AT17096U1 - Hängende Laststabilitätssysteme und -verfahren - Google Patents

Abstract

Laststabilitätssysteme und -verfahren zum Stabilisieren von Schwingbewegungen von hängenden Lasten. Die Laststabilitätssysteme beinhalten eine vollautomatische, eigenständig angetriebene Vorrichtung [500], die mit Hilfe von Schub der Quer- und 5 Drehbewegung einer externen Last entgegenwirkt und diese steuert. Die Vorrichtung ist eine temporäre Installation auf der Last, dem Seil oder Ausleger und ist gegenüber der Plattform, von der sie herabhängt, agnostisch.

Description

Beschreibung

HÄNGENDE LASTSTABILITÄTSSYSTEME UND -VERFAHREN

[0001] Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen, am 8. Februar 2018 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 62/627,920 mit dem Titel „SUSPENDED LOAD STABILITY SYSTEM THROUGH SELF POWERED AUTOMATED ELECTRIC DUCT FAN CONTROL“, worin Derek Sikora und Jonathan Chung als Erfinder benannt werden, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/757,414, eingereicht am 8. November 2018, mit dem Titel „LOAD STABILITY SYSTEM FOR SUSPENDED LOAD CHAOTIC MOTION“, worin Caleb Carr, Derek Sikora und Logan Goodrich als Erfinder benannt werden. Die oben genannten Anmeldungen werden hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke aufgenommen. Das hiermit eingereichte Anmeldungsdatenblatt ist Bestandteil der vorliegenden Anmeldung, und alle Prioritätsdokumente, auf die es sich bezieht, sind durch Verweis hierin in ihrer Gesamtheit enthalten.

TECHNISCHES GEBIET

[0002] Diese Offenbarung ist auf verbesserte Systeme und Verfahren zum Steuern von hängenden Lasten gerichtet.

HINTERGRUND

[0003] Rettungshubschrauber ermöglichen einen schnellen Zugang zu verletzten oder isolierten Patienten auf See oder auf dem Land. Es kommt des Öfteren vor, dass Patienten derart verletzt sind oder einen solchen medizinischen Notfall darstellen, dass die örtlichen oder staatlichen Behörden es für gerechtfertigt halten, eine teure Hubschrauber-Rettungsaktion zu genehmigen. Während dieser Operationen sind die Hebevorgänge jedoch Wind und anderen äußeren Faktoren ausgesetzt, die dazu führen, dass sich das Seil der Rettungswinde dreht und hin und her schwingt. Dieses Schwingen erschwert die Mission, führt zu Verzögerungen in der medizinischen Versorgung und hat sowohl bei den Rettungskräften als auch bei den Betroffenen schon zum Tod geführt.

[0004] Bei modernen Hebe-, Rettungs- und Hebegurt-Operationen mit Hubschraubern kommt es oft zu instabilen, gefährlichen Bewegungen der hängenden Person oder Ausrüstung, die den jeweiligen Einsatz und vor allem die beteiligten Personen gefährden. Die beobachtete Bewegung ist vergleichbar mit einem seitlichen oder konischen Pendel, mit einer Drehung um den Gelenkdrehpunkt. Ein für die Mission kritisches Attribut der Funktionsfähigkeit des Hubwerks bleibt ungelöst: die zuverlässige Stabilität der Seilbewegung. Unkontrollierte Seilbewegungen gefährden Leben, den Erfolg von Missionen, verhindern Einsatzmöglichkeiten aufgrund von Umwelteinflüssen und erhöhen die Betriebskosten drastisch.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0005] Figur 1 veranschaulicht schematisch eine schwingende Last, die von einem Hubschrauber herunterhängt und durch ein hängendes Laststabilitätssystem („LSS*“) stabilisiert wird.

[0006] Figur 2A veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines hängenden Laststabilitätssystems mit einem kastenförmigen Gehäuse gemäß einer Ausführungsform.

[0007] Figur 2B veranschaulicht eine Vorderansicht eines hängenden Laststabili-

tätssystems mit einem sechseckigen Mittelmodul und zwei Antriebsarmen gemäß einer Ausführungsform.

[0008] Figur 3 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht eines hängenden Laststabilitätssystems, das strukturelle Merkmale gemäß einer Ausführungsform zeigt.

[0009] Die Figuren 4A-4C veranschaulichen die perspektivische, vordere und seitliche Ansicht eines hängenden Laststabilitätssystems mit einem aerodynamischen Gehäuse gemäß einer Ausführungsform.

[0010] Figur 5 veranschaulicht ein zentrales Bauteil eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0011] Die Figuren 6A-6B veranschaulichen zwei alternative Hülsen, die mit dem zentralen Bauteil verbunden sind, um eine Last gemäß einer Ausführungsform zu befestigen.

[0012] Die Figuren 7A-7B veranschaulichen das zentrale Bauteil, das an jeder der beiden alternativen Hülsen zum Befestigen einer Last gemäß einer Ausführungsform angebracht ist.

[0013] Figur 8 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Tragwerks eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0014] Figur 9 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht von Komponenten,

die im Tragwerk eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform montiert sind.

[0015] Figur 10 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht von Komponenten eines hängenden Laststabilitätssystems, die gemäß einer Ausführungsform im Tragwerk montiert sind.

[0016] Figur 11A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines alternativen Mittelmoduldesigns eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0017] Figur 11B veranschaulicht eine Vorderansicht eines weiteren alternativen Mittelmoduldesigns eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0018] Figur 12A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Triebwerks, das für den Einsatz in einem hängenden Laststabilitätssystem gemäß einer Ausführungsform ausgelegt ist.

[0019] Figur 12B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Zwei-TriebwerkAntriebsarms eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0020] Figur 12C veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines Trägerelements

für einen Zwei-Triebwerk-Antriebsarm eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0021] Figur 12D veranschaulicht eine isometrische Ansicht eines weiteren ZweiTriebwerk-Antriebsarms eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0022] Die Figuren 13A-13C veranschaulichen die perspektivische, vordere und seitliche Ansicht von Triebwerken, die im Tragwerk eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform montiert sind.

[0023] Figur 14 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines hängenden Laststabilitätssystems mit Sensoren, die gemäß einer Ausführungsform an einem aerodynamischen Gehäuse montiert sind.

[0024] Figur 15 veranschaulicht schematisch die Betriebskomponenten eines hängenden Laststabilitätssystems einschließlich einer Fernschnittstelle gemäß einer Ausführungsform.

[0025] Figur 16 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer entfernten Positionseinheit oder eines Zielknotens eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0026] Figur 17 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer Ladestation für ein hängendes Laststabilitätssystem gemäß einer Ausführungsform.

[0027] Figur 18 veranschaulicht eine Betriebsroutine eines hängenden Laststabili-

tätssystems mit mehreren Modi oder Befehlszuständen gemäß einer Ausführungsform.

[0028] Figur 19 veranschaulicht eine Entscheidungs- und Steuerroutine eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0029] Figur 20A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines oberen Kabelrings mit externen Statusanzeigeleuchten eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0030] Figur 20B veranschaulicht eine Draufsicht der Statusanzeigeleuchten eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform.

[0031] Figur 21 veranschaulicht einen Screenshot einer Steuerschnittstelle für ein hängendes Laststabilitätssystem gemäß einer Ausführungsform.

[0032] Figur 22 veranschaulicht ein Diagramm, das die Bewegung einer schwingenden Last und die Bewegung einer Last, die durch ein hängendes Laststabilitätssystem stabilisiert wird, darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

[0033] Der allgemeine Ansatz zur Steuerung des Verhaltens einer schwingenden Last besteht darin, Gegenmaßnahmen am Flugwerk zu installieren oder das Flugwerk selbst zu manipulieren. Bei einigen Flugwerken, wie z. B. dem Sky Crane, ist ein Schienensystem unter der Kabine installiert, um das Schaukeln der Last zu mildern. Die meisten vorgeschlagenen Ansätze beinhalten die Installation automatisierter Gegenalgorithmen auf dem Stabilitätsverbesserungssystem eines Luftfahrzeugs. Tatsächlich versuchen Teamchefs, die während einer Rettungsaktion im Hubschrauber bleiben, das Seil zu manipulieren, indem sie es von der Kabine aus schieben und ziehen, was eine begrenzte Wirkung hat. All diese Maßnahmen haben sich als unzureichend erwiesen.

[0034] In verschiedenen Ausführungsformen, wie im Folgenden beschrieben, löst ein autonomes, unbemanntes hängendes Laststabilitätssteuerungssystem dieses Problem. Das Laststabilitätssystem („LSS“) dieser Offenbarung wirkt der Bewegung der hängenden Last entgegen, indem es Gegenkräfte von Triebwerken, wie elektrischen Hochleistungs-Mantelpropellern („EDFs - electric ducted fan“), an oder nahe der Last ausübt. Folglich erhöht das LSS die Einsatzsicherheit, indem es Pilot und Besatzung vollständig von der Verantwortung für die Stabilität der hängenden Last befreit. Darüber hinaus wird der Leistungsumfang solcher Operationen durch die Integration der Fähigkeit des LSS zur dynamischen Steuerung der Lastposition, getrennt von der Luftfahrzeugbewegung, erhöht.

[0035] Das Laststabilitätssystem steuert die Bewegung einer hängenden Last durch ein eigenständig angetriebenes, automatisiertes, abnehmbares System auf dem Seil selbst zwischen dem Hubsystem (z. B. Hubschrauber) und der externen Last. Das System ist agnostisch gegenüber der Plattform, an der die Last aufgehängt ist (z. B. gegenüber den Merkmalen eines Hubschrauber-„Eigenschiffs“), da es die zur Stabilisierung der Last erforderliche Flugdynamik selbstständig bestimmt. Dies ermöglicht eine weit verbreitete Anwendung des Systems unabhängig vom Luftfahrzeugtyp, wobei die Kosten gesenkt und die Einsatzrisiken gemildert werden.

[0036] Das Laststabilitätssystem kann Vorteile bei Such- und Rettungseinsätzen unter Verwendung von Hebegurtoperationen per Hubschrauber, bei der Waldbrandbekämpfung per Hub-

schrauber, bei Kraneinsätzen auf Ölplattformen, bei Marineversorgungsschiffen, bautechnischen Hebegurtoperationen, Tiefseebohranwendungen, bei der Raumschiffsteuerung und bei zivilen Feuerlöscharbeiten bereitstellen.

