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Bremsvorrichtung für Flugzeugschranken Die Erfindung betrifft eine
Bremsvorrichtung für Flugzeugschranken zum Auffangen eines auf einer Rollbahn oder
auf einem Schiffsdeck landenden Flugzeugs, wobei die beiden Enden der Fangvorrichtung
mit Bremsen verbunden sind.
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Wenn das Flugzeug mit hoher Geschwindigkeit auf die Flugzeugschranke
trifft, erzeugt es in ihr verschiedene wellenförmige Bewegungen. Eine Art der veranlaßten
Bewegung ist eine Transversalwelle, die sich nach den Seiten hin fortpflanzt, bis
sie die Bremsen erreicht, wo sie reflektiert wird und zum Flugzeug zurückkehrt,
wo sie erneut reflektiert wird und sich wieder nach außen fortpflanzt usw. Wenn
sie die Bremsen erreicht, wird deren Umlaufgeschwindigkeit plötzlich vergrößert,
und es tritt eine Belastungsspitze auf. Selbst wenn diese Belastungsspitze dadurch
vermieden werden kann, daß man der Bremse ein relativ niedriges Trägheitsmoment
gibt, begegnet man dem Problem erneut in einer schwierigen Form, wenn die reflektierte
Welle zu dem Flugzeug zurückkommt. Die Bremsvorrichtungen sind so angeordnet, daß
an dieser Stelle die Ausübung einer annähernd konstanten Kraft auf das Kabel erwartet
werden kann, und wenn die Welle am Flugzeug ankommt, wird das Kabel scharf in Richtung
auf das Heck des Flugzeugs gerissen, wodurch die nach hinten gerichtete Beanspruchung
des Fanghakens (bei einem Kabel) oder des Flugzeugs (bei einem Netz) schlagartig
erhöht wird. Es wäre deshalb sehr erwünscht, wenn diese von dem Flugzeug ausgelöste
Transversalwelle schnell beseitigt werden könnte.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Fangvorrichtung
und die Bremsen in einer vorbestimmten Entfernung ein Wellendämpfer eingeschaltet
ist, der einen Teil der beim Auffangen eines Flugzeugs entstehenden Transversalwelle
reflektiert.
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Der Abstand von den Verbindungspunkten der Wellendämpfer mit der Flugzeugschranke
zu der Bremse hat die Größenordnung einer Viertelwellenlänge. Der Wellendämpfer
verursacht eine Teilung der Welle in zwei Hälften, von denen die eine um 180° gegenüber
der anderen phasenverschoben voreilt.
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Mehrere Ausführungsformen werden an Hand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen F i g.1, 3, 5, 6 und 8 schematische Darstellungen mehrerer Ausführungsformen
eines Wellendämpfers, F i g. 2 die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform zu einem
späteren Zeitpunkt des Abbremsvorgangs, F i g. 4 eine Flüssigkeitsbremse, F i g.
7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in F i g. 6, F i g. 9 einen Wellendämpfer,
wie er in F i g. 1 schematisch dargestellt ist, der mit der Flugzeugschranke mittels
einer Greiferkupplung verbunden ist, und F i g. 10 eine Flugzeugschranke, die als
Doppelkabel ausgebildet ist.
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In der Zeichnung ist die Fangvorrichtung als Fangkabel 1 dargestellt,
das von einem am Flugzeug angebrachten Fanghaken 2 aufgegriffen wird. Der Wellendämpfer
4, 5, 6, 7 ist auf der Seite des Fangkabels 1 angeordnet, von der das Flugzeug
ankommt. Er ist mit dem Fangkabel 1 über eine auslösbare Kupplung 3 verbunden,
die mit einem bei einer gewissen Beanspruchung brechendem Scherbolzen versehen ist.
Der Wellendämpfer umfaßt die folgenden hintereinander angeordneten Teile: Ein Seil
4, das mit einer auslösbaren Kupplung 3 verbunden ist, ein elastisches Element 5,
z. B. eine Feder, eine Masse 6 und ein Kabel 7 zum Begrenzen der Bewegung der Masse.
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Die zu wählende Größe der Masse 6 ist abhängig von einer geeigneten
Länge des Fangkabels 1. Die Masse 6 sollte ein Viertel bis ein Halb der Masse
einer Fangkabellänge, die gleich der Wellenlänge ist, entsprechen.
Da
die Masse 6 der Bewegung des Fangkabels 1 nicht beliebig folgen soll, ist ihre Bewegung
durch das Kabel ? begrenzt. Wenn dieses gespannt ist, wie in F i g. 2 dargestellt,
bricht der Scherbolzen in der Kupplung 3. Das Fangkabel 1 ist von
da ab frei von der Wirkung des Wellendämpfers. Die Bremsen, mit denen das Fangkabel
l verbunden ist, sind mit 22 bezeichnet.
