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Selbsttätige, auf starke Verzögerung eines Fahrzeuges, insbesondere
Luftfahrzeuges, ansprechende Einrichtung zur Ausstoßung eines Gegenstandes In den
letzten Jahren sind Signalgeber, insbesondere kleine Radiosender bekanntgeworden,
die dazu bestimmt sind, im Augenblick eines Unfalls sich selbsttätig von dem verunglückenden
Transportmittel zu lösen und zu entfernen, um aus einer kurzen Entfernung von der
Unfallstelle bestimmte Signale abzugeben, die es erlauben, den Signalgeber und dadurch
die Unfallstelle schnellstens durch Radiopeilung aufzufinden.
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Derartige Signalgeber sind heute allgemein bekannt und sind kein technisches
Problem mehr. Dagegen hat sich herausgestellt, daß der sofortige Abschuß des Signalgebers
eine Reihe von unvorhergesehenen Schwierigkeiten mit sich bringt, weil Treibmittel,
wie Pulver jeder Art, wegen Hitzeerzeugung und Feuersgefahr ausgeschlossen sein
müssen.
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Auf Verzögerungskräfte wirkende elektrische Träg heitsschalter für
das Auslösen bzw. Ausstoßen einer Einrichtung mit Feuerlöschmitteln sind ebenfalls
bereits bekannt. Es handelt sich lediglich um eine pendelnd angeordnete Masse, die
auf eine Feder wirkt, welch letztere eine elektrische Funktion bewirkt und das Verteilen
von Feuerlöschmitteln besorgt.
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Der Abschuß muß natürlich in einer der Fahrtrichtung entgegengesetzten
Richtung erfolgen, also nach hinten, da ja sonst der Signalgeber fast sicher ebenfalls
gegen dasselbe Hindernis stoßen wird wie das Flugzeug und gleichfalls sofort zerstört
werden kann. Der Signalgeber drückt aber mit seinem ganzen Gewicht innerhalb der
Abschußvorrichtung nach vorn anstatt nach hinten, und diese große Kraft, die im
Augenblick eines Anpralls entsteht, muß überwunden werden, bevor dann eine zusätzliche
Kraft den Abschuß in entgegengesetzter Richtung veranlassen kann.
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Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen auf diesem Gebiet arbeiten
mit starken Spiralfedern, die aber im Augenblick des Anpralls zusammengepreßt werden
und erst in Tätigkeit treten können, wenn die durch das Beharrungsvermögen in Flugrichtung
wirkenden Kräfte zur Ruhe kommen; dann ist es aber meistens zu spät, denn dann kann
man nicht voraussehen, in welcher Lage sich die Austrittsöffnung befindet. Der Weg
für das Geschoß ist dann nicht mehr mit Sicherheit frei.
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Der Abschuß muß erfolgen, wenn das Flug- oder Fahrzeug noch nicht
zur Ruhe gekommen ist, also wenn bei einem Flugzeug der Schwanz noch mit Sicherheit
nicht zerbrochen ist.
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Wenn man aber daran denkt, nicht nur einen kleinen Radiosender, sondern
auch größere Gegenstände augenblicklich nach hinten auszuwerfen, dann kommen Federn
überhaupt nicht mehr in Frage. Die Ausschleuderung eines Sitzes mitsamt dem Piloten
bei Kampfflugzeugen erfolgt zwar durch Federn, aber in diesem Falle lastet ja nur
das Eigengewicht darauf. Wenn ein Kampfflieger noch Zeit hat, eine Auswurfeinrichtung
zu betätigen, also wenn das Flugzeug noch in der Luft ist, dann genügen geringe
Kräfte, um einen Gegenstand aus dem Flugzeug zu entfernen. Ganz anders liegt aber
der Fall, wenn beim Anprall gerade der Gegenstand, der nach hinten abfliegen soll,
mit ganz ungeheuerlicher Wucht nach vorn drängt.
