DE2351284A1

DE2351284A1 - Einrichtung zum abbremsen von massen mit hoher kinetischer energie

Info

Publication number: DE2351284A1
Application number: DE19732351284
Authority: DE
Inventors: Rudolf Fleischhauer; Hans Dieter Schneider; Heinz Dr Ing Westhoff
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1975-04-30

Description

LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS-G.M.B.H. 6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai T -

HH 75/17 10. Okt. 1973

Sl/te ■

"Einrichtung zum Abbremsen von Massen mit hoher kinetischer Energie"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Abbremsen von Massen mit hoher kinetischer Energie.

Unter einer Masse mit hoher kinetischer Energie ist zum Beispiel ein Schiffsrumpf zu verstehen, der beim Stapellauf zu Wasser gebracht wird. Hierbei wird die Schiffsmasse mit Hilfe von Schleppern und Ankern abgebremst. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und kostspielig.

Auch besitzen Flugzeuge, zum Beispiel bei einem Landevorgang, eine hohe, kinetische Energie. Es sind Notfangvorrichtungen bekannt, die ein gefahrloses Abbremsen von Flugzeugen in Notsituationen, beispielsweise beim Abbruch eines Startvorganges, gewährleisten. Diese Fangvorrichtungen sind vorzugsweise am Ende einer Startbahn angeordnet und weisen ein quer über die Startbahn gespanntes Fangseil auf, das mittels eines am Flugzeug vorgesehenen Fanghakens aufgreifbar ist. Das Fangseil ist auf beiderseits der Startbahn angeordneten, abbremsbaren Trommeln, aufgewickelt.

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Beim Fangvorgang ergreift das aufzufangende Flugzeug mit seinem Haken das Fangseil und zieht es von den Trommeln, währenddessen die Bremseinrichtung in Tätigkeit tritt und die Trommeln so abbremsen, daß das Flugzeug schließlich innerhalb einer vorgegebenen Strecke zum Stillstand kommt. Zum Abbremsen der Trommeln werden im allgemeinen Wasserwirbelbremsen benutzt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die eine einfache und sichere Abbremsung von Massen mit hoher kinetischer Energie gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kupplung einer Wirbelstrombremse mit einer elektrischen Maschine, die die Erregerleistung für die Wirbelstrombremse liefert.

Bei einer mit einer Wirbelstrombremse abzubremsenden großen Masse mit hoher kinetischer Energie muß zur Erzeugung des Magnetfeldes für die wirbelstrombremse eine große elektrische Leistung kurzzeitig aufgebracht werden. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die elektrische Leistung überwiegend aus der kinetischen Energie der abgebremsten Hasse erzeugt wird und somit weitgehend nicht aus dem Versorgungsnetz entnommen werden muß. Es besteht keine Gefahr, daß das Versorgungsnetz infolge eines großen Laststoßes überlastet wird.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Kupplung der Wirbelstrombremse mit der elektrischen Maschine über ein Getriebe oder über einen Wandler erfolgt. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß eine zusätzliche Grundlastbremse vorgesehen ist. Als Grundlastbremse kann z. B. eine Backen-, Scheibenoder Wasserwirbelbremse verwendet werden. Die Grundlastbremse übernimmt kurz vor Beendigung des Bremsvorganges die Abbremsung

