CN107571999B - 飞行器中的单轨起重机系统 - Google Patents

Abstract

本公开内容涉及一种用于飞行器中的单轨起重机系统(以及相应的操作方法)。所述起重机系统包括：第一纵向单轨，所述第一纵向单轨能够安装在飞机的后货舱门的下侧上，与所述后货舱门的纵向轴线平行；第二纵向单轨，其能安装在所述飞行器的货舱顶板上，并且在所述后货舱门的完全打开状态中，与所述第一纵向单轨呈对准连续性，以使得所述第一和第二纵向单轨的纵向轴线重合以形成一个共用的纵向轴线；起重机移动设备CME，其被配置成能沿所述第一和第二纵向单轨移动以升起和转移装载物；以及线性致动器，其被配置成使所述第二纵向单轨朝向所述第一纵向单轨前进和远离所述第一纵向单轨后退。

Description

飞行器中的单轨起重机系统

技术领域

本公开总体上涉及一种飞行器中的单轨起重机系统。特别地，本公开涉及飞行器中的这样一种单轨起重机系统，所述单轨起重机系统使得能够将装载物从飞行器外部转移到飞行器中以及从飞行器中转移到飞行器外部。

背景技术

从飞行器的货舱转移装载物/将装载物转移到飞行器的货舱中是当今航空运输的一个主要部分。就涉及的较轻的装载物(诸如手提箱)而言，可以使用传统的倾斜传送带。

当面临转移更重的装载物(诸如等于或大于2000kg的装载物)时，传送带解决方案已经不再可行了。对于非常重的装载物(诸如大于5000kg的装载物)，可以使用外部起重平台，该外部起重平台在飞行器的后货舱门下方移动，然后被升起到飞行器货舱的地平面。然而，这种起重平台的使用是麻烦且昂贵的，并且其对于中等重量的装载物(例如在2000kg和5000kg之间)来说也是尺寸过大的。

对于那些中等重量的装载物使用起重机，有时是外部起重机或是安装至飞行器货舱的内部起重机。外部起重机的主要问题照样是其使用是麻烦和昂贵的，而内部起重机在这方面更有利。然而，内部起重机受到许多限制，诸如允许使用起重机的法律要求，以及与打开/关闭飞行器的后货舱门有关的限制。

因此，需要一种易于使用、便宜且可简单安装的用于飞行器中的起重机系统。

发明内容

因此，需要避免上述一个或多个问题或其他相关问题的执行方案。

提供了一种用于飞行器中的单轨起重机系统，起重机系统能够将装载物从飞行器外部转移到飞行器中，反之亦然，并且该起重机系统包括：第一纵向单轨，第一纵向单轨能够安装在飞机的后货舱门的下侧上，与后货舱门的纵向轴线平行；第二纵向单轨，第二纵向单轨能安装在飞行器的货舱顶板上，并且在后货舱门完全打开的状态中，该第二纵向单轨与第一纵向单轨呈对准连续性，以使得第一和第二纵向单轨的纵向轴线重合以形成一个共用的纵向轴线；起重机移动设备CME，其被配置成能沿第一和第二纵向单轨移动，以升起和转移装载物；以及线性致动器，其被配置成使第二纵向单轨朝向第一纵向单轨前进和远离第一纵向单轨后退。该系统使起重机能够收起，以便不伸入货舱壳层并且不会干扰打开/关闭后货舱门。

在后货舱门完全打开的状态中，共用的纵向轴线相对于飞行器的水平面处于预定角度，水平面包括飞机机身的中心线。在这种情况下，预定角度可以是3.5°并且可以具有+/-2.0°的公差。另外，装载物的重量可以最高达5000kg。因此，可以有效地处理中等重量的装载物。

第一纵向单轨可以包括多个导轨(track)，每个导轨安装在滑动支架上，滑动支架附接至接口配件以被容纳在后货舱门的接口孔中。因此，第二纵向单轨可以简单地附至后货舱门的外部/下侧。

在飞行期间，CME可以固定在第二纵向单轨的近端的收起位置中，而在操作模式期间，CME能够在收起位置和第一纵向单轨的远端之间移动。如果是这样，第一和第二纵向单轨可以分别包括用于CME的滚动表面。在后一种情况下，滚动表面可以是基本上平坦的和形成为齿条形式中之一，以便与CME接合。另外或替换地，CME还可以包括轮机构以补偿导轨之间的位移以及第一和第二纵向单轨之间的过渡处的进一步位移。因此，有效地实施CME。

CME还可以包括附接装置，附接装置被配置成使停止点在CME和装载物之间物理地移动。因此，使传递到轨道的横向力和扭矩/扭力最小化。

起重机系统还可以包括在第二纵向单轨之上的货舱轨道组件，其被配置成在结构上支撑第二纵向单轨。如果是这样，线性致动器可以形成货舱轨道组件的一部分，并且可被配置成作为组件的附加杆。此外，货舱轨道组件可以能安装在货舱顶板上且位于飞机的后舷梯区域之上。因此，起重机系统能简单地安装。

第一纵向单轨的最近滑动支架可以被配置为凹式定位器壳体，以及第二纵向单轨的最远支架可以被配置为凸式对准装置，以便在线性致动器的前进移动时在第一和第二纵向单轨之间建立对准连续性。

此外，提供一种操作用于飞行器中的单轨起重机系统的方法，起重机系统能够将装载物从飞行器外部转移到飞行器中，反之亦然，其中，起重机系统包括第一纵向单轨，第一纵向单轨能够安装在飞机的后货舱门的下侧上，与后货舱门的纵向轴线平行，第二纵向单轨，第二纵向单轨能安装在飞行器的货舱顶板上，并且在后货舱门完全打开的状态中，该第二纵向单轨与第一纵向单轨呈对准连续性，以使得第一和第二纵向单轨的纵向轴线重合以形成一个共用的纵向轴线；起重机移动设备CME，其被配置成能沿第一和第二纵向单轨移动以升起和转移装载物；以及线性致动器，其被配置成使第二纵向单轨朝向第一纵向单轨前进和远离第一纵向单轨后退，方法包括下述步骤：在飞行模式期间，将CME固定在第二纵向单轨的近端处的收起位置中；在飞行模式期间，使第二纵向单轨后退以允许关闭后货舱门；在操作模式期间，使第二纵向单轨前进以便建立共用的纵向轴线；以及在操作模式期间，释放CME以便能够在收起位置和第一纵向单轨的远端之间移动。

