Mgr inż. Julian Bojanowski

Mgr inż. Roman Zatwarnicki

Naziemne urządzenia startowe

Szybowiec wykonuje swobodny lot ślizgowy wykorzystując energię mas powietrza. Gdy wiatr wieje na naturalną przeszkodę terenową, jak np. pasmo górskie, to przyziemne warstwy powietrza muszą opłynąć ją wierzchem wytwarzając po stronie nawietrznej prądy wznoszące, a po stronie zawietrznej prądy opadające.

Prądy wznoszące tworzą się również wskutek lokalnego nagrzania terenu przez promienie słoneczne, od którego z kolei nagrzewa się powietrze i jako lżejsze przemieszcza się ku górze. Zjawisko to wykorzystuje szybowiec dla zdobycia potrzebnej wysokości oraz kontynuowania lotu i ślizgowego w zamierzonym kierunku.

Aby jednak mieć możność swobodnego manewrowania w powietrzu, szybowiec musi się najpierw oderwać od ziemi. Do tego celu służą różnorakie urządzenia startowe, które można posegregować w następujący sposób biorąc za podstawę ich historyczny rozwój:

— start za pomocą liny gumowej ze zbocza góry;

— start za pomocą linki stalowej za jadącym samochodem;

— start za pomocą linki zamocowanej jednym końcem do stałej podpory, a drugim do szybowca, i ciągniętej poprzez rolkę umieszczoną na samochodzie;

— start za pomocą linki nawijanej na bęben uniesionego tylnego koła samochodu;

— start za pomocą linki nawijanej na bęben wyciągarki;

l. Start za pomocą liny gumowej

Jednym z na j dawniej stosowanych w szybownictwie urządzeń startowych są liny gumowe. Najczęściej używane liny gumowe mają średnicę 18 do 20 mm i długość kilkunastu metrów. Składają się one z rdzenia zawierającego 800 do 1000 nitek gumowych o przekroju 1x1 mm oraz podwójnego oplotu bawełnianego chroniącego rdzeń przed przetarciem i nadmiernym wydłużeniem.

Oplot jest wykonany w taki sposób, że pozwala na wydłużenie się liny przy naciągu nie więcej niż 100 do 110°/o. Jest on przy tym równie ważną jak i rdzeń częścią liny gumowej, gdyż jego uszkodzenie powoduje nadmierne wydłużanie się liny w tym miejscu i szybkie pękanie poszczególnych nitek prowadzące do zerwania liny. Dlatego też należy unikać ciągnięcia lin po ziemi oraz rozciągania ich w kamienistym terenie. Zerwanie się liny przy starcie może bowiem spowodować poważne uszkodzenie szybowca i obrażenia pilota lub obsługi. Siła naciągu lin gumowych przy ich stuprocentowym wydłużeniu osiąga wartość 200 do 300 kG. W połowie długości liny gumowej zamocowana jest metalowa sercówka, do której przymocowany jest z kolei stalowy pierścień służący do zaczepienia liny na haku startowym szybowca. Końce liny zaopatrzone są również sercówkami, do których umocowane są przedłużenia z linek konopnych lub bawełnianych służące do tego, aby obsługa naciągająca liny startowe nie chwytała za oplot liny. Naciąganie lin za oplot powoduje bowiem przesuwanie się oplotu względem rdzenia i pofałdowanie oplotu, które staje się przyczyną wewnętrznych pęknięć rdzenia.

Rys. 5—1. Start szybowca za pomocą liny gumowej

W przypadku zauważenia na powierzchni oplotu pofałdowań należy linę naciągnąć i usunąć fałdy przez odpowiednie przesunięcie i rozprowadzenie oplotu. Wewnętrzne pęknięcia rdzenia poznaje się po charakterystycznych przewężeniach. Miejsce, w którym powstało przewężenie, należy wyciąć i linę połączyć za pomocą odpowiedniego mocnego oplotu., Ponadto wszystkie miejsca, w których powstają przetarcia oplotu, należy zawczasu zabezpieczać przez owinięcie taśmą bawełnianą oraz obwiązanie za pomocą cienkiego sznurka.