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Wenn ein Flugzeug aufgefangen ist, bewegt sich die Kupplung
3 im Augenblick des Auffangens in Auswirkung der mit hoher Geschwindigkeit
einhergehenden Kräfte, die sofort in dem Fangkabel 1 auftreten, geradeaus
in Richtung des Flugzeugs, wie durch Pfeil 8 in F i g. 1 angedeutet. Sobald
die Transversalwelle ankommt, wird die Bewegungsrichtung der Kupplung in Richtung
der Flugzeugbewegung umgelenkt, wie durch Pfeil 9 angedeutet; danach kehrt die teilweise
reflektierte seitliche Welle zurück und ändert noch einmal ihre Bewegungsrichtung,
wie durch den Pfeil 10 veranschaulicht wird.
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Einer der durch den Wellendämpfer ermöglichten Vorteile ist der, daß
die notwendigerweise auftretende reflektierte Kraft selbsttätig hinsichtlich ihrer
Fortpflanzungsgeschwindigkeit korrigiert wird und daher die einzige noch zu lösende
praktische Aufgabe in der Auswahl des richtigen Massenverhältnisses zwischen dem
Fangkabel 1 und der Masse 6 im Wellendämpfer besteht.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Wellendämpfers zur Erzielung
einer ähnlichen Wirkung ergibt sich bei Verwendung einer Hilfsbremse anstatt der
Masse 6. In diesem und in dem vorbeschriebenen Fall wird der Wellendämpfer in der
Weise ausgebildet, daß ein Seil zu dem Fangkabel 1 führt, wobei das Seil im großen
und ganzen senkrecht zum Fangkabel l verläuft, so daß es die Bewegung nicht behindert,
die sich als Ergebnis der ersten in dem Fangkabel auftretenden Längskräfte einstellt,
jedoch dämpfend auf die nachfolgende Transversalbewegung einwirkt.
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F i g. 3 zeigt, daß über die auslösbare Kupplung 3
am Fangkabel
mittels eines Bremskabels 11 eine Hilfsbremse 12 verbunden ist.
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Diese Hilfsbremse 12 kann selbstverständlich von durchaus herkömmlicher
Bauweise sein. Es ist jedoch erwünscht, da die Energie der Transversalwelle größtenteils
proportional dem Quadrat der Flugzeuggeschwindigkeit und die Bewegung des Bremskabels
größtenteils proportional derselben ist, daß eine Hilfsbremsevorgesehen wird,deren
Bremskraft angenähert proportional dem Quadrat der Bremskabelgeschwindigkeit ist.
Eine solche Bremskraft kann dadurch erzielt werden, daß man eine hydraulische Hilfsbremse
verwendet, deren Bremskraft durch Flüssigkeitswiderstand erzeugt wird. F i g. 4
zeigt eine Flüssigkeitsbremse als Hilfsbremse, die einen beweglichen Kolben 14 enthält,
der mit Kanälen 15 versehen und in einem Zylinder 13 angeordnet ist. Auf
den Kolben wirkt eine Riickstellfeder 16.
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F i g. 5 zeigt ein für dauernd verankertes Seilkabel 17, das an das
Fangkabel 1 mittels einer Kupplung 3 angeschlossen ist. Das Seilkabel
17 verläuft annähernd im rechten Winkel zum Fangkabel 1. Zunächst
hindert dieses Seilkabel 17 weder die Longitudinal- noch die Transversalbewegung
des Fangkabels. Der erste Teil der Transversalwelle geht also ohne jede Hemmung
hindurch. Jedoch wird nach einem gewissen Ausmaß an Transversalbewegung ein Reflexionspunkt
gebildet, der denjenigen Teil der Welle, der noch nicht hindurchging, in seiner
Gesamtheit reflektiert.
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Die gestrichelten Linien in F i g. 5 zeigen einen darauffolgenden
Zustand unmittelbar vor dem Aufbrechen der Kupplung 3.
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Eine einfache Variante dieses Ausführungsbeispieles eines Wellendämpfers
ist in gewissen Fällen angebracht und wird in F i g. 6 veranschaulicht. Der Wellendämpfer
besteht dabei aus einem Anschlag 18, der im Boden verankert ist und die Transversalbewegung
des Fangkabels teilweise reflektiert. Dieser Anschlag 18 ist so angeordnet,
daß das Fangkabel 1 erst dann an ihm anliegt, wenn die Transversalwelle teilweise
vorübergegangen ist, worauf er wie erwähnt wirkt und das Fangkabel auf dem Anschlag
18 gleitet. Selbstverständlich kann man während des weiteren Bremsvorganges
das Fangkabel nicht in Berührung mit dem Anschlag belassen, da er fest im Boden
verankert ist. Dieses Problem wird jedoch gelöst, wenn der Anschlag 18 sehr
niedrig ausgebildet wird, da der Verlauf des Bremsvorganges so eingestellt werden
kann, daß der annähernd in einer Horizontalebene sich vorwärtsbewegenden Transversalwelle
unmittelbar eine annähernd vertikal schwingende transversale Welle folgt, die das
Fangkabel 1 über den Anschlag 18 hebt. Diese vertikalschwingende transversale Welle
tritt deswegen auf, weil der Fanghaken selbst an einem Punkt über dem Bodenniveau
angelenkt ist und die von dem Fanghaken dem Fangkabel erteilte Aufwärtsbewegung
nach den Seiten in Form einer transversalen Welle fortgepflanzt wird. Aus F i g.
