DE2546119C3 - Bremseinrichtung für Schleppseilwinden, insbesondere an Luftziel-Schleppsystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremseinrichtung für Schleppseilwinden, insbesondere an Luftziel-Schleppsystemen, mit einer Fliehkraftbremse und einer bei Erreichen einer bestimmten Restseillänge auf der Seiltrommel sich selbsttätig zuschaltenden Zusatzbremse, die über Schubbolzen und Federn auf die Bremsbacken der Fliehkraftbremse einwirkt und auf mehrere Stufen mit unterschiedlicher Bremswirkung umschaltbar ist.

Bei der Luftziel-Darstellung werden von einem bemannten oder unbemannten Schleppfluggerät sogenannte Schleppkörper mittels eines meist aus Stahldraht gebildeten Schleppseiles nachgeschleppt. Die Schleppkörper werden vom Schleppfluggerät durch ein Startgestell getragen. Die Schleppkörper der genannten Art werden in bekannter Weise erst im Zielgebiet vom Schleppfluggerät freigegeben und auf einen Abstand zum Schleppfluggerät gebracht. Dazu sind am Schleppfluggerät passive oder aktive Schleppseilwinden angeordnet, mit deren Hilfe das Schleppseil von einer Seiltrommel abgespult wird. Passive Seilwinden sind solche, die ohne eigenen Antrieb arbeiten. Die ^Μ Verbindung zwischen Schleppseil und Schleppkörper erfolgt entweder an der Schleppkörpernase oder im Bereich des Schwerpunkts des Schleppkörpers. Der Schleppkörper wird im allgemeinen nach Erfüllung der Flugmission durch Kappen des Seiles mittels einer Kappvorrichtung vom Schleppfluggerät getrennt und durch einen Fallschirm od. dgl. geborgen oder auch als Verlustgerät betrachtet.

Bei derartigen Luftziel-Schleppsystemen erfolgt das Ausfahren des Schleppkörpers durch Abspulen des Schleppseiles von der Trommel einer Schleppseilwinde. Das Ausfahren des Schleppkörpers wird bei bemannten Schleppfluggeräten durch einen Steuerbefehl des Piloten an eine entsprechende Steuereinrichtung an der Schleppseilwinde oder bei unbemannten Geräten durch ein Steuersignal von einer Bodenstation aus eingeleitet Da bei den genannten passiven Schleppseilwinden kein besonderer Antrieb vorgesehen ist, wird nach Freigabe des Schleppkörpers vom Schleppfluggerät infolge des am Schleppkörper bzw. Schleppseil auftretenden Luftwiderstandes ein selbsttätiges Abspulen des Schleppseiles von der Schleppseilwinde bewirkt. Das Ausfahren des Schleppkörpers bzw. das Abspulen des Schleppseiles von der Seiltrommel der Schleppseilwinde muß dabei jedoch gesteuert verlaufen, und zwar einmal, um zu verhindern, daß bei ungleichmäßigen Zugkräften das Schleppseil ruckartigen Belastungen ausgesetzt wird und zum anderen, daß die Abspulgeschwindigkeit im Hinblick auf die Endabbremsung der Seiltrommel auf die Drehzahl π gleich Null am Ende des Schleppseiles in vorbestimmten Grenzen gehalten werden kann.

Beim Ausfahren des Schleppkörpers erhöht sich mit zunehmendem Abstand zwischen Schleppfluggerät und Schleppkörper der an der Seiltrommel angreifende Seilzug, rla zum Luftwiderstand, hervorgerufen durch den Schleppkörper der Luftwiderstand des Schleppseiles hinzu kommt, der sich entsprechend der Seilausfahrlänge erhöht und auf einen erheblichen Wert ansteigen kann.

