Einrichtung und Verfahren zum Versetzen eines Fluggerätes, insbesondere eines Helikopters, an Bord eines Schiffes
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie ein Verfahren zum Versetzen eines Fluggerätes, insbesondere eines Helikopters, an Bord eines Schiffes mittels wenigstens drei Zugseilen. Damit kann ein Fluggerät, das auf einem Landedeck des Schiffes gelandet ist, in einen ebenfalls an Bord des Schiffes befindlichen Hangar gezogen werden. Umgekehrt ist es möglich, das Fluggerät mit den Zugseilen aus dem Hangar heraus auf das Landedeck zu ziehen. Die drei Zugseile weisen zueinander unterschiedliche Zugrichtungen auf, so dass zu jedem Zug in der jeweiligen Zugrichtung auch ein Gegenzug mit zumindest einer Komponente entgegen der Zugrichtung aufgebaut wird. Ferner wird ein Zug und ein Gegenzug seitlich zur Zugrichtung aufgebaut. Das Fluggerät wird dadurch beim Versetzen stabilisiert.
Die wenigstens drei Zugseile sind auf drehbar gelagerten Trommeln von wenigstens drei Winden gewickelt. Jede Winde ist dabei jeweils einem der Zugseile zugeordnet. Enden der Zugseile werden zum Fluggerät ausgelegt, am Fluggerät befestigt und mittels der Winden gespannt.
Eine derartige Einrichtung in Form eines Flugzeugfördersystems zur Steuerung der Bewegung von Flugzeugen an Bord von Schiffen ist aus der europäischen Patentschrift EP 0 047 638 B1 bekannt. Bei diesem Flugzeugfördersystem werden die Winden hydraulisch angetrieben. Das
BESTÄTIGUNGSKOPIE
hydraulisch angetriebene Flugzeugfördersystem weist eine hohe Komplexität mit einer Vielzahl von Einzelkomponenten auf. Dadurch ergibt sich ein hohes Ausfallrisiko durch Defekte dieser Einzelkomponenten. Im Fall von Hydraulikleckagen kann die Umwelt durch austretendes Hydrauliköls belastet werden. Die Wartungsanforderungen und die Wartungskosten sowie insgesamt die Kosten über die Lebensdauer des Flugzeugfördersystems sind hoch. Auch die Herstellung des Flugzeugfördersystems ist aufwendig und teuer. Aufgrund der großen Abmessungen des bekannten Flugzeugfördersystems muss ausreichend Platz, der an Bord eines Schiffes in der Regel sehr begrenzt ist, bereit gehalten werden. Ferner weist das bekannte Flugzeugfördersystem eine beträchtliche Masse auf. Schließlich dauert es immer eine gewisse Zeit, bis gewünschte Änderungen der Position oder der Bewegung der Winden mittels der Hydraulik umgesetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zum Versetzen eines Fluggerätes an Bord eines Schiffes bereitzustellen, welches kostengünstiger und reaktionsschneller betrieben werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Einrichtung nach dem Patentanspruch 1 und mit einem Verfahren nach dem Patentanspruch 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einer Einrichtung zum Versetzen eines Fluggerätes, insbesondere eines Helikopters, an Bord eines Schiffes mittels wenigstens drei Zugseilen, mit wenigstens drei jeweils einem der Zugseile zugeordneten Winden zum Spannen von zum Fluggerät ausgelegten Enden der Zugseile, wobei die Winden drehbar gelagerte Trommeln zum Wickeln der Zugseile aufweisen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Winden Elektromotoren zum Antrieb der Trommeln aufweisen. Bei einem Verfahren zum Bewegen eines Fluggerätes an Bord eines Schiffes mittels wenigstens drei Zugseilen, wobei die Zugseile jeweils mittels einer drehbar gelagerten Trommel einer dem jeweiligen Zugseil zugeordneten Winde gewickelt werden und wobei Enden
der Zugseile zum Fluggerät ausgelegt und mittels der Winden gespannt werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Trommeln mittels Elektromotoren der Winden angetrieben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einrichtung durchgeführt.
Die Einrichtung mit dem Elektromotor kann kostengünstig hergestellt werden und hat dank geringer Wartungsanforderungen geringe Wartungskosten. Im Vergleich zu einem Hydraulikantrieb ergibt sich eine Gewichtsreduzierung um ca. 40 % bis 50 %. Darüber hinaus weist der Antrieb mit dem Elektromotor vergleichsweise kleinere Abmessungen als ein Hydraulikantrieb auf. Da ein hydraulisches System für das Bewegen des Fluggerätes an Bord des Schiffes somit entbehrlich ist, kann keine Hydraulikflüssigkeit austreten und die Umwelt belasten. Die vergleichsweise wenigen Bauteile des Elektromotors führen zu einem insgesamt verminderten Ausfallrisiko der erfindungsgemäßen Einrichtung. Darüber hinaus weist die Einrichtung mit dem Elektromotor vergleichsweise geringe Abmessungen auf. Ein entscheidender Vorteil der Erfindung gegenüber dem bekannten Flugzeugfördersystem ist zudem, dass vergleichsweise schneller auch automatisch auf Zustände reagiert werden kann, welche die Stabilität des zu versetzenden Fluggerätes beeinträchtigen könnten.
