DE2712612A1 - Ausfallwarn- und abschaltanlage fuer gleitschutzeinrichtungen - Google Patents

Description

Es sind in der Flugzeug- und Transportmittelindustrie viele Arten von Gleitschutzeinrichtungen bekannt, die insbesondere in der Luftfahrt bei hohen Geschwindigkeiten, kurze Bremsstrecken, großer Trägheit und Gefahr für Menschenleben erwünscht sind. Demnach sind die meisten kommerziellen und militärischen Flugzeuge mit Gleitschutzeinrichtungen versehen, die gewährleisten, daß die Bremskraft für jede gegebene Situation optimal ist. Diese Einrichtungen arbeiten unter der Voraussetzung, daß die wirksamste Bremskraft dadurch erzielt wird, daß das Anlegen der Bremse zum "Jagen" um den Beginn der Gleitzustände herum zugelassen wird. Bei stärkerem Gleiten wird der volle Bremsdruck in den meisten Anlagen weggenommen, damit die Räder vor dem Wideranlegen des Bremsdrucks unter Steuerung der Gleitschutzeinrichtung auf die Landebahngeschwindigkeiten zurückdrehen.

Jetzt bekannte Anlagen haben im allgemeinen sogenannte Ausfallsicherheitseinrichtungen, durch die das Steuern des Bremsens vollständig in dem Fall an den Flugzeugpiloten zurückgegeben wird, in dem die Gleitschutzeinrichtung einen Bremsdruck bewirkt, der für eine bestimmte Grenze überschreitende Dauer (z.B. zwei Sekunden) voll anliegt, da ein solcher Zustand zum Ausfallen der Anlage gehört. Bei bekannten Anlagen macht das Zurückgeben des Bremsens an den Piloten die Gleitschutzanlage vollständig wirkungslos und der Bremsdruck steht von dann an vollständig unter der Kontrolle des Piloten. Wenn unglücklicherweise die Kontrolle der Bremskraft an den Piloten zurückgegeben wird, stellt der Grad des Eindrückens des Bremspedals durch den Piloten (bis er dann von der Gleitschutzeinrichtung überlaufen wird) nahezu die gesamte Bremskraftkapazität für das Fahrzeug dar. Gleiten, Ausgehen, beschädigte Reifen und Gefahr für Menschenleben ist allgemein das Ergebnis.

Ferner können Aquaplaning der Fahrzeugräder und andere schädliche Fahrbahnzustände ebenfalls einen Vollabfallen der Gleitschutzanlage ergeben, das als Anlagenausfall bezeichnet wird. Mit den jetzigen Ausfallsicherheitseinrichtungen wird jedoch der Betrieb der Gleitschutzanlagen, sind diese einmal ausgefallen, in der Bremsanlage nicht wieder hergestellt, auch nachdem das Aquaplaning oder die anderen schädlichen Fahrbahnzustände vorüber sind.

Demnach ist es Aufgabe der Erfindung, ein Ausfallwarnen und Abschalten der Gleitschutzanlagen anzugeben, wobei das gesamte Bremsen entweder nach den erwähnten schädlichen Zuständen oder Ausfallen der Gleitschutzanlage sofort zurückerhalten wird.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ausfallwarn- und Abschaltanlage für Gleitschutzeinrichtungen anzugeben, bei denen die Gleitschutzeinrichtung, obwohl während bestimmter Zeiten ungünstigen Arbeitens außer Betrieb ist, das Arbeiten wieder aufgenommen werden kann, nachdem bestimmte Bedingungen erfüllt worden sind.

