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Die Erfindung bezieht sich auf eine Flugzeugschranke mit einem quer
zur Landebahn verlegten Fangseil, dessen Enden auf Trommeln aufgewickelt sind, die
mit Bremsvorrichtungen zum Absorbieren der beim Auffangen von Flugzeugen auftretenden
hohen kinetischen Energiemengen zusammenwirken.
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Es sind bereits Flugzeugschranken bekannt, bei denen die am Fangseil
auftretenden Kräfte entweder einen Kolben in einem Zylinder gegen pneumatischen
oder hydraulischen Druck verschieben oder eine Bremsung des ablaufenden Seils durch
eine hydraulisch betätigte Reibungsbremse erreichen.
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Weiterhin ist bereits eine Einrichtung bekannt, wobei die vom Fangseil
aufgenommene Energie zum Antrieb einer Drehkolbenpumpe verwendet wird und der Ausgang
der Pumpe mit: einer Drosseleinrichtung verbunden ist.
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Um eine wirksame Verzögerung moderner Großflugzeuge zu gewährleisten,
muß eine Flugzeugschranke in der Lage sein, für wenige Sekunden eine durchschnittliche
Leistung von etwa 200 000 PS bei einer Maximalleistung bis zu 400 000 PS aufzunehmen
und abzuleiten, um beispielsweise ein Flugzeug von 226 800 kg Gewicht, das mit einer
Geschwindigkeit von 333 km/h landet, auf etwa 300 m zum Stillstand zu bringen. Außer
der Aufnahme und Ableitung disser hohen kinetischen Energiemengen muß eine Flugzeugschranke
so ausgebildet sein, daß beim Auffangvorgang keine Beschädigungen am Luftfahrzeug
entstehen.
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Bei diesen hohen aufzunehmenden und abzuleitenden kinetischen Energiemengen
sind Anlagen, die mit Pumpen arbeiten, unwirtschaftlich.
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Beim Einsatz soll die durch die Flugzeugschranke ausgeübte Verzögerungskraft
innerhalb eines vorbestimmten Vielfachem des Flugzeuggewichtes bleiben, außerdem
soll die Strecke zwischen dem Auffangpunkt an der Flugzeugschranke und dem Punkt,
an dem das Fleugzeug zum Stillstand kommt, die für die verschiedenen Flugzeugtypen
vorgesehene Entfernungen nicht überschreiten.
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Flugzeugschranke, die diesen
Anforderungen gerecht wird. Die Flugzeugschranke ist erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch strömungskinetische Bremsvorrichtungen, die ein drehbares Schaufelrad aufweisen,
das mit der zugehörigen Bandtrommel gekoppelt ist und das zusammen mit einem ortsfesten
Schaufelrad in einer mit Flüssigkeit gefüllten Arbeitskammer angeordnet ist, wobei
die Flüssigkeit auf einem vorgegebenen Weg in Umlauf gesetzt und dabei erhitzt wird,
sowie durch einen Drosselring, der zur Querschnittsverminderung des Umlaufweges
dient, ferner durch einen Auslaß, der an einem Hochdruckabschnitt der Kammer zum
Ablaß der erhitzten Flüssigkeit angebracht ist, und durch einen Zulauf, der an einem
Niederdruckabschnitt der Kammer zum Einspeisen der Flüssigkeit vorgesehen ist.
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Geeignete Flüssigkeiten sind Wasser und Flüssigkeiten von der Art,
wie sie als permanente Gefrierschutzmittel in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Flugzeugschranke ist in der Zeichnung
dargestellt; es zeigt F i g.1 eine Draufsicht in schematischer Darstellung; F i
g. 2 eine Draufsicht auf eines der Energieaufnahmeaggregate in vergrößertem Maßstab,
F i g. 3 eine Vorderansicht des in F i g. 2 dargestellten Energieaufnahmeaggregats
mit einem Beton Fundament, F i g. 4 ein Schnittbild einer Ausführungsform de Fangeinrichtung
in vergrößertem Maßstab, F i g. 5 eine Vorderansicht des Energieaufnahme aggregats
in vergrößertem Maßstab; F i g. 6 den Schnitt 6-6 von F i g. 5, F i g. 7 einen Teilschnitt
des durch die Klammer' in F i g. 5 eingeschlossenen Teils des Energieauf niahmeaggregats,
F i g. 8 den Schnitt 8-8 von F i g. 7, F i g. 9 einen Schnitt einer Einzelheit von
F i g. 7 F i g. 10 einen Teillängsschnitt der Regelvorrich tung, F i g.11 den Schnitt
11-11 von F i g.10 und F i g. 12 einen Schnitt einer Einzelheit vor F i g.11.
