DE102012106233A1 - Pendelanzeiger - Google Patents

Pendelanzeiger Download PDF

Info

Publication number
DE102012106233A1
DE102012106233A1 DE201210106233 DE102012106233A DE102012106233A1 DE 102012106233 A1 DE102012106233 A1 DE 102012106233A1 DE 201210106233 DE201210106233 DE 201210106233 DE 102012106233 A DE102012106233 A DE 102012106233A DE 102012106233 A1 DE102012106233 A1 DE 102012106233A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pendulum
load
angle
vertical axis
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201210106233
Other languages
English (en)
Other versions
DE102012106233B4 (de
Inventor
Daniel Benjamin Nonnenmacher
David Köhler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV filed Critical Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority to DE102012106233.1A priority Critical patent/DE102012106233B4/de
Publication of DE102012106233A1 publication Critical patent/DE102012106233A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102012106233B4 publication Critical patent/DE102012106233B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/04Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • B66C13/063Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads electrical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • B66C13/46Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00Safety gear
    • B66C15/06Arrangements or use of warning devices
    • B66C15/065Arrangements or use of warning devices electrical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/22Taking-up articles from earth's surface

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Darstellen einer Pendelbewegung einer pendelfähigen Last, die mit einem Lastseil an einem Lastaufhängungspunkt eines Tragsystems befestigt ist. Aus der Pendelbewegung wird der Pendelwinkel und die Pendelrichtung mit Hilfe einer Messeinrichtung ermittelt und dann in Relation zu mindestens einer Pendelwinkelgrenze des Tragsystems auf einer Anzeigeeinheit dargestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Darstellen einer Pendelbewegung einer pendelfähigen Last, die mit einem Lastseil an einem Lastaufhängungspunkt eines Tragsystems befestigt ist.
  • Bei der pendelfähigen Last kann es sich beispielsweise um eine über ein Lastseil an einem Hubschrauber oder einem Kran als Tragsystem angehängte Last handeln.
  • Insbesondere Hubschrauber zeigen sich unter anderem durch die Fähigkeit aus, sensible Lasten an entlegene Orte zu transportieren oder dort aufzunehmen, die mit konventionellen Mitteln nicht befördert und erreicht werden können. Eine Art des Transports stellt dabei der Außenlasttransport dar, bei dem die Last mittels eines Seilgeschirrs oder eines Netzes an einem oder mehreren Lasthaken zentral unter dem Hubschrauber transportiert wird. Eine weitere Möglichkeit des Außenlasttransportes, die vor allem bei der Rettung und Bergung von Personen aus der Luft eingesetzt wird, stellt der Einsatz einer seitlich am Hubschrauber montierten Außenwinde dar.
  • Durch die Erweiterung des Tragsystems am Hubschrauber um das Lastseil und die dort angehängte pendelfähige Last wird die Komplexität des zu fliegenden Gesamtsystems erhöht. Das Anhängen einer pendelfähigen Außenlast an einen Hubschrauber führt dabei zu einer veränderten Systemdynamik, die insbesondere die Flugeigenschaften vermindert. Darüber hinaus wird die Flugsteueraufgabe des Piloten um die Kontrollaufgabe der Außenlast erweitert. Beide Aspekte bedeuten eine Erhöhung der Arbeitsbelastung für den Piloten, die in der Regel zu einer Verringerung der Flugsicherheit führt.
  • Bei einem Lasttransport einer pendelfähigen Last besteht somit immer die Gefahr einer unkontrollierbaren, niederfrequenten Pendelbewegung in Folge aerodynamischer Störungen oder Steuereingaben, die in eine Bewegung instabilen Schwingens übergehen kann und somit das gesamte Tragsystem (z.B. Hubschrauber, Kran) gefährden kann. Durch falsche Steuereingaben kann darüber hinaus das Pendeln der pendelfähigen Last zusätzlich angefacht werden. Dabei hat sich insbesondere in der Praxis gezeigt, dass Piloten von Hubschraubern den dynamischen Einfluss einer schwingenden Außenlast auf den Hubschrauber wahrnehmen, die Last in der Regel jedoch nicht sehen können. Dies kann in bestimmten Fällen dazu führen, dass die vom Piloten ausgeführten Korrektursteuereingaben zur Dämpfung der Pendelbewegung das Pendeln der Außenlast weiter anfachen, da der Pilot intuitiv versucht, der durch die pendelnde Außenlast auf den Hubschrauber ausgeübten Querkraft entgegenzusteuern anstatt der Last in einem begrenzten Maß „hinterher zu fliegen“. Erst durch das Hinterherfliegen bzw. Folgen des Tragsystems in Richtung der Pendelbewegung wird die Außenlast von Pendelquerkräften freigestellt.
