DE1948543C3 - Sicherheitsvorrichtung für eine Lastentrennkupplung - Google Patents

Description

)ie Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für i Lastentrennkupplung, bei welcher eine pyrotechnische Trenneinrichtung durch eine in der Last eingebaut elektrische Energiequelle gezündet wird, sobald eii mechanischer Tastkopf durch eine äußere Kraft dei Stromkreis schließt, um die Last von einem mit ih verbundenen Gegenstand, insbesondere von einen Fallschirm, zu trennen.

Eine derartige Anordnung ist bekannt aus de US-Patentschrift 27 09 961. Bei dieser bekanntei Anordnung ist der Zündkreis der pyrotechnischei

ίο Einrichtung lediglich an einer Stelle unterbrochen. Di< Batterie liefert ständig Spannung an den Zündkreis Wenn somit versehentlich der Stromkreis geschlossei wird, so würde eine unerwünschte Zündung de pyrotechnischen Einrichtung erfolgen.

Weiterhin ist grundsätzlich aus der US-Patentschrif 28 43 416 eine Einrichtung bekannt, bei welcher in einei Trennvorrichtung für Fallschirme durch elektrischer Strom eine pyrotechnische Einrichtung in einei Kupplung gezündet wird, um die beiden KupplungsteiU

voneinander zu trennen. Die für die Zündung erforderli ehe elektrische Energie wird bei dieser bekannter Einrichtung von einer in der Last angeordneten Batterie geliefert, wobei beim Auftreffen der Last auf den Boder über einen Aufschlagschalter der Stromkreis geschlos sen wird.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrifi 10 39 847 eine Lastentrennkupplung für Fallschirme bekannt, die mit einem der Verzögerung der Entsiche rung dienenden mechanisch, hydraulisch, chemisch odei dergleichen betätigten Zeitwerk versehen ist, welches auf eine vorbestimmte Belastung der Kupplung anspricht und nach zeitlich festgelegtem Ablauf die sichernde Wirkung von Sperrgliedern aufhebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung für eine Lastentrennkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Gefahr einer durch innere oder äußere Einflüsse bedingten unerwünschten Auslösung auf ein Minimurr herabgesetzt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor daß der Stromkreis der pyrotechnischen Trenneinrichtung durch einen vom Tastkopf betätigbaren Umschalter bis zur Auslösung des Tastkopfes durch die äußere Kraft einerseits von der Energiequelle getrennt und andererseits in sich kurzgeschlossen ist und daß die elektrische Energiequelle durch vom Tastkopf bei dessen Betätigung freigegebene Schlagbolzen aktivierbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeber sich aus den Unteransprüchen.

Obwohl das bevorzugte Anwendungsgebiet der Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung die Trennung einer Last von einem Fallschirm ist, kann sie auch auf anderen Gebieten eingesetzt werden, bei denen eine Relativbewegung zwischen zwei, an sich in einem festen Abstand zueinander angeordneten Teilen auftreten kann und angezeigt werden muß, um den Gegenstand von der Last zu trennen. Ein mögliches Anwendungsgebiet der Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung ist beispielsweise der Einsatz bei einem Gitter- bzw. Turmkran; wenn der Kran bei einer zu schweren Last zu kippen beginnt, also eine Relativbewegung gegenüber dem Boden durchführt oder sich Teile des Krans aufgrund der starken Belastung verformen, so kann dies mittels der Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung festgestellt und die Last von dem Kran getrennt werden, um die durch ein Umfallen des Krans entstehenden größeren Schaden zu vermeiden.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche technische Fortschritt erreichbar, daß sowohl vor dem Abwurf als mich während des Schwebevorganges am Schirm ein unbeabsichtigtes Ausklinken mit Sicherheit vermieden ist.

Weiterhin weist die erfindungsgemiiße Vorrichtung den Vorteil auf, daß sowohl gegen innere als auch gegen üußere Störeinflüsse ein außerordentlich hohes Maß an Sicherheit gegen eine Fehlzündung gewährleistet ist.

Weiterhin ist gemäß der Erfindung der Vorteil erreichbar, daß in besonders einfacher Weise eine Verzögerung des Auslösevorganges vorgebbar und leicht einstellbar ist.

