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FR3144972A1 - Device for damping pendulum oscillations of the load to be loaded in the hold of an airship dedicated to transporting heavy loads - Google Patents

Device for damping pendulum oscillations of the load to be loaded in the hold of an airship dedicated to transporting heavy loads Download PDF

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Publication number
FR3144972A1
FR3144972A1 FR2300479A FR2300479A FR3144972A1 FR 3144972 A1 FR3144972 A1 FR 3144972A1 FR 2300479 A FR2300479 A FR 2300479A FR 2300479 A FR2300479 A FR 2300479A FR 3144972 A1 FR3144972 A1 FR 3144972A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
airship
load
une
lifting
damping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR2300479A
Other languages
French (fr)
Inventor
Hervé KUHLMANN
Ronan FRIGUET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flying Whales SAS
Original Assignee
Flying Whales SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flying Whales SAS filed Critical Flying Whales SAS
Priority to FR2300479A priority Critical patent/FR3144972A1/en
Publication of FR3144972A1 publication Critical patent/FR3144972A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64BLIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/06Rigid airships; Semi-rigid airships
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00Dropping, ejecting, releasing or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/22Taking-up articles from earth's surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/04Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/06Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for minimising or preventing longitudinal or transverse swinging of loads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

Dispositif d’amortissement (100) prévu pour être intégré dans un système (10) de levage d’une charge (2) au moyen d’un de levage câble (C, C1, C2), ledit système de levage étant prévu pour équiper un dirigeable (1), ledit dispositif comportant : un dispositif de guidage (110, 1101, 1102) dudit câble de levage selon une direction prédéterminée, ledit dispositif de guidage formant point de tir (T1, T2), et des moyens de suspension mécanique (120) dudit dispositif de guidage au dirigeable, lesdits moyens de suspension opérant selon deux directions d’un plan perpendiculaire à ladite direction prédéterminée, dit plan de suspension du dispositif de guidage. Figure pour la publication : Figure 1 Damping device (100) intended to be integrated into a system (10) for lifting a load (2) by means of a lifting cable (C, C1, C2), said lifting system being intended to equip an airship (1), said device comprising: a guiding device (110, 1101, 1102) of said lifting cable in a predetermined direction, said guiding device forming a firing point (T1, T2), and mechanical suspension means (120) of said guiding device to the airship, said suspension means operating in two directions of a plane perpendicular to said predetermined direction, said suspension plane of the guiding device. Figure for publication: Figure 1

Description

Dispositif d’amortissement d’oscillations pendulaires de la charge à embarquer en soute d’un dirigeable dédié pour le transport de charges lourdesDevice for damping pendulum oscillations of the load to be carried in the hold of an airship dedicated to the transport of heavy loads Domaine de l’inventionField of invention

La présente invention concerne un dispositif d’amortissement passif ou actif mis en œuvre dans le système de levage de charges, employé depuis un dirigeable/dirigeable dédié au transport de charges lourdes et conçu pour réaliser du transport de point à point et réaliser l’échange de charge (chargement/déchargement ou levage/dépose) en vol stationnaire contrôlé. La réalisation d’une telle mission par un tel appareil nécessite la sécurisation de l’échange de charge, en particulier le chargement/levage qui peut occasionner l’apparition d’oscillations de la charge (assimilable à un système pendulaire) dont la fréquence augmente au fur et à mesure que les longueurs des câbles utilisés se réduisent (l’enroulage des câbles est réalisé via un ou plusieurs treuils).The present invention relates to a passive or active damping device implemented in the load lifting system, used from an airship/dirigible dedicated to the transport of heavy loads and designed to carry out point-to-point transport and carry out the load exchange (loading/unloading or lifting/depositing) in controlled hovering flight. The performance of such a mission by such an apparatus requires securing the load exchange, in particular the loading/lifting which can cause the appearance of oscillations of the load (similar to a pendulum system) whose frequency increases as the lengths of the cables used are reduced (the winding of the cables is carried out via one or more winches).

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Le transport de charge de point à point, en absence d’infrastructures routières, ferroviaires ou aéroportuaires, n’est à l’heure actuelle réalisable que par l’emploi d’hélicoptères (ou aéronefs dont la sustentation et la propulsion sont assurées par une voilure tournante entraînée par un rotor motorisé), dont la charge utile maximum est limitée à quelques tonnes. La consommation élevée de carburant, la faible charge utile maximum et donc le coût opérationnel de cette solution ouvrent une opportunité pour des aéronefs pouvant offrir une plus grande charge utile maximum, une consommation de carburant plus réduite, donc un coût d’exploitation plus faible et un rayon d’action comparable.Point-to-point cargo transport, in the absence of road, rail or airport infrastructure, is currently only feasible using helicopters (or aircraft whose lift and propulsion are provided by a rotary wing driven by a motorized rotor), whose maximum payload is limited to a few tonnes. The high fuel consumption, low maximum payload and therefore the operational cost of this solution open up an opportunity for aircraft that can offer a greater maximum payload, lower fuel consumption, therefore lower operating costs and a comparable range.