  • Speziell bei Einsätzen mit einer seitlich an dem Hubschrauber angebrachten Außenwinde wird die Crew des Hubschraubers um ein weiteres Crewmitglied erweitert, dem sogenannten Windenoperator. Dieser steht meist auf einer der Kufen des Landewerkes am Hubschrauber oder sitzt in der geöffneten Seitentür und hat die Aufgabe, die Winden für das Heraufziehen und Herablassen von Lasten und Personen zu bedienen bzw. diesen Vorgang zu überwachen. Aufgrund seiner Position kann der Windenoperator die angehängte Außenlast verfolgen und so gegebenenfalls eine entstehende Pendelschwingung manuell entgegenwirken.
  • Insbesondere bei angehängten Außenlasten, die über eine Seilwinde heraufgezogen bzw. herabgelassen werden können, besteht das Problem, dass sich durch die Längenänderung des Lastseils die Dynamik der Pendelschwingung verändert. So kann z.B. unter bestimmten Voraussetzungen aus einer geringfügigen Pendelschwingung bei einem langen Lastseil beim Heraufziehen und somit verkürzen des Lastseils eine stärkere Schwingung entstehen. Dadurch können die Betriebsgrenzen des Tragsystems überschritten werden. In diesem Fall sehen gängige Verfahrensanweisungen in der Außenlastfliegerei bspw. vor, dass die Last durch den Windenoperator wieder herabgelassen werden muss und die Last anschließend von Querkräften freigestellt werden muss, um ein gefahrloses Einholen der pendelfähigen Last sicherzustellen.
  • Insbesondere bei Hubschrauberpiloten besteht hierbei das Problem, dass diese die angehängte Außenlast in der Regel nicht sehen können, so dass Ihnen das Einsteuern von Korrektursteuereingaben zum Freistellen der Querkräfte erschwert wird. Die Piloten sind hier meist auf die Aussagen des Windenoperators angewiesen, um einer möglichen Pendelbewegung entgegenzuwirken.
  • Aus der DE 10 2005 022 231 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Darstellung der Lage und des Bewegungszustandes einer pendelfähigen Last bekannt, bei dem mit Hilfe einer Sensoreinrichtung die Abweichung einer Ist-Position von einer Soll-Position erkannt und in Form eines künstlichen Horizontes den Piloten dargestellt werden. Hierdurch wird es möglich, eine an einem Hubschrauber über ein Lastseil befestigte Last an einer vorherbestimmten Position abzusetzen, ohne dass der Pilot direkten Sichtkontakt mit der Außenlast haben muss.
  • Im Hinblick auf das Vorstehende ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, mit dem die Pendelbewegung einer an einem Tragsystem befestigten pendelfähigen Last dem Bedienpersonal so dargestellt werden kann, dass das Bedienpersonal intuitiv die notwendigen Kontrollsteuereingaben ausführt, ohne dass hierfür direkter Sichtkontakt mit der Außenlast notwendig ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst mit den Schritten:
    • – Erfassen einer Pendelauslenkung der Pendelbewegung der pendelfähigen Last in Bezug auf einer Hochachse des Tragsystems mittels einer Messeinrichtung,
    • – Berechnen eines Pendelwinkels bezüglich der Hochachse und einer Pendelrichtung in einer Pendelebene der pendelfähigen Last in Abhängigkeit von der erfassten Pendelauslenkung durch eine Auswerteeinheit, und
    • – Darstellen des Pendelwinkels und der Pendelrichtung in Relation zumindest einer Pendelwinkelgrenze des Tragsystems auf einer Anzeigeeinheit.
  • Demnach wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass mit Hilfe einer Messeinrichtung, die in bevorzugter Weise an dem Tragsystem, beispielsweise einem Hubschrauber, angeordnet ist, die Auslenkung einer Pendelbewegung der pendelfähigen Last erfasst wird. Die Messeinrichtung kann hierzu beispielsweise eine Kamera sein, die ausgehend von dem Tragsystem in Richtung der Last ausgerichtet und zur Aufnahme der Pendelbewegung eingerichtet ist.
  • Aus der erfassten Pendelauslenkung der Pendelbewegung wird nun mit Hilfe einer Auswerteeinheit, die mit der Messeinrichtung signaltechnisch verbunden ist, der Pendelwinkel und die Pendelrichtung berechnet. Der Pendelwinkel ist dabei derjenige Winkel, der zwischen der Hochachse des Tragsystems und einer gedachten Gerade zwischen dem Lastaufhängungspunkt und der ausgelenkten pendelfähigen Last, in der Regel repräsentiert durch das Lastseil, entsteht. Der Pendelwinkel beschreibt somit den Winkel der Pendelbewegung hinsichtlich der Hochachse aus Sicht des Tragsystems.