Rys. 5—2. Lina gumowa z „sercówkami" i nieelastycznymi końcówkami

Praca lin gumowych polega na tym, że w czasie naciągania gromadzą one pewien zapas energii, który po zwolnieniu szybowca zużywa się na pokonanie tarcia oraz na przyspieszenie szybowca do prędkości wystarczającej do lotu ślizgowego. Do startu szybowców jednomiejscowych wystarcza pojedyncza lina startowa, natomiast do startu szybowców dwumiejscowych lub wyjątkowo ciężkich szybowców jednomiejscowych używa się lin podwójnych. Każda z lin jest oczywiście zaczepiona w połowie swej długości na haku szybowca, a końce lin są rozstawione pod kątem około 60°. Poszczególne końce liny naciągane są do startu szybowca przez dwie do czterech osób, zależnie od siły wiatru i warunków startu.

Rys. 5—3. Specjalny zaczep startowy używany przy starcie szybowca za pomocą liny gumowej

Hak do startu z lin gumowych zabudowany na szybowcu musi mieć odpowiednie zakrzywienie, tzn. takie aby z jednej strony pierścień lin zsunął się z haka nie wcześniej niż po zupełnym zluźnieniu się lin, a z drugiej strony — aby nie groziło zawiśnięcie lin na haku po ich zluźnieniu.

W czasie naciągania lin startowych szybowiec jest umocowany do mocno wbitego w ziemię kołka za pomocą odpowiedniego ucha startowego, umieszczonego na końcu kadłuba (na płozie), oraz specjalnego zaczepu startowego (z linką lub łańcuchem) znajdującego się przy kołku. Zaczep ten zostaje otwarty na komendę instruktora przez pociągnięcie linki połączonej z jego dźwignią otwierającą. Przy pierwszych lotach, szkolnych stosuje się niekiedy zamiast zaczepu przytrzymywanie szybowca przez obsługę za linkę konopną przymocowaną do jego ucha startowego.

2. Start za pomocą mechanicznych urządzeń naziemnych

Start szybowca na terenach płaskich jest możliwy, jeżeli zostanie mu zapewniona prędkość wystarczająca na wytworzenie siły nośnej, która zrównoważy ciężar szybowca. Obecnie służy specjalnie do tego celu zbudowana wyciągarka szybowcowa, która przechodzi ciągle ewolucję rozwojową. Dawniej natomiast przystosowywano do celów startowych dostępne wówczas mechaniczne środki transportu.

Rys. 5—4. Start szybowca za samochodem przy zastosowaniu krążka

Najprostszym wykorzystaniem na przykład samochodu było ustawienie go na długim polu startowym z uwiązanym doń na lince szybowcem. Jadący po prostej samochód musiał osiągnąć prędkość około 50 km/godz, przy której szybowiec dopiero mógł się oderwać od ziemi, po czym następowała faza lotu wznoszącego. Oczywiście przez cały, ten czas samochód musiał jechać prosto, co wymagało z kolei długich i równych pól startowych.

Następnym etapem wykorzystania samochodu do tego celu było umieszczenie na nim krążka, poprzez który była ciągnięta linka w układzie pokazanym na rysunku 5—4. Przy takim rozwiązaniu prędkość jazdy samochodu była dwukrotnie mniejsza od prędkości uzyskiwanej przez szybowiec, co pozwalało już na wykorzystywanie mniejszych pól wzlotu, a ponadto umożliwiało zredukowanie prędkości samochodu w terenie nie przystosowanym z reguły do takiej jazdy.

Rys. 5—5. Przystosowanie samochodu ciężarowego do ciągnięcia szybowca w czasie startu i wzlotu.

Dalszym etapem rozwojowym było ustawienie samochodu na skraju lotniska w sposób przedstawiony na rysunku 5—5. Uniesione jednostronnie jego tylne koło, zostało wyposażone w bęben do nawijania linki startowej, którą przeprowadzono dodatkowo przez podłużny otwór w desce. Linka była teraz przeciągnięta przez całe pole wzlotów do przeciwległego skraju, gdzie znajdował się szybowiec. Mechanizmy samochodu były w tej sytuacji obciążone mocniej niż w normalnych warunkach jazdy i dlatego jedynie cięższe samochody mogły podołać temu zadaniu. Największą pracę wykazywał wtedy mechanizm różnicowy, który przy zablokowanym w podstawkach lewym kole wywoływał dwukrotnie szybsze obroty koła prawego. Wszystkie te metody pozwalały na .przeprowadzanie startu szybowca, ale nie mogły zapewnić optymalnego wykorzystania silnika samochodu do aktualnych potrzeb. Dopiero wyciągarka szybowcowa umożliwiła szerokie „rozpowszechnienie szybownictwa, a zwłaszcza szkolenie szybowcowe na terenach płaskich.

a. Wyciągarka szybowcowa

Budowa najczęściej stosowanych wyciągarek szybowcowych przedstawia się następująco.