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Die Gesamtanlage der Flugzeugschranke (F i g. l; besteht aus den auf
den gegenüberliegenden Seiter der Start- und Landebahn 24 angeordneten Energie aufnahmeaggregaten
20 und 22 sowie den mit der Energieaufnahmeaggregaten verbundenen Bänder sätzen
28 und 30 und der die beiden Bändersätze verbindenden Fangeinrichtung 26.
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Jedes Energieaufnahmeaggregat 20 ist starr aui einem Betonfundament
32 gelagert (F i g. 3), das irr Boden in einem geeigneten Abstand seitlich der Start-
und Landebahn fest eingebettet ist. Der Energieaufnehmer 22 ist in gleicher Weise
gelagert Die Fangeinrichtung 26 befindet sich in einer Vertiefung 34 (F i g. 4),
die sich quer über Start- und Landebahn 24 erstreckt, und sie besteht aus einer
Anzahl gefalteter Bänder 36, die von einer elastischen Schutzhülle 38 umgeben sind.
Jeder der Bändersätze 28 und 30, mit denen die Fangeinrichtung 26 verbunden ist,
besteht auch aus mehreren Nylonbändern. Das Energieaufnahmeaggregat 22 (F i g. 5@
umfaßt einen Bandtrommelteil 40 sowie den Energieverzehrer 42 (F i
g. 7 und 8), eine Regelvorrichtung 44 (F i g. 10 und 11), einen Rückstellmotor
46 und eine Kupplung 48.
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Der Bandtrommeltei140 wird durch eine Reihe von sieben gleichartigen
Aluminiumgußrahmen 50
gebildet, die aneinander und an Endplatten 52 und 54
durch mehrere Bolzen 56 befestigt sind. Jeder dieser Rahmen 50 (F i g. 5 und 6)
weist einen im wesentlichen kreisförmigen stegartigen Rahmenteil 58 mit vier radialen
stegartigen Speichern 60 auf, die einen Nabenteil62 tragen. Ringförmige, mit Polytetrafluoräthylen
verkleidete Platten 63 sind zwischen den Seiten der Speichen 60 und den Lagerringen
62 angeordnet, um einen Raum für die Aufnahme der gewickelten Bänder zu bilden.
In den Lagerringen 62 sind Buchsen 64 drehbar gelagert, die mit Innenkeilverzahnung
65 versehen und an einem Ende mit einem Ansatz 66 versehen sind, der mit Außenkeilverzahnung
ausgestattet ist, die mit der Innenverzahnung der benachbarten Buchse eine formschlüssige
Verbindung herstellt. Die Buchsen 64
haben eine zylindrische Außenfläche,
auf der das Band zwischen den Führungsplatten 63 aufgewickelt wird.
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Jeder der Rahmen 50 ist mit einer Lagerstütze 70 versehen, die mit
einer gleichartigen Lagerstütze im benachbarten Rahmen fluchtet, wobei alle Stützen
zur Lagerung einer Achse 72 dienen, auf der in jedem Rahmen eine Führungsrolle 74
unter Zwischenschaltung eines Lagers drehbar angeordnet ist. Die Führungsrollen
74 sind unmittelbar unterhalb der
Buchsen 64 angeordnet. Jeder der
Rahmen 50 trägt ferner eine Umlenkrolle 76, die durch eine Lageranordnung an der
Stirnseite der Rahmen drehbar um eine im wesentlichen senkrechte Achse gelagert
ist. Die Achse der Umlenkrolle 76 ist so angeordnet, daß die Umfangsfläche der Rollen
die senkrecht durch die Mitte der Führungsrolle 74 gehende Ebene berührt. Die Bänder
28 (F i g. 6) werden zwischen zwei benachbarten Umlenkrollen 76 geführt und um einen
Winkel von 90° umgelenkt.
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Der Rückstellmotor 46, beispielsweise ein Elektromotor, ist auf einem
Ansatz der Endplatte 52 gelagert und über eine bekannte elektromagnetische Kupplung,
die in einem Gehäuse 80 eingeschlossen ist, mit einer Antriebswelle 82 verbunden.
Die Welle 82 läuft in einem Lager 84, das an einer Platte 86 befestigt ist, die
mit dem Keilwellenansatz 66 einer der Buchsen 64 verbunden ist. Die Platte 86 trägt
eine Anzahl Planetenräder 88, die an der Außenfläche eines starr mit der Antriebswelle
82 verbundenen Sonnenrades 90 umlaufen und mit der Innenverzahnung eines Außenrades
91 im Eingriff stehen, das mit der Platte 86 durch eine Schlupfkupplung 92 verbunden
ist. Die Außenfläche des Außenrades 91 ist mit Sperrzähnen versehen, in die eine
von der Endplatte 52 getragene Sperrklinke 94 eingreifen kann.
