DE102007049819B4

DE102007049819B4 - Entladevorrichtung für eine Seilwinde eines Hubschraubers und Seilwinde mit Entladevorrichtung

Info

Publication number: DE102007049819B4
Application number: DE200710049819
Authority: DE
Inventors: Ingolf Beiten; Peter Bohlender; Siegfried Schönfelder
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: DE102007049819A1

Abstract

Entladevorrichtung für eine Seilwinde (3), umfassend ein elektrisch leitendes Kabel (6) und eine zum elektrischen Kontakt mit einem Erdpotential vorgesehene Ableitspitze (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (6) eine Sonde (7) mit einem gegenüber dem Kabel (6) hohen elektrischen Widerstand aufweist, ein Gehäuse (9) der Sonde (7) aus nichtleitendem Kunststoff besteht und die Sonde (7) umfänglich einen elektrisch leitenden Bereich (13) aufweist, der über elektrisch leitende Mittel (15) mit der zum Kontakt mit dem Erdpotential vorgesehenen Ableitspitze (14) verbunden ist, so dass auch wenn die Sonde seitlich oder liegend mit dem Erdpotential in Berührung kommt, eine Entladung stromgebremst über eine Anordnung von zwei parallel geschalteten Widerstandsketten, bestehend aus jeweils sieben Hochspannungswiderständen (8) in Reihe, die jeweils auf einer zweilagigen Leiterplatte angeordnet sind, erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladevorrichtung für eine Seilwinde eines Hubschraubers und eine Seilwinde mit einer Entladevorrichtung.
Ein Luftfahrzeug kann sich unter bestimmten Wetterbedingungen elektrostatisch aufladen, so dass es zwischen dem Luftfahrzeug und der Erde (Ground) zu hohen statischen Spannungen kommen kann. Bisher werden als Entladevorrichtungen lediglich normale Stahlseile verwendet, die z. B. am Seil einer Seilwinde unterhalb der Lastenaufnahme befestigt sind. Beim Absetzen oder Aufnehmen einer Last, insbesondere einer Person, mit der Seilwinde, z. B. aus einem Hubschrauber, kann es so zu Entladungen kommen, die für eine Person oder für die Bordelektronik des Hubschraubers gefährlich sind. Auch die Funktionen der Seilwinde oder einer anderen Controllersteuerung können durch hohe Entladeströme gestört werden.
DE 4217253 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum Ableiten von elektrostatischer Aufladung eines Bauteils. Diese Vorrichtung besteht aus einem plattenförmigen Abschnitt, welcher mit dem Bauteil durch einen Nagel verbunden werden kann. Dieser Abschnitt ist über ein Kabel mit der Erdleitung einer Steckdose verbunden.
DE 4116066 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum funkenlosen Potentialausgleich zwischen zwei Körpern, z. B. einem Flugzeug und einem Tanklastwagen. Die Vorrichtung sieht einen regelbaren Widerstand vor, welcher beim Verbinden der beiden Körper unendlich hoch ist und dann geregelt nach und nach reduziert wird, um einen Potentialausgleich zwischen den beiden Körpern zu gewährleisten.
DE 4106074 A1 beschreibt eine Erdungsleitung, welche zur Verminderung der Gefährdung durch einen elektrischen Schlag vorgesehen ist und mindestens zwei in Reihe geschaltete Widerstände und optional noch parallel geschaltete Widerstandsgruppen umfasst. Die Erdungsleitung ist auf der einen Seite mit einem Erdungsarmband und auf der anderen Seite mit einem Null-Leiter, z. B. einem metallischen Möbel, verbunden.
DE 2547390 A1 beschreibt ahnlich wie DE4106074A1 ein Erdungsarmband, welches aus mehreren Teilwiderstanden besteht und ebenfalls zwei parallel geschaltete Widerstandszweige aufweist.
US 6873516 B1 beschreibt eine Entladevorrichtung für Tastaturen und Mousepads.
US 4283749 beschreibt eine Entladevorrichtung, welche aus einer Reihe von aneinander gepressten leitenden Keramik-Kugeln besteht. Der Zwischenraum zwischen den Kugeln soll zur Entladung des statischen elektrischen Potentials eines Hubschraubers dienen.
US 3585447 beschreibt eine Vorrichtung zur Ableitung von Ladungen von Flugzeugen in der Luft. Dazu werden verschiedene Elektroden, z. B. Bürsten-Elektroden, sphärische Elektroden oder ein Hochspannungs-Elektroden-Stab, für verschiedene Spannungssituationen vorgeschlagen.