Na sztywnej stalowej, ramie umieszczony jest sześcio- lub ośmiocylindrowy benzynowy (niskoprężny) silnik samochodowy wraz z chłodnicą, sprzęgłem i samochodową skrzynką przekładniową. Moc stosowanych do wyciągarek silników waha się od 75 do 160 KM, zależnie od typu i konstrukcji wyciągarki.

Silnik wyciągarki napędza jeden, a w niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych dwa (pracujące na zmianę) bębny stalowe. Na nich mieści się linka stalowa o długości 800 do 1500 m i średnicy 3,5 do 5 mm, wykazująca wytrzymałość 900 do 1200 kG. Bęben wyciągarki, jest przy tym zabezpieczony przed możliwością wypadnięcia linki poza jego obrzeża oraz połączony napędem z mechanicznym nawijakiem, który równomiernie układa linkę na bębnie w czasie jej nawijania.

Linka wyciągarki, którą przed startem zaczepia się do szybowca, jest wprowadzona na bęben poprzez rolki prowadzące i rolki nawijaka. Pomiędzy rolkami prowadzącymi umieszczone są silne nożyce służące do przecinania linki w przypadku nieodczepienia się szybowca po starcie. Bęben wyciągarki jest ponadto zaopatrzony w hamulec, który może być uruchamiany zarówno przez obsługującego wyciągarkę, jak i działać automatycznie pod wpływem zluźnienia się linki.

Rysi. 5—6. Uproszczony schemat budowy wyciągarka, szybowcowej

Rys. 5—7. Ustawianie wyciągarki szybowcowej na starcie

Pomiędzy silnikiem a bębnem umieszczone jest stanowisko mechanika obsługującego wyciągarkę i zbiornik z paliwem. Na stanowisku tym zabudowany jest fotel z osłoną mechanika oraz dźwignie sterujące regulacji silnika (najczęściej ręczna), skrzynki przekładniowej, sprzęgła i hamulca. Przed fotelami mechanika znajduje się pulpit sterowniczy, na którym umieszczone są: wyłącznik zapłonu silnika, włącznik rozrusznika, paliwomierz, manometr ciśnienia oleju i termometr wody w chłodnicy. Obok dźwigni regulacji silnika umieszczona jest dźwignia uruchamiająca nożyce do przecinania linki. Ponadto na stanowisku mechanika znajduje się prędkościomierz wskazujący prędkość nawijania linki, dźwignia regulacji chłodzenia wody oraz reflektory sygnalizacyjne.

Silnik wyciągarki wyposażony jest ponadto w prądnicę i rozrusznik elektryczny uruchamiany prądem z akumulatora.

Wyciągarka szybowcowa wyposażona jest w dwukołowe podwozie oraz przestawiany dyszel, które umożliwiają jej transport za samochodem. Ponadto na ramie zabudowana jest zwykle specjalna winda korbowa, która pozwala postawić wyciągarkę na sztywnych podporach lub ponownie podnieść ją na koła do dalszego transportu. Mechanizmy wyciągarki zabezpieczone są odpowiednimi osłonami i siatkami metalowymi.

Praca i obsługa wyciągarki przedstawia się następująco. Wyciągarkę transportuje się najpierw za samochodem do miejsca ustawienia jej na lotnisku. Miejsce to powinno się znajdować w odległości 800 do 1500 m od szybowca w kierunku pod wiatr.

Po odczepieniu wyciągarki odblokowuje się mechanizm podnoszenia kół i za pomocą windy korbowej ustawia się ją na przewidzianych. do tego celu stałych lub składanych podporach. Z kolei przeciąga się linkę wyciągarki przez rolki nawijaka, automatycznego hamulca, pomiędzy ostrzami nożyc oraz rolkami prowadzącymi. Następnie rozwija się linkę z bębna prowadząc jej koniec po linii prostej do umieszczonego na miejscu startu szybowca, gdzie zaczepia się ją do umieszczonego na szybowcu zaczepu startowego.

Na sygnał podany przez kierownictwo startu mechanik wyciągarkowy włącza silnik i nagrzewa go tak długo, dopóki woda w chłodnicy nie osiągnie wymaganej temperatury. Rozpoczęcie bowiem startu przy zbyt niskiej temperaturze silnika może spowodować niespodziewane przerwanie jego pracy, które z kolei stwarza nieprzyjemną, a niekiedy nawet niebezpieczną sytuację dla pilota szybowca. Po nagrzaniu silnika i upewnieniu się o jego nienagannej pracy (kilkakrotne zwiększenie obrotów) mechanik podaje za pomocą reflektorów sygnalizacyjnych lub tarczy sygnał na start, że gotów jest rozpocząć ciągnięcie szybowca.

