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Dokumentenidentifikation DE102006033859A1 24.01.2008
Titel Schleppwinde
Anmelder Schindlbeck, Ralph, 85221 Dachau, DE;
Weiss, Oliver, 85567 Grafing, DE
Vertreter Reitstötter, Kinzebach & Partner (GbR), 81679 München
DE-Anmeldedatum 21.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006033859
Offenlegungstag 24.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.01.2008
IPC-Hauptklasse B64F 1/08(2006.01)A, F, I, 20060721, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Schleppwinde für den Windenstart von Fluggeräten, mit wenigstens einem Windengehäuse (13, 13'), wenigstens einer Seiltrommel (15, 15'), die eine Drehachse (20, 20') aufweist, die in einem Lager (14, 14') des Windengehäuses (13, 13') drehbar gelagert ist, einer Antriebseinrichtung mit einem Motor (19, 19'), der zum Antrieb der Seiltrommel (15, 15') mit der Drehachse (20, 20') der Seiltrommel (15, 15') in Wirkverbindung steht, und einer Steuerungseinrichtung (22) für die Antriebseinrichtung. Die erfindungsgemäße Schleppwinde ist dadurch gekennzeichnet, dass der Motor als Elektromotor (19, 19') ausgebildet ist, der unmittelbar an der Drehachse (20, 20') der Seiltrommel (15, 15') angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleppwinde für den Windenstart von Fluggeräten.

Fluggeräte ohne eigenes Antriebssystem, wie beispielsweise Segelflugzeuge, Hängegleiter oder Gleitschirme, können auf verschiedene Weise gestartet werden, beispielsweise durch Eigenstart von Bergkuppen oder Hängen, im Flugzeugschlepp oder mittels einer Schleppwinde.

Bei den Schleppwinden unterscheidet man im Wesentlichen so genannte Abroll- und Aufrollwinden. Abrollwinden werden stets auf einem Fahrzeug montiert. Nachdem das freie Seilende mit einer Auslöseklinke am Fluggerät befestigt wurde, fährt das Fahrzeug los und zieht das Fluggerät hinter sich her. Gleichzeitig wird Seil mit einer geringeren Geschwindigkeit als der Fahrzeuggeschwindigkeit von der Seiltrommel der Schleppwinde abgespult, so dass eine einstellbare Zugkraft auf das Fluggerät ausgeübt wird. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit, die bei Segelflugzeugen, abhängig von den jeweiligen aerodynamischen Eigenschaften des Flugzeugs, typischerweise im Bereich von 70 bis 120 km/h liegt, beginnt das Flugzeug aufzusteigen und wird bei Erreichen einer bestimmten Höhe manuell oder automatisch vom Seil ausgeklinkt.

Demgegenüber sind Aufrollwinden, mit denen sich die vorliegende Erfindung beschäftigt, beim Startvorgang ortsfest angeordnet. Die Aufrollwinde weist wenigstens eine Seiltrommel mit einer Achse auf, die in einem Lager eines Trägers der Aufrollwinde drehbar angeordnet ist. Vor dem Start wird das Seil üblicherweise mit einem Hilfsfahrzeug, wie beispielsweise einem Auto oder einem Motorrad, über die vorgesehene Schleppstrecke ausgezogen und am anderen Ende der Schleppstrecke mit einer Sicherheitsklinke am Fluggerät befestigt. Die Schleppstrecke ist typischerweise zwischen 500 und 2000 m lang. Zum Starten des Fluggeräts wird das ausgelegte Seil mit Hilfe einer Antriebseinrichtung, die mit der Drehachse der Seiltrommel in Wirkverbindung steht, wieder aufgewickelt. Außerdem ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, über welche die Zugkraft gesteuert und das Seil notfalls manuell vom Fluggerät ausgeklinkt oder sogar gekappt werden kann. Die Antriebseinrichtung muss ausreichend leistungsstark sein, um das das eingehängte Fluggerät in wenigen Sekunden auf die zum Abheben erforderliche Geschwindigkeit zwischen 70 und 120 km/h zu beschleunigen. Nach einer flacheren Startphase kann beispielsweise ein Segelflugzeug ab einer Höhe von ca. 50 m über Grund in einem Steigwinkel von 45 bis 70 Grad bis zur Ausklinkhöhe gezogen werden. Dann wird das Segelflugzeug wieder in seine Normallage gebracht und das Seil manuell vom Piloten oder automatisch ausgeklinkt.

