Procedimiento para obtener información y aparato para determinar el peso de un avión.

Un procedimiento para obtener información sobre un avión (1), estando soportado dicho avión (1) por unapluralidad de puntales (8) del tren de aterrizaje presurizados, experimentando dichos puntales (8) del tren deaterrizaje fricción, a menudo denominada fricción estática, distorsionando dicha fricción estática las presionesinternas del puntal, que están relacionadas con los pesos soportados por dichos puntales (8) del tren de aterrizaje,conteniendo dichos puntales (8) del tren de aterrizaje un fluido (15) y gas (17),

comprendiendo dicho procedimiento, a) cambiar la cantidad de dicho fluido (15) en cada uno de dichos puntales (8)del tren de aterrizaje de manera que mueve dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo en una primeradirección,

estando caracterizado dicho procedimiento por las etapas de:



b) detectar mecánicamente dicho movimiento de cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizajemediante un sensor (32) mecánico fijado a dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo;

c) después de dicha detección de dicho movimiento de dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, dejarde cambiar la cantidad de dicho fluido (15) en dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, de manera quese mantiene dicho movimiento del puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo al mínimo, de manera que seminimiza el movimiento del avión (1), y minimizar los cambios de temperatura y dichas distorsiones de presiónprovocadas por dichos cambios de temperatura de dicho fluido (15) del puntal del tren de aterrizaje respectivo;

d) repetir las etapas a) a c) tal como para mover cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje respetivoen una segunda dirección que es opuesta a dicha primera dirección;

e) durante las etapas a) a d) determinar la presión dentro de cada uno de dichos puntales (8) del tren deaterrizaje respectivo; y

f) compensar dichas determinaciones de presión de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje para dichasdistorsiones provocadas por dicha fricción estática del puntal.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US1998/005007.

Solicitante: HYDRO-AIRE, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3000 WINONA AVENUE BURBANK, CALIFORNIA 91510-7722 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: NANCE, C. KIRK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01G19/07 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01G DETERMINACION DEL PESO.G01G 19/00 Aparatos o métodos de pesada adaptados a fines particulares no previstos en los grupos G01G 11/00 - G01G 17/00. › para pesar aviones.
  • G01L19/04 G01 […] › G01L MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA MECANICA, RENDIMIENTO MECANICO O DE LA PRESION DE LOS FLUIDOS (pesado G01G). › G01L 19/00 Detalles o accesorios de aparatos para la medida de la presión permanente o cuasi-permanente de un medio fluyente en la medida en que estos detalles o accesorios no son especiales de los tipos particulares de manómetros. › Medios para compensar los efectos de las variaciones de temperatura.
  • G01M1/12 G01 […] › G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.G01M 1/00 Ensayo del equilibrado estático o dinámico de máquinas o estructuras. › Equilibrado estático; Determinación de la posición del centro de gravedad (por determinación del desequilibrio G01M 1/14).

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para obtener información y aparato para determinar el peso de un avión

La presente invención se refiere a un procedimiento para obtener información sobre un avión y a un aparato para determinar el peso de un avión.

Antecedentes de la invención

Dos factores críticos en el vuelo de cualquier avión son el peso y el equilibrio de ese avión. Un fabricante de aeroplanos debe hacer público el peso bruto máximo de ese aeroplano. Esto sirve para asegurar que, a la velocidad de despegue, las alas están generando suficiente propulsión para levantar el peso del aeroplano. Un factor igualmente importante a considerar es si el aeroplano está en un equilibrio apropiado (centro de gravedad) o dentro de límites aceptables que puedan compensarse por ajustes del equilibrio aerodinámico.

El peso de un avión está soportado sobre una pluralidad de puntales del tren de aterrizaje plegables. Estos puntales del tren de aterrizaje contienen fluido hidráulico a presión y gas nitrógeno. La presión dentro de cada uno de los puntales del tren de aterrizaje está relacionada con la cantidad de peso que está soportando el puntal del tren de aterrizaje. Los puntales del tren de aterrizaje de un avión incorporan la técnica de amortiguamiento de formación de fluido hidráulico a través de un orificio dentro del puntal. El gas nitrógeno es un agente amortiguador adicional. Se usan múltiples sellos de junta tórica dentro del puntal del tren de aterrizaje para retener el fluido hidráulico y el gas nitrógeno comprimido contenido dentro de cada puntal del tren de aterrizaje. La retención del gas nitrógeno comprimido y el fluido hidráulico por los sellos de junta tórica se debe a la cantidad extrema de fricción que estos sellos mantienen a medida que mueven hacia arriba y hacia abajo las paredes del cilindro del puntal del tren de aterrizaje. Esta fricción (definida en la industria de puntales de avión como “fricción estática”) , aunque puede mejorar la calidad de amortiguamiento del puntal del tren de aterrizaje, distorsiona las presiones internas del puntal del tren de aterrizaje, puesto que estas presiones están relacionadas con la cantidad de peso que está soportando el puntal del tren de aterrizaje. Se necesitan compensaciones para corregir las lecturas de presión distorsionadas provocadas por la fricción estática dentro de estos puntales del tren de aterrizaje para determinar con precisión el peso del avión.