US 3416033 beschreibt eine Vorrichtung zur Entladung elektrostatisch geladener Objekte, insbesondere Hubschrauber. Die Vorrichtung umfasst zwei leitende Endkappen und einen hohlen zylindrischen Spannungs-Stab aus isolierendem Material. Im Inneren des hohlen Stabs ist in einer Ausführungsform ein konzentrierter Widerstand zwischen den Endkappen vorgesehen.
EP 161993 B1 beschreibt ein Messsystem, welches über einen Sensor am Schuh einer Rettungsperson das Potential zwischen einem Hubschrauber und dem Grund misst. In Abhangigkeit von der gemessenen Spannung wird über eine aktive Ableitung das Potential kontinuierlich auf Null gebracht, um so einen Stromschlag bei Kontakt zwischen Rettungsperson und zu rettender Person zu vermeiden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit der kontrollierten Entladung eines statisch geladenen Luftfahrzeugs, insbesondere eines Hubschraubers, zu schaffen, bei der die Entladung derart gedämpft erfolgt, dass sie keine Gefahr für Mensch und Elektronik darstellt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Entladevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Seilwinde mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Die erfindungsgemäße Entladevorrichtung für eine Seilwinde, umfasst ein elektrisch leitendes Kabel mit einer zum elektrischen Kontakt mit einem Erdpotential vorgesehenen Ableitspitze z. B. in Form eines Kabelendes. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Sonde mit einem gegenüber dem Kabel hohen elektrischen Widerstand aufweist.
Auf diese Weise können hohe Entladeströme wirksam reduziert und gedämpft werden. Eine z. B. mit einer Seilwinde von einem Hubschrauber abgesetzte Person wird geschützt. Darüber hinaus besteht auch keine Gefahr mehr für elektronische Steuerungen wie die Bordelektronik eines Hubschraubers oder die Steuerelektronik einer Seilwinde.
Zusammen mit dem Luftfahrzeug bildet die Entladevorrichtung mit Sonde ein R-C-Glied. Damit ist eine durch den Widerstand definierte Zeit zur Entladung des Luftfahrzeugs bei Erdung erforderlich. Der Widerstand kann je nach zu erwartender statischer Aufladung des Luftfahrzeugs gewählt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Entladevorrichtung kann eine fehlerfreie Funktion einer Seilwinde, z. B. im Rettungseinsatz auf See, sichergestellt werden. Bei Verwendung der bisherigen Entladevorrichtungen kam es durch harte Entladeimpulse leicht au Störungen wie abruptem Stoppen und Fehlanzeigen in der Bedienungseinheit der Seilwinde, dem sogenannten Pendant. Solche Störungen können durch Einsatz der erfindungsgemäßen Entladevorrichtung vermieden werden.
Vorzugsweise beträgt der Widerstand der Sonde mindestens 98 kΩ. Der Widerstand kann eine Widerstandskette sein, die aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen besteht, insbesondere aus 2 bis 10 Widerständen.
Um eine Redundanz im Fehlerfall zu erreichen, können auch zwei parallel geschaltete Widerstände verwendet werden, von denen jeder einzelne auch allein geeignet ist, die Ladungen zuverlässig in der gewünschten Form abzuleiten.
Die erfindungsgemäße Entladevorrichtung kann ohne großen Aufwand in bestehende Seilwinden integriert werden. Entweder können bestehende Seile entsprechend modifiziert werden, so dass die Tragcharakteristiken unverändert bleiben, oder ein Seil mit erfindungsgemäßer Entladevorrichtung kann im Austausch gegen ein herkömmliches Seil verwendet werden. Damit ist eine kostengünstige Ausrüstung mit erheblich verbesserter Sicherheit bei statischer Aufladung erreichbar.
Das Gehäuse der Sonde besteht vorzugsweise aus nichtleitendem Material, insbesondere aus Glasfaserverbundwerkstoffen. Es kann zylindrisch geformt sein.
Die Sonde ist vorzugsweise in der Nähe der zum Kontakt mit dem Erdpotential vorgesehenen Ableitspitze angeordnet.
Es kann vorteilhaft sein, die Sonde mit einem elektrisch leitenden Bereich entlang ihres Umfangs auszurüsten, der elektrisch leitend mit der zum Kontakt mit dem Erdpotential vorgesehenen Ableitspitze verbunden ist. So wird eine sichere Erdung erreicht, wenn die Sonde seitlich oder liegend mit einem Erdpotential in Berührung kommt, wie es z. B. bei Offshore-Plattformen etc. vokommen kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert:
1 zeigt einem Hubschrauber mit einer Rettungswinde und einer erfindungsgemäßen Entladevorrichtung;
2 zeigt eine erfindungsgemäße Entladevorrichtung im Schnitt;
3 zeigt eine in einer Entladevorrichtung verbaubare Leiterplatine.
1 zeigt einen Hubschrauber 1 im Flug, von dem eine Person 2 mit einer Rettungswinde 3 abgeseilt werden soll. Hubschrauber können bei ungünstigen Wetterbedingungen hohe statische Ladungen aufnehmen, die sich bei Berührung mit dem Erdpotential mit hohen Entladeströmen entladen. Solche Entladeströme können für eine abzuseilende Person oder Ladung und auch für die Winden- und Bordelektronik des Hubschraubers gefährlich werden.
Von der Seilwinde 3 kann ein Seil 4 abgespult werden, an dem an einem Haken 5 eine Person oder eine Last befestigt werden kann. Unterhalb des Hakens 5 ist ein Entladekabel 6 angebracht, das vor Erdberührung der abgeseilten Person oder Ladung mit einer dafür vorgesehenen Ableitspitze 14 Berührung mit dem Boden, dem Wasser oder einer Plattform und somit dem Erdpotential bekommt. So können statische Ladungen des Hubschraubers 1 abgebaut werden. Dabei kommt es aber zu hohen Spannungen und entsprechend zu hohen Entladeströmen. Um diese hohen Entladeströme zu dämpfen, verfügt das in 1 dargestellte Entladekabel 6 über eine Entladesonde 7.
In 2 ist die erfindungsgemäße Entladevorrichtung mit der Entladesonde 7 im Schnitt dargestellt. Das elektrisch leitfähige Kabel 6 umfasst an seinem unteren Ende die Sonde 7, die einen gegenüber dem Kabel 6 hohen elektrischen Widerstand aufweist.
Das Gehäuse 9 der Sonde 7 ist zylindrisch und besteht aus Glasfasermaterial. Es ist 420 mm lang und besitzt eine Wandstärke von 4 mm.
Die Sonde 7 umfasst zwei parallel geschaltete Widerstandsketten, bestehend aus jeweils sieben Hochspannungswiderständen 8 in Reihe, die jeweils auf einer zweilagigen Leiterplatte angeordnet sind. Jeder Widerstand hat einen Wert von 28 kOhm, also jede Widerstandskette einen Gesamtwiderstand von 196 kOhm. Der Widerstandswert kann in Abhängigkeit der zu erwartenden statischen Ladungen des Hubschraubers und der erwünschten Dämpfungscharakteristik berechnet und angepasst werden. Aus Redundanzgründen sind zwei Ketten parallel angeordnet (nicht dargestellt), um bei Ausfall einer Entladekette immer noch für eine sichere Funktion zu sorgen.
Ein innerer Hohlraum 10 um die Widerstandsanordnung ist mit 2-Komponenten-Polyurethanschaum gefüllt.
Ist der Hubschrauber elektrostatisch aufgeladen, teilt sich die Hochspannung bei Ground-Berührung der Ableitspitze auf die Reihenwiderstände auf. Der Entladestrom fliesst gedämpft ab.
Die Sonde 7 ist mit dem Kabel 6 über einen Stecker 11 verbunden. Am unteren Ende der Sonde 7 ist die ca. 10 cm lange Ableitspitze 14 ebenfalls mittels eines Steckers 12 angebracht.
Die Entladesonde 7 hängt damit unter dem Windenseil 4 und berührt mit ihrer Ableitspitze 14 als erstes die Erde oder die auf elektrischem Erdpotential befindliche Struktur wie z. B. das Metallmesh des Personenkorbes eines Offshore Windgenerators. Die Entladung erfolgt stromgebremst über die Anordnung der Hochspannungswiderstände 8.
Zur sicheren Kontaktierung auch im liegenden Zustand ist das untere Ende der Sonde 7 zusätzlich mit einem Aluminiumring 13 versehen. Der Aluminiumring 13 ist mit einer leitfähigen Bandlitze 15 mit der Ableitspitze 14 elektrisch leitend verbunden.
3 zeigt schematisch den Aufbau einer Leiterplatte 16, auf die die in der Abbildung daneben liegenden Widerstände 17 aufgelötet werden. Auf der Leiterplatte 16 sind Positionen 18 für sieben Widerstände 17 vorgesehen. An jeder Widerstandsposition 18 sind in die Leiterplatte 16 drei Isolationsschlitze 19 eingefräst. Sie vergrößern die Isolationsfläche auf dem Leiterplattenmaterial und verhindern so auf jeder Teilstrecke 20 einen Funkenüberschlag.
Bezugszeichenliste

