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Hydraulisch-pneumatische Steuervorrichtung für einziehbare Flugzeuglandegestelle
mit einem hydraulisch-pneumatisch betätigten Teleskop-Stoßdämpfer Die Erfindung
betrifft eine hydraulisch-pneumatische Steuervorrichtung für einziehbare Flugzeug"
landegestelle mit einem hydraulisch-pneumatisch betätigten Teleskop-Stoßdämpfer,
die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Teleskop-Stoßdämpfer in
Verbindung mit Steuerorganen und einer Druckflüssigkeitsquelle zusätzlich als längenveränderliche
Strebe zum Ein- und Ausfahren des Landegestells und als Einsteller des Bodenabstandes
des Flugzeugs ausgebildet ist.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Teleskop-Stoßdämpfer aus einem Zylinder mit mindestens zwei
Kolben besteht, wobei der mittlere Zylinderraum gasgefiillt ist, während der eine
äußere Zylinderraum wahlweise über einen Einziehregler mit einer Druckflüssigkeitsquelle
oder einem Flüssigkeitsausgleichsbehälter und der andere äußere, flüssigkeitsgefüllte
Zylinderraum über ein Steuerventil mit einem Druckverstärker vcrbindbar ist, der
über einen Heb-- und Senkregler entweder an die Druckflüssigkeitsquelle oder an
den Ausgleichsbehälter anschließbar ist.
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Die Erfindung eignet sich besonders, wenn auch nicht ausschließlich,
für Flugzeuglandegestelle in Tandemanordnung, bei denen. zwei Winkelhebel an Querachsen
des Flugzeugs angelenkt sind, wobei je ein Arm der Winkelhebel miteinander durch
einen einzigen Teleskop-Stoßdämpfer verbunden sind, während die beiden anderen Hebelarme
die Standbeine des Flugzeugs sind und z. B. Räder oder Kufen tragen. Die Erfindung
ist aber mit den gleichen Vorteilen und vielseitigen, Verwendungsmöglichkeiten auch
bei einfachen Landegestellen verwendbar, die einen einzigen, an einer Querachse
des Flugzeugs angelenkten doppelarmigen Hebel haben, der an einem seiner Arme z.
B. ein Rad oder ein Zwillingsrad trägt und an dessen anderem Hebelarm der Stoßdämpfer
angelenkt ist.
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Eine vorteilhafte Ausbildung des Druckverstärkers für die Steuervorrichtung
gemäß der Erfindung weist zwei durch einen Ringkolben getrennte, hinterein.-andergeschaltete,
flüssigkeitsgefüllte Druckkammern auf, von denen die erste mit dem Heb- und Senkregler
und die zweite mit dem Steuerventil verbunden und mit einer luftgefüllten, volumenveränderlichen
und ein Überdruckventil aufweisenden Druckluftkammer gepuffert ist.
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Das Steuerventil der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise
.entweder unmittelbar durch ein Druckgefälle vom Druckverstärker zum zugehörigen.
Zylinderraum oder bei umgekehrtem Druckgefälle mit einem vom Heb- und Senkregler
über ein Schwimmerventil oder von Hand betätigten Servokolben geöffnet. Die Zeichnung
bringt ein Ausführungsbeispiel für ein Räder-Tandemlandegestell. Dabei zeigt Fig.
1 das Landegestell von der Seite in schematischer Darstellung, Fig. 2 die hydraulisch-pneumatische
Steuervorrichtung in Landestellung, wobei die durch die Ladung verursachte Belastung
durch den Stoßdämpfer ausgeglichen wird, Fig. 3 die Vorrichtung in Flugstellung,
Fig. 4 die Vorrichtung beim Einziehen des Lan.degestells, Fig. 5 die Vorrichtung
beim Senken des Flugzeugrumpfes, Fig. 6 die Vorrichtung beim Heben des Flugzeugrumpfes
zurück in die normale Landestellung und Fig. 7 die Vorrichtung nach der Rückführung
in die Ausgangsstellung, wobei die Vorrichtung wieder die Stöße beim Landen und
Fahren bzw. Gleiten über Bodenunebenheiten dämpft.
