JP6055181B2 - 給油ドローグ組立体のための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明の分野は、全般的に空中給油ドローグに関し、さらに詳細には、給油プローブの確実なラッチ表示、より少ない力でのラッチ止め／取外し、リール端部ではなくドローグ端部でのホース引張度の測定、ホースリール制御システムへのホース引張度の測定値および確実なラッチ表示の送信を実現する、空中給油ドローグのための方法およびシステムに関する。

現在のプローブアンドドローグ空中給油システムは、受油機が給油プローブでドローグを押圧した時にホース引張度が減少した測定値に基づいて、受油機プローブの給油機ドローグとの連結を推測する。その課題を解決するための先行する試みの少なくとも２つの既知の種類はどちらも、ホースリールにおいて得られた測定値を用いる。１つの方法は、油圧の不均衡の検出を用いて、受油機の連結を推測する。別の方法は、ロードセルを使用して、ホース引張度の変化を測定し、連結を推測する。これらの方法はどちらも、摩擦と誤った連結の推測を引き起こす空気力学的な受油機誘起性の力とに起因する表示誤りを起こし易い。そのような方法は、連結の確実な表示および制御を実現するさらなる遠隔検知を可能にする、電力、油圧動力、空気動力を含む動力がドローグにおいて利用可能でないために、使用されている。バッテリを使用することができると考えられるが、バッテリは、対処すべき容量、加熱、充電および動力寿命の側面を有する。もう１つの手法は、空中給油ホースに電線または光ファイバ等を組み込むことである。これらのどちらも、操作の複雑性、耐久性、コストおよび安全性の観点から望ましくない。

米国特許出願公開第２０１０／０２７０４３１号明細書

一実施形態では、給油ドローグ連結システムが、連結出口に組み込まれている連結ラッチ組立体を含み、連結ラッチ組立体は、給油プローブの相補ラッチ受容部材に嵌合係合するように構成されているラッチ部材を含む。連結ラッチ組立体は、ラッチ部材に動作可能に連結されていてラッチ部材が第１の係止位置から第２の係止解除位置まで移動することを可能にするラッチ部材アクチュエータをさらに含む。プローブ位置センサが、給油プローブの位置を検出するように構成されている。ホース引張度センサが、連結入口に連結されているホースの引張度を測定するように構成されている。ドローグ制御システムが、給油ドローグ連結システム上に配置されておりかつラッチ部材アクチュエータ、プローブ位置センサおよびホース引張度センサに通信可能に接続されている。

別の実施形態では、給油ドローグ組立体を動作させる方法が、給油機から延出している給油ドローグ組立体の開口部内に受油機の給油プローブを挿入するステップと、給油ドローグ組立体の所定の位置にある給油プローブの存在を検出するステップと、アクチュエータを使用して、給油ドローグ組立体のラッチ部材を給油プローブの相補ラッチ受容部材に係合させるステップとを含む。

さらに別の実施形態では、空中給油システムが、給油ホースの遠位端で給油機から延出されるように構成されている給油ドローグ連結システムを含む。給油ドローグ連結システムは、給油プローブの相補ラッチ受容部材に嵌合係合するように構成されているラッチ部材を含む連結ラッチ組立体であり、さらに、ラッチ部材アクチュエータを使用して、ラッチ部材を第１の係止位置から第２の係止解除位置に移動させるように構成されている、連結ラッチ組立体と、給油機内に配置されておりかつ遠位端の反対側の給油ホースの近位端に連結されているホース引張度制御サブシステムと、給油機内に配置されているホース引張度コントローラに無線通信可能に接続されているドローグコントローラとを含む。

図１〜３は、本明細書に記載されている方法およびシステムの例示的実施形態を示している。

本発明の例示的実施形態に基づいて給油ドローグ組立体が出された状態にある給油機の側面図である。 本発明の例示的実施形態による、図１に示されている給油ドローグ組立体の側面図である。 本発明の例示的実施形態による給油ドローグ組立体１０２および給油プローブ１１６の側面部分切取り図である。

以下の詳細な記載は、例示目的で本発明の実施形態を説明しており、限定目的ではない。本記載は、明らかに、当業者が本発明を作製し使用することを可能にしており、現在、本開示を実施する最良の形態であると考えられるものを含めて、本開示のいくつかの実施形態、改作形態、変形形態、代替形態、使用法を記載している。本開示は、例示的実施形態すなわちドローグ給油システムを動作させるシステムおよび方法に適用されるように記載されている。しかし、本開示は、産業用途、商業用途、および住宅用途における流体連結に全般的に適用されると考えられる。