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Wenn die Bänder auf die Trommeln aufgewickelt oder zurückgespult werden
sollen, werden der Motor 46 und die Kupplung 80 gleichzeitig eingeschaltet, so daß
die Welle 82 (F i g. 6) im Uhrzeigersinn angetrieben wird. Die Reibungsverbindung
an der Schlupfkupplung 92 ist ausreichend hoch, um sicherzustellen, daß die Welle,
die Planetenräder 88, das Außenrad 91 und die Platte 86 als eine Einheit umlaufen,
um die Bänder auf die Trommeln mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit aufzuwickeln.
Wenn das Band voll eingeholt und über die Start-und Landebahn gespannt' ist, nimmt
beim weiteren Betrieb des Motors die Zugkraft am Band rasch zu, und bei einem bestimmten
Wert beginnt die Reibungskupplung 92 zu schlupfen, so daß das Außenrad 91 das Bestreben
hat, sich im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Diese Bewegung wird jedoch durch die
Sperrklinke 94 verhindert, so daß der Antrieb dann über die Planetenräder mit einem
verhältnismäßig hohen Untersetzungsverhältnis von beispielsweise 12:1. arbeitet
und das Motordrehmoment auf diese Weise vervielfacht wird, wodurch das Band die
gewünschte Vorspannung über die Start- und Landebahn erhält. Wenn die gewünschte
Endspannung im Band erreicht ist, entsteht eine Überlastung des Motors, wobei der
verstärkte Motorstrom dann ein nicht gezeigtes Relais auslöst, das den Motor 46
und die Kupplung 80 abschaltet. Die Bandwickel werden am Abwickeln durch eine bekannte
Überholkupplung mit Sperrung 96 gehindert, die der Aufrechterhaltung der durch den
Motor erzeugten Zugkraft im Band dient. Die Kupplung 96 wird durch die wesentliche
Zunahme der Zugkraft entkuppelt, wenn das Flugzeug am Band angreift, so daß sich
die Bandwickel dann unabhängig vom Motor 46, der Kupplung 80 und der Kupplung 96
lediglich unter der Regelung des Energieaufnehmers 42 drehen können.
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Das Energieaufnehmergehäuse 100 (F i g. 7) ist durch eine Anzahl Bolzen
102 an einem Ring 104 befestigt, der mit Hilfe von Bolzen 106 am Enddeckel 54 angebracht
ist, wobei zwischen dem Ring 104 und dem Hauptgehäuse 100 Lagerringe 108, 110 und
112 eingespannt sind. Das Gehäuse für den Energieaufnehmer wird durch einen Teil
114 vervollständigt, der am Ende des Hauptgehäuses 100 durch mehrere Schrauben 116
befestigt ist, sowie durch einen Gehäuseteil 118, der am Teil 114 durch mehrere
Schrauben 120 befestigt ist, und durch einen Deckel 122, der am Gehäuseteil 118
durch mehrere Schrauben 124 befestigt ist.
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Die Rotorwelle 126 des Energieaufnehmers ist kraftschlüssig mit einer
der Naben 66 des Bandtrommelteiles durch eine keilverzahnte Hülse 128 verbunden
und ist in einem Hauptlager 130 drehbar gelagert, das von einem Zwischenring 112
getragen wird. Die Welle 126 ist ferner durch ein zusätzliches Lager 132 gelagert,
das von einem Lagerring 134 getragen wird, der durch eine Vielzahl von Rippen 136
mit einem äußeren Ring 138 verbunden ist. Der Ring 138 sitzt auf einem Flansch 140,
der mit dem Hauptgehäuse 100 aus einem Stück besteht. Auf die Antriebswelle 126
ist ein Ring 142 aufgekeilt, der zwischen dem inneren Laufring des Lagers 130 und
einem Ring 144 eingespannt ist, wo-. bei der Ring 144 auf der Antriebswelle durch
Schrauben 146 befestigt ist. Der Ring 142 trägt eine Anzahl Rotorschaufeln 148,
deren äußere Enden mit einer ringförmigen Endscheibe 150 fest verbunden sind, die
sich mit enger Passung in einer Ausnehmung einer gegenüberliegenden ringförmigen
Endscheibe 152 befindet. Zwischen der Endscheibe 152 und einem ihr entgegengesetzten
Ring 156, der am Flansch 140 durch Schrauben 158 und Paßstifte 159 befestigt ist,
befinden sich eine Reihe von Leitschaufeln 154; Die Rotorschaufeln 148 und die Leitschaufeln
154 sind in einer Arbeitskammer 160 angeordnet, die rotationssymmetrisch ist und
einen ringförmigen Querschnitt hat, der von der gekrümmten Fläche 162 des Hauptgehäuses
100, dem Ring 142, dem Ring 156, den geneigten Flächen an den Ringen 144 und 140
und dem axial vorspringenden Ringflansch 164 am Ring 134 gebildet wird.
