CN105083554A - 旋翼飞行器的外部负重绳 - Google Patents

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CN105083554A CN201510245342.4A CN201510245342A CN105083554A CN 105083554 A CN105083554 A CN 105083554A CN 201510245342 A CN201510245342 A CN 201510245342A CN 105083554 A CN105083554 A CN 105083554A
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Abstract

旋翼飞行器的外部负重绳,是一种用于附连到旋翼飞行器(1)的货钩装置(7)处的外部负重绳(8),该货钩装置(7)包括至少一个第一货钩(7c)和至少一个第二货钩(7d),所述外部负重绳(8)包括至少一个第一绳股(10a)和至少一个第二绳股(10b),其中所述至少一个第一绳股(10a)适于附连到所述至少一个第一货钩(7c),并且所述至少一个第二绳股(10b)适于附连到所述至少一个第二货钩(7d),其特征在于,所述第一和第二绳股(10a、10b)中的至少一个包括相关联的长度调整单元(11a、11b),长度调整单元(11a、11b)适于在操作过程中基于相关联的操作参数(12、14)缩短或拉长所述第一和第二绳股(10a、10b)中的所述至少一个。

Description

旋翼飞行器的外部负重绳
技术领域
本发明涉及一种用于附连到旋翼飞行器的货钩装置处的外部负重绳,该货钩装置包括至少一个第一货钩和至少一个第二货钩,该外部负重绳包括权利要求1的特征。
背景技术
旋翼飞行器,并且特别是直升机,通常用于执行空中运输和运送任务。例如,直升机一般用以将负载运输和运送到山区,并且更具体地,运输到没有道路或由于例如冬天的极端天气条件导致道路不能用于运输或运送的山区。另外,直升机用于运输和运送军用负载或者用于建筑领域,其中,负载可以是任何种类的材料。而且,直升机可以在消防时用于运输消防桶。此外,直升机在伐木时用于运输伐下的木材也是很有用的。在所有这些情形下,直升机可能需要运输相当重的外部负载,根据直升机的基础类型,所述负载可能重达几顿。
为了使得给定的直升机用于运输外部负载,该直升机可以装有货钩装置,用于连接到外部负载的外部负重绳可以附连到该货钩装置。因此,给定的外部负载可以藉由外部负重绳悬挂于直升机,此对于不适合装在直升机机舱里面的大型负载是特别有用的。
然而,此类外部负重绳以及货钩装置必须设计并专门构造成安全性非常高地携载相当重的外部负载,同时对于直升机整体而言尽量的小。另外,此类设计和构造也需要与适用的安全条例和规范相适应,所述安全条例和规范诸如是美国联邦航空条例(FAR)和/或欧洲认证规范(CS)。
根据FAR和CS,通常使用以单个货钩布置(即,带有单个货钩)的货钩装置来运输非人类外部负载或非人类外部货物(NHEC)。相反地,通常使用以双货钩布置(即,带有两个独立的货钩)的货钩装置来运输人类外部负载或人类外部货物(HEC)。在此类货钩装置中,货钩通常设计成具有相同的额定负载,而与它们是用于单一货钩布置还是用于双货钩布置无关。然而,特别地对于NHEC运输,每个货钩的额定负载对于可以从给定直升机悬挂出的最大外部负重是限制因素。
更具体地,在双货钩布置中,设置有两个货钩,以满足例如FAR29.865规定的、用于HEC运输的安全要求。然而,第二个货钩通常仅作为备用货钩,如下所述。虽然双货钩布置对于HEC运输是强制的,并且对于NHEC运输不是必要的,但是即使不需要满足用于NHEC运输的FAR要求,双货钩布置也可以用以运输NHEC。在此情形下,第二货钩一般轻易不在NHEC运输中使用,但尽管如此,安装在基础的货钩装置上也会存在所有不利影响。
如以上已提及的,不同货钩装置的货钩通常藉由合适的外部负重绳将给定的直升机连接到待运输的HEC或NHEC上。对于以单个货钩布置的具有单个货钩的货钩装置,使用单根绳子,而通常所称的Y形绳用于以双货钩布置的具有两个货钩的货钩装置。
文献US2012/0145832A1描述了带有单根绳的、用于直升机的负载提升装置,该绳可以实施为缆绳,该缆绳包括在缆绳收藏件中的足够长度。该缆绳收藏件实施为藉由相关联延伸臂附连到直升机的绞盘。该缆绳在一端固定到直升机(即绞盘),并且具有一自由端。待升起的负载可以固定到一载重构件上,该载重构件设置在缆绳上。可以从缆绳收藏件中放出该缆绳以从直升机向下降低载重构件。当降低或向上拉动载重构件时,缆绳作用于直升机上的力引入的部位。该载重构件设置在缆绳上使得它可以沿着缆绳运动。至少一个缆绳附连部位设于直升机上,并且与力引入的部位间隔开,并且使得或者可以使得缆绳的自由端固定在该附连部位上。
然而,此负载提升装置需要使用绞盘和延伸臂,它们增加了直升机的总体重量,并因此消极地影响直升机的性能。另外,采用单根绳的缆绳不适用于具有两个货钩的以双货钩布置的货钩装置,以双货钩布置的货钩装置一般与适合的Y形绳结合使用,如上所述。此类Y形绳通常包括专门的负载转递绳股和比负载转移绳股长的备用绳股,其中所述两个绳股分别独立地附连到两个货钩之一上。
然而,在直升机运行过程中,外部负载的整个质量会总是经由负载转移绳股转移到直升机,而与在直升机向前或向后飞行过程中外部负载相对于直升机的相应偏斜角度无关。因此,备用绳股所附连的货钩用作备用钩。
可替换地,此类Y形绳可以包括两个具有相等长度的绳股,其中,在直升机盘旋期间或拉升过程中,外部负载的整体质量传递到该直升机。然而,在直升机向前或向后飞行过程中,外部负载的整体质量经由两个绳股中仅一个转移到该直升机,使得所述两个绳股的另一个所附连到的货钩同样也仅用作备用钩。