  • Die Hochachse kann dabei im tragsystemfesten Koordinatensystem definiert sein und kann somit von einer vertikalen Hochachse des geodätischen Koordinatensystem abweichen, bspw. bei Roll- und Nickbewegungen eines Hubschraubers. Die Hochachse kann aber auch im geodätischen Koordinatensystem definiert sein, so dass der Pendelwinkel hierzu ermittelt wird.
  • Die Pendelebene ist diejenige Ebene, in der die pendelfähige Last schwingt bzw. schwingen kann. Die Pendelebene kann orthogonal zu der Hochachse des Tragsystems liegen. Die Pendelebene kann dabei die horizontale Ebene sein, wenn die Hochachse des Tragsystems im tragsystemfesten Koordinatensystem gleich der vertikalen Hochachse im geodätischen Koordinatensystem ist. Bei Roll- und Nickbewegungen des Tragsystems kann die Pendelebene von der horizontalen Ebene abweichen.
  • Die Pendelrichtung beschreibt die Richtung in der Pendelebene, in der die Last ihre Auslenkung aufgrund der Pendelbewegung erfahren hat. Die Pendelrichtung kann auch die Richtung sein, in die die pendelfähige Last aufgrund der Pendelbewegung schwingt.
  • Nachdem von der Auswerteeinheit nun der Pendelwinkel und die Pendelrichtung berechnet wurden, werden diese beiden Werte auf einer Anzeigeeinheit in Relation zumindest einer Pendelwinkelgrenze des Tragsystems angezeigt. Denn in der Regel weist jedes Tragsystem, wie beispielsweise ein Hubschrauber, vom Hersteller vorgegebene Pendelwinkelgrenzen auf, innerhalb derer sich eine befestigte Außenlast bewegen darf. Werden die vom Hersteller vorgegebenen Pendelwinkelgrenzen überschritten, so kann die Betriebssicherheit des Tragsystems nicht mehr gewährleistet werden, so dass mit Unfällen oder gar Abstürzen zu rechnen ist.
  • Da insbesondere bei Außenlasttransporten eine hohe mentale Belastung auf dem Piloten lastet, wird der aktuelle Pendelwinkel und die Pendelrichtung in Relation zu diesen vorgegebenen Pendelwinkelgrenzen angezeigt, so dass der Pilot schnell und intuitiv sehen kann, in welche Richtung die Außenlast schwingt und ob hierbei die betriebstechnischen Pendelwinkelgrenzen überschritten werden oder nicht.
  • Insbesondere bei variabler Lastseillänge ist dies besonders vorteilhaft, da durch die variable Länge des Lastseils der absolute Betrag der Auslenkung nicht mit einem bestimmten Pendelwinkel gleichzusetzen ist. Vielmehr kann bei verschiedenen Seillängen und identischer Auslenkung unterschiedliche Pendelwinkel entstehen, die entweder innerhalb der Pendelwinkelgrenzen liegen können oder außerhalb. Durch die Darstellung der Auslenkung als Pendelwinkel und Pendelrichtung in Relation zu mindestens einer Pendelwinkelgrenze des Tragsystems lässt sich dieses Problem lösen, so dass der Pilot immer einen Überblick darüber hat, ob er sich innerhalb der erlaubten Betriebsgrenzen befindet oder nicht.
  • Vorteilhafterweise wird so der Pendelwinkel und die Pendelrichtung als translatorische Ablage in Relation zu der Pendelwinkelgrenze dargestellt.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Berechnung des Pendelwinkels bezüglich der Hochachse und der Pendelrichtung in der Pendelebene der pendelfähigen Last in Abhängigkeit von der erfassten Pendelauslenkung und einer durch die Messeinrichtung erfassten Länge des Lastseils durch die Auswerteeinheit.
  • Vorteilhafterweise ist die Messeinrichtung eingerichtet, eine translatorische Ablage in der Pendelebene als Pendelauslenkung der pendelfähigen Last bezüglich der Hochachse in eine Richtung zu erfassen. Denn durch die Pendelbewegung bzw. das Schwingen der pendelfähigen Last erfährt die pendelfähige Last eine Ablage in der Pendelebene bezüglich der durch den Lastaufhängungspunkt laufenden Hochachse, die beispielsweise mit Hilfe einer Kamera oder eines anderen Sensorsystems erfasst werden kann. In Abhängigkeit einer erfassten momentanen Länge des Lastseils kann dann mit Hilfe der erfassten Ablage durch die Auswerteeinheit der Pendelwinkel berechnet werden und dann in Relation zu der mindestens einen Pendelwinkelgrenze des Tragsystems auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden.