Po otrzymaniu ze startu rozkazu rozpoczęcia ciągnięcia wyłącza sprzęgło i włącza odpowiednią przekładnię. Następnie powoli zwalniając dźwignię sprzęgła napręża linkę wyciągarkową, aby uniknąć szarpnięcia szybowca przy starcie. Właściwy start szybowca rozpoczyna się skoro tylko linka zostanie naprężona, co mechanik poznaje po sygnale podanym ze startu (pochylenie tarczy) oraz o tym, że dalsze zwalnianie sprzęgła nie powoduje już ruchu linki. W tym celu zwalnia on dalej dźwignię sprzęgła zwiększając jednocześnie moc silnika przez stopniowe otwieranie przepustnicy gaźnika w miarę wzrastającego obciążenia. Wymaga to pewnej wprawy, gdyż zbyt szybkie zwolnienie dźwigni sprzęgła może spowodować zatrzymanie się silnika, a zbyt gwałtowne zwiększenie mocy silnika spowoduje nieprzyjemne szarpnięcie szybowca grożące zerwaniem linki przy niezbyt dokładnym jej naprężeniu.

Skoro tylko dźwignia sprzęgła została całkowicie zwolniona, mechanik nadal zwiększa moc i obroty silnika tak długo, aż szybowiec nabierze odpowiedniej prędkości i zacznie wznosić się do góry. W dalszym ciągu mechanik reguluje prędkość ciągnięcia na podstawie obserwacji wznoszącego się szybowca oraz wskaźnika prędkościomierza, uwzględniając jednak przy tym prędkość wiatru i położenie szybowca.

Z chwilą gdy szybowiec zaczyna zbliżać się nad wyciągarkę, mechanik stopniowo zmniejsza moc silnika, tak aby w momencie gdy znajdzie się pod kątem 60° do 70° zamknąć prawie całkowicie przepustnicę gaźnika. W tym momencie pilot szybowca otwiera hak zaczepu startowego, łączącego linkę wyciągarki z szybowcem i rozpoczyna swobodny lot.

W przypadku gdy pilot szybowcowy nie wyczepi z jakiegoś powodu linki wyciągarki, stwarza się dla niego bardzo niebezpieczna sytuacja. Szybowiec bowiem musi lecieć naprzód z pewną prędkością, aby utrzymać się w powietrzu, podczas gdy równocześnie jest spięty linką z wyciągarką. Sytuacja taka doprowadziłaby z reguły do katastrofy, gdyby nie nożyce bezpieczeństwa, które muszą znajdować się na każdej wyciągarce. Mechanik wyciągarkowy odcina w takim przypadku linkę od strony wyciągarki i pozwala szybowcowi na swobodny lot.

Trzeba jednak pamiętać, że długi kawałek linki zwisa z szybowca i przy podchodzeniu do lądowania znad przeszkody terenowej może zaplątać się, stwarzając w ten sposób ponowne niebezpieczeństwo. Dlatego też pilot szybowcowy powinien sobie z tego zdawać sprawę, że po starcie nie wyczepił się prawidłowo. Obserwując z powietrza grupę startową otrzyma sygnały, które go upewnią w przekonaniu, że leci z linką. Jego kolejnym obowiązkiem jest ponowna próba odczepienia linki, (co można poznać po charakterystycznym trzasku otwierającego się zaczepu) i jeśli ona zawiedzie — lądowanie z ominięciem wszelkich przeszkód terenowych, o które linka mogłaby się zaplątać.

Na podstawie tego przykładu widać, że nożyce bezpieczeństwa spełniają bardzo ważną rolę i są niezbędne w każdej wyciągarce. Umieszcza się je z reguły w pobliżu prowadzenia linki poprzez „oczko" stworzone przez rolki (rys. 5—8), a mogą być napędzane energią potencjalną sprężyny albo ciężarka. W obu jednak przypadkach ich działanie musi być niezawodne. Schemat budowy nożyc napędzanych ciężarkiem przedstawiono na rysunku 5—9.

W nowoczesnych wyciągarkach stosuje się wahliwe zamocowanie rolek prowadzących linkę wraz z nożycami, wskutek czego linka biegnąca coraz bardziej stromo podnosi cały ten układ nie załamując się ostro na ostatniej rolce. Efektem takiego rozwiązania jest wyraźne zaoszczędzenie zużycia linki wyciągarkowej.