另外，应当注意的是，本方法方面也可以体现在包括至少一个处理器和/或适当装置以实现与控制有关的方面的上述单轨起重机系统上。

附图说明

下面参考附图描述本文提出的技术的实施方案，在附图中：

图1A示出了根据本公开的起重机系统在飞行模式期间的示例性布置；

图1B示出了根据本公开的起重机系统在操作模式期间的示例性布置；

图1C示出了在操作模式期间涉及的起重机部件的示图；

图1D示出了起重机系统的示意性立体图；

图1E示出了飞行器的框架平面图；

图2A示出了货舱轨道组件的立体图；

图2B示出了货舱门轨道组件的立体图；

图3A示出了CME设备的详细视图；

图3B示出了CME悬杆(festoon)及其互连线路(wiring)组件；

图4示出了轨道致动器和接近开关的立体图；

图5示出了所涉及的起重机部件的机械架构；

图6A示出了飞行器中的轨道致动控制面板位置的立体图；

图6B示出了本公开的起重机系统之下的电子架构的示意图；

图7示出了起重机内部轨道的概况；

图8A示出了货舱轨道结构组件的另一立体概况图；

图8B示出了轨道连接适配器的细节的立体图；

图8C示出了货舱门轨道的概况；

图8D示出了图8B的定位壳体在连接状态中的立体图；

图8E示出了货舱门轨道的细节；

图8F示出了货舱门轨道的细节；

图9示出了航空输送区域中的轨道AFT几何形状(在货舱门轨道的端部处)；

图10A示出了CME收起机构；

图10B示出了CME及其悬杆的另一立体图；

图10C示出了当CME未被正确锁住以收起时的情况；

图10D示出了当CME由于干扰视觉指示而无法安全收起的情况，以及当CME收起装置正确地锁住并且CME可被正确收起时的情况；

图11A示出了扭矩和速度控制的示例；

图11B示出了与图11A相关的速度曲线图；

图12示出了悬杆电缆组件以及循环的立体图；

图13A示出了轨道致动器的断开/连接状态的侧视图；

图13B示出了与轨道相关的接近开关的侧视图；以及

图14示出了也反映了装置实施方案的部件之间的相互作用的方法实施方案。

具体实施方式

在下面的描述中，为了说明而非限制的目的，阐述了具体的细节(诸如特定的用信号表示的步骤)，以提供对本文呈现的技术的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，本技术可以在脱离这些具体细节的其他实施例中实践。

此外，本领域技术人员将理解，本文所解释的服务、功能和步骤可以使用与编程微处理器结合使用的软件或者使用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或通用计算机来实现。还将理解，虽然在方法和设备的上下文中描述了以下实施例，但是本文呈现的技术也可以体现在计算机程序产品以及包括计算机处理器和联接到处理器的存储器的系统中，其中，存储器编码有用于执行本文中公开的服务、功能和步骤的一个或多个程序。

1.综述

1.1目标

本公开描述了A400M飞行器(作为一般飞行器的实施例)的单轨起重机系统10的设计和实现。此外，本公开描述了系统的架构并且确定了组成系统的部件。内容包括：

系统描述。

每个系统部件之间的交互作用的识别。

系统的操作和行为的描述。

注意：本公开中的附图仅用于理解目的，可能不代表设计方案，特别是在其比例上。

注意：除非另有说明，图形仅用于定位目的。

1.2适用性

本公开适用于配备有本公开的起重机系统的飞行器(诸如A400M飞行器)。

1.3本公开涵盖的设备

如图1A至图1E所示，单轨起重机系统10包括以下主要部件：

安装在后货舱门D的下侧上的第一纵向轨道100。

与后货舱门下侧上的轨道100相接的第二纵向轨道200，其待安装在货舱顶板(优选地在后舷梯区域的上方)上。优选地，这种轨道应能够实现起重机收起，以便不伸入货舱壳层。

该内部轨道组件还包括用于配置轨道200的期望位置的致动装置400。

用于能够升起和转移装载物L的起重机移动设备(CME)300。

此外，以下装置优选地分别用于起重机10的控制以及用于轨道100、200的连接的控制：

手持遥控器(遥控单元)。这可以是装载物主控制系统的一部分。

控制面板，用以操作和控制内部轨道200向外部轨道100的移动(轨道致动器400控制面板)。

2.术语

2.1缩写词列表

ABD 空客指令和程序

AFT 向后

AIM 空客军用

AM 空客方法和工具

AP 空客程序

ATA 美国航空运输协会

BITE 内置测试设备

CCS 货物起重机系统

CHS 货物处理系统

CME 起重机移动设备

CMS 中央维护系统

COTS 商用现货供应

CRI 取证审查项目

CS EASA认证规范

CSA 通用标准飞行器

DAL 研制保证等级

DC 直流

DDP 设计与性能声明

DRL 文件要求列表

EADS-CASA 欧洲航空防务与航天公司-太空建设公司(Construcciones Aeronáuticas)

