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Vorrichtung zur Stromerzeugung für Segelflugzeuge (Zusatz zu Patent
... (P 24 34 762.4) ) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stromerzeugung
für Segelflugzeuge mit einem gemäß Patent ... (P 24 34 ?62.4) an der Außenseite
des Flugzeuges angeordneten, der anströmenden Luft ausgesetzten Schaufelrad und
einem mit dessen Welle gekuppelten Generator.
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Im allgemeinen haben Segelflugzeuge keine Stromversorgung aus Generatoren
wegen des fehlenden Bntriebsmotors. Es ist deshalb bei Segelflugzeugen meist, bei
Motorflugzeugen fast isomer, zum Betrieb eines Punk- bzw. Navigationsgerätes ein
batteriegespeistes Bordnetz vorgesehen.
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Bei der Vorrichtung zur Stromerzeugung gemäß Patent cr 24 34 762.4)
wird anstelle der Batterie oder zusätzlich zu dieser die Stromerzeugung durch einen
Generator vorgenommen, der von einem außerhalb der Flugzeughaut angeordneten, der
anströmenden Luft ausgesetzten Schaufelrad angetrieben wird0 Beiden Vorrichtungen
ist der Nachteil gemeinsam, daß die Nennbelastbarkeit derselben stets am ungünstigsten
Fall, d.h. bei Betrieb aller Verbraucher, orientiert werden muß. Bei der Batterie
kommt hinzu, daß sie diese Nennleistung wahrend einer größeren Zeitdauer abgeben
können muß. Im konkreten Fall bedeutet dies, daß für den weitaus größten Teil der
BetriebBzeit die Snergiequellen überdimensioniert sind, denn nur während einem unwesentlich
kleinen Teil der Betriebszeit sind alle Verbraucher zugleich angeschaltet. Beispielsweise
benötigt ein Funkgerät im empfangsbereiten Zustand nur einen Bruchteil der Energie,
die zum Senden notwendig ist, wobei die Sendezeit gegenüber der Zeit, in der der
Funkverkehr nur abgehört wird, vergleichsweise gering ist. Dennoch muß die Energiequelle
die für diese, wenngleich auch sehr kurze Zeitdauer erforderliche Leistung abgeben
können. Die Nennbelaatbarkeit der Energiequellen beeinflußt direkt deren Außenabmessungen
und damit deren Gewicht. Deshalb werden oftmals die Instrumentierung von Segelflugzeugen
auf das absolut notwendige Minimum beschränkt und zusätzliche, der Sicherheit dienende
Geräte wegen des geringen Raumangebots bzw. der beschränkten Tragfähigkeit von Segelflugzeugen
nicht eingebaut.
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Insbesondere bei Flugzeugen mit Eigenantrieb, wie Propellerflugzeugen,
bedürfen die Batterien des Batterie-Notbordnetzes neben ihrer Pflege eine ständige
Wartung und müssen nachgeladen werden. Dabei sind zusätzliche Prüfungen unter Belastung
erforderlich, um sicherzustellen, daß die Batterie auch voll funktionsfähig ist.
Durch diese Prüfbelastungen werden insbesondere nicht mehr ganz funktionsfähige
Batterien weiter geschwächt.
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Dieser Mangel ist zwar bei der eingangs genannten Vorrichtung nach
der Hauptanmeldung nicht vorhanden, doch kann es hier geschehen, daß das Schaufelrad
bei entsprechender Witterung fest friert bzw. seine Schaufeln vereisen und somit
eine Stromerzeugung nicht mehr gewährleistet ist.
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Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrunde, in weiterer Ausgestaltung
der Vorrichtung zur Stromerzeugung geaB Patent (P 24 34 762.4) eine Energiequelle
für Segelflugzeuge bereitzustellen, die keiner Wartung bedarf, kleine Außenabmessungen
und geringes Gewicht mit vergleichbar hoher Nennbelastbarkeit aufweist sowie ein
HöchstmaB an Zuverlässigkeit bzw. Funktionssicherheit bietet.
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Die Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgeiäß
dadurch gelöst, daß dem Generator eine drehzahlunabhängige Steuerungsvorrichtung
zum Spannungkonst anthalten nachgeschaltet ist, die an einem Akkumulator angeschlosaen
ist.
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Dadurch wird während des Fluges der Akkumulator mit einer konstanten
Spannung aufgeladen, so daß bei einer kurzzeitigen Edchstbelastung an das Vorbrauchernetz
eine Energie abgegeben werden kann, die unter Umstanden ein Vielfaches der Energie
betragen
kann, welche der Generator abzugeben vermag, weil der Differenzbetrag von dem ständig
geladenen Akkumulator geliefert wird. Deshalb müssen weder der Akkumulator nöch
der Generator für die Höchstbelastung ausgelegt werden, wodurch eine Ersparnis an
Gewicht und eine Verkleinerung der Außenabmessung erreicht ist,so daß sich der Einbau
in Segelflugzeuge anbietet. Dadurch kann ständig ein Fuikgerät während des Fluges
betrieben werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der erfindung kann zur Erhöhung der Zuverlässigkeit
ein von Hand bedienbares Reduziergetriebe vorgesehen sein, dessen Abtrieb wahlweise
anstelle des Schaufelrades an den Generator ankuppelbar ist. Damit ist eine ebenfalls
von keinem Antriebsaggregat abhängige Energieversorgung möglich, denn bei einer
eventuellen Störung am Schaufelrad kann die kraftschlüssige Verbindung zwischen
diesem und dem Generator durch die sie verbindende Welle mittels einer Kupplung
aufgetrennt und mit dem Abtrieb des Reduziergetriebes verbunden werden, so daß dann
der Generator im Handbetrieb angetrieben werden kann und zwar wegen des Reduziergetriebes
mit einer wesentlich größeren Drehzahl als im Handbetrieb allein erreichbar wäre.