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An den Querachsen Al, A2 des Flugzeugs sind die Winkelhebel B1, B2
mit den Rädern C1, C2 angelenkt (Fig. 1). Dabei sind die radfreien Hebelarme
Dl, D2 in den Gelenkpunkten Ei, E2 mit dem Teleskop-Stoßdämpfer F verbunden.
Um das Hin- und Herpendeln der Räder nach dem Start zu verhindern und sie im festen
Abstand zu halten, ist außerdem ein fester Punkt G des Flugzeugs durch eine elastische
Verbindung
H mit einem Punkt I des Hebelarmes D1
verbunden.
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Die folgende Erläuterung der Erfindung geht entsprechend der Fig.
1 von einer Senkung des. Flugzeugs um die Strecke c aus, wobei sich der Stoßdämpfer
F unter dem Zug von 10 auf 11 verlängert. Das Einziehen des Fahrwerks. entspricht
dem Weg 1z und einer Dehnung des Stoßdämpfers von La auf 12.
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Zur Regelung des Bodenabstands wird die Länge des Stoßdämpfers F von
1, auf eine im Höchstfall den Wert 1, erreichenden Länge gedehnt, wobei sich das
Flugzeug durch die Dehnung des Stoßdämpfers senkt.
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Durch ein anschließendes Zusammenziehen des Stoßdämpfers F wird das
Flugzeug wieder in die ursprüngliche Landestellung zurückgeführt, die in Fig.2 gezeigt
ist. Zur Lösung der verschiedenen Aufgaben, nämlich a) Abfangen von Stößen beim
Landen des Flugzeugs oder beim Fahren bzw. Gleiten des Flugzeugs über Bodenunebenheiten,
b) Einziehen des Landegestells während des Fluges und c) Regeln der Bodenfreiheit
des Flugzeugrumpfes (z. B. bei Senkung des Flugzeugrumpfes durch Aufnahme von Ladung
wie Betriebsstoff, Fracht u. dgl.), hat die Steuervorrichtung im wesentlichen folgende
Elemente: den Stoßdämpfer F mit einem Steuerventil 2, den Druckverstärker 3 mit
zwei Zylindern und zwei Kolben, den Flüssigkeitsausgleichsbehälter 4 und eine Druckflüssigkeitsquelle
HP: Weiter sind ein Einziehregler 5, ein Senk- und Heberegler 6 und ein Schwimmerventil
? vorhanden. Diese Elemente werden zunächst einzeln für sich erläutert: Der Stoßdämpfer
F der Fig. 1 bis 7 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 1, in dem sich ein
Kolben. 9 mit einer Kolbenstange 10 bewegt. Die Kolbenstange 10 ist hohl und enthält
einen zweiten Zylinder 11, in dem sich die mit dem Zylinderkopf 8 des ersten Zylinders
1 fest verbundene Kolbenstange 12 mit dem Kolben 12 a bewegt und das Volumen der
Kammer 20 verändert. Ein ringförmiger Trennkolben 13 trennt die ringförmigen, mit
Flüssigkeit, z. B. Öl- gefüllten Kammern 14 und 15 gegen die mit: Luft als Druckmittel,
gefüllte Kammer 16. Insgesamt enthält der Stoßdämpfer fünf wirkungsmäßig hintereinander=
geschaltete,. volumenveränderliche- Zylinderräume 14, 15, 16, 16:a, 20- da der gasgefüllte
Zylinderraum 16 a dem Zylinderraum 20- nach außen noch vorgeschaltet ist.
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Die Teile 1. und,10 können sich- teleskopartig ineinander verschieben:
Bei einer- Verlängerung des Stoßdämpfers infolge Zunahme der Belastung vergrößert
sich das Volumen der mit Öl- gefüllten Kämmet 20, so daß durch den Sog Öl aus dein
Behälter 4 durch die Bohrungen 21 und: 22 nachfließt.. Gleichzeitig fließt Öl aus
der sich verkleinernden Kammer 14 in- die- Kamrner 15 durch die Bohrungen-1Z und
18, die zur Regelung der hydhaulischen- Bremswirkung-eine. Klappe_19 haben. Dabei
bewegt sich- der Trennkolben 13,- komprimiert die Luft in Kammer-16- und: gleicht
dadurch die auf den Stoßdämpfer wirkende Endbelastung- aus.
