DE3035023C2

DE3035023C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Windenstarten von Segelflugzeugen

Info

Publication number: DE3035023C2
Application number: DE19803035023
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl.-Ing. 6703 Limburgerhof Heil; Bernd 6701 Neuhofen Warnest
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-17
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE3035023A1

Description

35

Bekannterweise werden Segelflugzeuge mit Hilfe von Schleppwinden gestartet Normalerweise ist die Wind? in einer Entfernung von mehreren hundert Metern vom Startpunkt des Segelflugzeuges aufgestellt Ein Drahtseil mit einer Stärke von etwa 4,5 mm ist mit dem Segelflugzeug verbunden und kann auf der Seiltrommel der Winde mit Hilfe eines Antriebsmotors aufgewickelt werden. Durch das Aufspulen des Seils auf der Trommel wird dem Segelflugzeug eine entsprechende Geschwindigkeit verliehen und kann durch entsprechende Ruderausschläge des Piloten in die Höhe gezogen werden. Der Schleppflug wird dabei so durchgeführt, daß Windenfahrer und Pilot, jeder für sich allein reagieren. Es findet während des Fluges keine gegenseitige Abstimmung statt Der Windenfahrer richtet sich in der Regel nach dem Seildurchhang und dem Flugzustand des Segelflugzeuges. Dabei kommt es in starkem Maße auf das Können und das richtige Gefühl der beiden Beteiligten an. Es ist leicht einzusehen, daß. insbesondere die Sicherheit mehr oder weniger von dem Können der beiden Beteiligten abhängt. Insbesondere sind die auftretenden Belastungskräfte während des Fluges nicht bekannt, so daß oftmals die Gefahr der Überbdastung des Segelflugzeuges besteht.

Aus der DE-OS 25 58 856 simd ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten vor Segelflugzeugen mittels

40

45

50

55

60 Schleppwinden bekannt, wobei die Seileinzugsgeschwindigkeit der Winde nach vorgegebenen Sollwerten geregelt wird. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens zeigte sich, daß dieses Verfahren bei mit Verbrennungsmotoren angetriebenen Schleppwinden wegen der Trägheit des Motors mit einigen Nachteilen behaftet ist Hat das Segelflugzeug eine zu geringe Fluggeschwindigkeit und der Pilot reagiert entsprechend durch Ziehen des Höhenruders, dnnn sinkt Zunächst, bedingt durch die Trägheit des Systems, die Fluggeschwindigkeit des Segelflugzeuges noch weiter ab, bis durch das entsprechende Reagieren des Motors durch die Regelung die Motordrehzahl, somit die Seileinzugsgeschwindigkeit und die Fluggeschwindigkeit des Segelflugzeuges erhöht werden. Ist bei zu geringer Fluggeschwindigkeit die Reaktion des Piloten zu heftig, kann es zu gefährlichen Flugzuständen kommen, indem zunächst die Fluggeschwindigkeit des Segelflugzeuges zu stark absinkt