ECU 电子控制器单元

EPES 降落伞弹出系统

FHA 功能危害分析

FIN 功能项目编号

FWD 向前

GRS 指导和约束系统

GSE 地面支援设备

HAZ/CAT 危险的/灾难性的

HMI 人机接口

IFA 集成机身组件

JAR 联合航空要求

LH 左手，参考RH

LMC 装载物主控制器

LMCP 装载物主控制面板

LMWS 装载物主工作站

LRU 线路可置换单元

MCRI 军事认证审查项目

N/A 不适用

NVG 夜视镜

OI 操作中断

OPM 操作手册

PEPDC 主要配电中心

PTS 买方技术规范

RA 可靠性分析

RACP 轨道致动控制面板

RCCB 遥控断路器

RCU 遥控单元

RF 备用因数

RH 右手，参考LH

SCN 规格变更通知

SDD 系统说明文件

SEPDC 次要配电中心

SES 供应商设备规格

SRD 系统要求文件

SSA 系统安全评估

SRU 车间更换单元

SWLP 侧壁锁面板

TBC 待确认

TBD 待限定

ULD 单元装载物装置

VAC 交流电压

VDC 直流电压

WBR 重量和平衡报告

WF 宽频

WOW 着陆重量

3.系统设计原理

起重机系统10被设计成能够将最重达5,000kg的装载物从地面、卡车或运输装置提升到舷梯上。系统10优选地使得能够将军用货盘(高度最高达96英寸(＝2.4384m))以及将批量装载物从最高达1.7m的车板高度(与机身的中心线对准或垂直)升起和转移到舷梯或轴踵上。

起重机和货物处理系统功能之间存在由LMC支持的交互：由LMC控制器操作的借助于升起进行的货物装载物的装载/卸载能力。

起重机开发的主要驱动因素优选地是：

飞行器接口

飞行器壳层

产生的装载物

地面操作

系统的总重量

安全性和可靠性

公差

能量消耗

可维护性

任务可用性

使用寿命

3.1一般设计理念

以下主要概念优选地应用于起重机10的设计：

安全方便的操作

手动备用设备

重复控制

紧急停止能力

LMWS上的集成宣告

集结在LMC上的集成BITE

操作理论基础的设计标准是工业起重装置的共同原则，但要考虑飞行器上不同和新的应用，以及来源于飞行器集成的不同影响，作为单轨概念或环境抵抗力。

3.1.1安全考虑

对系统功能潜在故障的评估被认为是消除可能影响操作安全的状况的实施解决方案。

根据起重机10的情况，优选地考虑以下方法：

功能认证为系统。

固定结构(轨道组件)：将根据结构安全考虑标准进行设计。

FHA将定义系统的DAL分配。

3.2飞机(A400M)处的条件和定位

图1E给出了飞机1(体现为A400M)的框架平面图。

起重机系统10的安装优选地聚焦在飞行器/飞机1的后部，即沿飞行器中心x-基准线在舷梯舱和货舱门D中，允许移动部件的纵向移动，如图1D所示。

3.2.1货舱轨道组件

货舱轨道200组件优选地是结构部件，其为负责起重机系统10的支撑功能的两个组件之一。

货舱轨道200组件安装在本文下面描述的FR60(框架60)和FR63(框架63)之间。图2A中可以看到概况。

3.2.2货舱门轨道组件

如图2B所示，货舱门轨道100优选地是安装的轨道组件，位于货舱门D的下侧，例如本文下面描述的框架63到框架72。外部轨道10优选地被分成四(4)段导轨(这不排除不同数量的导轨)。

每段导轨优选地安装在附接到接口配件的滑动支架上。这些接口配件优选地附接到货舱门D中已经存在的IF孔中。

3.2.3起重机移动设备

如图3A所示，起重机移动设备CME 300优选地位于后机身区域中。在操作期间，CME300优选地具有沿整个轨道组件100、200从本文下面描述的FR60移动直到FR72(框架72)的能力。

对于飞行模式，CME 300优选地具有在起重机轨道货舱(作为单轨200的示例)的端部(即收起位置，位于FR60和FR63之间)处被阻挡的装置。在这个收起位置中，不允许CME300移动或执行任何操作或命令。

对于操作模式，当两个轨道100、200连接时，CME 300优选地从其收起位置解除被阻挡并且能够从其收起位置移动到货舱门轨道100的后端。当设备处于此操作模式时，其基本上可以从FR60移动到FR72。

3.2.4CME互连线路组件

如图3B所示，悬杆电缆及其支撑结构在收起位置中优选地定位成近似在框架59和框架60之间附接至货舱轨道200。

在操作模式中，线路优选地将来自LMWS/RCU/RACP的命令传送到CME 300，使其能够从其收起位置行进到货舱门轨道的后部。

3.2.5轨道致动器

如图4所示，一旦安装，(直线)轨道致动器400优选地是货舱轨道组件的一部分，作为结构的附加杆。轨道致动器400优选地靠近近似的在FR62和FR63之间的货舱门轨道的后部附接件定位。

在接近传感器被考虑用于致动器操作逻辑之后，轨道致动器400的命令优选地被发送到致动器400和CME300。它们的目标是确保位于货舱轨道200的后端处的轨道之间的正确连接(优选地与连接轨道时安装在门轨道上的传感限制器联接)。

RACP(轨道致动器控制面板)优选地在舷梯区域中位于SWLP的下方，飞行器1的LH，在FR59和FR60之间。与致动器和面板相关联的线路优选地安装在顶板区域和左侧机身框架59-63之间。

3.2.6装载物主控制面板和遥控单元(LMC系统的一部分)

起重机控制面板优选地包括在LMCP中，该LMCP位于货舱的后部中跳伞门后部的LH侧。

两个RCU优选地配备具有足够长度的柔性电缆，并且它们也用于其他货物处理目的。六个连接插头优选地分布在货舱内，以便在各个位置使用RCU(4个在左手侧，2个在右手侧)。

4.系统定义

本节的分章描述了根据第3节所述的设计理念和高标准的要求选择的解决方案。

本节内将扩展以下信息：

系统架构的描述。

系统的设备/项目(电路、标准项目......)的功能分配

设备的一般特征。

操作/控制和指示的一般说明。

系统准备。

特定环境条件下的设计预防措施。

安装概念。

其他系统或结构的接口要求。

任何有用的附加定义信息。

4.1系统架构：

机械架构如图5所示。

该系统被分成与飞行器1的不同部分联接的两个主要组件：内部轨道组件200和外部轨道组件100。

内部轨道组件200是附接到货舱框架60和63的结构，并且在飞行期间其一直被收起。如下所述，当CCS需要运行时，恢复这种收起。

外部轨道组件100是附接到货舱门D下部的结构。它优选地包括连接在它们之间的一组导轨(例如x4)，以便在不影响起重机系统10的安装的情况下能够发生热效应。这些导轨优选地由具有承受沿“Y”和“Z”轴线的力的能力的安装支架(例如x5)支撑。优选地，只有AFT安装支架具有承受沿“X”(纵向)方向的力的能力。