Les dirigeables répondent à ces exigences de par le fait que leur sustentation est assurée par la poussée d’Archimède, que leur charge utile maximum peut être portée jusqu’à plusieurs dizaines de tonnes et qu’ils offrent également la possibilité de réaliser un chargement et déchargement en vol stationnaire. Il faut cependant résoudre le problème des oscillations de la charge.Airships meet these requirements because they are supported by Archimedes' thrust, their maximum payload can be increased to several dozen tons, and they also offer the possibility of loading and unloading in hovering flight. However, the problem of load oscillations must be solved.

Selon un premier aspect de l’invention, il est proposé un dispositif d’amortissement prévu pour être intégré dans un système de levage d’une charge au moyen d’un de levage câble, le système de levage étant prévu pour équiper un dirigeable, ledit dispositif comportant :

  • un dispositif de guidage du câble de levage selon une direction prédéterminée, ledit dispositif de guidage formant point de tir, et
  • des moyens de suspension mécanique du dispositif de guidage au dirigeable, les moyens de suspension opérant selon deux directions d’un plan perpendiculaire à ladite direction prédéterminée, dit plan de suspension du dispositif de guidage.
According to a first aspect of the invention, there is provided a damping device intended to be integrated into a system for lifting a load by means of a lifting cable, the lifting system being intended to equip an airship, said device comprising:
  • a device for guiding the lifting cable in a predetermined direction, said guiding device forming a firing point, and
  • mechanical suspension means of the guidance device on the airship, the suspension means operating in two directions of a plane perpendicular to said predetermined direction, called the suspension plane of the guidance device.

Selon une possibilité, les moyens de suspension mécaniques sont passifs.According to one possibility, the mechanical suspension means are passive.

Selon une autre possibilité, les moyens de suspension mécaniques sont actifs.Alternatively, mechanical suspension means are active.

Les moyens de suspension mécaniques peuvent être de type électromécanique ou hydraulique.Mechanical suspension means can be electromechanical or hydraulic.

Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un système de levage intégrant un dispositif d’amortissement selon le premier aspect de l’invention.According to a second aspect of the invention, a lifting system is proposed integrating a damping device according to the first aspect of the invention.

Selon un autre aspect de l’invention, il est proposé un dirigeable mettant en œuvre un système de levage selon le deuxième aspect de l’invention.According to another aspect of the invention, there is provided an airship implementing a lifting system according to the second aspect of the invention.

DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF FIGURES

D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de dessins annexés sur lesquels :

  • est une vue d’ensemble d’un dirigeable en cours d’opération de levage,
  • est une vue latérale du dirigeable représenté sur ,
  • est également une vue rapprochée d’un dirigeable en vol stationnaire, pendant le chargement de la grume, avec une solution d’amortissement mise en œuvre
  • est une vue schématique isométrique d’une architecture d’un dispositif d’amortissement selon l’invention, avec une charge suspendue,
  • est une vue rapprochée d’un dirigeable en vol stationnaire, pendant le chargement d’une grume, avec une solution d’amortissement mise en œuvre,
  • est encore une vue rapprochée d’un dirigeable en vol stationnaire, pendant le chargement de la grume, avec une solution d’amortissement mise en œuvre,
  • présente deux détails du mécanisme de guidage pour permettre la suspension du point de tir avec des amortisseurs hydrauliques,
  • présente une vue de dessus d’une mode de réalisation du dispositif de avec une solution d’amortissement passif,
  • présente une vue de dessus d’une mode de réalisation du dispositif de avec une solution d’amortissement actif,
  • présente une vue de dessus d’une mode de réalisation du dispositif de avec une autre solution d’amortissement actif,
  • présente un schéma-bloc représentant le principe de l’asservissement mis en œuvre dans la solution d’amortissement actif.
  • est une vue schématique isométrique d’une architecture d’un dispositif d’amortissement selon l’invention, avec une charge suspendue,
  • présente des détails en vue isométrique de dessus, de droite et de gauche, sur l’oscillation du câble passant par le mécanisme d’articulation suspendu.
Other advantages and particularities of the invention will appear on reading the detailed description of implementations and embodiments which are in no way limiting, with regard to the appended drawings in which:
  • is an overview of an airship during lifting operation,
  • is a side view of the airship shown in ,
  • is also a close-up view of a hovering airship, while loading the log, with a damping solution implemented
  • is an isometric schematic view of an architecture of a damping device according to the invention, with a suspended load,
  • is a close-up view of a hovering airship, while loading a log, with a damping solution implemented,
  • is yet another close-up view of a hovering airship, while loading the log, with a damping solution implemented,
  • presents two details of the guidance mechanism to allow the suspension of the firing point with hydraulic shock absorbers,
  • shows a top view of one embodiment of the device with a passive damping solution,
  • shows a top view of one embodiment of the device with an active damping solution,
  • shows a top view of one embodiment of the device with another active damping solution,
  • presents a block diagram representing the principle of the control implemented in the active damping solution.
  • is an isometric schematic view of an architecture of a damping device according to the invention, with a suspended load,
  • shows isometric top, right and left view details of the cable swing through the suspended hinge mechanism.