[0037] Es wird nun im Detail auf die Beschreibung der Ausführungsformen wie in den Zeichnungen dargestellt Bezug genommen. Obwohl Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und zugehörigen Beschreibungen beschrieben werden, besteht keine Absicht, den Schutzumfang auf die hierin offenbarten Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil besteht die Absicht darin, alle Alternativen, Modifikationen und Aquivalente abzudecken. In alternativen Ausführungsformen können zusätzliche Vorrichtungen oder Kombinationen von veranschaulichten Vorrichtungen hinzugefügt oder kombiniert werden, ohne den Schutzumfang der hierin offenbarten Ausführungsformen einzuschränken. So werden beispielsweise die nachfolgend dargestellten Ausführungsformen in erster Linie im Zusammenhang mit einer Hebegurtoperation oder einem Such- und Rettungseinsatz per Hubschrauber beschrieben. Diese Ausführungsformen sind jedoch anschauliche Beispiele und beschränken die offenbarte Technologie in keiner Weise auf eine bestimmte Anwendung oder Plattform.

[0038] Die Ausdrücke, „in einer Ausführungsform“, „in verschiedenen Ausführungsformen“, „in einigen Ausführungsformen“ und dergleichen werden wiederholt verwendet. Solche Ausdrücke beziehen sich nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Die Begriffe „umfassend“, „mit“, und „einschließlich“ sind gleichbedeutend, es sei denn, der Kontext schreibt etwas anderes vor. Wie in dieser Spezifikation und den beigefügten Ansprüchen verwendet, schließen die Singularformen „ein“ und „der, die, das“ auch die Pluralbezüge ein, sofern der Inhalt nicht eindeutig etwas anderes vorgibt. Es ist ferner zu beachten, dass der Ausdruck „oder“ im Allgemeinen in einem Sinne verwendet wird, der die Bedeutung „und/oder“ einschließt, es sei denn, der Inhalt gibt eindeutig etwas anderes vor.

[0039] Figur 1 veranschaulicht schematisch eine schwingende Last, die von einem Hubschrauber 140 herunterhängt und durch ein hängendes Laststabilitätssystem („LSS“) 110 stabilisiert wird. Die Hubschrauber-„Eigenschiff“-Plattform 140 lässt eine Person an einem Seil 120 von einem Punkt 130 herunterhängen. Ohne das LSS 110 können das Seil und die hängende Person 150 seitlich und/oder in kegelförmiger Bewegung schwingen. Mit dem LSS 110 wird dem heftigen Schwingen entgegengewirkt und es wird eliminiert, so dass die Person an den gewünschten Punkt oder Ort 160 gebracht werden kann.

[0040] Das LSS kann eine Vielzahl von Formfaktoren annehmen. Die Figuren 1, 2A-2B, 3 und 4A-4C veranschaulichen verschiedene Anordnungen und Gehäuseformen. Die dargestellten Systeme verwenden jeweils zwei Paare unidirektionaler Triebwerke. In anderen Ausführungsformen könnte ein Laststabilitätssystem bidirektionale Triebwerke in unterschiedlicher Anzahl oder Anordnung einsetzen. Es ist jedoch nicht notwendig, solche Implementierungsdetails zu zeigen, um veranschaulichende Ausführungsformen zu beschreiben.

[0041] Figur 2A veranschaulicht eine isometrische Ansicht 200 eines hängenden Laststabilitätssystems mit einem kastenförmigen Gehäuse 210 gemäß einer Ausführungsform. Das System 210 ist vollständig in einem kastenförmigen Gehäuse untergebracht, so dass nur die Triebwerke, Seil- und Lastbefestigungen sowie die Ladeknoten frei zugänglich sind. Obwohl das rechteckige Gehäuse des Systems 210 nicht besonders aerodynamisch ist, kann es ein größeres Volumen enthalten und schützen als andere Designs. Das größere nutzbare Innenvolumen kann eine gröBere Energiekapazität ermöglichen (z. B. eine größere Anzahl von Batterien oder anderen Stromversorgungsmitteln), so dass das System 210 vor dem Aufladen oder Betanken leistungsfähigere Triebwerke und/oder eine längere Betriebskapazität bereitstellen kann.

[0042] Figur 2B veranschaulicht eine Vorderansicht 250 eines hängenden Laststabilitätssystems 260 mit einem sechseckigen Mittelmodul und zwei Antriebsarmen gemäß einer Ausführungsform. Das System 260 stellt ein verbessertes aerodynamisches Profil im Vergleich zu dem System 210 in Figur 2A bereit. Das System 260 stellt auch eine kompaktere Lagerung oder Verstauung und leichtere Wartung bereit, indem die beiden Antriebsarme abgenommen werden können. Figur 11B unten veranschaulicht das System 260 mit entfernten Antriebsarmen, und die Figuren 12B-

12C veranschaulichen die abnehmbaren Antriebsarme.

[0043] Figur 3 veranschaulicht eine perspektivische Schnittansicht 300 eines hängenden Laststabilitätssystems 310, das strukturelle Merkmale gemäß einer Ausführungsform zeigt. Das System 310 besteht aus einem inneren Gerüst und einer äußeren Schale. Die äußere Schale besteht aus einem leichten Material wie Kohlefaser, das das innere Gerüst umgibt. Das Gerüst besteht aus einer leichten, bearbeiteten Legierung. Das geschnittene oder transparente Gehäuse in Ansicht 300 zeigt verschiedene Innenteile und Strukturelemente. Die Strukturelemente beinhalten einen horizontalen Strukturkastenträger, der mit einem C-förmigen Arm verbunden ist, der elektrische Mantelpropeller über und unter dem horizontalen Strukturkastenträger trägt. Auf den Cförmigen Armen befinden sich runde Sensoren, ähnlich denen, die im Folgenden unter Bezugnahme auf Figur 14 erläutert werden. Ebenfalls deutlich sichtbar ist die dunkle rechteckige Form einer Batterie mit Stromkabeln, die die elektrischen Mantelpropeller-Triebwerke mit Strom versorgen.

[0044] In verschiedenen Ausführungsformen kann das LSS durch eine Kombination aus bordeigener Energie und Fernenergie betrieben werden. In vielen Umgebungen ist die gesamte Stromversorgung für das LSS an Bord enthalten, was einen völlig autonomen Betrieb unabhängig von der Verfügbarkeit externer Stromquellen oder Versorgungsmittel ermöglicht. In einigen Situationen kann eine Plattform, an der die LSS aufgehängt ist, wie z. B. ein Hubschrauber oder Kran, die LSS-Stromversorgung über eine Leitung bereitstellen, die sich über das Seil zur LSS hinunter erstreckt. In einigen anderen Situationen kann die Plattform das LSS mit Strom versorgen, das zur intermittierenden Verwendung eine kleinere Stromversorgung oder -reserve an Bord trägt.

[0045] Die Figuren 4A-4C veranschaulichen die perspektivische, vordere und seitliche Ansicht eines hängenden Laststabilitätssystems 410 mit einem aerodynamischen Gehäuse 420 gemäß einer Ausführungsform. Figur 4A veranschaulicht die perspektivische Ansicht 400, Figur 4B die Vorderansicht 450 und Figur 4C die Seitenansicht 475.

[0046] Das Gehäuse 420 kann aus einem beliebigen geeigneten Material, wie etwa Metall, Kunststoff, Glasfaser verstärktem Kunststoff, oder Kohlefaser, gebildet sein. Das schlanke aerodynamische Profil des veranschaulichten Gehäuses 420 bietet minimalen Windwiderstand, eine kurze Länge des zentralen Trägers, einen verbesserten Wirkungsgrad für die Triebwerke, ausreichende Projektion zum Schutz vor oder zur Umleitung von Hindernissen und einen einfachen Zugang zur Wartung des LSS. Das Gehäuse kann den Zugang zum Innenraum des LSS über eine abgedichtete Klappe oder eine oder mehrere abnehmbare Paneele ermöglichen, die eine Wartung und Inspektion ermöglichen.

[0047] Zusätzliche Merkmale und der Aufbau des LSS 410 sind in den folgenden Figuren beschrieben.

[0048] Figur 5 Ansicht 500 veranschaulicht ein zentrales Bauteil 510 des hängenden Laststabilitätssystems 410 gemäß einer Ausführungsform. Das Bauteil 510 fungiert als der Hauptzugträger, der die Last trägt. Daher sollte es so stabil konstruiert sein wie das Seil, an dem es befestigt ist, um die Last zu tragen, die durch das LSS stabilisiert werden soll. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Hauptträgerbauteil 510 aus Aluminium, Stahl oder kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt werden, je nach erforderlicher Festigkeit und den zu erwartenden Belastungsarten. Da Kohlefaser beispielsweise ein nicht-isotropes Material ist und bei Zugbelastung dazu führen kann, dass aufgehängte Lasten schnelle, starke Impulse erzeugen, die außerhalb der Achse liegen können, wäre Aluminium oder Stahl für diese Anwendung besser geeignet.

[0049] An der Oberseite des Bauteils 510 befindet sich ein Hebering 520. Der Hebering 520 kann als Teil des Bauteils 510 zu einer vollständigen Einheit bearbeitet oder auch mit der Oberseite des Bauteils 510 verschraubt werden. Der Hebering 520 ermöglicht die Befestigung des Bauteils 510 des LSS an einem Objekt, z. B. einem Drahtseil, Draht oder Seil zum Aufhängen einer Last. So kann beispielsweise der Hebering 520 am Ende eines Hebebandes oder Seils an einem Kran, Ausleger, Hubschrauber oder einer anderen Hebevorrichtung eingehängt werden. In einigen Ausführungsformen ist der Hebering ein Haken oder ein anderer Befestigungsmechanismus, je nach

Bedarf.

[0050] Ein Drehlager 530 ermöglicht es, dass sich der Hebering 520 unter Last frei drehen kann. Das Lager 530 kann z. B. eine Kugellagerschnittstelle einschließen. Das Drehlager 530 am Hebering 520 entkoppelt die Rotationsenergie vom Verdrehen oder Aufwickeln des Hebeseils vom LSS und der Außenlast. Dadurch kann sich das LSS unter dem Hebeseil drehen, ohne durch eine Verdrehung des Seils beeinträchtigt zu werden, so dass sich das LSS in jede Richtung ausrichten kann (z. B. Beibehalten oder Andern der Ausrichtung), die zur Stabilisierung der Last erforderlich ist. Dadurch werden auch die auf die Last aufgebrachten Verdrehungsmomente des Seils reduziert.

