DK201900074Y3 - Systemer og fremgangsmåder til stabilitet ved ophængt last - Google Patents

Abstract

Laststabilitetssystemer og fremgangsmåder til stabilisering af svingende bevægelser af ophængte laster. Laststabilitetssystemerne indbefatter en fuldt automatiseret, selvdrevet indretning, hvor der anvendes reaktionstryk til at modvirke og styre lateral og roterende bevægelse af en udvendig last. Indretningen er en midlertidig installation på lasten, kablet eller bommen og er ukritisk med hensyn til den platform, hvorfra den ophænges.

Description

SYSTEMER OG FREMGANGSMÅDER TIL STABILITET VED OPHÆNGT LAST

Den foreliggende ansøgning har prioritet på grundlag af den foreløbige USpatentansøgning nr. 62/627.920, indleveret 8. februar 2018, med benævnelsen SYSTEM TIL STABILITET VED OPHÆNGT LAST VIA STYRING MED SELVDREVET AUTOMATISERET ELEKTRISK AFSKÆRMET PROPEL og med Derek Sikora og Jonathan Chung som opfindere og den foreløbige US-patentansøgning nr. 62/757.414, indleveret den 8. november 2018, med benævnelsen LASTSTABILITETSSYSTEM TIL KAOTISK BEVÆGELSE AF OPHÆNGT LAST og med Caleb Carr, Derek Sikora og Logan Goodrich som opfindere. Indholdet i de ovenfor anførte ansøgninger skal i sin helhed betragtes som en del af nærværende ansøgning. Det ansøgningsdatablad, der indleveres hermed, udgør en del af den foreliggende ansøgning, og alle prioritetsdokumenter, hvortil der refereres, skal i deres helhed betragtes som en del af nærværende ansøgning.

Område

Denne beskrivelse angår forbedrede systemer og fremgangsmåder til styring af ophængte laster.

Baggrund

Redningshelikoptere muliggør hurtig adgang til sårede eller isolerede patienter på havet eller på land. Som oftest er patienterne kommet til skade eller befinder sig i en medicinsk nødsituation, der berettigede de lokale eller føderale myndigheder til at godkende anvendelsen af en dyr helikopterophejsningsoperation. Under disse operationer er ophejsningsoptrækningerne imidlertid underkastet vind og andre eksterne faktorer, der får redningshejset til at snurre rundt og svinge frem og tilbage. Denne svingning komplicerer missionen, forårsager forsinkelser i den medicinske behandling og har ført til dødsfald hos både redningsfolk og undsatte.

I moderne helikopterhejs er der ved redning og slyngelastoperationer ofte ustabil, farlig bevægelse af den ophængte person eller det ophængte udstyr, hvilket bringer den foreliggende operation og, vigtigere endnu, de involverede personer i fare. Den observerede bevægelse kan sammenlignes med et lateralt eller konisk pendul med rotation omkring hængseldrejepunktet. En missionskritisk egenskab ved hejsesystemets funktionsdygtighed forbliver uløst: pålidelig stabilitet af slyngede kabelbevægelse. Ukontrolleret kabelbevægelse truer liv, bringer en missions succes i fare, forskertser mulighederne ved en mission på grund af miljømæssige elementer og forøger driftsudgifterne dramatisk.

Kort beskrivelse af tegningerne

Figur 1 illustrerer skematisk en svingende last ophængt fra en helikopter og stabiliseret ved hjælp af et system til stabilitet ved ophængt last (LSS).

Figur 2A illustrerer en isometrisk gengivelse af et system til stabilitet ved ophængt last med et kasselignende hus i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 2B illustrerer en gengivelse set forfra af et system til stabilitet ved ophængt last, hvilket system indbefatter et heksagonalt midtermodul og to fremdriftsarme i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 3 illustrerer en gennemskåret perspektivgengivelse af et system til stabilitet ved ophængt last, hvilken perspektivgengivelse viser strukturelle træk i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figurerne 4A-4C illustrerer en perspektivgengivelse samt en gengivelse forfra og fra siden af et system til stabilitet ved ophængt last, hvilket system indbefatter et aerodynamisk hus i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 5 illustrerer et centralt strukturelt element i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figurerne 6A-6B illustrerer to alternative muffer, som er forbundet med det centrale strukturelle element til fastgørelse af en last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figurerne 7A-7B illustrerer det centrale strukturelle element fastgjort til hver af de to alternative muffer til fastgørelse af en last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 8 illustrerer en perspektivgengivelse af en strukturel ramme i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 9 illustrerer en perspektivgengivelse af komponenter, der er monteret i den strukturelle ramme i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 10 illustrerer en perspektivgengivelse af komponenter i et system til stabilitet ved ophængt last, hvilke komponenter er monteret i den strukturelle ramme i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 11A illustrerer en perspektivgengivelse af en alternativ midtermoduludformning i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 11B illustrerer en gengivelse set forfra af en anden alternativ midtermoduludformning i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 12A illustrerer en perspektivgengivelse af en trykmotor, der er konfigureret til anvendelse i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 12B illustrerer en perspektivgengivelse af en dobbelttrykmotorfremdriftsarm i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 12C illustrerer en perspektivgengivelse af et understøtningselement til en dobbelttrykmotorfremdriftsarm i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 12D illustrerer en isometrisk gengivelse af en anden dobbelttrykmotorfremdriftsarm i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figurerne 13A-13C illustrerer en perspektivgengivelse samt en gengivelse forfra og fra siden af trykmotorer, der er monteret i den strukturelle ramme i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 14 illustrerer en perspektivgengivelse af et system til stabilitet ved ophængt last, hvilket system indbefatter sensorer, der er monteret på et aerodynamisk hus i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 15 illustrerer skematiske driftskomponenter i et system til stabilitet ved ophængt last, hvilke driftskomponenter indbefatter en fjerngrænseflade i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 16 illustrerer en perspektivgengivelse af en fjernpositionsenhed eller målknude i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 17 illustrerer en perspektivgengivelse af en ladestation til et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 18 illustrerer en driftsrutine i et system til stabilitet ved ophængt last, hvilken driftsrutine indbefatter multiple modi eller kommandotilstande i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 19 illustrerer en beslutnings- og styrerutine i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 20A illustrerer en perspektivgengivelse af en øverste kabelring med udvendige statusindikatorlys i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 20B illustrerer en gengivelse set fra oven af statusindikatorlys i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 21 illustrerer et skærmprint af en styregrænseflade til et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform.

Figur 22 illustrerer en graf, der viser bevægelsen af en svingende last og bevægelsen af en last, som er stabiliseret ved hjælp af et system til stabilitet ved ophængt last.

Detaljeret beskrivelse

Den generelle fremgangsmåde til styring af svingende lastadfærd er at installere modforanstaltninger på luftfartøjsskroget eller at manipulere selve luftfartøjsskroget. Nogle luftfartøjsskrog, såsom Sky Crane, har et skinnesystem installeret neden under kabinen for at afbøde en lasts svajen. De fleste foreslåede fremgangsmåder involverer installering af automatiserede modvirkningsalgoritmer på et luftfartøjs stabilitetsforstærkningssystem. Faktisk vil besætningens chefer, der bliver inde i helikopteren under en optrækning, forsøge at manipulere kablet ved at skubbe og trække i det fra kabinen, hvilke anstrengelser har begrænset virkning. Alle disse foranstaltninger har vist sig utilstrækkelige.

I forskellige udførelsesformer, som beskrevet yderligere i nærværende ansøgning, tages der med et autonomt, ubemandet styresystem til stabilitet ved ophængt last fat på dette problem. Laststabilitetssystemet (LSS) ifølge denne beskrivelse modvirker bevægelse af ophængt last ved at udøve modkraft fra trykmotorer såsom højtydende elektriske afskærmede blæsere (EDF'er) på, eller nær ved, lastens lokalitet. Som følge heraf forøger LSS'et en missions sikkerhed ved hjælp af fuldstændig at aflaste piloten og besætningen for ansvaret for stabiliteten ved ophængt last. Desuden forøges indhyllingskurven for ydeevnen ved sådanne operationer ved at integrere LSS'ets evne til dynamisk at styre lastens lokalitet, separat fra luftfartøjets bevægelse.

Laststabilitetssystemet styrer bevægelsen af en ophængt last via et selvdrevet, automatiseret, aftageligt system på selve kablet mellem hejsesystemet (dvs. en helikopter) og den udvendige last. Systemet er ukritisk i forhold til den platform, hvorfra lasten ophænges (f.eks. kendetegnene for en helikopter-ownship-flytype), idet det uafhængigt vil bestemme den flyvedynamik, der er nødvendig for at stabilisere lasten. Dette tillader udbredt indførelse af systemet uanset luftfartøjstype, hvilket sænker omkostningerne og formindsker løsningsrisiciene.

Laststabilitetssystemet kan give fordele ved helikoptereftersøgning og -redning (SAR) og slyngelastoperationer, skovbrandshelikoptere, kranoperationer på olieboreplatforme, flådeunderstøtningsskibe, slyngelastoperationer inden for bygge- og anlægssektoren, dybhavsboreoperationer, rumskibsstyring og civil brandbekæmpelse.

Der henvises nu i detaljer til beskrivelsen af udførelsesformerne som illustreret i tegningerne. Selv om der er beskrevet udførelsesformer i forbindelse med tegningerne og de relaterede beskrivelser, er det ikke hensigten at begrænse omfanget til de udførelsesformer, som er beskrevet i nærværende ansøgning. Tværtimod er det hensigten at dække alle alternativer, modifikationer og ækvivalenter. I alternative udførelsesformer kan yderligere indretninger, eller kombinationer af illustrerede indretninger, tilføjes eller kombineres, uden at det begrænser omfanget til de udførelsesformer, der er beskrevet i nærværende ansøgning. For eksempel er de udførelsesformer, der anføres nedenfor, primært beskrevet i forbindelse med en helikopters slyngelast eller eftersøgnings- og redningsoperation. Disse udførelsesformer er imidlertid illustrative eksempler og begrænser på ingen måde den beskrevne teknologi til nogen bestemt anvendelse eller platform.

Udtrykkene i én udførelsesform, i forskellige udførelsesformer, i nogle udførelsesformer og lignende anvendes gentagne gange. Sådanne udtryk henviser ikke nødvendigvis til den samme udførelsesform. Udtrykkene der omfatter, der har og der indbefatter er synonyme, medmindre sammenhængen angiver noget andet. Som anvendt i nærværende beskrivelse og de vedhæftede krav indbefatter entalsformerne en, et, den og det flertalsreferenter, medmindre indholdet klart angiver noget andet. Det skal også bemærkes, at udtrykket eller anvendes generelt i sin betydning, herunder og/eller, medmindre indholdet klart angiver noget andet.

Figur 1 illustrerer skematisk en svingende last ophængt fra en helikopter 140 og stabiliseret ved hjælp af et system til stabilitet ved ophængt last (LSS) 110. Fra helikopter-ownship-flytype-platformen 140 er der ophængt en person på et kabel 120 fra et punkt 130. Uden LSS'et 110 er kablet og den ophængte person tilbøjelig til at svinge 150 lateralt og/eller i konisk bevægelse. Med LSS'et 110 modvirkes og elimineres vild svingning, således at personen kan afleveres til det ønskede punkt eller lokaliteten af interesse 160.

LSS'et kan antage en række formfaktorer. Figurerne 1, 2A-2B, 3 og 4A-4C illustrerer adskillige forskellige arrangementer og husudformninger. I hvert af de illustrerede systemer anvendes der to par ensrettede trykmotorer. I andre udførelsesformer kan der i et laststabilitetssystem anvendes bidirektionelle trykmotorer i forskellige antal eller arrangementer. Det er imidlertid ikke nødvendigt at vise sådanne gennemførelsesdetaljer for at beskrive illustrative udførelsesformer.

Figur 2A illustrerer en isometrisk gengivelse 200 af et system til stabilitet ved ophængt last med et kasselignende hus 210 i overensstemmelse med én udførelsesform. System 210 er fuldstændig indesluttet i en kasselignende indkapsling, der muliggør åben adgang kun for trykmotorerne, kablet og lastfastgørelser samt ladeknuder. Selv om det rektangulære hus i system 210 ikke er særlig aerodynamisk, kan det indeholde og beskytte et større kubisk volumen end andre udformninger. Det større nyttige indre volumen kan muliggøre en større energikapacitet (f.eks. et større antal batterier eller andre strømforsyningsmidler), hvilket muliggør, at system 210 kan tilvejebringe mere kraftfulde trykmotorer og/eller en længere driftskapacitet inden genopladning eller genoptankning.

Figur 2B illustrerer en gengivelse set forfra 250 af et system 260 til stabilitet ved ophængt last, hvilket system indbefatter et heksagonalt midtermodul og to fremdriftsarme i overensstemmelse med én udførelsesform. Systemet 260 tilvejebringer en forbedret aerodynamisk profil sammenlignet med systemet 210 i figur 2A. System 260 giver også mere kompakt lager- eller opbevaringsplads og nemmere vedligeholdelse ved at muliggøre, at de to fremdriftsarme kan fjernes. Figur 11B nedenfor illustrerer systemet 260, hvor fremdriftsarmene er fjernet, og figurerne 12B-12C illustrerer de aftagelige fremdriftsarme.

Figur 3 illustrerer en gennemskåret perspektivgengivelse 300 af et system til stabilitet ved ophængt last 310, hvilken perspektivgengivelse viser strukturelle træk i overensstemmelse med én udførelsesform. System 310 er fremstillet af et indvendigt skelet og en udvendig skal. Den udvendige skal er et letvægtsmateriale såsom carbonfiber, der omgiver det indvendige skelet. Skelettet er fremstillet af en maskinforarbejdet letvægtslegering. Det gennemskårne eller transparente hus i gengivelse 300 viser forskellige indvendige komponenter og strukturelle elementer. De strukturelle elementer indbefatter en horisontal strukturel kassebjælke, som er forbundet med en C-formet arm, der understøtter elektriske afskærmede blæsertrykmotorer over og under den horisontale strukturelle kassebjælke. Oven på de C-formede arme er der runde sensorer, svarende til dem, der er beskrevet nedenfor med reference til figur 14. Ligeledes ses den mørke rektangulære form af et batteri med strømkabler, som er fastgjort med henblik på at drive de elektriske afskærmede blæsertrykmotorer, tydeligt.

I forskellige udførelsesformer kan LSS'et drives ved hjælp af en kombination af strøm om bord og fjerntilslutningsstrøm. I mange miljøer er al strøm til LSS'et indeholdt om bord, hvilket muliggør fuldt autonom drift uden afhængighed af tilgængeligheden af eksterne strømkilder eller leveringsmidler. I nogle situationer kan en platform, hvorfra LSS'et ophænges, såsom en helikopter eller kran, levere strøm til LSS'et gennem en ledning, der strækker sig ned af det slyngede kabel til LSS'et. I visse andre situationer kan platformen levere strøm til LSS'et, der bærer en mindre strømforsyning eller strømreserve om bord til intermitterende anvendelse.

Figurerne 4A-4C illustrerer en perspektivgengivelse samt en gengivelse forfra og fra siden af et system til stabilitet ved ophængt last 410, hvilket system indbefatter et aerodynamisk hus 420 i overensstemmelse med én udførelsesform. Figur 4A illustrerer perspektivgengivelse 400, figur 4B illustrerer gengivelse set forfra 450, og figur 4C illustrerer gengivelse fra siden 475.

Huset 420 kan dannes af et hvilket som helst egnet materiale såsom metal, plastmateriale, glasfiberarmeret plastmateriale eller carbonfiber. Den slanke og aerodynamiske profil af det illustrerede hus 420 giver minimal vindmodstand, en kort central bjælkelængde, forbedret effektivitet for trykmotorerne, tilstrækkeligt fremspring til at beskytte mod eller bortlede forhindringer og nem adgang med henblik på vedligeholdelse af LSS'et. Huset kan muliggøre adgang til det indre rum i LSS'et via en forseglet luge eller ét eller flere aftagelige paneler, hvilket muliggør vedligeholdelse og inspektion.

Yderligere træk og konstruktion af LSS'et 410 er beskrevet i følgende figurer.

Figur 5 Gengivelse 500 illustrerer et centralt strukturelt element 510 i systemet til stabilitet ved ophængt last 410 i overensstemmelse med én udførelsesform. Det strukturelle element 510 fungerer som den hovedtrækbjælke, der bærer lasten. Derfor skal det konstrueres lige så stærkt som det kabel, hvortil det er fastgjort, tilstrækkeligt til at bære den last, som skal stabiliseres ved hjælp af LSS'et. I forskellige udførelsesformer kan det strukturelle hovedbjælkeelement 510 konstrueres af aluminium, stål eller carbonfiberarmeret plastmateriale, afhængigt af den krævede styrke og de typer af belastning, der forventes at forekomme. For eksempel kan slyngelaster, da carbonfiber er et ikke-isotropisk materiale og oven på trækbelastning, frembringe hurtige, stærke impulser, der kan være ude af akse, og aluminium eller stål ville være mere passende til denne anvendelse.

Oven på det strukturelle element 510 er der en hejsering 520. Hejseringen 520 kan maskinfremstilles i en hel enkelt enhed som en del af det strukturelle element 510 eller kan også fastboltes til det øverste af det strukturelle element 510. Hejseringen 520 muliggør, at det strukturelle element 510 i LSS'et kan fastgøres til en genstand, f.eks. et kabel, en wire eller et reb til ophængning af en last. For eksempel kan hejseringen 520 hægtes på enden af en hejsestrop eller et hejsekabel fra en kran, bom, helikopter eller et andet løfteapparat. I nogle udførelsesformer er hejseringen en krog eller en anden fastgørelsesmekanisme, alt efter hvad der er relevant.

Et roterende leje 530 muliggør, at hejseringen 520 under last snurrer frit rundt. Lejet 530 kan f.eks. indbefatte en kuglelejegrænseflade. Det roterende leje 530 på hejseringen 520 afkobler rotationsenergi fra vridningen eller optrækningen af hejsekablet fra LSS'et og den udvendige last. Dette muliggør, at LSS'et kan dreje neden under løftekablet uden at blive påvirket af nogen som helst vridning i kablet, således at LSS'et kan orientere sig selv (f.eks. opretholdelse eller ændring af orientering) i en hvilken som helst retning, der er nødvendig for at stabilisere lasten. Dette reducerer også vridningsmomenterne fra kablet i at blive påført lasten.

I den illustrerede udførelsesform er det nederste af det strukturelle element 510 forsynet med fastgørelsesmidler 540 såsom fastboltningshuller til fastgørelse af én eller flere forskellige muffevalgmuligheder, som illustreret nedenfor med reference til figurerne 6A-6B og 7A-7B.

I nogle udførelsesformer tilvejebringer laststabilitetssystemet i stedet for et centralt strukturelt element, hvorpå et kabel ophænges, en kabelfastgørelsesmekanisme til fastlåsning til eller omkring kablet. For eksempel kan laststabilitetssystemet indbefatte en rille eller spalte til lokalisering af kablet og en vægtstangsmekanisme til fastholdelse eller fastgørelse til kablet. Ved påføring af kraft på modsatstillede sider af kablet kan laststabilitetssystemet påmonteres sikkert på kablet oven over lasten. I nogle udførelsesformer indeholder et sådant påmonteringssystem hjul, der tilvejebringer tryk modsat en hård overflade, hvilket muliggør en trykklemme. I nogle udførelsesformer kan hjulene rotere, når de er fastspændt, hvilket muliggør, at systemet kan køre op eller ned ad kablet.

I udførelsesformer med en kabelfastgørelsesmekanisme til fastgørelse af laststabilitetssystemet til en position langs kablet understøtter kablet lasten direkte, og LSS'et er ikke monteret mellem enden af kablet og det øverste af lasten. LSS'et understøttes derefter på kablet, således at LSS'et ikke bærer lastens vægt. I udførelsesformer, hvor der anvendes en sådan kabelfastgørelsesmekanisme, kræves der derfor ikke en trækbjælke gennem midten af laststabilitetssystemapparatet. Yderligere elementer, som tillader rotation, kan muliggøre, at laststabilitetssystemet frit roterer omkring kablet, såsom ved hjælp af rotation omkring den mekanisme, der er fastgjort til kablet.

Påmonteringskabelfastgørelsesmekanismen giver en simpel grænseflade for eksisterende i drift værende hejsesystemer og udvendige lastsystemer og kræver ikke direkte indgreb med det kabel, der anvendes til at ophænge lasten.

Detaljer vedrørende gennemførelse af en sådan kabelfastgørelsesmekanisme er yderligere beskrevet i den foreløbige US-patentansøgning nr. 62/627.920, indleveret 8. februar 2018, med titlen SYSTEM TIL STABILITET VED OPHÆNGT LAST VIA STYRING MED SELVDREVET AUTOMATISERET ELEKTRISK AFSKÆRMET BLÆSER, hvortil der hermed henvises, og hvis indhold i sin helhed skal betragtes som en del af nærværende beskrivelse.

For at vende tilbage til illustrationerne illustrerer figurerne 6A-6B to alternative hovedbjælkemuffer, som er forbundet med det centrale strukturelle element 510 til fastgørelse af en last i overensstemmelse med én udførelsesform. Figur 6A illustrerer en perspektivgengivelse 600 af en hovedbjælkemuffe 610, der indbefatter en lastekrog 630 og fire bue- eller D-ringssjækler 640. Sjæklerne 640 er hver især monteret på et sjækkelbeslag 645, der er fastgjort til hovedbjælkemuffen 610. Lastkrogen 630 er fastgjort til hovedbjælkemuffen 610 ved hjælp af en adapterplade 635. Lastkrogen 630 kan være en automatisk (f.eks. elektronisk) styret frigivelseskrog, eller auto-krog, såsom én eller flere fjernbetjente kroge, der kan fjernstyres med en trykknap fra cockpittet i luftfartøjet eller krankabinen. Krogen eller krogene kan tillade rotation omkring omdrejningspunktet eller begrænse rotationen af den ophængte genstand.

Figur 6B illustrerer en perspektivgengivelse 650 af en hovedbjælkemuffe 660, der også indbefatter en lastekrog 630 og fire bue- eller D-ringssjækler 640. Hovedbjælkemuffe 660 indbefatter også fire udragende I-bjælker 670, der er påsvejset eller på anden måde fastgjort til muffen 660, og hvorpå sjækkelbeslagene 645 er monteret.

Figurerne 7A-7B illustrerer gengivelser fra siden, henholdsvis 700 og 750, af det centrale strukturelle element 510, der er fastgjort til hver af de to alternative hovedbjælkemuffer, henholdsvis 610 og 660, til fastgørelse af en last i overensstemmelse med én udførelsesform. Figurerne 7A og 7B viser hejseringen 520, der er monteret på det roterende leje 530 oven på det strukturelle element 510, og lastkrogen 630 nederst på det strukturelle element 510. I de illustrerede udførelsesformer er LSS'ets hovedbjælke forbundet med lasten ved hjælp af lastkrogen 630. I forskellige udførelsesformer kan den nederste forbindelse være en bundhejsering eller en anden fastgørelsesmekanisme, der f.eks. anvendes i aktuelle dagflyvningsoperationer.

I nogle udførelsesformer giver LSS'et en grænseflade til ophængte laster, der kobler bevægelsen af LSS'et og den ophængte last. Det vil sige, at lastkrogen 630 i de illustrerede udførelsesformer er konfigureret til ikke at dreje eller snurre rundt uafhængigt af det strukturelle hovedbjælkeelement 510; lasten er roterbart låst til LSS'et. i nogle udførelsesformer indbefatter LSS'ets lastekrogsgrænseflade et roterbart beslag svarende til det roterende leje 530 på hejseringen 520 i den modsatte ende af det strukturelle hovedbjælkeelement 510, således at LSS'et kan dreje uden behov for at rotere lasten neden under LSS'et.

Figur 8 illustrerer en perspektivgengivelse 800 af en strukturel ramme 810 i et system til stabilitet ved ophængt last 410 i overensstemmelse med én udførelsesform. Lige som de foregående figurer viser figur 8 det strukturelle hovedbjælkeelement 510 med en hejsering 520 og et roterende leje 530 øverst og med en hovedbjælkemuffe 610, der indbefatter sjækler 640 og en krogadapterplade 635, nederst. Rammen 810, der er forbundet med det strukturelle element 510, indbefatter et par ovalt profilerede ribber 820, der understøtter horisontale stænger 825. De horisontale stænger 825 er dannet af hule rør og kan f.eks. være carbonfiber.

De horisontale stænger 825 er dernæst forbundet med trykmotormonteringsribber 830, der er anbragt parallelt med ribberne 820. Trykmotormonteringsribberne 830 indbefatter øverst og nederst ekstremiteter, trykmotorfastgørelsesmekanismepunkter 840 til fastgørelse af trykmotorer til rammen 810. Desuden er trykmotormonteringsribberne 830 konfigureret med en central åbning med henblik på at rumme en strømforsyning såsom et batteri i en batteribakke 850.

Figur 9 illustrerer en perspektivgengivelse 900 af komponenter, der er monteret i den strukturelle ramme 810 i et system til stabilitet ved ophængt last 410 i overensstemmelse med én udførelsesform. I den illustrerede udførelsesform er batteribakken 850 i figur 8 fyldt med en strømforsyning såsom et batteri 910. Strømforsyningen kan være en enkelt power brick eller en række af battericeller, der er serie- eller parallelforbundet, såsom lithium-polymer (LiPo)-celler. Batterierne 910 kan fjernes fra batteribakken 850 med henblik på nem inspektion. Batterierne kan oplades, mens de er installeret i LSS'et (dvs. uden at fjerne dem) via knuder på LSS 410, som er forbundet med en ladedockingstation. Et datalink muliggør, at en mikrostyreenhed eller -processor kan monitorere strøminformationer, hvilket indbefatter (men ikke er begrænset til) cellespænding og realtidseffekttab eller -forbrug.

Desuden er der fastgjort et hjælpebatteri 920 til hovedbjælken. Hjælpebatteriet 920 muliggør f.eks. en stabil strømforsyning til processoren, selv hvis trykmotorerne trækker en for voldsom mængde strøm fra hovedbatterierne 910.

Trykmotorstyreenhed 930 muliggør, at processoren kan styre trykmotorernes hastighed, effektforbrug og reaktionstryk. Trykmotorstyreenheden 930 kan f.eks. være en elektronisk hastighedsregulator (ESC) til en elektrisk afskærmet blæser (EDF). En ESC har typisk mindst tre forbindelser: til strømforsyningen, til en trykmotor og til processoren eller en mikrostyreenhed eller begge dele. ESC'en trækker strøm fra strømforsyningen og tildeler den til trykmotorerne med henblik på at styre den mængde strøm, som skal skubbes frem til trykmotorerne.

Figur 10 illustrerer en perspektivgengivelse 1000 af komponenter i et system til stabilitet ved ophængt last 410, hvilke komponenter er monteret i den strukturelle ramme 810 i overensstemmelse med én udførelsesform. En processor 1010 eller central processorenhed (CPU) er centralt monteret i rammen 810 i den illustrerede udførelsesform.

Processoren 1010 kan være et indlejret system, der indbefatter en signaltavlecomputer og én eller flere mikrokontrolenheder (MCU'er). CPU'en og MCU'erne er indeholdt i f.eks. en litteral sort boks, hvor alle datalinkforbindelser foretages. Den sorte boks er et robust plastmateriale eller polymer, der beskytter systemet mod miljø- og driftsfaktorer såsom vejr og andre driftsbetingelser. I nogle udførelsesformer er CPU'en og MCU'erne monteret på den samme trykte kredsløbsplade (PCB).

Ligeledes er der er i rammen 810 monteret en trådløs transceiver 1020, der kan udgøre en separat sender og modtager, samt en antenne til trådløs forbindelse. Transceiveren 1020 og/eller den trådløse antenne kan også monteres på eller påtrykkes den samme trykte kredsløbsplade som processoren 1010.

I den udførelsesform, der er illustreret i figur 10, indbefatter en vektornavigationsenhed 1030 en inertimåleenhed (IMU). IMU'en leverer inertinavigationsdata til processoren 1010 og er centralt monteret i rammen 810 ved siden af processoren 1010.

Nogle udførelsesformer af et laststabilitetssystem er modulært. For eksempel kan LSS'et inddeles i et midtermodul og trykmotorer eller trykmotorarmsamlinger. Figur 11A illustrerer en perspektivgengivelse 1100 af en alternativ midtermoduludformning 1100 af et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. LSS'ets midtermodul 1110 kan konfigureres med et minimum på 2 LSStrykmotorarme (såsom trykmotorarmene illustreret i figur 12D nedenfor) og et maksimum på 4 med henblik på at opnå den ønskede trækkraftvektor. Lige som andre LSS-udførelsesformer er systemet 1110 selvdrevet og fuldstændig trådløst med kommunikationsadgangspunkter til Bluetooth, wi-fi og/eller radiofrekvens (RF)transmission og -modtagelse.

Figur 11B illustrerer en gengivelse set forfra 1150 af en anden alternativ midtermoduludformning af et system til stabilitet ved ophængt last 1160 i overensstemmelse med én udførelsesform. LSS'ets midtermodul 1160 indeholder en nødsituationsafbrydelsesmekanisme, der indbefatter en nødsituationsafbrydelsestap 1170. Tappen 1170 kan forbindes med en ledning. Der kan derefter trækkes i tappen 1170 med henblik på at fremkalde en nødsituationsnedlukning af LSS'et. Internt i midtermodulet registrerer en nedlukningstaptilstedeværelsessensor tappens 1170 position med henblik på at bestemme, hvorvidt den forekommer eller ej. System 1160 kan kun drives, når tappen 1170 forekommer. Hvis tappen 1170 ikke forekommer, bliver systemet 1160 ikke aktiveret. Tappen 1170 kan geninstalleres ved hjælp af genplacering deraf i tappens hul.

Figur 12A illustrerer en perspektivgengivelse 1200 af en trykmotor 1210, der er konfigureret til anvendelse i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. LSS'et indbefatter trykmotorer 1210, der er forbundet med midtermodulet. Disse trykmotorer 1210 skubber fluid såsom luft, vand eller gas i en retning med henblik på at muliggøre bevægelse. For eksempel kan en trykmotor 1210 indbefatte en afskærmede blæser, der indeholder en elektrisk motor, som drejer rotorblade. Rotorbladene er indeholdt i en aerodynamisk beklædning eller kanal, hvorigennem der skubbes fluid. Når der er tale om en blæser, er fluidet luft, som skubbes forbi rotorbladene, hvilket fremkalder reaktionstryk.

Luften indfanges gennem et indløb på systemets forside. I nogle udførelsesformer kan trykmotorens 1210 blade snurre rundt begge veje, hvilket gør trykmotoren bidirektionel. Lige som andre midler til fremdrift af fluid kan bidirektionelle trykmotorer skubbe luft i både fremad- og bagudgående retninger. I forskellige udførelsesformer hjælper finner, der er indstøbt i trykmotorernes kappe, med at generere optimal vektorluftstrøm ortogonalt i forhold til bladtværsnittet, dvs. i trykmotorens 1210 for- og agterretning.

Figur 12B illustrerer en perspektivgengivelse 1225 af en dobbelttrykmotorfremdriftsarm 1230 i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. Fremdriftsarmen 1230 er kompatibel med f.eks. LSS'ets midtermodul 1160 i figur 11B ovenfor eller laststabilitetssystemet 260 i figur 2B ovenfor. Nogle trykmotorer er mere effektive til at generere reaktionstryk i en fremadgående retning end en bagudgående. Derfor kan blæsere orienteres med modstående primære reaktionstrykvektorer som illustreret i fremdriftsarm 1230.

I den illustrerede udførelsesform har LSS'et evnen til at kunne opdeles i modulenheder. Trykmotorerne 1210 kan frakobles armene 1230 med henblik på nem opbevaring, og armene 1230 kan frakobles midtermodulet 1160. For eksempel muliggør en trykknapfrigivelsestap og en elektrisk grænseflade, at hver af trykmotorerne og armkombinationerne kan frigives og frakobles midtermodulet 1160.

Figur 12C illustrerer en perspektivgengivelse 1250 af et understøtningselement til en dobbelttrykmotorfremdriftsarm 1260 i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. Det illustrerede understøtningselement er forbundet omkring en trykmotor 1210 og muliggør, at trykmotoren 1210 kan forbindes med midtermodulet 1260. Et tilsvarende understøtningselement, der er omviklet omkring en trykmotor 1210, er illustreret i figur 3 ovenfor.

Figur 12D illustrerer en isometrisk gengivelse 1275 af en anden dobbelttrykmotorfremdriftsarm 1280 i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. Fremdriftsarmen 1280 er kompatibel med f.eks. LSS'ets midtermodul 1110 i figur 11A ovenfor. Fremdriftsarmen 1280 er konfigureret til at folde sammen med henblik på at forenkle opbevaring og ibrugtagning. I den ibrugtagne tilstand er fremdriftsarmen 1280 parallel med det horisontale plan af LSS'ets midtermodul 1110. Armen er i stand til at blive benyttet fra 0 til 90 grader via f.eks. manuelle, fjederbelastede eller motordrevne grænseflader.

Figurerne 13A-13C illustrerer en perspektivgengivelse samt en gengivelse forfra og fra siden af trykmotorer, der er monteret i den strukturelle ramme i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. Figur 13A illustrerer perspektivgengivelse 1300, figur 13B illustrerer gengivelse set forfra 1350, og figur 13C illustrerer gengivelse fra siden 1375. I forskellige udførelsesformer indbefatter trykmotoren 1210 en mekanisme 1320 til forbindelse med trykmotorfastgørelsesmekanismens punkter 840 på ribberne 830. I nogle udførelsesformer kan trykmotorerne 1210 fastgøres og fjernes uden værktøj. I nogle udførelsesformer er der på en trykmotors 1210 yderside gevindhuller på modstående lokaliteter symmetrisk i forhold til tyngdepunktet for den blæserbeklædning, hvorpå fremdriftsarmene sikkert kan fastboltes til trykmotoren 1210.

Trykmotorer kan forbindes med en serie af tråde, der er bundtet til et enkelt kabel. Trådene ender med et forbindelseselement såsom, men ikke begrænset til, et flerpolet robustgjort forbindelseselement såsom en EC5. Hunforbindelsessiden er på LSS'ets midtermodul, f.eks. på trykmotorfastgørelsesmekanismens punkter 840 på ribberne 830, mens hanforbindelsessiden er på trykmotorens 1210 side, f.eks. associeret med mekanismen 1320 eller nær ved enden af en LSS-fremdriftsarm.

Figur 14 illustrerer en perspektivgengivelse 1400 i et system til stabilitet ved ophængt last 410, hvilket system indbefatter sensorer, der er monteret på det aerodynamiske hus 420 i overensstemmelse med én udførelsesform. LSS-sensorrækken kan omfatte et inertimålesystem, et orienteringsmålesystem og et absolut positionsmålesystem. Inertimålesystemet (IMS) kan indbefatte accelerometere med 3 frihedsgrader (3DOF), gyroskoper og gravitationssensorer, der kan være sensorer i mikroelektromekaniske systemer (MEMS). Orienteringsmålesystemet kan indbefatte et magnometer eller magnetometer såsom et kompas, et inklinometer, en retningskodeenhed og et radiofrekvenssystem til pejling i forhold til referenceretning. Det absolutte positionsmålesystem kan indbefatte sensorer 1430 til et globalt positioneringssystem (GPS).

Sensorrækken kan yderligere omfatte en proksimitetssensor eller et system 1410 til lysdetektering og afstandsmåling (LIDAR) (f.eks. roterende eller lineært) og/eller en optisk sensor 1420 såsom ét eller flere kameraer eller infrarøde (IR) sensorer. Proksimitetssensorer kan indbefatte jordhøjdesensorer. Optiske sensorer kan placeres på alle sider af skallen og vende i alle retninger. Optiske sensorer kan også give brugeren visuelle informationer. Disse informationer kommunikeres ved hjælp af LSS-processoren, via et datalinkkabel og/eller den trådløse transceiver. Proksimitetssensorer og optiske sensorer muliggør, at systemet er i stand til 360 graders årvågenhed og kollisionsforebyggelse ved at detektere forhindringer (f.eks. en del af en trætop) og ændre LSS'ets kurs for at undgå forhindringerne. Systemet er også i stand til at give feedback om jordpositionsdata (eller vandpositionsdata) til luftfartøjets pilot og besætning.

Yderligere LSS-sensorer kan indbefatte en tøjningssensor til måling af last på det centrale strukturelle element 510, en rotationskodeenhed eller trykmotor (1210)hastighedssensor, der kan være inkrementel eller absolut, og en nedlukningstap (1170)tilstedeværelsessensor.

Der kan i LSS'et anvendes fjernpositionssensorer eller signallys, fjerncomputerenheder eller målknude-transceiver-indretninger til at hjælpe med at karakterisere bevægelsen af den nedhængende platform (f.eks. en helikopter-ownshipflytype), LSS'et og den ophængte last og en mållokalitet af interesse såsom en person, der skal reddes, eller en lastdestination.

LSS-processoren 1010 anvender algoritmer til modtagne sensorsystemdata med henblik på at give en ønsket systemrespons. For eksempel kan GPS-sensoren raffineres via kinetiske realtids-(RTK)-algoritmer med henblik på at raffinere den absolutte position. Målingerne fusioneres via ikke-lineære datafusionsfremgangsmåder såsom Kalman-filtreringsfremgangsmåder med henblik på at give optimale tilstandsestimater i alle frihedsgrader for præcist at karakterisere systemets lokalitet og bevægelse i det geodætiske rum.

Figur 15 illustrerer skematiske driftskomponenter i et system til stabilitet ved ophængt last 410, hvilke driftskomponenter indbefatter en fjerngrænseflade 1550 i overensstemmelse med én udførelsesform. Inde i LSS-systemet 410 er der en sensorsuite 1505, der kan indbefatte positionssensorer 1506, orienteringssensorer 1507, inertisensorer 1508, proksimitetssensorer 1509, referencelokalitetssensorer 1510 og reaktionstryksensorer 1511. LSS'ets processorkapacitet 1520 indbefatter processoren 1010 og mikrokontrolenhederne. LSS-hukommelse 1525 omfatter generelt en hukommelse med direkte tilgang (RAM) og en permanent ikke-midlertidig masselagerindretning, såsom et solid state-drev, og indeholder navigationssystemer 1526, måldata 1527 og modus- eller kommandotilstandsinformationer 1528. Kommunikationssystemer 1530 indbefatter trådløse systemer 1531 såsom den trådløse transceiver 1020 og kablede systemer 1532. LSS-output 1515 indbefatter reaktionstrykstyring 1516 via trykmotorens kontrolenheder 930. Effektstyringssystemer 1540 regulerer og fordeler strømforsyningen fra f.eks. batterierne 910. En databus forbinder de forskellige interne systemer og logiske komponenter i LSS'et.

Et interaktivt display eller en fjerngrænseflade 1550 er en computerenhed, der kan være selvdrevet eller fastfortrådet til et luftfartøjsskrog. Det interaktive display 1550 modtager data fra LSS'et, f.eks. trådløst. Dataene fra LSS'et vises på det interaktive display 1550; computerdataene analyseres og omdannes til visuelle referencer. Det interaktive display kommunikerer også operatørens ønskede kommandotilstande som beskrevet nedenfor til LSS'et.

Det interaktive display eller fjerngrænsefladen 1550 er i forbindelse med LSS'et 410 via kommunikationssystemer 1570, der kan være trådløse 1571 eller kablede 1572. Output 1560 fra fjerngrænsefladen 1550 kan indbefatte informationer, der vises på en skærm 1561, og lydsignaler 1562. Input 1565 til fjerngrænsefladen 1550 til styring af LSS'et kan indbefatte kommandoer via en berøringsfølsom skærm 1566 eller et joystick 1567. I forskellige udførelsesformer kan fjerngrænsefladen 1550 omfatte én eller flere fysiske og/eller logiske indretninger, der tilsammen tilvejebringer de funktionaliteter, som er beskrevet i nærværende ansøgning.

Aspekter af systemet kan inkorporeres i en specialiseret eller specialudformet computerindretning eller dataprocessor, der er specifikt programmeret, konfigureret eller konstrueret til at udføre én eller flere af de computereksekverbare ordrer, der er detaljeret beskrevet i nærværende ansøgning. Aspekter af systemet kan også udøves i distribuerede computermiljøer, hvor opgaver eller moduler udføres ved hjælp af fjernprocessorindretninger, der er forbundet via et kommunikationsnetværk, såsom et lokalnet (LAN), fjernnet (WAN) eller internettet. I et distribueret computermiljø kan moduler være lokaliseret i både lokale lagerindretninger og fjernhukommelseslagerindretninger. Som skematisk illustreret i figur 15 er laststabilitetssystem 410 og fjerndisplaygrænseflade 1550 forbundet ved hjælp af et kablet eller trådløst netværk.

Figur 16 illustrerer en perspektivgengivelse 1600 af en fjernpositionsenhed eller målknude i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. Fjernpositionsenheden eller målknuden omfatter en udvendig sensorsuite eller et signallys, der er konfigureret til at kommunikere trådløst med LSS'et som en positionsreference. Hvis LSS'et anses for at være den primære sensorsuite, kan en sekundær sensorsuitelokalitet være den platform, hvorfra kablet ophænges, og en tertiær sensorsuitelokalitet kan være en lokalitet af interesse for lasten (f.eks. til positionering med henblik på at opnå eller aflevere lasten).

En fjernpositionsenhed kan indbefatte en positionstransceiver, der er konfigureret til at kommunikere med LSS'et via den trådløse transceiver 1020 og tilvejebringe en positionsreference. For eksempel kan en fjernpositionsenhed fastgøres til en helikopterownship-flytype eller en kran, hvorunder lasten ophænges.

I nogle udførelsesformer er fjernpositionsenheden eller målknuden en sort boks, der er fremstillet af holdbart polymer- eller plastmateriale og tilstrækkelig stor til at passe ind i en hånd, 1610. Kassen 1610 har en udvendig antenne på siden af eller øverst på kassen, 1620. Fjernpositionsenheden kan f.eks. fastgøres til helikopteren ved hjælp af magneter, bolte eller en hvilken som helst anden fastgørelsesmekanisme. Målknuden kan nedkastes til en lokalitet på jorden eller f.eks. fastgøres til en redningskrans eller en anden flydende indretning, en redningsmand, en last, der skal samles op, en lokalitet, hvor en last skal afleveres, eller en driftsspecifik lokalitet.

Figur 17 illustrerer en perspektivgengivelse 1700 af en ladestation til et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. I nogle udførelsesformer kan LSS'et for nemheds og bekvemmeligheds skyld opbevares og oplades i en ladestation på en stationær lokalitet eller om bord på et luftfartøjsskrog. Ladestationen 1710 kan køre på tilgængelige strømkilder såsom strøm om bord på en maskine såsom en helikopter eller på strøm fra en generator.

Ladestationen 1710 er en dockingstationsegnet station, dvs. at LSS'et kan forbindes med og være placeret inde i selve ladestationen 1710. I nogle udførelsesformer har dockingstationen to arme 1720, én på hver side af systemet; placering af LSS'et imellem armene, indtil der konstateres en kliklyd, fastlåser LSS'et. Efter passende placering vil LSS'ets elektriske kontakter, der er placeret på rammen i systemet, komme i kontakt med elektriske kontakter inde i ladestationen; hvilket automatisk påbegynder en elektrisk opladning af LSS'et. LSS'et kan frigives via et tryk på en knap på siden af ladestationen, 1740.

For at vise brugeren status for opladningen har ladesystemet et lys, der angiver status for opladningen, 1730. Øverst på ladestationen har stationen en afbryder, når der operativt er behov for dette, 1750. I mellemtiden kan operatørerne også tænde og slukke for ladestationen og se status for opladningen via bærbare interaktive skærme 1550.

Figur 18 illustrerer en driftsrutine 1800 i et system til stabilitet ved ophængt last, hvilken driftsrutine indbefatter multiple modi eller kommandotilstande i overensstemmelse med én udførelsesform.

I blok 1805 er laststabilitetssystemapparatet installeret på det kabel, hvorfra lasten vil være ophængt. Systemet behøver ikke at blive drevet til installation.

I blok 1810 er LSS'et sat i drift. I nogle udførelsesformer kan systemet initialiseres ved at trykke på en knap, der er lokaliseret på overfladen af LSS'ets midtermodul. Nær ved den lettilgængelige udvendige knap, der kan initialisere systemet, kan der forekomme en anden knap, som ved nedtrykning muliggør øjeblikkelig systemnedlukning. Ud over initialiseringsgrænsefladen på midtermodulet kan systemet også initialiseres af en operatør, som ikke befinder sig direkte ved siden af systemet. Én eller flere eksterne operatører, herunder, men ikke begrænset til, en redningsmand i enden af kablet, kan initialisere systemet ved at trykke på en knap på én eller flere interaktive skærme 1550, som trådløst er forbundet med LSS'et.

I blok 1815 er LSS'et aktiveret og fortsætter til drift 1820 i én af LSS'ets funktionelle modi eller kommandotilstande, som er valgt af operatøren. De funktionelle modi eller kommandotilstande for systemet er:

Inaktiv modus 1821: alle interne systemer i LSS'et er i drift (f.eks. via LSS'et observeres bevægelsen, og den korrigerende handling beregnes), men trykmotorerne afbrydes eller holdes kun ved en tomgangshastighed, uden handling med henblik på at påvirke lastens bevægelse.

Opretholdelse af relativ position versus ownship-flytype-modus 1822: LSS'et er stabiliseret i forhold til det slyngede oprindelsespunkt. Når LSS'et ophænges med en last under en helikopter, vil LSS'et f.eks. forblive direkte under helikopteren. LSS'et lokaliserer ownship-flytype-bevægelsen og udfører de korrigerende handlinger, der er nødvendige for kritisk at dæmpe en hvilken som helst anden bevægelse af ophængt last. Hvis ownship-flytype bevæger sig med en lav hastighed, vil LSS'et sammenkoble hastigheden, således at de to enheder bevæger sig i fællesskab. Efter en forstyrrelse af lasten tilvejebringer LSS'et et reaktionstryk i retning af forstyrrelsen med henblik på at modvirke forstyrrelsen, hvilket eliminerer svingningen.

Flytning til/fastholdelse af-positionsmodus 1823: LSS'et vil stabilisere til en fast position, hvilket modvirker påvirkningen fra vejret eller små bevægelser af helikopteren eller en anden nedhængende platform. Denne modus har den virkning, at den uskadeliggør al bevægelse. Operatøren kan sende den ønskede målposition til LSS'et via fjerngrænsefladen 1550. Dette kan opnås på mindst to måder:

Målknudeposition 1824: Operatøren kan placere en LSS-fjernpositionsenhed eller målknude 1610 på den ønskede nedsænkningslokalitet (f.eks. lokalitet 160 i figur

1). Målknuden 1610 vil kommunikere trådløst med LSS'et med henblik på at angive den ønskede position, og LSS'et reagerer ved at manøvrere til den ønskede lokalitet. Fjerngrænsefladen 1550 UI vil modtage og vise lokalitetsinformationerne for begge enheder.

Brugerudpeget position 1825: Operatøren kan anvende fjerngrænsefladen 1550 UI til at sende en udpeget position (f.eks. bredde- og længdekoordinater) som en beordret lokalitet for LSS'et. Systemet vil derefter stabilt dirigere den ophængte last til den ønskede position. Systemet vil samtidig sende feedback til fjerngrænsefladen 1550 UI vedrørende positions- og afstandsinformationer.

Fastholdelsespositionsmodus 1826: LSS'et vil modstå al bevægelse og fastholde sin aktuelle position, uafhængigt af ownship-flytypens bevægelse. Denne modus har den virkning, at den uskadeliggør al bevægelse. Denne modus har betingede responser med hensyn til henholdsvis ownship-flytype-hastighed, sikkerhedsfaktorer og fysiske begrænsninger.

Direkte styring-modus 1827: Joystickdrift af LSS'et i tre frihedsgrader. Operatøren er i stand til direkte at styre positionering, rotation og trykmotorudgangsniveau. Selv om LSS'et er et fuldstændig lukket kredsløb og ikke kræver ekstern styring under driften, er der mulighed for brugerstyring.

I blok 1830 fuldfører operatøren driften og indhenter LSS'et.

I blok 1835 kan systemet lukkes ned ved at trykke på en knap på det interaktive display eller ved at trykke på knappen på selve midtermodulet. Hvis LSS'et indbefatter sammenklappelige fremdriftsarme, kan de foldes sammen. Lasten frigøres fra lastkrogen 630, og derefter frigøres det ophængte kabel fra hejseringen 520 oven på LSS'et. LSS'et kan derefter stuves væk i opladeren eller en hvilken som helst bekvem lokalitet.

Figur 19 illustrerer en beslutnings- og styrerutine 1900 i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. LSS'et drives i et lukket kredsløb med henblik på at forstå positionen og bevægelsen næsten i realtid, udføre et sæt beregninger for at bestemme den mest ønskede systemrespons, derefter sende den ønskede respons til luftfremdriftsystemtrykmotorrækken med henblik på at afbøde kablets svingning under operationer. Denne fremgangsmåde er kontinuerlig, så længe systemet forsynes med strøm.

LSS-topniveaustyringsflowdiagrammet 1900 starter i blok 1905 med dataopsamling fra en lang række sensorer, der indbefatter (men ikke er begrænset til) accelerometer, gyroskop, magnetometer, GPS, LIDAR/radar, maskinvision og/eller afstandsmålere.

I blok 1910 kombinerer LSS'et data fra sensorerne med henblik på at opnå en datafusion, der beskriver positionen, orienteringen bevægelsen og miljøet.

Sensordata fusioneres og filtreres ved hjælp af LSS'et via ikke-lineære varianter af Kalman-filteret med henblik på at give en nøjagtig gengivelse af systemets tilstand. Traditionelle styrefremgangsmåder med lukket kredsløb, herunder fuzzy-tunede proportionale, integrale og derivat-feedback-kontrolenheder, har bidirektionel kommunikation med avancerede styrefremgangsmåder, hvilket indbefatter neurale net med dyb indlæring og fremtidspropagerede Kalman-filtre, der muliggør yderligere realtidssystemidentifikation.

I blok 1915 udføres der med LSS'et tilstandsestimering under anvendelse af ikke-lineære tilstandsestimatorer med henblik på at projicere fremtidig bevægelse på kortere sigt baseret på datafusionen og på feedback fra beslutnings- og styremotoren til tilstandsestimatoren.

I blok 1920 foretages der med LSS'ets beslutnings- og styremotor en tilstandsestimering 1915, informeret ved hjælp af den brugervalgte funktionelle modus eller kommandotilstand 1820, samt yderligere feedback fra reaktionstryk- og orienteringsmapningen 1930 og outputstyring 1940, og det besluttes, hvorledes LSS'et skal bevæge sig eller udøve kraft.

Systemalgoritmisk output sendes til bevægelseskontrolenheder, til hvilke den ønskede reaktionstrykrespons vil blive sendt til de elektriske kanalblæsere via fasestyring. Nettoreaktionstrykoutputtet mappes i realtid via kodeenheder og lastceller og sendes derefter tilbage til værten og kontrolenhederne til styring i det lukkede kredsløb.

I blok 1930 gælder LSS'ets reaktionstryk- og orienteringsmapning for beslutningen via LSS'et om, hvordan LSS'et skal bevæge sig eller udøve kraft 1920 med henblik på at bestemme et reaktionstryk og en orientering for at påføre reaktionstrykket med henblik på bevægelse eller udøvelse af kraft som besluttet.

I blok 1935 gælder blæsermapningen det bestemte reaktionstryk og orienteringen med henblik på at påføre reaktionstrykket for at generere en blæsermapning til styring af trykmotorerne 1210 med henblik på at opnå det bestemte reaktionstryk og orienteringen for LSS'et.

I blok 1940 udøver LSS'ets trykmotorer 1210 det beordrede styreoutput, der implementerer en dynamisk respons i form af reaktionstryk, der modvirker uønsket bevægelse.

Hele fremgangsmåden er ubemandet og automatiseret bortset fra de operatørvalgte funktionelle højniveaustyremodi. Nettooutputtet er en styrekraft til stabilisering af en ophængt last.

Der kan monteres statusindikatorlys på forskellige overflader af LSS'et med henblik på at hjælpe med synlighed og drift af LSS'et ovenfra og nedenfra. For eksempel kan LSS'et nær ved trykmotorerne have udvendig belysning såsom LED'er, der identificerer kanterne og orienteringen af LSS'et. Dette muliggør forbedret identifikation under vanskelige synsforhold såsom barske vejrforhold. Under driften viser LED-displayindikatorerne både på det interaktive display og selve systemlegemet, at systemet er aktivt og formidler nyttige informationer.

Figur 20A illustrerer en perspektivgengivelse af en øverste kabelring med udvendige statusindikatorlys i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform, og figur 20B illustrerer en gengivelse set fra oven af statusindikatorlys i et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. Øverst på LSS-huset og omkring hejseringen 520 kan oplyste statusindikatorer angive varierede typer af informationer, der er nyttige for en operatør, fra LSS'et.

I nogle udførelsesformer kan et statusindikatorlysdisplay angive LSSsignalmodtagelsesintegritet. LSS-processoren 1010 måler signalstyrken, og baseret på forudbestemte tærskelværdier ændres lysenes farver til at angive en sådan styrke.

En anden statusindikator kan angive retningen og omfanget af reaktionstryk, som systemet udviser. I nogle udførelsesformer er pilene 2010 farve-LED'er, hvor den inderste pil, der peger udad, er grøn, den næste er gul, den tredje er orange, og den yderste pil er rød. LSS'et kan oplyse pilindikatorerne 2010 med henblik på at angive den retning, hvori systemet forsøger at flytte lasten, og anvender pilfarvehierarkiet til at skildre systemets output. For eksempel kan en grøn indikator 2010 angive et 5 %-25 % systemoutputniveau, gul kan angive 25 %-50 %, orange 50 %-75 % og rød 75 %-100 %. Et højt outputniveau giver også en indikation til en platformoperatør såsom en kranoperatør eller luftfartøjspilot om at bevæge sig i den retning, der angives ved hjælp af pilene 2010 for at reducere systemoutput og holde den ønskede lastpositionering.

De koncentriske midterrings-LED'er 2020 kan også indbefatte farver, såsom en grøn indre ring, en orange mellemste ring og en rød ydre ring. De cirkulære LED-ringe 2020 kan angive lastens højde over jorden. For eksempel kan den grønne ring angive en højde på mere end 25 fod over jorden, den orange ring kan angive en højde på mellem 25 fod og 10 fod over jorden, og den røde ring kan angive en højde på mindre end 10 fod over jorden.

I forskellige udførelsesformer kan udvendige LSS-statusindikatorlys være konfigureret til at angive én eller flere af en position af LSS'et, en orientering af LSS'et, en afstand fra forhindringer, en højde over jorden, en signalkvalitet for den trådløse transceiver, en modus eller kommandotilstand for LSS-processoren, en inertiadfærd hos lasten, en energikapacitet eller tilgængelig effekt fra strømforsyningen, en arbejdsbelastning eller et effektforbrug for trykmotorerne, reaktionstrykket fra hver trykmotor, en bevægelse eller retning af reaktionstryk for LSS'et og en anbefalet retning for en operatør med hensyn til at manøvrere den platform, hvorfra lasten hænger ned.

Figur 21 illustrerer et skærmprint 2100 af en styregrænseflade til et system til stabilitet ved ophængt last i overensstemmelse med én udførelsesform. Det interaktive display 1550 er en computerindretning, der er i trådløs forbindelse med LSS'et med en skærm, der viser indikatorer for systemets aktuelle tilstand og systemets styreelementer. For eksempel indbefatter det illustrerede displayskærmprint en graf 2110 over reaktionstryk over tid for hver trykmotor 1210 og en udlæsning af energikapacitet 2120 og målinger for aktuelt blæserreaktionstryk 2130. I forskellige udførelsesformer vil det interaktive display 1550 også angive LSS-systemets position i forhold til lokaliteten for den nedhængende platform og/eller målknude. Det interaktive display 1550 tilvejebringer også lasttilstandsfeedback i form af visuelle (og lydlige, når det er hensigtsmæssigt) indikatorer, der beskriver lastens inertiadfærd, foreslåede foranstaltninger og systemets arbejdsbelastning i realtid.

I forskellige udførelsesformer indeholder det interaktive display 1550 forskellige knapper, der angiver og vælger forskellige funktionelle modi eller kommandotilstande for systemet, som beskrevet ovenfor med reference til figur 18. Skulle LSS'et ikke være inden for operatørens rækkevidde, kan operatøren også initialisere LSS'et via det interaktive display 1550. Styregrænsefladen 2100 indbefatter også en nødsituationsafbrydelsesmekanisme 2140 i form af en knaldrød SLUK-kontakt.

Figur 22 illustrerer en graf 2200, der viser bevægelsen af en svingende last 2230 og bevægelsen af en last, som er stabiliseret 2240 ved hjælp af et system til stabilitet ved ophængt last. På Y-aksen plotter grafen vinkelposition (i grader) af en last 2210, hvilket i dette tilfælde angiver en livredder, som svinger neden under en helikopter. På X-aksen plotter grafen den forløbne tid (i sekunder) 2220 fra et initialt 30 graders sving, en usædvanlig stor forstyrrelse på grund af turbulente vinde, mens en livredder i fuldt udstyr, og som vejer 100 kg nedsænkes på en båd. Et så stort sving fra den vertikale akse er en usædvanlig farlig situation for livredderen, ownship-flytype-besætningen og personerne i nød på båden.

Uden LSS'et ville piloten gradvis genvinde kontrollen over den ophængte livredder 2230, men livredderen ville fortsætte med at svaje i længere tid og kunne til sidst gribe fat i eller ramme bådens rælinger og falde ned på dækket. Med LSS'et vender livredderen derimod hurtigt tilbage til en rolig vertikal position neden under ownshipflytype. LSS'et dæmper den 30 grader store oscillerende bevægelse til mindre end én grad på under ti sekunder. Inkorporering af LSS'et i en sådan operation reducerer helikopterens svævetid og gør det muligt for besætningens chef sikkert at nedsænke livredderen på båden, hvilket i sidste ende mindsker operationens risiko og varighed.

Det laststabilitetssystem, der er beskrevet i nærværende ansøgning, styrer den pendullignende bevægelse af en ekstern last, som er fastgjort til et kabel, via et dynamisk luftfremdriftssystem til eliminering af lateral svajning og rotationssvingning. LSS'et er ukristisk med hensyn til den type platform, hvorfra det ophænges. Det karakteriserer den nødvendige flydynamik til at udføre korrigerende foranstaltninger på ophængte laster af alle typer. Det kan tilpasses til udvendige laster, slyngelaster og redningshejseoperationer, blandt mange andre anvendelser, hvor der kan drages nytte af et selvstændigt, selvdrevet stabiliseringssystem med lukket kredsløb, der modvirker pendulsvingningen af en hvilken som helst ophængt last.

Skønt der i nærværende ansøgning er blevet illustreret og beskrevet specifikke udførelsesformer, vil det af fagfolk kunne forstås, at alternative og/eller ækvivalente implementeringer kan substitueres for de specifikke udførelsesformer, som er vist og beskrevet, uden at der afviges fra omfanget af den nærværende beskrivelse. Selv om der ovenfor er beskrevet forskellige udførelsesformer i form af en helikopterownship-flytype kan der i andre udførelsesformer f.eks. anvendes et LSS under en byggekran eller portalkran. Hensigten med denne ansøgning er at dække alle tilpasninger eller variationer af de udførelsesformer, som er beskrevet i nærværende ansøgning.

Claims (1)

1. Krav 1. Laststabilitetssystemapparat [110, 210, 260, 310, 410] til stabilisering af en last, der ophænges via et kabel [120] ovenfra [130], hvilket apparat omfatter:

   et midtermodul [500, 810, 1110, 1160], der omfatter:

   et fastgørelsespunkt til kablet [520] og et fastgørelsespunkt til lasten [540, 600, 630, 650], et strukturelt trækelement [510] mellem fastgørelsespunktet til kablet og fastgørelsespunktet til lasten og en trykmotormonteringsstruktur [810, 840, 1260], der er forbundet med det strukturelle trækelement;

   en strømforsyning [910, 920, 1540];

   en sensorrække [1030, 1400, 1410, 1420, 1430, 1505], der omfatter:

   et inertimålesystem [1508] et orienteringsmålesystem [1507] og et absolut positionsmålesystem [1506];

   en trådløs transceiver [1531];

   en trykmotorstyreenhed [930, 1516];

   to eller flere trykmotorer [1210, 1230, 1280], der er forbundet med trykmotormonteringsstrukturen [200, 250, 300, 400, 800, 1300] og styres ved hjælp af trykmotorstyreenheden; og en processor [1010, 1520], der er operabelt forbundet [1000, 1500] med sensorrækken, den trådløse transceiver og trykmotorstyreenheden;

   hvor processoren er konfigureret til at:

   bestemme en bevægelse [150, 1900, 2230] af lasten, baseret på sensorrækkens målesystemer og påføre reaktionstryk for at orientere apparatet i en retning og at påføre reaktionstryk i retningen med henblik på at modvirke lastens bevægelse ved styring af trykmotorerne [1900, 2240].

   Krav 2. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor de to eller flere trykmotorer omfatter ensrettede eller bidirektionelle afskærmede blæsere [100, 200, 250, 300,

   400, 450, 475].

   Krav 3. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor de to eller flere trykmotorer omfatter et lige antal trykmotorer, og par af trykmotorer er monteret på modsatte sider af midtermodulet [100, 200, 250, 300, 400, 450, 475, 1225, 1275].

   Krav 4. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 3, hvor de to eller flere trykmotorer er monteret i en fast orientering i forhold til midtermodulet [100, 200, 250, 300, 400, 450, 475], og hvilket apparat er i stand til reorientering i retningen som reaktion på det reaktionstryk, som tilvejebringes ved hjælp af parrene af trykmotorer, der er monteret på modsatte sider af midtermodulet.

   Krav 5. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, der endvidere omfatter en trykmotormonteringsmekanisme, hvor de to eller flere trykmotorer kan aftages fra midtermodulet [1100, 1225, 1275, 1300] uden værktøj.

   Krav 6. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor fastgørelsespunktet til kablet omfatter én eller flere af en hejsering eller en krog [520], der er konfigureret til at muliggøre rotation omkring kablets [530] akse, således at en vridning eller rotationsbevægelse af kablet afkobles fra apparatets orientering [500], og apparatet kan orientere sig selv i en hvilken som helst retning, der er nødvendig for at stabilisere lasten.

   Krav 7. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor strømforsyningen omfatter ét eller flere batterier [910, 920].

   Krav 8. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 7, der endvidere omfatter en ladestation [1700], der er konfigureret til elektrisk at blive forbundet med apparatet med henblik på at oplade det ene eller flere batterier og fysisk at modtage og fastgøre apparatet.

   Krav 9. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor strømforsyningen omfatter en kablet strømforbindelse [140, 1532, 1540].

   Krav 10. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, der endvidere omfatter et hus [210, 420] omkring midtermodulet [400, 450, 475, 800, 900, 1000, 1300, 1400].

   Krav 11. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor sensorrækkens inertimålesystem omfatter mindst ét accelerometer eller gyroskop, sensorrækkens orienteringsmålesystem omfatter mindst ét magnetometer eller kompas, og sensorrækkens absolutte positionsmålesystem omfatter en sensor til et globalt positioneringssystem (GPS) [1430].

   Krav 12. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor sensorrækken yderligere omfatter mindst én af en proksimitetssensor eller et system til lysdetektering og afstandsmåling (LIDAR) [1410], en infrarød (IR) eller optisk sensor [1420], en gravitationssensor [1400], en tøjningssensor [1400], en rotationskodeenhed eller trykmotorhastighedssensor [1400] eller en nedlukningstaptilstedeværelsessensor [1170, 1400].

   Krav 13. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, der endvidere omfatter en fjernpositionsenhed uden for apparatet, lokaliseret i en position, der er fast i forhold til den lokalitet, hvorfra kablet ophænges, eller en mållokalitet, hvor fjernpositionsenheden indbefatter en positionstransceiver, der er konfigureret til at kommunikere med den trådløse transceiver og levere en positionsreference til apparatet [1600].

   Krav 14. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, der endvidere omfatter udvendige statusindikatorlys, der er konfigureret til at angive én eller flere af en position af apparatet, en orientering af apparatet, en afstand fra forhindringer, en højde over jorden, en signalkvalitet for den trådløse transceiver, en modus eller kommandotilstand for processoren, en inertiadfærd hos lasten, en energikapacitet eller tilgængelig effekt fra strømforsyningen, en arbejdsbelastning eller et effektforbrug for de to eller flere trykmotorer, reaktionstrykket fra hver trykmotor, en bevægelse eller retning af reaktionstryk for apparatet og en anbefalet retning for en operatør med hensyn til at manøvrere en platform, hvorfra lasten hænger ned [2000, 2050].

   Krav 15. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, der endvidere omfatter en brugerbetjent knap eller kontakt på apparatet med henblik på at initialisere eller slukke apparatet [1810] og en nødsituationsnedlukningsmekanisme, der omfatter en aftagelig tap [1170].

   Krav 16. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, der endvidere omfatter et interaktivt fjerndisplay, der omfatter en displayprocessor, en skærm, en inputindretning og en displaytransceiver, der er konfigureret til at kommunikere med den trådløse transceiver [1550, 2100], hvor det interaktive fjerndisplay er konfigureret til at: modtage data trådløst fra laststabilitetssystemapparatet via displaytransceiveren [1571]; vise, via skærmen, indikatorer for én eller flere af en position af apparatet, en orientering af apparatet, en afstand fra forhindringer, en højde over jorden, en signalkvalitet for den trådløse transceiver, en modus eller kommandotilstand for processoren, en inertiadfærd hos lasten, en energikapacitet eller tilgængelig effekt fra strømforsyningen, en arbejdsbelastning eller et effektforbrug for de to eller flere trykmotorer, reaktionstrykket fra hver trykmotor, en bevægelse eller retning af reaktionstryk for apparatet og en anbefalet retning for en operatør med hensyn til at manøvrere en platform, hvorfra lasten [1560, 2100] hænger ned; og tilvejebringe brugerstyring, via inputindretningen, med henblik på at indstille én eller flere af modus- eller kommandotilstanden for processoren, en målposition for apparatet og aktivering af en nødsituationsafbrydelse [1565, 1800, 2100].

   Krav 17. Laststabilitetssystemapparat ifølge krav 1, hvor apparatet omfatter et selvstændigt, selvdrevet stabiliseringssystem med lukket kredsløb, der kontinuerligt modvirker en pendullignende svingning af den ophængte last [1900, 2200].