Description de modes de réalisationDescription of embodiments

Les modes de réalisation décrits ci-après n’étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites, par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.The embodiments described below being in no way limiting, it will be possible in particular to consider variants of the invention comprising only a selection of the features described, subsequently isolated from the other features described, if this selection of features is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art. This selection comprises at least one feature, preferably functional without structural details, or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.

Sur les figures un élément apparaissant sur plusieurs figures conserve la même référence.In the figures, an element appearing in several figures retains the same reference.

illustre est une vue d’ensemble d’un dirigeable 1 en vol stationnaire, au cours d’opération de levage d’une charge 2 par un système de levage 10, notamment au moyen de câbles de levage C1, C2. illustrated is an overall view of an airship 1 in hovering flight, during an operation to lift a load 2 by a lifting system 10, in particular by means of lifting cables C1, C2.

est une vue latérale du dirigeable représenté sur , pendant le chargement d’une grume 2 en tant que charge. is a side view of the airship shown in , while loading a log 2 as a load.

Selon l’art antérieur :

  • une extrémité du câble C1 est fixée au niveau d’un point d’attache A3 de la charge 2, tandis que l’autre extrémité dudit câble passe par un point de tir T1 au niveau d’un treuil (non représenté) fixé dans une soute S du dirigeable 1.
  • une extrémité du câble C2 est fixée au niveau d’un point d’attache 3 de la charge 2, tandis que l’autre extrémité dudit câble passe par un point de tir T2 au niveau d’un treuil (non représenté) fixé dans la soute S du dirigeable 1.
According to the prior art:
  • one end of the cable C1 is fixed at an attachment point A3 of the load 2, while the other end of said cable passes through a firing point T1 at a winch (not shown) fixed in a hold S of the airship 1.
  • one end of the cable C2 is fixed at an attachment point 3 of the load 2, while the other end of said cable passes through a firing point T2 at a winch (not shown) fixed in the hold S of the airship 1.

illustre sur sa partie gauche une vue rapprochée d’un dirigeable 1 équipé d’un système de levage 10 intégrant un dispositif 100 selon l’invention, pendant le chargement d’une charge 2. illustrates on its left part a close-up view of an airship 1 equipped with a lifting system 10 integrating a device 100 according to the invention, during the loading of a load 2.

Le dirigeable présente une direction longitudinale, aussi appelé axe de roulis, selon un vecteur i, une direction transversale, aussi appelé axe de tangage, selon un vecteur j et une direction de lacet selon un vecteur k.The airship has a longitudinal direction, also called the roll axis, according to a vector i, a transverse direction, also called the pitch axis, according to a vector j and a yaw direction according to a vector k.

Comme selon l’art antérieur, dans l’exemple représenté, la grume faisant charge 2 est soulevée par deux câbles C1, respectivement C2. Les deux câbles C1, respectivement C2, sont enroulés par, et déroulés depuis, deux treuils, Tr1, respectivement Tr2.As in the prior art, in the example shown, the log carrying load 2 is lifted by two cables C1, respectively C2. The two cables C1, respectively C2, are wound by, and unwound from, two winches, Tr1, respectively Tr2.

Les treuils Tr1 et Tr2 ne sont pas disposés dans la soute S. Néanmoins, ils pourraient y être disposés.Winches Tr1 and Tr2 are not located in hold S. However, they could be located there.

Le dispositif 100 comporte deux dispositifs de guidage 1101 et 1102 de chacun des câbles de levages selon une direction prédéterminée. Les deux dispositifs 110 étant mieux visibles sur d’autres figures.The device 100 comprises two guiding devices 1101 and 1102 for each of the lifting cables in a predetermined direction. The two devices 110 are better visible in other figures.

Selon l’exemple représenté, la direction prédéterminée de chacun des deux dispositifs de guidage est la direction de lacet. D’autres directions sont possibles et les deux directions ne sont pas nécessairement parallèles.In the example shown, the predetermined direction of each of the two guidance devices is the yaw direction. Other directions are possible and the two directions are not necessarily parallel.