致动器400是负责轨道组件100、200的构造的系统的一部分。在飞行期间，其优选地被缩回以便使货舱门D能够移动并执行航空输送操作。当在地面上时，伴随着起重机系统10的操作，致动器400优选地被延伸以使得轨道组件(内部200和外部200)能够连接(即，通过对准装置和定位器执行对准)。

此外，如图6A所示，轨道致动控制面板优选地在飞行器1的LH位于FR59和FR60之间。该面板负责控制致动器400。

此外，整体电结构如图6B所示。飞行器1优选地向CCS供应三种类型的电：

交流电源，

直流电源，以及

控制分立装置。

此外，直流电源优选地也用于控制目的(在系统级实现的致动器电力控制逻辑)。

电力的主要来源优选地是来自PEPDC和SEPDC以及通过相关联的RCCB的飞行器发电和配电系统。控制信号的主要来源优选地是LMWS，其是集结命令的分级系统(LMCP和RCU都可以控制CME)。

CCS优选地还向LMWS馈送故障信号，当发出时，故障信号触发LMWS级的不同警报和指示。该警报/指示逻辑优选地也集结在LMWS中。

CCS优选地是BITE贡献者，因此BITE应使用以上显示的信号进行限定。

4.2功能要求的分配

起重机系统10的要求可以分为以下几类：

·操作要求

·接口要求

·物理要求(安装、尺寸、功率、重量)

·环境和电磁干扰(EMI)要求

·安全性和可靠性要求

·可测试性和维护要求

在SRD中设置了对系统的不同部分的功能要求的分配：

·货舱轨道200结构：

·CME收起

·滚动表面和引导CME 300的进/出移动

·货舱门轨道100结构：

·滚动表面和引导CME 300的进/出移动

·起重机移动设备300：

·用于提升/放下(最多5吨)的起重以及用于进/出移动的小车(包括手动备用设备)

·包括电子控制器、装载物限制器、装载物传感器、制动器、行程限位器和收起锁。

·用于手动备份操作的接口

·偏角感测和指示

·悬杆电缆组件：

·电力的传输和控制接口

·用于轨道连接的致动器：

·当货舱门打开时，连接两个轨道

·控制面板

·向设备传输电力和控制命令。

·人机接口

4.3设备的一般特点

4.3.1货舱轨道组件

如图7所示，根据其功能，货舱轨道200组件优选地包括两个子型部件：

在轨道200上方，优选地具有用于系统的结构支撑(结构装载物路径、用于轨道构造的致动器、对准装置等)而且也用于将要安装的电子元件(线束、传感器等)的支撑的元件。

在轨道200自身中，其目的是实现CME 300功能(例如用于CME移动的下凸缘等)的元件。这种的一个例外是在对准装置上。该对准装置部分优选地位于轨道下方，并且目的是配置两个轨道以进行适当的操作。

一旦货舱门D被配置在直立位置中，轨道优选地借助轨道致动器400构造(参见以下章节)。

在LMWS中分配用于启动起重机系统10、电源和货舱轨道配置的逻辑。这些逻辑在CCS激活之前考虑了几个参数，诸如：

-WOW/着陆重量

-打开的货舱门

-通电的LMWS

此外，轨道100、200优选地借助轨道致动器400配置成处于操作/收起位置中，这在另外的章节中论述。

货舱轨道200优选地借助安装在CME 300上的轮而允许CME 300的纵向移动。

当CME未被使用并且始终用于飞行条件时，货舱轨道200组件优选地提供支撑以将CME 300保持在收起位置。该组件优选地由内部轨道200、结构支撑部件及其与飞行器1接口附接的附接件组成。该货舱轨道组件优选地配置(通过向前或向后移动)成用于操作或飞行。该配置优选地分别借助致动器延伸和缩回来进行。

如图8B所示，货舱轨道200组件优选地具有定位装置销钉，以确保操作期间两个轨道之间的对准。如图8A所示，货舱轨道200组件的结构优选地包括：

·货舱轨道200

·FWD机械止动器和锁定装置

·框架60和框架63支撑结构

·轨道连接适配器/机构(安装轨道连接致动器的准备)

如图8B进一步所示，货舱轨道200和货舱门轨道100优选地借助连接装置连接，所述连接装置允许CME在两个轨道之间的转移。

4.3.2货舱门轨道组件

如图8C所示，货舱门轨道100组件负责将装载物L从设备转移到飞行器1。轨道100优选地永久附接到货舱门D。在轨道100的AFT端处，优选地具有两个缓冲器(每侧一个)，其任务是禁止CME 300的进一步移动。

如图8D所示，货舱门轨道100组件优选地还具有定位器壳体(位于FWD端侧的凹式部)，其在操作配置期间作为用于凸式对准装置(位于货舱轨道200的下凸缘中)AFT移动的引导件。货舱门轨道100组件优选地仅具有结构目的。优选地，在该货舱门轨道100组件上没有安装线束或电缆。

如图8E和8F所示，货舱门轨道100允许CME 300的纵向移动。该货舱门轨道100优选地在操作期间支撑CME 300以确保装载物的升起、降低和转移的功能。货舱门轨道100优选地分成四部分，并借助例如5个附接点安装在货舱门D的下侧。

货舱门轨道100组件的结构优选地包括：

·货舱门轨道(4部分)