Die Elektromotoren sind insbesondere Servomotoren. Der Servomotor bildet in Kombination mit einem Servoregler einen rotativen Servoantrieb. Der Servomotor ist ein Elektromotor, der in einem geschlossenen Regelkreis betrieben wird. Für die Regelung ist der Servomotor mit einer Messeinrichtung, insbesondere in Form eines Winkelgebers, versehen. Die Messeinrichtung ist beispielsweise ein Drehgeber, insbesondere ein Resolver, ein Inkrementalgeber oder ein Absolutwertgeber. Mittels der Messeinrichtung oder des Winkelgebers kann eine Ist-Geschwindigkeit und eine Ist-Lage des Servomotors ermittelt und durch eine Regelung nachfolgend im Falle einer erkannten Abweichung von einer Soll-Geschwindigkeit oder einer Soll-Lage die Ist-Geschwindigkeit zur Soll-Geschwindigkeit bzw. die Ist-Lage zur Soll-
Lage zurückgeführt werden. Dank der Servomotoren können sehr reaktionsschnell die Zugkräfte an den ausgelegten Enden der Zugseile oder die Längen der ausgelegten Enden der Zugseile geändert werden.
Die erfindungsgemäße Einrichtung weist besonders bevorzugt wenigstens eine Steuereinheit auf, die zur Berechnung von Motorsteuerungsdaten für die Ansteuerung der Elektromotoren ausgebildet ist. Insbesondere ist genau eine Steuereinheit hierfür vorgesehen. Den Elektromotoren ist vorzugsweise wenigstens eine Leistungssteuervorrichtung vorgeschaltet, welche die Servomotoren in Abhängigkeit von den Motorsteuerungsdaten ansteuert. Die Steuereinheit ist der Leistungssteuervorrichtung vorgeschaltet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt die Steuereinheit eine Kräfte- und Geschwindigkeitsregelung für die Winden bereit, um die Spannkraft, mit der das ausgelegte Ende von zumindest einem der Zugseile zum Fluggerät gespannt ist, und die Geschwindigkeit, mit der das ausgelegte Ende von zumindest einem anderen der Zugseile bewegt wird, jeweils in einem gewünschten Bereich zu halten. Dabei ist die Steuereinheit zur Berechnung der Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit von Motordaten der Elektromotoren ausgebildet, wobei diese Motordaten derart beschaffen sind, dass aus diesen Motordaten Rückschluss auf Zugkräften an den Zugseilen und Rückschluss auf die Bewegungsgeschwindigkeiten der ausgelegten Enden der Zugseile gezogen werden kann. Die Motordaten sind insbesondere die Motortemperatur und/oder die Motordrehzahl und/oder die Stromaufnahme des Elektromotors. Diese Motordaten werden zumindest teilweise mittels wenigstens eines Sensors ermittelt und von der Steuereinheit ausgewertet.
Vorzugsweise umfasst die Steuereinheit eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Dank der SPS-Technik ist eine besonders reaktionsschnelle Kräfte- und Geschwindigkeitsregelung der Winden möglich. Die Steuereinheit ist vorzugsweise zur Berechnung der Position des Fluggerätes aus den
Längen der ausgelegten Enden der Zugseile ausgebildet. Unter Berücksichtigung der Position des Fluggerätes berechnet die Steuereinheit beispielsweise, wie die Längen der einzelnen ausgelegten Enden der Zugseile in gegenseitiger Abhängigkeit verändert werden müssen, um das Fluggerät auf einem vorgegebenen Pfad entlang zu bewegen und dabei die Bewegungsgeschwindigkeit oder die Spannung des jeweiligen Zugseiles in dem jeweils vorgegebenen Bereich zu halten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Elektromotoren Magnetbremsen zum Bremsen der Trommeln auf. Die Steuereinheit vergleicht verfahrensgemäß die Leistungsaufnahme der Elektromotoren mit einem Grenzwert und aktiviert in Erwiderung auf eine, als über dem Grenzwert liegend, ermittelte Leistungsaufnahme von zumindest einem der Elektromotoren zumindest eine der zum Bremsen der Trommeln vorgesehene Magnetbremse. Die Steuereinheit ist entsprechend hierzu ausgebildet. Kurzzeitig können die Elektromotoren, insbesondere in der Ausbildung als Servomotoren, zwar auch ohne Einsatz der Magnetbremsen die Winden bei Zugbelastungen an den Zugseilen festsetzen. Dies gelingt jedoch lediglich bis zu einem Grenzwert der Zugbelastung. Dank der Magnetbremsen bleiben die Winden auch bei einer über dem Grenzwert liegenden Zugbelastung festgesetzt und können auch längerfristig festgesetzt bleiben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform berechnet die Steuereinheit die Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit von Eingangsparametern, die während des Versetzens des Fluggerätes nicht verändert werden, wobei der jeweilige Eingangsparameter für die Berechnung der Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit von Steuerbefehlen generiert und/oder aus einem Datenspeicher der Steuereinheit abgerufen wird und wobei die Eingangsparameter mehrere oder alle der folgenden Parameter umfassen: a) Masse des Fluggerätes;
b) Schwerpunkt des Fluggerätes;
c) Fahrwerkskonfiguration des Fluggerätes;
d) Lage der Zugseilanschlagspunkte an Bord des Schiffes.
Die Steuereinheit ist entsprechend zur Berechnung der Motorsteuerungsdaten ausgebildet. Die Lage der Zugseilanschlagspunkte ist in der Regel durch Umlenkrollen für die Zugseile an Bord des Schiffes gegeben. Während die Enden der Zugseile am Helikopter befestigt sind, sind die Zugseilanschlagspunkte die festen Punkte an Bord des Schiffes, an denen die ausgelegten Enden der Zugseile auf der dem Fluggerät gegenüberliegenden Seite der freien Enden geführt sind.
Dank der Berücksichtigung der Eingangsparameter erfolgt eine Berechnung der Position des Fluggerätes, der Wickelgeschwindigkeiten der Zugseile auf den Winden und einer Einstellung der notwendigen Zugseilhaltekräfte angepasst an das jeweilige Fluggerät.
