DE1431202A1 - Energieabsorbierungsvorrichtung - Google Patents

Description

h - 93
3» Müriä 19S4

Firma American Chain * Gable Company, Inc. Hew York , U.SaA,

Energieabeorbierungavorrichtung

BIe Brfindung besieht eioh auf eine Vorrichtung zum Absorbieren von Energie und im besonderen auf eine Wuehtaböorbierungsvorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herotellnng, das gamäB der Erfindung dadurch charakterisiert ist, daß οin scnraubanfOr* •ige·, um einaelnen !lementen beatßhondeo Seil in voll weichgeglühte· Zuetand in 4er lage ist, sieh unter einem Zugspann- et·! BU verlerntem un4 «o einen erheblichen Toil kinetischer sn »»sortieren. "_BA0 origsnal

909811/QOSS .. ₂ -

A 33 465 h

h - 93
3. Mars 1964 - 2·-

Obgleich dio neue energieabsorbierende Vorrichtung eine welteO-Anweiidungoraöglioiikeit hat, von denen.einige im folgenden besprochen werden, so ist doch die Anwendung der Erfindung auf eine Luftfahrseugbreraseinriehtung im besonderen dazu geeignet^ die Erfindung allgemein au beschreiben« Eine Luftfahrzeugbremeeinrichtung besteht häufig aus einer Vielsahl von Seilen oder Drähten, die quer am Ende einer Rollbahn angeordnet sind und mit denen ein Haken des Luftfahrzeuges zusammenwirkt* wenn dieses die Landebahn beim Landen überfährt oder beim Starten d©r Antrieb irgendwie ausfällt. Zu diesem Zweck sind bereits übliche₀ aus Einzelelementen bestehende Seile in Verbindung mit Dämpfungsvorrichtungen verwendet worden, doch wurde wegen der gr'oBeren federnden Verlängerung oft auf Nylon oder andare faeerseile zurückgegriffen« Wenn ein nicht metallischen Soll oder ein. Tragseil zusammen mit hydraulischen oder anderen Formen von zusätzlichen Dämpfungsmechanieinen verwendet wird ^ εο wird di© maximale Zugfestigkeit der Bremseinrichtung geopfert, um die Energieabsorption zu verbessern, und die elastisch© federung einer «solchen Bremseinrichtung besitzt ©in« unerwünschte Rüekfederungewirkung auf dae Luftfahrzeug· Ms-talld'jfahtsells, die plastisch «um Absorbieren von Energie* verlängert ν?$ϊ·&*η kUnnen, wäraiein» Verbesserung gegenüber &n&<8T9n formen von Bremseinriclitungen, doch ist bis Beirat erfolgreiche Anpassung eine β solchen Metall««

00181 1/0013 "z

■ - 3 -

A 35 463 h

h - 93 _t " · 5. Hare 1964 -I-

durchgeführt worden, »Al »war wegen der bsgrensjm Verlangerunge- »»gllchkeit dieetr Ärsitseilkonetruktionen %«$. tine« Stoß.

Bsi der Durchführung Von Versuchen alt Verschiedenen formen von Drahtetilen fit* .^rgieabaorptionevorriohtttngen, bei- ^ spiftleweise LuftftüireeneBremeeinrichtungen, "UTde feotgeatellt, daß eine wesentlich« Verbesoerung in der prozentualen Vorlttngerung einen aus Binseldrähten bestehenden Metalleeileß dadurch erreicht werden kann, daß das Seil nach dem Verseilen ■o wär»tbehandelt wird, daß die KoItreckung der Drähte aue~ :. gescheitet wird, die unvermeidlich während den Versellone eintrlit. Vergleichetersuche haben gegeigt, daß die Kaltreckimg durch das Susannen fügen τοπ Drähten in ein schraub Giiiilrraig gedrilltes Seil rerhftltnietnäölg groß iet_t obgleich die einseinen Drähte vor der Yeroeilung voll wärmtbeliandelt, üv h. weichgeglQht worden sind. Gerade dienee ZueaBSienfügon_t üJi. das Verseilen oder Verdrillen ergibt eine KaltreckuMß und geisäß 4er ΥθΓϋ·β·ιι4ββ> Brflnlung werden diese Nacht«ilβ dadurch wmiedea, i*· tee feil aaseltliefend an die Verdrillung weioh-