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Der neue Gedanke, welcher der Erfindung zugrunde liegt, besteht nun
darin, einen kleinen Teil der sehr großen nach vorn drängenden Kräfte auf hydraulischem
Wege umzukehren und nach hinten zu richten und den zu entfernenden Gegenstand ohne
andere aufgespeicherte Kräfte unter Benutzung der in der Richtung umgekehrten Kräfte
auszustoßen.
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Die technische Lösung dieses. Grundprinzips erfolgt erfindungsgemäß
dadurch, daß ein starkes Rohr umgebogen und derart im Fahr- oder Flugzeug befestigt
wird, daß der Bogen vorn liegt und die beiden geraden und freien Enden nach hinten
zeigen. In einem Rohrende steckt der abzuschießende Gegenstand und im anderen Ende
ein Gegengewicht. Zwischen beiden Gewichten befindet sich im Rohr und Rohrbogen
.ein hydraulisches Druckmittel. Beim Anprall wird die nach vorn strebende Kraft
beider Gewichte kompensiert. Wenn dann das Gegengewicht etwas schwerer
genommen
wird, so wird der Gegenstand mit Sicherheit und ohne Verzögerung nach hinten ausgestoßen.
Die Zeichnungen erläutern die Erfindung.
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Fig. 1 und 2 stellen schematisch den Grundgedanken dar; Fig. 3 ist
schematisch eine Ausstoßvorrichtung, wobei bereits die wirklichen Größenverhältnisse
berücksichtigt sind; der Signalgeber, der ja eventuell auch schwimmen muß, hat ein
größeres Volumen als das Gegengewicht, welches z. B. ein Stab aus einem Schwermetall
sein kann; Fig. 4 ist eine detaillierte Ausstoßvorrichtung in normaler Ruhelage;
Fig. 5 und 6 stellen zwei verschiedene Phasen beim Ausstoß dar: Fig. 5 zu Beginn
und Fig. 6 bei Vollendung des Vorganges; Fig. 7 ist dieselbe Ausstoßvorrichtung
in größerem Maßstabe; Fig. 8 und 9 sind zwei verschiedene Einbaumöglichkeiten einer
Ausstoßvorrichtung in einem Flugzeug; Fig. 10 ist ein Schnitt durch A -B der Fig.
7; Fig. 11 ist ein Schnitt durch C-D der Fig. 8, und Fig. 12 ist ein Detail einerAusstoßvorrichtung,
wie solches schematisch in Fig. 9 in ein Flugzeug eingezeichnet ist.
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In den Fig. 1 und 2 werden die Gewichte und die Richtung der auftretenden
Kräfte dargestellt. In beiden Figuren ist mit 1 der Bogen eines starken Stahlrohres
bezeichnet, 2 stellt den auszustoßenden Gegenstand und 3 das Gegengewicht dar.
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In Fig.1 stellt 1' die Richtung und Größe der Beharrungskraft des
Körpers 2 im Moment eines Anpralls in Richtung des Pfeiles A dar. 1" stellt die
Richtung und Kraft des Gegengewichtes dar. Da, wie zeichnerisch dargestellt, 2 und
3 ein gleiches Gewicht haben, ist auch 1' bei jedweder Geschwindigkeit gleich 1".
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Nach Fig.2 ist 3a größer als 2, und dementsprechend ist 1`
stets größer als 1'. Die Differenz zwischen 1' und 1' ist die Kraft, welche
nach der vollen Kompensierung von 1' den Gegenstand 2 ausstößt; je größer die Aufschlaggeschwindigkeit,
je wirkungsvoller wird 1' -1'.
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4 ist der mit einem hydraulischen Druckmittel ausgefüllte Hohlraum
des umgebogenen Rohres, und es wird dabei angenommen, daß die Körper 2 und 3 im
Innern der Rohrenden 22 und 23 wie hydraulische Kolben in einem gut gebohrten und
gedichteten Zylinder wirken.