Die Steuereinheit berechnet besonders bevorzugt die Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit von während des Bewegens des Fluggerätes veränderlichen Parametern. Die Steuereinheit ist entsprechend zur Berechnung der Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit von diesen veränderlichen Parametern ausgebildet. Dadurch kann die Steuereinheit Gegebenheiten berücksichtigen, die Einfluss auf die Standfestigkeit des Fluggerätes haben können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung berechnet die Steuereinheit veränderliche Parameter in Abhängigkeit von ermittelten veränderlichen Parametern voraus und berechnet die Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit von diesen vorausberechneten veränderlichen Parametern. Die erfindungsgemäße Steuereinheit ist gemäß dieser Weiterbildung entsprechend zur Vorausberechnung der veränderlichen Parameter und zur Berechnung der Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit davon ausgebildet. Insbesondere erkennt die Steuereinheit beispielsweise eine Nick- oder Kippbewegung des Schiffes oder das Aufschlagen von Wellen auf das Schiff und berechnet aus
der ermittelten Historie dieser Ereignisse entsprechende zukünftige Ereignisse, also beispielsweise die Lage des Schiffes in Bezug auf die Längsachse oder Querachse des Schiffes oder das Eintreffen eines Wellenberges voraus.
Die veränderlichen Parameter umfassen vorzugsweise mehrere Umweltparameter, die jeweils für die Berechnung der Motorsteuerungsdaten mittels wenigstens einem zumindest dem jeweiligen Umweltparameter zugeordneten Sensor ermittelt werden und dank der entsprechenden Ausbildung der Steuereinheit und des dem Umweltparameter zugeordneten Sensors ermittelbar sind. Vorzugsweise umfassen die veränderlichen Parameter dabei mehrere oder alle der folgenden Umweltparameter: a) Schiffsschräglage gegenüber der Schiffslängsachse des Schiffes, insbesondere ermittelt mittels wenigstens eines zugeordneten Roll- Richtung-Neigungssensors; b) Schiffsschräglage gegenüber der Schiffsquerachse des Schiffes, insbesondere ermittelt mittels wenigstens eines zugeordneten Nick- Richtung-Neigungssensors; c) Beschleunigung einer Roil-Bewegung des Schiffes um die Schiffslängsachse, insbesondere ermittelt mittels wenigstens eines zugeordneten Roll-Richtung-Neigungssensors; d) Beschleunigung einer Nick-Bewegung des Schiffes um die Schiffsquerachse, insbesondere ermittelt mittels wenigstens eines zugeordneten Nick-Richtung-Neigungssensors; e) Windrichtung gegenüber dem Schiff, insbesondere ermittelt mittels wenigstens eines Windrichtungsmessers;
f) Windgeschwindigkeit gegenüber dem Schiff, insbesondere ermittelt mittels wenigstens eines Anemometers; g) Lufttemperatur, insbesondere ermittelt mittels wenigstens eines Thermometers.
Alternativ oder zusätzlich umfassen die veränderlichen Parameter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mehrere oder alle der folgenden Motordaten der Elektromotoren: a) Motortemperatur;
b) Motordrehzahl;
c) Stromaufnahme. Aus diesen Motordaten ist die Steuereinheit in der Lage, die ausgelegten
Seillängen und die Seilkräfte an den Zugseilen zu berechnen. Sollten die Seilkräfte bestimmte Grenzwerte überschreiten, schaltet die Steuereinheit die Winden ab und gibt eine Alarmmeldung aus. Gegebenenfalls werden auch die Magnetbremsen aktiviert.
Die Steuereinheit ist somit bevorzugt zur Ermittlung der Windendaten aus Motordaten der Elektromotoren ausgebildet. Den Windendaten sind dabei zugeordnet: a) Längen der ausgelegten Enden der Zugseile, insbesondere ermittelt aus gezählten Motordrehungen und/oder b) Zugkräfte an den ausgelegten Enden der Zugseile. Vorzugsweise schätzt die Steuereinheit die Standsicherheit des Fluggerätes in Abhängigkeit von mehreren oder allen der veränderlichen Parameter ab und berechnet die Motorsteuerungsdaten, um diese Standsicherheit
aufrechtzuerhalten. Dabei vergleicht die Steuereinheit die veränderlichen Parameter mit Grenzwerten und schaltet in Erwiderung auf einen als über einem Grenzwert liegend ermittelten variablen Parameter die Winden ab. Die Steuereinheit ist dabei entsprechend zur Abschätzung der Standsicherheit und dabei zur Berechnung der Motorsteuerungsdaten und zur Abschaltung der Winden ausgebildet. Somit kann sehr effektiv kritischen Situationen, welche die Standsicherheit des Fluggerätes beeinträchtigen könnten, entgegengewirkt werden. Wenn kritische Situationen drohen, schalten gegebenenfalls die Winden ab, so dass das Fluggerät zumindest zeitweilig mit einer ausreichenden Spannung an den Zugseilen fixiert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit zur Berechnung der Motorsteuerungsdaten in Abhängigkeit von Steuerbefehlen ausgebildet und zum Empfang der Steuerbefehle mit einem Handsteuergeber und/oder mit einem Tastfeld und/oder mit einem Sicherheitsschalter verbunden. Die Steuereinheit empfängt entsprechend Steuerbefehle vom Handsteuergeber und/oder vom Tastfeld und/oder vom Sicherheitsschalter. Der Handsteuergeber, der auch als Joystick bezeichnet wird, ermöglicht eine intuitive Bedienung zur Bewegung des Fluggerätes, wobei die Steuereinheit unmittelbar eine gewünschte Bewegungsrichtung und vorzugsweise auch eine gewünschte Geschwindigkeit in dieser Bewegungsrichtung für das Fluggerät berechnet und die Winden über die Leistungssteuervorrichtung derart ansteuert, dass sich tatsächlich diese gewünschte Bewegung des Fluggerätes einstellt.