Es ist daher zweckmäßig, die Schleppseilwinde mit einer Bremseinrichtung auszustatten, mitteis der die Abspulgeschwindigkeit gleichförmig gehalten und die Endabbremsung ruckfrei bewerkstelligt werden kann. Dabei ist zu beachten, daß die Begrenzung der Schleppgeschwindigkeit, mit der der Schleppkörper vom Schleppfluggerät nachgezogen wird, einerseits von der eingestellten statischen Bremskraft der Bremseinrichtung und andererseits von der gewählten Schleppseilstärke abhängt. Der Schleppseildurchmesser kann aus Geivichtsgründen nicht beliebig bemessen werden. Auch ist es von Wichtigkeit, die gesamte auf der Seilwinde aufgewickelte Seillänge beim Ausfahren des Schleppkörpers maximal auszunutzen. Es soll nach Möglichkeit vermieden werden, daß aus Sicherheitsgründen in Bezug auf einen Seilriß am Ende des Ausfahrvorganges zu viel Seil auf der Seiltrommel aufgewickelt bleibt.

Es ist bereits eine Bremseinrichtung der genannten Art bekannt, die mit Hilfe von Fliehgewichten arbeitet (DE-PS 12 30 531). Derartige Fliehkraftbremsen weisen eine mit der Seiltrommel drehbare Bremshalterung mit in Richtung der Fliehkraft frei beweglichen Bremsbakken auf. Beim Rotieren dieser Halterung werden die Bremsbacken nach außen gegen die Wandung einer Bremstrommel gedruckt und es wird somit die Drehzahl der Bremstrommel selbsttätig auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Es ist dabei ferner zwischen der Seiltrommel und der Halterung für die Fliehgewichte eine selbsttätig wirkende Entriegelungsvorrichtung eingesetzt. Durch Freigabe dieser Verriegelung ist eine Relativdrehung zwischen dem Träger mit dem Fliehgewichten und der Seiltrommel ermöglicht. Die Seiltrommel besitzt Abstützungen, die über einen Schubbolzen und Federn auf die Fliehgewichte einwirken. Dadurch wird der Fliehkraft der Fliehgewichte eine konstante

Federkraft überlagert und damit die Endabbremsung eingeleitet und abgeschlossen.

Bei so ausgebildeten Bremseinrichtungen muß zu Beginn des Endabbremsvorganges eine Bremskraft installiert werden, die sich aus der Fliehkraft und einer Federkraft zusammensetzt, die größer als die Fliehkraft ist, um nach der Reduzierung der Fliehkraft gegen Mull eine ausreichende Bremskraft verfügbar zu haben. Infolge der zu Beginn des Endabbremsvorganges wirksamen hohen Bremskraft, wird das Schleppseil sehr hoch beläi-itet Es muß entsprechend stark im Durchmesser ausgelegt sein oder aber es muß zur Verminderung des Luftwiderstandes mit geringeren Fluggeschwindigkeiten geschleppt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe der Endabbremsvorgang ruckfrei eingeleitet und die Bremskraft bis zum Stillstand der Seiltrommel konstant gehalten werden kann.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das bzw. die Fliehgewichte der Fliehkraftbremse über die Federn der Zusatzbremse auf die Bremsbacken einwirken. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Bremseinrichtung wird zur Einleitung des Endabbremsvorganges der Fliehkraft durch die Zusatzbremse eine geringe, zusätzliche Bremskraft überlagert und damit ein sanfter Übergang von der Bremswirkung innerhalb der Abbremsphase mit gleichförmigem Abspulen des Schleppseiles zur Endabbremsphase erreicht. Die Bremskraft wird dabei über den gesamten Endabbremsvorgang trotz der sich ständig verringernder Fliehkraftwirkung, bis zum Stillstand und auch während des Stillstandes konstant auf der Höhe, wie zu Beginn der Endabbremsphase, gehalten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen aus Schleppflugzeug und Schleppkörper bestehenden Schleppsystem,

F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Schleppseil- *o winde bzw. die Seiltrommel und die damit vereinigte Bremseinrichtung,

Fig. 3 zeigt einen teilweisen Querschnitt nach der Linie I1I-III der Fig. 2, wobei zu beiden Seiten der senkrechten Längsmittelebene unterschiedliche Stellungen der Teile der Bremseinrichtung angedeutet sind.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Schleppsystem ist min 2 das Schleppflugzeug, mit 3 der Schleppkörper und mit 4 das Schleppseil bezeichnet. Das Schleppseil 4 greift im Punkt 8 an der Nase des Schleppkörpers an. Diese so Anlenkung ist für die Erfindung nicht von Bedeutung. Am Schleppflugzeug 2 ist am Tragflügel 5 ein Pylon 6 gebildet, an dem der Schleppkörper 3 eingehangen und bis zu seinem Ausklinken über dem Zielgebiet verriegelt ist. Die Schleppseilwinde 7 mit ihrer Seiltrommel ist innerhalb des Pylons 6 untergebracht.