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In Fig. 3 stellt der auszustoßende Gegenstand 2 einen schwimmfähigen
Hohlkörper dar, in dessen Innerem sich ein Radiosender befindet. 5 ist ein Stempel
größeren Durchmessers, auf den das Druckmittel aus dem Raum 4 wirkt; der Stempel
hat eine geringere Geschwindigkeit als das Gegengewicht 3 b, doch soll erfindungsgemäß
der spezifische Flächendruck des Stempels 5 größer sein als der spezifische Flächendruck
des Gegenstandes 2, so daß nach Zusammenpressung des Luftraumes und/oder der Feder
6 der Körper 2 in entgegengesetzter Flugrichtung ausgestoßen wird.
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Die Form des auszustoßenden Radiosenders ist in der deutschen Auslegeschrift
1102 568 beschrieben. Zum besseren Verständnis der Beschreibung werden in
Fig. 4 die Hauptteile ebenfalls dargestellt. Danach ist 2 der Radiosender in einer
Ausstoßhülse 2 a mit einem Boden 7 und einer offenen Vorderkante 2 b. Der Körper
2 und die Hülse 2 a sind zylindrisch. Der Boden des flaschenartigen Behälters 2
für den Sender, der mit 2 c bezeichnet wird, ist ein flaches Kugelsegment, dessen
ringförmiger Außenrand einen größeren Durchmesser als der Zylinder 2 hat, so daß
dieser ringförmige Rand auf der ringförmigen Kante 2b der Hülse 2 a aufliegt.
2 d stellt einen zusammengefalteten Fallschirm oder eine Luftbremse dar.
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Wenn erfindungsgemäß auf den Boden 7 die Ausstoßkraft zur Wirkung
kommt, dann wird der Behälter 2 an der Kante des Bodens 2 c nach vorn gedrückt,
und wenn dann die Hülse gebremst wird, so fliegt der Sender 2 aus der Hülse heraus
und zieht den Fallschirm mit eventuell einem aufblasbaren Ballon hinter sich her.
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Die Ausstoßhülse gleitet im Innern des Zylinders 6a, in welchem Preßluft,
wie sofort beschrieben wird, wirksam werden kann Im Anschluß an die theoretische
Erklärung des Erfindungsgedankens an Hand der Fig. 1, 2 und 3 werden in den folgenden
Figuren die technischen Einzelheiten erläutert.
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In Fig. 4 ist das Gegengewicht 3 a ein langer Stab aus einem Schwermetall,
der in seinem Rohrende einen Weg von 2 m oder mehr in Richtung des Anpralls zurücklegen
kann. Der Druck pro Quadratzentimeter, d. h. der spezifische Flächendruck, ist sehr
groß und hängt natürlich von der Aufschlaggeschwindigkeit ab. Das hydraulische Druckmittel
im Teil 4 wirkt dann auf den Kolben 5, der einen größeren Durchmesser als der Stab
3 a hat. Der Gesamtdruck in Kilo wird dadurch größer nach bekannten hydraulischen
Prinzipien, und die Austrittsgeschwindigkeit des Körpers 2 wird geringer. Der Körper
2 zusammen mit der Hülse 2a drückt aber ebenfalls in der Richtung des Aufschlages,
so daß die nächste Phase nach dem Anprall etwa so, wie in Fig. 5 gezeigt ist, aussieht.
Die Luft im Raum 6 wird also von beiden Seiten her zusammengepreßt, bis der Druck
des Bodens 7 die Luft nicht weiter komprimieren kann. Der Kolben 5 geht aber weiter
nach der Ausschußriehtung des Senders zu, so daß dann die in Fig. 6 gezeichnete
Stellung erreicht wird. Der Preßluftraum 6 hat sich dabei in entgegengesetzter Aufschlagrichtung
verlagert, und der auszustoßende Sender hat bereits die Bewegung in entgegengesetzter
Aufschlagrichtung begonnen. Das Beharrungsvermögen oder das Trägheitsmoment des
Senders 2 ist also nicht nur kompensiert, sondern schon umgekehrt, aber die Bewegung
des Kolbens 5 ist dann ebenfalls beendet, weil der Stab 3 a seinen ganzen Weg zurückgelegt
hat und kein weiteres Druckmittel 4 gegen den Boden des Kolbens 5 mehr wirksam werden
kann.