Rysunek 5—10 przedstawia taki właśnie zespół rolek prowadzących linkę wraz z nożycami bezpieczeństwa obciążonymi sprężyną umieszczoną w korpusie wskazanym białą strzałką. Przez zakręcenie lub odkręcenie gwintu uzyskuje się potrzebne napięcie sprężyny obciążającej nóż. Ponadto całość jest zamocowana na wałku z rowkiem naciętym w kształcie prawego i lewego gwintu, który prowadzi równomiernie linkę podczas nawijania na całej szerokości bębna. W dodatku zespół ten jest umieszczony wahliwie wobec osi bębna, wskutek czego linka nie doznaje dodatkowych załamań podczas startu szybowca. Wysokość, jaką można uzyskać przy starcie za wyciągarką, zależy od wielu czynników jak: początkowa długość linki wyciągarkowej, rodzaj zaczepu startowego, za którym był wykonywany start, prędkość ciągnięcia i prędkość wiatru oraz sposób wykonywania startu i własności szybowca. Przy lince o długości 800 m przeciętna wysokość uzyskiwana przez szybowiec przy starcie za przednim zaczepem wynosi 250 do 350 m, a przy starcie za dolnym lub bocznym zaczepem 300 do 400 m. Przy lince o długości 1500 m można uzyskać za przednim zaczepem 300 do 450 m, a za dolnym zaczepem 400 do 600 m.

Rys. 5—9. Nożyce bezpieczeństwa w położeniu otwartym.

Przy silnym wietrze i dobrze zgranej załodze szybowca oraz mechanika wyciągarkowego można osiągnąć jeszcze większą wysokość startu. Jest to start szybowca podobny nieco do lotu latawców, w którym pierwsza faza nie różni się zasadniczo od normalnego startu, za dolnym zaczepem aż do chwili, gdy szybowiec znajdzie się w rejonie nad wyciągarką. Wtedy zamiast normalnego odczepienia następuje dalszy ciąg startu jako lot „na uwięzi". Prędkość wiatru musi oczywiście być wtedy większa od prędkości minimalnej szybowca, co pozwala na wytworzenie potrzebnej siły nośnej nawet przy bezruchu wobec ziemi.

W takich warunkach szybowiec naśladuje lot latawca i przy bardzo silnym wietrze może się nawet cofać wyciągając linkę z bębna wyciągarki. Przewaga prędkości wiatru w stosunku do prędkości minimalnej szybowca wywołuje nadmiar siły nośnej wobec jego ciężaru, powoduje wznoszenie się szybowca. Mechanik wyciągarkowy luzuje wówczas bęben z linką i pozwala szybowcowi odwijać sobie potrzebną ilość linki, podczas gdy szybowiec-latawiec zdobywa powoli wysokość. Po kilkudziesięciu minutach takiego lotu zdarzały się wysokości startu przewyższające 1000 m.

Odczepiona od szybowca linka spada normalnie na ziemię w pobliżu wyciągarki i musi być z powrotem ściągnięta na start za pomocą samochodu, motocykla lub podobnego do wyciągarki urządzenia zwanego ściągarką. W celu zabezpieczenia linki wyciągarkowej przed pogięciem, połamaniem i poplątaniem przy spadku z dużej wysokości, koniec linki jest zwykle wyposażony w mały spadochronik aby prędkość spadania linki była mniejsza (rys. 5—11).

Oprócz spadochronika koniec linki wyciągarkowej zaopatrzony jest w bezpiecznik zrywowy, który jest wykonany z cienkiej linki stalowej o ściśle określonej wytrzymałości. Bezpiecznik ten chroni szybowiec przed przeciążeniem w następstwie zbyt szybkiego ciągnięcia . Niezależnie od zrywania się linki bezpiecznika (której nie naprawia się, a wymienia na nową), ulegają również od czasu do czasu zerwaniu linki wyciągarki i ściągarki, pracujące w bardzo niekorzystnych warunkach. Zerwanych linek nie wolno łączyć za pomocą węzłów, ale przez wykonanie starannego zaplotu, którego koniec należy zabezpieczyć przed strzępieniem się przez owinięcie cienkim drutem.

Rys,. 5—11. Spadochronik linki wyciągarkowej oraz bezpiecznik zrywowy

Po odczepieniu się szybowca mechanik wyciągarkowy wyłącza silnik wyciągarki i ustawia przekładnię w skrzynce przekładniowej na luz.