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben anzugeben, womit das Starten von Segelflugzeugen ohne besondere Übung und Geschicklichkeit des Winden-Bedienungsmanns wie auch des Piloten vorauszusetzen erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale vorgesehen. Dar Pilot hält dann durch Ziehen oder Drücken des Höhenruders bestimmte Fluggeschwindigkeiten ein. Bei zu hoher Fluggeschwindigkeit wird durch Ziehen des Höhenruders die Fahrt weggezogen. Dadurch vergrößert sich der Winkel γ zwischen Flugzeuglängsachse und der Horizontalen und somit die Seilkraft Wird nun die Seilkraft durch zu starkes Ziehen über den vorgegebenen Sollwert erhöht, geht der Windenfahrer mit dem Gas etwas zurück. Dadurch verringert sich die Seil- und somit die Fluggeschwindigkeit, wodurch der Pilot veranlaßt wird, durch Drücken des Höhenruders die Seilkraft zu verringern und seine Geschwindigkeit zu erhöhen. Auf diese Weise ist es dem Piloten und dem Windenfahrer beim Windenschlepp möglich, das Flugzeug so zu schleppen, daß die Seilkraft und damit die Belastung des Flugzeuges in vorher bestimmten Grenzen gehalten wird. Außerdem kann vom Piloten problemlos jede gewünschte Fluggeschwindigkeit während des Schleppvorgangs eingehalten werden. Damit ist ein sicherer und optimaler Windenschlepp möglich und die Fluggeschwindigkeit erreicht nicht mehr zu tiefe und die mechanische Flugzeugbelastung keine zu hohen Werte. Zwar ist schon in der Veröffentlichung der »Akademische Fliegergruppe e. V. an der T. H. Karlsruhe vom 10.12.65« und in »Mitteilungsblatt des Deutschen Aero-Club Landesverband Hessen« mit dem Titel »Der hessische Sportflieger« Juli 1951 vorgeschlagen worden, während des Schleppvorgangs kontinuierlich die Seilkraft zu messen und eventuell auch aufzuzeichnen; es fehlt hier aber eine exakte Anweisung an den Windenbedienungsmann zur Auswertung seiner Kenntnis der Seilkraft, weil die im Einzelfall optimale Seilkraft unter anderem vom Fluggewicht und auch noch von dem Seilwinkel β zwischen Seil und Horizontalen abhängig ist Je höher das Flugzeug steigt, je größer also der Seilwinkel β wird, um so geringer wird die optimale Seilkraft

An Stelle der direkten Messung der Seilkraft ist es möglich, diese indirekt z. B. durch das vom Motor abgegebene Drehmoment oder dessen Reaktionsmoment zu messen, um nach vorgegebenen Sollwerten wie

oben beschrieben die Kraitstoffzufuhr zu verändern,

Bei der direkten Messung der Seilkraft wird das Seil Ober drei hintereinanderliegende Rollen geführt, wobei die mittlere beweglich gelagert und mit einer Kraftmeßeinrichtung versehen ist Die an der mattieren Rolle gemessene Auslenkungskraft ist proportional der Seilkraft Diese Einrichtung ist technisch aufwendig und führt zu erhöhtem Seil verschleiß.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß der Verlauf einer Auflagekraft des auf drei Punkten gelagerten Verbrennungsmotors mit hinreichender Genauigkeit proportional der Seilkraft ist

Die Messung einer Auflagekraft des Motors ist durch Einbau einer Kraftmeßeinrichtung ohne weiteren technischen Aufwand leicht möglich. Somit ergibt sich die Möglichkeit, während des Schleppvorgangs kontinuierlich den Verlauf der Seilkraft mit vertretbarem wirtschaftlichen Aufwand zu erfassen, elektronisch zu verarbeiten und somit das Verfahren mit geringen Kosten zu verwirklichen.

Bei der Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird ausgegangen von bekannten Einrichtungen mit einem Verbrennungsmotor, einer davon angetriebenen Seiltrommel und einem Gerät zur direkten oder indirekten Messung der Seilkraft Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale.

Aufgrund der bekannten mathematisch-physikalischen Zusammenhänge kann unter Berücksichtigung der verschiedenen Parameter aus der gemessenen Seilkraft an der Schleppwinde die am Segelflugzeug wirksame Auftriebskraft und somit dessen Belastung berechnet werden. Umgekehrt kann aber auch aufgrund der zulässigen Belastung des Segelflugzeuges die zulässige Seilkraft an der Schleppwinde berechnet werden. Diese bildet dann die Grundlage für den Verlauf der Sollwerte für die Seilkraft in Abhängigkeit des Seilwinkels ß, den das Seil mit der Horizontalen bildet und der sich während des Schlepps laufend ändert Die Messung des Seilwinkels β ist technisch recht aufwendig. Berechnungen und zahlreiche Versuche zeigten, daß der Seilwinkel β mit genügender Genauigkeit durch die Zeit oder die eingezogene Seillänge ersetzt werden kann. Diese Werte sind wesentlich einfacher zu messen als der Seilwinkel ß. Aus diesem Grunde ist es wesentlich billiger, die Sollwerte für die Seilkraft in Abhängigkeit der eingezogenen Seillänge oder der Zeit seit Startbeginn vorzugeben.