[0051] In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Bauteil 510 an der Unterseite mit Befestigungsmitteln 540 versehen, wie z. B. Schraubenlöchern zur Befestigung einer oder mehrerer verschiedener Hülsenoptionen, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 6A-6B und 7A-7B veranschaulicht.

[0052] In einigen Ausführungsformen bietet das Laststabilitätssystem anstelle eines zentralen Bauteils, an dem ein Seil hängt, einen Seilbefestigungsmechanismus zum Verriegeln am oder um das Seil. So kann beispielsweise das Laststabilitätssystem eine Nut oder einen Schlitz zur Fixierung des Seils und einen Hebelmechanismus zum Halten oder Befestigen am Seil einschließen. Durch Krafteinbringung an gegenüberliegenden Seiten des Seils kann das Laststabilitätssystem über der Last sicher am Seil befestigt werden. In einigen Ausführungsformen enthält ein derartiges Klemmsystem Räder, die einen Druck gegenüber einer harten Oberfläche ausüben und so eine Druckklemmung ermöglichen. In einigen Ausführungsformen können sich die Räder im eingeklemmten Zustand drehen, so dass das System am Seil hoch oder runter fahren kann.

[0053] In Ausführungsformen mit einem Seilbefestigungsmechanismus zur Befestigung des Laststabilitätssystems an einer Position entlang des Seils trägt das Seil die Last direkt und das LSS ist nicht zwischen dem Ende des Seils und der Oberseite der Last montiert. Das LSS wird dann auf dem Seil gehalten, so dass das LSS nicht das Gewicht der Last trägt. Ausführungsformen, die einen solchen Seilbefestigungsmechanismus verwenden, erfordern daher keinen Zugträger durch die Mitte der Laststabilitätssystemvorrichtung. Zusätzliche Elemente, die eine Rotation zulassen, können es dem Laststabilitätssystem ermöglichen, sich frei um das Seil zu drehen, z. B. durch Drehen um den am Seil befestigten Mechanismus.

[0054] Der klemmbare Seilbefestigungsmechanismus bietet eine einfache Schnittstelle zu bestehenden betriebsfähigen Hebesystemen und externen Lastsystemen und erfordert keinen direkten Eingriff an dem zum Aufhängen der Last verwendeten Seil.

[0055] Die Einzelheiten der Implementierung eines solchen Seilbefestigungsmechanismus sind in der am 8. Februar 2018 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/627,920 mit dem Titel „SUSPENDED LOAD STABILITY SYSTEM THROUGH SELF POWERED AUTOMATED ELECTRIC DUCT FAN CONTROL“ weiter beschrieben, die hierin durch Verweis aufgenommen wird.

[0056] Unter erneuter Bezugnahme auf die Veranschaulichungen zeigen die Figuren 6A-6B zwei alternative Hauptträgerhülsen, die mit dem zentralen Bauteil 510 verbunden sind, um eine Last gemäß einer Ausführungsform zu befestigen. Figur 6A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 600 einer Hauptträgerhülse 610 mit einem Lasthaken 630 und vier geschweiften oder DRing-Schäkeln 640. Die Schäkel 640 sind jeweils an einer Schäkelhalterung 645 befestigt, die an der Hauptträgerhülse 610 angebracht ist. Der Lasthaken 630 ist an der Hauptträgerhülse 610 durch eine Adapterplatte 635 befestigt. Der Lasthaken 630 kann ein automatisch (z. B. elektronisch) gesteuerter Entriegelungshaken oder ein Autohaken sein, wie beispielsweise ein oder mehrere fernbetätigte Haken, die per Knopfdruck aus dem Cockpit des Luftfahrzeugs oder der Krankabine fernbedienbar sind. Der Haken oder die Haken können eine Drehung um den Drehpunkt zulassen oder die Drehung des aufgehängten Objekts einschränken.

[0057] Figur 6B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 650 einer Hauptträgerhülse 660, ebenfalls mit einem Lasthaken 630 und vier geschweiften oder D-Ring-Schäkeln 640. Die Haupt-

trägerhülse 660 schließt auch vier vorstehende I-Träger 670 ein, die an der Hülse 660 angeschweißt oder anderweitig befestigt sind und an denen die Schäkelbefestigungen 645 angebracht sind.

[0058] Die Figuren 7A-7B veranschaulichen die Seitenansichten 700 bzw. 750 des zentralen Bauteils 510, das an jeder der beiden alternativen Hauptträgerhülsen 610 bzw. 660 zum Befestigen einer Last gemäß einer Ausführungsform angebracht ist. Die Figuren 7A und 7B zeigen den Hebering 520, der auf seinem rotierenden Lager 530 oben auf dem Bauteil 510 montiert ist, und den Lasthaken 630 unten am Bauteil 510. In den dargestellten Ausführungsformen wird der Hauptträger des LSS über den Lasthaken 630 mit der Last verbunden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die untere Verbindung ein unterer Hebering oder ein anderer Befestigungsmechanismus sein, wie er z. B. in gegenwärtigen Tages-Flugoperationen verwendet wird.

[0059] In einigen Ausführungsformen stellt das LSS eine Schnittstelle für hängende Lasten bereit, die die Bewegung des LSS und der aufgehängten Last koppelt. Das heißt, in den veranschaulichten Ausführungsformen ist der Lasthaken 630 so ausgelegt, dass er sich unabhängig vom Hauptträgerbauteil 510 nicht dreht oder dreht; die Last ist drehfest mit dem LSS verbunden. In einigen Ausführungsformen schließt die LSS-Lasthakenschnittstelle eine drehbare Befestigung ähnlich dem Drehlager 530 des Heberings 520 am gegenüberliegenden Ende des Hauptträgerbauteils 510 ein, so dass sich das LSS drehen kann, ohne die Last unter dem LSS drehen zu müssen.

[0060] Figur 8 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 800 eines Tragwerks 810 eines hängenden Laststabilitätssystems 410 gemäß einer Ausführungsform. Wie die vorstehenden Figuren zeigt Figur 8 das Hauptträgerbauteil 510 mit einem Hebering 520 und einem Drehlager 530 oben und mit einer Hauptträgerhülse 610 mit Schäkeln 640 und einer Hakenadapterplatte 635 unten. Das mit dem Bauteil 510 verbundene Tragwerk 810 beinhaltet ein Paar Ovalprofilrippen 820, die horizontale Holme 825 tragen. Die horizontalen Holme 825 sind aus Hohlrohren gebildet und können z. B. aus Kohlefaser bestehen.

[0061] Die horizontalen Holme 825 wiederum sind mit den Triebwerkmontagerippen 830 verbunden, die parallel zu den Rippen 820 angeordnet sind. Die Triebwerkmontagerippen 830 beinhalten an ihren oberen und unteren Enden die Befestigungspunkte 840 des Triebwerkbefestigungsmechanismus zur Befestigung der Triebwerke am Tragwerk 810. Außerdem sind die Triebwerkmontagerippen 830 mit einer zentralen Öffnung versehen, um eine Stromversorgung, wie zum Beispiel eine Batterie, in einem Batteriefach 850 unterzubringen.

[0062] Figur 9 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 900 von Komponenten, die im Tragwerk 810 eines hängenden Laststabilitätssystems 410 gemäß einer Ausführungsform montiert sind. In der dargestellten Ausführungsform wird das Batteriefach 850 von Figur 8 von einer Stromversorgung, wie zum Beispiel einer Batterie 910, ausgefüllt. Die Stromversorgung kann aus einem einzelnen Batteriebaustein oder einer Reihe von Batteriezellen bestehen, die in Reihe und/ oder parallel geschaltet sind, wie beispielsweise Lithium-Polymer-(LiPo)-Zellen Die Batterien 910 können zur einfachen Inspektion aus dem Batteriefach 850 entnommen werden. Die Batterien können im eingebauten Zustand im LSS (d. h. ohne sie entfernen zu müssen) über Knoten am LSS 410 geladen werden, die an eine Ladestation anschließbar sind. Eine Datenverbindung ermöglicht es einer Mikrocontroller-Einheit oder einem Prozessor, Leistungsinformationen zu überwachen, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) die Zellenspannung und die Verlustleistung oder den Verbrauch in Echtzeit.

[0063] Zusätzlich ist am Hauptträger eine Hilfsbatterie 920 befestigt. Die Hilfsbatterie 920 ermöglicht z. B. eine gleichmäßige Stromversorgung des Prozessors, selbst wenn die Triebwerke eine übermäßige Strommenge aus den Hauptbatterien 910 entnehmen.

[0064] Die Triebwerkssteuerung 930 ermöglicht es dem Prozessor, die Geschwindigkeit, den Leistungsbedarf und den Schub der Triebwerke zu steuern. Die Triebwerkssteuerung 930 kann z. B. ein elektronischer Drehzahlregler („electronic speed controller - ESC“) für einen elektrischen Mantelpropeller („electric ducted fan - EDF*“) sein. Ein ESC hat in der Regel mindestens drei

Anschlüsse: an die Stromversorgung, an ein Triebwerk und an den Prozessor oder einen Mikrocontroller oder an beide. Der ESC zieht Strom aus der Stromversorgung und ordnet ihn den Triebwerken zu, um die Menge an Leistung zu steuern, die zu den Triebwerken geleitet werden soll.

[0065] Figur 10 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1000 von Komponenten eines hängenden Laststabilitätssystems 410, die gemäß einer Ausführungsform im Tragwerk 810 montiert sind. Ein Prozessor 1010 oder eine Zentraleinheit (central processing unit - CPU) ist im Tragwerk 810 in der dargestellten Ausführungsform zentral montiert.

[0066] Der Prozessor 1010 kann ein eingebettetes System sein, das einen Signal-Bordcomputer und eine oder mehrere Mikrocontroller-Einheiten („microcontroller units - MCUs“) beinhaltet. Die CPU und die MCUs befinden sich z. B. in einer Blackbox, in der alle Datenübertragungsverbindungen hergestellt werden. Die Blackbox besteht aus robustem Kunststoff oder Polymer und schützt das System vor Umwelt- und Betriebsfaktoren wie Wetter und anderen Betriebsbedingungen. In einigen Ausführungsformen sind die CPU und die MCUs auf derselben Leiterplatte (printed circuit board - PCB) montiert.

[0067] Ein drahtloser Transceiver 1020 ist ebenfalls im Tragwerk 810 montiert, der einen separaten Sender und Empfänger bilden kann, sowie eine Antenne zur drahtlosen Kommunikation. Der Transceiver 1020 und/oder die Drahtlosantenne können auch auf derselben Leiterplatte wie der Prozessor 1010 befestigt oder auf derselben gedruckt sein.