Der Sicherheitsschalter hat insbesondere die Funktion eines Notschalters, um die Winden zu stoppen und das Fluggerät festzusetzen. Hierzu ist der Sicherheitsschalter vorzugsweise abseits des Handsteuergebers und abseits des Tastfeldes auf dem Landedeck angeordnet, wo er von einer dort befindlichen Person, welche das Versetzen des Fluggerätes überwacht, im
Notfall bedient werden kann.
Das Tastfeld ist zur Erzeugung von Steuerbefehlen ausgebildet, nach denen Eingangsparameter generiert werden. Besonders bevorzugt ist das Tastfeld in Kombination mit der Steuereinheit dazu ausgebildet, einen Typ des Fluggerätes auszuwählen, zu welchem die zugeordneten Eingangsparameter gespeichert und nach Auswahl aus dem Speicher abgerufen und der Steuereinheit für die weiteren Berechnungen bereitgestellt werden.
Bevorzugt ist das Tastfeld als Bildschirm-Tastfeld ausgebildet, auf dem mehrere oder alle der folgenden Informationen optisch dargestellt werden: a) Position des Fluggerätes auf dem Landedeck und im Hangar an Bord des Schiffes; b) die gewählten Eingangsparameter oder ein diesen Eingangsparametern zugeordneter Typ des Fluggerätes; c) Umweltparameter; d) Seilkräfte an den Zugseilen; e) Warnmeldungen.
Durch eine visualisierte Menüführung und die optische Darstellung von Parametern und/oder des Versetzens des Fluggerätes ist eine vereinfachte Bedienung und dadurch eine komfortable Steuerung des Versetzens des Fluggerätes an Bord des Schiffes möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit mit einer Automatik ausgerüstet, welche das Versetzen des Fluggerätes an Bord des Schiffes von einer Startposition zu einer vorgegebenen Zielposition vollautomatisch steuert. Dank der Automatik ist eine manuelle Steuerung mittels des Handsteuergebers während des Versetzens des Flug-
gerätes entbehrlich. Nach einer Weiterbildung ist die Steuereinheit so ausgebildet, dass das von der Automatik gesteuerte Versetzen des Fluggerätes beispielsweise hinsichtlich der Geschwindigkeit des Versetzens mittels des Handsteuergebers beeinflusst werden kann. Alternativ oder zusätzlich schaltet die Steuereinheit von der Automatik auf die Steuerung mittels des Handsteuergebers um, wenn sie Steuerbefehle vom Handsteuergeber empfängt.
Die Winden an Bord des Schiffes umfassen vorzugsweise wenigstens eine Hangar-Winde, mittels welcher das Fluggerät in den Hangar an Bord des Schiffes gezogen werden kann. Insbesondere zieht die Hangar-Winde das Fluggerät mittels eines Hangar-Zugseiles von einer Startposition auf einem Landedeck in eine vorgesehene Zielposition im Hangar an Bord des Schiffes. Weiter umfassen die Winden vorzugsweise wenigstens ein Paar Deck- Winden, welche das Fluggerät mittels Deck-Zugseilen beim Ziehen in den Hangar stabilisieren. Die Deck-Zugseile halten dabei einen Gegenzug gegen den Zug des Hangar-Zugseiles aufrecht. Umgekehrt kann das Fluggerät mittels der Deck-Winden aus dem Hangar heraus auf das Landedeck gezogen werden. Dabei sorgt die Hangar-Winde mit dem Hangar-Zugseil für eine Stabilisierung des Fluggerätes entgegen der Bewegungsrichtung des Fluggerätes.
Das Paar Deck-Winden umfasst besonders bevorzugt eine Backbord-Winde und eine Steuerbord-Winde, also Winden beiderseits des Landedecks, so dass mittels der Deck-Zugseile ein Zug und ein Gegenzug quer zur Längsachse des Schiffes bereit gestellt wird. Die Backbord-Winde und die Steuerbord-Winde stabilisieren das Fluggerät gegen ein unbeabsichtigtes seitliches Versetzen des Fluggerätes quer zur Zugrichtung des Hangar- Zugseiles. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist genau ein Paar Deck-Winden vorgesehen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind zwei Paare oder mehr als zwei Paare Deck-Winden vorgesehen. Insbesondere dann, wenn der Weg, den das Fluggerät von
seiner Startposition zu seiner Zielposition zurücklegen muss, lang im Vergleich zum Abstand der Deck-Winden zueinander ist, ist es vorteilhaft, mehr als ein Paar Deck-Winden vorzusehen, um die Stabilisierung des Fluggerätes quer zur Zugrichtung des Hangar-Zugseiles bei begrenzten Zugkräften an den Deck-Zugseilen sicherzustellen.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen und aus in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche nachfolgend beschrieben sind. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 : ein an Zugseilen befestigtes Fluggerät an Bord eines Schiffes mit Teilen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Versetzen des Fluggerätes mittels der Zugseile gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Darstellung;
Figur 2: eine schematische Darstellung von Teilen der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Versetzen des Fluggerätes des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 ;
Figur 3: ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung von Teilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Versetzen des Fluggerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Figur 4: ein an Zugseilen befestigtes Fluggerät an Bord eines Schiffes mit Teilen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Versetzen des Fluggerätes mittels der Zugseile gemäß einem zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittansicht von oben.
Figur 1 zeigt ein Fluggerät 1 in Form eines Helikopters, welches mit nach der Landung eingeklappten Rotorblättern auf einem Landedeck 2 eines Schiffes
abgestellt ist und an Bord des Schiffes versetzt, nämlich in einen Hangar 3 an Bord des Schiffes gezogen werden soll.