Ściąganie linki z powrotem na start (rozwijanie z bębna) powinno odbywać się równomiernie po łagodnym wstępnym jej naprężeniu. W przypadku .bowiem szarpnięcia bęben obraca się chwilami szybciej niż wybierana zeń linka i wyrzuca ją poza swe obrzeża, powodując w ten sposób poplątanie linki połączone najczęściej z jej zerwaniem. W celu uniknięcia tego wyciągarki starszych typów zostały wyposażone w ręczny hamulec, za pomocą którego mechanik przeciwdziała tworzeniu się pętli na bębnie w czasie rozwijania linki. Hamulec ręczny nie pozwala jednak na rozwijanie linki z dużymi prędkościami, gdyż mechanik często nie może dostatecznie szybko przyhamować rozwijającego się bębna.

Wyciągarki bardziej nowoczesne są już wyposażone w hamulce automatyczny. Dźwignia uruchamiająca taki hamulec zakończona jest rolką, która opiera się o linkę pomiędzy bębnem a rolkami prowadzącymi. Jeżeli linka przy rozciąganiu jest naprężona, to rolka dźwigni wówczas jest podniesiona do góry i hamulec nie działa. Jeżeli natomiast linka się zluźni, co ma miejsce," gdy prędkość wybierania linki jest mniejsza niż prędkość obwodowa bębna, wtedy rolka opada i naciska swoim ciężarem na dźwignię hamulca powodując zmniejszenie obrotów bębna.

Charakterystyczną cechą niskoprężnego (benzynowego) silnika spalinowego stosowanego w wyciągarkach jest stateczność jego pracy w pewnym zakresie. Moc użyteczna tego silnika jest proporcjonalna do jego obrotów, natomiast moment obrotowy, od którego zależy wielkość siły ciągu w lince, zachowuje się w ten sposób, że przy wzroście obciążenia moment początkowo rośnie, a następnie maleje (rys. 5—12).

Dzięki takiej charakterystyce momentu obrotowego silnik w pewnym zakresie samoczynnie dostosowuje siłę ciągu linki do potrzeb startującego szybowca. Gdy na przykład pilot w czasie startu szybowca zwiększy jego kąt natarcia, wzrasta siła w lince potrzebna do ciągnięcia szybowca i zmniejszają się pod wpływem wzrostu obciążenia obroty silnika. W następstwie jednak wzrostu momentu obrotowego silnika siła, z jaką bęben ciągnie linkę, również wzrasta, co zapobiega dalszemu spadkowi obrotów silnika. Na rysunku 5—12 widać ten zakres między 1600 a 3000 obr/min.

Silnik więc w pewnym zakresie samoczynnie dostosowuje siłę ciągu w lince do potrzeb startującego szybowca. Jeżeli jednak pilot zwiększy kąt natarcia zbyt gwałtownie, to obroty silnika zmaleją tak silnie (poniżej 1400 na wykresie), że moment obrotowy silnika zacznie również gwałtownie spadać i silnik się zatrzyma. Z tych właśnie powodów przy starcie za wyciągarką nie wolno pilotowi gwałtownie zwiększać kąta natarcia szybowca.

Jeszcze lepszą charakterystykę momentu obrotowego wykazuje silnik wysokoprężny (Diesla). Dlatego też rozwój konstrukcji wyciągarek dąży do zastąpienia silników niskoprężnych (benzynowych) silnikami wysokoprężnymi (Diesla), co przynosi poza tym jeszcze i korzyści ekonomiczne (mniejsze zużycie paliwa, tańsze paliwo — olej napędowy).

Najnowocześniejsze typy wyciągarek szybowcowych wyposażone są ponadto we własny napęd na koła, umożliwiający im samodzielne poruszanie się i zajmowanie nowego położenia przy ewentualnej zmianie kierunku wiatru (patrz rys. 5—13). Innymi udoskonaleniami są: zastosowanie w wyciągarkach regulatorów obrotów oraz sprzęgieł hydrokinetycznych.

Na wyciągarkach wyposażonych w regulator obrotów mechanik wyciągarkowy nie oddziałuje bezpośrednio na przepustnicę gaźnika silnika niskoprężnego lub pompę wtryskową silnika wysokoprężnego, lecz ustawia jedynie dźwignię regulatora, który już automatycznie utrzymuje odpowiednią prędkość ciągnięcia. System ten ma tę zaletę, że regulator o wiele szybciej reaguje na wszelkie zmiany obciążenia silnika niż jest to w stanie wykonać mechanik, dzięki czemu praca wyciągarki jest znacznie bardziej stateczna.