[0068] In der in Figur 10 dargestellten Ausführungsform beinhaltet eine Vektor-Navigationseinheit 1030 eine Trägheitsmesseinheit („inertial measurement unit - IMU*). Die IMU liefert dem Prozessor 1010 Trägheitsnavigationsdaten und ist zentral im Tragwerk 810 neben dem Prozessor 1010 montiert.

[0069] Einige Ausführungsformen eines Laststabilitätssystems sind modular. So kann beispielsweise das LSS in ein Mittelmodul und Triebwerke oder Triebwerksarmbaugruppen aufgeteilt werden. Figur 11A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1100 eines alternativen Mittelmoduldesigns 1100 eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Das LSS-Mittelmodul 1110 kann mit mindestens 2 LSS-Triebwerksarmen (wie den in Figur 12D veranschaulichten Triebwerksarmen) und mit maximal 4 ausgelegt werden, um den gewünschten vektorisierten Schub zu erreichen. Wie andere LSS-Ausführungsformen ist das System 1110 eigenständig angetrieben und vollständig drahtlos mit Kommunikationszugangspunkten zum Senden und Empfangen über Bluetooth, Wi-Fi und/oder Hochfrequenzübertragung (radio frequency - RP).

[0070] Figur 11B veranschaulicht eine Vorderansicht 1150 eines weiteren alternativen Mittelmoduldesigns 1160 eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Das LSS-Mittelmodul 1160 enthält einen Not-Aus-Mechanismus mit einem Not-Aus-Stift 1170. Der Stift 1170 kann mit einer Leitung verbunden sein. Der Stift 1170 kann dann gezogen werden, um eine Notabschaltung des LSS zu bewirken. Im Inneren des Mittelmoduls erfasst ein AbschaltstiftAnwesenheitssensor die Position des Stiftes 1170, um festzustellen, ob er vorhanden ist oder nicht. Das System 1160 kann nur arbeiten, wenn der Stift 1170 vorhanden ist. Wenn der Stift 1170 nicht vorhanden ist, wird das System 1160 nicht aktiviert. Der Stift 1170 kann wieder installiert werden, indem er in das Stiftloch eingesetzt wird.

[0071] Figur 12A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1200 eines Triebwerks 1210, das für den Einsatz in einem hängenden Laststabilitätssystem gemäß einer Ausführungsform ausgelegt ist. Das LSS schließt Triebwerke 1210 ein, die mit dem Mittelmodul verbunden sind. Diese Triebwerke 1210 drücken Fluids, wie Luft, Wasser oder Gas, in eine Richtung, um eine Bewegung zu ermöglichen. So kann beispielsweise ein Triebwerk 1210 einen Mantelpropeller beinhalten, der einen Elektromotor enthält, der Rotorblätter dreht. Die Rotorblätter sind in einem aerodynamischen Mantel oder Kanal enthalten, durch den Fluid gedrückt wird. Im Fall eines Lüfters ist das Fluid Luft, die an den Rotorblättern vorbeigedrückt wird, wodurch ein Schub verursacht wird.

[0072] Die Luft wird durch einen Einlass an der Vorderseite des Systems aufgenommen. In eini-

gen Ausführungsformen können sich die Blätter des Triebwerks 1210 in beide Richtungen drehen, wodurch das Triebwerk bidirektional wird. Wie andere Mittel zum Treiben von Fluids können bidirektionale Triebwerke Luft sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung drücken. In verschiedenen Ausführungsformen tragen die in das Gehäuse der Triebwerke eingegossenen Lamellen dazu bei, einen optimalen vektorisierten Luftstrom senkrecht zum Blattquerschnitt, d. h. in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Triebwerks 1210, zu erzeugen.

[0073] Figur 12B veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1225 eines Zwei-Triebwerk-Antriebsarms 1230 eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Der Antriebsarm 1230 ist beispielsweise kompatibel mit dem LSS-Mittelmodul 1160 in Figur 11B oben oder dem Laststabilitätssystem 260 in Figur 2B oben. Einige Triebwerke sind effizienter bei der Erzeugung von Schub in Vorwärtsrichtung als in Rückwärtsrichtung. Daher können die Propeller mit entgegengesetzten Primärschubvektoren ausgerichtet werden, wie in Antriebsarm 1230 veranschaulicht.

[0074] In der veranschaulichten Ausführungsform kann das LSS in modulare Einheiten zerlegt zu werden. Die Triebwerke 1210 können zur einfachen Lagerung von den Armen 1230 getrennt werden und die Arme 1230 können vom Mittelmodul 1160 getrennt werden. So ermöglicht beispielsweise ein Druckknopf-Entriegelungsstift und eine elektrische Schnittstelle, dass jedes der Triebwerke und jede Armkombination gelöst und vom Mittelmodul 1160 getrennt werden kann.

[0075] Figur 12C veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1250 eines Trägerelements für einen Zwei-Triebwerk-Antriebsarm 1260 eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Das veranschaulichte Trägerelement stellt eine Verbindung um ein Triebwerk 1210 her und ermöglicht die Verbindung zwischen dem Triebwerk 1210 und dem Mittelmodul 1260. Ein ähnliches Trägerelement, das sich um ein Triebwerk 1210 herum erstreckt, ist in Figur 3 oben dargestellt.

[0076] Figur 12D veranschaulicht eine isometrische Ansicht 1275 eines weiteren Zwei-TriebwerkAntriebsarms 1280 eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Der Antriebsarm 1280 ist beispielsweise mit dem LSS-Mittelmodul 1110 in Figur 11A oben kompatibel. Der Antriebsarm 1280 ist so ausgelegt, dass er sich zusammenklappen lässt, um die Lagerung und Bereitstellung zu vereinfachen. Im Einsatzzustand ist der Antriebsarm 1280 parallel zur horizontalen Ebene des LSS-Mittelmoduls 1110. Der Arm kann von 0-90 Grad durch z. B. manuelle, federbelastete oder motorisierte Schnittstellen ausgefahren werden.

[0077] Die Figuren 13A-13C veranschaulichen die perspektivische, vordere und seitliche Ansicht von Triebwerken, die im Tragwerk eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform montiert sind. Figur 13A veranschaulicht die perspektivische Ansicht 1300, Figur 13B die Vorderansicht 1350 und Figur 13C die Seitenansicht 1375. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Triebwerk 1210 einen Mechanismus 1320 zur Verbindung mit den Befestigungspunkten 840 des Triebwerkbefestigungsmechanismus an den Rippen 830. In einigen Ausführungsformen können die Triebwerke 1210 ohne Werkzeug ein- und ausgebaut werden. In einigen Ausführungsformen befinden sich an der Außenseite eines Triebwerks 1210 Gewindebohrungen an gegenüberliegenden Stellen, die symmetrisch zum Schwerpunkt der Lüfterhaube angeordnet sind, an denen die Antriebsarme sicher mit dem Triebwerk 1210 verschraubt werden können.

[0078] Die Triebwerke können über eine Reihe von Drähten verbunden werden, die zu einem einzigen Kabel zusammengefasst sind. Die Drähte enden mit einem Stecker, wie beispielsweise einem mehrpoligen, robusten Stecker, wie beispielsweise einem EC5. Die Buchsenanschlussseite befindet sich auf dem LSS-Mittelmodul, z. B. an den Befestigungspunkten 840 des Triebwerkbefestigungsmechanismus an den Rippen 830, während sich der Stecker auf der Seite des Triebwerks 1210 befindet, z. B. dem Mechanismus 1320 zugeordnet oder nahe dem Ende eines LSS-Antriebsarms.

[0079] Figur 14 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1400 eines hängenden Laststabilitätssystems 410 mit Sensoren, die gemäß einer Ausführungsform an einem aerodynamischen

Gehäuse 420 montiert sind. Die LSS-Sensoranordnung kann ein Trägheitsmesssystem, ein Orientierungsmesssystem und ein absolutes Positionsmesssystem umfassen. Das Trägheitsmesssystem („inertial measurement system - IMS“) kann 3 Freiheitsgrade (3DOF), Beschleunigungssensoren, Gyroskope und Gravitationssensoren, einschließen, die Sensoren mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) sein können. Das Orientierungsmesssystem kann ein Magnometer oder Magnetometer, wie beispielsweise einen Kompass, ein Neigungsmessgerät, einen Richtungsgeber und ein Hochfrequenz- Relativpeilsystem, einschließen. Das absolute Positionsmesssystem kann die Sensoren 1430 des Global Positioning System (GPS) einschließen.

[0080] Die Sensoranordnung kann ferner einen Näherungssensor oder ein LIDAR-System (Light Detection and Range) 1410 (z. B. rotierend oder linear) und/oder einen optischen Sensor 1420, z. B. eine oder mehrere Kameras oder Infrarot-(IR)-Sensoren, umfassen. Näherungssensoren können Bodenhöhensensoren einschließen. Optische Sensoren können auf allen Seiten des Gehäuses angeordnet sein und in alle Richtungen weisen. Optische Sensoren können dem Benutzer auch visuelle Informationen bereitstellen. Diese Informationen werden vom LSS-Prozessor über ein Datenverbindungskabel und/oder den drahtlosen Transceiver übermittelt. Näherungsund optische Sensoren ermöglichen es dem System, 360-Grad-Erkennung und Kollisionsvermeidung zu ermöglichen, indem Hindernisse erkannt werden (z. B. ein Teil einer Baumkrone) und der Kurs der LSS geändert wird, um die Hindernisse zu umgehen. Das System ist auch in der Lage, Boden- (oder Wasser-) Positionsdaten an den Piloten und die Besatzung des Luftfahrzeugs zu senden.

[0081] Zusätzliche LSS-Sensoren können einen Dehnungssensor zum Messen der Belastung des zentralen Bauteils 510, einen Drehgeber oder Triebwerk 1210 Geschwindigkeitssensor, der inkremental oder absolut sein kann, und einen Anwesenheitssensor mit Abschaltstift 1170 beinhalten.

[0082] Das LSS kann entfernte Positionssensoren oder Ortungseinheiten, entfernte Recheneinheiten oder Zielknoten-Transceiver-Vorrichtungen verwenden, um besser die Bewegung der Plattform, an der die Last hängt, (z. B. einem Hubschrauber-Eigenschiff), des LSS und der hängenden Last sowie einen Zielort von Interesse, wie eine zu rettende Person oder ein Lastziel, zu cCharakterisieren.