Obwohl Aufrollwinden beim Startvorgang selbst ortsfest sind, werden sie üblicherweise auf Fahrzeugen oder Anhängern montiert, da einerseits der optimale Standort von der Windrichtung abhängig ist und andererseits eine mobile Schleppwinde nach Beendigung des Flugbetriebs zum Schutz vor Witterungseinflüssen in eine Lagerhalle oder zu einem anderen geeigneten Abstellplatz transportiert werden kann.

Zum Antrieb der Seiltrommel sind leistungsstarke Verbrennungsmotoren, beispielsweise LKW-Motoren mit einer Leistung zwischen 200 und 400 kW, weit verbreitet. Eine typische derartige mobile Schleppwinde ist in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 798 208 beschrieben. Dort wird die Antriebskraft des Verbrennungsmotors von der Motorwelle über ein Planetengetriebe auf zwei Querachsen verteilt, die eine oder mehrere Seiltrommeln antreiben.

Eine ähnliche Aufrollwinde wird auch als so genannte Elektrostartwinde von den Firmen Ulbrich Industrieelektronik GmbH, Weinbach, Deutschland, und Lucom GmbH, Zirndorf, Deutschland, angeboten. Anstelle des Verbrennungsmotors wird bei diesen Elektrostartwinden jedoch ein Drehstrommotor eingesetzt. Auch in diesem Fall wird die Antriebskraft der Motorwelle des Drehstrommotors über ein Planeten- bzw. Winkelgetriebe auf Querwellen verteilt, die wiederum die Seiltrommeln antreiben. Auf Grund des Platzbedarfs für den Drehstrommotor, die Längswelle, das Winkelgetriebe und die Querwellen ist nur ein eingeschränkter Raum für den Arbeitsplatz des Windenfahrers und die Energieversorgungsmittel vorhanden. Daher wird bei der bekannten Elektrostartwinde die elektrische Energie für den Startvorgang aus 50 handelsüblichen Kfz-Batterien bezogen, die dort, wo es der Einbauplatz zulässt, auf dem Fahrzeug verteilt angeordnet sind. Ferner ist ein Frequenzumrichter vorgesehen, welcher es ermöglicht, den Elektromotor mit unterschiedlichen Drehzahlen geregelt anzusteuern. In dem deutschen Gebrauchsmuster DE-U-94 09 101 wird ein Frequenzumrichter für den Betrieb eines Elektromotors einer Schleppwinde beschrieben, der eine Versorgungsstufe und eine von der Versorgungsstufe gespeiste Inverterstufe umfasst, wobei die Versorgungsstufe ein netzseitig anschließbares Ladegerät aufweist, welches eine Akkumulatorensäule auflädt. Dabei wird der Leistungsspitzenbedarf der Seilwinde durch die Akkumulatorensäule übernommen, die wiederum zu Zeiten geringer Leistungsabgabe bzw. bei Motorenstillstand mit niedrigerer Leistung als der Abgabespitzenleistung kontinuierlich nachgeladen wird.

Obwohl sich derartige Elektrostartwinden gegenüber Startwinden mit Verbrennungsmotoren durch eine geringere Lärm- und Abgasbelastung auszeichnet, ist die Konstruktion der bekannten Elektrostartwinden nach wie vor aufwändig und der Platzbedarf für die Getriebe- und Kraftumlenkmechanik und für die Energieversorgung des Elektromotors ist hoch.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, eine Schleppwinde für den Windenstart von Fluggeräten anzugeben, die sich durch eine vereinfachte Konstruktion und einen geringen Platzbedarf der Komponenten der Schleppwinde gegenüber bekannten Schleppwinden auszeichnet.

Gelöst wird dieses technische Problem durch die Schleppwinde mit den Merkmalen des vorliegenden Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schleppwinde sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.

Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Schleppwinde für den Windenstart von Fluggeräten, insbesondere von Segelflugzeugen, mit einem Windengehäuse, wenigstens einer Seiltrommel, die eine Drehachse aufweist, die in einem Lager des Windengehäuses drehbar gelagert ist, einer Antriebseinrichtung mit einem Motor, der zum Antrieb der Seiltrommel mit der Drehachse der Seiltrommel in Wirkverbindung steht und einer Steuerungseinrichtung für die Antriebseinrichtung, wobei die erfindungsgemäße Schleppwinde dadurch gekennzeichnet ist, dass der Motor als Elektromotor ausgebildet ist, der unmittelbar an der Drehachse der Seiltrommel angeordnet ist. Auf Grund der erfindungsgemäßen Lösung kann auf eine komplexe Antriebsmechanik mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Antriebswellen, die über einen Planeten- bzw. Winkelgetriebe miteinander verbunden sind, verzichtet werden. Vielmehr treibt der Elektromotor die Drehachse der Seiltrommel direkt an. Dabei kann die Drehachse der Seiltrommel gleichzeitig die Drehachse des Rotors des Elektromotors bilden. Beispielsweise können auf der Drehachse Permanentmagneten angeordnet sein, die mit den Elektromagneten des Stators des Elektromotors Wechselwirken. Erfindungsgemäß kann allerdings auch vorgesehen sein, dass ein Getriebe zwischen der Antriebswelle des Elektromotors und der Drehachse der Seiltrommel vorgesehen ist, um die Drehzahl und das Drehmoment des Elektromotors auf die erforderliche Drehzahl und das Drehmoment der Seiltrommel zu wandeln. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine besonders kompakte Bauweise aus.

Vorteilhaft ist der Elektromotor als bürstenloser Elektromotor ausgebildet.

Die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors sind vorzugsweise regelbar ausgebildet.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleppwinde weist die Seiltrommel eine die Drehachse umgebende ringförmige Seilaufnahme auf, die einen achsnahen Ringraum umgibt, in welchem der Elektromotor angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung ist der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Schleppwinde besonders gering, weil der Elektromotor gewissermaßen in die Seiltrommel integriert werden kann.

Der Elektromotor kann, beispielsweise mittels eines geeigneten Frequenzumrichters, direkt von einem auf dem Flugplatz gegebenenfalls vorhandenen Energieversorgungsnetz, beispielsweise einem 220-Volt-Wechselstromnetz oder einem Hochspannungsnetz gespeist werden. Vorzugsweise weist die Antriebeinrichtung aber wenigstens einen Akkumulator zur Energieversorgung des Elektromotors auf. Da die Antriebseinrichtung der erfindungsgemäßen Schleppwinde besonders kompakt ausgebildet ist, steht entsprechend mehr Platz zur Unterbringung eines großen Akkumulators, wie er beispielsweise zum Antrieb von Gabelstaplern aus dem Stand der Technik bekannt ist, zur Verfügung. Zum Wiederaufladen des Akkumulators kann ein Stromanschluss, der eine Verbindung mit dem externen Stromnetz oder mit einem externen Generator ermöglicht, vorgesehen werden.

Vorzugsweise weist die Steuerungseinrichtung der Schleppwinde Mittel zur Regelung der Zugkraft der Schleppwinde auf.

Die Steuerungseinrichtung kann geeignete Mittel aufweisen, die einen ferngesteuerten Betrieb der Schleppwinde ermöglichen. Der Windenfahrer kann daher einen Beobachtungsposten einnehmen, von dem aus der Startvorgang besonders gut überwacht werden kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Schleppwinde jedoch einen Arbeitsplatz für den Windenfahrer auf. Der Arbeitsplatz des Windenfahrers kann aus einer Sitzgelegenheit und einer Konsole zur Bedienung der Steuerungseinrichtung bestehen. Besonders vorteilhaft umfasst der Arbeitsplatz für den Windenfahrer auch eine Kabine, die beispielsweise einen Sonnenschutz und gegebenenfalls auch eine Klimatisierung des Arbeitsplatzes ermöglicht.

Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Schleppwinde transportabel, so dass zum Einen der Aufstellungsort abhängig von den herrschenden Windverhältnissen kurzfristig gewechselt werden kann und andererseits die Schleppwinde nach einem Flugtag oder zumindest nach Abschluss der Flugsaison an einen witterungsgeschützten Abstellplatz transportiert werden kann.