In der Zeichnung ist der Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt

I" Ein Segelflugzeug 1 ist leicht ausklinkbar an einem Seil 2 befestigt Mit Hilfe eines Motors 3 wird eine Seiltrommel 4 gedreht und dabei das Seil 2 auf der Seiltrommel aufgewickelt Mit einem Meßgerät 5 wird die Seilkraft gemessen und je nach Größe ein

'S elektrisches Ist-Signal an ein Soll-Istwert-Vergleichsgerät 6 gegeben. Ein Sollwertgeber 7 gibt dem Soll-Istwert-Vergleichsgerät 6 in Abhängigkeit von der Zeit oder vom Seilwinkel β verschiedeae Sollwerte vor. Ein Regler bzw. der Windenfahrer verändert die Kraftstoffzuführung entsprechend der Abweichung des Istwertes der Seilkraft vom jewei¹·: vorgegebenen Sollwert Der Pilot hält durch Ziehen oder Drücken des Höhenruders eine bestimmte Fluggeschwindigkeit ein. Das Sollwert-Istwert-Vergleichsgerät 6, dient dem Windenfahrer als Anzeigegerät es kann aber auch ein Reglergerät sein, das mit Hilfe eines Stellgliedes 10 das Gasgestänge 8 des Motors 3 betätigt

Der Seilkraftmesser 5 mißt zu jedem Zeitpunkt kontinuierlich die Seilkraft und gibt ein der Seilkraft entsprechendes elektrisches Signal in dar Vergleichsgerät 6, den sogenannten Istwert Der Sollwertgeber 7 gibt in Abhängigkeit des Seilwinkels β oder der Zeit seit Startbeginn dem Vergleichsgerät 6 Sollwerte für die Seilkraft vor, die dieses mit dem Istwert vergleicht Ist der Istwert zu hoch, gibt das Vergleichsgerät 6 einen Anzeigewert heraus, der dem Windenfahrer zeigt, daß er weniger Gas geben soll. Ist das Vergleichsgerät ein Regler, steuert dieser entsprechend der Abweichung das Stellglied 10 an, das wiederum das Gasgestänge 8 so

verstellt daß die Kraftstoffzufuhr entsprechend gedrosselt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Starten von Segelflugzeugen mittels Schleppwinde, die von einem in der Drehzahl verstellbaren Motor angetrieben und mit einem Seilkraftmeßgerät versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhr zum Antriebsmotor entsprechend der Abweichung des Istwertes vom Sollwert der Seilkraft, der vor Schleppbeginn in Abhängigkeit vom Seilwinkel β ίο zwischen Horizontalen und Seil am Windeneinlauf festgelegt ist, verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte, entsprechend der Abhängigkeit des Seilwinkels β von der eingezoge- ι:. nen Seillänge festgelegt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte entsprechend der Abhängigkeit des Seilwinkels β von der Zeit nach Schleppbeginn nach, d.h. zeitabhängig festgelegt sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagekraft des Motors nach Sollwerten, die in Abhängigkeit des Seilwinkels ß, der Zeit oder der eingezogenen Seillänge vor Schleppbeginn festgelegt sind, gesteuert oder geregelt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend einen Verbrennungsmotor, eine davon angetriebene Schleppwinde und eine Seilkraftmeßeinrichtung, gekennzeichnet durch ein Soll-Istwert-Vergleichsgerät (6), das mit einem Sollwertgeber (7) und einem Seilkraft-Istwertgeber verbunden ist, und bei Abweichung von Soll- und Istwer» anzeigt oder ein Stellglied (10) in der Kraftstoffzufuhr zum Motor (3) steuert

30