[0083] Der LSS-Prozessor 1010 wendet Algorithmen auf empfangene Sensorsystemdaten an, um eine gewünschte Systemantwort auszugeben. Beispielsweise kann der GPS-Sensor durch kinetische Echtzeitalgorithmen (real-time kinetic - RTK) verfeinert werden, um die absolute Position zu verfeinern. Die Messungen werden durch nichtlineare Datenfusionsverfahren, wie das Kalman-Filtrationsverfahren, miteinander verschmolzen, um optimale Zustandsschätzungen in allen Freiheitsgraden zu erhalten, um die Position und Bewegung des Systems im geodätischen Raum genau zu charakterisieren.

[0084] Figur 15 veranschaulicht schematisch die Betriebskomponenten eines hängenden Laststabilitätssystems 410 einschließlich einer Fernschnittstelle 1550 gemäß einer Ausführungsform. Innerhalb des LSS-Systems 410 befindet sich eine Sensorsuite 1505, die Positionssensoren 1506, Orientierungssensoren 1507, Trägheitssensoren 1508, Näherungssensoren 1509, Referenzpositionssensoren 1510 und Schubsensoren 1511 beinhalten kann. Die LSS-Verarbeitungskapazität 1520 schließt den Prozessor 1010 und Mikrocontroller ein. Der LSS-Speicher 1525 umfasst im Allgemeinen einen Direktzugriffsspeicher („RAM“) und eine permanente nichtflüchtige Massenspeichervorrichtung, wie beispielsweise einen Festkörperlaufwerk, und enthält Navigationssysteme 1526, Zieldaten 1527 und Modus- oder Befehlszustandsinformationen 1528. Kommunikationssysteme 1530 schließen drahtlose Systeme 1531 wie die drahtlosen Transceiver 1020 und eine drahtgebundene Systeme 1532 ein. Der LSS-Ausgang 1515 schließt die Schubsteuerung 1516 über die Triebwerkssteuerungen 930 ein. Die Leistungsmanagementsysteme 1540 regeln und verteilen die Stromversorgung, z. B. von den Batterien 910. Ein Datenbus verbindet die verschiedenen internen Systeme und logischen Komponenten des LSS.

[0085] Eine interaktive Anzeige oder Fernschnittstelle 1550 ist eine Recheneinheit, die eigenständig angetrieben oder fest mit einem Flugwerk verbunden sein kann. Die interaktive Anzeige

1550 empfängt Daten von dem LSS, z. B. drahtlos. Die Daten von dem LSS werden auf der interaktiven Anzeige 1550 angezeigt; die Berechnungsdaten werden geparst und in visuelle Hinweise umgewandelt. Die interaktive Anzeige übermittelt dem LSS auch die gewünschten Befehlszustände des Bedieners, wie unten erörtert.

[0086] Die interaktive Anzeige oder Fernschnittstelle 1550 ist mit dem LSS 410 über die Kommunikationssysteme 1570 verbunden, die drahtlos 1571 oder drahtgebunden 1572 sein können. Die Ausgabe 1560 der Fernschnittstelle 1550 kann Informationen enthalten, die auf einem Bildschirm 1561 angezeigt werden, sowie Audio-Hinweise 1562. Die Eingabe 1565 an der Fernschnittstelle 1550 zur Steuerung des LSS kann Befehle über einen Touchscreen 1566 oder einen Joystick 1567 einschließen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Fernschnittstelle 1550 eine oder mehrere physische und/oder logische Vorrichtungen umfassen, die zusammen die hierin beschriebenen Funktionalitäten bereitstellen.

[0087] Gesichtspunkte des Systems können in einer spezialisierten oder speziellen Rechenvorrichtung oder einem Datenprozessor verkörpert werden, die speziell programmiert, konfiguriert oder konstruiert ist, um eine oder mehrere der computerausführbaren Anweisungen auszuführen, die hierin ausführlich erläutert werden. Gesichtspunkte des Systems können auch in verteilten Rechenumgebungen praktiziert werden, in denen Aufgaben oder Module durch entfernte Verarbeitungsvorrichtungen ausgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetzwerk wie etwa ein lokales Netzwerk (LAN), ein Weitbereichsnetzwerk (WAN) oder das Internet verbunden sind. In einer verteilten Rechenumgebung können sich die Module sowohl in lokalen als auch in entfernten Speichermedien befinden. Wie in Figur 15 schematisch veranschaulicht, sind das Laststabilitätssystem 410 und die Fernanzeige-Schnittstelle 1550 über ein drahtgebundenes oder drahtloses Netzwerk verbunden.

[0088] Figur 16 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1600 einer entfernten Positionseinheit oder eines Zielknotens eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Die entfernte Positionseinheit oder der Zielknoten umfasst eine externe Sensoreinheit oder Ortungseinheit, die konfiguriert ist, um drahtlos mit dem LSS als Positionsreferenz zu kommunizieren. Wenn die LSS als die primäre Sensoreinheit betrachtet wird, kann eine sekundäre Sensoreinheit die Plattform sein, an der das Seil aufgehängt wird, und eine tertiäre Sensoreinheit kann eine Position von Interesse für die Last sein (z. B. für die Positionierung zur Aufnahme oder Abgabe der Last).

[0089] Eine entfernte Positionseinheit kann einen Positionstransceiver einschließen, der konfiguriert ist, um mit dem LSS über seinen drahtlosen Transceiver 1020 zu kommunizieren und eine Positionsreferenz bereitzustellen. So kann beispielsweise eine entfernte Positionseinheit an einem Hubschrauber-Eigenschiff oder Kran befestigt werden, unter dem die Last hängt.

[0090] In einigen Ausführungsformen ist die entfernte Positionseinheit oder der Zielknoten eine schwarze Box aus haltbarem Polymer oder Kunststoff, groß genug, um in eine Hand zu passen, 1610. Die Box 1610 weist eine externe Antenne an der Seite oder auf der Oberseite der Box auf, 1620. Die entfernte Positionseinheit kann z. B. an dem Hubschrauber durch Magnete, Bolzen oder irgendeinen anderen Befestigungsmechanismus befestigt sein. Der Zielknoten kann an einen Ort am Boden fallen gelassen oder an z. B. einem Rettungsring oder einer anderen schwimmenden Vorrichtung, einem Rettungsgerät, einer aufzunehmenden Last, einem Ort für eine zu liefernde Last oder einem für die Operation spezifischen Ort befestigt werden.

[0091] Figur 17 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht 1700 einer Ladestation für ein hängendes Laststabilitätssystem gemäß einer Ausführungsform. In einigen Ausführungsformen kann das LSS in einer Ladestation an einem stationären Standort oder an Bord eines Flugwerks für eine einfache und bequeme Handhabung gelagert und aufgeladen werden. Die Ladestation 1710 kann mit verfügbaren Energiequellen wie z. B. Strom an Bord einer Maschine wie einem Hubschrauber oder mit Generatorstrom betrieben werden.

[0092] Die Ladestation 1710 ist eine andockbare Station, d. h. das LSS kann angeschlossen und in der Ladestation 1710 selbst platziert werden. In einigen Ausführungsformen hat die Andock-

station zwei Arme 1720, einen auf jeder Seite des Systems; das Platzieren des LSS zwischen den Armen, bis ein Klickgeräusch zu hören ist, verriegelt das LSS an seinem Platz. Bei entsprechender Platzierung werden die auf dem Rahmen des Systems platzierten elektrischen LSSKontakte mit den elektrischen Kontakten innerhalb der Ladestation in Kontakt gebracht; wodurch das elektrische Aufladen des LSS automatisch beginnt. Das LSS kann durch Drücken einer Taste an der Seite der Ladestation, 1740, entriegelt werden.

[0093] Um dem Benutzer den Ladestatus anzuzeigen, verfügt das Ladesystem über eine Lampe, die den Ladestatus anzeigt, 1730. Auf der Oberseite der Ladestation befindet sich bei betrieblichem Bedarf ein Netzschalter, 1750. Inzwischen kann der Bediener die Ladestation auch einund ausschalten und den Ladestatus über tragbare interaktive Displays 1550 einsehen.

[0094] Figur 18 veranschaulicht eine Betriebsroutine 1800 eines hängenden Laststabilitätssystems mit mehreren Modi oder Befehlszuständen gemäß einer Ausführungsform.

[0095] Im Block 1805 wird die Vorrichtung des Laststabilitätssystems auf dem Seil installiert, an dem die Last aufgehängt wird. Das System muss für die Installation nicht mit Energie versorgt werden.

[0096] Im Block 1810 wird das LSS gestartet. In einigen Ausführungsformen kann das System durch Drücken einer Taste auf der Vorderseite des Mittelmoduls des LSS initialisiert werden. In der Nähe der leicht zugänglichen äußeren Taste, mit der das System initialisiert werden kann, kann sich eine weitere Taste befinden, deren Betätigung ein sofortiges Abschalten des Systems ermöglicht. Zusätzlich zu der Initialisierungsschnittstelle auf dem Mittelmodul kann das System auch durch einen Bediener initialisiert werden, der sich nicht direkt am System befindet. Ein oder mehrere externe Bediener, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen Retter am Ende des Seils, können das System durch Drücken einer Taste auf einer oder mehreren interaktiven Anzeigen 1550 initialisieren, die drahtlos mit dem LSS verbunden sind.

[0097] Im Block 1815 wird das LSS aktiviert und fährt mit dem Betrieb 1820 in einem der vom Bediener gewählten LSS-Funktionsmodi oder Befehlszustände fort. Die Funktionsmodi oder Befehlszustände des Systems sind:

[0098] Leerlaufmodus 1821: Alle internen Systeme des LSS arbeiten (z. B. beobachtet das LSS seine Bewegung und berechnet Korrekturmaßnahmen), aber die Triebwerke sind abgeschaltet oder halten nur eine Leerlaufdrehzahl aufrecht, ohne Maßnahmen, die die Bewegung der Last beeinflussen.

[0099] Modus der Beibehaltung der relativen Position gegenüber dem Eigenschiff 1822: Das LSS ist in Bezug auf den Ausgangspunkt der Aufhängung stabilisiert. Wenn beispielsweise das LSS mit einer Last unter einem Hubschrauber aufgehängt ist, bleibt das LSS direkt unter dem Hubschrauber. Das LSS lokalisiert die Bewegung des Eigenschiffs und führt die notwendigen Korrekturmaßnahmen durch, um jede andere Bewegung der hängenden Last kritisch zu dämpfen. Wenn das Eigenschiff sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit fortbewegt, koppelt das LSS die Geschwindigkeit, so dass sich die beiden Einheiten im Gleichklang bewegen. Bei einer Störung der Last stellt das LSS einen Schub in Richtung der Störung bereit, um der Störung entgegenzuwirken und das Schwingen zu eliminieren.