Ein noch weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine Ausfallwarn- und Abschaltanlage für Gleitschutzeinrichtung anzugeben, bei der das Überlaufen der Gleitschutzeinrichtung in solchen Situationen sorgfältig überwacht und durch eine rudimente Gleitschutzeinrichtung ergänzt wird. Weiter sollen bestimmte Arten ungünstigen Betriebes der Gleitschutzeinrichtung ohne die nachfolgenden entsprechenden Gefahren blockierter Bremsen, geplatzter oder beschädigter Reifen oder Gefahr für Menschenleben rasch eingestellt werden können. Der Pilot soll unmittelbar vom Abschalten der normalen Gleitschutzeinrichtung in Kenntnis gesetzt werden und die Ausfallwarn- und Abschaltanlage soll zuverlässig, genau im Arbeiten, nicht kostspielig herzustellen, mit dem jetzigen Anlagen leicht in Betrieb zu nehmen und leicht aus verfügbaren Teilen hergestellt werden können.

Diese und andere Gegenstände ergeben eine Verbesserung bei einem mit Rädern versehenen Fahrzeug mit einer Gleitschutzschaltung der Räder zum Liefern von Gleitschutzsignalen, die die Zustände des "Nicht-Drehens" der Räder anzeigen, und zum Anlegen der Gleitschutzsignale an Gleitschutzventile für die Räder.

Die Verbesserung enthält eine mit der Gleitschutzschaltung verbundene Vergleichsschaltung, die ein Ausgangssignal liefert, wenn die Gleitschutzsignale einen bestimmten Wert für eine bestimmte Dauer überschreiten, einen Impulsgenerator und eine Schalteranlage, die zwischen dem Impulsgenerator und der Gleitschutzschaltung liegt und von der Vergleichsschaltung so gesteuert wird, daß die Gleitschutzventile bei Empfang dieser Ausgangssignale mit dem Impulsgenerator verbunden sind und gleichzeitig die Gleitschutzeinrichtung von den Gleitschutzventilen getrennt wird.

Zum Verständnis der Aufgaben und des Aufbaues der Erfindung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Obwohl die Erfindung zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit zwei Rädern und mit Gleitschutzeinrichtungen beschrieben wird, gelten die Lehren der Erfindung in gleicher Weise auch für ein Fahrzeug mit mehreren Rädern. Es ist jedoch bekannt, daß die Notwendigkeit der Erfindung für kleinere Flugzeuge, z.B. für militärische Zwecke mit nur zwei oder vier Rädern, die beim Landen gebremst werden, am kritischsten ist. Bei solchen Fahrzeugen ergibt der Ausfall des Bremsens an einem einzelnen Rad eine Verringerung der Bremskraft von 25 bis 50 Prozent und dies kann nicht zugelassen werden. Bei Fahrzeugen von beispielsweise acht Rädern verringert jedoch der Verlust der Bremskraft an einem einzigen Rad diese nur um 12% und somit rechtfertigt eine zulässige Situation nicht die erweiterte Schaltung und die erhöhten Kosten der Erfindung. In jedem Fall werden die Lehren der Erfindung in gleicher Weise an Fahrzeugen mit zwei gebremsten Rädern angewendet.

Aus der Zeichnung ist zu erkennen, daß die Ausfallwarn- und Abschaltanlage 10 für Gleitschutzeinrichtungen einen Operationsverstärker 12 besitzt, der als Vergleichsschaltung dient und dessen negativer Eingang an einer Spannung 15 liegt, die hier 8 Volt beträgt. Der positive Eingang des Verstärkers 12 liegt über Widerständen 16 bis 20 an Erde. Zwischen dem positiven Eingang des Verstärkers 12 und den Widerständen 16 und 18 liegt ein Umschalter 22, der das Arbeiten der Schaltung 10 behindert, während das Flugzeug sich im Flug und der Schalter sich in der dargestellten Lage befindet. Bei Bodenberührung, wenn der Schalter 22 die Verbindung zwischen den Widerständen 16 und 18 von Erde trennt, wird die Schaltung 10 wirksam. Dann werden von der Gleitschutzeinrichtung 23 über die Dioden 24 und 26 Signale an den positiven Eingang des Verstärkers 12 gegeben. diese Signale gehen auch über die Kontakte des Relais 44 zu den Gleitschutzventilen 25, und bewirken den Gleitschutz für die Bremsen.