Die transportable Schleppwinde kann beispielsweise auf einem Kraftfahrzeug, etwa einem so genannten Pickup oder einem kleinen LKW montiert sein. Die erfindungsgemäße Schleppwinde ist jedoch so kompakt und leicht, dass sie vorzugsweise auf einem Anhänger montiert wird, der ohne Probleme auch von kleineren Pkws gezogen werden kann.

Obwohl sich das geringe Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Schleppwinde aufgrund des Verzichts auf einen schweren Verbrennungsmotor und auf ein aufwändiges Winkelgetriebe vorteilhaft auf die Transportierbarkeit der Wind auswirkt, ist für einen sicheren Betrieb jedoch ein gewisses Mindestgewicht in der Größenordnung von ca. 2t erforderlich. Daher weist die erfindungsgemäße Schleppwinde vorzugsweise Ballastmittel auf, die so ausgelegt sind, dass das erforderliche Betriebsgewicht erreicht wird. Die Ballastmittel sind vorteilhaft variabel ausgebildet, so dass die Schleppwinde für den Transport leicht ist und am gewünschten Aufstellungsort ihr Mindestgewicht erreicht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass man die Ballastmittel als wiederbefüllbare Wasserbehälter ausbildet, so dass leicht zwischen Betriebsgewicht und Transportgewicht der Schleppwind gewechselt werden kann.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schleppwinde in der Aufsicht; und

2 eine Seitenansicht einer Seiltrommel der Schleppwinde der 1.

In 1 ist eine schematische Aufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schleppwinde dargestellt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Schleppwinde 10 ist auf einem Anhänger 11 montiert, der über eine Anhängerkupplung 12 mit einem (nicht dargestellten) Schleppfahrzeug verbunden werden kann. Auf dem Anhänger 11 ist ein Windengehäuse 13 angeordnet, welches ein Lager 14 für eine Seiltrommel 15 bildet. Die Seiltrommel 15 weist eine Seilaufnahme 16 auf, in welcher ein Schleppseil 17 aufgewickelt ist. Schematisch ist das Schleppseil 17 teilweise abgewickelt dargestellt, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung von an sich bekannten Einrichtungen, wie zusätzlichen Seilführungen usw. verzichtet wurde. Am freien Ende des Schleppseils ist ein Sicherungshaken 18 angeordnet, der mit dem ebenfalls nicht dargestellten Fluggerät verbunden werden. Dazu wird das Ende des Schleppseils 17, an welchem der Sicherungshaken 18 montiert ist, mit Hilfe eines (ebenfalls nicht dargestellten) Hilfsfahrzeug, beispielsweise eines Motorrads oder eines Autos, über die Schleppstrecke ausgezogen. Zum Starten des Fluggeräts wird die Schlepptrommel 15 mit Hilfe eines Elektromotors 19 so in Rotation versetzt, dass das Schleppseil 17 wieder in die Seilaufnahme 16 aufgewickelt und das am Sicherungshaken 18 befestigte Fluggerät dabei beschleunigt wird. Der Elektromotor 19 ist im dargestellten Beispiel unmittelbar an der Drehachse 20 der Seiltrommel 15 angeordnet. Im dargestellten Beispiel weist die Seiltrommel 15 zudem eine, die Drehachse 20 ringförmig umgebende Ausnehmung 21 auf, in welche der Elektromotor 19 zumindest teilweise eingreift, so dass eine besonders kompakte Anordnung von Seiltrommel und zugehörigem Antriebsmotor erreicht wird. Der Elektromotor 19 wird von einer Steuerungseinrichtung 22 über eine drahtgebundene oder drahtlose Steuerungsleitung 23 gesteuert. Über die Steuerungseinrichtung 22 können beispielsweise die Drehzahl und das Drehmoment der Seiltrommel 15 geregelt werden. Die Steuerungseinrichtung 22 selbst kann fern bedienbar ausgebildet sein. Im dargestellten Beispiel ist jedoch auf den Anhänger 11 ein Arbeitsplatz 24, der durch einen Sitz 25 und zwei Bedienhebel 26, 27 schematisch angedeutet ist, vorgesehen. Der Arbeitsplatz 24 des linken Fahrers mit der Steuerungseinrichtung 22 ist in einer geschlossenen Kabine 28 angeordnet, die im dargestellten Beispiel eine Tür 29, sowie einen Lüfter oder eine Klimaanlage 30 aufweist. Der Elektromotor 19 und die Steuerungseinrichtung 22 werden über einen oder mehrere leistungsstarke Akkumulatoren 31 mit elektrischer Energie versorgt. Außerdem weist die erfindungsgemäße Schleppwinde 10 einen Netzanschluss 32 auf, der, ggf. über einen Frequenzumrichter 33, einen direkten Antrieb des Elektromotors 19 bzw. eine Wiederaufladung des Akkumulators 31 über einen externen Generator oder ein externes Hochspannungsnetz ermöglicht. Schließlich sind mehrere mit Wasser befüllbare Ballasttanks 34, 35 und 36 vorgesehen, die am Aufstellungsort der Schleppwinde 10 mit Wasser befüllt werden können, um so das erforderliche Betriebsgewicht von mindestens zwei Tonnen zu erreichen.