换句话说,借助于具有两个货钩的以双货钩布置的货钩装置,结合此类通常使用的Y形绳中的任一种,在运行中外部负载的整体质量总是经由单个货钩几乎仅仅传递到直升机,而不论是运输HEC还是运输NHEC。因此,虽然设置有具有给定自重的第二货钩,但是对于运输或负载支承目的,该货钩几乎是无用的,使得其自重仅代表附加的重量,该附加的重量还必须要由直升机运输,并且因此消极地影响了相应的直升机性能。
另外,由于外部负重所传递到货钩上的额定负载对于NHEC运输过程中可悬挂于给定直升机的最大外部负重是限制因素,该最大外部负重限制为两个货钩中的最低额定负载。因此,如果在NHEC运输过程中要运输更大的外部负重,那么两个货钩必须设计为更加牢固以抵抗此类更大的外部负重。然而,越牢固,则由于较大的自重,货钩通常也会越重,此同样也消极地影响了相应直升机的性能。
在使用具有两个货钩的、以双货钩布置的货钩装置的直升机进行NHEC运输过程中,用于扩大可运输外部负重的另一种可能性是在所有飞行模式和条件下分配外部负重,使得外部负重能够同时分布到两个货钩上。因此,两个货钩都贡献于携载这样的外部负重,即该外部负重可以因此大于货钩中的仅一个携载整体外部负重的情形。
文献US3,265,336A描述了一种直升机,该直升机具有用于在相关联的坚固点处从直升机悬挂货物的装置,其中,每个坚固点在所有飞行模式和条件贡献于携载由货物所限定的外部负重。这些装置包括两根单绳,所述绳实施为由四个滑轮单元支承的缆绳,每个滑轮单元经由相关联的托架附连到设置在直升机机身下侧处的相应坚固点。每个缆绳连接两根对角的滑轮,使得两根缆绳在其中心段彼此交叉。
然而,用于从直升机悬挂货物的这些装置使用了四个滑轮单元,这增加了不必要的直升机总体重量,因此,消极地影响了直升机的性能。另外,在中心段处的两根缆绳的交叉可能会导致不期望的摩擦,并且因此导致不期望的磨损,此会缩短缆绳的寿命并消极地影响它们的功能。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种新型悬挂装置,该装置至少适用于从直升机(或者更一般地,任何旋翼飞行器)悬挂HEC或NHEC,同时在旋翼飞行器的所有飞行模式中将相应的外部负重分布到旋翼飞行器的一个以上的相关联货钩。
该目的是通过一种用于附连到旋翼飞行器的货钩装置处的外部负重绳而实现的,该货钩装置包括至少一个第一货钩和至少一个第二货钩,所述外部负重绳包括权利要求1的特征。
更具体地,根据本发明,提供一种用于附连到旋翼飞行器的货钩装置处的外部负重绳,该货钩装置包括至少一个第一货钩和至少一个第二货钩。所述外部负重绳包括至少一个第一绳股和至少一个第二绳股,其中所述至少一个第一绳股适于附连到所述至少一个第一货钩,并且所述至少一个第二绳股适于附连到所述至少一个第二货钩。所述第一和第二绳股中的至少一个包括相关联的长度调整单元,该长度调整单元适于在操作过程中基于相关联的操作参数缩短或伸长所述第一和第二绳股中的所述至少一个。
本发明的外部负重绳使有效负载相较于各单个货钩的额定负载而增大,并且特别是使NHEC有效负载增大,该NHEC有效负载适用于具有以双货钩布置的货钩装置的旋翼飞行器,因为藉由该外部负重绳从旋翼飞行器悬挂的外部负重有利地分配到了两个货钩上。此可以通过使用通常不用的备用货钩来实现,以增加适用于该旋翼飞行器的有效负载和可以由该旋翼飞行器运输的外部负重,该备用货钩在NHEC运输的情形下一般是不需要的。
优选地,本发明的外部负重绳设计为三绳股的Y形绳,该三绳股Y形绳安装在以双货钩布置的货钩装置的两个货钩之间。根据一个方面,该创造性的外部负重绳适于根据外部负载的外部负重和所谓的外部起吊负载角度而延长或缩短,该外部起吊负载角度即是在旋翼飞行器在向前或向后飞行过程中外部负载相对于旋翼飞行器的偏斜角度。因此,外部负重可以优选地以尽可能相等的方式分配并分布到两个货钩。
有利地,藉由紧凑的货钩,可以将外部负重特别是NHEC运输中的外部负重增大到超出两个货钩的每个的额定负载。另外,可以获得用于双货钩安装的紧凑系统装置,并且对于HEC或NHEC运输,相同的货钩可以用于增加的最大外部负载。此外,在外部负载操作期间,由于长度调整装置的作用,可以减小不同类型的冲击负载、g-负载或者振动。因此,对于操作者,可以实现操作中更大的灵活性。
优选地,本发明外部负重绳具有安装在Y形绳每个绳股中的相关联的长度调整单元。每个此类长度调整单元优选地至少适于延长以将外部负重分配到每个货钩上并且同时避免对每个单个的货钩产生过载的情况。
根据优选实施例,所述相关联的长度调整单元包括缩短和拉长的能力,该能力根据位于所述至少一个第一货钩和所述至少一个第二货钩之间的预定间隙而限定。
根据另一优选实施例,所述相关联的长度调整单元适于在操作过程中基于所述相关联的操作参数来缩短或拉长所述第一和第二绳股中的所述至少一个,以将施加到所述外部负重绳上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股和所述至少一个第二绳股。
根据另一优选实施例,提供一种外部负重接口,以在操作过程中附连到待由所述旋翼飞行器携载的外部负重,所述外部负重在所述旋翼飞行器的向前或向后飞行过程中偏斜相关联的外部负重偏斜角,其中,所述相关联的操作参数至少包括所述外部负重的重量和尺寸以及/或者所述外部负重偏斜角。
根据另一优选实施例,所述相关联的长度调整单元适于在操作过程中至少根据所述外部负重的所述重量和尺寸以及/或者所述外部负重偏斜角来缩短或拉长所述第一和第二绳股中的所述至少一个,以将由所述外部负重施加到所述外部负重绳上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股和所述至少一个第二绳股。