·接口(I/F)支架

·中间滑动支架、FWD滑动支架和RWD滑动支架

·RWD CME止动器

·下定位器壳体

4.3.3起重机移动设备300

4.3.3.1概述

如图所示，起重机移动设备300确保装载物L的升起、降低和转移的功能。CME 300优选地在飞行器x方向上沿轨道移动。

CME 300优选地包括：

·带有轨道100、200的轮接口和设备结构。

·电机

·传动装置

·制动器

·控制模块

·电缆

·传感器(位置、装载物等)

·过载保护

·两个收起装置

·集成在电子控制单元(ECU)中的重量显示器

·挂钩收起装置

·起重致动器

操作后，该单元优选地被收起在货舱轨道200处，并利用两个独立的机械装置固定至轨道，以防止飞行期间的任何移动。这两个装置(彼此相同)中的每一个优选地具有在飞行模式期间保持CME 300位置的能力。当操作人员想要启动CME操作时，这时这些收起装置将被手动断开连接。

如图10A所示，优选地免于挂钩随机械收起装置的任何移动。起重机移动设备优选地被电动驱动以执行装载物的升起、降低和转移。

CME 300优选地还具有机械备用设备，以使得操作人员能够在电力损耗/故障的情况下利用飞行器EPES系统的曲柄(EPES曲柄是CSA的一部分)进行手动操作(用于升起、降低和行进)。

此外，CME 300优选地包含轮机构(例如列车x2，安装在每个车架上的轮x4)以应对设备沿轨道100、200的位移。此外，轮机构优选地在穿过两个轨道之间的x间隙时提供平滑过渡。

另外，一组横向辊优选地支撑横向装载物，并且横向辊提供沿CME 300的飞行器限制z轴线力矩的纵向轴线对准。优选地，具有位于主转向架中的相同数量的辊的四个横向辊支撑件进行支撑以确保其横向稳定性。横向轮优选地承受由电缆挂钩最大倾角为10°的横向移动所产生的动态横向力以及横向摩擦力。该设备优选地具有用于装载物转移以控制位置和速度的特征。该位置和速度优选地通过CME的ECU来控制(HW和SW控制)。

此外，重量显示器优选地以近似33°(±3°)安装在CME中，以便向装载物控制者LM显示装载物L的实际重量，从而避免设备中的任何超重。

此外，CME 300优选地具有用于装载物提升的特征，包括动力制动、速度限制和行程限制：

除非有起重指令(UP或DOWN)，否则机动制动通常被激活。

速度限制通过CME ECU执行(SW控制)。

然后通过终点止动装置执行行程限制。

用于起重功能的部件优选地至少包括滚筒驱动装置、电缆滚筒组件和附接至电缆端的挂钩。优选地，挂钩由操作人员解锁或释放。

此外，优选地，借助于向控制单元提供重量测量的一组电子重量传感器而包括过载保护机构。该重量也显示在ECU重量显示器上。

如图10B所示，操作逻辑和用于功率转换和整流的电源模块的控制器优选地也是设备的一部分。CME 300优选地执行功率转换，以适应于将例如115VAC的WF三相电源供给用于电机的270VDC电源。电子控制器优选地实施用于起重机10的控制的必要逻辑。操作逻辑优选地根据从LMC发送的命令来实施。A+28VDC命令输入优选地也由RACP提供给CME以启用控制逻辑和ECU电源。

CME 300优选地具有使传递到轨道的横向力和扭矩最小化的装置。这通过设计能够在Y方向移动的附接装置来实现。该装置优选地使停止点在CME 300和货盘之间物理地移动，使货盘提升力线和梁的扭转中心对准，使它们之间的距离以及因此使扭转力矩最小化。

此外，CME 300优选地能够以最大横向偏角13.6°承受装载物L。在此将具有传感器，以使CME知晓电缆位置。专用的传感器将被安装，以检测电缆是否接近最大偏角，或者电缆是否超过了该偏角。

CME 300优选地嵌入SW以执行控制逻辑。该SW将执行的功能优选地是：

1.根据来自LMC的输入控制CME 300。

2.关于以下不同操作需求组合每个输入信号的逻辑：

a.偏角警示

b.偏角警告

c.CME到达终点止动装置

d.启动移动时的加速和速度控制

CME的SW优选地只在地面上操作。

4.3.3.2收起功能

CME 300优选地在飞行模式期间被充分阻挡，以确保CSA的正确、安全的操作。为此，两个独立的收起装置优选地位于货舱轨道200的下侧部分中(例如在下凸缘下方)。位于轨道内部轨道结构下方的这两个装置属于内部轨道200结构，并且用作与CME 300互锁的凸式结构销钉的凹式壳体。

对于这种收起位置，CME 300优选地具有两个相应的销钉，销钉的目的是确保在CME处于飞行中或者在不是操作模式的任何其他模式中对移动的完全限制。

如图10C和10D所示，这两个装置优选地彼此相似，但是完全独立并且也由结构元件组成。在此功能中不需要配置电子器件。此外，这两个装置需要视觉确认销钉和与其匹配的凹式装置的积极锁定。CME的检测装置将是可视的。为此，当收起装置正确地插入其适用的壳体中时，检测装置将仅指示正确的姿态。

收起装置优选地还借助EPES曲柄来致动。

4.3.3.3升起(提升)功能

提升功能优选地借助以下来执行：

CME电子控制单元

起重致动器

结构元件，用于将提升阶段期间在结构上产生的力导出到轨道组件。

如图11A和11B所示，提升功能优选地由监控电动机特性(诸如转速、重量传感器读数等)的ECU来控制。当货盘被装载/卸载时，重量传感器优选地执行电缆中的重量的读取。这个读数向ECU提供了悬挂的重量。

这时，ECU优选地具有以马达中的扭矩补偿电缆的力的能力。当这些被补偿时，故障安全制动器被断开，并且电机开始控制悬挂质量的加速度和速度。

对于“向下”移动，逻辑优选地与“起吊”命令相同。对于每个要求的命令，可以以两种速度执行：快速和慢速。当在电源单元(PSU)中转换的电源的一个相位缺失时，优选地可以使用受限制的起重功能。在这种情况下，CME300能够提升近似3.3吨。