Wenn jedes Rad des Flugzeuges wegen Gleitens, Aquaplaning oder dergl. in einen nicht drehenden Zustand kommt, gelangt der Ausgang der Gleitschutzeinrichtung 23 dieses Rades an eine hohe Spannung. Die Spannungsquelle 15 liegt auf einem Schwellwert etwas unter dem Hochwertausgang, der von der Einrichtung 23 beim Nicht-Drehen erzeugt wird. Somit schaltet der, des Verstärkers 12 in einer solchen Situation in den hohen Zustand, da die Spannung am positiven Eingang größer als die am negativen ist. Hierbei beginnt der Kondensator 30 sich über den Widerstand 28 aufzuladen und bei Erreichen des Schwellwertes, der von der Spannungsquelle 35 bestimmt ist, durch die Ladung ändert der Ausgang des Operationsverstärkers 36 seinen Zustand. Sollte jedoch das Signal der Gleitschutzeinrichtung 23 verschwinden, bevor der Kondensator aufgeladen ist, wird der Ausgang des Verstärkers 12 wieder auf den niedrigen Wert zurückgeführt und der Kondensator 30 augenblicklich über die Diode 38 entladen. Folglich ergibt die Schaltung mit den Elementen 28, 30 und 38 einen Zeitkreis, so daß der Ausgang des Verstärkers 36, der als Vergleichseinrichtung geschaltet ist, nicht schaltet, außer wenn ein Druckabfallsignal von der Gleitschutzeinrichtung 23 eine feste Zeit lang vorliegt. Diese Zeit wird als Kriterium gewählt, das auf der maximalen Länge der Zeit basiert, in der ein Abfallsignal besteht, bevor die Gleitschutzeinrichtung 23 als fehlverhaltend angesehen wird. Wenn der Kondensator 30 auf einen Wert geladen ist, der von der Spannungsquelle 35 abhängt, bewirkt der positive Wert, der vom Widerstand 32 an den negativen Eingang des Verstärkers 36 gelegt ist, daß sein Ausgang auf einen niedrigen Wert schaltet.

Der Ausgang des Verstärkers 36 wird über den Widerstand 40 an die Basis eines Transistors 42 gelegt. Ein Relais 44 liegt zwischen einer Quelle 45 und dem Kollektor des Transistors 42. Während des normalen Betriebes der Gleitschutzeinrichtung 23 läßt der positive Ausgang des Verstärkers 36 den Transistor 42 im leitenden Zustand und die Kontakte des Relais 44 bleiben in der dargestellten Lage. Zum Regeln einer Lampe dient ein Relais 70, das von der Erregerquelle 45 erregt wird und dem Pilot anzeigt, daß die Anlage arbeitet. Bei Empfang eines negativen Ausgangs des Verstärkers 36, der anzeigt, daß ein Abfallsignal für eine außergewöhnlich lange Zeit vorliegt, wird der Transistor geschlossen und das Relais 44 fällt ab, so daß die Kontakte in die offene Stellung schalten, die denen in der Zeichnung entgegengesetzt sind.

Die Signale der Gleitschutzeinrichtung 23 werden von den Gleitschutzventilen 25 abgetrennt und die normale Gleitschutzeinrichtung wird zum Regeln des Gleitens unwirksam gemacht. In ähnlicher Weise fällt das Lampenrelais 70 ab, das das Licht zur visuellen Anzeige beim Piloten anschaltet.