Rys. 5 —12. Charakterystyka niskoprężnego silnika spalinowego stosowanego w wyciągarkach szybowcowych M_o — moment obrotowy, N_e — moc użyteczna

Rys. 5—13. Wyciągarki szybowcowe polskiej konstrukcji

a — samojezdna wyciągarka , b -- ściągarka ciągniona

Zastosowanie z kolei sprzęgła hydrokinetycznego (zwane czasem hydraulicznym) zamiast normalnie stosowanego sprzęgła ciernego ma tę zaletę, że przy właściwej jego obsłudze unika się gwałtownych szarpnięć oraz zmian siły ciągu w czasie startu szybowca.

Sprzęgło hydrokinetyczne przenosi napęd dzięki bezwładności cieczy zmuszanej do krążenia pomiędzy łopatkami ustawionymi naprzeciw siebie wirników pompy i turbiny. Wirnik pompy zaklinowany jest na wale korbowym silnika, a wirnik turbiny na wale sprzęgłowym skrzynki przekładniowej. Łopatki obu wirników są tak ukształtowane, że tworzą zakrzywione kanały, które w liczbie kilkudziesięciu rozmieszone są na obwodzie wirników (rys. 5—14).

Gdy wał korbowy silnika obraca się, ciecz wypełniająca kanały wirnika pompy pod działaniem sił odśrodkowych usiłuje oddalić się od osi obrotu wirnika, wypływa z kanałów wirnika i natrafia na łopatki wirnika turbiny, które zmuszają ją do powrotu do kanałów wirnika pompy. Zmieniając kierunek ruchu przy wypływie z kanałów wirnika pompy - ciecz wywiera nacisk na łopatki wirnika turbiny, zmuszając go do obracania się w ślad za wirnikiem pompy. Gdy prędkość obrotowa wału korbowego silnika jest mała (np. podczas biegu jałowego silnika), wówczas napór cieczy na wirnik turbiny nie wystarcza do spowodowania obrotu wału sprzęgłowego i sprzęgło nie przenosi napędu. Pomimo więc tego, że silnik wyciągarki pracuje, bęben zwijający linkę jest nieruchomy. Przy wzroście obrotów silnika napór cieczy na łopatki wirnika turbiny coraz gwałtowniej wzrasta i powoduje coraz szybsze obracanie się wału sprzęgłowego — a więc wzrost obrotów bębna i kołowanie szybowca.

W miarę dalszego wzrostu obrotów silnika i po osiągnięciu obrotów znamionowych różnica prędkości obrotowych wirnika pompy i wirnika turbiny (tzw. poślizg wirnika pompy i wirnika turbiny) zmniejsza się coraz bardziej i osiąga wartość 2—3%, a więc praktycznie nie odgrywa roli. Warto przy tym zapamiętać, że szczególną zaletą sprzęgła hydrokinetycznego jest zupełne tłumienie wszelkich drgań i wstrząsów w układzie napędowym oraz bardzo elastyczne sprzęganie wału korbowego silnika z wałem sprzęgłowym, a więc i bębnem wyciągarki. Efektem tego jest więc elastyczny i bezpieczny start szybowca.

Rys. 5—14. Zasada budowy i działania sprzęgła hydrokinetycznego (hydraulicznego)

b. Ściągarka

Powrotny transport linki wyciągarkowej na start wykonuje się najczęściej za pomocą ściągarki. Ściągarka składa się zasadniczo z podobnych elementów składowych jak i wyciągarka, jest jednak od tej ostatniej znacznie mniejsza.

Silnik spalinowy ściągarki jest zwykle jedno- lub dwucylindrowy, dwusuwowy, chłodzony powietrzem, o mocy 8 do 15 KM (najczęściej jest to silnik motocyklowy). Ciężar ściągarki wraz z odejmowanym podwoziem, wynosi około 300 kG, podczas gdy ciężar wyciągarki dochodzi do 1100 — 1600 kG. Na możliwie jak najlżejszym bębnie ściągarki (aby uzyskać mały moment bezwładności) nawinięta jest cienka linka stalowa o średnicy 2,5 do 3 mm i długości około 1200 m.

Ściągarka wyposażona jest zwykle w mechaniczny nawijak, nożyce podobnej konstrukcji jak nożyce wyciągarki oraz precyzyjnie działający automatyczny hamulec. Bęben jest napędzany za pomocą odpowiednich sprzęgieł kołowych, które przy rozwijaniu się linki pozostają wyłączone, tak aby obracał się wtedy wyłącznie sam bęben. Ma to ma celu zmniejszenie do minimum oporów ruchu bębna.