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In diesem Augenblick muß nun der Kolben daran gehindert werden, daß
er unter dem erzeugten Druck der Luft im Raum 6 wieder zurückweichen kann, und das
erfolgt durch die Riegel 9a, deren automatisches Funktionieren an Hand der Fig.
7 und 10 genau beschrieben wird.
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Es wird also erreicht, daß die im Raum 6 (Fig. 6) zusammengepreßte
Luft sich nur gegen den Boden 7 des Körpers 2a ausdehnen kann und dadurch den Abschuß
nach hinten bewerkstelligt.
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Es muß aber auch vermieden werden, daß der Sender jedesmal, wenn eine
Geschwindigkeitsverminderung des Fahr- oder Flugzeuges eintritt, nach hinten ausgestoßen
werden kann, und zu diesem Zweck dienen die Riegel 8 b, die nur dann automatisch
in
Tätigkeit treten, wenn der Stempel 5 sehr weit nach vorn gedrungen
ist und dadurch die Luft auf ein Maximum zusammengepreßt wurde, was nur bei einer
Katastrophe, aber nicht bei einer normalen Landung oder Bremsung erfolgen soll.
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Bei einer normalen Bremsung wird die Luft im Raum 6 wohl etwas zusammengepreßt
und dient als Dämpfung. Sie dehnt sich dann aber wieder aus und bringt den Stempel
5 und den Boden 7 aus der Stellung nach Fig. 5 wieder in die Stellung nach Fig.
4 zurück, wobei dann also kein Abschuß des Radiosenders erfolgt.
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Wenn das hydraulische Druckmittel, also normalerweise das Öl, den
Stempel 5 bis in die Stellung nach Fig. 6 vorgetrieben hat, so werden seitliche
Bohrungen in der Wandung des Zylinders 5a frei (10 in Fig. 7), und dann kann
das unter hohem Druck stehende Öl seitlich austreten und das Öffnen der Riegel 9
a bewerkstelligen. Dies geht wie folgt vor sich: Die mindestens zwei Riegel 9 a
sind kleine Hohlzylinder, die nach beiden Seiten hin geöffnet sind. Solange der
Stempel s noch nicht seine maximale Vorwärtslage erreicht hat, wird durch die Außenwandung
des Stempels das Loch 10 und damit ebenfalls die Bohrung 9 c in den kurzen
zylindrischen Riegeln geschlossen gehalten. Wenn dann aber der Stempel so weit vorgepreßt
ist, daß er eine Stellung wie in Fig. 6 und - in größerem Maßstabe - auf der rechten
Seite der Fig. 2 gezeichnet ist, einnimmt, dann kann das Öl aus dem Raum 4 durch
das Innere der hohlen Riegel 9 a bis in den durch die Kammer 9 gebildeten Hohlraum
9 d dringen. In diesem Hohlraum 9 d hat der Riegel eine ringförmige Erweiterung
9 b, auf welche dann das Öl den hydraulischen Druck ausübt und den Riegel nach der
Innenseite des Zylinders 5 a schiebt, wodurch dann ein rückwärtiges Weichen des
Stempels 5 vermieden wird.
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In diesem Augenblick kann also der Stempel nicht wieder zurückweichen,
aber die Anschlußhülse kann ebenfalls noch nicht abfliegen, weil die Riegel bei
8 dies verhindern. Diese müssen nun entriegelt werden, und dies geschieht ebenfalls
auf hydraulischem Wege im Anschluß an das Schließen der Riegel 9 a. Sobald die Riegel
9 a die Stellung, wie aus Fig. 7, rechte Seite, ersichtlich, erreicht haben, kann
das Öl, welches in den Raum 9 d vorgedrungen ist, seinerseits auf das Öl im Umführungsrohr
11 durch die Bohrung 11a einen Druck ausüben, der seinerseits wieder das Öl in der
Kammer 8 unter Druck setzt und den Riegel 8 b nach außen drängt, wobei der geringe
Widerstand der Schraubenfeder 8 c überwunden wird, welche normalerweise den Riegel
in Riegelstellung hält.
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Nun kann die stark zusammengepreßte Luft im Raum 6 (Fig. 6) sich wieder
ausdehnen und den Ausstoß in Richtung der gezeichneten Pfeile hervorrufen.