Beim Abschalten und dem sich ergebenden Schalter des Relais 44 wird eine Spannung von der Klemme 47 an die Multivibratorschaltung 48 gelegt, um diese zu erregen. Diese Schaltung ist in der Technik nicht ungewöhnlich und enthält einen Operationsverstärker 50, dessen Ausgang zum negativen Eingang über die Widerstände 54 und 56 und die Diode 58 und zum positiven Eingang über den Widerstand 64 zurückgekoppelt ist. Der negative Eingang liegt auch am Kondensator 53. Die Elemente 52 bis 58 ergeben somit die Betriebsschaltung und das Ein-Aus-Verhältnis des Ausgangs des Multivibrators 48, da die Diode 58 den Strom durch den Transistor 56 am positiven bzw. negativen Ausgangskreis des Verstärkers fließen läßt und sperrt.

Durch entsprechende Wahl der positiven und der negativen Zeitkonstante über die Werte des Kondensators 52 und der Widerstände 54 und 56 kann der gewünschte Betriebskreis leicht hergestellt werden. Die Widerstände 60 bis 64 sind in normaler Art zusammengeschaltet, damit die richtige Vorspannungsänderung des positiven Eingangs des Verstärkers 50 das Schalten des Verstärkers einschnappen läßt und damit eine Instabilität beseitigt wird. Der Rückkopplungswiderstand 64 wirkt als Hysteresiseffekt zum Bewirken einer Vorspannungsänderung am positiven Eingang des Verstärkers 50. Diese Vorspannungsänderung bestimmt, gekoppelt mit dem Betrieb der Elemente 52 bis 58, den Betriebsablauf des Multivibrators 48.

Der Ausgang des Multivibrators 48 wird an die Basis des Transistors 66 gelegt, der infolge des Abfallens des Relais 44 jetzt die Gleitschutzventile 25 speist. Das Ausgangssignal des Transistors 66 (der den richtigen Antrieb ausführt) ist allgemein von der Art, wie sie bei 68 gezeigt wird, worin Impulse 69 über dem Erdpegel 71 einer Amplitude liegen, die der eines vollen Abfallsignals gleichwertig ist. Diese Schwingungsform 68 wird somit an die Gleitschutzventile 25 gelegt, um intermittierend den Bremsdruck ganz abfallen zu lassen. Wenn die Gleitschutzanlage 23 von den Gleitschutzventilen 25 abgeschaltet ist, bleibt noch die Bremsregelung durch den Piloten. Die Schwingungsform 68 an den Gleitschutzventilen überläuft die Pilotenkräfte durch intermittierendes Abfallen des Bremsdrucks, so als ob sie als rudimentäre Gleitschutzeinrichtung arbeiten. Somit wird ein ängstlicher Pilot oder ein Pilot, der glaubt die Bremse eines Flugzeugs auf einer Fahrbahn mit ungünstigen Bedingungen zu regeln, noch mit einer Quelle von Gleitschutzregelung versehen, während praktisch die Bremskräfte von ihm selbst gehalten werden. Das Signal 68 kann sich mit der Flugzeugart ändern und die Änderungsfrequenz muß eine andere sein als die Resonanzfrequenz des Landungsgetriebes, mit dem die Schaltung 10 verbunden ist. Es ist aber auch beabsichtigt, daß die Schwingungsform 68 etwa 25% des Arbeitsablaufs ausmacht, wobei die Abfallsignale 69 eine Dauer von etwa 0,10 Sekunden und einen Abstand von 0,30 Sekunden voneinander aufweisen.

Der Pilot wird sofort wissen, daß die normale Gleitschutzeinrichtung ausgefallen ist und der Multivibrator 48 an den Gleitschutzventilen 25 liegt, da das periodische Abfallen des Bremsdrucks infolge der Impulse 69 auf das Flugzeug die Wirkung besitzt, die vom Piloten gefühlt oder festgestellt wird. Auch wenn der Pilot das Einschalten des Lichts durch das Relais nicht bemerkt, wird er leicht den Bremszustand durch physikalisches Fühlen erkennen, der durch das Flugzeug bedingt ist.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß, sollte der Ausgang der Gleitschutzeinrichtung 23 zum Normalbetrieb zurückkehren, so daß das Abfallsignal sich von einem oder beiden Ausgangsabfällen unter den von der Quelle 15 bestimmten Schwellwert unterscheidet, die Verstärker 12 und 36 wieder die Zustände schalten und der Transistor 42 bei diesem Schalten die Kontakte des Relais 44 wieder in die in der Zeichnung gezeigten Stellung zurückführt. Diese Arbeitsweise verhindert das Arbeiten des Multivibrators 48 und legt die normalen Gleitschutzsignale wieder an die Gleitschutzventile 25. Ist die Gleitschutzeinrichtung einmal - scheinbar ausgefallen, so liegt es nicht über den Möglichkeiten der Erfindung, das Bremsen des Flugzeugs auf die normale Gleitschutzeinrichtung zurückzuführen, wenn die Gleitschutzschaltung erst einmal wieder richtig arbeitet.