4.3.3.4偏角检测和指示功能

偏角是CME 300能够看到的相对于垂直线的最大角度。CCS已经包括用于检测这些角度的若干装置。该功能优选地配置在CME 300内。

对于该偏角检测，优选地将若干个检测器引入CME 300中。这些检测器优选地设置在不同的位置中，从而检测不同的角度。由CME传递的偏角指示优选地是：

偏角警示

偏角警告

每当CME 300电缆到达“偏角警示”检测器时，信号优选地发送到ECU，然后ECU声明适用的警示信号。每当CME 300到达“偏角警告”时，信号优选地发送到ECU，并且触发适用的警告信号。

优选地，在CME 300的每侧具有两个偏角警告检测器和一个偏角警示。对于纵向偏角，优选地具有更少的检测器：一个用于每侧的偏角警告，一个用于每个组件的偏角警示：

1.每当出现任何“偏角警示”信号时，操作人员可以继续操作，但要考虑到如果偏角电缆不断增加，那么任何时候都可能触发偏角警告。在EDCU显示器上会有一个专门的信号用于警示。

2.每当出现任何“偏角警告”信号时，都会向操作人员发出警告(也设置在ECU显示器中)，操作将不可能继续。在偏角警告条件下，只能降低货盘/批量装载物。

4.3.3.5横向移动功能

横向移动功能使得CME 300能够将装载物L从飞行器1的外部移动到内部，反之亦然。该功能优选地借助以下部件来执行：

CME电子控制单元

起重致动器

结构元件，用于将横向移动阶段期间产生的力导出到轨道组件。

横向移动优选地还被供以由位于轨道区域环境中的开关给出的逻辑。它们的目标是实现平稳的速度过渡/变化，特别是对于轨道终点止动装置的情况。ECU优选地在到达主要位于轨道端部周围的预减速开关时设定自动减速。

横向致动器优选地具有作为起重致动器的故障安全制动器。在没有动力或指令的情况下，应用制动器，并且不允许移动。

4.3.3.6重量指示功能

可能要求在ECU显示器上显示重量。该重量优选地借助位于起重致动器和框架托架之间的附接件中的两个双重重量传感器来测量。

这些双重重量传感器单元优选地提供由ECU读取并转换成显示消息的输出。重量优选地用两位数以公吨形式表示。

4.3.3.7故障指示

每当CME 300发生故障时，它优选地向LMWS声明故障。这种故障可以是永久的或暂时的；并且取决于此，操作故障或系统故障将被触发。故障优选地在LMWS中显示。

CME ECU显示器优选地具有显示若干内部错误的能力。这些错误将在可支持性和可维护性文档中详细说明。

4.3.4互连电缆

如图12所示，优选地包括与起重机10的移动一致的线路线束组件。悬杆电缆优选地将CME 300连接到为CME 300提供电力和命令的若干系统连接器。悬杆电缆优选地与CME300一起前后行进，而不干扰CME操作。

缆车优选地与轨道集成，设计成使电缆与CME一起滑动。悬杆电缆优选地允许CME300纵向行进近似6400mm。

线路的其余部分优选地由机架和货舱轨道200框架引导，而不会干扰起重机系统10或任何其他系统。

4.3.5轨道致动器安装

轨道致动器400被致动以使货舱轨道200和货舱门轨道100对准和连接，并且一旦连接，其作为货舱轨道200组件的结构杆致动。

轨道致动器400可以电动地或手动地操作。为此，优选地安装手动备用设备以允许使用来自飞行器1的地板的曲柄的操作。

如图13A所示，轨道致动器400的功能是移动货舱轨道200组件，直到导致货舱轨道200组件机械地连接到货舱门轨道100(致动器400不负责两个组件之间的对准，因为这是对准装置的责任)。具体而言，图13A示出了连接/断开的轨道的运动学。

致动器400优选地由负责来自致动器的致动器命令和指示输出的RACP在外部控制。该轨道连接面板优选地包括用于控制致动器的开关以及用于来自接近开关和致动器的状态的指示器。

虽然未被画出，但是整个旋转面板优选地被安全保护罩覆盖，防止发生不期望的移动。

更进一步地，如图13B所示，接近开关优选地固定到货舱轨道200的后端，并且当两个轨道连接时接近开关与货舱门D的RWD接口支架接触。当内部轨道靠近外部轨道时，这些开关优选地实施逻辑以防止致动器继续其移动。

当这些接近开关被按压(例如，因为内部轨道200结构已经太靠近外部轨道100)时，这时接近开关优选地根据致动器400的“EXTEND(伸展)”命令移除电力。然而，从接近开关的观点来说，“RETRACT(撤回)”命令保持不变，因为撤回命令在RACP和致动器之间具有径直的线缆。

接近开关优选地负责提供将使“轨道准备运行”指示被点亮的信号。

4.3.6装载物主控面板和遥控单元(LMC系统的一部分)

LMCP中的起重机面板以及手持遥控单元优选地包括以下控制：

主开关

停止；

上/下；

向后/向前；

速度-转移

速度-升起

如上所述，LMCP和遥控单元能够通过仅一个操作人员实现起重机系统10的操作。

4.4操作/控制和指示

起重机10优选地仅在地面上操作以装载和卸载。此外，起重机系统10优选地在LMWS上提供电状态指示，用于：

系统故障

运行故障(例如：过载/过热)

CME 300通电状态(在RCU和LMCP上显示)

优选地提供起重机系统10以便一旦与轨道集成能够自主加载和卸载装载物。CME300优选地能够以不同的升起和转移速度运行。

优选地起重机10设计成在公称为3.5°(外部向下)的倾斜货舱门D上操作。此外，起重机系统10优选地在LMWS上提供电状态指示，用于：

系统故障

运行故障(例如：过载/过热)

CME通电状态(在RCU和LMCP上显示)