[00100] Bewegung zur / Anhalten an der Position 1823: Das LSS stabilisiert sich in einer festen Position und wirkt so dem Einfluss des Wetters oder kleiner Bewegungen des Hubschraubers oder einer anderen Plattform, an der die Last hängt, entgegen. Dieser Modus bewirkt das Verhindern jeglicher Bewegung. Der Bediener kann die gewünschte Zielposition über die Fernschnittstelle 1550 an das LSS senden. Dies kann auf mindestens zwei Arten erreicht werden:

[00101] Zielknotenposition 1824: Der Bediener kann eine entfernte LSS-Positionseinheit oder einen Zielknoten 1610 an der gewünschten Absenkposition (z. B. Position 160 in Figur 1) platzieren. Der Zielknoten 1610 kommuniziert drahtlos mit dem LSS, um die gewünschte Position anzuzeigen, und das LSS manövriert daraufhin zum gewünschten Ort. Die Fernschnittstelle 1550 Ul empfängt und zeigt die Standortinformationen beider Einheiten an.

[00102] Vom Benutzer angegebene Position 1825: Der Bediener kann die Fernschnittstelle 1550 Ul verwenden, um eine bestimmte Position (z. B. Breitengrad- und Längengradkoordinaten) als einen angewiesenen Ort an das LSS zu senden. Das System leitet dann die aufgehängte Last gleichmäßig an die gewünschte Position. Das System sendet gleichzeitig eine Rückmeldung mit den Positions- und Entfernungsdaten an die Fernschnittstelle 1550 UI.

[00103] Positionshaltemodus 1826: Das LSS widersteht jeder Bewegung und behält seine aktuelle Position bei, unabhängig von der Bewegung des Eigenschiffs. Dieser Modus bewirkt das Verhindern jeglicher Bewegung. Dieser Modus weist bedingte Reaktionen auf die Geschwindigkeit des Eigenschiffs, Sicherheitsfaktoren und physische Einschränkungen auf.

[00104] Direktsteuerungsmodus 1827: Joystickbedienung des LSS in drei Freiheitsgraden. Der Bediener kann die Positionierung, Drehung und den Triebwerksausgabepegel direkt steuern. Obwohl die LSS vollständig geschlossen ist und während des Betriebs keine externe Steuerung erfordert, gibt es eine Option für die Benutzersteuerung.

[00105] Im Block 1830 schließt der Bediener den Vorgang ab und ruft das LSS ab.

[00106] Im Block 1835 kann das System durch Drücken einer Taste auf der interaktiven Anzeige oder durch Drücken der Taste auf dem Mittelmodul selbst abgeschaltet werden. Wenn das LSS zusammenklappbare Antriebsarme einschließt, können diese hochgeklappt werden. Die Last wird vom Lasthaken 630 abgenommen und dann wird das hängende Seil vom Hebering 520 an der Oberseite des LSS gelöst. Das LSS kann dann in seinem Ladegerät oder an jeder geeigneten Stelle verstaut werden.

[00107] Figur 19 veranschaulicht eine Entscheidungs- und Steuerroutine 1900 eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Das LSS arbeitet in einem geschlossenen Regelkreis, um seine Position und Bewegung in nahezu Echtzeit zu verstehen, eine Reihe von Berechnungen durchzuführen, um die gewünschte Systemreaktion zu bestimmen, und dann die gewünschte Reaktion an die Triebwerksanordnung des Luftantriebsystems zu senden, um das Schwingen des Seils während des Betriebs zu verringern. Dieser Prozess ist kontinuierlich, solange das System mit Strom versorgt wird.

[00108] Die oberste Ebene des LSS-Steuerungsflussdiagramms 1900 beginnt im Block 1905 mit der Datenerfassung aus einer Vielzahl von Sensoren, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Beschleunigungssensoren, Gyroskop, Magnetometer, GPS, Lidar/Radar, maschinelles Sehen und/oder Entfernungsmessgeräte.

[00109] Im Block 1910 kombiniert das LSS Daten von den Sensoren, um eine Datenfusion zu erhalten, die seine Position, Ausrichtung, Bewegung und Umgebung beschreibt.

[00110] Die Sensordaten werden vom LSS durch nichtlineare Aromen des Kalman-Filters fusioniert und gefiltert, um eine genaue Darstellung des Systemzustands zu erhalten. Herkömmliche Regelverfahren mit geschlossenem Regelkreis, einschließlich unscharf eingestellter proportionaler, integraler und derivativer Rückkopplungssteuerungen, verfügen über eine bidirektionale Kommunikation mit fortschrittlichen Regelverfahren, einschließlich tief lernender neuronaler Netze und zukünftig propagierter Kalman-Filter, die eine weitere Echtzeit-Systemidentifikation ermöglichen.

[00111] Im Block 1915 führt das LSS Zustandsschätzungen mit nichtlinearen Zustandsschätzern durch, um kurzfristige zukünftige Bewegungen, basierend auf der Datenfusion und auf Rückmeldungen von der Entscheidungs- und Steuermaschine an den Zustandsschätzer, zu projizieren.

[00112] Im Block 1920 übernimmt die LSS-Entscheidungs- und Steuermaschine die Zustandsschätzung 1915, die durch den vom Benutzer gewählten Funktionsmodus oder Befehlszustand 1820 sowie zusätzliche Rückmeldungen aus dem Schub- und Ausrichtungs-Mapping 1930 und der Ausgangssteuerung 1940 informiert wird, und entscheidet, wie sich das LSS bewegen oder Kraft ausüben soll.

[00113] Die algorithmische Ausgabe des Systems wird an Bewegungssteuerungen gesendet, bei denen das gewünschte Schubverhalten über die Phasenregelung an die Elektroimpeller gesendet wird. Die Nettoschubausgabe wird in Echtzeit durch Codierer und Lastzellen abgebildet

und dann an den Host und die Steuerungen für eine Regelung zurückgesendet.

[00114] Im Block 1930 wendet das LSS-Schub- und Ausrichtungs-Mapping die LSS-Entscheidung 1920 darüber an, wie sich die LSS bewegen oder Kraft ausüben soll, um einen Schub und eine Ausrichtung zu bestimmen, um den Schub auf die Bewegung oder Kraftausübung gemäß der Entscheidung anzuwenden.

[00115] In Block 1935 wendet das Propeller-Mapping den bestimmten Schub und die bestimmte Ausrichtung an, um den Schub zum Erzeugen eines Propeller-Mappings für die Steuerung der Triebwerke 1210 anzuwenden, um den bestimmten Schub und die bestimmte Ausrichtung des LSS zu erreichen.

[00116] Im Block 1940 üben die LSS-Triebwerke 1210 die befohlene Steuerausgabe aus und implementieren eine dynamische Reaktion in Form von Schub, der unerwünschten Bewegungen entgegenwirkt.

[00117] Der gesamte Prozess ist unbemannt und automatisiert, abgesehen von den vom Bediener ausgewählten Funktionskontrollmodi auf hohem Niveau. Die Nettoausgabe ist eine Steuerkraft zur Stabilisierung der hängenden Last.

[00118] Statusanzeigeleuchten können auf verschiedenen Oberflächen des LSS montiert sein, um die Sichtbarkeit und den Betrieb des LSS von oben und unten zu unterstützen. So kann beispielsweise das LSS mit einer Außenbeleuchtung wie LEDs in der Nähe der Triebwerke ausgestattet sein, die die Kanten und die Ausrichtung des LSS identifizieren. Dies ermöglicht eine verbesserte Identifizierung bei schwierigen Sichtverhältnissen, wie beispielsweise bei schlechtem Wetter. Während des Betriebs zeigen die LED-Anzeigen sowohl auf der interaktiven Anzeige als auch am Systemkörper selbst an, dass das System aktiv ist und vermitteln nützliche Informationen.

[00119] Figur 20A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines oberen Kabelrings mit externen Statusanzeigeleuchten eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform, und Figur 20B veranschaulicht eine Draufsicht der Statusanzeigeleuchten eines hängenden Laststabilitätssystems gemäß einer Ausführungsform. Auf dem LSS-Gehäuse und um den Hebering 520 herum können beleuchtete Statusanzeiger verschiedene Arten von Informationen darstellen, die für einen Bediener von dem LSS verwendbar sind.

[00120] In einigen Ausführungsformen kann eine Anzeige von Statusanzeigeleuchten die Integrität des LSS-Signalempfangs anzeigen. Der LSS-Prozessor 1010 misst die Signalstärke und ändert die Farben der Leuchten basierend auf vorbestimmten Schwellenwerten, um eine solche Stärke anzuzeigen.

[00121] Eine weitere Statusanzeige kann die Richtung und Menge des Schubs anzeigen, den das System aufweist. In einigen Ausführungsformen sind die Pfeile 2010 farbige LEDs, bei denen der innerste nach außen gerichtete Pfeil grün, der nächste gelb, der dritte orange und der äußere Pfeil rot ist. Das LSS kann die Pfeilindikatoren 2010 beleuchten, um die Richtung anzuzeigen, in die das System versucht, die Last zu bewegen, und die Pfeil-Farbhierarchie verwenden, um die Systemausgabe darzustellen. Ein grüner Indikator 2010 kann beispielsweise einen System-Ausgangspegel von 5-25 % anzeigen, gelb kann 25-50 %, orange 50-75 % und rot 75-100 % anzeigen. Ein hoher Ausgangspegel gibt auch einem Plattformbediener wie einem Kranführer oder einem Piloten die Möglichkeit, sich in die durch die Pfeile 2010 angegebene Richtung zu bewegen, um die Systemleistung zu reduzieren und die gewünschte Lastpositionierung beizubehalten.

[00122] Die konzentrischen Mittelring-LEDs 2020 können auch Farben beinhalten, wie beispielsweise einen grünen Innenring, einen orangefarbenen Mittelring und einen roten Außenring. Die kreisförmigen LED-Ringe 2020 können die Höhe der Last über dem Boden anzeigen. So kann beispielsweise der grüne Ring eine Höhe von mehr als 25 Fuß über dem Boden anzeigen, der orangefarbene Ring kann eine Höhe von zwischen 25 Fuß und 10 Fuß über dem Boden anzeigen, und der rote Ring kann eine Höhe von weniger als 10 Fuß über dem Boden anzeigen.