  • Hierdurch wird es möglich, dass insbesondere bei Außenlasttransporten von Hubschraubern mit variabler Seillänge die Pendelauslenkung der Last in Relation zu den Pendelwinkelgrenzen des Tragsystems konstant auf einer Anzeigeeinheit dargestellt werden kann, ohne dass visuell die Pendelwinkelgrenzen verändert werden müssen oder dass die Darstellung geändert werden muss. Vielmehr erhält der Pilot ständig eine gleichbleibende Darstellung, aus der sich intuitiv die Gesamtsituation ableiten lässt.
  • Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Pendelrichtung in Abhängigkeit von der Richtung der erfassten Ablage durch die Auswerteeinheit berechnet wird.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird als Pendelauslenkung eine erste Ablage in eine erste Richtung bezüglich der Hochachse in der Pendelebene und mindestens eine zweite Ablage in eine zweite Richtung bezüglich der Hochachse in der Pendelebene von der Messeinrichtung erfasst. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die erste Richtung der ersten Ablage senkrecht zu der zweiten Richtung der zweiten Ablage in der Pendelebene steht, so dass sich die gesamte translatorische Ablenkung der Pendelbewegung aus einer vektoriellen Addition der beiden Teilablagen ergibt. So ist die Auswerteeinheit derart eingerichtet, dass sie in Abhängigkeit von der ersten Ablage, der zweiten Ablage und der erfassten Länge des Lastseils den Pendelwinkel berechnen kann. Vorteilhafterweise ist die Auswerteeinheit weiterhin eingerichtet, die Pendelrichtung in Abhängigkeit von der erfassten ersten Ablage und der zweiten Ablage zu berechnen, beispielsweise mittels vektorieller Addition der beiden translatorischen Ablagen in der Pendelebene.
  • Hierbei ist es nun ganz besonders vorteilhaft, wenn ein Pendelvektor in Abhängigkeit von dem Pendelwinkel und der Pendelrichtung in der Pendelebene der pendelfähigen Last durch die Auswerteeinheit berechnet und der Pendelvektor dann in der Pendelebene der pendelfähigen Last in Relation zu dem Lastaufhängungspunkt und der mindestens ein Pendelwinkelgrenze auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird. Durch die Darstellung eines Pendelvektors in Relation zu dem Pendelwinkelgrenzen und dem Lastaufhängungspunkt lässt sich somit auf der Anzeigeeinheit sowohl intuitiv der Pendelwinkel in Relation zu der Pendelwinkelgrenze als auch die Pendelrichtung erfassen, ohne dass hierfür der Pilot die Darstellung interpretieren muss.
  • Vorteilhafterweise kann ein visuelles, akustisches und/oder haptisches Warnsignal ausgegeben werden, wenn der Pendelwinkel die Pendelwinkelgrenze erreicht oder überschritten hat.
  • Die Aufgabe wird im übrigen auch mit einer Vorrichtung zur Darstellung einer Pendelbewegung gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 – schematische Darstellung einer an einem Hubschrauber befestigten pendelfähigen Last;
  • 2a und 2b – schematische Darstellung der Anzeige von Pendelwinkel und Pendelrichtung in Relation zu den Pendelwinkelgrenzen;
  • 3 – schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt schematisch beispielhaft einen Hubschrauber 1 als zugrunde gelegtes Tragsystem. Ein Tragsystem kann dabei jedwede Anordnung sein, die eine pendelfähige Last an einem Lastaufhängungspunkt aufnehmen kann.
  • An dem Hubschrauber 1 ist eine Last 2 über ein Lastseil 3 befestigt. Das Lastseil 3 ist an einem Lastaufhängungspunkt 4 an dem Hubschrauber so befestigt, dass es frei in jede Richtung schwingen kann.
  • Durch den Lastaufhängungspunkt 4 läuft eine gedachte Hochachse h, die als Lot senkrecht zu der Pendelebene steht. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Hochachse h identisch mit der vertikalen Hochachse des geodätischen Koordinatensystems. Werden Pendelauslenkung, Pendelwinkel und Pendelwinkelgrenzen im hubschrauberfesten Koordinatensystem betrachtet, so ändert sich die Hochachse h gegenüber der vertikalen Hochachse des geodätischen Koordinatensystems bei entsprechenden Roll- und Nickbewegungen. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf die Anzeige des Pendelwinkels zur Folge.
  • Ausgehend von dem Hubschrauber 1 und der Hochachse h sind für den sicheren Betriebszustand Pendelwinkelgrenzen 5 definiert, die den Bereich definieren, in dem die pendelfähige Last 2 schwingen darf. Eine Pendelbewegung außerhalb der definierten Pendelwinkelgrenzen 5 würde zu einem unsicheren Betriebszustand des Hubschraubers 1 führen.