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Eine Verdampfungskammer 170, die mit der Außenluft durch ein Auslaßrohr
172 am Gehäuseteil 118 in Verbindung steht, ist durch eine zylindrische Fläche 174
sowie ein Rohr 176 und eine Kreisplatte 178 begrenzt. Die Kerisplatte 178 ist durch
eine Reihe von sich in radialer Richtung erstreckenden geraden Schaufeln 180 mit
einem sich nach innen verjüngenden Ring 182, der auf einem Flansch des Gehäuses
160 durch mehrere Schrauben 184 befestigt ist, verbunden. Die linke Fläche des Ringes
1.82 hat ein geringes Spiel mit den Spitzen von den sich in radialer Richtung erstreckenden
Pumpenschaufeln 186, die aus einem Stück mit einem Pumpenrad 188 bestehen bzw. mit
diesem fest verbunden sind, wobei das Pumpenrad auf die Hauptwelle 126 aufgekeilt
ist und durch einen Klemmring 190, welcher am Ende der Welle 126 durch eine Mutter
192 befestigt ist, in ihrer Lage gehalten wird. Die Innenfläche des Pumpenrades
188 hat ein geringes Spiel mit den Leitschaufeln 194, die mit einer Scheibe 196
aus einem Stück bestehen bzw. mit dieser fest verbunden sind, wobei die Scheibe
196 an dem Flansch 1.40 des Hauptgehäuses 100 durch mehrere Schrauben 198 befestigt
ist. Das Wasser wird durch einen Anschlußstutzen 200 in der Deckelplatte 122 über
ein Rohr 202 zugeführt, das in einem Verteiler 204 gelagert ist, der mehrere radiale
Bohrungen 206 hat und der auch die Innenseite des Rohres 176 trägt.
Im
Betrieb drehen sich die Rotorschaufeln 148 des Energieaufnehmers (F i g.
7 und 8) im Gegenuhrzeigersinn (F i g. 8) mit einer Geschwindigkeit vb. Die Rotorschaufeln
148 nehmen einen Teil des Wassers auf, das die Kammer 160 zum Teil füllt, und beschleunigen
das Wasser auf die Tangentialgeschwindigkeit v2. Ein Teil des Wassers folgt der
durch den Pfeil 210 angegebenen -Bahn und strömt auf die Leitschaufeln
154, wobei die Strömungsrichtung umgekehrt und das Wasser wieder auf die
Rotorschaufeln 148 geleitet wird. Die Umlaufrichtung des Wassers wiid zweimal bei
jedem Durchlauf umgekehrt, d. h. einmal durch die Leitschaufeln und einmal durch
den Rotor.
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-, Jedesmal, wenn das Wasser durch die Rotorschaufeln 148 hindurchtritt,
wird seine Tangentialgeschwindigkeit um einen Betrag erhöht, der zur Umlaufgeschwindigkeit
dieser Schaufeln proportional ist. Die Geschwindigkeit und der Durchsatz des Strömungsmittels
nehmen rasch zu, bis der Geschwindigkeitszuwachs im Rotor durch die Reibungsverluste
im. Kreislauf genau ausgeglichen wird, so daß ein sehr hohes Drehmoment bei gegebenen
Abmessungen erzeugt wird.
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Bei dem Energieaufnehmer wird der radiale Druckgradient, der durch
die Wirbelströmung in der Kammer 160 bedingt ist, ausgenutzt, um die Gefahr der
Kavitation zu verhindern. Die Rotorschaufeln 148 und die Leitschaufeln 152 sind
außerhalb des für Kavitation kritischen Halbmessers der Wirbelströmung angeordnet
und arbeiten dort ohne die Gefahr der Kavitation.