Die erfinclungsgemäße Vorrichtung ist auch gegen äußere Einwirkungen wie mechanische Stöße, klimatisehe Bedingungen oder elektrische Beanspruchungen unempfindlich.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. I eine schematische Übersichtsdarstellung einer Lasttrennkupplung für einen Fallschirm,

Fig. 2 eine ähnliche schematische Darstellung wie Fig. 1, jedoch in vergrößertem Maßstab, wobei der mechanische Hlock einer Auslösevorrichtung in der Ruhestellung gezeichnet ist,

F i g. 3 den mechanischen Block im Teilschnitt entlang der Linie 11!-1Il in der Fi g. 2,

Fig.4 eine schematische Darstellung der Lasttrennkupplung bei geöffnetem Fallschirm,

F i g. 5 eine ähnliche Darstellung wie F i g. 2, jedoch in der Stellung gemäß F i g. 4,

Fig.6 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5, bei welcher der mechanische Block in der Zündstellung dargestellt ist,

Fig.7 einen Tcilschnitt des mechanischen Blocks entlang der Linie 7-7 in der F i g. 6 und

Fig.8 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 7, in welcher der mechanische Block in derjenigen Stellung dargestellt ist, in welcher er sich dann befindet, wenn der Tastkopf versehentlich betätigt ist.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine beliebig mit Fallschirm abzuwerfende Last. In einer Kammer 2, mit der diese Last 1 ausgestattet ist, sind enthalten: ein Fallschirm 3, eine pyrotechnische Trenneinrichtung 4 und Befestigungsgurtbänder 5 der Last 1 am Fallschirm 3. Im übrigen ist in der Last 1 ein Speicher 6 für entwässertes, komprimiertes oder verflüssigtes Gas, beispielsweise in Form einer CO2-Flasche vorgesehen, die über einen Kanal 7 mit einer Entspannungskammer 8 verbunden ist. Dieser Kanal 7 wird am Ausgangspunkt durch ein geeignetes System 9 verschlossen, welches selbst über ein Kabel 10 mit den Befestigungsgurtbändern 5 für die Last 1 mit dem Fallschirm 3 verbunden ist. Die Entspannungskammer 8 ist über einen Kanal U mit dem eigentlichen mechanischen Block 12 verbunden An der Unterseite dieses Blockes 12 ist ein Tastkopf 13 vorgesehen, der über die Unterseite der Last 1 hinausragt.

Der mechanische Block 12, von dem eine Ausführungsform in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, umfaßt im wesentlichen ein gestrichelt dargestelltes Gehäuse welches eine autonome elektrische Energiequelle 14 aufweist, beispielsweise eine Batterie, die so ausgebildet ist, daß sie im geeigneten Moment die notwendige Energie für die Funktion der pyrotechnischen Trenneinrichtung 4 liefert. In diesem Block 12 ist im übrigen ein Zylinder 15 untergebracht, in dessen Boden der Kanal 11 mündet und in dem ein Kolben 16 gleiten kann, der mittels eines Abscherstiftes 17 blockiert ist. Der Kolben 16 trägt eine Platte 18, die zwei öffnungen 19,4 und 190 aufweist, die sie zu beiden Seiten durchsetzen. Gegenüber den Zündstiften 14/4 und 140 der Batterie sind zwei Schlagbolzen 20/4 und 200 angeordnet, deren Antriebsmittel durch Federn 2M und 210 gebildet sind. Während der Ruhestellung, d. h. bevor die Last 1 vom Flugzeug abgeworfen wird, wie es in den F i g. 1, 2 und 3 dargestellt ist, werden die Schlagbolzen 2OA und 200 einerseits durch die Platte 18 des Kolbens 16, gegen die sie zum Anliegen kommen, andererseits durch den unteren Teil 22A eines zweiarmigen Hebels 22 unbeweglich gemacht, der die allgemeine Form eines umgekehrten Y auf der Horizontalen einnimmt und auf einer Achse 23 drehbar gelagert ist. Der obere Teil 220 des Hebels 22 steuert durch sein Ende den Betätigungsfinger 24 eines elektrischen Umschalters 25, der in der Ruhestellung, die er in F i g. 3 einnimmt, die pyrotechnische Trenneinrichtung 4 kurzschließt und für die Trennung der Last 1 von ihrem Fallschirm 3 im günstigen Moment sorgt.

Der hintere Teil des zweiarmigen Hebels 22, der nach der dargestellten Ausführungsform kreisförmig ist, stützt sich unter der Wirkung einer konischen Stützfeder 26 oben auf einem Tastkopf 13 ab. der mit einem halbkugelförmigen Oberteil 13-4 in einem Kugelauflager 28 des Gehäuses derart gelagert ist, daß das Ende des Tastkopfes 13 über die Unterseite der Last 1 hinausragt, wie es in den F i g. 1 und 3 zu sehen ist. Der Tastkopf 13, der sich zunächst in der in Fig. 1 und 3 dargestellten Ruhelage befindet, wird seitlich mittels eines Hohlkonus 29 aus festem, verformbaren Material am Gehäuse festgelegt, was dazu führt, daß dieser Tastkopf daran gehindert wird, in die Ruhestellung zurückzukehren, wenn der Hohlkonus 29 durch eine äußere Kraft verformt ist. Es ist klar, daß jede Verschiebung des Tastkopfes 13, sei es in der eigenen Längsachse, sei es in irgendeiner beliebigen anderen Richtung, das Verkippen des Hebels 22 um seine Achse 23 hervorruft. Der obere Teil 220 des Hebels 22 weist auf seiner Unterseite einen Zapfen 30 auf, der in der Lage ist, vorne oder hinten zum Anschlag mit einem Zapfen 31 zu kommen, mit dem die Oberseite der Platte 18 des Kolbens 16 ausgestattet ist.