Wie Fig. 2 im einzelnen erkennen läßt, besitzt die Schleppseilwinde 7 eine Seiltrommel 10, die sich auf einem Fliehgewichtträger 11 um die Drehachse A drehbar lagert. Die Schleppseilwinde 7 ist mit einer Bremseinrichtung 15 vereinigt. Dabei ist am Fliehgewichtträger 11 ein Flansch 18 gebildet, an dem radial frei beweglich Fliehgewichte 50' und mit diesen verbundene Bremsbacken 50 gelagert sind. Hier sind zwei dieser Fliehgewichte vorgesehen, die vorteilhafterweise aneiinander gegenüberliegend angeordnet sind. Es kann aber auch eine größere Anzahl dieser Fliehgewichte vorgesehen sein. Die mit den Fliehgewichten iiO verbundenen Bremsbacken 50 weisen an ihrem äußeren Umfang Bremsbeläge 20 auf, die mit einer inneren Bremsfläche 22 einer Bremstrommel 25 zusammenwirken. Die Bremstrommel 25 ist fest verbunden mit dem feststehenden Teil der Schleppieilwinde 7. Die Bremstrommel 25 weist einen Lageransatz 25' auf, der unter Vermittlung von Wälzlagern 12 bzw. 13 den Fliehgewichtträger 11 aufnimmt. Die Fliehgewichte 50 sind mittels eines Lagerbolzens 26 in radialen Führjngsschlitzen 27 des Flansches 18 geführt. Bei Freigabe des Schleppkörpers 3 (Fig. 1) spult sich das Schleppseil 4 von der Seiltrommel 10 der Schleppseilwinde 7 ab. Durch die Rotation der Seiltrommel 10 bewegen sich die Fliehgewichte 50 radial nach außen und legen sich mit den Bremsbacken 50 und den an ihrem äußeren Umfang angebrachten Bremsbelägen 20 an die Bremsfläche 22 der Bremstrommel 25 an. Damit wird in Abhängigkeit von der Drehzahl der Seiltrommel 10 und der Fliehgewichte 50' bzw. 50 eine vorgegebene Solldrehzahl an der Seiltrommel 10 eingehalten. Bei Abweichung von einer vorgegebenen Solldrehzahi vergrößert oder verkleinert sich das Bremsmoment quadratisch. Es wird damit eine selbsttätige und von Laständerungen unabhängige ruckfreie Abspulung des Schleppseiles 4 von der Seiltrommel 10 erreicht.

Um eine ruckfreie Endabbremsung der beim Abspulen einer Restseillänge, von der Seiltrommel, erreichen zu können, ist vorgesehen, den Fliehkräften, erzeugt durch die Fliehgewichte, eine konstante Federkraft zu überlagern. Die zu Beginn des Endbremsvorganges vorhandene Summe von Fliehkraft und konstanter zusätzliche Federkraft soll bis zürn Ende des Endabbremsvorganges unverändert erhalten bleiben.

Es ist eine Auslöseeinrichtung 30 vorgesehen, die mit einer Federungseinrichtung zusammenarbeitet. Die Auslöseeinrichtung 30 besteht aus einem Arretierbolzen 35, der von einer Druckfeder 32 in einer Ausnehmung 37 über einen Bund 38 beeinflußt wird. Der Arretierbolzen 35 greift in eine Arretierbohrung 36 am Fliehgewichtträger 11 ein. Die Feder 32 steht in Arretierstellung der Einrichtung unter Vorspannung und der Arretierbolzen 35 wird durch die Lagen des Schleppseiles 4 auf der Seiltrommel 10 in der Arretierstellung gehalten. Beim Abwickeln des Seiles 4 von der Seiltrommel wird gegen Ende des Seiles der Bolzen 35 selbsttätig freigegeben und durch die Druckfeder 32 nach außen bewegt, so daß die Seiltrommel 110 gegenüber dem Fliehgewichtträger 11 auf Grund der Bremswirkung einerseits und des Seilzuges andererseits eine Relativdrehung ausführt. Die Relativdrehung ist durch einen Anschlagnocken begrenzt.