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Es ist außerdem vorgesehen, daß der Stempel 5 ein Hohlzylinder ist,
der mit einem hochgepreßten Gas 15, wie Luft oder Kohlensäure, gefüllt ist. Dieser
Stempel hat an seinem dem Preßöl ausgesetzten Ende eine Füllöffnung 13, die fest
verschlossen werden kann. Am anderen Ende, welches dem Luftraum 6 zugewandt ist,
ist die Öffnung durch eine Platte 16 aus einem Kunststoff mit Eigenschaften
der Polyamide abgedeckt, und diese Platte wird durch eine Stahlplatte 14 mittels
Schrauben mit versenkten Köpfen sehr fest gehalten. Gegebenenfalls kann der Zwischenraum
16a durch einen elastischen Flachring aus Gummi abgedichtet werden. Die ringförmige
Platte 14 hat in der Mitte ein Loch, das vorzugsweise einen geringeren Durchmesser
als der innere Hohlzylinder 5 hat. Die Kunststoffplatte ist gegen mechanische Einflüsse
bekanntlich sehr widerstandsfähig, so daß das Gas 15 unter einem starken Druck gespeichert
sein kann. Dagegen ist es ebenfalls bekannt, daß z. B. Nylon mit Schneidwerkzeugen
ziemlich leicht bearbeitet werden kann. Unter Berücksichtigung dieser besonderen
Eigenschaften ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Nylonplatte beim Vordringen
unter dem starken hydraulischen Druck gegen einen Stichel 17 gepreßt wird.
Dieser Stichel ist vorzugsweise ein kurzes Stahlrohr, welches am Boden 7 der Ausstoßhülse
befestigt ist und dessen freies Ende, welches in den Raum 6 hineinragt, schräg abgeschnitten
ist, wobei die langovale Kante messerartig geschärft ist. Hierdurch wird erreicht,
daß im letzten Augenblick des Vordringens des Stempels in die Nylonplatte ein rundes
Loch geschnitten wird. Wenn dann die Riegel 8 b den Boden 7 entriegeln (Fig. 7,
rechte Seite) und die Hülse 2a abgeschossen wird, zieht sich der Stichel aus dem
Loch heraus und gibt dem Preßgas den Weg frei.
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In Fig. 8 ist der Einbau einer solchen Vorrichtung in ein Flugzeug
als ein Beispiel gezeigt. Das Gegengewicht ist ein langer, dünner, aber schwerer
Stab, wie schematisch in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt wurde. Dieser Stab kann sich
innerhalb einer langen Röhre verschieben, und diese Röhre kann beispielsweise in
der Vorderkante des Gepäcknetzes bei Passagierflugzeugen bestehen. Der Ausstoß kann
nach oben oder aber vorzugsweise nach hinten am Schwanzende erfolgen. Beide Möglichkeiten
sind in Fig. 8 gezeichnet.
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Es ist nun aber beobachtet worden, daß bei sehr schnellen Düsenflugzeugen
das ganze Flugzeug sich bei einem Anprall sofort verbiegt und zerbricht, weil es
möglich ist, daß das Führungsrohr des Gegengewichtes sich schon zu biegen beginnt,
bevor der Stab des Gegengewichtes seinen ganzen Weg zurückgelegt hat. Dieser Weg
kann kaum geringer als etwa 2,5 bis 3 m sein, und der Stab selber muß auch mindestens
2 m lang sein, so daß sich bei einem Durchmesser von etwa 4 bis 5 cm der erforderliche
Druck pro Quadratzentimeter und die genügende Menge Drucköl ergibt.
