ist. Zur Minderung des Verschleißes durch Abrieb und Licht ist es sinnvoll, diesen Mantel mit einem PU-Harz zu beschichten.
Bezugszeichenliste

10: Seil
12: Kunstfaserlitzen
14: StapelfaserlageΛ/erschleißindikator
16: Elektrisch leitende Einlage
18: Innerer Seilmantel/Verschleißindikator
20: Äußerer Seilmantel
22: Draht
24: Beschichtung/Verschleißindikator
26: Ummantelung Draht
r: Radiale Richtung

Claims

Faserseil (10) aus hochfesten Kunstfasern für eine Hubschrauberrettungswinde, umfassend mehrere miteinander verflochtene, lasttragende Kunstfaserlitzen (12), mindestens eine elektrisch leitende Einlage (16), sowie einen Verschleißindikator (14, 18, 24) zur visuellen Prüfung des Faserseils (10), dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die miteinander verflochtenen, lasttragenden Kunstfaserlitzen (12) dazu ausgebildet sind, alle auf das Faserseil (10) wirkenden Kräfte zu tragen, und dass die miteinander verflochtenen, lasttragenden Kunstfaserlitzen (12) in radialer Richtung (r) betrachtet von einer Reibungs-verringernden Stapelfaserlage (14), einem inneren Seilmantel (18) und einem äußeren Seilmantel (20) umhüllt sind.
Faserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Seilmantel (18) in einer Signalfarbe eingefärbt ist und die elektrisch leitende Einlage (16) faserförmig ausgebildet ist und in die Stapelfaserlage (14) eingeflochten ist.
Faserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfaserlage (14) in einer Signalfarbe eingefärbt ist und die elektrisch leitende Einlage (16) faserförmig ausgebildet ist und in die mit einer Signalfarbe eingefärbte Stapelfaserlage (14) eingeflochten ist.
Faserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfaserlage (14) in einer Signalfarbe eingefärbt ist und die elektrisch leitende Einlage (16) faserförmig ausgebildet ist und in den äußeren Seilmantel (20) eingeflochten ist.
Faserseil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserseil (10) mit einem flexiblen Harzsystem imprägniert ist.
Faserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Einlage (16) als ein einen Seilkern bildender Draht (22) ausgebildet ist, um den die lasttragenden Kunstfaserlitzen (12) geflochten sind, und dass das Faserseil (10) mit einer eingefärbten Beschichtung (24) versehen ist.
Faserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Einlage (16) mehrere Drähte (22) umfasst, wobei die Anzahl der Drähte (22) der Anzahl der lasttragenden Kunstfaserlitzen (12) entspricht und in jede der Kunstfaserlitzen (12) jeweils ein Draht (22) eingeflochten ist, und dass das Faserseil (10) mit einer eingefärbten Beschichtung (24) versehen ist.
Faserseil nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung (r) betrachtet die eingefärbte Beschichtung (24) von einer Mantelfläche umhüllt ist.
Faserseil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche mit einem flexiblen Harzsystem imprägniert ist.
Faserseil nach den Ansprüchen 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (22) mit einer Kunststoffhülle (26) ummantelt sind.
Faserseil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunstfaserlitzen (12) aus Aramid ausgebildet sind.
Faserseil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserseil (10) acht oder zwölf miteinander verflochtene, lasttragende Kunstfaserlitzen (12) aufweist.
Faserseil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Einlage (16) aus Kupfer ausgebildet ist.
Winde, insbesondere Hubschrauberrettungswinde, mit einem Faserseil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.