Comme cela sera mieux compris par la suite, chacun des dispositifs 100 comporte des moyens de suspension mécanique du dispositif de guidage 100 au dirigeable, les moyens de suspension opérant selon deux directions d’un plan perpendiculaire à ladite direction prédéterminée, dit plan de suspension du dispositif de guidage.As will be better understood hereinafter, each of the devices 100 comprises means for mechanically suspending the guidance device 100 from the airship, the suspension means operating in two directions of a plane perpendicular to said predetermined direction, called the suspension plane of the guidance device.

Dans l’exemple représenté, chacune des directions prédéterminées étant la direction de lacet, le plan de suspension de chacun des dispositifs de guidage 1101 et 1102 est un plan formé par la direction longitudinale et la direction de tangage. D’autres plans sont possibles.In the example shown, each of the predetermined directions being the yaw direction, the suspension plane of each of the guide devices 1101 and 1102 is a plane formed by the longitudinal direction and the pitch direction. Other planes are possible.

La distance, selon la direction prédéterminée, entre un treuil et un dispositif de guidage associé est appelée distance de tir associée au dispositif de guidage. Dans l’exemple représenté, la distance de tir associée au dispositif de guidage 1101 d’une part, et la distance de tir associée au dispositif de guidage 1102 d’une part d’autre part, sont égales. En conséquence, le plan de suspension du dispositif de guidage 1101 est confondu avec le plan de suspension du dispositif de guidage 1102. Ce n’est pas nécessairement le cas.The distance, in the predetermined direction, between a winch and an associated guidance device is called the firing distance associated with the guidance device. In the example shown, the firing distance associated with the guidance device 1101 on the one hand, and the firing distance associated with the guidance device 1102 on the other hand, are equal. Consequently, the suspension plane of the guidance device 1101 coincides with the suspension plane of the guidance device 1102. This is not necessarily the case.

Les moyens de suspension mécanique sont agencés de sorte que le dispositif de guidage associé est uniquement capable de déplacement selon le plan de suspension du dispositif de guidage.The mechanical suspension means are arranged so that the associated guide device is only capable of movement according to the suspension plane of the guide device.

Plus généralement, la liaison entre le dispositif de guidage 110 et les moyens de suspension mécaniques associés présente deux degrés de liberté formés par les deux translations dans le plan de suspension du dispositif de guidage.More generally, the connection between the guide device 110 and the associated mechanical suspension means has two degrees of freedom formed by the two translations in the suspension plane of the guide device.

Aussi, les points de tirs T1 et T2 peuvent se déplacer dans le plan formé par les vecteurs i et j représentés sur la figure. Par la suite, l’angle d’un point de tir par rapport au vecteur i est noté θ, tandis que l’angle d’un point de tir par rapport au vecteur j est noté φ.Also, the firing points T1 and T2 can move in the plane formed by the vectors i and j shown in the figure. Subsequently, the angle of a firing point with respect to the vector i is denoted θ, while the angle of a firing point with respect to the vector j is denoted φ.

illustre une architecture d’un dispositif 100 d’amortissement prévu pour être intégré dans le système de levage de la charge 2. illustrates an architecture of a damping device 100 intended to be integrated into the load lifting system 2.

Le dispositif 100 comporte :

  • un dispositif de guidage 110 du câble de levage, et
  • des moyens de suspension mécanique 120 du dispositif de guidage au dirigeable, les moyens de suspension autorisant un déplacement du dispositif de guidage dans un plan prédéterminé.
The device 100 comprises:
  • a lifting cable guiding device 110, and
  • mechanical suspension means 120 of the guidance device to the airship, the suspension means allowing movement of the guidance device in a predetermined plane.

Plus précisément et comme illustré sur la figure, les moyens 120 de suspension mécanique sont formés de quatre vérins mécaniques vX, vXz, vY, vYz formant amortisseurs.More precisely and as illustrated in the figure, the mechanical suspension means 120 are formed of four mechanical cylinders vX, vXz, vY, vYz forming shock absorbers.

Chacun des vérins mécaniques vX, respectivement vY, est liaisonné à une extrémité par rotule au dirigeable et est liaisonné à une autre extrémité par rotule au dispositif de guidage 110.Each of the mechanical cylinders vX, respectively vY, is connected at one end by a ball joint to the airship and is connected at another end by a ball joint to the guide device 110.

Chacun des vérins mécaniques vXz et vYz est liaisonné à une extrémité par rotule au dirigeable et liaisonné à une autre extrémité par rotule à un vérin mécanique vX, respectivement vY. Les vérins vXz, respectivement vYz, permettent un déplacement du dispositif de guidage selon le plan formé par les vecteurs i et k, respectivement selon le plan formé par les vecteurs j et k.Each of the mechanical cylinders vXz and vYz is connected at one end by a ball joint to the airship and connected at another end by a ball joint to a mechanical cylinder vX, respectively vY. The cylinders vXz, respectively vYz, allow a movement of the guidance device along the plane formed by the vectors i and k, respectively along the plane formed by the vectors j and k.

Plus précisément, le vérin vX autorise un déplacement du dispositif 110 de guidage selon la direction i, c’est-à-dire la direction longitudinale, tandis que le vérin vY autorise un déplacement dans du dispositif de guidage 110 selon le vecteur j, c’est-à-dire la direction transversale. Le dispositif de guidage 110 peut ainsi être déplacé dans le plan formé par les vecteurs i et k.More precisely, the cylinder vX allows a movement of the guide device 110 in the direction i, i.e. the longitudinal direction, while the cylinder vY allows a movement in the guide device 110 in the vector j, i.e. the transverse direction. The guide device 110 can thus be moved in the plane formed by the vectors i and k.

Ainsi, le dispositif d’amortissement dissipe les oscillations : il y a transmission possible d’un effort-vitesse (c’est-à-dire d’une puissance mécanique) lié à l’oscillation de la charge suspendue au câble à la suspension mécanique dissipant l’énergie de cette oscillation, comme cela est illustré par et :

  • illustre un déplacement de la grume 2 vers la proue du dirigeable 1. Les points de tirs T1 et T2 sont alors déplacés selon le vecteur i vers la proue du dirigeable.
  • illustre un déplacement de la grume 2 vers la poupe du dirigeable 1. Les points de tirs T1 et T2 sont alors déplacés selon le vecteur i vers la poupe du dirigeable.
Thus, the damping device dissipates the oscillations: there is possible transmission of a speed-force (i.e. of a mechanical power) linked to the oscillation of the load suspended from the cable to the mechanical suspension dissipating the energy of this oscillation, as illustrated by And :
  • illustrates a movement of log 2 towards the bow of airship 1. The firing points T1 and T2 are then moved according to vector i towards the bow of the airship.
  • illustrates a movement of log 2 towards the stern of airship 1. The firing points T1 and T2 are then moved according to vector i towards the stern of the airship.

illustre des détails du mécanisme de guidage nécessaire pour permettre la suspension du point de tir. illustrates details of the guidance mechanism required to enable suspension of the firing point.

La partie de gauche de propose dans une zone supérieure une vue latérale en coupe du mécanisme de guidage 110 du câble C avec arraché selon un plan formé par les vecteurs i et k. Une zone inférieure de la partie gauche de la propose une vue de dessus en coupe du mécanisme de guidage 110 selon un plan formé par les vecteurs i et j.The left part of provides in an upper area a side view in section of the guiding mechanism 110 of the cable C with a cutaway along a plane formed by the vectors i and k. A lower area of the left part of the provides a top view in section of the guide mechanism 110 along a plane formed by the vectors i and j.

Le mécanisme de guidage 110 du câble C est une liaison glissière de direction k, formée par des rouleaux.The guiding mechanism 110 of the cable C is a sliding connection of direction k, formed by rollers.

La partie de droite de propose une vue latérale des vérins mécaniques v1 et v2 précédemment décrits, dans un plan formé par les vecteurs i et k.The right part of provides a side view of the mechanical jacks v1 and v2 previously described, in a plane formed by the vectors i and k.

présente une vue de dessus un schéma hydraulique du mode de réalisation des moyens de suspensions 120 du dispositif de guidage 100 de la . presents a top view of a hydraulic diagram of the embodiment of the suspension means 120 of the guide device 100 of the .

Les moyens 120 de suspension mécanique sont formés :

  • d’un vérin hydraulique pour l’amortissement selon la direction X, formée par le vecteur i, dont une partie, corps ou tige de vérin, est fixée sur le dispositif de guidage 100 et l’autre partie est liaisonnée au dirigeable au moyen d’une rotule.
  • d’un vérin hydraulique pour l’amortissement selon la direction Y dont une partie, corps ou tige de vérin, est fixée sur le dispositif de guidage 110 et l’autre partie est liaisonné au dirigeable au moyen d’une rotule.
The 120 mechanical suspension means are formed:
  • of a hydraulic cylinder for damping in the direction X, formed by the vector i, one part of which, cylinder body or rod, is fixed to the guide device 100 and the other part is connected to the airship by means of a ball joint.
  • of a hydraulic cylinder for damping in the Y direction, one part of which, cylinder body or rod, is fixed to the guide device 110 and the other part is connected to the airship by means of a ball joint.

La figure illustre que chacun des deux vérins est équivalent à une suspension formée d’un ressort et d’un amortisseur disposés en parallèle.The figure illustrates that each of the two cylinders is equivalent to a suspension formed by a spring and a shock absorber arranged in parallel.

présente une vue de dessus d’un mode de réalisation hydraulique du dispositif de avec une solution d’amortissement actif, shows a top view of a hydraulic embodiment of the device with an active damping solution,

Le dispositif de guidage 100 formant point de tir est suspendu mécaniquement et contrôlé en position par deux actionneurs vérins hydrauliques vX et vY, pour un positionnement selon l’axe Y, respectivement l’axe X.The guiding device 100 forming a firing point is mechanically suspended and controlled in position by two hydraulic cylinder actuators vX and vY, for positioning along the Y axis, respectively the X axis.

Le dispositif de suspension comporte en outre :

  • un distributeur 4/2 d’activation passif-actifs 130 présentant quatre orifices, dont deux orifices sont dits orifice d’entrée et orifice de sortie, chacun des deux orifices de sortie étant fluidiquement raccordé à une chambre respective du vérin vY, le distributeur présentant une position de repos et une position de travail ;
  • un distributeur 4/3 d’activation de puissance contrôlé 140 pour commander le vérin vY, présentant quatre orifices, dont deux orifices sont dits orifice d’entrée et orifice de sortie, chacun des deux orifices de sortie étant fluidiquement raccordé aux orifices d’entrée du distributeur 130, le distributeur présentant une position de repos et deux positions de travail ;
  • un circuit d’alimentation en haute pression raccordé à l’un des orifices d’entrée du distributeur 140, et un circuit de retour en basse pression raccordé à l’autre des orifices d’entrée du distributeur 140.
The suspension device further comprises:
  • a 4/2 passive-active activation distributor 130 having four ports, two of which are called the inlet port and the outlet port, each of the two outlet ports being fluidically connected to a respective chamber of the cylinder vY, the distributor having a rest position and a working position;
  • a 4/3 controlled power activation distributor 140 for controlling the cylinder vY, having four ports, two of which are called the inlet port and the outlet port, each of the two outlet ports being fluidically connected to the inlet ports of the distributor 130, the distributor having a rest position and two working positions;
  • a high pressure supply circuit connected to one of the inlet ports of the distributor 140, and a low pressure return circuit connected to the other of the inlet ports of the distributor 140.

Dans la position de repos, stable, du distributeur 130, les deux orifices de sortie communiquent, les deux chambres du vérin vY étant alors directement raccordées. Dans la position de travail du distributeur 130, chacun des orifices de sortie est raccordé à un orifice d’entrée respectif. La sélection de la position du distributeur 130 est commandée par des signaux de commande S.In the stable, rest position of the distributor 130, the two outlet ports communicate, the two chambers of the cylinder vY then being directly connected. In the working position of the distributor 130, each of the outlet ports is connected to a respective inlet port. The selection of the position of the distributor 130 is controlled by control signals S.

Dans la position de repos, stable, tous les orifices sont fermés. Dans une première position de travail, un premier orifice d’entrée est raccordé à un premier orifice de sortie et un deuxième orifice d’entrée est raccordé à un deuxième orifice de sortie. Dans une deuxième position de travail, le premier orifice d’entrée est raccordé au deuxième orifice de sortie et le deuxième orifice d’entrée est raccordé au premier orifice de sortie. La sélection de la position du distributeur 130 est commandée par des signaux de commande S.In the stable, rest position, all ports are closed. In a first working position, a first inlet port is connected to a first outlet port and a second inlet port is connected to a second outlet port. In a second working position, the first inlet port is connected to the second outlet port and the second inlet port is connected to the first outlet port. The selection of the position of the distributor 130 is controlled by control signals S.

De manière similaire, le dispositif de suspension comporte en outre un distributeur 4/2 d’activation passif-actif du vérin vX, un distributeur 4/3 d’activation de puissance contrôlé pour commander ledit et est raccordé à un circuit d’alimentation en haute pression et de retour en basse pression.Similarly, the suspension device further comprises a 4/2 passive-active activation distributor of the vX cylinder, a 4/3 controlled power activation distributor for controlling said cylinder and is connected to a high pressure supply and low pressure return circuit.

présente une vue de dessus d’un mode de réalisation électromécanique d’un dispositif d’amortissement selon l’invention, shows a top view of an electromechanical embodiment of a damping device according to the invention,

Deux actionneurs mécaniques, AX, et Ay, à tiges sont commandés par des signaux de commandes Sx, Sy, pour positionner le dispositif de guidage 110 point de tir avec transmission d’efforts-vitesses de sorte à dissiper activement les oscillations de la charge suspendue.Two mechanical actuators, AX, and Ay, with rods are controlled by control signals Sx, Sy, to position the 110 firing point guidance device with transmission of forces-speeds so as to actively dissipate the oscillations of the suspended load.

est un schéma-bloc décrivant le principe de fonctionnement d’une logique possible d’asservissement mise en œuvre dans la solution d’amortissement actif, valable autant pour les actionneurs hydrauliques qu’électromécaniques. is a block diagram describing the operating principle of a possible servo logic implemented in the active damping solution, valid for both hydraulic and electromechanical actuators.

L’asservissement en position de chacun des actionneurs est réalisé par la mesure de leur position de tige respective via des capteurs type LVDT (pour l’anglaisLinear Variable Differential Transformer).The position control of each of the actuators is achieved by measuring their respective rod position via LVDT ( Linear Variable Differential Transformer ) type sensors.

Le dispositif selon l’invention comporte des capteurs d’angle intégrés dans le mécanisme d’articulation pour la suspension du point de tir, pour mesure l’angle du câble au niveau du point de tir θ et φ :

  • quand l’angle θ (en valeur absolue) dépasse une valeur seuil (supérieur ou égale à θseuil) ET que sa dérivée première (vitesse angulaire dθ/dt) est inférieure (en valeur absolue) à une valeur seuil Ωseuil, l’actionneur X se déploie (ou se rétracte) d’une certaine portion de sa course totale selon une consigne (commande) proportionnelle la valeur (signée, positive ou négative) de θ mesurée en radians, transmettant ainsi l’effort-vitesse nécessaire à la dissipation de l’oscillation de la charge suspendue.
  • quand l’angle φ (en valeur absolue) dépasse une valeur seuil (supérieur ou égale à φseuil) ET que sa dérivée première (vitesse angulaire dφ/dt) est inférieure (en valeur absolue) à une valeur seuil Ωseuil, l’actionneur Y se déploie (ou se rétracte) d’une certaine portion de sa course totale selon une consigne (commande) proportionnelle la valeur (signée, positive ou négative) de φ mesurée en radians, transmettant ainsi l’effort-vitesse nécessaire à la dissipation de l’oscillation de la charge suspendue.
The device according to the invention comprises angle sensors integrated in the articulation mechanism for the suspension of the firing point, to measure the angle of the cable at the firing point θ and φ:
  • when the angle θ (in absolute value) exceeds a threshold value (greater than or equal to θthreshold) AND its first derivative (angular speed dθ/dt) is less (in absolute value) than a threshold value Ωthreshold, the actuator X extends (or retracts) by a certain portion of its total travel according to a setpoint (command) proportional to the value (signed, positive or negative) of θ measured in radians, thus transmitting the force-speed necessary to dissipate the oscillation of the suspended load.
  • when the angle φ (in absolute value) exceeds a threshold value (greater than or equal to φthreshold) AND its first derivative (angular speed dφ/dt) is less (in absolute value) than a threshold value Ωthreshold, the actuator Y extends (or retracts) by a certain portion of its total travel according to a setpoint (command) proportional to the value (signed, positive or negative) of φ measured in radians, thus transmitting the force-speed necessary to dissipate the oscillation of the suspended load.

La combinaison des actions des deux actionneurs Ax et Ay sur le point de tir suspendu 110 permet donc la dissipation des oscillations de charge quelle que soit la direction (dans le plan XY) selon laquelle elle oscille.The combination of the actions of the two actuators Ax and Ay on the suspended firing point 110 therefore allows the dissipation of load oscillations regardless of the direction (in the XY plane) in which it oscillates.

Bien entendu, une même logique de commande pourrait être mise en œuvre pour une solution active de nature hydraulique telle que schématisée en .Of course, the same control logic could be implemented for an active solution of a hydraulic nature as shown in .

propose différentes vues de l’architecture du dispositif d’amortissement tel que proposé dans la présente invention avec la charge suspendue. Les ressorts-amortisseurs sont des représentations schématiques équivalentes aux actionneurs mis en œuvre pour réaliser l’amortissement. provides different views of the architecture of the damping device as proposed in the present invention with the suspended load. The damping springs are schematic representations equivalent to the actuators implemented to achieve the damping.

Le mécanisme d’articulation suspendu intègre les capteurs (dispositif senseur) nécessaires à la mesure des angles θ et φ. Conformément à la logique d’asservissement représenté en figure , ces mesures sont nécessaires pour le contrôle en position des tiges d’actionneurs X et Y.The suspended articulation mechanism integrates the sensors (sensor device) necessary for measuring the angles θ and φ. In accordance with the servo logic shown in figure , these measurements are necessary for position control of the X and Y actuator rods.

illustre une séquence d’étapes implémentant l’amortissement actif des oscillations de charge appliquée à un seul actionneur X agissant sur le positionnement du mécanisme d’articulation suspendu. illustrates a sequence of steps implementing active damping of load oscillations applied to a single actuator X acting on the positioning of the suspended articulation mechanism.