wird« Jkvdktramm weist ils m«ae Vorrlolttunc suei Absorbieren BtoSenergi« LustaufBAh«·- \mi Veramkerungiiaiitttl «mtlang der Lunge des Beiles auf, ift» 41« Us^staufnansie- umd te rankereng·-

sltteil niteinanler rerbiadet. Diese· Beil weist eine Vielsahl

▼on Bchraubenföraig ftufgevicknlten MetalIdruhten in weienge-

.«3ϋ1·.1*·Λ Zutvtand' auf,^Ok sich btim Auftvefien ein«n Zug- ^^

009811/ÖÖgfi

A 33 463 h

h - 93 3. Köre 1964 - 4 -

epannungsstoBeB οtrecken_t ua eo einen weeentliehen Teil der kinetiflohen Energie absorbieren eu können· Dae erfindung β-geallQe verfahren, dae ftlr die vorliegende Entwicklung von gleicher dichtigkeit ist« eieht eine Folge ron Verfahrens» schritten vor, im diese Seil eo eu geetelten, daß ββ eich , unter eine«, einne Sugepaasung auslesenden Btoß sur Absorbierung erheblicher kinetiacher JBaergie verlängert. Diese Verfahreneechritte uafassen dae eenraubenföraige Aufwickeln einer Yieleahl von Metalldrähten su einer·beetimten Länge eines verdrillten Seiles und die aneohliefitnd· Wttniebehandlung diesee Beilee· ua eo die Kaltreokung und Härtung der Drähte duroh das Verseilen sit eliminieren. /

Die vorliegende Erfindung iet von Torteil für eine Vielzahl von Energieabsorbierungsvorriahtungen· die bisher Fasern oder eonstige nlohtaetallisohe Sinseleleaente verwendet haben oder auch MetalldrahtBeile, die alndestens teilweise durch das Zueanaienwiokel kaltgereckt und damit gehärtet worden sind und die dann mit sueätElichen Kraftdämpfungeiiltteln »uoammenwirkon nußten. Nichtmetallfoche auedehnbare El οmontβ haben cine beotiinittte imiriraaXejßreiiKß in ihrer ZmsfGtiMßkßitf und dienu-'e' ben eine Rilckfenßvtptg infolge ilircr ßlnniin^ou_--VeU^wic_it νi";

Γ3 β,ί";

A.33-463 b

h - 93 3. Märe 1964 - 5 -

fahrseuge, nicht befriedigend wirken. Da« normale Drahtseil, das nach de« Verdrillen tje/rMO der Erfindung nicht erwarat und weiohgeglUht wurde, int ebenfalls für die Snergieabsorbierung minderwertig· will βeine relativ niedrige Verlängerungefählg~

kelt entsprechend der Kaltreokung während der Verdrillung is wesentlichen den gansen Vorteil wieder aufhebt, der durch die höhere Zugfestigkeit erreloht wird·

Bevorsugte Ausftlhrungsbel spiele der Erfindung sind ie Zusanmenhang alt der Zeiohnung beechrieben. In dieser seigern

Pig. 1 eine Kurve der Zugbeanspruchung sur Barstellung des bedeutsamen Vorteils, der duroh das Weichglühen der Elneeldrähte des Seiles nach des Zueamaenwiokel erreicht wird,

Pig. 2 eine erfindungegemäBe Bnergieabβorbierungβvor- und 3

richtung, dl« bei einer Luftfahrseugbremseln riohtung verwendet wird,

fig 4 eine perspektivische, teilweise abgebrochene

Ansieht einer Wicklung, die einen Teil des - f. neuen Seilee aufgerollt vor der Verwendung seigt, S

909111/0095 . -6-

A 33 463 h

h -r 93 3* Mära 1964

Pig. 5 eine orfindtmgsgeaiiee Easrgieabuorbl?rai?jftvj?jprio3ütur5g in Anwendun auf «in« 3iufifahreeugaitisanordnuiig sur Sicherheit der

Pig. 6 din erfindungsgoiaäSe

sorbierungavorriohtung In Anwendung auf eine Schleppselleinriohtung.