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der bewegten Masse, weil dann die in der Wirbelstrombremse erzeugte Bremskraft wegen der geringen Omfangsgeschwindigkeit der Bremssscheibe verhältnismässig klein ist.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die elektrische Maschine als Grundlastbremse zu verwenden. Als elektrische Maschine kann eine Gleichstrommaschine vorgesehen sein, die als Generator oder Motor je nach dem Belastungszustand geregelt gefahren wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, daß die Abbremsung der Massen mit Hilfe einer Regeleinrichtung, vorzugsweise einer elektronischen Regeleinrichtung, zur Einhaltung der optimalen Bremskennlinie bei unterschiedlichen Massen, Geschwindigkeiten und Bremsmomenten in allen Phasen des Bremsvorganges bis zum Stillstand erfolgt.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die elektrische Maschine nach Beendigung des Bremsvorganges zur Entlastung der mechanischen Verbindung zwischen Wirbelstrombremse und abgebremster Masse kurzzeitig als Motor weiterläuft. Es ist auch möglich, die elektrische Maschine als Motor zu schalten und dann mit ihrer Hilfe die abgebremste Masse bzw. das zwischen Seiltrommel und Masse befindliche Seil in ihre Ausgangsstellung zurückzubringen. Hierzu muß gegebenenfalls die Grundlastbremse entkuppelt werden. Von Bedeutung ist diese Weiterbildung der Erfindung vor allen Dingen für Plugzeugfanganlagen, deren Fangseile nach einem geglückten Notfangmanöver in ihre Ausgangsstellungen zurückgebracht werden müssen, damit die Fangeinrichtungen für weitere Notfangvorgänge betriebsbereit sind.

Für den Einsatz bei einer Flugzeugfangvorrichtung, die zwei entlang der Landebahn symmetrisch angeordnete Bremseinrichtungen zur

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Abbremsung eines quer über die Landebahn gespannten und durch ein abgefangenes Flugzeug beschleunigten Fangseiles aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Regelung der beiden Bremseinrichtungen gleichzeitig mit Hilfe einer Regeleinrichtung erfolgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist eine sich in Richtung eines Geschwindigkeitspfeiles ν bewegende Masse bezeichnet, an der ein Ende eines Seiles 2 mechanisch befestigt ist. Das andere Ende des Seiles 2 ist auf einer um eine Welle 3 drehbaren Seiltrommel 4 aufgerollt. Infolge der Bewegung der Masse 1 wird die Seiltrommel 4 in Drehbewegung versetzt und das Seil 2 von ihr abgewickelt. Dem Abwicklungsvorgang wirkt eine wirbelstrombremse entgegen, deren in einem zeichnerisch nicht dargestellten Ständer angeordnete Einzelpole mit 5 und deren auf der Welle 3 mechanisch fest angeordnete Bremsscheibe mit 6 bezeichnet sind. Die Bremsscheibe 6 ist über ein Getriebe oder über einen Wandler 7 an den Läufer einer elektrischen Maschine 8 gekuppelt. Der Läufer der elektrischen Maschine 8 kann mit einer Grundlastbremse 9 abgebremst werden. Als Grundlastbremse kann eine Backen-, Scheiben- oder Wasser wirbelbremse vorgesehen sein. Die von der im Generatorbetrieb arbeitenden elektrischen Maschine 8 erzeugte Spannung wird über einen Regler 10 den Einzelpolen 5 der Wirbelstrombremse zugeführt. Das für die Wirkungsweise der Wirbelstrombremse notwendige Magnetfeld wird somit aus der kinetischen Energie der abzubremsenden Masse 1 erzeugt. Ein elektrisches Versorgungsnetz braucht daher weitgehend nicht in Anspruch genommen zu werden.

Ein Bremsvorgang einer bewegten Masse 1 geht nun folgendermaßen vor sich.

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Zunächst versetzt die Masse 1 über das Seil 2 die Seiltrommel 4 in eine "beschleunigte Drehbewegung um deren Welle 3. Gleichzeitig wird die Bremsscheibe 6 der Wirbelstrombremse und über das Getriebe 7 der Läufer der elektrischen Maschine 8 in Drehbewegung versetzt. Die im Generatorbetrieb laufende elektrische Maschine erzeugt die Erregerleistung für die Wirbelstrombremse, die über den Regler 10 den Einzelpolen 5 der Wirbelstrombremse zugeführt wird. Je nach Masse, Geschwindigkeit und gewünschtem Bremsmoment kann mit der Regeleinrichtung 10, vorzugsweise einer elektronischen Regeleinrichtung, eine optimal programmierte Bremskennlinie gefahren werden. Kurz vor Beendigung des Bremsvorganges wird die in der Wirbelstrombremse erzeugte Bremskraft wegen der geringen Umfangsgeschwindigkeit der Bremsscheibe 6 verhältnismässig klein. Um den Bremsvorgang abschließen zu können, wird jetzt mit der Grundlastbremse 9 ein zusätzliches über die Welle 3 auf die Seiltrommel 4- wirkendes Bremsmoment erzeugt.

Als Grundlastbremse kann auch die elektrische Maschine 8 selbst verwendet werden. Wenn die in der Wirbelstrombremse erzeugte Bremskraft wegen der geringen Umfangsgeschwindigkeit der Bremsscheibe 6 verhältnismässig klein ist, erzeugt die elektrische Maschine 8 ein zusätzliches Bremsmoment dadurch, daß sie entweder als Generator auf das Netz arbeitet oder als Generator auf einen Kurzschluß-, bzw. Bremswiderstand bzw. Nutzlast arbeitet, oder daß sie durch Gegenerregung abgebremst wird. Zur Einhaltung einer optimalen Bremskennlinie empfiehlt sich eine geregelte Fremderregung der elektrischen Maschine, z. B. vom Netz oder einer anderen geeigneten Stromquelle her.

Je nach Auslegung des Systems ist eine Fremdkühlung für die Bremse und/oder die elektrische Maschine vorgesehen. Dies ist vor allem abhängig von der vorgesehenen Einsatzhäufigkeit des Systems.

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Claims

235128/. HH 73/17 PATENTANSPRÜCHE

1.1 Einrichtung zum Abbremsen von Massen mit hoher kinetischer \—/Energie, gekennzeichnet durch die Kupplung einer Wirbelstrombremse (5i 6) mit einer elektrischen Maschine (8), die die Erregerleistung für die Wirbelstrombremse (5, 6) liefert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung der Wirbel strombremse (5"₅ 6) mit der elektrischen Maschine (8) über ein Getriebe (8) erfolgt.

3· Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Wandler fzur Kupplung der Wirbelstrombremse (5, 6) mit der elektrischen Maschine (8).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Grundlastbremse (9) vorgesehen ist.

5· Einrichtung nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch die Verwendung der elektrischen Maschine (8) als Grundlastbremse.

6. Einrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Maschine (8) eine Gleichstrommaschine vorgesehen ist, die als Generator oder Motor je nach dem Belastungszustand geregelt gefahren wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3₍ ^, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbremsung der Massen (1) mit Hilfe einer Regeleinrichtung (10), vorzugsweise einer elektronischen Regeleinrichtung, zur Einhaltung der optimalen Bremskennlinie bei unterschiedlichen Massen, Geschwindigkeiten und Bremsmomenten in allen Phasen des Bremsvorganges bis zum Stillstand erfolgt.

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8. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, A, 5» 6 oder 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (8) nach Beendigung des Bremsvorganges zur Entlastung der mechanischen Verbindung zwischen Wirbelstrombremse (5, 6) und abgebremster Masse (8) kurzzeitig als Motor weiterläuft..

9· Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3* 4-, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Motor geschaltete elektrische Maschine (8) 'die Masse (1) bzw. das zwischen Seiltrommel (4) und Masse (1) befindliche Seil (2) nach Beendigung des Bremsvorganges in Ausgangsstellung zurückbefördert.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3» 4-» 5» 6, 7» 8 oder 9 für den Einsatz bei einer Flugzeugfangvorrichtung, die zwei entlang der Landebahn symmetrisch angeordnete Bremseinrichtungen zur Abbremsung eines quer über die Landebahn gespannten und durch ein abgefangenes Flugzeug beschleunigten Fangseiles ~aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der beiden Bremseinrichtungen gleichzeitig mit Hilfe einer Regeleinrichtung erfolgt.

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