Sollbruchstellen – ein Sicherheitsrisiko?

SICHERHEIT SCHLEPPSEIL – VON ALFRED SCHMITZ, FSI SÜD-OST

aus Magazin “Segelfliegen” Sept./Okt. 2005
(Offizielles Organ der Sportfachgruppe Segelflug/Motorsegelflug)

Manchmal gewinnt man schon den Eindruck vor Ort auf den Fluggeländen, dass so gedacht wird: Die Sicherung, d.h. die Sollbruchstelle wird nicht ernst genommen. Wer liest schon ein Handbuch? Wer weiß schon, was da steht über Sollbruchstellen? Wer macht sich Gedanken, dass eine Sollbruchstelle eine Sicherung ist?

An den Oldtimern stand und steht in der Nähe der Kupplung oft noch heute SB2 oder SB3. Die Bauvorschriften fordern, dass in der Nähe der Kupplungen die Festigkeitswerte für die Sollbruchstelle abzulesen sind. Dies ist auch meist der Fall. Die Anwendung sieht aber leider immer häufiger anders aus.

Beim Windenstart ist notwendiger Weise ein minimaler und ein maximaler Wert genannt. Minimal um einen sicheren Schlepp zu ermöglichen, und maximal um die Fluggeräte nicht zu überlasten.

Hier setzt jetzt die Diskussion ein. Da häufig immer leistungsfähigere Winden verwendet werden und dann bereits bei heftigem Anschleppen Sollbruchstellen reißen, kommt das Argument “Wir müssen stärkere Sollbruchstellen verwenden, die vorgesehene ist viel zu schwach”. Das wird dann auch vielfach gemacht! Hier gilt jetzt die Erfahrung aus dem Strombereich. Wenn schon Sicherung, dann auch die richtige um die Sicherheit zu gewährleisten. Außerdem, wer haftet, wenn etwas passiert?! In der Schulung der Lehrer, sonst der Pilot, ggf. der Vereinsvorstand bzw. evtl. auch der Halter?

Konstrukteure bieten immer leistungsfähigere Segelflugzeuge mit immer besseren Flugeigenschaften an. Sollten sie tatsächlich nicht in der Lage sein, die richtige Stärke der Sollbruchstellen zu berechnen?

Zur Praxis: Es wird durch die SBO (Segelflugsport-Betriebs-Ordnung, die im Segelflugbetrieb zur Schulung bindend ist und ansonsten im Falle von Unfällen wie die DIN-Norm durch die Staatsanwälte zu Rate gezogen wird) die Ausrüstung der Windenseile vorgeschrieben. Dabei ist zu beachten, dass nicht das Seil, sondern die Seilausstattung mit Ringpaar, Vorseil, Dämpfungsseil, Fallschirm und Sollbruchstelle den Prüfrichtlinien unterliegen. Daher ist es auch kein Problem, z.B. die neuen Kunststoffseile zu verwenden, sofern die Seilausstattung der SBO Vorgabe entspricht. In der SBO wird auch die Anordnung der Sollbruchstellen geregelt. Die Stärke ist aber den jeweiligen Kennblättern bzw. den Flughandbüchern (an Bord mitzuführen!!) zu entnehmen. Es hat sich gezeigt, dass in der Regel bis zu 3 Wechselsätze von Sollbruchstellen für die meisten Flugzeugtypen ausreichen. Schnellwechseleinrichtungen ohne die früher üblichen Schraubkarabiner haben sich inzwischen fast überall durchgesetzt.

Bei Tost gibt es einen sehr ausführlichen Katalog der Sollbruch Einsätze und eine Auflistung der Zuordnung zu den einzelnen Flugzeugtypen.

Im FLUGBETRIEB wird beim Thema Sollbruchstellen, Seilrissübungen, sicherer Windenstart in letzter Zeit mehr und mehr “gesündigt”. Das Sicherheitsbewusstsein hat offenbar gelitten.

Gleichzeitig ist beim Segelfliegen der Übungsstand an der Winde zurückgegangen. Die Startzahlen gehen durch die Tendenz zu längeren Flügen und durch die stets steigenden Kosten für Übungsplatzrunden zurück. Die Folge ist, dass sowohl die Piloten, als auch die Windenfahrer viel weniger Startzahlen in den einzelnen Startarten erreichen als in der Vergangenheit. Dabei werden die Winden immer leistungsstärker und das Risiko bei den Starts nimmt zu.