Der mechanische Block 12 wird ergänzt durch ein System, welches in der Lage ist, den Kolben 16 zu verriegeln, wie es aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht. Dieses Verriegelungssystem besteht aus einem versenkbaren Finger 32, der der Wirkung einer Feder 33 ausgesetzt ist, welche in der Lage ist, in eine Ausnehmung 34 im Kolben 16 einzugreifen.

Zum Verständnis der Erfindung sollen nun die unterschiedlichen Funktionsphasen der Trennvorrichtung beschrieben werden.

Während der Anfangsphase, d. h. vor dem Abwerfen der Last aus dem Flugzeug, befindet der mechanische Block 12 sich in dem in den Fig. 1,2und 3dargestellten Zustand.

In diesem Zustand ist die pyrotechnische Trenneinrichtung 4 mit Hilfe des elektrischen Umschalters 25 in sich kurzgeschlossen, wobei der Gasspeicher 6 durch das System 9 verschlossen wird und die Schlagbolzen 20/4 und 200 einerseits durch die Platte 18 des Kolbens 16 und andererseits durch den Teil 22A des Hebels 22 verriegelt sind, dessen Bewegung fest mit der des Tastkopfes 13 verbunden ist.

Wird die Last 1 vom Flugzeug abgeworfen (siehe Fig.4 und 5), entfaltet sich der Fallschirm 3, und die

Befestigungsgurtbänder 5 rufen über das Kabel 10 das öffnen des Gasspeichers 6 hervor. Dieser füllt die Entspannungskammer 8, und nach einer bestimmten Zeit reicht der Druck aus, um über den Kolben 16 das Abscheren des Abscherstiftes 17 hervorzurufen. Der Kolben 16 wird ein Stück vorbewegt und von neuem durch den Finger 32 blockiert, der in die Aussparung 34 unter der Wirkung einer Feder 33 einrastet. In dieser Stellung befinden sich die Schlagbolzen 20/4 und 20ß gegenüber den öffnungen 19/4, 19ß der Platte 18 und werden daher in diesem Augenblick nur durch den Teil 22Λ des Hebels 22 verriegelt.

Zwischen dem Augenblick des Abwurfes und dem Augenblick des Verschiebens des Kolbens 16, wodurch die erste Entriegelung der Schlagbolzen 2OA und 20S hervorgerufen wird, wird es möglich, bei vorzeitiger Betätigung des Tastkopfes 13 den Kolben 16 zu verriegeln, wie es aus Fig.8 ersichtlich ist. Man sieht aus dieser Figur, daß der Tastkopf 13, indem er das Verkippen des Hebels 22 hervorruft, den Zapfen 30 des oberen Teils 22B in Kontakt mit dem Zapfen 31 der Platte 18 des Kolbens 16 kommen läßt, wodurch jede Bewegung des Kolbens 16 unterbunden wird.

Außer in diesem besonderen Fall werden die Schlagbolzen 20/4 und 20ßbcim Absenken der aus Last 1 und Fallschirm 3 bestehenden Anordnung in der Atmosphäre vom Kolben 16 freigegeben, werden jedoch immer durch den Teil 22/4 des Hebels 22 aufgrund der Tatsache gehalten, daß der Tastkopf 13 sich immer in seiner Ruhestellung befindet. Während dieser Phase ist die pyrotechnische Trenneinrichtung 4 immer kurzgeschlossen, und die Energiequelle 14 ist unwirksam (Fi g. 5).