本明細書に用いられている、単数形で記載されておりかつ語「ａ」または「ａｎ」が前置されている要素またはステップは、そのような除外が明記されていない限り、複数の要素またはステップを除外しないと理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、やはり記載されている特徴を組み込んでいる追加の実施形態の存在を除外すると解釈されないものとする。

給油システムのホースリール制御システムがホース引張度の調節を適切に開始しかつ危険なホースの暴れを防止することを可能にするために、本発明の実施形態が、受油機プローブが給油ドローグと連結されているかどうかをはっきりさせる確実で決定的な手段を提供する。

本実施形態はまた、低い力レベルでプローブとドローグとを確実に連結する手段を提供することにより、より広い対気速度エンベロープおよび高度エンベロープに亘る動作を可能にする。さらに、また、（緊急事態、故障等による）明確な切り離しが、受油機または給油機のどちらかから命令されてもよい。

さらに、本実施形態は、ドローグにおけるホース負荷の直接測定を実現し、それにより、既存のシステムに共通の、ホースリールにおいて（ロードセルまたは油圧により）ホース負荷を測定することにより、ドローグにおけるホース負荷を推測する試みに起因する問題を緩和する。

給油機が受油機を先導する給油機／受油機構成として記載されているが、従来と同様に、本発明の実施形態はまた、受油機が給油機の前にあり給油機が後に続く構成を可能にする。その構成では、給油機が燃料を後続の受油機へホースを通して下方に送り込む代わりに、給油機が燃料を受油機へホースを通して上方に送り込む。

図１は、本発明の例示的実施形態に基づいて給油ドローグ組立体１０２が出された状態にある給油機１００の側面図である。本例示的実施形態では、給油ドローグ組立体１０２は、航空機１００に連結されている給油ホース１０８の遠位部分１０６に連結されている給油ドローグバスケット１０４を含む。ホースリール１１０およびホース引張度制御システム１１２が、給油機１００に配置されている。ホース引張度制御システム１１２は、給油ドローグ組立体１０２の位置制御が維持されるように平衡が保たれている、給油ドローグ組立体１０２に作用している空力抵抗、重力、給油プローブ、および力学などであるがそれらに限定されない力を維持するように構成されている。

給油作業中、給油ドローグバスケット１０４は、給油機１００から、戦闘機またはヘリコプタなどであるがそれらに限定されない受油機１１４（給油される航空機）の方へ繰り出されている。給油プローブ１１６が、受油機１１４から延出している。受油機１１４は、給油ドローグバスケット１０４に対して給油プローブ１１６を操作し、給油ドローグバスケット１０４の後方に向いている開口部１１８内に給油プローブ１１６を挿入し、その時点で、（図１に示されていない）給油連結装置が給油プローブ１１６に「係止」され、給油機１００から受油機１１４への燃料の移送が実施される。

図２は、本発明の例示的実施形態による、（図１に示されている）給油ドローグ組立体１０２の側面図である。本例示的実施形態では、給油ドローグバスケット１０４が、バスケットカラー２０２およびホース端部コネクタ２０４によりホース１０８に連結されている。種々の実施形態では、ラムエアタービン２０６が使用されて電気エネルギーを生成し、給油ドローグ組立体１０２の構成要素に動力を供給する。また、作業中、ラムエアタービン２０６のジャイロ作用を用いて、給油ドローグ組立体１０２を位置的に安定化させてもよい。種々の他の実施形態では、ケーブル２０８が使用されて、給油ドローグ組立体１０２と航空機１００との間で電気エネルギーおよび／または制御信号を搬送してもよい。さらに他の実施形態では、給油ドローグ組立体１０２は、給油ドローグ組立体１０２に搭載されているバッテリ２１０により動力を供給されてもよい。

図３は、本発明の例示的実施形態による給油ドローグ組立体１０２および給油プローブ１１６の側面部分切取り図である。本例示的実施形態では、給油ドローグ組立体１０２は、一実施形態では給油ドローグ組立体１０２上の通信リンク３０４およびホース引張度制御システム１１２の所のリンク３０６を介した無線接続を用いて、ホース引張度制御システム１１２に通信可能に接続されているドローグコントローラ３０２を含む。ドローグコントローラ３０２は、本明細書に記載されている作業工程を実施するプログラムされた命令を実行するためのプロセッサ３０７とメモリ３０９とを含む。給油ドローグ組立体１０２はまた、給油ドローグ組立体１０２内の給油プローブ１１６の存在と、給油ドローグ組立体１０２内への給油プローブ１１６の所定の挿入位置に対する給油プローブ１１６の位置とを検出するように構成されている給油プローブ位置センサ３０８を含む。ホース引張度センサ３１３が、通信リンク３１１を介してホース引張度制御システム１１２に通信可能に接続されている。

ラッチ組立体３１０が、第１の枢動端部３１４と、係止ローラ３１６と、第２の枢動端部３１８とを含むラッチ部材３１２を含む。ラッチ組立体３１０はまた、ラッチ部材アクチュエータ３２８に枢動可能に連結されているカム３２６に係合するように構成されている第１の端部３２４と第１の直角に延在しているアーム３３２および第２の直角に延在しているアーム３３４を含む第２の端部３３０とを有する細長い本体３２２を含むトグル部材３２０を含み、前記第１のアーム３３２は、ラッチ組立体バイアス部材３３６に連結されており、第２のアーム３３４は、前記ラッチ部材３１２に連結されている。係止ローラ３１６は、給油プローブ１１６の相補ラッチ受容部材３３８に係合するように構成されている。本例示的実施形態では、ラッチ受容部材３３８は、給油プローブ１１６のプローブカラー３４０に形成されている外周溝を含む。

作業中、給油手順を開始するために、オペレータが入力すると、または予めプログラムされた命令に応答して、ホース１０８が、ホース引張度制御システム１１２により自動的にリール１１０から繰り出される。ホース１０８が所定の長さまで繰り出されると、受油機１１４は、給油ドローグ組立体１０２に接近し、開口部１１８内に給油プローブ１１６を挿入する。アクチュエータ３２８が格納方向３４２に配置されるように、ラッチ組立体３１０が係止解除位置にあることにより、トグル部材３２０が時計回り方向３４４に回転することを可能にし、それにより、係止ローラ３１６を長手方向軸３４６から引き離す。給油プローブ１１６は、比較的少量の力を用いて挿入することできる。給油プローブ位置センサ３０８が給油ドローグ組立体１０２の内部の所定の位置で給油プローブ１１６の存在を検出すると、ドローグコントローラ３０２は、ラッチ組立体３１０に命令して、係止ローラ３１６を起動することにより、それをラッチ受容部材３３８と係合するように配置する。給油ドローグ組立体１０２を使用するこの手順は、比較的小さな力で給油プローブ１１６を挿入することと、係止ローラ３１６をラッチ受容部材３３８上にラッチ止めするために、給油プローブ１１６が正確な位置にあることを確実に判定することとを可能にする。給油プローブ１１６が給油ドローグ組立体１０２と確実に係合されると、ドローグコントローラ３０２は、ホース引張度制御システム１１２に命令して、ホース１０８の引張度を制御するように動作させる。

別の実施形態では、ラッチ組立体３１０が係止位置にある状態で、係止ローラ３１６が長手方向軸３４６の方へ突出しており、給油プローブ１１６の給油ドローグ組立体１０２内への進入に対する障害となる。そのような障害は、バイアス部材３３６に対抗してトグル部材３２０を作動させて、プローブカラー３４０の傾斜面３４８をずり上がることにより係止ローラ３１６が給油プローブ１１６の経路から押し出されることを可能にする、比較的大きな力を使用することにより克服される。

給油作業の終わりに、または標準状態から逸脱した状態で、給油機１００または受油機１１４のどちらかが、ドローグコントローラ３０２に解放信号を送信して、給油プローブ１１６を給油ドローグ組立体１０２から自動的に解放してもよい。解放中、ドローグコントローラ３０２は、ラッチ部材アクチュエータ３２８に信号を送信して、係止ローラ３１６をラッチ受容部材３３８から解放する係止解除位置にラッチ部材アクチュエータ３２８を移動させる。給油プローブ１１６は、次いで、比較的少量の解放力で、給油ドローグ組立体１０２から引き離されることが可能である。

本発明の実施形態が、メカニカルセンサ、光学センサなどであるがそれらに限定されないセンサもしくは近接検出スイッチを使用して、または加速度計により検出されるパルス波形を使用することにより、または上記の組合せで、給油プローブがドローグ連結組立体内に完全にラッチ止めされていることを確実に判定し、例えば歪みゲージ変換器を用いてドローグ組立体においてホース負荷を測定し、次いで無線データリンク（ＲＦ、電気光学、光ファイバ等）経由で給油機のホース引張度制御システムにこれらの事実および測定値を送信するので、ホース引張度制御システムは、危険なホースの暴れが起こる前にホース引張度の調節を開始し、かつ給油機と受油機との相対運動中に、ドローグにおけるホース負荷の直接測定により、ホース引張度の調節の質を向上し得る。

本明細書で用いられている用語「プロセッサ」は、中央処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および本明細書に記載されている機能を実行することができる任意の他の回路またはプロセッサを指す。

本明細書に用いられている用語「ソフトウェア」および「ファームウェア」は交換可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリおよび不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含む、プロセッサ３０７による実行ためのメモリ内に格納されている任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリタイプは例示的に過ぎず、したがって、コンピュータプログラムの格納に有用なメモリタイプに関して限定していない。

上述の明細書に基づいて理解されるであろうように、本開示の前述の実施形態は、コンピュータプログラミング、あるいはコンピュータのソフトウェア、ファームウェア、ハードウェアまたはそれらの任意の組合せもしくはサブセットを含むエンジニアリング技術を使用して実施されてよく、その技術的効果は、プローブおよびドローグの空中給油作業の安全性の向上、ならびに給油作業が実施される動作エンベロープの改善（高度範囲および対気速度範囲の拡張）である。コンピュータ可読コード手段を有する、任意のそのような結果として生じるプログラムは、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体の内部で具体化されるかまたは実現されてよく、それにより、本開示の論じられた実施形態によるコンピュータプログラムすなわち製品を作製する。コンピュータ可読媒体は、例えば、固定（ハード）ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）などの半導体メモリ、および／あるいはインターネットまたは他の通信ネットワークもしくは通信リンクなどの任意の送信／受信媒体であってもよいが、それらに限定されない。コンピュータコードを含む製品は、直接１つの媒体からそのコードを実行することにより、１つの媒体から別の媒体へコードをコピーすることにより、またはネットワークでコードを送信することにより、作製および／または使用されてもよい。

ドローグ給油システムを動作させる方法およびシステムの前述の実施形態は、給油ドローグへの給油プローブの確実な連結を保証する、費用効果的で信頼性のある手段を提供する。より具体的には、本明細書に記載されている方法およびシステムは、比較的低い軸方向力での連結を促進する。さらに、前述の方法およびシステムは、ドローグ組立体に動力を供給すること容易にする。結果として、本明細書に記載されている方法およびシステムは、給油ドローグ組立体と給油プローブとを連結することおよび切り離すこと、ホース負荷を直接測定し送信すること、ならびに費用効果的で信頼性のある方法でシステムの状況および調子を伝達することを容易にする。

本明細書は、最良の形態を含めて、例を用いて本発明を開示しており、また、任意のデバイスまたはシステムを作製することおよび使用することならびに任意の援用された方法を実践することを含めて、当業者が本発明を実践することを可能にしている。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲により定められ、当業者に思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言と僅かしか異ならない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内に入るものとする。

１００ 給油機
１０２ 給油ドローグ組立体
１０４ 給油ドローグバスケット
１０６ 遠位部分
１０８ 給油ホース
１１０ ホースリール
１１２ ホース引張度制御システム
１１４ 受油機
１１６ 給油プローブ、受油機プローブ
１１８ 後方に向いている開口部
２０２ バスケットカラー
２０４ ホース端部コネクタ
２０６ ラムエアタービン
２０８ ケーブル
２１０ バッテリ
３０２ ドローグコントローラ
３０４ リンク
３０６ リンク
３０７ プロセッサ
３０８ 給油プローブ位置センサ、受油機プローブ位置センサ
３０９ メモリ
３１０ ラッチ組立体
３１１ 通信リンク
３１２ ラッチ部材
３１３ ホース引張度センサ
３１４ 第１の枢動端部
３１６ 係止ローラ
３１８ 第２の枢動端部
３２０ トグル部材
３２２ 細長い本体
３２４ 第１の端部
３２６ カム
３２８ ラッチ部材アクチュエータ
３３０ 第２の端部
３３２ 第１のアーム
３３４ 第２のアーム
３３６ ラッチ組立体バイアス部材
３３８ ラッチ受容部材
３４０ プローブカラー
３４２ 格納方向
３４４ 時計回り方向
３４６ 長手方向軸
３４８ 傾斜面

Claims (7)

1. 給油ドローグ組立体のための給油ドローグ連結システムであって、
   第１の枢動端部、係止ローラ、および第２の枢動端部を含み、給油プローブの相補ラッチ受容部材に嵌合係合するように構成されているラッチ部材と、
   前記ラッチ部材に動作可能に連結されており前記ラッチ部材が第１の係止位置から第２の係止解除位置へ移動することを可能にするラッチ部材アクチュエータと
   を含み、
   第１の係止位置のときには、前記係止ローラが、前記給油ドローグ組立体からの前記給油プローブの除去を防止し、
   第２の係止解除位置のときには、前記係止ローラを前記給油プローブの長手方向軸からから引き離して、前記給油プローブが前記給油ドローグ組立体内へ進入することまたは前記給油ドローグ組立体から除去することを可能にする、
   連結ラッチ組立体と、
   前記給油ドローグ組立体上に配置され、前記給油ドローグ組立体の前記給油プローブの位置を、前記給油ドローグ組立体内への前記給油プローブの所定の挿入位置に対する前記給油プローブの位置で検出するように構成され、
   前記係止ローラを前記ラッチ受容部材上にラッチ止めするために、前記給油プローブが所定の位置にあることについて肯定的な判定を示す信号を、ドローグコントローラに送る、
   プローブ位置センサと、
   給油ホースの引張度を測定するように構成されているホース引張度センサと、
   前記給油ドローグ連結システム上に配置されておりかつ前記ラッチ部材アクチュエータ、前記プローブ位置センサおよび前記ホース引張度センサに通信可能に接続されているドローグコントローラと、
   を含む、システム。
2. 前記給油ドローグ連結システム上に配置されておりかつ前記給油ドローグ連結システムに動力を供給するように構成されているドローグ動力供給システムをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記給油ドローグ連結システム上に配置されているラムエアタービンおよびバッテリの少なくとも１つと、ドローグ動力供給システムと外部電源との間に電気的に連結されているケーブルとを含む前記ドローグ動力供給システムをさらに含む、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記給油ホースと、
   軸を中心に回転して、前記給油ホースを格納し繰り出すように構成されているリールと、
   前記リールに駆動連結されているアクチュエータと、
   を含むホース引張度制御サブシステムをさらに含む、請求項１から３のいずれかに記載のシステム。
5. 前記ホース引張度制御サブシステムは、前記ドローグコントローラに通信可能に接続されておりかつ前記ホース引張度センサからホース引張度に関する信号を受信するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
6. 前記連結ラッチ組立体は、前記ラッチ部材アクチュエータに枢動可能に連結されているカムに係合するように構成されている第１の端部と、第１の垂直に延在しているアームおよび第２の垂直に延在しているアームを含む第２の端部とを有する細長い本体を含むトグル部材を含み、前記第１のアームはラッチ組立体バイアス部材に連結されており、前記第２のアームは前記ラッチ部材に連結されている、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. 空中給油システムであって、
   給油ホースの遠位端において給油機からドローグ組立体に延出されるように構成されている給油ドローグ連結システムであって、
   前記給油ドローグ連結システムは、給油プローブの相補ラッチ受容部材に嵌合係合するように構成されているラッチ部材を含む連結ラッチ組立体を含み、
   前記ラッチ部材は、第１の枢動端部、係止ローラ、および第２の枢動端部を含み、
   前記連結ラッチ組立体は、さらに、ラッチ部材アクチュエータを使用して、前記ラッチ部材を第１の係止位置から第２の係止解除位置に移動させるように構成され、
   第１の係止位置のときには、前記係止ローラが、前記給油ドローグ組立体からの前記給油プローブの除去を防止し、
   第２の係止解除位置のときには、前記係止ローラを前記給油プローブの長手方向軸からから引き離して、前記給油プローブが前記給油ドローグ組立体内へ進入することまたは前記給油ドローグ組立体から除去することを可能にする、
   給油ドローグ連結システムと、
   給油機内に配置されておりかつ前記遠位端の反対側の前記給油ホースの近位端に結合されているホース引張度制御サブシステムと、
   前記ドローグ組立体上に配置され、無線通信リンクにより前記ホース引張度制御サブシステムに通信可能に結合されたホース引張度センサと、
   前記給油ドローグ組立体上に配置され、前記給油プローブの位置を検出して、信号をドローグコントローラに送るプローブ位置センサであって、
   前記信号は、前記係止ローラを前記ラッチ受容部材上にラッチ止めするために、前記給油プローブが所定の位置にあることについて肯定的な判定を示すプローブ位置センサと、
   前記給油機内に配置されているホース引張度コントローラに無線通信可能に接続されているドローグコントローラと、
   を含む、システム。
   

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