Linkę ściągarki łączy się z linką wyciągarki za pomocą specjalnej rolki w ten sposób, aby miejsce połączenia znajdowało się w odległości 10 do 12 m przed szybowcem. Zabezpiecza to szybowiec przed zaczepieniem płozą lub usterzeniem o linkę ściągarki. Startujący szybowiec wznosząc się do góry rozwija szybko cienką linkę ściągarkową. Prawidłowe działanie ściągarki zależy w dużej mierze od dobrej regulacji automatycznego hamulca. Szybowiec bowiem wznosi się z niejednakową prędkością, a zatem z niejednakową prędkością rozwija linkę ściągarki. Gdyby na przykład w momencie zwolnienia prędkości wznoszenia się szybowca automatyczny hamulec nie zdołał natychmiast przyhamować szybko obracającego się bębna, linka ściągarki zostałaby natychmiast splątana i zerwana. Z drugiej jednak strony — zbyt silne działanie automatycznego hamulca powiększa opory przy starcie i wpływa niekorzystnie na uzyskanie maksymalnej wysokości.

Rys. 5—15. Sciągarka polskiej produkcji

a — widok ogólny, b — schemat budowy

c. Zaczepy startowe na szybowcu

Do startu za wyciągarką większość szybowców wyposażona jest w dwa zaczepy startowe — zaczep przedni i zaczep dolny. Zaczep przedni używany jest do startów w czasie pierwszych lotów szkolnych oraz do holowania szybowca za samolotem, zaczep dolny natomiast wyłącznie do startów za wyciągarką i to w dalszym etapie szkolenia i treningu (ostatnio jednak szkolenie podstawowe przeprowadza się również za dolnym zaczepem). Za pomocą dolnego zaczepu szybowiec uzyskuje większą wysokość oraz jest bardziej stateczny w czasie wznoszenia.

Niekiedy zamiast dolnego zaczepu używa się zaczepu bocznego, który składa się właściwie z dwóch odrębnych zaczepów umieszczonych na ściankach kabiny w pobliżu środka ciężkości szybowca. Zaczep taki wymaga oczywiście rozdwojonej końcówki linki wyciągarkowej. W porównaniu z zaczepem dolnym ma tę zaletę, że szybowiec startujący za bocznym zaczepem ma znacznie mniejszą tendencję do gwałtownego zadzierania przodu kadłuba do góry w czasie pierwszej fazy startu. Wadą zaczepu bocznego jest bardziej skomplikowany jego napęd, który musi zapewnić jednoczesne zwolnienie obu końcówek linki. Z tego też względu jest on rzadko stosowany (w polskim szybownictwie nie stosuje się go w ogóle).

Od zaczepu startowego wymaga się, aby był niezawodny w działaniu i nie ulegał zacięciom ani uszkodzeniom przy dużym obciążeniu. Konstrukcja i działanie najczęściej stosowanego zaczepu szybowcowego została pokazana na rysunku 5—16. Blokowanie tego zaczepu w położeniu „zamkniętym" następuje wskutek przejścia przez „martwy punkt" przegubu łączącego segment z łącznikiem. Otwieranie natomiast haka zaczepu następuje po przerzuceniu przegubu przez martwy punkt" za pomocą dźwigni wyzwalającej i pociągnięcia haka przez łącznik. Hak zaczepu raz otwarty utrzymuje sprężyna w takim położeniu aż do ponownego zamknięcia go z zewnątrz (na ziemi).

Jednomiejscowe szybowce szkolne mają ponadto przedni zaczep wyposażony w specjalny pierścień wyzwalający, na który naciska linka wyciągarkowa, jeżeli jej kąt z osią podłużną szybowca przekroczy podczas startu 70°. Pierścień ten jest połączony z mechanizmem zaczepu w ten sposób, że jego naciśnięcie powoduje samoczynne otwarcie haka zaczepu. Urządzenie to ma za zadanie odczepić szybowiec automatycznie w przypadku gdyby uczeń zapomniał wyczepić linkę lub zmienił niebezpiecznie kierunek startu szybowca.

Rys. 5—16. Szybowcowy zaczep startowy

Rys. 5—17. Zaczep samolotowy do holu szybowców

11

Rys. 5 - 8. „oczko" stworzone przez układ rolek prowadzących linkę wyciągarki.

Rys. 5—10. Wahliwe zamocowanie rolek prowadzących oraz nożyc bezpieczeństwa w wyciągarce polskiej produkcji SW-4 „Tur"

---