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Ein Teil des bei der Durchwirbelung hocherhitzten Wassers kann durch
die ringförmige Öffnung 212, und zwar durch eine Anzahl von sich axial erstrekkenden
Kanälen 214 im Hauptgehäuse 100, sowie durch eine Anzahl von radialen Bohrungen
216 austreten und durch die ringförmige Öffnung 220 in die Kammer 170 (F i g. 7)
eintreten. Nach Austritt aus der ringförmigen Öffnung 220 wird ein konischer
Wasserring 224 bis zu der Dicke gebildet, die durch die Bezugslinie 226 angegeben
ist. Durch die beträchtliche Druckverringerung innerhalb der Kammer 170 verdampft
eine bestimmte Wassermenge, wodurch die Temperatur der übrigen den Ring 226 bildenden
Wassermasse auf einen Wert unterhalb des Siedepunktes herabgesetzt wird. Der entstehende
Dampf tritt in eine zylindrische Kammer ein, die durch einen Flansch 227 am Teil
114 gebildet wird. Durch den Drall und die Umlenkung des Wasserdampfes wird ein
Teil der Kondensattropfen gegen den Flansch 227 geschleudert und treten durch eine
ringförmige öffnung 229 hindurch und in eine Rückgewinnungskammer 231 ein, von der
aus sie durch eine Leitung 233 sowie das Rohr 176 und die Öffnungen 235 zum Hauptsystem
zurückgefangen. Der übrige Dampf kann aus dem Energieaufnehmer durch den Auslaß
172 austreten. Das übrige Wasser strömt längs der Leitschaufeln 180 radial nach
innen, bis es das innere Ende der Trennwand 182 erreicht, wo es durch die umlaufenden
Pumpenschaufeln 186 aufgenommen und radial nach außen gefördert wird, um dann radial
nach innen über die feststehenden Leitschaufeln 194 geführt zu werden und von diesen
über die Rippen 136 wieder zurück in die Kammer 160 zu gelangen.
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Das Ergänzungswasser wird unter Druck über das Rohr 202 und
die Kanäle 206 den Pumpenschaufeln 186 zugeführt. Im Wasser enthaltene Luft
wird aus dem inneren Kernteil der Kammer 160 durch den Ringkanal
228
abgeleitet, von dem aus sie zu den radialen Kanälen 230 in die hohle Hauptwelle
126 und zur Verdampfungskammer 170 gelangt, von wo aus sie durch sich axial erstreckende
Entlüftungsöffnungen 234 im Teil 204 austritt.
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Die Leistung der Flugzeugverzögerungseinrichtung kann leicht und einfach
innerhalb eines weiten Leistungsbereiches geregelt werden. Diese Regelung wird durch
einen Drosselring 240 erreicht, der zwischen den zylindrischen Flächen des Ringes
112 und des Gehäuses 100 axial gleitbar angeordnet ist. Wenn die Vorrichtung mit
ihrer vollen Nennleistung betrieben wird, nimmt der Drosselring 240 seine zurückgezogene
Stellung ein, die in F i g. 7 mit voll ausgezogenen Linien gezeichnet ist. In dieser
Stellung besteht die Aufgabe des Drosselringes darin, die Umlaufgeschwindigkeit
zwischen den Leitschaufeln und den Rotorschaufeln in der Richtung des Pfeils
210 zu verringern.
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Die axiale Stellung des Drosselringes 240 wird durch mehrere
Spindeln 242 geregelt, die mit Ritzeln 244 fest verbunden sind. Die Ritzel 244 werden
synchron in der einen oder in der anderen Richtung über zwei Planetenradgetriebe
246 und 248 durch die Hauptwelle 126 angetrieben. Die Planetenradgetriebe
können im Leerlauf sein oder die Ritzel244 in der einen oder anderen Richtung antreiben,
je nach der Schaltung hydraulisch betätigter Kolben, die wahlweise Teile der Planetenradgetriebe
sperren.
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Das Planetenradgetriebe 246 weist ein Sonnenrad 250 auf, das
durch die Hauptwelle 126 angetrieben wird, und enthält mehrere Planetenräder
252, die drehbar auf einem Träger 254 gelagert sind, sowie ein Außenrad 256. Die
Planetenräder sind drehfest mit Antriebszahnrädern 258 verbunden, die mit den Ritzeln
244 kämmen.
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Das Planetenradgetriebe 248 weist ein auf der Welle 126 angeordnetes
Sonnenrad 260 sowie Planetenräder 262 auf, die auf einem Träger 264 drehbar gelagert
sind, und besitzt ein Außenrad 266, das mit dem Planetenradträger 254 aus einem
Stück besteht bzw. mit diesem fest verbunden ist.
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Das Außenrad 256 und der Planetenradträger 264 sind frei drehbar gelagert
und werden wahlweise durch Kolben 270 bzw. 268 gegen Drehung festgehalten, um eine
Drehung der Ritzel in der gewählten Richtung hervorzurufen. Die Kolben 268 und 270
werden wahlweise durch eine voll selbsttätige Regelvorrichtung 44 geschaltet (F
i g. 10, 11 und 12).
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Die Regelvorrichtung hat im wesentlichen die Aufgabe, eine konstante
Verzögerung zu erzielen und aufrechtzuerhaltene, die das Flugzeug am Ende einer
bestimmten Ausrollstrecke zum Stillstand bringt. Zu diesem Zweck weist die Regelvorrichtung
ein Element auf, das auf die Aufsetzgeschwindigkeit des Flugzeuges anspricht, und
ein zweites Element, das auf dessen Verzögerung empfindlich ist. Die Regelfunktion
ist daher vom Gewicht des Flugzeuges unabhängig und gleicht selbsttätig die Flugzeuglandegeschwindigkeit
aus.