  • In der Regel werden im Hubschrauberbereich unterschiedliche Pendelwinkelgrenzen für den Schwebeflug und den Vorwärtsflug angewendet, um die statische Auslenkung der Außenlast nach hinten in Folge der im Vorwärtsflug wirkenden aerodynamischen Kräfte zu berücksichtigen. So können z.B. bei einem bestimmten Hubschraubertyp die Pendelwinkelgrenzen im Schwebeflug in alle Richtungen 15° und im Vorwärtsflug nach hinten maximal 30° betragen. In 1 ist lediglich eine zweidimensionale Abbildung der dreidimensionalen Pendelwinkelgrenze 5 für den Schwebeflug gezeigt.
  • In 1 ist die pendelfähige Last 2 in einer Pendelbewegung gezeigt, die einen Pendelwinkel 6 hat, der innerhalb der Pendelwinkelgrenzen 5 liegt.
  • Mit Hilfe einer geeigneten, an dem Hubschrauber angeordneten Sensorik (nicht dargestellt) wird die horizontale Ablage d bezüglich der Hochachse h der pendelfähigen Last 2 ermittelt. Diese Ablage der pendelfähigen Last wird in einem Ausführungsbeispiel sowohl in lateraler als auch in longitudinaler Richtung in der Pendelebene ermittelt. Hieraus lässt sich dann der Pendelwinkel 6 in Abhängigkeit von einer Länge des Lastseils 3 sowie die Pendelrichtung der Pendelbewegung der Last 2 ermittelt werden.
  • Sowohl der Pendelwinkel als auch die Pendelrichtung wird dann in Relation zu den Pendelwinkelgrenzen 5 in Form eines Pendelvektors dem Piloten angezeigt, so wie es in 2a und 2b gezeigt ist. 2a zeigt dabei ein Beispiel, bei dem die pendelfähige Last innerhalb der Pendelwinkelgrenzen 5 schwingt, während 2b ein Beispiel zeigt, bei dem die Pendelbewegung außerhalb der zulässigen Pendelwinkelgrenze 5 liegt. Die Pendelwinkelgrenze 5 zeigt dabei die Pendelwinkelgrenze im Schwebeflug, während der Teil, der mit dem Bezugszeichen 5a versehen ist, die zusätzliche nach hinten erweiterte Pendelwinkelgrenze im Vorwärtsflug beschreibt. Der Pendelwinkel sowie die Pendelrichtung sind hier als Pendelvektor 7 dargestellt, und zwar in Relation zu dem Lastaufhängungspunkt 4 und der jeweiligen Pendelwinkelgrenze 5, 5a.
  • Aus dieser Ansicht kann dann intuitiv abgeleitet werden, ob sich für die Pendelbewegung innerhalb der zulässigen Betriebsparameter bewegt, da Betrag und Richtung in Relation zu den Pendelwinkelgrenzen 5, 5a des Tragsystems sowie in Relation zu dem Hubschrauber festen Koordinatensystem dargestellt werden.
  • Bei Überschreiten der Pendelgrenzen kann auch eine Warnmeldung an den Piloten ausgegeben werden, bspw. in Form eines visuellen, akustischen und/oder haptischen Signals. So ist es bspw. bei der Verwendung von aktiven Steuerorganen im Hubschrauber denkbar, dass durch Vibration des Steuerorgans die Warnung haptisch an den Piloten ausgegeben wird.
  • Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Außenlasttransport mit Hilfe einer variablen Seillänge erfolgt. So ist es in den Ausführungsbeispielen von 2a und 2b durchaus denkbar, dass in beiden dargestellten Fällen die tatsächliche horizontale translatorische Ablage d der pendelfähigen Last bezüglich der Hochachse h identisch ist, während jedoch die Seillänge jeweils verschieden ist. Denn mit zunehmender Verkürzung der Seillänge vergrößert sich der eigentliche Pendelwinkel bei gleichbleibender translatorischer Ablage, was dann irgendwann zu einer Pendelbewegung führt, die außerhalb der definierten Pendelwinkelgrenzen liegt.
  • So kann der ermittelte Pendelwinkel 6 als ein sogenanntes Winkelanalogon dargestellt werden, bei dem ein bestimmter Winkelausschlag einer translatorischen Ablage in der Darstellung zugeordnet wird. Diese translatorische Ablage in der Darstellung muss hierbei in Relation zu den Pendelwinkelgrenzen gesetzt werden, so dass sich beispielsweise ein 1°-Pendelwinkelausschlag einer translatorischen Ablage von 2mm zuordnen lässt. Hieraus lässt sich dann bspw. im hubschrauberfesten Koordinatensystem sofort Richtung und Betrag der Pendelauslenkung erkennen und mit dem entsprechenden Grenzwert vergleichen.