要运行CCS，需要满足几个前提条件：

WOW

打开的货舱门D

所有与LMWS相关联以使系统通电的逻辑应被启用

偏角不超过±13.6°

一旦满足前提条件，将从RACP发出用于伸展的轨道操作。在轨道完全伸展的情况下，LM可以释放CME的收起和挂钩的收起，并从RCU中选择“起重机”以开始任务。

此外，CME优选地具有重量显示器以便控制装载的重量。

装载程序：

在货舱门下装载物必须稳定

装载物最高达96英寸(＝2.4384m)高

一旦满足以上条件：

将CME 300移动到装载物L上方以使用挂钩。

如果装载物质量介于2000kg和5000kg之间，则LM能够将装载物L升起并运送到舷梯。如果装载物低于2000kg，则LM可以将其运送到飞行器1内。

卸载程序：

如果装载物的质量介于2000kg和5000kg之间，则LM优选地能将其从舷梯上升起并将其运出。低于2000kg，则可以从飞行器内部将其运出。

一旦满足以上条件：

将CME 300移动到装载物1上方以使用挂钩。

将装载物运出飞行器，并将其放置在地面或运输工具上。

在由于例如没有电力而需要的情况下，优选的可用手动备用设备与曲柄一起操作。

4.5准备

如果可能，在硬件和接口方面的增长能力的准备，至少具有5个备用连接器销和线路接口中的备用导体。如果不可能，至少提供10-15％的备用销连接器件。

4.6具体环境条件下的设计注意事项

对于起重机系统10的内部和外部部件，所有环境要求在设计中都考虑到。环境要求应通过测试或相似性/分析来验证。

4.7安装概念

起重机轨道结构100、200优选地附接到顶板和货舱门D。

起重机系统10的安装概念包括机械和电子接口与飞行器结构和飞行器电子系统的联接。优选地，在货舱门D的下侧上设置五个接口点，用于附接I/F支架以抓住门轨道100。相应的，在飞行器1的顶板上优选地设置四个接口区域(例如两个在框架60处和两个在框架63处)以支撑货舱轨道200结构。

此外，电接口优选地由LMCP命令分立装置以及来自ATA24输入的功率组成。应按照常规设计和指令规定线路，而不造成干扰(机械的或电磁的)。系统接口、安装以及公差图纸和文件将被引用以获得更好的安装概念。

涉及的所有部件优选地预先组装到可能的最高装配水平，以促进在飞行器上的安装。

系统的所有部件优选地设计成使安装公差的影响最小化，并且在不降低系统性能的情况下简化安装。

优选地，在集成子组件之后，它们将被放置到它们各自的位置中，如对应的接口图中所描述的。

4.8其他系统和结构的接口要求

4.8.1外部接口

起重机系统10优选地与以下系统或飞行器部件联接：

以下类型的接口已被识别：

E＝电接口(电源、...)

Elo＝电子接口(总线数据、...)

M＝机械的(铆钉、电缆、移动轴线)

MMI＝人机接口(开关、...)

据此，起重机部件提供用于接口的下述准备：

CME 300(包括控制器)优选地具有：

·轨道组件的机械接口

·线路线束的电接口

·线路线束的HMI/电子接口

货舱门轨道100组件优选地具有：

·货舱门D的机械接口

货舱轨道200组件优选地具有：

·货舱结构(顶板)的机械接口

线路线束优选地具有：

·起重机设备和飞行器1配电系统之间的电接口

·起重机设备与LMC系统(命令)之间的HMI/电子接口

手动驱动接口优选地具有：

·起重机设备上通过曲柄的机械接口(由装载物控制者手动操作)

4.9事故/事件的故障排除数据

起重机系统10优选地通过LMWS与LMC联接，提供起重机系统10的状态。LMC上承载的起重机BITE功能优选地记录由起重机提供的状态，和相关的ATA24接口的状态以及用于操作逻辑的输入。

4.10附加定义信息

4.10.1起重机系统操作细节

使用起重机装载/卸载必须遵循定义的程序，以确保安全操作。必须实施正确的检查、正确的操作顺序、限制规定和收起指令。

操作人员必须考虑到重量在2000kg至5000kg之间的装载物只能转移到舷梯轴踵，而轻于2000kg的装载物可以直接运送到货物舷梯上。操作人员必须检查是否满足这些要求的条件：

·一般装载程序(考虑轴踵的使用。如果不需要，则可以移除轴踵步骤)，优选地包括：

1.一旦货舱门和舷梯门打开，飞行器起动以达到正确的装载/卸载操作姿势(下蹲+支柱和轴踵部署)。

注意，舷梯轴踵可以方便地用于准备和压实的场地，但在未准备的场地可能需要支撑活动。在未准备的场地中，也可能需要由于稳定支柱的支撑任务。通过标准准备(使飞行器1和部署的支柱展开)，飞行器1板面将被找平，并且轨道的公称角度近似3.5°。

2.货盘/批量装载物必须放置在挂钩的提升壳层内，并且在货舱门(或与飞行器的纵向x轴对准/垂直的卡车)的下方。这由地面操作人员负责。

3.执行内部轨道结构致动以确保支撑结构之间的连接。

4.起重机移动设备放置在装载物上方(货盘停止点必须在挂钩工作壳层内)

5.挂钩降下并附接到货盘/装载物上。此时，在提升装载物之前，操作人员必须检查起重偏角是否在允许的角度之上(如果不在允许的壳层内部，则采取纠正措施)。然后由移动设备提升装载物，直到达到必要的高度(直到货盘离开货物舷梯地板)。必须以低升起速度进行提升的终端阶段(离开和到达最高高度)。

6.移动设备被命令向前，直到装载物高于部署点(货梯/货梯轴踵)。

7.然后将装载物降低并放置在舷梯轴踵和货物舷梯之间。

8.挂钩被拆下并重新提升。然后，如果装载程序已经完成，移动设备可以移动到收起位置，或者如果必须继续装载操作，则移动装置移动到装载初始位置。当完成后，操作人员命令CME到收起位置、货舱结构到缩回位置，然后关断系统。轴踵支柱、舷梯轴踵、以及舷梯和货舱门都配置到初始位置。