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Verringert sich die Belastung, so zieht sich der Stoßdämpfer durch.
den Luftdruck in der-Kammer 16 wieder automatisch zusammen,. wobei die Klappe 19
geöffnet wird und, den Rückflüß des Öls aus der Kammer 15 zur Kammer 14 freigibt.
Außerdem verringert sich das Volumen, der Kammer 20s allmählich, so- daß deren-
Ölfüllung durch. die Bohrung. 22- der-Klappe 23; die die großen Bohrungen 21 abdeckt,
gepreßt wird und in den Flüssigkeitsbehälter 4 zurückfließt. Das Durchpressen des
Öls wirkt als hydraulische Bremse beim Zusammenziehen des Stoßdämpfers F. Diese
Stoßdämpferausführung ist bekannt.
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Soll die Kolbenstange 10 zum Heben des Flugzeugs rumpfes eingezogen
werden, dann wird über das Steuerventil 2 Öl in die Kammer 14 und durch die Bohrungen
17 und 18 in die Kammer 15 gepreßt, wobei die Luft in der Kammer 16 noch weiter
zusammengedrückt wird. Soll die Kolbenstange 10 zum Senken des Flugzeugs ausgeschoben
werden, so wird Öl über die Bohrungen 2,1 und 22 in die Kammer 22 gepreßt. Gleichzeitig
fließt das Öl in der Kammer 14 und 15 über das Steuerventil 2 ab.
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Dieser Stoßdämpfer hat also eine doppelte Wirkung, nämlich 1. den
Ausgleich der auf ihn ausgeübten Kräfte und 2_ hydraulische Bremsung beim Verlängern
und Verkürzen. Das Steuerventil 2 schließt die Kammer 14 des Stoßdämpfers F gegenüber
dem zum Druckverstärker 3 führenden Ölstrom ab. Es besteht hauptsächlich aus einer
sich nur nach einer. Seite öffnenden Klappe 24, die einerseits von einer Feder 25
gegen die Öffnung gedrückt wird und andererseits durch den vom Regler 6 oder 5 hydraulisch
gesteuerten Kolben 26 geöffnet werden kann.. Dieser Vorgang wird später nach näher
erläutert.
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Der Kolben 26: kann:. zur Prüfung. und zum Nachfüllen auch von Hand
mit dem Druckknopf 27 verstellt werden.
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Der Druckverstärker 3 besteht aus einem äußeren Zylinder 28; einem
inneren Zylinder 29, einem Ringkolben 30 zwischen. den Zylindern 28 und 29 und einem
zweiten Kolben 31 im= Zylinder 29. Diese- Elemente bilden drei: Kammern; nämlich
eine ölgefüllte und- über die Bohrung 36: mit dem Steuerventil- verbundene Kammer
32, 39eine zweite ölgefüllte und über der Bohrung 37 mit dem Heb- und" Senkregler
6 in Verbindung stehende Kammer 33 und eine luftgefüllte und durch: ein Überdruckventil,
35 unter schwachem Druck: gehaltene Kammer 34. -Der Flüssigkeitsausgleihhsbehälter
4 weist keine Besonderheiten auf: Der Einziehreglev 5 kann- mit einem Schalthebel
in- zwei Schaltstellungen versetzt werden: Der Senk- und.Heberegler 6 kann- mit
einem Schalthebel auf drei- Schaltstellungen eingestellt werden Der untere Teil
dieser beiden Regler ist- an- die Druckflüssigkeitsquel:le IZP, der obere Teil an
den Flüssigkeitsausgleichsbehälter angeschlossen.
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Das Schwimmerventil 7 verstellt den Kolben.26 des Steuerventils 2
entweder- bei Betätigung des- Einziehreglers-5: oder des Heb= und Senkreglers 6:
Die Vorrichtung nach- der Erfindung erlaubt folgende Betriebsstellungen::' I. Landestellung
(Flugzeug in Normalhöhe) gemäß Fig. 3: Der Schalthebel des Einziehreglers 5=steht
auf Stellung >rTief« Tb, der Schalthebel des- Heb- und Senkreglers 6'. auf` Nullstellung
N. Dabei sind- alle Ölleitungen mit dem Flüssigkeitsbehälter 4 verbunden: Das Steuerventil-Tschließt
die Kammer 14 im Stoßdämpfer-F, der Kolben 31# irn=- Druckverstärker 3- steht nahe
am Zylinderboden auf. Der- Stoßdämpfer F ist dann betriebsbereit;- d. h., er kann
sich unter Krafteinwirkung von außen verlängern oder verkürzen. Seine Bewegung wird-
dabei hydraulisch gebremst. Außerdem kann er von außen kommenden Zug- ausgleichen.
Er
kann z. B. unter der Belastung durch das Flugzeuggewicht beim Fahren des Flugzeugs
auf dem Boden die Stellung gemäß Fig. 2 einnehmen.
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Il. Einziehstellung: Laut Fig. 1 entspricht die Stellung des eingezogenen
Fahrwerks dem vollen Auszug des Stoßdämpfers F in Fig. 4. Der Schalthebel des Einziehreglers
5 wird dazu auf Stellung »Hoch« Th gebracht, dadurch die Kammer 20 des Stoßdämpfers
F aus der Druckleitung HP mit unter hohem Druck stehendem Öl versorgt und
der Stoßdämpfer F gedehnt. Zugleich wird durch den Schalter des Einziehreglers 5
das Schwimmerventil 7 aufgestoßen, der Ölzufluß zum Steuerventil 2 frei und dadurch
das Ventil 24 durch den Kolben 26 geöffnet. Bei der Dehnung des Stoßdämpfers F dringt
die Flüssigkeit aus dessen Kammern 14 und 15 in die Kammer 32 des Druckverstärkers
3 ein, drückt den Kolben 32 vom Zylinderboden 38 ab und komprimiert so die Luft
in der Luftkammer 34 des Druckverstärkers. Der Luftdruck übersteigt dabei jedoch
den Luftdruck in der Kammer 16 des Stoßdämpfers F nicht, so daß der Kolben 13 in
seiner Stellung bleibt. Die Wandstärke des Kolbens 12a muß genau berechnet sein,
damit man das Fahrwerk einziehen kann. Bei genauer Berechnung arbeitet der Stoßdämpfer
F mit geringer Reibung und kleinem Energieverbrauch einwandfrei als Einziehvorrichtung.
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III. Herunterlassen des Fahrwerks: Dieser Vorgang verläuft entgegengesetzt
dem Einziehvorgang. Der Schalter des Einziehreglers wird auf Stellung »Tief« Tb
gebracht. Dadurch kommt die Vorrichtung in die Stellung der Fig. 3. Dabei preßt
der Luftdruck in der Kammer 34 des Druckverstärkers das Öl der Kammer 32 in das
Steuerventil 2, öffnet dessen Klappe 24 und drückt das Öl weiter in die Kammern
14 und 15 des Stoßdämpfers F.
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IV. Senken des Flugzeugs: Nach der Landung steht der Stoßdämpfer entsprechend
Fig. 2. Aus dieser Stellung soll der Flugzeugrumpf gesenkt werden, damit er z. B.
auf gleiche Höhe mit einer Laderampe kommt. Dazu wird der Schalthebel des Heb- und
Senkreglers 6 wie in Fig. 5 auf Senkstellung Af gebracht. Der Kolben 26 im gesteuerten
Ventil 2 wird dann durch den Hochdruck gegen die Klappe 24 gedrückt und öffnet sie.
Die Verlängerung des durch das Flugzeuggewicht belasteten Stoßdämpfers F drückt
das Öl aus den Kammern 14 und 15 in die Kammer 32 des Druckverstärkers 3. In der
tiefsten Senkstellung ist der Stoßdämpfer F entsprechend Fig. 1 bis zum äußersten
gedehnt. Der Luftdruck in der Kammer 16 drückt dabei den Kolben 13 gegen den Zylinderboden.
Der Kolben 31 sitzt ebenfalls auf dem Zylinderboden auf. Das Senken kann jederzeit
in beliebigerLage gestoppt werden, indem man den Schalthebel des Heb- und Senkreglers
6 auf Null N stellt. Dabei schließt die Klappe 24 das Steuerventil 2, und die Flüssigkeit
der Kammern. 14 und 15 kann nicht mehr in die Kammer 32 entweichen. Der Stoßdämpfer
F bleibt dann in seiner jeweiligen Lage stehen.
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V. Rückführung des Flugzeugs in die normale Landestellung (z. B. Startbereitschaft
des Flugzeugs): Dazu wird der Schalthebel des Heb- und Senkreglers 6 entsprechend
Fig. 6 auf Hebestellung Re gebracht. Dabei wirkt der Hochdruck auf die Kammer 33
des Druckverstärkers 3, so daß der Ringkolben 30 gegen die Flüssigkeit in der Kammer
39 drückt und sie in die Kammern 14 und 15 des Stoßdämpfers F durch die von der
Klappe 24 freigegebene Öffnung des Steuerventils 2 preßt. Beim Auftreffen des Ringkolbens
30 auf den Zylinderboden 38 ist dann die gesamte Ölmenge, die vorher beim Senken
bei der gleichen Kolbenlage aus dem Stoßdämpfer F verdrängt wurde; wieder in diesen
zurückgeflossen. Der Stoßdämpfer steht also wieder in der Stellung entsprechend
Fig. 2, d. h. in normaler Betriebsstellung (hy-
draulische Bremsung). Am Ende
dieses Vorgangs wird der Schalthebel des Heb- und Senkreglers 6 wieder auf die Nullstellung
N zurückgeführt. Dabei preßt der Kolben 31 entsprechend Fig. 7 das Öl der Kammer
32 unter dem Luftdruck in der Kammer 34 in die Kammer 39. Das Öl der Kammer 33 fließt
in den Flüssigkeitsbehälter 4 zurück.
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Nach dem Stillstand der Kolben hat die hy dropneurnatische Vorrichtung
die gleiche Stellung wie in der Landestellung des Flugzeugs entsprechend Fig. 2.
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Auch das Heben kann man jederzeit in beliebiger Stellung vor der völligen
Rückführung in die Flugzeugnormallage stoppen, indem man den Schalthebel des Heb-
und Senkreglers 6 von Re auf N stellt. Sobald das Öl nicht mehr unter Druck in die
Kammer 33 gepreßt wird, bleibt der Stoßdämpfer F in seiner jeweiligen Zwischenstellung
stehen.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung erfüllt demnach auf einfache Weise
mehrere Funktionen, nämlich a) die Stoßdämpfung als solche, b) das Einziehen des
Landegestells und c) das Senken und Heben des Flugzeugs. Ihre wesentlichsten Vorteile
sind: 1. Einfache Mechanik und dadurch unkomplizierte Kinematik, entsprechend Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1, bei dem nur ein Stoßdämpfer für zwei Räder oder Radpaare vorgesehen
ist.
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2. Der Stoßdämpfer ermöglicht das Einziehen des Landegestells mit
einem Minimum an Kraftaufwand und ohne Zusatzvorrichtung.
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3. Die in den Druckverstärker einströmende Flüssigkeit ermöglicht
das Ausfahren des Landegestells ohne Kraftaufwand unter Ausnutzung der Luftexpansion
im Druckverstärker.
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4. Durch die besondere Ausbildung des Druckverstärkers kann die Druckflüssigkeit
aus dem Stoßdämpfer unter hohem Druck. wieder in diesen zurückgepreßt werden. Dadurch
wird Energie zum Heben des Flugzeugs bereitgestellt. Dies erreicht man durch die
vom Hochdruck hervorgerufene Bewegung eines Ringkolbens im Druckverstärker.
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5. Durch das hydraulische Leitungssystem sind die Regler für das Einziehen
des Landegestells und für das Heben und Senken des Flugzeugs und die Schalthebel
dafür völlig getrennt. Der Schalthebel des Einziehreglers kann deshalb z. B. vom
Piloten und der Schalthebel des Senk- und Hebereglers vom Kopiloten bedient werden.
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6. Die Betriebssicherheit des Stoßdämpfers ist dadurch gewährleistet,
daß zum Ausfahren. des Fahrwerks in Landestellung kein. Hochdruck erforderlich ist.
Beim Umschalten auf diese Stellung wird das ganze Leitungssystem an den Flüssigkeitsbehälter
angeschlossen.