1: Hubschrauber
2: Person
3: Rettungswinde
4: Seil
5: Haken
6: Entladekabel
7: Entladesonde
8: Hochspannungswiderstände
9: Gehäuse
10: Hohlraum
11, 12: Stecker
13: Aluminiumring
14: Ableitspitze
15: Bandlitze
16: Leiterplatte
17: Widerstand
18: Widerstandsposition
19: Schlitz
20: Widerstandsteilstrecke

Claims

Entladevorrichtung für eine Seilwinde (3), umfassend ein elektrisch leitendes Kabel (6) und eine zum elektrischen Kontakt mit einem Erdpotential vorgesehene Ableitspitze (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (6) eine Sonde (7) mit einem gegenüber dem Kabel (6) hohen elektrischen Widerstand aufweist, ein Gehäuse (9) der Sonde (7) aus nichtleitendem Kunststoff besteht und die Sonde (7) umfänglich einen elektrisch leitenden Bereich (13) aufweist, der über elektrisch leitende Mittel (15) mit der zum Kontakt mit dem Erdpotential vorgesehenen Ableitspitze (14) verbunden ist, so dass auch wenn die Sonde seitlich oder liegend mit dem Erdpotential in Berührung kommt, eine Entladung stromgebremst über eine Anordnung von zwei parallel geschalteten Widerstandsketten, bestehend aus jeweils sieben Hochspannungswiderständen (8) in Reihe, die jeweils auf einer zweilagigen Leiterplatte angeordnet sind, erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der Sonde (7) mindestens 98 kOhm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand eine Widerstandskette ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand aus zwei parallelen Widerständen oder zwei parallelen Widerstandsketten besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) zylindrisch ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (6) und die Ableitspitze (14) mit der Sonde (7) über Stecker (11, 12) verbunden sind.
Seilwinde (3) mit einer Entladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.