Im dargestellten Beispiel weist die Schleppwinde 10 zwei Seiltrommeln 15 bzw. 15' auf, wobei die zweite Seiltrommel der ersten Seiltrommel weitgehend entspricht und ihre Bauelemente durch entsprechende, mit einem Apostroph versehene Bezugsziffern bezeichnet sind. Die zweite Seiltrommel 15' weist ihren eigenen Elektromotor 19' auf. Man erkennt, dass bei der erfindungsgemäßen Anordnung der bei herkömmlichen Schleppwinden für das Umlenkgetriebe und den leistungsstarken Verbrennungsmotor vorgesehene Raum für eine komfortable Kabine 28 des Windenfahrers und die Akkumulatoren genutzt werden kann, so dass eine besonders kompakte Schleppwinde entsteht. Die Steuerungseinrichtung 31 ist dabei so ausgelegt, dass jeweils nur eine der Seiltrommeln 15 oder 15' betrieben werden kann.

2 zeigt eine Seitenansicht der Seiltrommel 15 der Schleppwinde 10 der 1, wobei die bereits im Zusammenhang mit der 1 erläuterten Bauelemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.


Anspruch[de]
Schleppwinde für den Windenstart von Fluggeräten, mit

wenigstens einem Windengehäuse (13, 13'),

wenigstens einer Seiltrommel (15, 15'), die eine Drehachse (20, 20') aufweist, die in einem Lager (14, 14') des Windengehäuses (13, 13') drehbar gelagert ist,

einer Antriebseinrichtung mit einem Motor (19,19'), der zum Antrieb der Seiltrommel (15, 15') mit der Drehachse (20, 20') der Seiltrommel (15, 15') in Wirkverbindung steht, und

eine Steuerungseinrichtung (22) für die Antriebseinrichtung,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Motor als Elektromotor (19, 19') ausgebildet ist, der unmittelbar an der Drehachse (20, 20') der Seiltrommel (15, 15') angeordnet ist.
Schleppwinde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19, 19') als bürstenlosen Elektromotor ausgebildet ist. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Elektromotors (19, 19') regelbar sind. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seiltrommel (15, 15') eine die Drehachse umgebende, ringförmige Seilaufnahme (16, 16') aufweist, die einen achsnahe Ringraum (21, 21') umgibt, in welchem der Elektromotor (19, 19') angeordnet ist. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung wenigsten einen Akkumulator (31) zur Energieversorgung des Elektromotors (19, 19') aufweist. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (22) Mittel zur Regelung der Zugkraft der Schleppwinde aufweist. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (22) fernsteuerbar ist. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleppwinde einen Arbeitsplatz (25) für einen Windenfahrer aufweist. Schleppwinde gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsplatz (25) für den Windenfahrer von einer, vorzugsweise klimatisierbaren Kabine (28) umgeben ist. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleppwinde (10) transportabel ist. Schleppwinde gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleppwinde (10) auf einem Kraftfahrzeug montiert ist. Schleppwinde gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleppwinde (10) auf einem Anhänger (11) montiert ist. Schleppwinde gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem Ballastmittel (34, 35, 36) vorgesehen sind. Schleppwinde gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ballastmittel wiederbefüllbare Wasserbehälter (34, 35, 36) umfassen.






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