In Heft 2/2005 wurde in einer Ausgabe gleichzeitig in drei Artikeln das Problem der Windenstarts beleuchtet. Es wird durch mehr und mehr “Störungen”, Startunterbrechungen und leider auch Unfälle deutlich, dass es nicht so einfach ist, Windenstarts zu automatisieren, sondern dass der geübte und Typen-erfahrene Windenfahrer nach wie vor unersetzlich ist.

Aus den genannten Artikeln geht auch die Bedeutung der “richtigen” Sollbruchstellen im Windenstart bereits hervor.

SINN EINER SOLLBRUCHSTELLE ist, wie der Name schon sagt, eine gezielt erzeugte Startunterbrechung. Dafür gibt es mehrere Gründe, z.B. die Gefahr der Überlastung des Segelflugzeuges durch zu hohe Schleppgeschwindigkeiten und damit entsprechend hohe Auftriebskräfte am Flügel, die die rechnerisch “sichere Last” an irgendeiner Stelle des Kräfteverbands überschreiten. Diese Belastung auf den Tragflügel-Rumpf-Anschluss, die im Freien Flug als “g”-Belastung, d.h. als Sitzdruck wahrgenommen wird, ist im Windenstart durch den Piloten nicht spürbar. Da der Rumpf über die Kupplung, die Sollbruchstelle und das Seil mit der Winde verbunden ist, kann der Flügel ihn nicht “hochreißen”, was dann als Beschleunigung vom Piloten empfunden würde. Gleichwohl sind die Kräfte aber vorhanden und bei rechnerisch etwa 4,0g bis 4,4g wird die Sollbruchlast erreicht. Dabei ist noch zu berücksichtigen, dass an der Kupplung durch Querkräfte asymmetrische Lasten auftreten können, die die Konstrukteure nur bedingt alle “sicher” in den Konstruktionsvorgaben voraussehen können und die dadurch ebenfalls Abminderungen der zulässigen Sollbruchstellenstärke erfordern.

Da das Überschreiten der Belastungsgrenze der zulässigen Sollbruchstelle sowohl durch zu heftiges Anschleppen als auch beim Durchfliegen einer Thermikblase schon passieren kann, sind auch bei grundsätzlich korrekten Schlepps “Seilrisse”, d.h. Sollbruchstellen-Risse nicht ganz auszuschließen, wenn man die Flugzeugstrukturen nicht überfordern will. Aus diesen Überlegungen werden Seilrissübungen während der Schulung gefordert und meist auch konsequent gelehrt.

Dabei fällt den Flugsicherheits-Inspektoren bei ihren Geländebesuchen auf, dass da, wo konsequent Grenzflugzustände geübt werden, auch sonst ein harmonischer und Sicherheits-optimierter Flugbetriebsablauf zu sehen ist.

Leider wird die Notwendigkeit und Richtigkeit von Sollbruchstellen in letzter Zeit mehr und mehr angezweifelt, zum Teil mit sehr zweifelhaften Argumenten, bis hin zu der Behauptung, “durch Seilrissübungen wird der Flugbetrieb nur unnötig gefährlich”. Ein Spruch, der durch die Erfahrung an den großen Flugschulen wie Oerlinghausen und Unterwössen eindeutig widerlegt wird. Nur wer Übung hat, wird bei einem unerwarteten Seilriss, der vielleicht erst nach Jahren wieder einmal passiert, spontan richtig reagieren und die Situation problemlos meistern.

Auch das Argument “Es wurde noch nie ein Flugzeug an der Winde zerrissen” kann nicht gelten. Erstens darf es nicht herausgefordert werden und zweitens wurde zum wiederholten Male zuletzt 2004 eine Windenkupplung aus dem Rumpf gerissen. Die Struktur erreicht, wie im Bild (siehe Foto) gesehen, auch da ihre Grenzen, wo die Kräfte von den Kupplungen eingeleitet werden. Hier ist es in der Vergangenheit sehr wohl des Öfteren zu massiven Schäden gekommen und zwar sowohl bei der “Bodenkupplung” als auch bei der Bugkupplung.