In einem Ausführungebeispiel d@s n@nen ?ei*falireno sur Herstellung einen energieabsorbierendan Soilee gosaäß dar Erfindung wird eine Anzahl von Drähten aus auBtenitisekem^oBtfreiem Stahl auf die,volle Weiohglühtenpsratur erwärmt (in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendyng ^®a Beiles können auch andere Legierungen, wie beispieleweise Gbrom-^Mangan-Stahl ait Vorteil benutzt werden). Dieee Dräfete werden dann zu einem , 1 χ 19 Seil von 1/8" Burohmesser verdrillt. Nach dem Verdrillen wird das Seil in einem ein» gesteuerte A&aoephäre aufweisenden Rohi*ofen blank geglüht, um die Kaltreckung aus- . ' ausehalten, die während des Taracilena entstanden war.

Be wurden dann Verglelohevereuoh· durchgeführt» um den ITnter-

sohiid in der E&ergieabeovtoerungefähigkeit swisohea dent obtn erwähnten 1 χ 19 Sail ton t/β" Durotmeooar und eine»

A 33 463 h

93 3. Mär« 1964 - 7 -

Tergleiobeseil festzustellen, das In jeder Hinoloht nit de« erstgenannten identisch «ar« nur ait dem Unterschied, daS ee in «eines vollgereokten instand war und nach den Verseilen nioht welohgeglUht wurde. Da· erfindungsgenäSe Muster· das naoh des Aufwickeln welohgeglUht worden war* hatte eine ferreiBfettigkeit von 1000 Pfund/o.uadrat soll ale ein 100-Pfund-Gewicht 10 ruse (1000 fuss-Pfund kinetischer Energie) auf ein 6 fuss langes feilstUok dieses Musters fallen gelassen wurde* so wurde die kinetische Energie durch das Kabel absorbiert und das 100-Pfund-Gtwioht wurde ohne Besohidigung sun Stillstand gebracht. Bas kaltgereckt· Mutter, das naoh den Aufwickeln nicht weiohgeglfiht wurde» hatte eine Serreiefeetigkeit Von 1 760 Pfund/quadrateoll» und jedes Mal» wenn das 100-P fund-Gewicht 10 Fuse auf ein fues langes feeilstfiok fallen gelassen wurde» trat ein Bruch ein· Hieraus folgt» daB das Snergieabeorbierungeeell genäS der Erfindung in der Lage ist» eine viel größere Wucht su dänpfen, als dae «bliche Seil» obgleich seine Zugfestigkeit weoenillch kleiner iet.

Infolge der iinclifalgendcn Eeechreibmw <?ci* Anv^inTtdung äer Erfindung auf Luftfahr«eit<rai>TireR8oiitrSrihiu;i nm_t iet (« "von

A 33 463 h

h - 93 3» Märe 1964 - 3

Wuchtabeorbierungseigensohaften nicht erbeblieh herabsetzt. Dies wurde durch Prüfungen und Versuche bestätigt, die den Bruch nachahmten, der dann eintritt* wenn ein Brems« haken dae Seil erfaßt« Höchstwahrscheinlich ist das Fehlen einer nachteiligen Wirkung der Zugfestigkeit und die Euergieabsorbierungefähigkeit darauf etsr&ikeuftihren, daß eine gewisse Xaltreofeung in dem deformierten Bereich eintritt.