  • 3 zeigt schematisch die Vorrichtung 10 zum Ermitteln und Darstellen einer Pendelbewegung einer pendelfähigen Last, so wie vorstehend bereits beschrieben. Die Vorrichtung 10 weist eine Messeinrichtung 11 auf, welche die Pendelauslenkung der Pendelbewegung der pendelfähigen Last bezüglich der Hochachse h des Tragsystems erfasst. Über eine Auswerteeinheit 12 wird dann der Pendelwinkel bezüglich der Hochachse und die Pendelrichtung in der Pendelebene berechnet. Der von der Auswerteeinheit 12 berechnete Pendelwinkel und die Pendelrichtung werden dann auf einer Anzeigeeinheit 13 in Relation zu mindestens einer Pendelwinkelgrenze, so wie beispielsweise in den 2a und 2b dargestellt, angezeigt.
  • Die Messeinrichtung 11 kann beispielsweise ein Kamerasystem sein, welches die an dem Lastaufhängungspunkt des Tragsystems befestigte pendelfähige Last mit Hilfe einer optischen Markierung erkennt und über eine Bildverarbeitung dann die Pendelauslenkung erfasst. Die Pendelauslenkung kann dabei beispielsweise in longitudinaler Richtung und in lateraler Richtung des Tragsystems in der Pendelebene erfasst werden, wobei sich aus diesen beiden translatorischen Ablagen in longitudinaler und lateraler Richtung durch vektorielle Addition die tatsächliche Ablage und die Richtung der Ablage ermitteln lässt. Darüber hinaus ist die Messeinrichtung 11 eingerichtet, die aktuelle Länge des Lastseils zu bestimmen.
  • Alternativ kann die Messeinrichtung 11 auch eine Radar- oder Lidar-Überwachung sein, aus der sich dann eine entsprechende translatorische Ablage erfassen lässt.
  • Mit Hilfe der Auswerteeinheit 12 wird nun aus der erfassten Pendelauslenkung der Pendelwinkel und die Pendelrichtung berechnet, so dass diese dann in Relation zu den Pendelwinkelgrenzen auf der Anzeigeeinheit 13 dargestellt werden kann. Hierbei ist es denkbar, dass in Abhängigkeit der Länge des Lastseils und der vollständigen Pendelauslenkung der Pendelwinkel berechnet wird. Alternativ ist es auch denkbar, dass zunächst aus der translatorischen Ablage in longitudinaler Richtung ein erster Pendelwinkel in longitudinaler Richtung berechnet wird und aus der translatorischen Ablage in lateraler Richtung ein lateraler Pendelwinkel berechnet wird, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der momentanen Lastseillänge, wobei durch beispielsweise vektorieller Addition sich der tatsächliche Pendelwinkel ableiten lässt.
  • Mit der vorgestellten Darstellung der Pendelbewegung ist es möglich, dass die Anzeige im hubschrauberfesten Koordinatensystem ohne Anpassung der dargestellten Pendelwinkelgrenzen die Pendelbewegung immer korrekt in Relation zu dieser Pendelwinkelgrenze anzeigt, so dass der Pilot intuitiv weiß, ob er sich innerhalb der zulässigen Betriebsparameter befindet oder nicht. Darüber hinaus wird ihm intuitiv die Richtung angezeigt, in die er steuern muss, um eine Pendelbewegung von Querkräften freizustellen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005022231 A [0009]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Darstellung einer Pendelbewegung einer pendelfähigen Last, die mit einem Lastseil an einem Lastaufhängungspunkt eines Tragsystems befestigt ist, mit den Schritten: – Erfassen einer Pendelauslenkung der Pendelbewegung der pendelfähigen Last bezüglich einer Hochachse des Tragsystems mittels einer Messeinrichtung, – Berechnen eines Pendelwinkels bezüglich der Hochachse und einer Pendelrichtung in einer Pendelebene der pendelfähigen Last in Abhängigkeit von der erfassten Pendelauslenkung durch eine Auswerteeinheit, und – Darstellen des Pendelwinkels und der Pendelrichtung in Relation zu mindestens einer Pendelwinkelgrenze des Tragsystems auf einer Anzeigeeinheit.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Pendelauslenkung eine Ablage der pendelfähigen Last bezüglich der Hochachse in eine Richtung in der Pendelebene von der Messeinrichtung erfasst und der Pendelwinkel in Abhängigkeit von der erfassten Ablage und einer erfassten Länge des Lastseils durch die Auswerteeinheit berechnet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pendelrichtung in Abhängigkeit von der Richtung der erfassten Ablage durch die Auswerteeinheit berechnet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Pendelauslenkung eine erste Ablage in eine erste Richtung bezüglich der Hochachse in der Pendelebene und mindestens eine zweite Ablage in eine zweite Richtung bezüglich der Hochachse in der Pendelebene von der Messeinrichtung erfasst und der Pendelwinkel in Abhängigkeit von der ersten Ablage, der zweiten Ablage und einer erfassten Länge des Lastseils durch die Auswerteeinheit berechnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Pendelrichtung in Abhängigkeit von der Richtung der erfassten ersten Ablage und der Richtung der erfassten zweiten Ablage durch die Auswerteeinheit berechnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pendelvektor in Abhängigkeit von dem Pendelwinkel und der Pendelrichtung durch die Auswerteeinheit berechnet und der Pendelvektor in der Pendelebene in Relation zu dem Lastaufhängungspunkt und der mindestens einen Pendelwinkelgrenze auf der Anzeigeeinheit dargestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein akustisches, optisches und/oder haptisches Signal in Abhängigkeit von dem Pendelwinkel und der Pendelwinkelgrenze mittels einer Warneinrichtung ausgegeben wird.