Die Polaritäten und die jeweiligen Spannungswerte, die für die Lehren der Erfindung gewählt worden sind, können je nach der Gleitschutzeinrichtung der jeweiligen Schaltung verändert werden. Folglich werden einige von vielen Varianten des Grundthemas der Erfindung beansprucht, während nur die beste Art und das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert und dargestellt worden ist, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist.

Claims (12)

1. Bremsanlage für ein mit Rädern versehenes Fahrzeug mit einer Gleitschutzschaltung für dessen Räder zum Liefern und Anlegen von Gleitschutzsignalen, die ein Gleiten der Räder anzeigen, an die Gleitschutzventile, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schaltung an der Gleitschutzschaltung (23) liegt und die Gleitschutzsignale aufnimmt und ein erstes Signal liefert, wenn die Gleitschutzsignale einen bestimmte Höhe überschreitet, daß eine zweite Schaltung an der ersten Schaltung liegt und vom ersten Signal zum Verhindern des Anlegens der Gleitschutzsignale an die Ventile (25) gesteuert wird, und daß eine dritte Schaltung an der zweiten liegt und von dieser zum Anlagen eines Pulsationssignals an die Ventile (25), beim Verhindern des Ablegens der Gleitschutzsignale gesteuert wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung einen Zeitkreis enthält, der das erste Signal verhindert, bis die Gleitschutzsignale einen bestimmten Wert für eine feste Dauer überschritten haben.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung eine mit einer Verzögerungsschaltung verbundene Vergleichseinrichtung enthält.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung ein elektromechanisches Relais enthält.

5. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schaltung einen Multivibrator (48) enthält.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator (48) von der zweiten Schaltung erregt wird.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zweiten Schaltung eine Einrichtung (70) verbunden ist, die visuell anzeigt, daß das Anlegen von Gleitschutzsignalen an die Gleitschutzventile (25) verhindert wird.

8. Anlage nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung mit der Gleitschutzschaltung (23) verbunden ist und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Gleitschutzsignale eine bestimmte Höhe überschreiten, daß zwischen den Impulsgenerator und die Gleitschutzschaltung (23) ein Schaltungskreis liegt, der von der Vergleichseinrichtung gesteuert wird und die Gleitschutzventile (25) mit dem Impulsgenerator bei Aufnahme der Ausgangssignale verbindet und gleichzeitig die Gleitschutzschaltung von den Ventilen (25) trennt.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Vergleichseinrichtung ein Zeitkreis verbunden ist, der das Ausgangssignal verhindert, bis die Gleitschutzsignale die betreffende Höhe für eine feste Dauer überschritten haben.

10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator einen Multivibrator (48) enthält.

11. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungskreis ein Relais enthält, dessen Kontakte mit der Gleitschutzschaltung und dem Impulsgenerator verbunden sind.

12. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Generators abgeschaltet wird, wenn die Gleitschutzsignale unter den entsprechenden Wert fallen und dieses Abschalten den Schaltungskreis so steuert, daß er die Gleitschutzventile vom Impulsgenerator abschaltet und die Gleitschutzschaltung wieder an die Ventile (25) legt.