In einer anderen Tergleiehsprilfung versagte ein 1 Fuss langes 1 * 19 Seil von 1/8* Durchmesser, bei dem es sich um. ein typisohea Luftfahrseugeeil aus rostfreien Stahl in voll kaltgereckten gezogenem Sttständ handelte, bei einer 60 Fuee-Pfund Wucht, obgleich die ZerreiSfestigkeit bei 2000 Pfund pro Quadrateoll liegt. Sin ?uae eines ähnlichen Seiles« das nach dem Verseilen gemäß der Erfindung weichgeglüht worden war, hatte nur eine Starreißfeetigkeii 1000 Pfund/Quadrateoll, absorbierte Jedoch 360 an Energie -ohne su brechen· Sine gsmphisehe Baretellung der Zunahme der Energieabeorption eK+eprechend der Erfin- _; dung ist in Fig. 1 der Stlohnung enthalten* Bier sind ewöI Sugspannungskunren A und B dargöetellt_y die Öae f^halten eines 'iνχ 19 euetenitieohei rostfreien ßtahlöeilee von 7/?2« messeruad 1^M MeBlänge angegeben, dae bei einer keit von %5^B/iiinute geprüft wurde. Der Prüfkörper -«er Kurve A-wurde aus weichgeglühteia Draht'gsn&S der üblichen

A 33 463 h

h ~ 93
?. Mars 1964 - 9

Praxis verseilt· und der Prlifkörp

des Verseilen geaäS der Erfindung fceiohgeglUht. Der aus weiohgeglühtea Draht gebildete FrU Fkörper A versagte unge~

f-ähr bei einer Belastung von 21OO

HeBlänge von 1· tn 29»5 H verlängert hatte* Die Fläche unterhalb

der Kurve A ist ein MaO der währ

der Kurve B wurde nach

Pfund, nachdem sioh seine

der PrüAing von den Prüfkörper absorbierten Energie, Der Hrüfkörper B, de^r naoh des Verseilen weiohgeglüht wurde» versmgte bei einer Belastung. von ungefähr 1900 Ffund, naohdea «pch seine MeBlänge von I· auf ungefah* 38 Jf verlängert hit te. Auch hier ist die Flache unterhalb der Kurve ein Kai für die vom Seil absorbierte Henge an Energie» und es ist gans offensichtlich aus Fig. 1 sti ereehetl» da0 der geaftfi der Erfindung nach de» Yereeilen · weiohgeglfihte Früfkörper B weit «*hr Energie vor eeinesi absorbierte als der Prüfkörper A«

den Fif, a-4 igt soheaatisoh die Anenun der neue« \'--^;:/> oder Vuolitabeoybierutigsvorriohtung an einer luft« ,,

geseigt* In Fig. 2 ist das

itttok 10 einet fitbliohen Landebahn duroh einen Behelf eetM^e« 11 vorllnjert. A» entgegengeeetsten Seiten dee Behelfs-

odaar »ehrere Faare von Terankfyungtn·;^ -; i2F<t die in einzelnen in Fig« 4 geeeigt ~ '

Μ· ·4Μ·1η«ιι ?aa^ |«w Ttrank^funge^ 12 eind duroh

ν ■:! : ■ ^

A 33 463 h

h - 93 3. IWr* 1964 -r 10 -

eine entsprechende Anzahl von längen 13 dee neuen Snergieabeorbierungeoeilee verbunden, daa nach dem Verseilen weichgeglüht worden war. Vm nun einen erheblichen Slaok dea Seil« 13 verfügbar zu machen und ferner um einen größeren feil dieses Slaoks aufBuapelohorn, wenn das Seil nicht im Gebrauoh ist, können ein oder mehrere Behälter 14 auf dem Seil 13 verwendet werden, d lektine Aneahl von Windungen aufnehmen. Der Bghälter 14 kann tine aserreiflber» Konstruktio in der Vela« aufweiaen, dafl or dea Ablauf der SQilwindungen wenig WideretaQd entgegeneetit, wenn diese von ih» abgesogen werden. lsi Gebrauoh wird dao ΒΛίγ^ wie in ?ig. 2 dargea teilt, quer über dem Behelf altreifen gelegt, 00 daß ein unterhalb dea Flugeeugrüiipfes angeordneter'Haken gernöö fi«. 3 dae Seil 1? ergreif%_f wtnn der Antrieb dea Luftfahrj iseugea 19 bei« Starten aueföllt_f oder wenn dae -* während dee Üandena die landebahn überfährt, «tun die» tritt, so wird das Wuohtabaoybierungeaeil 13 aua dom Bepalter 14 hfrauegeaogan und wird nun duroa di« kinetieoh« |Sn9rgl« de· tioh bewegindtn luftfaiiraougea einer anterworfea, und sewar denn_F wenn der ganse Slak aufgenoae·» , ■ lit« Venn dit Seil nua iwieohtn fan Teranlcerungepfqeten 12. ,,

liae^auereiohende längt h&H_§ kann ein ungeheuerer Betrag . - im kinetirtH^r Bn.rgi« auf· die·· Weiee *******§** f wenn *ioh da· weiohieglühte Seil unt^r d»r