An der Seiltrommel 10 ist eine Nockenscheibe 40 fest angebracht, die sin ihrem äußeren Um^fang Steuerflächenabschnitte 45 bzw. 45' aufweist. Die Steuerflächen liegen auf unterschiedlichen Radien R^ bzw. R2 und sind durch eine Obergangsfläche miteinander verbunden. Die Steuerflächenabschnitte arbeiten mit einer Schaltfläche 44 eines in Richtung der Fliehkraftwirkung angeordneten Schubbolzens 43 zusammen, was später noch näher erläutert ist. Bei der gezeigten Ausführung liegen die Fliehgewichte 50' und die Bremsbacken 50 in Richtung der Fliehkraftwirkung hintereinander und sind in dieser Richtung relativ gegeneinander bewegbar. Üuer Führungszapfen 52 und Führungsbohrungen 53 sind das Fliehgewicht 50' und der Bremsbacken 50 aneinander geführt. Das Fliehgewicht 50' stellt die Hauptmasse dar und erbringt bei der vorbestimmten konstanten Seiltrommeldrehung innerhalb des ersten

Abbremsphase eine Fliehkraft, die etwa der Vorspannung einer Druckfeder 41 entspricht, was später noch näher erläutert ist. Durch Fliehgewicht 50' und Bremsbacken 50 ist je eine radial nach außen gerichtete Bohrung 54 Hzw. 54' hirniurchgeführt. Die Schubbolzen 43 sind radial beweglich in die Bohrung 54 bzw. 54' uirigeseizi und von der bereits erwähnten Druckfeder 41 in der Bohrung 54 umgeben. In dem Bremsbacken 50 ist eine Vertiefung 57 gebildet, in der das Ende des Schubbolzens 43, das mit einem Sprengring 55 fest vereinigt ist, hineinragt. Durch die Vertiefung 57 erhält der Schubbolzen 43 seine axiale Beweglichkeit. Der Sprengring 55 kann sich an der Anlagefläche 56 der Bremsbacken 50 abstützen. Am entgegengesetzten Ende besitzt der Schubbolzen 43 einen Bund 62, der sich an einer AbschJußpiatte 60 am Fiiehgewicht 50' abstützt. Die Abschlußplatte 60 ist mittels Schrauben fest mit dem Fliehgewicht 50' vereinigt. Der Schubbolzen 43 ist, wie bereits beschrieben, so angeordnet, daß seine Schaltfläche 44 über den Steuerflächenabschnitten 45 bzw. 45' der Nockenscheibe 40 an der Seiltrommel 10 liegt und mit diesen in Berührung gelangen kann. Die Druckfeder 41 stützt sich einerseits am Bremsbacken 50 und andererseits am Fliehgewicht 50' ab, so daß bei Erzeugung einer Fliehkraft durch das Fliehgewicht, die kleiner als die Vorspannung der Feder 41 ist, der Sprengring 55 an der Fläche 56 des Bremsbackens 50 anliegt und damit die Federspannung der Federn 41 zwischen dem Fliehgewicht 50' und dem Bremsbacken 50 abgefangen ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Bremseinrichtung ist wie folgt:

Wird der Schleppkörper 3 von seiner Halterung am Pylon 6 freigegeben, so wird die Seiltrommel 10 der Schleppseilwinde 7 in Rotation versetzt und zwar infolge des Seilzuges, der durch den am Schleppkörper 3 wirkenden Luftwiderstand erzeugt wird. In zunehmendem Maße addiert sich zu dem erwähnten Luftwiderstand der am Schleppseil 4 wirkende Luftwiderstand in Abhängigkeit von der zunehmenden Ausfahrlänge des Schleppseiles. Die Seiltrommel 10 wird nunmehr in einer ersten Bremsphase durch die Wirkung der Fliehkraftbremse selbsttätig gleichförmig und im wesentlichen unabhängig von Änderungen der Flugbzw. Schleppgeschwindigkeit bzw. des Luftwiderstandes, hervorgerufen durch den Schleppkörper 3 und das Schleppseil 4, rotieren. Bei diesem Aobremsvorganj legen sich die Bremsbacken 50 mit dem Bremsbelag 2( an die Bremsfläche 22 der Bremstrommel 25, cr.tsp-c chend der Drehzahl der Seiltrommel 10 und der Masse der Fliehgewichte und Bremsbacken mit entsprechen der Anpreßkraft an.