根据另一优选实施例,至少一个第三绳股连接到所述至少一个第一绳股和所述至少一个第二绳股,所述至少一个第三绳股包括外部负重接口,以在操作过程中附连到待由旋翼飞行器携载的外部负重。
根据另一优选实施例,所述第一绳股包括第一长度调整单元,该第一长度调整单元适于在操作过程中基于所述相关联的操作参数来缩短或拉长所述至少一个第一绳股,并且所述第二绳股包括第二长度调整单元,该第二长度调整单元适于在操作过程中基于所述相关联的操作参数来缩短或拉长所述至少一个第二绳股,其中所述第一长度调整单元和所述第二长度调整单元限定长度调整装置。
根据另一优选实施例,所述第一长度调整单元和/或所述第二长度调整单元由具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料限定。
根据另一优选实施例,所述绳材料包括聚酰胺。
根据另一优选实施例,所述预定拉伸性能适于使得所述长度调整装置能够将在操作过程中施加到所述外部负重绳上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股和所述至少一个第二绳股,使得所述有效负载可以超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩的每个的最大有效负载。
在此类构造中,用于第一和第二绳股的弹性伸长的预定拉伸性能限定能够在这些绳股之间实现的潜在的长度差。因此,该预定的拉伸性能必须考虑为使得该潜在长度差通过外部负重绳的延长来获取,该外部负重绳的延长使得施加到第一和第二货钩中的减轻的一个货钩上的力仍旧足够大以增大旋翼飞行器的总体外部有效负载,并且到第一和第二货钩中的负担的一个货钩上的力不大于该货钩的额定负载。然而,应当注意的是,外部负重绳的拉长得越少,它的高度应当越大。
根据另一优选实施例,所述第一长度调整单元和/或所述第二长度调整单元包括具有预定阻尼性能的至少一个簧圈阻尼器。
根据另一优选实施例,所述预定阻尼性能适于使得所述长度调整装置将在操作过程中施加到所述外部负重绳上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股和所述至少一个第二绳股,使得所述有效负载可以超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩的每个的最大有效负载。
在此类构造中,预定阻尼性能限定能够在第一绳股和第二绳股之间实现的潜在长度差。因此,预定阻尼性能必须考虑为使得该潜在的长度差由外部负重绳的延长来获取,该外部负重绳的延长使得施加到第一和第二货钩中的减轻的一个货钩上的力仍旧足够大以增大旋翼飞行器的总体外部有效负载,并且施加到第一和第二货钩中的负担的一个货钩上的力不大于该货钩的额定负载。
根据另一优选实施例,所述第一长度调整单元和/或所述第二长度调整单元包括至少一个滑轮组装置,其中所述至少一个第一绳股和/或所述至少一个第二绳股的至少一部分卷在所述至少一个滑轮组装置上。
根据另一优选实施例,卷在所述至少一个滑轮组装置上的所述至少一个第一绳股和/或所述至少一个第二绳股的至少所述一部分包括具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料,所述绳材料具体是聚酰胺。
根据另一优选实施例,所述至少一个滑轮组装置包括多个滑轮,所述至少一个第一绳股和/或所述至少一个第二绳股的所述一部分卷在所述多个滑轮上。
根据另一优选实施例,所述至少一个滑轮组装置适于使得所述长度调整装置将在操作过程中施加到所述外部负重绳上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股和所述至少一个第二绳股,使得所述有效负载可以超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩的每个的最大有效负载。
在此类构造中,用具有高延伸率材料构造的滑轮组装置结构限定能够在第一绳股和第二绳股之间获得的潜在的长度差。因此,用具有高延伸率材料建构的滑轮组装置结构必须被考虑为使得该潜在的长度差由外部负重绳的延长来获取,该外部负重绳的延长使得施加到第一和第二货钩中的减轻的一个货钩上的力仍旧足够大以增大旋翼飞行器的总体外部有效负载,并且施加到第一和第二货钩中的负担的一个货钩上的力不大于该货钩的额定负载。然而,应当注意的是该外部负重绳的延伸率越低,滑轮组装置或在滑轮组装置中的对应绳环的高度越大。
根据另一优选实施例,所述相关联的长度调整单元包括导引滑轮装置。
有利地,此类导引滑轮装置在第一和第二绳股上移动以改变在这些绳股之间的潜在长度差,直到在各绳股上实现力平衡。
根据另一优选实施例,所述导引滑轮装置包括至少一个导引滑轮,该至少一个导引滑轮可运动地布置在所述至少一个第一和第二绳股上,所述至少一个导引滑轮适于在操作过程中在所述第一和第二绳股上运动,以用于缩短或拉长所述第一和第二绳股中的所述至少一个。
根据另一优选实施例,所述至少一个导引滑轮适于在操作过程中在所述第一和第二绳股上移动,以用于缩短或拉长所述至少第一和第二绳股中的所述至少一个,以将在操作过程中施加到所述负重绳上的有效负载分布到所述至少一个绳股和所述至少一个第二绳股上,使得所述有效负载可以超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩的每个的最大有效负载。
附图说明
参照附图,在下文描述中借助示例来概括本发明的优选实施例。在这些附图中,相同或功能相同的部件或元件用相同的附图标记和字母表示,并且由此近在下文描述中说明一次。