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Die Zeit, in der das Gegengewicht den beispielsweise angenommenen
Weg von etwa 3 m zurücklegen muß, kann in extremen Fällen aber schon zu lang sein
wegen der Gefahr der Verbiegung des Rohres und des Einklemmens des Stabes, und für
diese besonderen Fälle ist es vorgesehen, laut dieser Erfindung, daß der Weg etwa
nur ein Zehntel sein soll, also z. B. 0,30 m, wobei natürlich dann der Durchmesser
entsprechend viel größer werden muß, um auf einem so kurzen Weg die unbedingt nötige
Menge des hydraulischen Druckmittels in den Zylinder 5a zu drücken. Das Gegengewicht
muß ebenfalls im gleichen Verhältnis schwerer werden, um den erforderlichenDruck
pro Quadratzentimeter zu erreichen. Es würde aber praktisch so groß, daß die ganze
Einrichtung für ein Flugzeug zu schwer wird.
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Es bestehen aber in allen Fahr- oder Flugzeugen große Gewichte, die
im Augenblick eines Anpralls nach vorn drängen und nicht zur Struktur des Flugzeuges
selber gehören, wie z. B. in einem Passagierflugzeug alle Sitze zusammen mit den
Passagieren oder das Gepäck oder Frachtgut. Diese bereits vorhandenen Gewichte können
zum Zweck der Erfindung
als Gegengewichte benutzt werden, und somit
stehen Hunderte von Kilos zur Verfügung, wenn man diese Gewichte mit der Ausstoßvorrichtung
in Verbindung bringt.
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Zur Erläuterung dieses Teiles der Erfindung dienen die Zeichnungen
Fig. 9, 11 und 12.
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Die Sitze im Flugzeug stehen auf kurzen Schienenteilen und sind unter
sich und mit der Ausstoßvorrichtung durch ein biegsames Stahlsei120 stramm verbunden.
Im Schwanzende des Flugzeuges ist ein Zylinder 19 fest und starr mit der
Struktur des Flugzeuges verbunden. Im Innern des Zylinders 19 befindet sich der
Kolben 18, der mittels der Kolbenstange 18a in das Innere des Zylinders
19 gestoßen werden kann. 18 b ist ein starrer Bügel, an den die Kolbenstange
montiert ist, und am entgegengesetzten Ende des Bügels 18 b ist das Drahtseil 20
befestigt.
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Wenn eine Katastrophe eintritt, drängen Sitze und Passagiere nach
vorn, und das gesamte große Gewicht zieht am Seil 20 und drückt über den Bügel
18 b den Kolben 18 in Pfeilrichtung. Der ganze Zylinder
19 ist mit Öl gefüllt, welches dann in der bereits beschriebenen Weise den
Stempel 5 in Wirkung treten läßt.
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Unter Benutzung derartiger Gegengewichte kann man dann aber auch noch
Gegenstände weit größerer Gewichte ausstoßen als nur kleine Radiosender, wie z.
B. sehr wertvolle Ladungen oder Bordgeräte.
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In jedem Falle wird durch die Benutzung von Stahldrahtzugseilen ein
vorzeitiges Verbiegen oder Zerbrechen bestimmt vermieden. Das Seil kann im schlimmsten
Falle zerreißen, wenn der Kolben 18 alles Öl ausgestoßen hat und hart auf den Boden
des Zylinders stößt. Dann hat aber die Vorrichtung bereits ihren Zweck erfüllt und
ist sowieso nutzlos geworden.
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In der vorstehenden Beschreibung ist ganz besonders von der Anwendung
der Erfindung für Flugzeuge gesprochen, jedoch soll sich diese keinesfalls nur darauf
beschränken. Die Erfindung ist ebensogut für Kraftwagen jeder Art zu verwenden,
besonders für solche, die lange Strecken auf wenig befahrenen Straßen zurücklegen.
Es kann dabei alles einfacher sein, da ja keine großen Geschwindigkeiten wie bei
Flugzeugen vorkommen. Einfache Empfangsgeräte für bestimmte vereinbarte Signale
können z. B. an allen Tankstellen angebracht werden, wobei sich die Tankstellen
telefonisch untereinander verständigen können, wenn ein solches Signal empfangen
wird.
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Aber auch das Aufsuchen von großen Geschossen oder Raketenköpfen kann
durch den Einbau einer hydraulischen Umkehrvorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht
werden, ohne daß der Grundgedanke der Erfindung in irgendeiner Weise zu ändern wäre.