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Die Regelvorrichtung weist einen Hauptgehäuseteil 300 (F i g. 10)
auf, der konzentrisch zur Achse der Führungsrollen 74 im Bandtrommelteil befestigt
ist. Ein zusätzlicher Gehäuseteil 302 ist am Gehäuseteil 300 befestigt. Innerhalb
der Innenbohrung 304 des Gehäuseteils 302 sind Lager 306, 308 und 310
angebracht,
die durch Abstandsstücke 312, 314, 316 und 318 getrennt sind, wobei die Abstandsstücke
314 und 316 an den entgegengesetzten Seiten eines Ringes 320 anliegen und das Abstandsstück
318 gegen einen radialen Flansch eines Ringes 322 anliegt. Durch das Lager
310 und ein Lager 324, das vom Ring 322 getragen wird, ist das äußere
Element 326 der hydraulischen Hemmvorrichtung 328 gelagert. An dem Teil 326 ist,
durch Schrauben 330, ein Armkreuz 332 starr befestigt, das über Schrauben 334 und
Lager 336 die Planetenräder 338 trägt. Das äußere Element 326 trägt ferner eine
Anzahl Rotorschaufeln 340, die starr mit einem Profilabstandsstück 342 verbunden
sind. Ein dazu passend geformtes ringförmiges Abstandsstück 344 trägt mit einem
Ring 348 starr verbundene Leitschaufeln 346. Der Ring 348 wird von einer Hohlwelle
350 getragen, die an ihrem einen Ende durch ein Lager 352 drehbar gelagert ist,
das vom Armkreuz 332 getragen wird, und an ihrem entgegengesetzten Ende durch ein
Lager 354, das vom Gehäuseteil 302 getragen wird. Zwischen den Lagern
354 und der Welle 350 befindet sich eine zweite Hohlwelle 356, die
über ein Lager 358 einen Meßring 360 trägt.
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Der Ring 362, der auf den Außenflächen der Planetenräder
338 läuft, ist zwischen zwei Ringteilen 364 und 366 eingespannt, die durch
Schrauben 368 zusammengehalten werden und in den Lagern 306 und 308 drehbar
gelagert sind. Ein Ansatz des Ringteils 366 ist starr an dem äußeren Ende einer
Torsionsfeder 370 befestigt, deren inneres Ende starr an den Wellenteilen
350 und 356 befestigt ist. Eine Bremsanordnung aus einem Ring 372, der mit der Welle
356 drehbar ist, und einem Hydraulikkolben 374, der sich in einer Kammer 376 befindet,
die im Gehäuseteil 302 ausgebildet und durch eine Kappe 377 abgeschlossen
ist, ist zur Regelung der Drehbewegung der Wellenanordnung 350, 356 und damit
zur Bestimmung der relativen Winkelstellung der Mitte der Feder 370 vorgesehen.
Ein Ansatz 378 des Kolbens 374 wird durch eine Feder normalerweise
durch Reibschluß am Umfang des Teils 372 gehalten.
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Eine Seite des Ringteils 364 (F i g. 11) ist als Kurvenscheibe
380 ausgebildet, auf der mehrere Kurventaster 383 aufliegen, die um Achsen
388 am Ring 320 schwenkbar sind. Jeder Kurventaster 382 betätigt über sich radial
erstreckende Stößel 390, Ventile 398, die den Durchtritt des hydraulischen Druckmittels
zu einer Eintrittsöffnung 399 (F i g. 10) und zur Kammer 376 der Bremsvorrichtung
regeln.
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Der Ringteil 364 (F i g. 12) ist mit einem radialen Ansatz
402 versehen, der sich in eine Ringnut des Teils 302 erstreckt. Die Bewegung
des Ringteils 364 ist durch Stifte 403 und 404, die in der Ringnut
angeordnet sind, begrenzt. Der Ringteil 364 wird durch einen federbelasteten
Anschlag 405 in einer Mittelstellung gehalten, wobei sich eine Feder
406 gegen einen festen Anschlag 407 abstützt. Der Anschlag
405 ist in seiner Endstellung durch den Stift 403 begrenzt.
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Durch die Kurvenscheibe 380 werden die Ventile 398 paarweise abwechselnd
betätigt und leiten somit abwechselnd durch nicht gezeigte Leitungen Druckflüssigkeit
zu den Kolben 268 und 270 (F i g. 9), die zur Steuerung der Drehrichtung
der Spindeln 242
und damit zur Einstellung des Drosselringes 240
dienen.