Los sistemas previos para determinar el peso máximo y el centro de gravedad se conocen bien y están bien documentados. Puede hacerse referencia a la Patente de Estados Unidos Nº 3.513.300 de Elfenbein, Patente de Estados Unidos Nº 3.581.836 de Segerdahl, Patente de Estados Unidos Nº 5.521.827 de Lindberg y col, y el presente inventor, Patente de Estados Unidos Nº 5.214.586 y Patente de Estados Unidos Nº 5.548.517 de Nance.

La Patente de Estados Unidos Nº 3.513.300 de Elfenbein, identificó la relación entre el peso del avión y la presión dentro de los puntales del tren de aterrizaje. Elfenbein fue el primero en la técnica en medir la presión del puntal del tren de aterrizaje y relacionarla con la cantidad de peso soportado. La técnica anterior de Elfenbein no compensaba las distorsiones de presión del puntal del tren de aterrizaje provocadas por la fricción estática del puntal.

La Patente de Estados Unidos Nº 3.581.836 de Segerdahl, identificaba la fricción como un factor que causaba errores en la relación entre la presión dentro de los puntales del tren de aterrizaje y el peso del avión. La técnica anterior de Segerdahl incorpora la práctica de inyectar y extraer fluido de los puntales del tren de aterrizaje. Segerdahl enseña la práctica de medir la presión del fluido hidráulico dentro de la línea hidráulica que se usa para inyectar y extraer fluido hidráulico hacia y desde el puntal del tren de aterrizaje. Esta práctica mide la presión que no solo está relacionada con el peso soportado y la fricción del puntal del tren de aterrizaje, sino que también mide la presión superior del mecanismo de inyección de fluido hidráulico y la presión inferior del mecanismo de extracción de fluido hidráulico. Esta presión falsa superior o inferior, que se asume como la presión del puntal del tren de aterrizaje y que se usa en los cálculos de peso, está distorsionada por el diferencial de presión entre la presión dentro del cuerpo del puntal del tren de aterrizaje y la presión superior o inferior del mecanismo de inyección de fluido hidráulico. Se miden erróneamente presiones altas a medida que se inyecta fluido hidráulico en el puntal, al igual que se miden erróneamente presiones bajas a medida que el fluido hidráulico se extrae del puntal. Debe haber una presión sustancialmente mayor en el mecanismo de inyección de fluido hidráulico, o el puntal del tren de aterrizaje no se extendería, y una presión sustancialmente menor en el mecanismo de extracción de fluido hidráulico, o el puntal del tren de aterrizaje no se plegaría. La técnica anterior de Segerdahl ignora también las fluctuaciones de presión en el gas nitrógeno del tren de aterrizaje provocadas por la compresión de ese gas nitrógeno. A medida que el fluido hidráulico se inyecta en un puntal del tren de aterrizaje, se comprime el gas nitrógeno. La compresión del gas nitrógeno genera calor. A medida que aumenta la temperatura del gas nitrógeno comprimido, aumentará la presión del gas nitrógeno, así como del fluido hidráulico con el cual está en contacto directo, hasta una presión mayor que la presión relacionada directamente con la fricción del puntal del tren de aterrizaje y el peso que está soportando el puntal. Estas fuentes de error no son reconocidas por la técnica anterior de Segerdahl.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.521.827 de Lindberg y col, continúa con la técnica anterior de Segerdahl y Nance (que se describirá más adelante) sobre la identificación de la fricción como un factor que provoca errores en la relación directa entre la presión dentro de los puntales del tren de aterrizaje y el peso del avión. Lindberg enseña la práctica de múltiples inyecciones de fluido hidráulico que elevan cada puntal del tren de aterrizaje hasta casi toda

su extensión y múltiples extracciones de fluido hidráulico que bajan cada puntal del tren de aterrizaje hasta casi su plegado completo. Aunque estos movimientos extremos hacia arriba y hacia abajo, que elevan y bajan el avión hasta 60, 96-91, 44 cm, pueden ofrecer algún alivio respecto a los errores potenciales en la técnica anterior enseñada por Segerdahl, siendo dicho movimiento extremo del avión incompatible con los procedimientos de carga de avión actuales que utilizan un “puente de embarque” flotante para pasajeros adyacente a la puerta del avión y cintas transportadoras para cargar el equipaje que se prolongan directamente hasta el interior de cada uno de los compartimentos de carga del avión. El movimiento extremo del avión podría provocar daños graves al avión o lesiones a los pasajeros si se usara la práctica de Lindberg durante el procedimiento de carga del avión.

