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Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

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    Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

    Als ich mich in den letzten Monaten eingehender mit der Konstruktion von leichten schnellen Gurtzeugen beschäftigt habe, sind mir ein paar Gedanken gekommen die ich aber aus Zeitgründen nicht weiterverfolgen kann.
    Trotzdem möchte ich sie nicht in der Schublade verschwinden lassen.
    Vielleicht findet sich ja ein Hersteller, der das verwirklichen will.

    Hier soll es zunächst nur um den Protektor gehen. Der Rest kommt vielleicht später.

    Zielsetzung
    Als Pilot will man einen leichten Protektor, der gut zu verstauen ist und dünn baut.
    Als mögliches Unfallopfer will man einen Protektor der maximale Sicherheit bietet.
    Natürlich ein Interessenskonflikt.

    Wie dünn darf ein Protektor werden?
    Nimmt man den idealen Fall an, dass der Normsturz aus 1,5m Höhe völlig gleichmäßig auf Null abgebremst wird und dabei 20g wirken sollen kommt man auf 7,5cm Protektordicke.
    Das ist deutlich weniger als alle erhältlichen und geprüften Protektoren und ein sehr erstrebenswertes Ziel.

    Wie bremst man völlig gleichmäßig?
    1. Der Innendruck des Airbags muss von Anfang an seinen Maximalwert haben. Ich schätze ca. 1,5 bis 2 bar.
    2. Die Bauhöhe muss beim Einschlag mit konstantem Volumenstrom abgebaut werden.

    Vor einiger Zeit haben hier schon mal ein paar Leute über aufblasbare Airbags nachgedacht.
    Der Gedanke wurde aus verschiedenen Gründen verworfen.
    Ich denke aber, dass an diesem Ansatz kein Hochleistungsprotektor vorbeikommt.

    Konkrete Idee
    Meine Idee ist ein geschlossener, dichter, evtl. mehrzelliger Protektor mit Überdruckventil, der auf ca. 0,75x Arbeitsdruck aufgeblasen wird.
    Das ist mit geschätzt 1 bar ein subjektiv gewaltiger Druck und nur mit Pumpe erreichbar. (Kitepumpe mit Überdruckventil?)
    Der Protektor wird dadurch knallhart und kann gleichzeitig als Strukturelement dienen.
    Ein Sitzbrett erübrigt sich, die Rückenunterstützung ist genial, Polsterung nicht nötig.

    Auslösefall
    Die Hülle ist schon ideal vorgespannt und alle Wände haben eine maximal ausgeformte Position (Hintner)
    Der erforderliche Weg um den Auslösedruck zu erreichen ist also nur noch sehr klein im Vergleich zu allen bekannten Systemen. Zusätzlich wirkt vom ersten Millimeter an die Verzögerung die aus dem Aufpumpdruck basiert.
    Bei Auslösedruck öffnet ein Überdruckventil z.B. eine leicht zu ersetzende temperaturunabhängige Berstscheibe aus handelsüblicher Alufolie und lässt die Luft über durchflussmaximierende Kapillarkanäle kontrolliert ab.
    Damit wird auch nicht wie bei allen bekannten undichten Systemen schon während der Druckaufbauphase Luft „verloren“
    Die gesamte Bauhöhe ist damit auch Bremshöhe und ein großer Teil davon im angestrebten 20g Bereich.
    Der vorgestellte Protektortyp kann damit prinzipiell deutlich dünner bauen als alle bekannten Systeme.
    Der Auslösedruck kann erstmals individuell auf das Körpergewicht eingestellt werden.

    Ein Staudruckairbag hat dagegen z.B. lappige Wände und ca. 5-10 mbar Innendruck.
    Bis der zu bremsen anfängt gehen schon mal 15cm Weg flöten.
    Ein Schaumairbag ist etwas besser, verbraucht aber auch schon seinen halben Weg um 1 bar aufzubauen.


    Probleme:

    Ein mit 1 bar befüllter Airbag hat überschlägig auf 5500m Höhe 1,5 bar. Die Konstruktion wird damit also härter. Der Airbag wird es aber aushalten..
    Das harte Aufblasen erfordert eine kleine Pumpe. Ohne Pumpe kann nur eine Notbefüllung per Mund erfolgen. Das ist der Preis für maximale Performance.
    Man kann das Aufblasen vergessen oder falsch machen. Man kann sich aber auch vergessen einzuhängen oder die Beingurte zu schließen.
    Wenn der Airbag undicht wird, ist die Schutzwirkung wie bei einem defekten konventionellen Gerät eingeschränkt. Aber man muss landen gehen, weil der Sitzkomfort ohne Innendruck sehr leiden wird.
    Die Beweglichkeit in der Hüfte erfordert eine Art Gelenk z.B. in Form eines kleinen Keilelementes mit Schaumstoffprotektorwirkung.