Beim Aufschlagen auf den Boden, und zwar unabhängig von der Richtung des Absinkens der Last 1 (siehe Fig. 6 und 7), wird der Tastkopf 13 verschoben, indem er unter dem Einfluß des Stoßes den Hohlkonus 29 verformt, der ihn in seiner Lage hält. Die Verschiebung des Tastkopfes 13 läßt den Hebel 22 gegen die Wirkung der Feder 26 verkippen.
Beim Verkippen bewirkt der Hebel 22:

1. über das Ende seines Teils 22ßdie Betätigung des Hebels 24 des elektrischen Umschalters 25, der die pyrotechnische Trenneinrichtung 4 mit der Energiequelle 14 verbindet,

2. die Freigabe der Schlagbolzen 20/4 und 20ß unter Entfernung des Teils 22/4, die unter dem Einfluß der

ίο Federn 21/4 und 21B die öffnungen 19Λ und 195

durchsetzen und gegen die Zündstifte 14-4 und 14ß der Energiequelle 14 aufschlagen. Die abgegebene Energie läßt dann die pyrotechnische Trenneinrichtung arbeiten, und der Fallschirm 3 ist von der Last 1 befreit.

Durch die Wahl der Energiequelle 14 und/oder die Ausbildung der Schlagbolzen 20/4, 20ß kann man die Verzögerungszeit zwischen dem Augenblick der Betätigung der Zündstifte 14Λ 14ß der Batterie und dem Augenblick, in dem die Energieabgabe beginnt, bestimmen.

Die Zeit, die insbesondere zwischen dem Augenblick

der Verschiebung des Kolbens 16 und dem Augenblick des Abwurfs der Last 1 vom Flugzeug vergeht, kann beliebig bestimmt werden, indem auf die folgenden Parameter eingewirkt wird:

Durchmesser des Abscherstiftes 17 des Kolbens 16, Art des Stift-Materials,

Durchmesser der Vorderseite des Kolbens 16, auf die die aus der Entspannungskammer 8 kommenden Gase wirken,

Volumen der Entspannungskammer 8,
Durchmesser der Kanäle 7 und 11, die den Gasspeicher 6 mit der Entspannungskammer 8 einerseits und letztere mit dem Zylinder 15 andererseits verbinden und
Druck und Volumen des im Speicher 6 eingeschlossenen Gases.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Pa'.entansprüche:

1. Sicherheitsvorrichtung für eine Lastentrennkupplung, bei welcher eine pyrotechnische Trenneinrichtung durch eine in der Last eingebaute elektrische Energiequelle gezündet wird, sobald ein mechanischer Tastkopf durch eine äußere Kraft den Stromkreis schließt, um die Last von einem mit ihr verbundenen Gegenstand, insbesondere von einem Fallschirm zu trennen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der pyrotechnischen Trenneinrichtung (4) durch einen vom Tastkopf (13) betätigbaren Umschalter (25) bis zur Auslösung des Tastkopfes (13) durch die äußere Kraft einerseits von der Energiequelle (14) getrennt und andererseits in sich kurzgeschlossen ist und daß die elektrische Energiequelle (14) durch vom Tastkopf (13) bei dessen Betätigung freigegebene Schlagbolzen (2QA, 20fl_>)aktivierbar ist.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagbolzen (2OA 20ZiJ in ihrer Ruhestellung durch eine mit öffnungen (19A i9B)für den Durchtritt der Schlagbolzen (2OA 20B) versehene Platte (18) gesichert sind, die mit einem von einem Scherstift (17) gesicherten Kolben (16) verbunden und durch diesen in eine Freigabestellung verschiebbar ist, in der die öffnungen (19A \9B) mit den Schlagbolzen (20A 20B) fluchten und daß der Kolben (16) in der Freigabestellung durch einen in diesen einrastbaren Finger (32) arretierbar ist.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (13) mit dem einen Ende eines zweiarmigen Hebels (22) in Verbindung steht, dessen anderes Ende als Gabel ausgebildet ist, wobei das eine Gabelteil (22B) auf den Umschalter (25) einwirkt und das andere Gabelteil (22Aidie Schlagbolzen (2OA 2OS,)bei nicht betätigtem Tastkopf (16) sichert.

4. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelteil (22B) bei vorzeitigem Kippen des Hebels (22) in die Bewegungsbahn des Kolbens (16) schwenkt und diesen in seiner Ruhestellung blockiert.

5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tastkopf (13) aus einem Stift, welcher aus einem Gehäuse hervorsteht, und einem halbkugelförmigen Oberteil besteht, wobei das halbkugelförmige Oberteil (13A) mittels einer Stützfeder (26) gegen ein Kugelauflager (28) in der Gehäusewand belastet ist.

6. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift des Tastkopfes (13) in einem Hohlkonus (29) geführt ist, welcher plastisch verformbar ist.

7. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) von einem Druckgas aus einem Speicher (6) über eine Entspannungskammer (8) beaufschlagbar ist.

8. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (14) mit einer Verzögerungseinrichtung versehen ist, durch die die zeitliche Energiefreigabe einstellbar ist.