图1示出了根据本发明的旋翼飞行器的立体图以及所述旋翼飞行器的起落架、货钩装置和外部负重绳的放大立体图,
图2示出了在盘旋过程中图1的旋翼飞行器的起落架、货钩装置和外部负重绳的示意性侧视图,
图3示出了在向前飞行过程中图1的旋翼飞行器的起落架、货钩装置和外部负重绳的示意性侧视图,
图4示出了在升起操作中和盘旋过程中图1的旋翼飞行器在提升操作中和盘旋过程中的起落架、货钩装置和外部负重绳的示意性侧视图,
图5示出了图4的货钩装置和外部负重绳截断的放大图,
图6示出了示例性绳在操作过程中的特性图表,
图7示出了在盘旋过程中图1的旋翼飞行器的第一实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,
图8示出了在向前飞行过程中图1的旋翼飞行器的第一实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,以及货钩装置和外部负重绳的截取放大图,
图9示出了在盘旋过程中图1的旋翼飞行器的第二实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,
图10示出了在向前飞行过程中图1的旋翼飞行器的第二实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,以及货钩装置和外部负重绳的截取放大图,
图11示出了在向前飞行过程中图1的旋翼飞行器的第三实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,以及外部负重绳的截取放大图,
图12示出了在向前飞行过程中图1的旋翼飞行器的第三实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,
图13示出了在盘旋过程中图1的旋翼飞行器的第四实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,以及外部负重绳的截取放大图,以及
图14示出了在向前飞行过程中图1的旋翼飞行器的第四实施例的起落架、货钩装置和外部负重绳的侧视图,
具体实施方式
图1示出了具有机身2的旋翼飞行器1,该机身包括尾桁2a和机舱2b,机舱2b确定机身2的机头2c。旋翼飞行器1例如体现为直升机并且因此在下文中为了简单称为直升机,示意性地示出的直升机在沿着向前飞行的方向9向前飞行。
直升机1优选地包括起落架6,该起落架6沿直升机1的向前飞行方向9具有前端6a和尾端6b,所述起落架6刚性地附连到该机身2。直升机1优选地还包括至少一个主旋翼1a和至少一个罩式反扭矩装置3,所述主旋翼1a构造成在运行期间提供升力和向前或向后的推力,所述罩式反扭矩装置3构造成在运行期间提供反向扭矩,即,用以抵消由于至少一个主旋翼1a旋转所产生的扭矩,以用以平衡直升机1的偏航。
该至少一个反扭矩装置3示意性地设置在尾桁2a的尾段处,该尾桁2a优选地还包括减震器4、尾翼5a和带有方向舵5b的安定翼5。尾翼5a优选地可以调整其倾斜度,并且可以因此具有优于水平稳定器的功能。可选地或附加地,直升机1设置有合适的水平稳定器。方向舵5b优选地适于提供对直升机1的改进的方向控制,并且可以偏斜大角度以减小在侧向飞行中安定翼5的给定横向阻力。
然而,应当注意的是,设置在尾桁2a的尾段处的至少一个反扭矩装置3以及带有减震器4和方向舵5b的安定翼5仅仅被描述用以说明直升机1的一个示例性实施例而不是因此限制本发明。相反,以下所述的本发明可以同样地适用于任何直升机,而不论其尾段的相应结构。
根据一个实施例,限定有两个货钩附连点7a、7b的、以双货钩布置的货钩装置7安装到起落架6。可替换地,货钩装置7可以直接附连到机身2,或者两个货钩附连点7a、7b可以直接设置在机身处。
货钩装置7优选地适于较佳地藉由合适的附连环8a、8b来附连外部负重绳8。外部负重绳8又优选地至少适于从直升机悬挂NHEC负重以进行运输,直升机1可以藉由诸如附连环等外部负重接口8c而附连到外部负重绳8。
根据一个实施例,外部负重绳8以具有三个绳股10a、10b、10c的所谓Y形绳的形式实现。绳股10a、10b优选地限定V形绳20,并且较佳地藉由腿接口10d(诸如互连环)进行互连。更具体地,绳股10a、10b的每个在一个轴端分别设置有相关联的附连环8a、8b,并且在另一个轴端处附连到绳股接口10d。因此,绳股10a、10b形成V形,并因此构成V形绳20,该V形绳20附连到绳股接口10d。此外,沿向前飞行的方向9看,绳股10a构成前绳股,而绳股10b限定后绳股。由此,为了简单和清晰,绳股10a在下文中称为“前绳股10a”,而绳股10b在下文中称为“后绳股10b”。
绳股10c优选地在一个轴端处设置有外部负重接口8c,而在另一轴端处优选地附连到绳股接口10d。当绳股10c藉由绳股接口10d连接到V形绳20时,V形绳20和绳股10c形成Y形,使得外部负重绳8本身实现为Y形绳。由此,为简洁明了,外部负重绳8在下文中称为Y形绳8。此外,由于绳股10c可以藉由外部负重接口8c至少附连到相应的NHEC负重,并且由此将NHEC负重连接到V形绳20,所以绳股10c在下文中称为“连接绳股10c”。
图2示出了图1的直升机1的机身2,其具有起落架6,货钩装置7附连到该起落架6。然而,为了使附图简单清晰,货钩装置7仅示意性地藉由货钩附连点7a、7b表示,在货钩附连点7a、7b处,第一和第二货钩7c、7d安装到货钩装置7上。
示意性地,第一和第二货钩7c、7d与Y形绳8连接。更具体地,V形绳20的前绳股10a藉由附连环8a附连到第一货钩7c,并且V形绳20的后绳股10b藉由附连环8b附连到第二货钩7d。此外,连接绳股10c藉由外部负重接口8c连接到外部负重12,具体地,例如连接到NHEC负重。