MÖGLICHE RISIKEN IM WINDENSTART, die durch die “richtige” Sollbruchstelle gemindert werden sollen:

• brutales Anschleppen mit anschließendem heftigen Aufbäumen zum “Kavalierstart”

• Überfahrt im Schlepp mit Überlastung der Struktur durch zu viel Auftriebskraft zur Kompensation des Seilzugs

• Abkippen am Seil durch extreme Anstellwinkel, dies ggf. auch in Verbindung mit Überfahrt. Letzteres führt in der Regel zu seitlichem Abkippen mit einer Rollbewegung bis zur Rückenlage und dabei evtl. sogar “Einfangen” des Schleppseils mit der Tragfläche.

Solche Unfälle passieren in allen Phasen des Schlepps und verlaufen leider meist tödlich.

Das Phänomen “Überziehen und Abkippen am Seil” ist auch von “Windvögeln” und Flugmodellen bekannt. Speziell die “Freiflieger” unter den Modellfliegern wissen, dass ggf. nur durch “Loslassen” des Schleppseils ein Bruch vermieden werden kann, wenn das Modell unerwartet im Schlepp in eine Thermikblase einfliegt.

Daraus folgt, dass im Falle des “Überziehens am Seil” mit seitlicher Abkipptendenz die Sollbruchstelle zwingend unterbrechen muss, damit der Pilot überhaupt in die Lage versetzt wird, das Flugzeug in die Normallage zurückzuführen.

FAZIT: Es stimmt nicht, dass durch kräftiges Ziehen und damit größere Last am Seil mehr Höhe erreicht wird. Aus jahrzehntelanger Erfahrung, vor allem mit den früher teils nur 90 PS (!) starken Pfeiffer-Winden ist bekannt, dass die empfohlene Schleppgeschwindigkeit, die die Konstrukteure in ihren Handbüchern angeben, die optimale Höhe erbringt, sofern der Windenfahrer das nötige Gefühl mitbringt und der Pilot “mit Gefühl”, das heißt mit etwa 2-3 daN Handkraft, den Steigwinkel unterstützt. Die Anordnung der Kupplungen ist in allen bei uns üblichen Segelflugzeugen gut ausgelegt. Lediglich der Bodeneinstellwinkel beim Rollen lässt bei manchen Flugzeugen Wünsche offen. Hier kann “heftiges” Anschleppen aber auch keine Abhilfe bringen und den Rollweg ohne Risiko eines “Steilstarts” verkürzen.

Die richtige Sollbruchstelle ist unverzichtbar und ist bei “gekonnten” Windenstarts auch immer ausreichend!

BEIM FLUGZEUGSCHLEPP ist in alten Kennblättern und Handbüchern vielfach noch ein unterer und ein oberer Wert für die Festigkeit der Sollbruchstellen zu finden. Dies ist heute überholt. Falls noch Handbücher solche Angaben aufweisen, ist entweder mit dem Büro Flugsicherheit beim DAeC oder direkt mit dem Hersteller hier eine Änderung zu erwirken. In Einzelfällen kann es sonst vorkommen, dass aus diesem Grunde Motorsegler oder Ul’s solche Segelflugzeuge nicht schleppen dürfen, da der zulässige Minimalwert der Sollbruchstelle für die Schleppmaschine nicht ausreicht. Beim F-Schlepp wird mehr als beim Windenstart gegen eindeutige Regeln verstoßen. Immer wieder finden sich Schleppseile völlig ohne Sollbruchstellen und mit Bruchlasten im Neuzustand von mehr als 3 Tonnen! Die Bauvorschriften schreiben eine rechnerische Bruchlast der F-Schlepp-Seile von wenigstens 500 daN vor. Es gibt eine Empfehlung die mit den Herstellern und dem LBA aufgrund der Schlepp-Erprobung für Motorsegler erarbeitet wurde.

Diese Empfehlung besagt, es sollten standardmäßig 300daN starke Sollbruchstellen verwendet werden und zwar in Langlochschaltung. Wie ist das zu verstehen?

VOR DEM BRUCH (Zerreißen) einer Sollbruchstelle wird diese “bleibend verformt”, d.h. so gedehnt, dass sie länger und dünner wird und schließlich reißt. Wenn man jetzt eine zweite, gleich starke Sollbruchstelle mit einem Langloch parallel schaltet so kann es sein, dass ein plötzlicher Ruck die Sollbruchstelle zerreißt, dabei aber so gedämpft wird, dass nun die zweite parallel geschaltete Sollbruchstelle in Kraft tritt und erst nach dem Schlepp die kurzzeitige Überlastung entdeckt wird. (Siehe auch “träge” und “flinke” elektrische Sicherungen!). Diese Parallelschaltung von einer normalen und einer “Langloch”-Sollbruchstelle hat sich auch im Windenstart gut bewährt und setzt natürlich voraus, dass die Schutzhüllen entsprechend gepflegt und seitlich so offen sind, dass die Bruchstücke auch sofort erkannt werden.

Wie kommt es nun zu der Empfehlung, im F-Schlepp generell die “grüne” 300daN Sollbruchstelle zu verwenden?

ZUR PRAXIS: Im Rahmen der Schleppversuche in Unterwössen zur Erprobung des Motorsegler-Schlepps hat sich gezeigt, dass bei Versuchen, bei denen “Ausklinken vergessen” demonstriert wurde und mal der Segler einfach “wegflog”, mal die Schleppmaschine “abtauchte”, jeweils ohne auszuklinken (!!!) maximale Kräfte an der Kraftmessdose von 330 daN gemessen wurden, um ggf. eine Trennung der beiden Flugzeuge zu erreichen. Das heißt, es stehen im Notfall keine höheren Kräfte zur Verfügung um das Schleppseil zu zerreißen!

Aus dieser Erkenntnis heraus entstand die Empfehlung, die 300 daN Sollbruchstelle generell einzusetzen. Wenn in den Handbüchern der Segelflugzeuge höhere Sollbruchwerte angegeben sind, so handelt es sich bisher ausschließlich um den Wert, den die Kupplung bzw. das Flugzeug maximal zulassen.

Sollte in den Handbüchern moderner Segelflugzeuge eine “Mindestforderung” zu finden sein, so wird auch hier bereits mit den Herstellern verhandelt. Wichtig ist dabei zu beachten, dass vor allem UI’s teilweise max. 300daN, in Einzelfällen noch weniger zulassen, um die Querkräfte an den Rümpfen nicht gefährlich hoch werden zu lassen.

FAZIT: Es gibt immer wieder Diskussionen in den Vereinen, die “grüne” Sollbruchstelle sei zu schwach. In Unterwössen, an einem “anspruchsvollen Platz” also, gibt es wohl die umfassendste Erfahrung und keine Probleme mit der “grünen” Sollbruchstelle. Da alle Schleppflugzeuge in der Klasse “180 PS” maximal 300daN Standschub aufbringen, ist der kritischste Kraftbedarf beim Anschleppen abgedeckt. Im “unbeschleunigten Flug« treten im F-Schlepp max. Kräfte von 25 daN auf. Lediglich bei Übungen wie “Kästchen” oder “Klappen öffnen nach starkem Seildurchhang” könnte es im Extremfall zum Reißen der Sollbruchstelle kommen. Allerdings muss dazu auch stark “übertrieben” werden, wie sich im Laufe mehrerer Ul-Schlepp-Lehrgänge herausgestellt hat, bei denen es bisher noch nie zu einem Sollbruchstellenriss gekommen ist.

Bei Winde und F-Schlepp immer auch auf
intakte Sollbruchstellenhüllen achten.
Hier wird durch Quetschungen und Verbiegen oft eine
nicht zu definierende “Verstärkung” der Sollbruchstelle erzeugt,
die dann natürlich im Notfall höchst gefährlich wirkt.

Konstantes Üben und sorgfältiger Umgang mit den Sicherheitsregeln
verspricht viele schöne, unfallfreie Flüge.
Und bitte vor allem im F-Schlepp nie mehr dicke Perlonseile ohne,
oder ohne die richtige Sollbruchstelle verwenden!

ALFRED SCHMITZ