  8. Vorrichtung zur Darstellung einer Pendelbewegung einer pendelfähigen Last, die mit einem Lastseil an einem Lastaufhängungspunkt eines Tragsystems befestigt ist, mit – einer Messeinrichtung zum Erfassen einer Pendelauslenkung der Pendelbewegung der pendelfähigen Last bezüglich einer Hochachse des Tragsystems, – einer Auswerteeinheit, die zum Berechnen eines Pendelwinkels bezüglich der Hochachse und einer Pendelrichtung in einer Pendelebene der pendelfähigen Last in Abhängigkeit von der erfassten Pendelauslenkung eingerichtet ist, und – einer Anzeigeeinheit, die zum Darstellen des Pendelwinkels und der Pendelrichtung in Relation zu mindestens einer Pendelwinkelgrenze des Tragsystems eingerichtet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung ausgebildet ist, als Pendelauslenkung eine Ablage bezüglich der Hochachse in eine Richtung in der Pendelebene zu erfassen, und die Auswerteinheit dann zum Berechnen des Pendelwinkels in Abhängigkeit von der erfassten Ablage und einer erfassten Länge des Lastseils eingerichtet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zum Berechnen der Pendelrichtung in Abhängigkeit von der Richtung der erfassten Ablage eingerichtet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung ausgebildet ist, als Pendelauslenkung eine erste Ablage in eine erste Richtung bezüglich der Hochachse in der Pendelebene und mindestens eine zweite Ablage in eine zweite horizontale Richtung bezüglich der Hochachse in der Pendelebene von der Messeinrichtung zu erfassen, und die Auswerteeinheit dann zum Berechnen des Pendelwinkels in Abhängigkeit von der ersten Ablage, der zweiten Ablage und einer erfassten Länge des Lastseils durch eingerichtet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zum Berechnen der Pendelrichtung in Abhängigkeit von der Richtung der erfassten ersten Ablage und der Richtung der erfassten zweiten Ablage eingerichtet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zum Berechnen eines Pendelvektors in Abhängigkeit von dem Pendelwinkel und der Pendelrichtung in der Pendelebene eingerichtet und die die Anzeigeeinheit zur Darstellung des Pendelvektors in der Pendelebene der pendelfähigen Last in Relation zu dem Lastaufhängungspunkt und der mindestens einen Pendelwinkelgrenze eingerichtet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warneinrichtung vorgesehen ist, die zum Ausgeben eines akustischen, optischen und/oder haptischen Signals in Abhängigkeit von dem Pendelwinkel und der Pendelwinkelgrenze eingerichtet ist.