Direkt nach dem Landen ist das Fluggerät 1 üblicherweise mittels eines Harpunensystems auf dem Landedeck 2 gesichert, wobei eine sogenannte Harpune in einem sogenannten Landing-Grid gehalten wird. Bevor das Fluggerät 1 mittels der Erfindung in den Hangar 3 versetzt werden kann, wird das Hangartor des Hangars 3 geöffnet oder sichergestellt, dass das Hangartor geöffnet ist. In Figur 1 ist das Hangartor geöffnet, wohingegen ein zweites Hangartor eines zweiten Hangars 3a geschlossen dargestellt ist. Weiter werden mittels eines Hauptschalters die elektrischen Teile der erfindungsgemäßen Einrichtung eingeschaltet und mittels eines Schlüsselschalters freigegeben.
Das Fluggerät 1 wird mittels mehreren Zugseilen, nämlich hier einem Hangar- Zugseil 4, einem backbordseitigen Deck-Zugseil 5 und einem steuerbord- seitigen Deck-Zugseil 6 zunächst zusätzlich zum Harpunensystem an Bord des Schiffes gesichert. Hierfür wird ein Ende des Hangar-Zugseiles 4 von einem im Hangar 3 befindlichen Seilanschlagspunkt zum Fluggerät 1 ausgelegt und am Bugfahrwerk des Fluggerätes 1 mit Hilfe eines Seil- befestigungsequipments befestigt. Die Deck-Zugseile 5 und 6 werden entsprechend ausgehend von Seilanschlagspunkten 7 und 8 auf dem Landedeck 2 zum Fluggerät 1 ausgelegt und dort mit Hilfe eines Seilbefestigungs- equipments backbordseitig bzw. steuerbordseitig am Hauptfahrwerk des Fluggerätes 1 befestigt.
Nachfolgend werden die ausgelegten Enden der Zugseile 4, 5 und 6 mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung gespannt, bevor das Fluggerät 1 endgültig an die erfindungsgemäße Einrichtung übergeben wird durch Lösen der Harpune aus dem Landing-Grid sowie nach Lösen der Bugrad-Lenkungsverriegelung am Fluggerät 1. Damit ist die in Figur 1 dargestellte Anordnung erreicht.
Das Versetzen des Fluggerätes 1 erfolgt erfindungsgemäß mittels elektromotorisch angetriebenen Winden, nämlich einer dem Hangar-Zugseil 4 zugeordneten Hangar-Winde, einer dem backbordseitigen Deck-Zugseil 5 zugeordneten backbordseitigen Deck-Winde 9 und einer dem steuerbord- seitigen Deck-Zugseil 6 zugeordneten steuerbordseitigen Deck-Winde 10. Die backbordseitige Deck-Winde 9 weist eine Trommel 11 auf, auf welcher das backbordseitige Deck-Zugseil 5 teilweise aufgewickelt ist. Entsprechend weist die steuerbordseitige Deck-Winde 10 eine Trommel 12 auf, auf welcher das steuerbordseitige Deck-Zugseil 6 teilweise aufgewickelt ist. Die Winde 9 wird von einem Elektromotor 13 und die Winde 10 von einem Elektromotor 14 angetrieben. Die im Hangar 3 befindliche Hangar-Winde ist entsprechend den Deck-Winden 9 und 10 ausgebildet und weist eine Trommel zum Aufwickeln des Hangar-Zugseiles auf und ist ebenfalls mittels eines Elektromotors angetrieben. Die Elektromotoren 13, 14 der Deck-Winden 9 und 10 sowie der Elektromotor der Hangar-Winde sind als Servomotoren ausgebildet.
In Figur 2 ist schematisch der erfindungsgemäße Aufbau von Teilen der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Versetzen eines Fluggerätes 1 einschließlich der Verschaltung der Teile untereinander dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 15 ist eine Steuereinheit bezeichnet, welche zur Berechnung von Motorsteuerungsdaten 16 ausgebildet ist. Die Steuereinheit 15 stellt die Motorsteuerungsdaten 16 einer Leistungssteuervorrichtung 17 für die Steuerung der Elektromotoren 13 und 14 der Deck-Winden 9 und 10 sowie für die Steuerung des bereits in der Beschreibung zu Figur 1 genannten aber noch nicht bezeichneten Elektromotors 18 der ebenfalls noch nicht bezeichneten Hangar-Winde 19 bereit. Insbesondere steuert die Leistungsvorrichtung 17 die Elektromotoren 13, 14 und 18 mit den für die jeweilige Leistung benötigten Strömen bemessen nach den Motorsteuerungsdaten 16, welche auch Ströme oder Signale sein können, an. Diese Stromversorgung der Leistungssteuervorrichtung 17 ist mit einem Pfeil 20 veranschaulicht. Die Elektromotoren 13, 14, 18 werden dabei individuell angesteuert. Mittels des Elektromotors 18 der Hangar-Winde 19 wird somit gesteuert von der
Steuereinheit 15 die bereits benannte und nun erstmals mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnete Trommel der Hangar-Winde 19 gedreht.
Der Elektromotor 18 weist einen Winkelgeber 22 und eine Magnetbremse 23 auf, der Elektromotor 13 weist einen Winkelgeber 24 und eine Magnetbremse 25 auf. Der Elektromotor 14 weist einen Winkelgeber 26 und eine Magnetbremse 27 auf. Die Winkelgeber 22, 24 und 26 können jeweils auch als Rotorpositionsmesseinrichtung oder Drehgeber bezeichnet werden und sind beispielsweise jeweils ein Resolver, ein Inkrementalgeber oder ein Absolutwertgeber. Messwerte der Winkelgeber 22, 24 und 26 sowie Messwerte von nicht dargestellten Temperatursensoren zur Erfassung der jeweiligen Motortemperatur werden in Motordaten 28 an die Steuereinheit 15 übermittelt. Die Steuereinheit 15 führt mit den Messwerten der Winkelgeber 22, 24 und 26 in den Motordaten 28 eine Positionsregelung und/oder Drehmomentregelung und/oder Geschwindigkeitsregelung durch. Alternativ oder zusätzlich werden für diese Regelung Leistungsdaten der Leistungssteuervorrichtung 17 berücksichtigt, welche in weiteren Motordaten 29 an die Steuereinheit 15 übermittelt werden. Als Leistungssteuervorrichtung 17 ist hier eine Einheit für alle Winden 9, 10 und 19 vorgesehen. Alternativ ist einzelnen Elektromotoren 13, 14 und 18 oder jedem der Elektromotoren 13, 14 und 18 jeweils eine eigene Leistungssteuervorrichtung vorgeschaltet.
Die Magnetbremsen 23, 25 und 27 werden über nicht dargestellte Verbindungen vorzugsweise direkt von der Steuereinheit 15 oder alternativ über die Leistungssteuervorrichtung 17 oder eine nicht dargestellt andere Leistungssteuervorrichtung angesteuert. Mittels der Magnetbremsen 23, 25 und 27 können die Trommeln 11 , 12 und 21 der Winden 9, 10 und 19 auch ohne Bestromung der Elektromotoren 13, 14 und 18 und damit sicher und dauerhaft festgesetzt werden. Die Elektromotoren 13, 14 und 18 sind zusammenfassend auch mit dem Bezugszeichen 30 und die Deck-Winden 9 und 10 zusammenfassend mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet.
Die Steuereinheit 15 weist eine speicherprogrammierbare Steuerung 32 (SPS) auf. Dank des Einsatzes modemer SPS-Technik ist eine reaktionsschnelle Kräfte- und Geschwindigkeitsregelung der Winden 9, 10 und 19 mittels der Steuereinheit 15 gewährleistet. Ferner weist die Steuereinheit 15 einen Datenspeicher 33 zum Zwischenspeichern verschiedener Signale und Daten, die an die Steuereinheit 15 geliefert werden, und daraus berechneter Parameter auf. Zusätzlich zu den Motordaten 28 und 29 empfängt die Steuereinheit 15 Sensordaten 34 in Form von Daten oder Signalen von Sensoren 35. Die Sensoren 35 umfassen einen Roll-Richtung-Neigungs- sensor 36, einen Nick-Richtung-Neigungssensor 37, einen Windrichtungsmesser 38, ein Anemometer 39 und ein Thermometer 40. Mit den Neigungssensoren 36 und 37 wird die Lage des Schiffes im Wasser sowie die Änderung dieser Lage erfasst. Mit dem Windrichtungsmesser 38 und dem Anemometer 39, welche auch durch ein gemeinsames Instrument realisiert sein können, wird die Windrichtung und die Windgeschwindigkeit relativ zum Schiff ermittelt. Das Thermometer 40 misst die Temperatur der Luft im Bereich des Schiffes.
Die Steuereinheit 15 ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass aus den Sensordaten 34 ermittelte Umweltparameter zumindest teilweise und zumindest zeitweise im Datenspeicher 33 gespeichert und zur Vorausberechnung von Umweltparametern, also zu einer Art Schätzung für die Zukunft verwendet werden. Diese Schätzung wird bei der Berechnung der Motorsteuerungsdaten 16 berücksichtig, so dass beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Winden 9, 10 und 19 reduziert oder die Zugspannung an den Zugseilen 4, 5 und 6 erhöht oder das Einlegen der Magnetbremsen 23, 25 und 27 veranlasst wird, wenn eine starke Schräglage des Schiffes, die über einem Grenzwert liegt, erwartet wird. Dabei berechnet die Steuereinheit 15 die Standsicherheit des Fluggerätes 1 bei den ermittelten und/oder bei den vorausgesagten Umweltparametern 34 sowie vorzugsweise in Abhängigkeit weiterer vorliegender Daten, beispielsweise der
Motordaten 28 und 29. Bei Abschaltung der Winden 9, 10 und 19 wird zusätzlich eine Alarmmeldung ausgegeben.
Die Ausgabe der Alarmmeldung erfolgt optisch auf einem Tastfeld 41 und/oder akustisch. Auf dem Tastfeld 41 , welches als Bildschirm-Tastfeld 41 ausgebildet ist, wird zusätzlich die Position des Fluggerätes 1 an Bord des Schiffes dargestellt. Alternativ oder zusätzlich werden einzelne oder alle der an der Steuereinheit 15 vorliegenden Parameter, Daten und/oder Signale am Bildschirm-Tastfeld 41 dargestellt oder sind von dort abrufbar und darstellbar. Die Daten für die Darstellung werden hierfür von der Steuereinheit 15, dargestellt durch einen Pfeil 42, an das Bildschirm-Tastfeld 41 übertragen. Umgekehrt dient das Bildschirm-Tastfeld 41 zur Steuerung der Steuereinheit 15, wobei insbesondere Steuerbefehle 43, welche auch Eingangsparameter sein können, an die Steuereinheit 15 übermittelt werden. Die Steuerbefehle 43 umfassen beispielsweise einen Typ des Fluggerätes 1 oder diesem Typ zugeordnete Daten wie die Masse, der Schwerpunkt und/oder die Fahrwerks- konfiguration des Fluggerätes 1. Ferner kann die vorzugsweise im Datenspeicher 33 gespeicherte Lage oder Auswahl der Seilanschlagspunkte 7 und 8 mittels des Bildschirm-Tastfeldes 41 verändert werden, wenn beispielsweise eine andere Anzahl von Winden verwendet werden soll oder andere Winden verwendet werden sollen. Auch die Einstellung der zulässigen Seilkraft ist mittels des Bildschirm-Tastfeldes 41 möglich.
Für die direkte Bewegungssteuerung beim Versetzen des Fluggerätes 1 ist ein Handsteuergeber 44 vorgesehen, von welchem Steuerbefehle 45, die eine Art Anforderungssignal für die gewünschte Bewegung des Fluggerätes 1 darstellen, an die Steuereinheit 15 übermittelt werden. Das Bildschirm- Tastfeld 41 , der Handsteuergeber 44 und die Steuereinheit 15 sind zusammen in einer Steuerkonsole 46, die auch Schaltschrank genannt werden kann, angeordnet. Alternativ kann zusätzlich auch die Leistungssteuervorrichtung 17 in die Steuerkonsole 46 integriert sein.
Das Versetzen des Fluggerätes 1 wird in der Regel zusätzlich von einer in der Nähe des Fluggerätes 1 befindlichen Person überwacht. Damit diese Person bei einer etwaigen Gefahrensituation das Versetzen jederzeit stoppen kann, ist ein Sicherheitsschalter 47 vorgesehen, der beispielsweise über ein ausreichend langes Kabel mit der Steuereinheit 15 verbunden ist und daher von der genannten Person mitgeführt werden kann. Der vom Sicherheitsschalter 47 generierte Steuerbefehl 48 ist ein Abbruchsignal, das von der Steuereinheit 15 empfangen wird. Alle aus den Steuersignalen 43, 45 und 48 generierten Eingangsparameter werden von der Steuereinheit 15 bei der Berechnung der Motorsteuerungsdaten 16 berücksichtigt.
In Figur 3 ist die Berechnung der Motorsteuerungsdaten durch die Steuereinheit 15 veranschaulicht. Mittels des Handsteuergebers 44 werden Steuerbefehle 45 generiert und der Steuereinheit 15 bereitgestellt. Die Steuereinheit 15 berechnet daraufhin mit diesen Steuerbefehlen 45 als Eingangsparameter Motorsteuerungsdaten 16, welche sie der Leistungssteuervorrichtung 17 zur Ansteuerung der Elektromotoren 13, 14 und 18 bereitstellt. Zum Ziehen des Fluggerätes 1 in den Hangar 3 berechnet die Steuereinheit 15 zunächst Eingangssteuerdaten für die Elektromotoren 13 und 14 in einem Schritt 49 und für den Elektromotor 18 in einem Schritt 50. Aus den im Schritt 50 berechneten Eingangssteuerdaten für den Elektromotor 18 der Hangar-Winde 19 wird eine Soll-Geschwindigkeit 51 für das Hangar-Zugseil 4 berechnet. Aus den im Schritt 49 berechneten Eingangssteuerdaten für die Elektromotoren 13 und 14 der Deck-Winden 31 bzw. 9 und 10 berechnet die Steuereinheit 15 ein Soll-Drehmoment für die Deck-Zugseile 5 und 6, damit beim Versetzen des Fluggerätes 1 ein ausreichend hoher Gegenzug aufgebaut wird. Die Soll- Geschwindigkeit 51 und das Soll-Drehmoment 52 werden mit den Motordaten 28 und 29 derart in die Motorsteuerungsdaten 16 umgesetzt, dass sich eine Ist-Geschwindigkeit des Hangar-Zugseiles 4 gemäß der Soll-Geschwindigkeit einstellt und dass sich ein Ist-Drehmoment der Deck-Zugseile 5 und 6 gemäß dem Soll-Drehmoment einstellt. Es findet also eine Regelung statt.
Bei der Berechnung der Soll-Geschwindigkeit 51 aus den im Schritt 50 vorliegenden Eingangssteuerdaten und bei der Berechnung des Soll- Drehmomentes 52 aus den im Schritt 49 vorliegenden Eingangssteuerdaten werden verschiedene Einflüsse berücksichtigt. Dies sind zunächst die im Wesentlichen durch Wellen verursachte Schiffsschräglage 53 in Roll- Richtung, also gegenüber der Schiffslängsachse des Schiffes, und die Schiffsschräglage 54 in Nick-Richtung, also gegenüber der Schiffsquerachse des Schiffes. Die Schiffsschräglagen 53 und 54 sind Umwelteinflüsse, aus denen über die Sensordaten 34 mittels der Steuereinheit 15 Umweltparameter ermittelt werden. Ein weiterer Umwelteinfluss, der berücksichtigt wird, ist der Wind in einem Schritt 55. Insbesondere geht die Windrichtung gegenüber dem Schiff und die Windgeschwindigkeit gegenüber dem Schiff in die Berechnung in der Steuereinheit 15 ein. Weiter werden für die Berechnung der Soll- Geschwindigkeit 51 und des Soll-Drehmomentes 52 und damit der Motorsteuerungsdaten 16 Fluggerätdaten 56, also dem Fluggerät 1 zugeordnete Eingangsparameter wie die Masse, der Schwerpunkt und die Fahrwerks- konfiguration des Fluggerätes 1 berücksichtigt. Weiter wird aus Motordaten und Windendaten die Position des Fluggerätes 1 berechnet. Diese Position 57 wird ebenfalls bei der Berechnung der Soll-Geschwindigkeit 51 und des Soll- Drehmomentes 52 berücksichtigt. Für die Berechnung der Position 57 des Fluggerätes wird als Eingangsparameter unter anderem die Lage der Seilanschlagspunkte 7 und 8 und werden vorzugsweise auch die Fluggerätdaten 56 berücksichtigt.
Bei der Berechnung der Soll-Geschwindigkeit 51 für das Hangar-Zugseil 4 wird zusätzlich die Fluggerätposition 58 im Bereich des Hangars 3 berücksichtigt. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit beim Versetzen des Fluggerätes 1 somit verlangsamt werden, wenn sich das Fluggerät 1 im Bereich des Hangars 3 befindet. Schließlich wird bei der Geschwindigkeitsregelung für das Hangar-Zugseil 4 berücksichtigt, dass dabei das Drehmoment am Elektromotor 18 der Hangar-Winde 19 nicht zu groß wird. Für eine Drehmomentbegrenzung 59 kann deshalb zumindest zeitweilig die Soll-
Geschwindigkeit 51 verringert werden. Umgekehrt erfolgt beim Ziehen des Fluggerätes 1 in den Hangar 3 für die Deck-Winden 9 und 10 zwar eine Drehmomentregelung. Dennoch berücksichtigt die Steuereinheit 15 durch eine seitliche Geschwindigkeitsbegrenzung 60, dass dabei die Geschwindigkeit des Fluggerätes 1 in einer Bewegungskomponente senkrecht und seitlich zur Zugrichtung des Hangar-Zugseiles 4 nicht zu groß wird, also unter einem definierten Grenzwert bleibt.
In Alternative zur Darstellung gemäß Figur 3 können gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung einzelne oder mehrere der in die Berechnung eingehende Parameter nicht berücksichtigt werden. Zusätzlich oder alternativ können weitere hier nicht genannte Parameter, beispielsweise andere Umweltparameter für die Berechnung der Motorsteuerungsdaten 16 berücksichtig werden.
In Figur 4 ist ein Fluggerät an Bord eines Schiffes mit Teilen der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß einem zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 alternativen und besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Teile der Einrichtung, die identisch mit den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Teilen sind oder den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Teilen entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind die Deck- Winden 9 und 10 beziehungsweise 31 unterhalb des Landedecks 2 angeordnet. Weiter ist die backbordseitige Deck-Winde 9 nicht wie im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 am backbordseitigen Anschlagspunkt 7, sondern backbordseitig im Bereich der Hangars 3 und 3a angeordnet. Die steuerbordseitige Deck-Winde 10 ist entsprechend nicht wie in Figur 1 im Bereich des steuerbordseitigen Anschlagspunktes 8, sondern steuerbordseitig im Bereich der Hangars 3 und 3a angeordnet. Im Bereich der Deck-Winden 31 sind die Deck-Zugseile 5 und 6 im Wesentlichen vertikal von der jeweiligen Trommel 11 beziehungsweise 12 zu einer Umlenkrolle auf dem Landedeck 2
geführt und von dort zum backbordseitigen Seilanschlagspunkt 7 beziehungsweise zum steuerbordseitigen Seilanschlagspunkt 8 ausgelegt. Die Seilanschlagspunkte 7 und 8 sind als Führungsrollen ausgebildet, von welchen das jeweilige Deck-Zugseil 5 beziehungsweise 6 zum Fluggerät 1 ausgelegt und gespannt ist. Im Unterschied zur Darstellung gemäß Figur 1 ist das Fluggerät 1 hier als Helikopter ausgebildet, der sein Hauptfahrwerk im Frontbereich hat, so dass die ausgelegten Enden der Deck-Zugseile 5 und 6 in einem zentralen Bereich am Heck des Fluggerätes 1 befestigt sind.
Das Hangar-Zugseil 4 ist im Bereich des Fluggerätes 1 , insbesondere mittels des genannten Seilbefestigungsequipments, in zwei Teile aufgesp littet, die backbordseitig beziehungsweise steuerbordseitig am Hauptfahrwerk des Fluggerätes 1 befestigt sind.
Das Hangar-Zugseil 4 ist auf dem Landedeck 2 und innerhalb des Hangars 3 bis zu einem hangarseitigen Seilanschlagspunkt 61 in Form einer Umlenkrolle geführt, von wo es im Wesentlichen horizontal zu einer zentral zwischen den Hangars 3 und 3a angeordneten schwenkbaren Rolle 62 und von dort im Wesentlichen vertikal zur Hangar-Winde 9 geführt ist. Die schwenkbare Rolle 62 ermöglicht eine alternative Führung des Hangar-Zugseiles 4 zu einem an der Rückwand des Hangars 3a befindlichen hangarseitigen Seilanschlagspunkt 6 a, wenn das Fluggerät 1 nicht in den Hangar 3, sondern in Hangar 3a gezogen werden soll. Alternativ zur Anordnung der Hangar-Winde 19 oberhalb des Landedecks 2 kann die Hangar-Winde 19 selbstverständlich auch wie die Deck-Winden 31 unterhalb des Landedecks 2 angeordnet sein.
Beidseitig der Öffnungen zu den Hangars 3 und 3a sind Ablenkrollen 63 und 64 beziehungsweise 63a und 64a angeordnet, um einen etwaigen Kontakt des Hangar-Zugseiles 4 mit den Seitenwänden der Hangars 3 und 3a entgegenzuwirken.
An einem Bereich der Hangars 3 und 3a mit im Wesentlichen freier Sicht zum Landedeck 2 vor den Hangars 3 und 3a ist die Steuerkonsole 46 mit dem Tastfeld 41 und dem Handsteuergeber 44 zusammen mit der Leistungssteuervorrichtung 17 angeordnet. Die Leistungssteuervorrichtung 17 für die Stromversorgung zumindest des Elektromotors 18 der Hangar-Winde 19 ist in bevorzugter Alternative zur Darstellung gemäß Figur 4 im Bereich dieser Hangar-Winde 19 angeordnet und kann alternativ an wenigstens einem anderen geeigneten Ort an Bord des Schiffes angeordnet sein.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen oder beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.