Les figures représentent de façon schématique les étapes successives (1 à 7) implémentant l’amortissement actif avec un seul actionneur (celui agissant suivant l’axe X) mais le principe est exactement le même pour l’axe Y et pour la combinaison des 2 axes X et Y combinés.The figures schematically represent the successive steps (1 to 7) implementing active damping with a single actuator (the one acting along the X axis) but the principle is exactly the same for the Y axis and for the combination of the 2 X and Y axes combined.

Les mouvements d’extension et de rétractation de la tige de l’actionneur selon la logique d’asservissement (détaillée ci-dessous) permettant de réaliser l’amortissement actif des oscillations de la charge.The extension and retraction movements of the actuator rod according to the servo logic (detailed below) allowing active damping of load oscillations.

À l’étape 1, l’angle θ 1 est dessus de la valeur seuil θseuil et lorsque la vitesse dθ/dt est en dessous du seuil Ω seuil, ce qui provoque l’extension de la tige de l’actionneur proportionnellement à la valeur de l’angle θ 1 à l’étape 2.At step 1, the angle θ 1 is above the threshold value θthreshold and when the speed dθ/dt is below the threshold Ωthreshold, which causes the actuator rod to extend proportionally to the value of the angle θ 1 at step 2.

À l’étape 3, l’angle θ 2 est dessus de la valeur seuil θseuil et lorsque la vitesse dθ/dt est en dessous du seuil Ω seuil, ce qui provoque la rétractation de la tige de l’actionneur proportionnellement à la valeur de l’angle θ 2 (car ayant un signe opposé à θ1) à l’étape 4.At step 3, the angle θ 2 is above the threshold value θthreshold and when the speed dθ/dt is below the threshold Ωthreshold, which causes the actuator rod to retract proportionally to the value of the angle θ 2 (because it has a sign opposite to θ1) at step 4.

L’étape 5 est dans le principe équivalente à l’étape 1, mais avec une valeur de l’angle θ 3 plus faible que θ1 (l’énergie d’oscillation de la charge ayant été en partie dissipée au cours des étapes précédentes par la transmission de l’effort-vitesse au point d’articulation suspendu), l’extension de la tige de l’actionneur est donc moins importante qu’à l’étape 2.Step 5 is in principle equivalent to step 1, but with a value of the angle θ3 lower than θ1 (the oscillation energy of the load having been partly dissipated during the previous steps by the transmission of the force-velocity to the suspended articulation point), the extension of the actuator rod is therefore less significant than in step 2.

À l’étape 6, la charge est totalement calmée car l’énergie d’oscillation complètement dissipée, et l’actionneur se rétracte une dernière fois à l’étape 7 pour revenir à une position d’équilibre.At step 6, the load has completely calmed down as the oscillation energy has completely dissipated, and the actuator retracts one last time at step 7 to return to an equilibrium position.

Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and numerous arrangements can be made to these examples without departing from the scope of the invention. In addition, the various characteristics, forms, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other.

Claims (6)

Dispositif d’amortissement (100) prévu pour être intégré dans un système (10) de levage d’une charge (2) au moyen d’un de levage câble (C, C1, C2), ledit système de levage étant prévu pour équiper un dirigeable (1), ledit dispositif comportant :
  • un dispositif de guidage (110, 1101, 1102) dudit câble de levage selon une direction prédéterminée, ledit dispositif de guidage formant point de tir (T1, T2), et
  • des moyens de suspension mécanique (120) dudit dispositif de guidage au dirigeable, lesdits moyens de suspension opérant selon deux directions d’un plan perpendiculaire à ladite direction prédéterminée, dit plan de suspension du dispositif de guidage.
Damping device (100) intended to be integrated into a system (10) for lifting a load (2) by means of a lifting cable (C, C1, C2), said lifting system being intended to equip an airship (1), said device comprising:
  • a guiding device (110, 1101, 1102) for said lifting cable in a predetermined direction, said guiding device forming a firing point (T1, T2), and
  • mechanical suspension means (120) of said guidance device on the airship, said suspension means operating in two directions of a plane perpendicular to said predetermined direction, called the suspension plane of the guidance device.
Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de suspension mécaniques sont passifs.Device according to the preceding claim, in which the mechanical suspension means are passive. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de suspension mécaniques sont actifs.Device according to the preceding claim, in which the mechanical suspension means are active. Dispositif selon la revendication l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de suspension mécaniques sont de type électromécanique ou hydraulique.Device according to any one of the preceding claims, in which the mechanical suspension means are of the electromechanical or hydraulic type. Système de levage (S) intégrant un dispositif d’amortissement selon l’une quelconque des revendications précédentes.Lifting system (S) incorporating a damping device according to any one of the preceding claims. Dirigeable (1) mettant en œuvre un système de levage (10) selon la revendication précédente.Airship (1) implementing a lifting system (10) according to the preceding claim.
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