DE102012106233.1A 2012-07-11 2012-07-11 Pendelanzeiger Expired - Fee Related DE102012106233B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012106233.1A DE102012106233B4 (de) 2012-07-11 2012-07-11 Pendelanzeiger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012106233.1A DE102012106233B4 (de) 2012-07-11 2012-07-11 Pendelanzeiger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102012106233A1 true DE102012106233A1 (de) 2014-01-16
DE102012106233B4 DE102012106233B4 (de) 2017-03-09

Family

ID=49781403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012106233.1A Expired - Fee Related DE102012106233B4 (de) 2012-07-11 2012-07-11 Pendelanzeiger

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012106233B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104071342A (zh) * 2014-07-03 2014-10-01 国家电网公司 带电清除异物无人机防护罩
DE102014104724A1 (de) * 2014-04-03 2015-10-08 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Außenlastbewegungsanzeige
CN106241605A (zh) * 2016-08-18 2016-12-21 大连海事大学 一种行吊吊绳摆角检测方法
CN116424555A (zh) * 2023-06-12 2023-07-14 四川腾盾科技有限公司 一种无人机吊挂消摆及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19631623C2 (de) * 1996-08-05 1999-01-14 Siemens Ag Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Lastaufnahme bei Hebezeugen
DE102005022231A1 (de) 2005-05-13 2006-11-30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung des Lage und des Bewegungszustands einer pendelfähigen Last
US20110137497A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Eurocopter Aircraft provided with a device for assisting the pilot when carrying an external load with a sling, and a method implemented by said device
DE102010023228A1 (de) * 2010-06-09 2011-12-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Stabilisierungseinrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19631623C2 (de) * 1996-08-05 1999-01-14 Siemens Ag Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Lastaufnahme bei Hebezeugen
DE102005022231A1 (de) 2005-05-13 2006-11-30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung des Lage und des Bewegungszustands einer pendelfähigen Last
US20110137497A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Eurocopter Aircraft provided with a device for assisting the pilot when carrying an external load with a sling, and a method implemented by said device
DE102010023228A1 (de) * 2010-06-09 2011-12-15 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Stabilisierungseinrichtung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014104724A1 (de) * 2014-04-03 2015-10-08 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Außenlastbewegungsanzeige
DE102014104724B4 (de) * 2014-04-03 2017-10-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Außenlastbewegungsanzeige
CN104071342A (zh) * 2014-07-03 2014-10-01 国家电网公司 带电清除异物无人机防护罩
CN106241605A (zh) * 2016-08-18 2016-12-21 大连海事大学 一种行吊吊绳摆角检测方法
CN116424555A (zh) * 2023-06-12 2023-07-14 四川腾盾科技有限公司 一种无人机吊挂消摆及控制方法
CN116424555B (zh) * 2023-06-12 2023-08-29 四川腾盾科技有限公司 一种无人机吊挂消摆及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012106233B4 (de) 2017-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010023228B4 (de) Stabilisierungseinrichtung
DE102008025298B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Dämpfung von Vertikalschwingungen bei einem Hubschrauber mit angehängter Außenlast
DE202010002309U1 (de) Reglereinrichtung für Helikopter
DE102010019236B4 (de) Kontakterkennung
EP1722197B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung der Lage und des Bewegungszustands einer pendelfähigen Last
DE102006033347A1 (de) Verfahren zur Ermittlung optimierter Bewegungsbahnen von Fahrzeugen
DE102016012065A1 (de) Robotersystem mit Funktion zum Berechnen von Position und Ausrichtung eines Sensors
DE102012106233B4 (de) Pendelanzeiger
DE102015100669A1 (de) Anti-pendel-steuerverfahren mit einstellbarer unterstützung für den transport einer schwebenden last
DE2233938B2 (de) Einrichtung zur steuerung eines drehfluegelflugzeuges
EP3409636A1 (de) Verfahren zum dämpfen von drehschwingungen eines lastaufnahmeelements einer hebeeinrichtung
DE102004029196B4 (de) System zur Rumpfstrukturlastabminderung in Verkehrsmitteln
DE102005022212A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung des Bewegungszustands einer an einen Hubschrauber angehängten Last
DE102012016093B3 (de) Verfahren zur Ermittlung von für einen Abwurf einer mit verstellbaren Rudern ausgestatteten Außenlast von einem Luftfahrzeug zulässigen Flugzuständen und Parametern einer Abgangsregelung für die Außenlast
EP3259039B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines simulators
EP1146317B1 (de) Lastenstabilisierungssystem für Hubschrauber
EP2337005A1 (de) Fliehkraftsimulator für Paragleiten
DE102012015491B4 (de) Anordnung aus einem Luftfahrzeug und einer abwerfbaren Luftfahrzeug-Außenlast sowie Verfahren zur Ermittlung von für einen Abwurf einer Außenlast von einem Luftfahrzeug zulässigen Flugzuständen und Parametern einer Abgangsregelung für die Außenlast
DE102005006993B4 (de) System zur Steuerung unbemannter Luftfahrzeuge
DE2236794A1 (de) Steuersystem fuer mehrere hebeflugzeuge
DE102013111560B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Stabilisieren eines Flugzustands eines Hubschraubers mit einer an den Hubschrauber angehängten Last
DE102017112452A1 (de) Steuerungsverfahren zur Steuerung eines Gier- und eines Rollwinkels eines senkrecht startenden Flugzeugs
DE102016214143B4 (de) Kraftfahrzeug mit einer Umfelderfassungseinrichtung
DE102017110006A1 (de) Verfahren und Hubschrauber mit Einrichtungen zur Stabilisierung einer an eine Außenwinde des Hubschraubers angehängten Außenlast
CH716801B1 (de) Vorrichtung zur Unterstützung einer Verhinderung eines Zusammenstosses eines Schiffs mit einer Verankerungsanlage.

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B66C0013160000

Ipc: B66C0013460000

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE

R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee