DE1253058B

DE1253058B - Load attachment device for helicopters

Info

Publication number: DE1253058B
Application number: DEW33699A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Frank Arnold Nix
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1963-01-15
Filing date: 1963-01-15
Publication date: 1967-10-26

Description

Lastanhängeeinrichtung für Hubschrauber Die Erfindung betrifft eine Lastanhängeeinrichtung für Hubschrauber, bei der von wenigstens zwei an der Zelle des Hubschraubers angeordneten Festpunkten Kraftübertragungsglieder ausgehen und zur Änderung des Momentes der Lastkraft um den Schwerpunkt des Hubschraubers wenigstens eines der Glieder in seiner Länge veränderbar ist.Load hitching device for helicopters The invention relates to a Load hitching device for helicopters, with at least two on the cell of the helicopter arranged fixed points go out and force transmission members to change the moment of the load force around the center of gravity of the helicopter at least one of the links can be changed in length.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet des Hubschraubers ist der Transport von an einem Seil angehängten Lasten; weiterhin werden Hubschrauber zum Ab- schleppen von Wasser- oder Landfahrzeugen verwendet.An important field of application of the helicopter is the transport of loads attached to a rope; continue helicopters for waste hauling used by water or land vehicles.

Beim Einsatz zum Tragen von Lasten ergeben sich flugmechanische Schwierigkeiten besonders daraus, daß der Lastschwerpunkt nicht immer senkrecht unter dem Aufhängepunkt bleibt. Schon wenn die angehängte Last ins Schwingen gerät, kann das Lastseil solche Richtungen einnehmen, daß das Moment der Lastseilkraft um den Hubschrauberschwerpunkt zu gefährlichen Flugsituationen führt. Dasselbe tritt ein, wenn der Pilot beim Abheben einer Last vom Boden den Hubschrauber nicht genau senkrecht über die Last manövriert hat. Weiterhin ergibt sich dieses Problem, wenn zum Tragen einer schweren Last mehrere Hubschrauber über ein Gerüst zusammengekoppelt sind und einer der Hubschrauber seine Position den anderen gegenüber, etwa wegen einer kurzzeitigen Geschwindigkeitsdifferenz, verändert.When used to carry loads, difficulties arise in terms of flight mechanics especially from the fact that the center of gravity is not always perpendicular under the suspension point remain. Even when the attached load starts to swing, the load rope can do it Take directions that the moment of the load rope force around the helicopter's center of gravity leads to dangerous flight situations. The same thing happens when the pilot is taking off a load from the ground does not maneuver the helicopter exactly vertically over the load Has. Furthermore, this problem arises when several to carry a heavy load Helicopters are coupled together via a scaffold and one of the helicopters is his Position opposite the others, for example due to a brief speed difference, changes.

Dasselbe gilt für das Abschleppen von Fahrzeugen; auch hier kann leicht durch eine Änderung der Angriffsrichtung des Schleppseils ein gefährliches oder zumindest unerwünschtes Moment um den Hubschrauberschwerpunkt entstehen.The same applies to the towing of vehicles; also here can be easy by changing the direction of attack of the tow rope a dangerous or at least an undesirable moment arises around the helicopter's center of gravity.

Ein kennzeichnendes Beispiel hierfür ist in F i g. 1 dargestellt. Ein Hubschrauber mit dem SchwerpunktS trägt oder schleppt eine nicht gezeigte Last, die mit einem Seil am Auffiängepunkt P befestigt ist; aus irgendeinem Grund hat sich die Seilkraft L nicht senkrecht eingestellt. Für eine Betrachtung des Momentengleichgewichts um den Schwerpunkt ist hauptsächlich die Auftriebskraft des Rotors A und die Seilkraft L zu beachten. Die Seilkraft L erzeugt ein kopflastiges Moment. Der Pilot hat, um dem entgegenzuwirken, den Knüppel gezogen, so daß die Auftriebskraft A nach Lage und Richtung ein schwanzlastiges Moment ergibt. Dieses Moment reicht aber nicht aus; die Resultierende R aus A und L wird den Hubschrauber entgegen dem Kommando des Piloten weiter nach vorn kippen und zum Absturz bringen. Um derartige Gefahren auszuschIießen, kann man den Aufhängepunkt des Lastseils in den Schwerpunkt des Hubschraubers verlegen. Für das Tragen von Lasten ist es bekannt, den Aufhängepunkt - z. B. eine Seilwinde - mit einem Dreibein an der Decke des Hubschraubers zu befestigen, wobei die Beine des Dreibeins in der Länge so verstellbar sind, daß der Auffiängepunkt in der Schwerelinie gehalten werden kann. Zum Schleppen von Lasten ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der an einem mit dem Schwerpunkt des Hubschraubers zusammenfallenden Anschlußpunkt eine Schleppstange angelenkt ist, an deren anderem Ende ein Schlepphaken befestigt ist, in den das Schleppseil eingehängt wird. Diese Schleppstange kann um ihren oberen Anlenkpunkt - angetrieben von Druckzylindern - allseitig verschwenkt werden, so daß auch hier sichergestellt werden kann, daß die Wirkungslinie der Seilkraft durch den Schwerpunkt geht oder auch, wenn gewünscht, zusätzliche Steuermomente erzeugt. Diese bekannten Anordnungen haben mehrere Nachteile. Es ist notwendig, im Boden des Hubschraubers eine Öffnung vorzusehen, durch die das Tragseil bzw. die Schleppstange hindurchgeht, die jedoch festigkeitsmäßig sehr ungünstig ist. Hinzu kommt vor allem aber, daß die Öffnung im Boden gerade für die extremen, also die kritischen Fälle, gar nicht groß genug sein kann, um eine freie Einstellung des Seils zu erlauben, so daß also die Gefahr eines Absturzes nicht beseitigt ist ' FUr das Abschleppen von Fahrzeugen ist es weiter bekannt, an einem hubschrauberfesten Punkt einen Lasthaken schwenkbar anzulenken, an dessen Hakenende ein an einem weiteren hubschrauberfesten Punkt schwenkbar befestigter hydraulischer Arbeitszylinder antreibend angreift. Damit gelingt es, innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs verlaufende Seilkräfte durch den Hubschrauberschwerpunkt zu legen. Der Winkelbereich ist begrenzt von der Geraden durch den Hubschrauberschwerpunkt und die eine Endlage des Schlepphakens und von der Geraden durch den Hubschrauberschwerpunkt und die andere Endlage des Schlepphakens. Bei der bekannten Ausbildung ist dieser Winkelbereich aber recht klein, weil sowohl der Anlenkpunkt des Schlepphakens als auch der des Arbeitszylinders rückwärts vom Schwerpunkt liegen, so daß schon eine senkrecht wirkende Kraft nicht mehr durch den Schwerpunkt zu bringen wäre und die Verwendung der Einrichtung zum Tragen von Lasten mithin ausgeschlossen ist. Die Begrenztheit des möglichen Winkelbereichs schließt damit aus, daß die Vorrichtung gleichzeitig zum Schleppen und zum Tragen von Lasten dienen kann. Es kommt hinzu, daß schwere und aufwendige Gestängeglieder Verwendung finden, die auch auf Druck beansprucht werden, also der Gefahr der Knickung ausgesetzt sind und entsprechend dimensioniert werden müssen.A typical example of this is shown in FIG. 1 shown. A helicopter with the center of gravity S carries or tows a load, not shown, which is attached to the suspension point P with a rope; for some reason the rope force L has not adjusted itself vertically. For a consideration of the moment equilibrium around the center of gravity, the buoyancy force of the rotor A and the rope force L are mainly to be taken into account. The rope force L creates a top-heavy moment. To counteract this, the pilot pulled the stick so that the lift force A results in a tail-heavy moment depending on position and direction. But this moment is not enough; the resultant R from A and L will tilt the helicopter further forward contrary to the command of the pilot and cause it to crash. In order to rule out such dangers, the suspension point of the load rope can be relocated to the center of gravity of the helicopter. For carrying loads, it is known to use the suspension point - e.g. B. a winch - to be attached to the ceiling of the helicopter with a tripod, the legs of the tripod are adjustable in length so that the Auffiängpunkt can be held in the center of gravity. For towing loads, a device has become known in which a tow bar is articulated at a connection point coinciding with the center of gravity of the helicopter, at the other end of which a tow hook is attached, in which the tow rope is suspended. This tow bar can be pivoted on all sides around its upper pivot point - driven by pressure cylinders - so that it can also be ensured here that the line of action of the rope force goes through the center of gravity or, if desired, generates additional control torques. These known arrangements have several disadvantages. It is necessary to provide an opening in the bottom of the helicopter through which the suspension rope or tow bar passes, but which is very unfavorable in terms of strength. In addition and above all, that the opening in the floor just for the extreme, that is the critical cases, not large may be enough to allow free adjustment of the rope, so that therefore the hazard is removed a fall 'for the Towing vehicles, it is also known to pivot a load hook at a point fixed to the helicopter, the hook end of which is driven by a hydraulic working cylinder attached to a further point fixed to the helicopter. This makes it possible to apply rope forces running within a certain angular range through the helicopter's center of gravity. The angular range is limited by the straight line through the helicopter's center of gravity and one end position of the towing hook and by the straight line through the helicopter's center of gravity and the other end position of the towing hook. In the known design, this angular range is quite small, because both the articulation point of the tow hook and that of the working cylinder are backwards from the center of gravity, so that even a vertically acting force would no longer have to be brought through the center of gravity and the use of the device to carry Loads is therefore excluded. The limitation of the possible angular range thus precludes the device from being able to serve both for towing and for carrying loads. In addition, heavy and complex rod links are used which are also subjected to pressure, that is to say are exposed to the risk of buckling and must be dimensioned accordingly.

Ferner ist es bekannt, zur Aufhängung von Lasten mehrere Seile von hubschrauberfesten Umlenkrollen ausgehen zu lassen. Zum Abwerfen von Lasten können nach dieser bekannten Einrichtung die Seile an einer Ankerplatte zusammenlaufen, wobei ein Auslösemechanismus alle Seile gleichzeitig freigibt, diese über die Umlenkrollen ablaufen und die Last mit den Seilen abfällt.It is also known to suspend loads from several ropes Helicopter fixed pulleys to go out. Can be used to drop loads according to this known device, the ropes converge at an anchor plate, whereby a release mechanism releases all ropes at the same time, these via the pulleys run down and the load falls off with the ropes.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lastanhängeeinrichtung für Hubschrauber zu schaffen, die es unter Verineidung der angeführten Nachteile einer Bodenöffnung und aufwendiger, schwerer Kraftübertragungsglieder gestattet, sowohl das Schleppen als auch das Tragen von Lasten durchzuführen.The object of the invention is to provide a load hitching device for helicopters to create it, avoiding the disadvantages of a floor opening and more complex, heavier power transmission links allow both towing as well as carrying loads.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Seile zur Kraftübertragung von Festpunkten zu beiden Seiten des Schwerpunktes ausgehen.According to the invention this object is achieved in that ropes for power transmission start from fixed points on both sides of the center of gravity.

Zweckmäßigerweise sind die Festpunkte als Rollen ausgebildet, wobei entweder die über die Rollen laufenden Sellenden an einem Antrieb befestigt sind oder die Rollen selbst antreibbar sind. Ein solcher Antrieb kann aus einer motorgetriebenen Winde oder einem doppeltwirkenden hydraulischen Stellglied bestehen.Appropriately, the fixed points are designed as roles, wherein either the ends of the sell running over the rollers are attached to a drive or the rollers can be driven themselves. Such a drive can consist of a motor-driven one Winch or a double-acting hydraulic actuator.

Um eine Beeinflussung des Momentes der Lastkraft nicht nur um die Querachse, sondern auch um die Längsachse des Hubschraubers zu ermöglichen, bilden in einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung vier als Rollen ausgebildete Festpunkte ein in der x-y-Ebene liegendes Viereck, wobei die hiervon ausgehenden Sellenden in einem in dieser Ebene liegenden und durch StelIglieder bewegbaren Knotenpunkt zusammenlaufen.To influence the moment of the load force not only to the Transverse axis, but also to allow the longitudinal axis of the helicopter to form in a further advantageous embodiment of the invention, four formed as rollers Fixed points a rectangle lying in the x-y plane, with the starting points Sell ends in a nodal point located in this plane and movable by means of actuators converge.

Die Erfindung gestattet nicht nur, das Moment beliebig gerichteter Seilkräfte zu Null zu machen, sondern es kann, wie an sich bekannt, durch geeignete Steuerung der antreibenden Stellglieder auch die Seilkraft zur Erzeugung eines zusätzlichen, unterstützenden Steuermomentes herangezogen werden.The invention not only allows the moment to be directed at will To make rope forces to zero, but it can, as is known per se, by suitable Control of the driving actuators also the rope force to generate an additional, supporting control torque are used.

Nachstehend wird an Hand der Zeichnung das Prinzip und ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt F i g. 2 den Erfindungsgedanken in einer Prinzipskizze, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Winde, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines hydraulischen Stellgliedes und F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem auch die um die Längsachse des Hubschraubers wirkenden Momente berücksichtigt sind.The principle and a schematically illustrated embodiment of the invention are described below with reference to the drawing. It shows F i g. 2 shows the concept of the invention in a schematic diagram, FIG. 3 shows an embodiment using a winch, FIG. 4 shows an embodiment using a hydraulic actuator and FIG. 5 shows an exemplary embodiment in which the moments acting about the longitudinal axis of the helicopter are also taken into account.

In F i g. 2 verzweigt sich das Tragseil im Knotenpunkt K in zwei Abschnitte, die in die beiden hubschrauberfesten Punkte P, und P, münden. Es ist die gleiche Flugsituation, wie in F i g. 1 dargestellt: Durch Einholen des hinteren Seilabschnittes über den Punkt 1#, bzw. durch Ausfahren des vorderen Seilabschnittes über den Punkt Pl ist der Knotenpunkt von K nach K' und die Wirkungslinie der Seilkraft von L nach L' gewandert. Damit ist das Moment der Seilkraft um den Schwerpunkt S kleiner bzw., wie dargestellt, zu Null geworden. Ein weiteres Vorgehen im genannten Sinn würde das Vorzeichen umkehren, d. h. das Steuerkommando des Piloten unterstützen und zur Herbeiführung einer normalen Fluglage beitragen.In Fig. 2, the suspension cable branches into two sections at junction K, which open into the two points P and P, which are fixed to the helicopter. It is the same flight situation as in FIG . 1 : By pulling in the rear section of the rope via point 1 #, or by extending the front section of rope via point Pl, the junction point has moved from K to K 'and the line of action of the rope force has moved from L to L'. This means that the moment of the rope force around the center of gravity S is smaller or, as shown, has become zero. A further procedure in the sense mentioned would reverse the sign, i.e. H. support the pilot's command and help bring about a normal flight attitude.

In F i g. 3 laufen die Seilabschnitte über die als Rollen 1 und 2 ausgebildeten Festpunkte Pl und P, gemäß F i g. 2 und vereinigen sich auf der Winde 3, die sie einige Male umschlingen. Die Winde 3 wird von einem geeigneten Motor angetrieben, wodurch der eine Seilabschnitt ausgefahren wird, während gleichzeitig der andere eingefahren wird.In Fig. 3 , the rope sections run over the fixed points P1 and P, which are designed as rollers 1 and 2, according to FIG. 2 and unite on winch 3, which they loop around a few times. The winch 3 is driven by a suitable motor, as a result of which one cable section is extended while the other is retracted at the same time.

Läßt man das Seil sich frei einstellen - etwa, wenn die Winde 3 nicht angetrieben wird und frei drehbar ist -, so bleibt jedenfalls der Schnittpunkt der Seilkraftwirkungslinie mit der durch den Schwerpunkt gehenden flugzeugfesten Hochachse oberhalb der Ebene, in der die Rollen 1, 2 bzw. die Festpunkte Pl, P" liegen. Mit wachsendem Winkel zwischen Hochachse und Seilkraftwirkungslinie wandert dieser Schnittpunkt von oben nach unten und liegt erst bei einem Winkel von 901 in der Rollenebene (vgl. F i g. 2).If you let the rope adjust freely - for example, when the winch 3 is not driven and is freely rotatable - the point of intersection of the line of action of the rope force with the vertical axis fixed to the aircraft through the center of gravity remains above the plane in which the rollers 1, 2 or The fixed points Pl, P "lie. As the angle between the vertical axis and the line of action of the rope force increases, this point of intersection moves from top to bottom and only lies in the roller plane at an angle of 901 (see FIG. 2).

Fig. 4 zeigt eine andere Möglichkeit des Seilantriebes. Hier übernimmt ein aus einem Zylinder 4 und einem Kolben 5 gebildetes, doppeltwirkendes hydraulisches Stellglied den Antrieb der Seile. Die beiden Druckleitungen 6 und 7 führen zu einem nicht dargestellten Steuerventil, dessen Steuerkolben in geeigneter und bekannter Weise mit der Flugzeugtrimmung oderderFlugzeugsteuerungverbunden sein kann.Fig. 4 shows another possibility of the cable drive. Here, a double-acting hydraulic actuator formed from a cylinder 4 and a piston 5 drives the ropes. The two pressure lines 6 and 7 lead to a control valve, not shown, the control piston of which can be connected in a suitable and known manner to the aircraft trim or the aircraft control.

In F i g. 5 ist eine Verzweigung des Tragseils in vier Seilabschnitte vorgesehen, die sich, nachdem sie über die als Rollen 8, 9, 10 und 11 ausgebildeten Festpunkte gelaufen sind, in einem Knotenpunkt 12 vereinen. Der Knotenpunkt 12 wird von zwei hydraulischen Stellgliedem 13 und 14 in der Ebene der Rollen bewegt. Auf diese Weise ist es möglich, die aus der Last L resultierenden Momente um die Längsachse mit dem Stellglied 13 und die Momente um die Querachse mit dem Stellglied 14 wahlweise zu ändern.In Fig. 5 there is a branching of the support cable into four cable sections which, after having run over the fixed points designed as rollers 8, 9, 10 and 11 , unite in a node 12. The node 12 is moved by two hydraulic actuators 13 and 14 in the plane of the rollers. In this way it is possible to selectively change the moments about the longitudinal axis with the actuator 13 and the moments about the transverse axis with the actuator 14 resulting from the load L.

Claims

1. A load attachments means for helicopters, wherein arranged at least two of the helicopter airframe fixed points originate force transmission members, and to change the torque of the load force to the center of gravity of the helicopter of one of the members is variable at least in its length, d a d u rch g e - indicates that cables for power transmission extend from the fixed points (P1, P.) on both sides of the center of gravity (S) .

2. Device according to claim 1, characterized in that the fixed points are designed as rollers (1, 2), either the rope ends running over the rollers being attached to a drive or the rollers themselves can be driven. 3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the drive consists of a motor-driven winch (3) or a double-acting hydraulic actuator ( cylinder 4, piston 5) . 4. Device according to claims 1 and 2, characterized in that four fixed points designed as rollers (8, 9, 10, 11) form a quadrangle lying in the xy plane, the rope ends extending therefrom in a lying in this plane and converge through actuators (13, 14) movable node (12). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1106 605; U.S. Patent No. 2,954,185; French patent specification No. 1299 081.