根据一个实例,Y形绳8、且更具体地,V形绳20包括长度调整装置11,该长度调整装置11适于在操作过程中基于相关联的操作参数缩短或延长V形绳20,如以下参照图3所描述的。优选地,前绳股10a和后绳股10b中的至少一个包括长度调整单元,该长度调整单元与长度调整装置11相关联并且适于在操作过程中基于相关联的操作参数缩短或延长前绳10a和后绳股10b中的该至少一个。根据一个方面,前绳股10a包括相关联的长度调整单元11a,而后绳股10b包括相关联的长度调整单元11b。
当在上升方向13提升直升机1时,即在升起外部负重12时,长度调整单元11a、11b拉长到V形绳20的力平衡位置,即直到在前绳股10a和后绳股10b的每个上的力达到平衡。在直升机1盘旋过程中,也采用该力平衡位置,如图4所示。
图3举例地示出了在直升机1沿着向前飞行的方向9向前飞行过程图1和图2的直升机1的机身2。如图2所示,机身2具有起落架6,该起落架6具有货钩装置7,货钩装置7附连到起落架6并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12。
一旦外部负重12开始沿向前飞行方向9或反向向后飞行方向进行摆动,则在直升机1向前飞行的过程中,长度调整单元11a被拉长,而长度调整单元11b被缩短,或者在向后飞行的过程中,长度调整单元11a被缩短,而长度调整单元11b被拉长。更具体地,一旦外部负重12开始在直升机1的向前飞行过程中摆动时,它会从相关联的提升位置14a偏斜到相关联的飞行位置14b,该飞行位置14b具有例如达到30°(如FAR27/29.865中所限定的最大值)的相关联的偏斜角度14,并且前绳股10a将拉长,而后绳股10b将缩短。示意性地,相关联的偏斜角度14大约30°。
然而,应当注意的是,即使在向前飞行过程中可能有大于30°的各偏斜角,但是对于相当重的负载,不会产生这些偏斜角。仅对具有高空气阻力的轻载,外部负重12可能会摆动超过30°,但是此对与本发明Y形绳8没有影响。
然而,藉由外部负重12的摆动,以上参考图2所述的力平衡被扰乱,并且长度调整单元11a拉长且长度调整单元11b缩短,直到在V形绳20的前绳股10a和后绳股10b上的力的总和对应于由外部负重12施加在Y形绳8上的力,由此发生新的力平衡,使得外部负重12保持在相关联的飞行位置14b中。此适用于沿纵向布置的货钩7c、7d。基于前绳股10a和后绳股10b的该新的力平衡,施加在货钩7c、7d上的负重小于直接施加在单个货钩上的负重。
图4示出了图1和图2的直升机1的起落架6,该起落架6通过举例示出是在直升机1的盘旋过程中。如在图2中所示,起落架6具有货钩装置7,货钩装置7附连到起落架6并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12。Y形绳8、且更具体地,V形绳20包括长度调整装置11,根据在图7中更详细地描述的第一实施例,该长度调整装置11体现为具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料,该绳材料诸如为聚酰胺。
图5更详细地示出了图4的货钩装置的货钩附连点7a、7b,货钩附连点7a、7b分别设置有货钩7c、7d。此外,也更详细地示出了图4的V绳20的前绳股10a和后绳股10b的附连环8a、8b,附连环8a、8b分别附连到货钩7c、7d。
图6示出了示例性特性图表15,其具有在操作过程中的示例性绳的长度调整特性曲线16,该示例性绳可以用于实现图4和图5中的V形绳20。该特性图表15包括横坐标轴15a和纵坐标轴15b,横坐标轴15a示出了该示例性绳的延伸率,所述延伸率以百分比给出,纵坐标轴15b示出了施加到该示例性绳的负载,所述负载以其潜在断裂载荷的百分比给出。
更具体地,示例性绳优选地包括具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料。应当注意的是,合适的绳对于本领域普通技术人员是熟知的,并且当前可用在10%断裂载荷时延伸率为5%和10%之间的各种绳。此类绳可以有利地适于与V形绳20一起使用。
例如,使用这样的GeoOne聚酰胺绳来实现具有231000N的断裂载荷并且安全系数为10的该示例性绳,即,该GeoOne聚酰胺绳直径为32mm,在10%断裂载荷时具有一延伸率,该延伸率可以从该长度调整特性曲线16得出,为大约8.2%。假定V形绳20具有3000mm的长度或高度,V形绳20会以8.2%的延伸率拉长246mm。
根据一个实施例,使用该示例性绳来实现V形绳20,并且因此V形绳20在下文中称为“示例性V形绳20”。优选地,示例性V形绳20的前绳股10a和后绳股10b的每个都体现为该示例性绳。
在示例性操作中,示例性V形绳20用于运输2.2吨的负重。由此,在根据图2和图4的提升操作和盘旋过程中,在示例性V形绳20的前绳股10a和后绳股10b上可以测得11000N的有效负载。在根据图3的直升机1的向前飞行过程中,即具有大约30°的偏斜角14,可以测得的是,示例性V形绳20的前绳股10a拉长大约75mm并且后绳股10b缩短大约75mm,使得可以测得在前绳股10a和后绳股10b之间的总体长度差为大约150mm。
基于这些测定值,在示例性V形绳20的前绳股10a所附连到货钩7c上得到的力RFFH可以确定为:
RFFH = 11000 N + ( 75 mm × 11000 N 246 mm ) = 14354 N ‾ ‾ ,
并且,在示例性V形绳20的后绳股10b所附连到货钩7d上得到的力RFAH可以确定为:
RFAH = 11000 N - ( 75 mm × 11000 N 246 mm ) = 7646 N ‾ ‾ .