Die wirksame Leistung der hydraulischen Hemmvorrichtung 328 wird durch eine Handeinstellung
geregelt (F i g. 10), die eine Welle 412 aufweist, deren inneres Ende ein Drosselorgan
414 trägt und deren entgegengesetztes Ende in die Hohlwelle 350 eingeschraubt ist.
Ein Regelknopf 418 ist fest am äußeren Ende der Welle 412 befestigt und mit
einem Bund 420 versehen, der eine Markierung trägt, die mit einer entsprechenden
Markierung auf einem Ansatz des Teils 422 zusammenwirkt, der von der Welle 356 getragen
wird, so daß die Einstellung des Teils 420 leicht bestimmt werden kann. Durch
Drehen des Regelknopfes 420 wird die Welle 412 nach links aus ihrer in F
i g.10 gezeigten voll zurückgezogenen Stellung bewegt, um das Regelelement
414 in eine Drosselstellung zu bringen und den durch die Anordnung 318 ausgeübten
Widerstand herabzusetzen. Eine Drehung des Regelknopfes 420 in der entgegengesetzten
Richtung hat das entgegengesetzte Ergebnis.
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Die Regelvorrichtung nach F i g. 10 und 11 wird nur auf den Energieaufnehmer
20 angewandt, der als Haupteinheit betrachtet werden kann. Die Regelung des anderen
Energieaufnehmers 22 geschieht dadurch, daß die Kammern 160 der beiden Einheiten
unmittelbar hydraulisch verbunden werden.
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Um die Anlage in Betriebsbereitschaft zu bringen, wird die Fangeinrichtung
zwischen den beiden Energieaufnehmern gespannt, und es werden die Einheiten mit
Wasser versorgt und der Regelknopf 420 so eingestellt; daß das gewünschte Ausrollen
ermöglicht wird. Die Drosselringe 240 in der Haupt- und in der Nebeneinheit
20 bzw. 22 nehmen je eine Schließstellung ein, so daß das Abtriebsdrehmoment dieser
beiden Einheiten und dementsprechend der Widerstand, den sie auf das Band ausüben,
ein Mindestmaß hat. Wenn das Flugzeug an der Fangeinrichtung 26 angreift,
werden die Bänder 28 und 30
rasch beschleunigt, und die Energieaufnehmer
und die Regelvorrichtung beginnen sich mit einer beschleunigten Geschwindigkeit
zu drehen. Sobald die Regelvorrichtung 44 zu beschleunigen beginnt, hat der
Teil 360 von einer verhältnismäßig großen Masse das Bestreben, der Drehgeschwindigkeit
der Antriebswelle, die die Planetenräder 338 trägt, nachzueilen. Da die Drehbeschleunigung
hoch ist, ist die Massenkraft ebenfalls verhältnismäßig hoch. Wird durch die Drehrichtung
die Achse der Planetenräder 338 im Gegenuhrzeigersinn (F i g. 11) verlagert, so
bewirkt die relative Nacheilung der Masse 360 eine Bewegung des Kurvenelementes
364 in der gleichen Richtung, so daß der Ansatz 402 am Kurvenelement
364
die Feder 406 zusammendrückt und das Kurvenelement relativ zum
Gehäuse 302 gegen den festen Anschlag 403 zur Anlage verschiebt. Hierdurch
werden bestimmte Ventile 398 geöffnet, um den Drosselring 240 in die Schließstellung
zu bewegen, wenn dieser nicht bereits diese Stellung einnimmt, um die Bremse
374 zu lösen, die den Teil 372 normalerweise festhält. Da sich das
Kurvenelement 364 und der Ring 362 nicht mehr frei bewegen können, wird die urraufende
Masse 360 rasch auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die wesentlich höher
ist als die Geschwindigkeit der Führungsrolle 74, welche die Regelvorrichtung
antreibt.
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Bei weiterer Beschleunigung nimmt das durch die hydraulische Hemmvorrichtung
328 auf die Mitte der
Vorspannfeder 370 übertragene Drehmoment mit
dem Quadrat der Geschwindigkeit des Bandes zu, wobei die am äußeren Ende gegen Drehung
gesicherte Feder 370 zunehmend gespannt wird. Die Spannung der Feder ist stets eine
Funktion des Quadrats der Bandgeschwindigkeit.
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Sobald die Bandgeschwindigkeit nach dem Auffangen des Flugzeuges entsprechend
der Rollgeschwindigkeit ihren Höchstwert erreicht hat, zieht sich der Ringteil 364
vom festen Anschlag zurück, und der Mechanismus tritt in seinen Regelbereich ein.