A 33 463 h

h - 93 3. MB»''1964 - 11 -

und ale Ergebnis wird dae Luftfahrzeug sum Stillstand gebracht, bevor ee das Sude dee Behelfeαtreifens 11 erreicht.

Bin weiteres Beispiel der Anwendung der neuen Energie- oder VuchtabBorbierungsvorrichtung für Luftfahrzeuge ist .

in Fig. 5 dargestellt. Hler iet ein Fluggastsits 16 am Gee toll

17 des Luftfahrzeuges verankert, und «war im wesentlichen durch eine Kupplung 18 dee neuen tfuchtahsorbierungseeilee· Als Yerankerungemittel für die entgegengesetzten Enden der Kupplung

18 dienen geegnete Bef eat igung eglied er 19 am Sit& und am Luftfahreeuggestell. Auch der Sicherheitsgurt für den Fluggast kann vit der Kupplung 18 verankert werden, Bei einer Hotlandung werden durch die plötzliche Wucht der Sits 16 und der Fluggast nach vorwärts but Beanspruchung der Kupplung 18 gedrückt, die dann einen erheblichen Teil der kinetischen Energie absorbiert· Hierbei wird die Bewegungebeeohleunigung dee Fluggastes herabgesetzt, so daß in einigen Fällen körperliche Schäden verhindert oder mindestens herabgesetzt werden können· Sine w eitere beispielhafte Verwendung für die Wuchtabeorbierungsvorriohtung gepäB der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt, wo ein _;. Luftfahrzeug 22 hinter sich ein Sehleppeiel 23 Bit Hilfe eine« Schleppseiles 24 herfcidt. Dao Schleppziel sinkt natürlich .

unterhalb des Luftfahrzeuges 22 nactit'iisrien afc« wenn daa ·

• * ■ '■■■'.■' · ■ ■ ■ ■ V * -

Schleppseil 24 ausgegeben wird, wenn .jedoch die volle .des Gelle« abgelaufen iet_f ß.» vlvü flaö Sojifer-rsfi=.^ nli;

^ ORIGINAL ^

A 33 463 h

h - 93 3. Mär* 1964 - 12

großen Zugbeanspruchung und Wucht auf die Höhe und Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges gebracht« unter diesen Usaetänden ist es von beträchtlichem Vorteilt einen Behälter oder eine Wicklung 25, öhnlich wie die oben beschriebene. Wicklung 14* aai finde dee Schlepp seile β 24 so anzubringen, daß ein Großteil Sei* von dem Schlcppsiel ausgeübten Wucht durch die \^r@rlä?iges*iiiig dee energieabsorbierend en Seilee 26 gemäß der E £ indimg ab·» «orbiert werden kann. Abgeoehen von der Anwendung auf

/ ergibt

fcchraubenförmig gedrillte Seile/die Erfindung eine vorteil hafte Zunahme der WuchtabeorbierungBeigenechaften bei anderen;

aus einer Vielzahl von Drähten beziehenden Seilen, weise kann der neuartige^ nach den Ve^aoileii erfolgende Bchritt auch an einem geflochtenen Drahtoeil oder an einem Seil nit geraden, parallel eueinanötr angeoraneten Brähten durchgeführt werden» ν — V^

Be gibt nooh ein« große Ansah! von weiteren unterschiedlichen Anwendungen der neuen Energioabeorbierungovorridtung, beiapielewtiee kann die Erfindung au·* bei. Lendeetativen für ftaumkapeeln benutzt werden» wobei dlt lAndemioht durch die _lL ftrlängtrung der Wuohtabeorptioneeeilc reättfiiiert"vtrüim kann. Xn ähnlioher Weise kennt· die Erfiße«fig auch für flie Luft^er • bindung von Kapeeln mit einem flie^enfitn Luftfahrecu^ werden, ttmar könnt»' die lrfi*nduttg an mit KiIfs von

A 33 463 Ii

h - 93 3. Mars 1964

abgeworfenen Lasten unter Verwendung einer Spezialelnriohtung benutzt werden, um so die beim Auftreffen auf den Boden auftretende Kräfte su reduzieren. In all diesen Anwendungen ergibt das neue Seil die höchstoögliche Absorption von kinetischer Snergle, und zwar durch das richtige Weichglühen nach dem Veraeilen. Hierdurch können Körper mit der gerichst» möglichen Gesohwindlgkeitsabnaluae und mit sehr wenig Rückfederung verzögert werden, die auftreten würde, wenn das Kabel lediglich elastisch und nicht plastisch deformiert würde. .

Jk

Claims (10)

Patentansprüche

1. Bnergieaboorbierungavorrichtung mit einer und einem an der Verankerung befestigten, aus eines? Vielzahl von Drähten bestehenden Seil, auf das eins Belastung einwirkt, daduroh gokennssaiafanet, daß das geil l)sw. seine Drähte in weiohgeglühtem~Zustand sind und sich unter einer Zi^bessipruihiAirig _xsta|h Absorbieren erheblichen Betrages an kinetiochfir Energie

ι 2* Energieabsorberiingavorriohtung nach Ληορηιοΐι t, durch ygltümiEifcicbnet, daß die Drähte aua Stahl sind.

3. BnergieabscrbierungsVQrriciitung nach den Ansprüchen i Z* dadurch gekennzeichnet» daß aioh mindestens eiir Teil V--de© Seiles in aufgewickel tea Zuatain} vor Auf treffen der

befindet* : " «|

4. Energicaböorbierungfivorriohtuinii ?ui^->i Ansprueli 3» ' ;dürqh gekennzeichnet, ά&Β die Wiö&lung bei

.' ■.- · - ■ ^r""V' -" oineo Zuges '

A 32 463 h

h,- 93
3. Mars 1964

5· Itaorgieabsorbierungevorrichtung nach einent der Ansprüche 3 oder 41 dadurch gekennzeichnet, daß ßick die Wicklung in einem einseitig offenen Gehäuee befindet.

6·. EntrgieabBortiervmgovcprricht-uiig nach einym der Ansprüche 1 oder 2_f dadurch gekennzeichnet, daß dao Seil um die Yer~ ankerung und ein entsprechendes Teil ts er Eelaatöwg in Form eitler Windung heruragewickelt iot.

7· Energleaboorbierungevorrichtung nach AnspriiöÜ 6, dadurch gekenneeichnet, daß die beiden Windungen durch je ein BeilBtUck iaiteinaiider verbunden sind.

8. SncirgieabsorbierungBVorriahbng nacli Ansprucb: 7 _f dadurch gekennzeichnet» daß die beiden Seiletüoke ; eaiaiaengeklemat

9· Verfahren aur Herateilung der

richtung, bei der eine Vielaahl von Metalldrähten schraubenförmig au einer Beillänge ßUBaBiraengov/iek nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge*'.%/

• ' ... *■■--■»■.■■■■ "

kennteichw«t, JaS nach dem Ziusaamenwickeln dan Seil «ur

- Beseitigung der Kai tracking, d.h. der durch die formmi^ e^aeugt« HHrtimg der DrGhte üT',tmn:£t*Lfmd ifä beliandclt. oi..h, vroiahi^gliyit-wird-, ^ ' ' ^I^ oB'.G

β η η ο 4 ι / λ ti ft P — 1

Α 55 46> h

h - 95
5> Mär» 1964

10. Verfahren nach Anopi'uch 9 t dadurch gekenriselchnet_t .-. die Drälite vor dem Verseilen weichßCfcüht werden.

BAD

909811/0085