    Zusammenfassung
    Die Vorteile des vorgefüllten Airbags liegen in der deutlich geringeren Bauhöhe.
    Das wird leistungshungrige Piloten freuen.
    Ohne Sitzbrett und mit „gratis“ Rückenunterstützung ist das Gewicht wie das Packmaß sehr klein.
    Die Sicherheit kann durch individuelle Anpassung des Auslösedrucks erhöht werden.

    Ich glaube es einfach nicht, dass es nicht einen guten Anteil an Piloten gibt, die die geringen Unannehmlichkeiten in Kauf nehmen würden um ein Gurtzeug zu haben, das schlanker ist als alles was seit Einführung der Protektorpflicht zu haben war.
    Und dabei noch sehr leicht.
    Zuletzt geändert von Willi Wombat; 23.02.2015, 23:55.

    #2
    AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

    ist die Farbe Hautverträglich (Bild Avatar)?
    Hab da etwas empfindliche Haut und möchte unnötige Hautreizungen vermeiden.

    Kommentar


      #3
      AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

      Zitat von Willi Wombat Beitrag anzeigen
      Man kann das Aufblasen vergessen oder falsch machen. Man kann sich aber auch vergessen einzuhängen oder die Beingurte zu schließen.
      Wenn der Airbag undicht wird, ist die Schutzwirkung wie bei einem defekten konventionellen Gerät eingeschränkt.
      Finde ich ein gute Idee - sehe auch den Punkt "Undichtigkeit" als kritischsten. Ein konventioneller Schaumstoffprotektor geht eher kaum defekt und bietet daher relativ viel Sicherheit...in der Regel kombinieren viele ihre Airbag-Protektoren mit Schaumstoff-Protektoren. Man muss vermutlich sowieso eine minimum an Sicherheit bei Undichtigkeit einbauen, damit er die DHV Norm erfüllt.

      Im Mountainbike-Bereich gibt es Dämpferpumpen...die haben eine Druckanzeige. Damit kann man individuell den Druck einstellen und evtl. eine Dichtigkeitsprüfung durchführen (den Protektor aufpumpen ein paar Minuten warten und schauen ob der Druck noch stimmt).

      Kommentar


        #4
        AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

        Hallo,

        im englischen Forum gibt es eine ähnliche Diskussion: ***Aufblasbarer Protektor***

        Bei Karpofly gibts bereits erste Produkte: ***Karpofly***

        Happy Landings und schöne Flüge im 2011

        Pilota
        Zuletzt geändert von Pilota; 30.12.2010, 14:34.

        Kommentar


          #5
          AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

          Danke für den Hinweis.

          Der Karpofly hat gegenüber einem konventionellen Airbag lediglich den Vorteil des eingesparten Schaumes.
          An der Protektordicke ist wegen des äusserst geringen Innendrucks nichts eingespart.
          Die prinzipiellen Nachteile eines aktiv aufgeblasenen Airbags hat er jedoch schon.

          Der "Hochdruckairbag" spart nicht nur massiv Bauhöhe, sondern auch Gewicht und Packmaß wegen des überflüssigen Sitzbretts und der Polsterung.
          1Kg und gespart und eine Dicke wie bei einem X-alps Gurtzeug bei voller Sicherheit wäre in meinen Augen schon ein Argument.
          Damit wäre endlich der Weg frei für ein leistungsoptimiertes Leichtgurtzeug wie z.B. das neue
          Woody Valley X-Alps Competition http://www.woodyvalley.eu/ger/index.html oder das
          Advance Lighness http://www.advance.ch/index.php?id=757&L=0
          Aber nicht mit nahezu unnützen Feigenblatt-Protektoren sondern mit einem LTF homologisierten Vollprotektor.

          Ich glaube auch nicht dass das ein Sytem für Schulungsgurtzeuge ist.
          Die Zielgruppe sind Leute, die für maximale Leistung zwar bereit sind Mehraufwand zu treiben, aber nicht ihre Gesundheit aufs Spiel setzen wollen.

          PS:
          Wenn jemand einen Hersteller kennt, der in einem qualifizierbaren Prozess Prototypen herstellen kann, bin ich für einen Hinweis dankbar.
          Ortlieb z.B. könnte, passt aber nicht ins Protduktschema.
          Zuletzt geändert von Willi Wombat; 02.01.2011, 17:51.