换句话说,当使用示例性V形绳20运输2.2吨的负重时施加到两个货钩7c、7d中的一个上的最大有效负载小于15000N。现在假定通常使用的货钩设计用于17000N的适用有效负载,即用于运输至多1.7吨的负重,此类通常使用的货钩可以用在双货钩布置中,其中本发明的Y形绳8具有用于运输2.2吨或更重的负重的示例性V形绳20,因为施加到各个此类货钩的有效负载会小于17000N的适用有效负载,并且在本实例中甚至小于15000N。
图7示出了图1和图2的直升机1的起落架6,其通过实例示出为在图4的直升机1的盘旋过程中,该起落架6具有货钩装置7,钩装置7附连到起落架6并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12。优选地,Y形绳8包括图6的示例性V形绳20。
示意性地,V形绳20具有限定在V形绳上端线20a和V形绳下端线20b之间的高度17,该上端线20a由货钩附连点7a、7b确定,该下端线20b由绳股接口10d确定。此外,V形绳20具有相关联的枢转点线20c,该枢转点线20c由前绳股10a和后绳股10b的附连环8a、8b的相应枢转点确定。另外,可以确定V形绳中心线20d,该中心线20d示意性地对应于连接腿10c的假想延长线。该V形绳中心线20d和枢转点线20c示意性地包含连接绳股盘旋角19a,示意性地,该盘旋角19a为90°并且当外部负重开始如上所述摆动时该盘旋角19a会减小。
如在图4中所示的,Y形绳8、且更具体地,V形绳20包括长度调整装置11,根据第一实施例,该长度调整装置11体现为具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料,该绳材料诸如为聚酰胺。优选地,长度调整装置11的长度调整单元11a、11b的每个根据第一实施例体现,即体现为具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料。
根据一个方面,根据第一实施例的长度调整单元11a、11b中的至少一个或者优选地二者包括根据在两个货钩7c、7d之间预定间隙18限定的缩短和拉长(或延长)能力。在两个货钩7c、7d之间的该预定间隙18一方面受到两个7c、7d之一的设计的限制,以允许货钩7c、7d都相对于彼此进行自由运动而不会碰撞到彼此,另一方面如果两个货钩7c、7d中的一个在操作过程中意外被释放,则受到重心运动的限制。然而,应当注意的是,该预定间隙18越大,在操作过程中图6所示的前绳股10a和后绳股10b之间的总体长度差会越大。
如以上在图2中所提及的,以上在图6中所述的相应缩短或拉长在操作过程中优选地基于相关联的操作参数执行。该缩短或拉长通常意图将施加到Y形绳8的有效负载分布到前绳股10a和后绳股10b,优选地使得该有效负载可以超过分别适用于两个货钩7c、7d中的每个的最大有效负载。该相关联的操作参数优选地至少包括外部负重12的重量和尺寸,和/或图3的外部负重偏斜角14。
图8示出了图7的具有货钩装置7的起落架6,该货钩装置7附连到起落架并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12,但是现在处于图1和图2的直升机1的向前飞行过程中。在向前飞行成向前飞行方向9时,外部负重12沿着起落架6的后端6b的方向摆动,由此将图7的连接绳股盘旋角19a减小为连接绳股盘旋角19b,该角度19b与图3的偏斜角14一起限定连接绳股盘旋角19a。
另外,在向前飞行中,由于长度调整单元11a、11b的功能,前绳股10a和后绳股10b具有长度差。该长度差也称为V形绳长度差,并且由附图标记21表示。该长度差21取决于一些操作参数,这些操作参数包括外部负重12、偏斜角14、图7的预定间隙8以及潜在绳材料的用于弹性伸长的预定拉伸性能。
图9示出了图1和图2的直升机1的起落架6,其通过实例示出为在图7的直升机1的盘旋过程中,该起落架6具有货钩装置7,钩装置7附连到起落架6并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12。然而,与图7相反,V形绳20现在以一体件形成,即没有由绳股接口10d分隔成两部分。此外,Y形绳8、且更具体地,V形绳20的长度调整装置11现在根据第二实施例体现为导引滑轮装置22而不是具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料。以下参照图10更详细地描述导引滑轮装置22。
图10示出了根据图9的具有货钩装置7的起落架6,该货钩装置7附连到起落架6并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12,但是现在处于图1和图2的直升机1的向前飞行过程中。在向前飞行成向前飞行方向9时,外部负重12如图8所示进行偏斜,并且相关联的有效负载经由导引滑轮装置22分布到V形绳20的前绳股10a和后绳股10b。
更具体地,导引滑轮装置22优选地包括至少一个导引滑轮22a,该导引滑轮22a可运动地布置在V形绳20上并且因此布置在前绳股10a和后绳股10b上。该至少一个导引滑轮22a藉由相关联的连接接口22b连接到绳股接口10d,绳股接口10d又连接到Y形绳8的连接绳股10c。
在操作过程中,该至少一个导引滑轮22a在V形绳20上动动并且在前绳股10a和后绳股10b上运动,使得前绳股10a和后绳股10b中的一个缩短,而另一个拉长,以将由外部负重12施加到Y形绳8上的有效负载分布到前绳股10a和后绳股10b,较佳地使得该有效负载可以超过分别适用于两个货钩7c、7d中的每个的最大有效负载。示意性地,在向前飞行的过程中,前绳股10a拉长而后绳股缩短。
图11示出了图1和图2的直升机1的起落架6,其通过实例示出为在图7的直升机1的盘旋过程中,该起落架6具有货钩装置7,钩装置7附连到起落架6并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12。然而,与图7相反,Y形绳8、以及更具体地,V形绳20的长度调整装置11现在根据第三实施例体现为具有预定阻尼性能的至少一个簧圈阻尼器23a、23b而不是具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料。
优选地,长度调整装置11的长度调整单元11a、11b的每个根据第三实施例体现,即体现为具有预定阻尼性能的至少一个簧圈阻尼器23a、23b。示意性地,V形绳20的前绳股10a的长度调整单元11a具有簧圈阻尼器23a,而V形绳20的后绳股10b的长度调整单元11b具有簧圈阻尼器23b。
根据一个方面,簧圈阻尼器23a包括壳体24b,该壳体24b设置有第一连接钩24c以连接到前绳股10a。在壳体24b内,布置有簧圈24a,簧圈240a优选地是碳素簧圈。示意性地,簧圈24a安装到柱塞24d,该柱塞24d设置有第二连接钩24e以用于连接到前绳股10a。
应当注意的是,簧圈阻尼器23a可以布置在沿着前绳股10a上的任何位置处,此在图11中仅示意性地选为紧接在起落架6的下方。为此目的,前绳股10a分成两部分,这两部分分别附连到簧圈阻尼器23a的第一和第二连接钩24c、24e处。
还应当注意的是簧圈阻尼器23b优选地以与簧圈阻尼器23a类似的方式实现。因此,为简洁明了,以下省略了对簧圈阻尼器23b的更详细描述。