[00123] In verschiedenen Ausführungsformen können externe LSS-Statusanzeigeleuchten kon-

figuriert werden, um eine oder mehrere Positionen des LSS, eine Ausrichtung des LSS, einen Abstand von Hindernissen, eine Höhe über dem Boden, eine Signalqualität des drahtlosen Transceivers, einen Modus- oder Befehlszustand des LSS-Prozessors, ein Trägheitsverhalten der Last, eine Energiekapazität oder verfügbare Leistung der Stromversorgung, eine Arbeitslast oder Leistungsaufnahme der Triebwerke, den Schub von jedem Triebwerk, eine Bewegung oder Schubrichtung des LSS und eine empfohlene Richtung für einen Bediener zum Manövrieren der Plattform, an der die Last aufgehängt ist, anzuzeigen.

[00124] Figur 21 veranschaulicht einen Screenshot 2100 einer Steuerschnittstelle für ein hängendes Laststabilitätssystem gemäß einer Ausführungsform. Die interaktive Anzeige 1550 ist eine Rechenvorrichtung in drahtloser Kommunikation mit dem LSS mit einem Bildschirm, der Indikatoren für den aktuellen Zustand des Systems und Bedienelemente für das System anzeigt. Der veranschaulichte Screenshot enthält beispielsweise ein Diagramm 2110 des Schubs im Zeitverlauf für jedes Triebwerk 1210, eine Anzeige der Energiekapazität 2120 und Anzeigen für den aktuellen Impellerschub 2130. In verschiedenen Ausführungsformen zeigt die interaktive Anzeige 1550 auch die Position des LSS-Systems in Bezug auf die Position der Plattform, an der die Last hängt, und/oder des Zielknotens an. Die interaktive Anzeige 1550 bietet außerdem eine Rückmeldung des Lastzustands in Form von visuellen (und gegebenenfalls akustischen) Indikatoren, die das Trägheitsverhalten der Last, empfohlene Maßnahmen und die Arbeitsbelastung des Systems in Echtzeit beschreiben.

[00125] In verschiedenen Ausführungsformen enthält die interaktive Anzeige 1550 verschiedene Schaltflächen, die unterschiedliche Funktionsmodi oder Befehlszustände des Systems anzeigen und auswählen, wie oben unter Bezugnahme auf Figur 18 beschrieben. Sollte sich der Bediener nicht in Reichweite des LSS befinden, kann der Bediener auch das LSS über die interaktive Anzeige 1550 initialisieren. Die Steuerschnittstelle 2100 beinhaltet auch einen Notabschaltmechanismus 2140 in Form eines hellen roten „AUS“-Schalters.

[00126] Figur 22 veranschaulicht ein Diagramm 2200, das die Bewegung einer schwingenden Last 2230 und die Bewegung einer durch ein hängendes Laststabilitätssystem stabilisierten Last 2240 darstellt. Auf der Y-Achse stellt das Diagramm die Winkellage (in Grad) einer Last 2210 dar, in diesem Fall ein Rettungsschwimmer, der unter einem Hubschrauber schwingt. Auf der X-Achse stellt das Diagramm die verstrichene Zeit (in Sekunden) 2220 von einem anfänglichen 30-GradSchwung dar, einer außergewöhnlich großen Störung durch turbulente Winde, während ein 100 kg schwerer Rettungsschwimmer in voller Ausrüstung auf ein Boot herabgelassen wird. Ein so großer Schwung aus der Vertikalachse ist eine besonders gefährliche Situation für den Schwimmer, die Eigenschiff-Crew und die Hilfsbedürftigen auf dem Boot.

[00127] Ohne das LSS würde der Pilot allmählich die Kontrolle über den aufgehängten Schwimmer 2230 wiedererlangen, würde aber für eine längere Zeit weiter schwingen und könnte schließlich das Geländer des Bootes erwischen oder treffen und auf das Deck fallen. Im Gegensatz dazu wird der Schwimmer mit dem LSS schnell in eine stille vertikale Position unter dem Eigenschiff zurückgebracht. Das LSS dämpft die Schwingbewegung von 30 Grad in weniger als zehn Sekunden auf weniger als ein Grad. Die Integration der LSS in eine solche Operation reduziert die Schwebezeit des Hubschraubers und ermöglicht es dem Besatzungschef, den Schwimmer sicher auf das Boot herabzulassen, was letztlich das Risiko und die Dauer der Operation verringert.

[00128] Die hierin beschriebenen Laststabilitätssysteme steuern die pendelartige Bewegung einer externen Last, die über einen dynamischen Luftantrieb an einem Seil befestigt ist, um seitliches Schwanken und Rotationsschwingen zu vermeiden. Das LSS ist für die Art der Plattform, von der es herabhängt, agnostisch. Es charakterisiert die notwendige Flugdynamik, um Korrekturmaßnahmen an hängenden Lasten aller Art durchzuführen. Es kann unter anderen an Außenlasten, Hebegurtlasten und Rettungshebevorgänge und an viele andere Anwendungen angepasst werden, die von einem in sich geschlossenen, eigenständig angetriebenen, geschlossenen Stabilisierungssystem profitieren können, das der Pendelschwingung jeder hängenden Last entgegenwirkt.

[00129] Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden,

ist es für den Durchschnittsftachmann ersichtlich, dass alternative und/oder gleichwertige Implementierungen die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Obwohl beispielsweise verschiedene Ausführungsformen vorstehend im Hinblick auf ein Hubschrauber-Eigenschiff beschrieben wurden, kann in anderen Ausführungsformen ein LSS unter einem Baukran oder Portalkran eingesetzt werden. Diese Anmeldung soll alle Adaptionen oder Variationen der hierin erörterten Ausführungsformen abdecken.

Claims (1)

1. Ansprüche

   1. Laststabilitätssystem-Vorrichtung (110, 210, 260, 310, 410)) zum Stabilisieren einer über ein Seil (120) von oben (130) aufgehängten Last, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: ein Mittelmodul (500, 810, 1110, 1160) umfassend:

   einen Befestigungspunkt für das Seil (520); und einen Befestigungspunkt für die Last (540, 600, 630, 650); ein Drehlager (530), wobei das Drehlager (530) eine Rotation zwischen der Last und der Vorrichtung und dem Seil entkoppelt, und der Vorrichtung erlaubt, sich in eine beliebige Richtung zur Stabilisierung der Last zu orientieren; ein zugfestes Strukturelement (510) zwischen dem Befestigungspunkt für das Seil und dem Befestigungspunkt für die Last; und eine mit dem zugfesten Strukturelement verbundene Triebwerkmontagestruktur (810, 840, 1260) zur Montage einer geraden Anzahl von Triebwerken an das Mittelmodul in einer fixen Orientierung in Paaren an gegenüberliegenden Seiten des Mittelmoduls (100, 200, 250, 300, 400, 450, 475, 1225, 1275) eine Stromversorgung (910, 920, 1540); eine Sensoranordnung (1030, 1400, 1410, 1420, 1430, 1505) umfassend: ein Trägheitsmesssystem (1508), ein Orientierungsmesssystem (1507), und ein absolutes Positionsmesssystem (1506); einen drahtlosen Transceiver (1531); eine Triebwerkssteuerung (930, 1516); zwei oder mehrere Triebwerke (1210, 1230, 1280), die mit der Triebwerkmontagestruktur (200, 250, 300, 400, 800, 1300) verbunden und durch die Triebwerkssteuerung gesteuert werden; und einen Prozessor (1010, 1520), der mit der Sensoranordnung (1000, 1500), dem drahtlosen Transceiver (1531) und der Triebwerkssteuerung (1540) betrieblich verbunden ist; wobei der Prozessor konfiguriert ist, um: eine Bewegung (150, 1900, 2230) der Last basierend auf den Messsystemen der Sensoranordnung zu bestimmen; und autonom einen Schubanwendungsvektor zu bestimmen um der Bewegung der Last entgegenzusteuern, und durch Steuern der Triebwerke [1900, 2240] einen Schub aufzubringen, um die Vorrichtung in eine Richtung auszurichten, um Schub aufzubringen, um der Bewegung der Last entgegenzuwirken.

   2. Laststabilitätssystem-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stromversorgung zumindest eines aus: einer oder mehreren Batterien (910, 920), einer Ladestation (1700), die konfiguriert ist, um eine elektrische Verbindung mit der Vorrichtung herzustellen, und um die eine oder mehrere Batterien aufzuladen und die Vorrichtung physisch aufzunehmen und zu sichern, und eine drahtgebundene Stromverbindung (140, 1532, 1540) umfasst.

   3. Laststabilitätssystem-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Gehäuse (210, 420) um das Mittelmodul (400, 450, 475, 800, 900, 1000, 1300, 1400) herum.

   4. Laststabilitätssystem-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Trägheitsmesssystem der Sensoranordnung mindestens einen Beschleunigungssensor oder Gyroskop umfasst, das Orientierungsmesssystem der Sensoranordnung mindestens ein Magnetometer oder einen Kompass umfasst und das absolute Positionsmesssystem der Sensoranordnung einen Global Positioning System (GPS)-Sensor (1430) umfasst und/oder die Sensoranordnung ferner mindestens eines aus einem Näherungssensor oder LIDARSystem (Light Detection and Ranging) (1410), einem Infrarot- (IR) oder optischen Sensor (1420), einem Gravitationssensor (1400), einem Dehnungssensor (1400), einem Drehgeber

   oder Triebwerksdrehzahlsensor (1400) oder einem Abschaltstift-Anwesenheitssensor (1170, 1400) umfasst.

   5. Laststabilitätssystem-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend zumindest eines aus einer entfernte Positionseinheit außerhalb der Vorrichtung, die sich an einer Position befindet, die in Bezug auf die Position, an der das Seil aufgehängt ist, oder eine Zielposition fixiert ist, wobei die entfernte Positionseinheit einen Positionstransceiver beinhaltet, der konfiguriert ist, um mit dem drahtlosen Transceiver zu kommunizieren und eine Positionsreferenz für die Vorrichtung (1600) bereitstellen, und externen Statusanzeigeleuchten, die konfiguriert sind, um eine oder mehrere Positionen der Vorrichtung, eine Ausrichtung der Vorrichtung, einen Abstand von Hindernissen, eine Höhe über dem Boden, eine Signalqualität des drahtlosen Transceivers, einen Modus- oder Befehlszustand des Prozessors, ein Trägheitsverhalten der Last, eine Energiekapazität oder verfügbare Leistung der Stromversorgung, eine Arbeitslast oder Leistungsaufnahme der zwei oder mehr Triebwerke, den Schub von jedem Triebwerk, eine Bewegung oder Schubrichtung der Vorrichtung und eine empfohlene Richtung für einen Bediener zum Manövrieren einer Plattform, von der die Last (2000, 2050) herabhängt, anzuzeigen.