          Kommentar


            #6
            AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

            Zitat von Willi Wombat Beitrag anzeigen
            Ortlieb z.B. könnte, passt aber nicht ins Protduktschema.
            Hi Willi,

            die Idee finde ich gut, und ohne langes Nachdenken einige Anmerkungen dazu:

            Man darf dabei nicht übersehen, dass 1 bar Differenzdruck auf einen m² Fläche 100 kN (umgangssprachlich 10.000 kg) bringt.
            So leicht gebaut wird das Ding dann vermutlich nicht werden, weil die auftretenden Kräfte dann auch passende Konstruktionen brauchen werden.

            Zum Vergleich "Ortlieb":
            Meines Wissens ist Ortlieb nicht mit luftdichten Konstruktionen vertraut.
            Produzenten von Schlauchbooten wie z.B. Grabner für aufblasbare Kajaks aber schon.
            Hier wären vielleicht passende Partner zu finden.

            Der Gedanke mit der Pumpe ist grundsätzlich OK, man sollte sich aber keine falschen Vorstellungen machen was es heisst, auch nur 20 Liter auf 1,5 bar von Hand aufzublasen.
            Dies fällt durchaus unter "Arbeit" und sollte im Konzept nicht vergessen werden.

            Beim Aufstieg über Startplatzniveau sinkt der Umgebungsdruck, der Airbag wird "härter", weil die Druckdifferenz zum Startplatz steigt. Je nach Konstruktion wäre dies aber wahrscheinlich in brauchbaren Grenzen zu halten und die zusätzliche Belastung könnte eingerechnet werden. Ein Aufschlag deutlich über Startplatzniveau ist zwar grundsätzlich denkbar, die Wahrscheinlichkeit aber meistens relativ gering.

            Unter Startplatzniveau wird die Druckdifferenz nun aber kleiner und der Vorteil der "Vorfüllung" kann dabei deutlich rediziert werden. Um hier nach wie vor in einem brauchbaren Rahmen zu bleiben müsste wohl einiges an "Reservevolumen" eingerechnet werden.

            In Summe glaube ich, dass die Idee Potential hat, aber durchaus auch einige offene Fragen.
            Vorstellbar wäre u.U. auch, dass man einige der angesprochenen Fragen mit einer aktiven Druckhaltung beinflußt, die ab gewissen Grenzwerten Druck abläßt oder nachpumpt.

            Zum Nachfüllen in der Luft könnte bei Deiner Zielsetzung ein aufgeblasener kleinerer "Hoch"druckbehälter aus Gewebematerial verwendet werden, der am Flugtag bei einer Tankstelle auf 8 bar aufgeblasen werden kann.

            Neugierig was aus der Idee wird,
            Gruß, Harald
            Zuletzt geändert von einrad; 02.01.2011, 22:43.

            Kommentar


              #7
              AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

              Hallo Einrad,

              da die Kräfte respektive Drücke keinesfalls die eines herkömlichen Protektors im Aufschlagsfall übersteigen können, wird auch die Konstruktion nicht stabiler sein müssen.
              Lediglich das Druckniveau im unbelasteten Bereich ist angehoben, nicht im belasteten Bereich.
              Ob das nun o,5 oder 1,5 bar sind, ist ohne Messung schwer zu sagen. Man muss dabei auch berücksichtigen, dass ein herkömliches Gurtzeug eine wesentliche Druckverteilung über das Sitzbrett macht. Ein Punkt der in der Testprozedur meines Erachtens nicht ausreichend abgebildet wird.

              Die Fülldruckänderung durch Höhenänderung habe ich natürlich überschlagen.
              Bei einem Höhenunterschied von 2000m beträgt sie nur ca. 20%.
              So nahe würde ich aus Handhabungsgründen sowieso nicht an den Auslösedruck der Berstscheibe gehen.

              Ist auch nicht nötig, weil selbst eine Vorfüllung von z.B. 200 mbar schon eine immense Verbesserung gegenüber den maximal 5mbar jeder aktuellen Konstruktion brächte.
              Auch mit 200mbar ist der Airbag schon trommelhart und alle Elastizitäten sind rausgenommen.

              Eine Druckausgleichskonstruktion ist deshalb meines Erachtens übertrieben und viel zu anfällig.

              Der Tipp mit Grabner gefällt mir.

              Kommentar


                #8
                AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

                Zitat von XiiX Beitrag anzeigen
                sehe auch den Punkt "Undichtigkeit" als kritischsten. Ein konventioneller Schaumstoffprotektor geht eher kaum defekt und bietet daher relativ viel Sicherheit...
                Ich versuche mal, etwas Licht ins Dunkel zu bringen, was die Funktion von Protektoren betrifft...