·卸载：

卸载程序与装载操作类似。在由起重机提升前，装载物必须位于轴踵上(对于轻于2000kg的装载物没有必要)。

5.性能

本公开提供了一个或多个以下优点：

·起重机10优选地必须确保在倾斜的货舱门(3.5°)上运行。考虑

到公差(+/-2.0°)，必须保证操作在1.5°和5.5°之间。

·起重机10优选地确保最高达5,000kg的装载物的升起和转移操作。

·CCS优选地能够从车板高在0.8到1.7米之间的卡车中拾取装载

物L/将装载物L拾到卡车。

·CME优选地能够以不同的速度运行：

○升起速度为4m/min和0.6m/min。

○转移速度为18m/min和3m/min。

相信从前面的描述中将对本文给出的技术的优点得到充分的理解，并且显而易见的是，可以在不脱离本公开的范围或不牺牲其所有有益效果的情况下在其示例性方面的形式、结构和布置方面进行各种改变。因为本文给出的技术可以以许多方式变化，所以将认识到，本公开应仅受所附权利要求的范围所限制。

Claims (15)

1.用于飞行器(1)中的单轨起重机系统(10)，所述起重机系统使得能够将装载物(L)从飞行器外部转移到所述飞行器中以及从所述飞行器中转移到所述飞行器外部，并且包括：

第一纵向单轨(100)，所述第一纵向单轨能够安装在所述飞行器的后货舱门(D)的下侧上，与所述后货舱门的纵向轴线平行；

第二纵向单轨(200)，其：

-能安装在所述飞行器的货舱顶板(C)上，并且

-在所述后货舱门的完全打开状态中，与所述第一纵向单轨呈对准连续性，以使得所述第一纵向单轨的纵向轴线和第二纵向单轨的纵向轴线重合以形成一个共用的纵向轴线；

起重机移动设备CME(300)，其被配置成能沿所述第一纵向单轨和第二纵向单轨移动以升起和转移所述装载物；以及

线性致动器(400)，其被配置成使所述第二纵向单轨朝向所述第一纵向单轨前进和远离所述第一纵向单轨后退。

2.根据权利要求1所述的起重机系统，其中：

在所述后货舱门的完全打开状态中，所述共用的纵向轴线相对于所述飞行器的水平面处于预定角度下，所述水平面包括飞行器机身的中心线。

3.根据权利要求2所述的起重机系统，其中：

所述预定角度是3.5°并且具有+/-2.0°的公差。

4.根据权利要求2所述的起重机系统，其中：

所述装载物的重量最高达5000kg。

5.根据权利要求1所述的起重机系统，其中：

所述第一纵向单轨包括多个导轨，每个导轨安装在滑动支架上，所述滑动支架附接至接口配件以被容纳在所述后货舱门中的接口孔中。

6.根据权利要求1所述的起重机系统，其中，所述CME：

-在飞行模式期间，固定在所述第二纵向单轨的近端处的收起位置中，以及

-在操作模式期间，能够在所述收起位置与所述第一纵向单轨的远端之间移动。

7.根据权利要求6所述的起重机系统，其中：

所述第一纵向单轨和所述第二纵向单轨分别包括用于所述CME的滚动表面。

8.根据权利要求7所述的起重机系统，其中：

所述滚动表面是下述之一以便与所述CME接合：

-基本上平坦的，以及

-以齿条的形式形成。

9.根据权利要求5所述的起重机系统，其中：

所述CME还包括轮机构以补偿所述导轨之间的位移以及所述第一纵向单轨和第二纵向单轨之间的过渡处的进一步位移。

10.根据权利要求5所述的起重机系统，其中：

所述CME还包括附接装置，所述附接装置被配置成使停止点在所述CME和所述装载物之间物理地移动。

11.根据权利要求1所述的起重机系统，还包括：

位于所述第二纵向单轨上方的货舱轨道组件(500)，其被配置成在结构上支承所述第二纵向单轨。

12.根据权利要求11所述的起重机系统，其中：

所述线性致动器形成所述货舱轨道组件的一部分，并且被配置成用作所述组件的附加杆。

13.根据权利要求11所述的起重机系统，其中，所述货舱轨道组件能安装在所述货舱顶板上且位于所述飞行器的后舷梯区域的上方。

14.根据权利要求5所述的起重机系统，其中：

所述第一纵向单轨的最近滑动支架被配置为凹式定位器壳体，以及

所述第二纵向单轨的最远支架被配置为凸式对准装置，

以便在所述线性致动器的前进移动时在所述第一纵向单轨和第二纵向单轨之间建立对准连续性。

15.一种操作用于飞行器(1)中的单轨起重机系统(10)的方法，所述起重机系统使得能够将装载物(L)从飞行器外部转移到所述飞行器中以及从飞行器中转移到所述飞行器外部，其中，所述起重机系统包括第一纵向单轨(100)，所述第一纵向单轨能够安装在所述飞行器的后货舱门(D)的下侧上，与所述后货舱门的纵向轴线平行；第二纵向单轨(200)，所述第二纵向单轨能安装在所述飞行器的货舱顶板(C)上，并且在所述后货舱门的完全打开状态中，与所述第一纵向单轨呈对准连续性，以使得所述第一纵向单轨的纵向轴线和所述第二纵向单轨的纵向轴线重合以形成一个共用的纵向轴线；起重机移动设备CME(300)，被配置成能沿所述第一纵向单轨和所述第二纵向单轨移动以升起和转移所述装载物；以及线性致动器(400)，被配置成使所述第二纵向单轨朝向所述第一纵向单轨前进和远离所述第一纵向单轨后退，所述方法包括下述步骤：

(S1)在飞行模式期间，将所述CME固定在所述第二纵向单轨的近端处的收起位置中；

(S2)在飞行模式期间，使所述第二纵向单轨后退以允许关闭所述后货舱门；

(S3)在操作模式期间，使所述第二纵向单轨前进，以便建立共用的纵向轴线；以及

(S4)在操作模式期间，释放所述CME以便能够在所述收起位置和所述第一纵向单轨的远端之间移动。

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