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Statt der vorgenannten Ausführungsform kann auch ein Reduziergetriebe
vorgesehen sein, dessen Abtrieb an einen zweiten Generator angeschlossen ist, wobei
dieser rückwirkungsfrei mit dem Akkumulator verbunden ist, so daß die Funktionssicherheit
der Vorrichtung durch den zweiten Generator wesentlich größer ist.
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Zur Vermeidung von Rückwirkungen - bei Nichtbetrieb des zweiten Generators
aber bei angeschlossenem Akkumulator würde der Generator gegebenenfalls als Motor
wirken - kann beispielsweise eine Diode vorgesehen sein. Im einfachsten Fall genügt
jedoch auch ein Schalter.
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Die beiden vorgenannten Ausführungsformen kommen insbesondere im Falle
der Verwendung der Vorrichtung als Notstromaggregat bei Motorflugzeugen in Frage,
da wegen deren größerer Flughöhe und Witterungsunabhängigkeit eine Vereisungsgefahr
für das Schaufelrad und damit eine Ausfallwahrscheinlichkeit besteht, der durch
die größere Funktionssicherheit aufgrund der manuellen Bedienbarkeit begegnet werden
kann.
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Um eine kompakte Bauweise der Vorrichtung und damit das Nachrüsten
bei Segelflugzeugen zu ermöglichen, ist gemäß der Er findung vorgesehen, daß der
Generator, die Steuerung und der Akkumulator hintereinander in einem zylindrischen
Gehäuse angeordnet sind, ebenso wie der nur elektrisch rückwirkungsfrei an den Akkumulator
angeschlossene zweite Generator und das an ihn angekuppelte Reduziergetriebe vorzugsweise
in einem separaten zylindrischen Gehäuse hintereinander angeordnet sind.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist an dem Abtrieb des
Reduziergetriebes eine Schwungscheibe- angeordnet, um eine gleichförmige Drehbewegung
erreichen zu können.
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Ebenso kann es 71 ckmäßig sein, daß die Handhabe des Reduziergetriebes
mit einem Federspeicher verbunden ist, so daß gegebenenfalls kurzzeitig das Federspeicherwerk
den Handbetrieb des Reduziergetriebes ersetzen kann, womit der Pilot beide Hände
frei hat, um beispielsweise ein schwieriges Flugmanöver besser und konzentrierter
durchführen zu können.
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Das Schaufelrad kann ein Tangentialschaufelrad oder auch Radialschaufelrad
sein, so daß eine kompakte, handliche und zum leichten, naehJsraglichen Einbau in
Flugzeuge geeignete Vorrichtung bereitsteht, die beispielsweise in vorhandenen Inspektionsöffnungen
des Flugzeugs eingebaut werden kann.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, sowie
anhand der Zeichnung.
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Hierbei zeigen: Fig. 1 die Vorrichtung zur Stromerzeugung in teilweise
abgebrochener Ansicht und Fig. 2 eine andere Vorrichtung mit einem zweiten Generator.
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In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Stromerzeugung dargestellt, die
einen Generator 2 aufweist, auf dessen Welle 3 ein Tangentialschaufelrad 4 sitzt.
Dem Generator 2 ist eine drehzahlunabhängige Spannungssteuerung 5 nachgeschaltet,
die einem Akkumulaotr 6 einen Ladestrom mit konstanter Spannung zuführt.
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Alle Teile sind in einem Gehäuse 7 angeordnet, das den Generator 2,
die Steuerung 5 und den Akkumulator 6 ganz, das Tangentialschaufelrad 4 jedoch nur
teilweise umschließt, so daß die anströmende Luft ungehindert dasselbe antreiben
kann.
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An den Akkumulator 6 sind Kabel 8 angeschlossen, die zu den zu betreibenden
Verbrauchern führen.
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Die Vorrichtung 1 kann nachträglich in Segelflugzeuge leicht eingebaut
werden. Danach befindet sich der das Tangentialschaufelrad 4 enthaltende Teil außerhalb
der Flugzeughaut 9, wahrend der den Generator 2, die Steuerung 5 und den Akkumulator
6 umfassende Teil innerhalb der Flugzeughaut 9 angebracht ist.
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Statt dieser stationären Anordnung kann jedoch die Vorrichtung auch
ein- und aus fahrbar innerhalb der Flugzeughaut angeordnet sein. Diese Vorrichtung
eignet sich insbesondere zum Betrieb eines Funkgerätes bei Segelflugzeugen oder
auch als Notstromaggregat für Motorflugzeuge zum Betrieb von Funk- und/oder NavigationAgeräten.
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An die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann eine zweite Vorrichtung
angeschlossen werden, wie das in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Vorrichtung besteht aus
einem Reduziergetriebe 10, an dessen Abtrieb 11 ein zweiter Generator 12 angeschlossen
ist und das eine Handhabe 14 aufweist, die zweckmäßigerweise eine Kurbel ist. Der
Generator 12 ist über eine Diode 13 rückwirkungsfrei nit dem Akkumulator 6 verbunden,
so daß bei Betätigen der Handhabe 14 der Generator 12 eine Spannung erzeugt, die
den Akkumulator 6 auf lädt. Es ist natürlich auch möglich, daß dem zweiten Generator-12
eine zusätzliche Spannungssteuerung oder dieselbe wie dem Generator 2 nachgeschaltet
ist.