                1) Der Airbag muss undicht sein, damit er überhaupt funktioniert. Eine Luftdichte Kammer verhält sich wie eine Feder und weist fast keine Dämpfung auf. Ein vorgefüllter Airbag bräuchte also eine Art Überdruckventil, das beim Aufprall auslöst. Idealerweise hielte es den Druck während der Deformationsphase konstant.

                2) Die Luft im Airbag muss nicht signifikant vorkomprimiert sein. Es reicht wenn der Luftsack gefüllt ist und die Außenwände "gespannt" sind, damit die Wände des Luftsacks nicht den typischen "Leerlauf" erzeugen.

                3) Ein Schaumstoffprotektor kann sehr wohl kaputt gehen. Im Schaumstoffprotektor dämpft nämlich nicht der Schaum. Der Schaumstoff befindet sich in einem nicht ganz dichten Luftsack und spannt diesen mechanisch auf, als wäre er aufgeblasen. Bei einem Aufprall entweicht die Luft durch das Gewebe und die Nähte des Luftsacks. Dadurch wird die Aufprallenergie in (geschwindigkeitsabhängige) Reibung umgewandelt. Genau das bezeichnet man als Dämpfung. Der Luftsack des Schaumprotektors (Foambags) ist ganz genauso kritisch und verletzlich, wie der eines reinen Airbags. Er ist in der Regel allerdings durch die zusätzliche, relativ dicke Außenhaut des Gurtzeugs besser gegen äußere Beschädigung geschützt. Allerdings habe ich schon Schaumprotektoren gesehen, die beim Testen geplatzt sind. Die haben bei einem zweiten Test dann nahezu keine Schutzwirkung mehr. Es empfiehlt sich immer, den Protektor auszubauen und zu überprüfen, wenn man ihn wirklich mal gebraucht hat. Ich würde ihn sogar tauschen, wenn er noch OK aussieht. Durch die schnell entweichende Luft weiten sich die Nähte und das Gewebe. Danach sind die Dämpfungswerte auf jeden Fall schlechter.
                ----
                Reine Privatmeinung ohne Zusatz von Konservierungsmitteln und Farbstoffen.
                100% biologisch abbaubar.

                Kommentar


                  #9
                  AW: Entwicklung eines vorgefüllten Protektors

                  Hallo Micha,

                  bei Punkt 1 hast du für jeden bekannten Protektortyp recht.
                  Das Prinzip des "Hochdruckprotektors" ist aber prinzipiell anders.
                  Gut dass du das nchmal ansprichst, denn die völlig neue Funktionsweise habe ich wohl nicht klar genug herausgearbeitet.
                  Ich zitiere mich mal selber:
                  "Bei Auslösedruck öffnet ein Überdruckventil z.B. eine leicht zu ersetzende temperaturunabhängige Berstscheibe aus handelsüblicher Alufolie und lässt die Luft über durchflussmaximierende „Kapillaren“ kontrolliert ab."
                  Man kann sich das in der Praxis wie ein Schraubventil eines Wassersacks vorstellen, in dessen Innerem eine Alufolie ca. 5 Stk. 5mm Löcher abdeckt. (Ergebnis der Überschlagsrechnung)

                  Bei Punkt 2 liegst du meines Erachtens komplett falsch mit deiner Behauptung, solange man einen dünnen Protektor mit maximaler Effizienz anstrebt.
                  Luft ist kompressibel und ohne Druck kann keine ideal große Bremskraft von ca. 18Kn (vulgo 1,8to = 20g x 90 Kg)) erreicht werden.
                  Dafür braucht man nach Adam Riese eben ca. 1-2bar und damit ohne Vordruck eben 50% des verfügbaren Wegs.

                  Aussedem bietet nur der Hochdruckprotektor den Vorteil des eingesparten Sitzbretts und aller sonstiger Versteifungen.

                  Punkt 3 ist auch in meinen Augen so.
                  Nachtrag: Ich bin mir inzwischen sicher, dass auch der offenporige Schaum einen wesentlichen Anteil an der kontrollierten Luftabgabe hat.
                  Die Luft muss ja durch kapillarfeinen Poren aus dem Schaum entweichen und ist dabei in der Strömungsgeschwindigkeit gedeckelt.

                  Ein Protektor mit Loch ist in jedem Fall unbrauchbar.
                  Bezüglich Dauerstabilität der Randbedingungen ist meine Berstscheibenkonstruktion natürlich jeder sich dehnenden Nadelstichreihe haushoch überlegen.
                  Zuletzt geändert von Willi Wombat; 05.04.2013, 18:27.

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