如上所提及的,簧圈阻尼器23a、23b具有预定阻尼性能,其较佳地适于使得这些簧圈阻尼器23a、23b能够将操作过程中施加到Y形绳8上的有效负载分布到前绳股10a和后绳股10b,较佳地使得该有效负载可以超过分别适用于两个货钩7c、7d中的每个的最大有效负载。优选地,预定阻尼性能使得簧圈阻尼器23a、23b在盘旋过程中或当提升外部负重12时不完全延伸,使得簧圈阻尼器23a、23b可以在向前飞行的过程中进一步延伸,如以下参照图12所述的。
图12示出了图11的具有货钩装置7的起落架6,该货钩装置7附连到起落架并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12,但是现在处于图1和图2的直升机1的向前飞行过程中。在向前飞行成向前飞行方向9时,外部负重12如图8所示进行偏斜,并且相关联的有效负载经由簧圈阻尼器23a、23b分布到V形绳20的前绳股10a和后绳股10b。
如图12所示,与前绳股10a一起设置的簧圈簧圈阻尼器23a在向前飞行过程中比在盘旋过程中延伸地相对较多,而与后绳股10b一起设置的簧圈簧圈阻尼器23b在向前飞行过程中比在盘旋过程中延伸地相对较少。换句话说,与图11相比,簧圈阻尼器23a拉长而簧圈阻尼器23b缩短。
图13示出了图1和图2的直升机1的起落架6,其通过实例示出为在图7的直升机1的盘旋过程中,该起落架6具有货钩装置7,钩装置7附连到起落架6并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12。然而,与图7相反,Y形绳8、以及更具体地,V形绳20的长度调整装置11现在第四实施例体现为至少一个滑轮组装置25a、25b,而不是具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料。
优选地,长度调整装置11的长度调整单元11a、11b的每个根据第四实施例体现,即体现为至少一个滑轮组装置25a、25b。示意性地,V形绳20的前绳股10a的长度调整单元11a具有滑轮组装置25a,而V形绳20的后绳股10b的长度调整单元11b具有滑轮组装置25b。此外,前绳股10a和后绳股10b的至少一部分相应地被卷在相关联的滑轮组装置25a、25b上。优选地,至少该部分包括具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料,具体地为聚酰胺。
根据一个方面,滑轮组装置25a包括多个上滑轮26a和下滑轮26b,前绳股10a的该部分卷在所述滑轮26a、26b上。这些上滑轮26a和下滑轮26b相对地布置在相关的滑轮支承架26中,该滑轮支承架26设置有连接钩26d以用于连接到前绳股10a。
应当注意的是,滑轮组装置25a可以布置在沿着前绳股10a上的任何位置处,此在图13中仅示意性地选为紧着在起落架6的下方。为此目的,前绳股10a分成两部分,这两部分中的一个附连到连接钩26d,而另一个卷在上滑轮26a和下滑轮26b上,并且例如牢固地附连到这些滑轮26a、26b中的一个。
还应当注意的是,滑轮组装置25b优选地以类似于滑轮组装置25a的方式实现。因此,以下省略了对滑轮组装置25b的更详细描述。
根据一个方面,滑轮组装置25a、25b适于将施加到Y形绳8的有效负载分布到前绳股10a和后绳股10b,较佳地使得该有效负载可以超过分别适用于两个货钩7c、7d中的每个的最大有效负载。优选地,滑轮组装置25a、25b在盘旋过程中或在提升外部负重12时,不是完全展开的,使得滑轮组装置25a、25b能够在向前飞行过程中进一步展开,如图14所示。
图14示出了图13的具有货钩装置7的起落架6,该货钩装置7附连到起落架并附连到Y形绳8,Y形绳8又附连到外部负重12,但是现在处于图1和图2的直升机1的向前飞行过程中。在向前飞行成向前飞行方向9时,外部负重12如以上在图8所述进行偏斜,并且相关联的有效负载经由滑轮组装置25a、25b分布到V形绳20的前绳股10a和后绳股10b。由此,对比图13,前绳股10a被滑轮组装置25a拉长,而后绳股10b被滑轮组装置25b缩短。
应当注意的是,对上述实施例的各种修改是本领域普通技术人员的公知常识,并且因此被认为是本发明的部分。例如,可以实现组合上述实施例,其中前绳股10a例如设置有根据第一实施例的长度调整单元,而后绳股10b设置有根据第三实施例的长度调整单元,或者前绳股10a例如设置有根据第一实施例的长度调整单元和根据第三实施例的长度调整单元,等等。
附图标记列表
1旋翼飞行器
1a主旋翼
2机身
2a尾桁
2b机舱
2c机头
3反扭矩装置
4减震器
5安定翼
5a尾翼
5b方向舵
6起落架
6a起落架前端
6b起落架前端
7货钩装置
7a,7b货钩附连点
7c,7d货钩
8外部负重绳
8a,8b外部负重绳附连环
8c外部负重接口
9向前飞行方向
10a外部负重绳前绳股
10b外部负重绳后绳股
10c外部负重绳连接绳股
10d绳股接口
11外部负重绳长度调整装置
11a前绳股长度调整单元
11b后绳股长度调整单元
12外部负重
13提升方向
14外部负重偏斜角
14a外部负重提升位置
14b外部负重飞行位置
15长度调整装置功能图
15a拉伸率轴
15b负重增加轴
16长度调整功能曲线
17V形绳高度
18货钩间隙
19a连接绳股盘旋角
19b连接绳股飞行角
20V形绳
20aV形绳上端线
20bV形绳下端线
20cV形绳枢转点线
20dV形绳中线
21V形绳长度差
22导引滑轮装置
22a导引滑轮
22b连接接口
23a,23b簧圈阻尼器
24a碳簧
24b簧圈阻尼器外壳
24c上壳体货钩
24d阻尼器活塞
24e下壳体货钩
25a,25b滑轮组装置
26a上滑轮
26b下滑轮
26c滑轮支承架
26d支承架货钩

Claims (19)

1.一种用于附连到旋翼飞行器(1)的货钩装置(7)处的外部负重绳(8),所述货钩装置(7)包括至少一个第一货钩(7c)和至少一个第二货钩(7d),所述外部负重绳(8)包括至少一个第一绳股(10a)和至少一个第二绳股(10b),其中所述至少一个第一绳股(10a)适于附连到所述至少一个第一货钩(7c),并且所述至少一个第二绳股(10b)适于附连到所述至少一个第二货钩(7d),其特征在于,所述第一和第二绳股(10a、10b)中的至少一个包括相关联的长度调整单元(11a、11b),所述长度调整单元(11a、11b)适于在操作过程中基于相关联的操作参数(12、14)缩短或拉长所述第一和第二绳股(10a、10b)中的所述至少一个。
2.如权利要求1所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述相关联的长度调整单元(11a、11b)包括缩短和拉长的能力,所述能力根据位于所述至少一个第一货钩(7c)和所述至少一个第二货钩(7d)之间的预定间隙(18)而确定。
3.如权利要求1所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述相关联的长度调整单元(11a、11b)适于在操作过程中基于所述相关联的操作参数(12、14)来缩短或拉长所述第一和第二绳股(10a、10b)中的所述至少一个,以将施加到所述外部负重绳(8)上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股(10a)和所述至少一个第二绳股(10b)。
4.如权利要求1所述的外部负重绳(8),
其特征在于,设置有外部负重接口(8c)以在操作过程中附连到待由所述旋翼飞行器(1)携载的外部负重(12),所述外部负重(12)在所述旋翼飞行器(1)的向前或向后飞行过程中偏斜相关联的外部负重偏斜角(14),其中,所述相关联的操作参数(12、14)至少包括所述外部负重(12)的重量和尺寸以及/或者所述外部负重偏斜角(14)。
5.如权利要求4所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述相关联的长度调整单元(11a、11b)适于在操作过程中至少根据所述外部负重(12)的所述重量和尺寸以及/或者所述外部负重偏斜角(14)来缩短或拉长所述第一和第二绳股(10a、10b)中的所述至少一个,以将由所述外部负重(12)施加到所述外部负重绳(8)上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股(10a)和所述至少一个第二绳股(10b)。
6.如权利要求1所述的外部负重绳(8),
其特征在于,至少一个第三绳股(10c)连接到所述至少一个第一绳股(10a)和所述至少一个第二绳股(10b),所述至少一个第三绳股(10c)包括外部负重接口(8c)以在操作过程中附连到待由所述旋翼飞行器(1)携载的外部负重(12)。
7.如权利要求1所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述第一绳股(10a)包括第一长度调整单元(11a),所述第一长度调整单元(11a)适于在操作过程中基于所述相关联的操作参数(12、14)来缩短或拉长所述至少一个第一绳股(10a),并且所述第二绳股(10b)包括第二长度调整单元(11b),所述第二长度调整单元(11b)适于在操作过程中基于所述相关联的操作参数(12、14)来缩短或拉长所述至少一个第二绳股(10b),其中所述第一长度调整单元(11a)和所述第二长度调整单元(11b)构成长度调整装置(11)。
8.如权利要求7所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述第一长度调整单元(11a)和/或所述第二长度调整单元(11b)由具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料限定。
9.如权利要求8所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述绳材料包括聚酰胺。
10.如权利要求8所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述预定拉伸性能适于使得所述长度调整装置(11)能够将在操作过程中施加到所述外部负重绳(8)上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股(10a)和所述至少一个第二绳股(10b),使得所述有效负载能够超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩(7c、7d)的每个的最大有效负载。
11.如权利要求7所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述第一长度调整单元(11a)和/或所述第二长度调整单元(11b)包括具有预定阻尼性能的至少一个簧圈阻尼器(23a、23b)。
12.如权利要求11所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述预定拉伸性能适于使得所述长度调整装置(11)能够将在操作过程中施加到所述外部负重绳(8)上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股(10a)和所述至少一个第二绳股(10b),使得所述有效负载能够超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩(7c、7d)的每个的最大有效负载。
13.如权利要求7所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述第一长度调整单元(11a)和/或所述第二长度调整单元(11b)包括至少一个滑轮组装置(25a、25b),其中所述至少一个第一绳股(10a)和/或所述至少一个第二绳股(10b)的至少一部分卷在所述至少一个滑轮组装置(25a、25b)上。
14.如权利要求13所述的外部负重绳(8),
其特征在于,卷在所述至少一个滑轮组装置(25a、25b)上的所述至少一个第一绳股(10a)和/或所述至少一个第二绳股(10b)的至少所述一部分包括具有用于弹性伸长的预定拉伸性能的绳材料,所述绳材料具体是聚酰胺。
15.如权利要求13所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述至少一个滑轮组装置(25a、25b)包括多个滑轮(26a、26b),所述至少一个第一绳股(10a)和/或所述至少一个第二绳股(10b)的所述一部分卷在所述多个滑轮(26a、26b)上。
16.如权利要求13所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述至少一个滑轮组装置(25a、25b)适于使得所述长度调整装置(11)将在操作过程中施加到所述外部负重绳(8)上的有效负载分布到所述至少一个第一绳股(10a)和所述至少一个第二绳股(10b),使得所述有效负载能够超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩(7c、7d)的每个的最大有效负载。
17.如权利要求1所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述相关联的长度调整单元(11a、11b)包括导引滑轮装置(22)。
18.如权利要求17所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述导引滑轮装置(22)包括至少一个导引滑轮(22a),所述至少一个导引滑轮可运动地布置在所述至少一个第一和第二绳股(10a、10b)上,所述至少一个导引滑轮(22a)适于在操作过程中在所述第一和第二绳股(10a、10b)上运动,以用于缩短或拉长所述第一和第二绳股(10a、10b)中的所述至少一个。
19.如权利要求18所述的外部负重绳(8),
其特征在于,所述至少一个导引滑轮组(22)适于在操作过程中在所述第一和第二绳股(10a、10b)上运动,以用于缩短或拉长所述至少第一和第二绳股(10a、10b)中的所述至少一个,以将在操作过程中施加到所述负重绳(8)上的有效负载分布到所述至少一个绳股(10a)和所述至少一个第二绳股(10b)上,使得所述有效负载能够超过分别适用于所述至少一个第一和第二货钩(7c、7d)的每个的最大有效负载。
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