   6. Laststabilitätssystem-Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine interaktive Fernanzeige, umfassend einen Anzeigeprozessor, einen Bildschirm, eine Eingabevorrichtung und einen Anzeige-Transceiver, der konfiguriert ist, um mit dem drahtlosen Transceiver zu kommunizieren (1550, 2100), wobei die interaktive Fernanzeige konfiguriert ist, um: drahtlos Daten von der Laststabilitätssystem-Vorrichtung über den Anzeige-Transceiver (1571) zu empfangen; über den Bildschirm Indikatoren von einer oder mehreren Positionen der Vorrichtung anzuzeigen, einer Ausrichtung der Vorrichtung, einem Abstand von Hindernissen, einer Höhe über dem Boden, einer Signalqualität des drahtlosen Transceivers, einem Modus- oder Befehlszustand des Prozessors, einem Trägheitsverhalten der Last, einer Energiekapazität 0der verfügbaren Leistung der Stromversorgung, einer Arbeitslast oder Leistungsaufnahme der zwei oder mehr Triebwerke, dem Schub von jedem Triebwerk, einer Bewegung oder Schubrichtung der Vorrichtung und einer empfohlene Richtung für einen Bediener zum Manövrieren einer Plattform, von der die Last herabhängt (1560, 2100); und eine Benutzersteuerung über die Eingabevorrichtung bereitzustellen, um einen oder mehrere der Modus- oder Befehlszustände des Prozessors, eine Zielposition für die Vorrichtung und eine Aktivierung einer Notabschaltung einzustellen (1565, 1800, 2100).

   7. Verfahren, durchgeführt von einer autonomen Laststabilitätssystem-Vorrichtung (110, 210, 260, 310, 410), die an einem Seil (120) aufgehängt ist, um einem Schwingen einer Last entgegenzuwirken, die unterhalb der Laststabilitätssystem-Vorrichtung (100, 1800, 1900, 2200) aufgehängt ist, wobei die Laststabilitätssystem-Vorrichtung umfasst: eine Stromversorgung (910, 920, 1540), eine Sensoranordnung (1030, 1400, 1410, 1420, 1430, 1505), einen drahtlosen Transceiver (1531), einen Prozessor (1010, 1520), zwei oder mehrere Triebwerke (1210, 1230, 1280), wobei die zwei oder mehr Triebwerke mit einer Triebwerkmontagestruktur (200, 250, 300, 400, 800, 1300) in einer festen Ausrichtung in Paaren an gegenüberliegenden Seiten eines Mittelmoduls (100, 200, 250, 300, 400, 450, 475, 1225, 1275) montiert sind, und das Mittelmodul, wobei das Mittelmodul ein Drehlager (530) und ein zugfestes Strukturelement (510) zwischen dem Befestigungspunkt für das Seil und dem Befestigungspunkt für die Last umfasst, wobei das Drehlager (530) eine Rotation zwischen der Last und der Vorrichtung und dem Seil entkoppelt, und der Laststabilitätssystem-Vorrichtung erlaubt, sich in eine beliebige Richtung zur Stabilisierung der Last zu orientieren, und wobei die Triebwerksmontagestruktur (810, 840, 1260) mit dem zugfesten Strukturelement

   10.

   11.

   12.

   Ästerreichisches AT 17 096 U1 2021-05-15

   zur Montage der Triebwerke an das Mittelmodul in der festen Ausrichtung in Paaren an gegenüberliegenden Seiten des Mittelmoduls (100, 200, 250, 300, 400, 450, 475, 1225, 1275) verbunden ist,

   dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst:

   Empfangen eines Aktivierungssignals (1815);

   Empfangen von Informationen durch die Sensoranordnung, die die Position, Ausrichtung und die Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung beschreiben (1910);

   Identifizieren einer Zielposition der Laststabilitätssystem-Vorrichtung (1820, 1920); Bestimmen eines Schubanwendungsvektors durch den Prozessor, um die Laststabilitätssystem-Vorrichtung an den identifizierten Zielort zu bewegen, und/oder um autonom einer Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung basierend auf den erhaltenen Informationen, die die Position, Ausrichtung und Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung beschreiben (1900) entgegenzuwirken;

   Drehen mindestens eines der zwei oder mehr Triebwerke, um mit dem Schubanwendungsvektor ausgerichtet zu werden (1940); und

   Aufbringen von Schub durch das mindestens eine der beiden oder mehreren Triebwerke, die auf den Schubanwendungsvektor ausgerichtet sind, um dem Schwingen der Last (100, 1822, 1823, 1826, 1940, 2200) entgegenzuwirken, oder autonom der Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung entgegenzuwirken.

   Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Erhalten, Identifizieren, Bestimmen, Drehen und Aufbringen von Schub kontinuierlich durchgeführt wird.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, wobei das Identifizieren eines Zielortes der Laststabilitätssystem-Vorrichtung auf einem Modus- oder Befehlszustand (1820) basiert und das Empfangen des Aktivierungssignals das Empfangen, durch den drahtlosen Transceiver, einer Benutzerauswahl des Modus oder Befehlszustandes umfasst, umfassend eines von: Aufrechterhalten einer Position relativ zu einem festen oder sich bewegenden Punkt, von dem das Seil herunterhängt (1822);

   Halten einer aktuellen Position (1826);

   Bewegen zu einem bestimmten Koordinatenort oder einem Punkt über dem bestimmten Koordinatenort (1823); und

   Folgen einem externen Ziel (1824, 1825), das nicht mit der hängenden Last verbunden ist.

   Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend das Anzeigen einer Anzeige des aktuellen Modus oder Befehlszustands der Laststabilitätssystem-Vorrichtung (2000, 2050, 2100) mittels einer oder mehrerer externer Statusanzeigeleuchten an der Laststabilitätssystem-Vorrichtung oder an einer interaktiven Fernanzeige in drahtloser Kommunikation mit dem drahtlosen Transceiver (1550).

   Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Bestimmen eines Schubanwendungsvektors durch den Prozessor, um die Laststabilitätssystem-Vorrichtung an den identifizierten Zielort zu bewegen, oder um autonom der Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung entgegenzuwirken, basierend auf den erhaltenen Informationen, die die Position, Ausrichtung und Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung beschreiben, die Verwendung eines nichtlinearen Zustandsschätzers zum Projizieren einer kurzfristigen zukünftigen Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung (1915) und das Berechnen einer dynamischen Schubantwort auf die projizierte kurzfristige zukünftige Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung umfasst (1920, 1930, 1935).

   Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, ferner umfassend:

   Empfangen von Informationen durch die Sensoranordnung, die ein Hindernis auf dem Weg einer projizierten oder potentiellen Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung beschreiben (1410, 1420); und

   wobei das Bestimmen eines Schubanwendungsvektors durch den Prozessor, um die Laststabilitätssystem-Vorrichtung an den identifizierten Zielort zu bewegen, basierend auf den erhaltenen Informationen, die die Position, Ausrichtung und Bewegung der Laststabilitäts-

   system-Vorrichtung beschreiben, das Bestimmen eines angepassten Vektors zum Steuern der Laststabilitätssystem-Vorrichtung und der Last an dem Hindernis vorbei umfasst (1920).

   13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei das Erhalten, Identifizieren, Bestimmen, Drehen und Anwenden von Schub bewirkt, dass die Laststabilitätssystem-Vorrichtung autonom dem Schwingen der Last entgegenwirkt, einschließlich sowohl einer Pendelschwingung, einer konischen Pendelschwingung und einer verdrehenden oder drehenden Schwingung (1920, 2200).

   14. Nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium mit darauf gespeicherten Anweisungen, welche, wenn sie von einem Prozessor in einem autonomen Laststabilitätssystem gemäß Anspruch 1 ausgeführt werden, den Prozessor konfigurieren, um die LaststabilitätssystemVorrichtung dergestalt zu steuern, dass sie einem Schwingen einer Last entgegenwirkt, die unterhalb der Laststabilitätssystem-Vorrichtung aufgehängt ist, und zwar durch:

   Empfangen eines Aktivierungssignals (1815), wobei das Aktivierungssignal eine Benutzerauswahl eines Modus oder Befehlszustands einschließt, umfassend eines von: Aufrechterhalten einer Position relativ zu einem festen oder sich bewegenden Punkt, von dem das Seil herunterhängt (1822); Halten einer aktuellen Position (1826); Bewegen zu einem bestimmten Koordinatenort oder einem Punkt über dem bestimmten Koordinatenort (1823); und Folgen einem externen Ziel, das nicht mit der hängenden Last verbunden ist (1824, 1825); Empfangen von Informationen durch die Sensoranordnung, die die Position, Ausrichtung und Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung beschreiben (1910); Identifizieren einer Zielposition der Laststabilitätssystem-Vorrichtung basierend auf dem Modus oder Befehlszustand (1820, 1920); Bestimmen eines Schubanwendungsvektors durch den Prozessor, um die Laststabilitätssystem-Vorrichtung an den identifizierten Zielort zu bewegen, basierend auf den erhaltenen Informationen, die die Position, Ausrichtung und Bewegung der Laststabilitätssystem-Vorrichtung (1900) beschreiben; und um die Laststabilitätssystem-Vorrichtung zu steuern, um die Laststabilitätssystem-Vorrichtung an den identifizierten Zielort zu bewegen und dem Schwingen einer unterhalb der Laststabilitätssystem- Vorrichtung aufgehängten Last entgegenzuwirken, mittels Drehen der Laststabilitätssystem-Vorrichtung um diese an dem Schubanwendungsvektors (1940) auszurichten, und Aufbringen von Schub durch das mindestens eine der beiden oder mehreren Triebwerke, die auf den Schubanwendungsvektor ausgerichtet sind, um dem Schwingen der Last entgegenzuwirken oder die Laststabilitätssystem-Vorrichtung zum identifizierten Zielort zu bewegen.

   15. Computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 14, wobei das Erhalten, Identifizieren, Bestimmen, Drehen und Anwenden von Schub bewirkt, dass die Laststabilitätssystem-Vorrichtung autonom dem Schwingen der Last entgegenwirkt, einschließlich sowohl einer Pendelschwingung, einer konischen Pendelschwingung und einer verdrehenden oder drehenden Schwingung (1920, 2200).

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