Hierdurch wird die Bremse 374 angezogen und die Stellung des inneren Endes der Feder
370 festgestellt. Die auf den Ringteil 364 übertragene Federkraft verlagert ihre
Kurvenscheibe 380 und betätigt bestimmte Ventile 398, wobei der Drosselring 240
(F i g. 7) nach links bewegt und damit eine Verzögerungskraft auf das Bandausgeübt
wird. Dies hat zur Folge, daß die Masse 360 das Bestreben hat, ihrem Antrieb vorauszueilen,
woran sie nur durch die von der Feder 370 ausgeübte Kraft gehindert wird. Wenn die
Verzögerung einen Wert erreicht, bei der die Massenkraft der umlaufenden Masse 360
gleich der entgegengesetzten durch die Feder 370 ausgeübten Kraft ist, verlagert
die über die Planetenräder 338 wirkende umlaufende Masse 360 den Ringteil 364, um
die Bewegung des Drosselringes 240 anzuhalten. Eine weitere Bewegung der Kurvenscheibe
380 in der gleichen Richtung hat zur Folge, daß der Drosselring. 240 in der
entgegengesetzten Richtung zur Herabsetzung der Verzögerung bewegt wird, so daß
die wirksame Kraft der umlaufenden Masse herabgesetzt wird und der Ringteil 364
in- seine Neutralstellung zurückkehren kann. Daher hat während der Verzögerungsperiode
die Regelvorrichtung das Bestreben, das Gleichgewicht zwischen der Massenkraft der
umlaufenden Masse und der Drehkraft der Feder aufrechtzuerhalten. Dieses Gleichgewicht
ist vom Flugzeuggewicht unabhängig und hängt nur von der Verzögerung des Flugzeuges
ab. Es wird daher eine bestimmte Verzögerung aufrechterhalten, solange die entsprechende
Kraft sich innerhalb des Regelbereiches befindet.
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Der Betrag der Verzögerung wird seinerseits durch die Vorspannung
bestimmt, die der Feder 370 durch die hydraulische Hemmvorrichtung 328 erteilt wird.
Da die Eigenschaften der Hemmvorrichtung derart sind, daß ihr Drehmoment proportional
dem Quadrat der Flugzeuggeschwindigkeit ist, ist auch die Verzögerung während der
Verzögerungsperiode proportional dem Quadrat der Aufsetzgeschwindigkeit. Dies ist
ein Erfordernis für eine konstante Verzögerungsstrecke, die daher durch die Regelvorrichtung
unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Flugzeug aufsetzt, und unabhängig
vom Gewicht des Flugzeuges aufrechterhalten wird.
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Da das Abtriebsmoment der hydraulischen Hemmvorrichtung 328 durch
den Knopf 418 eingestellt werden kann, tritt das Gleichgewicht zwischen der Massenkraft
der umlaufenden Masse und der Federvorspannung bei verschieden wählbarer Verzögerung
eines Flugzeuges für eine gegebene Aufsetzgesehwindigkeit ein, wodurch die Ausrollstrecke
entsprechend der Einstellung des Knopfes 418 verändert werden kann. Da die Antriebsgeschwindigkeit
der Regelvorrichtung 44 durch die Geschwindigkeit der Führungsrollen 74 bestimmt
wird, ist das System von jeder Wirkung völlig unabhängig, die durch Veränderungen
des Radius der Bandlagen auf den Bandtrommeln hervorgerufen wird.
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Der anfängliche Stoß, der sich aus dem Eingriff zwischen Flugzeug
und der Fangeinrichtung ergibt, wird wesentlich herabgesetzt, da der Energieaufnehmer
anfänglich im wesentlichen frei läuft und da die Massenträgheit aufgewickelter Bänder
in dieser Form um etwa 70 % geringer ist als im ausgelegten Zustand. Die
Massenträgheit der Bänder wird weiter durch den Umstand verringert, daß sie aus
Nylon statt aus Stahl hergestellt sind, was bei einer gegebenen Festigkeit eine
wesentliche Gewichtsverringerung bedeutet. Ferner wird beim Abwickeln das Band fortschreitend
gestreckt, so daß ein Teil der kinetischen Energie des Flugzeuges unmittelbar durch
das Band aufgenommen wird, wobei die Energierüekgewinnung des Bandes zum Anhalten
des Flugzeuges am Ende der Rollstrecke beiträgt, wenn die Geschwindigkeit des Flugzeuges
auf beispielsweise 8 km/h oder 16 km/h abgefallen ist, bei der die Leistung des
Energieaufnehmers rasch abnimmt.
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Während der Verzögerung des Flugzeuges wird praktisch die gesamte
kinetische Energie des Flug zeuges in Wärmeenergie umgewandelt, die durch die Verdampfung
des Wassers absorbiert wird, das aus der Anlage in Form von Dampf durch die Austrittsöffnung
172 austritt.