6 ist ersichtlich, daß der Anschlag 18 so ausgebildet werden kann, daß er
in beiden Richtungen arbeiten kann, ohne den Betrieb zu behindern. Die Anschläge
können zweckmäßig als mit einer Nase versehene Rücken ausgebildet sein, so daß sie
ein schnelles Wiederaufwickein des Fangkabels nicht behindern. F i g. 7 zeigt Anschläge
von dreieckigem Querschnitt mit abfallender Rückenfläche 19, über die das
Fangkabel 1 beim erneuten Instellungbringen nach dem Auffangen eines Flugzeugs
entlanggleiten kann.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Wellendämpfers ist in F i g.
8 dargestellt. Hier wird das Fangkabel 1 in zwei Kabelenden 20 und 21 aufgeteilt,
die je zu einer eigenen Bremse 22 und 23 führen oder in Abwandlung auch vorher über
je eine zugehörige Kabelleitrolle 24 und 25 laufen können. Die Abstände
von dem Verzweigungspunkt 26 zu den Kabelieitrollen sind so bemessen, daß
die Differenz zwischen den beiden Abständen grundsätzlich ein Viertel einer Wellenlänge
ist. Die Vorrichtung arbeitet in der Weise, daß die Welle aufgeteilt wird, und zwar
je zur Hälfte auf eines der Kabelenden, wobei die beiden Hälften der Welle nach
der Reflexion ihre Wiedervereinigung mit 180° gegenseitiger Phasenverschiebung erfahren,
so daß sie einander entgegenwirken.
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F i g. 9 zeigt eine Ausbildung der auslösbaren Kupplung als Greiferkupplung
28, die das Fangkabel 1 erfaßt. Der Griff der Greiferkupplung wird durch den Zug
eines hängenden Hilfskabels 29, nachdem dieses straffgezogen ist, gelöst.
Diese Art einer Greiferkupplung ist in vielen Bauformen erhältlich. Unter Verwendung
einer grundsätzlich bekannten Vorrichtung kann die Geschwindigkeit des Flugzeugs
entweder direkt oder indirekt durch Ableitung von
der Längsgeschwindigkeit
des Fangkabels gemessen werden. Die Greiferkupplung kann in der herkömmlichen Weise
derart eingerichtet werden, daß sie ihren Griff löst, nachdem sie sich um eine Entfernung
bewegt hat, die der gemessenen Geschwindigkeit angepaßt ist; diese Entfernung wird
von dem Befestigungspunkt für das Kabel 7 aus gemessen, das die Greiferkupplung
28 am Boden verankert. Die Greiferkupplung 28 arbeitet in der Weise, daß der Widerstand
gegen eine Transversalbewegung des Fangkabels nur über eine gewisse Entfernung ausgeübt
wird, wobei diese Entfernung der Geschwindigkeit des Flugzeugs derart angepaßt werden
kann, daß nur ein Teil der Welle reflektiert wird.
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Es sind sogar kombinierte Ausführungsformen der vorbeschriebenen Wellendämpfer
denkbar.
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Die hier erläuterten Varianten sind alle durch die Fähigkeit ausgezeichnet,
nur zum Teil eine Transversalwelle des Fangkabels 1 zu reflektieren.
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Die Zeichnung zeigt Wellendämpfer, die für ein einziges Fangkabel
ausgelegt sind. Tatsächlich ist der Wellendämpfer von besonderem Wert, wenn die
Flugzeugschranke aus irgendeinem Grund kompliziert ausgebildet werden muß und dabei
eine große Masse je Längeneinheit erhält. Dies beruht auf der Tatsache, daß die
Energie der Transversalwelle mit der Masse der Flugzeugschranke zunimmt, während
die Geschwindigkeit der Transversalwelle abnimmt und die Wellenwinkel zunehmen.
Dies führt wiederum zu größeren Änderungen der Geschwindigkeit der Bremsen und größeren
Änderungen der Winkel der Flugzeugschranke, wenn die Transversalwelle zum Flugzeug
zurück reflektiert wird. Der Wellendämpfer soll deshalb speziell zusammen mit einer
Flugzeugschranke verwendet werden, die aus einem Fangnetz oder aus mehreren Fangkabeln
zur Gewährleistung einer größeren Auffangzuverlässigkeit besteht. So zeigt F i g.
10, wie der Wellendämpfer bei einem Doppelfangkabel 30, 31 angewendet wird, das
zu einem Fangkabel zusammengeführt und dessen Enden mit einer Bremse 22 verbunden
sind. Eine Anzahl von Verbindungskabeln 32 sind zwischen den Doppelfangkabeln angeordnet.
Sie sollen die Transversalwelle von dem einen auf das andere Einzelkabel übertragen,
damit das Doppelfangkabel angenähert wie ein entsprechend dickeres einzelnes Fangkabel
wirkt.