Innerhalb einer zweiten sich an <iie erstt Bremsphase anschließenden Bndabbremsphase wird bewirkt, daß die Seiltrominel i0 auf einem so kurz als möglich bemessenen Bremsweg von der konstanten Drehzah ain Lnde der ersten Abbremsphase auf die Drehzahl / gleich Null abgebremst wird. Dabei darf die Schleppseil festigkeit infolge der durch die Schieppfluggeschwindig keii auftretenden Luftwiderstände von Schleppseil unc Schleppkörper und durch die Verzögerung auftretende Massenkraft von Schleppseil und Schieppkörper nich überschritten werden.

Wie bereits beschrieben, wird durch Betätigung dei Auslöseeinrichtung 30 eine Relativdrehung zwischet der Seiltrommel 10 und dem Fliehgewichtträger 11 hervorgerufen. Dabei läuft die Schaltfläche 44 de: Schubbolzens 43 vom Steuerflächenabschnitt 45 dei Nockenscheibe 40 an der Seiltrommel 10 auf der Steuerflächenabschnitt 45' auf. Dadurch wird bewirkt daß der Schubbolzen 43 radial nach außen bewegt wird Daraus resultiert eine Verstärkung der Federkraft dei Federn 41. Die Kraft, mit der sich der Schubbolzen 43 ar der Nockenscheibe 40 abstützt, ist zu Beginn dei Endabbremsphase nur so groß, wie die zusätzlich überlagerte Federkraft, die durch Verstellung de; Schubbolzens 43 in radialer Richtung erzeugt wird. Di« Stellung des Schubbolzens 43 und des Fliehgewichte! 50' entspricht dabei der Stellung, die auf der linken Seite der Längsmilleiebene in Fig.3 gezeigt ist. infolge dei durch die Federn 41 zusätzlich aufgebrachten und dei Fliehkraft überlagerten Federkraft wird die Seiltrommel 10 von der konstanten Drehzahl innerhalb der ersten Abbremsphase auf die Drehzahl η gleich NuI abgebremst. Die durch die Abnahme der Drehzahl dei Seiltrommel 10 entsprechend geringer werdende Fliehkraft wird durch die Abstützung des Schubbolzens 43 an der Nockenscheibe 40 durch die Kraft der Federn 41 ersetzt. Somit bleibt die gesamte Bremskraft der Federn 41 in der Höhe der Vorspannung konstant bis zum Abschluß des Abbremsvorganges erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bremseinrichtung für Schleppseilwinden, insbesondere an Luftziel-Schleppsystemen, mit einer Fliehkraftbremse und einer bei Erreichen einer bestimmten Restseillänge auf der Seiltrommel sich selbsttätig zuschaltenden Zusatzbremse, die über Schubbolzen und Federn auf die Bremsbacken der Fliehkraftbremse einwirkt und auf, mehrere Stufen mit unterschiedlicher Bremswirkung umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Fliehgewichte (50') der Fliehkraftbremse über die Federn (41) der Zusatzbremse (10, 40) auf die Bremsbacken (50) einwirken.

2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (41) zwischen Abstützflächen (60) an den Fliehgewichten (50') und den Bremsbacken (50) eingesetzt sind.

3. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (41) zwischen den Fliehgewichten (50') und den Bremsbacken (50) mit Vorspannung eingesetzt sind und die Relativbewegung zwischen den Bremsbacken (50) und den Fliehgewichten (50') in Richtung der Fliehkraftwirkung, durch einen Anschlag (55) an den Schubbolzen (43) begrenzt ist.

4. Bremseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die Zusatzbremse durch eine mit der Seiltrommel verbundene, durch Relativbewegung zwischen Seiltrommel und Bremshalterung wirksame Nockenscheibe gebildet ist, an der sich die Schubbolzen abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubbolzen (43) unabhängig von der Bewegung der Fliehgewichte (50') verstellbar sind.

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