La presente invención se refiere a mejoras en la técnica anterior mencionada anteriormente así como a la técnica anterior del presente inventor (Nance) , Patente de Estados Unidos Nº 5.214.586 y Patente de Estados Unidos Nº

5.548.517. La tecnología de Nance, entre otras cosas, mide las distorsiones de presión provocadas por la fricción del sello del puntal, y después almacena esta información para una referencia futura en caso de que no funcione un mecanismo de inyección y extracción de fluido hidráulico. Esta tecnología incorpora el almacenamiento de límites de presión definidos a usar en la determinación de aterrizajes difíciles del avión. Esta tecnología mide también la temperatura del fluido del puntal y ajusta las distorsiones de presión provocadas por los cambios de temperatura.

El documento US-A-3 802 523 desvela otro procedimiento y sistema conocido para determinar el peso del avión detectando la presión estática en las patas oleoneumáticas del avión.

En el documento US-A-4 597 548 se describe un procedimiento para obtener información de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Más específicamente, el documento US-A-4 597 548 desvela un procedimiento para obtener información sobre un avión, estando el avión soportado por una pluralidad de puntales del tren de aterrizaje presurizados, experimentando los puntales del tren de aterrizaje... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para obtener información sobre un avión (1) , estando soportado dicho avión (1) por una pluralidad de puntales (8) del tren de aterrizaje presurizados, experimentando dichos puntales (8) del tren de aterrizaje fricción, a menudo denominada fricción estática, distorsionando dicha fricción estática las presiones internas del puntal, que están relacionadas con los pesos soportados por dichos puntales (8) del tren de aterrizaje, conteniendo dichos puntales (8) del tren de aterrizaje un fluido (15) y gas (17) , comprendiendo dicho procedimiento, a) cambiar la cantidad de dicho fluido (15) en cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje de manera que mueve dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo en una primera dirección, estando caracterizado dicho procedimiento por las etapas de:

b) detectar mecánicamente dicho movimiento de cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje mediante un sensor (32) mecánico fijado a dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo; c) después de dicha detección de dicho movimiento de dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, dejar de cambiar la cantidad de dicho fluido (15) en dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, de manera que se mantiene dicho movimiento del puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo al mínimo, de manera que se minimiza el movimiento del avión (1) , y minimizar los cambios de temperatura y dichas distorsiones de presión provocadas por dichos cambios de temperatura de dicho fluido (15) del puntal del tren de aterrizaje respectivo; d) repetir las etapas a) a c) tal como para mover cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje respetivo en una segunda dirección que es opuesta a dicha primera dirección; e) durante las etapas a) a d) determinar la presión dentro de cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje respectivo; y f) compensar dichas determinaciones de presión de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje para dichas distorsiones provocadas por dicha fricción estática del puntal.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado por comprender adicionalmente las etapas de detectar cambios en dichas presiones del puntal respectivo y detectar picos en dichos cambios de presión del puntal.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, caracterizado por comprender adicionalmente la etapa de detectar un pico de presión seguido de una reducción de presión seguido de una presión estacionaria.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque todos dichos puntales (8) en dicho avión (1) están coordinados para moverse juntos, en la misma dirección.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, caracterizado por comprender adicionalmente la etapa de detectar que todos los puntales (8) en el avión (1) hayan dejado de moverse en dicha primera dirección antes de realizar la etapa d) de la reivindicación 1.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque dichas etapas a) a d) se repiten para reducir la cantidad de dicha fricción estática de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje respectivos.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de cambiar la cantidad de dicho fluido (15) en cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje ocurre en el primer puerto (54) de dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, y la etapa de determinar la presión dentro de cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje respectivos ocurre en el segundo puerto (53) de dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, estando dicho primer y segundo puertos (53, 54) separados físicamente por un volumen de fluido (15) en dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque las etapas de cambiar la cantidad de dicho fluido

(15) en cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje respectivos ocurre en un solo puerto de acceso de dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, ocurriendo las etapas de cambiar la cantidad de fluido (15) en una primera localización en dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo y ocurriendo la etapa de determinar la presión dentro de cada puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo en una segunda localización en dicho puntal (8) del tren de engranaje respectivo, estando dicha primera y segunda localizaciones separadas físicamente por un volumen de fluido (15) en dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque las etapas de cambiar la cantidad de dicho fluido

(15) en cada uno de dichos puntales (8) del tren de engranaje se realiza mediante una bomba (39) .

10. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque las etapas de cambiar la cantidad de dicho fluido

(15) en cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje se realiza mediante un Cilindro de Medición de Aislamiento (38) .

11. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque las etapas de cambiar la cantidad de dicho fluido

(15) tal como para mover dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo en dicha primera dirección, y después en dicha segunda dirección, producen un cambio neto, en dicho fluido, en dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo, de cero.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, caracterizado porque las etapas de cambiar la cantidad de fluido (15) en cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje son realizadas por el Cilindro de Medición de Aislamiento (38) , comprendiendo dicho Cilindro de Medición de Aislamiento (38) un pistón (40) en un cilindro cerrado, comenzando dicho pistón (40) una carrera en dicho cilindro (38) con dicho pistón (40) localizado adyacente a un primer extremo de dicho cilindro (38) a medida que la cantidad de fluido (15) en dicho cilindro (38) se cambia para mover dicho puntal (8) en una primera dirección, cambiándose dicha cantidad de fluido (15) en dicho cilindro (38) después para mover dicho puntal (8) en una segunda dirección, dando como resultado que dicho pistón (40) termine dicha carrera en dicho cilindro (38) con dicho pistón (40) volviendo a una localización adyacente a dicho primer extremo de dicho cilindro (38) .

13. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera dirección es para extender el puntal

(8) y dicha segunda dirección es para plegar del puntal (8) .

14. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fluido (15) comprende un líquido (15) y dicho gas es un gas comprimido (17) , que comprende adicionalmente las etapas de:

a) determinar la tasa de cambio de dicha presión durante al menos una de las etapas de cambiar la cantidad de fluido (15) en cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje; y b) determinar la cantidad de dicho gas comprimido (17) respecto a la cantidad de dicho líquido (15) en cada uno de dichos puntales (8) a partir de dicha tasa de cambio de presión de dicho puntal (8) del tren de aterrizaje respectivo.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado por comprender adicionalmente las etapas de:

a) determinar el peso soportado por cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje a partir de dichas determinaciones de presión compensada y peso no suspendido respectivas; b) determinar el peso de dicho avión (1) a partir de dichas determinaciones de peso compensado respectivas.

16. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado por comprender adicionalmente la etapa de determinar el centro de gravedad de dicho avión (1) a partir de dichos pesos compensados determinados respectivos soportados por dichos puntales (8) del tren de aterrizaje respectivos.

17. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado porque la etapa de compensar dichas determinaciones de presión de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje para dichas distorsiones provocadas por dicha fricción estática del puntal que comprende adicionalmente la etapa de aplicar un desfase a dichas determinaciones de peso desde cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje para compensar cualquier fricción estática asimétrica de los puntales (8) del tren de aterrizaje.

18. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado por comprender adicionalmente la etapa de determinar dicho peso de dicho avión (1) mientras dicho avión (1) se está cargando o descargando.

19. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado por comprender adicionalmente la etapa de determinar y compensar dicho peso del avión determinado para los errores provocados por el paso del viento a través de dicho avión (1) .

20. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado por comprender adicionalmente la etapa de determinar y compensar dicho peso del avión determinado para los errores provocados por acumulaciones de hielo externas sobre dicho avión (1) .

21. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado por comprender adicionalmente la etapa de determinar y compensar dicho peso del avión determinado para los errores provocados por fluidos externos sobre dicho avión (1) .

22. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado porque dicho avión (1) tiene un portal (16) alineado verticalmente con un dispositivo (18) de carga, en el que los objetos pueden cargarse hacia y desde dicho avión (1) a través de dicho portal (16) usando dicho dispositivo (18) de carga, y dicho dispositivo (18) de carga es una rampa

(18) para pasajeros.

23. El procedimiento de la reivindicación 15, caracterizado porque dicho avión (1) tiene un portal (16) alineado verticalmente con un dispositivo (23) de carga, en el que los objetos pueden cargarse hacia y desde dicho avión (1) a través de dicho portal (16) usando dicho dispositivo (23) de carga, y dicho dispositivo (23) de carga es una rampa

(23) para mercancías.

24. Un aparato para determinar el peso de un avión (1) , estando soportado dicho avión (1) por una pluralidad de puntales (8) del tren de aterrizaje presurizados, experimentando dichos puntales (8) del tren de aterrizaje fricción estática, distorsionando dicha fricción estática las presión internas del puntal, que están relacionadas con los pesos soportados por dichos puntales (8) del tren de aterrizaje, comprendiendo dichos puntales (8) fluido (15) y gas (17) ,

caracterizado por:

a) una bomba (39) para acoplarla a cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje adaptados para permitir inyectar y/o extraer fluido (15) de cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje; b) un sensor (31) de presión para acoplarlo en relación con cada uno de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje adaptados para detectar la presión de dicho fluido (15) en su interior;

c) un sensor (32) de movimiento mecánico para fijarlo a cada uno de dicho puntales (8) del tren de aterrizaje adaptado para detectar el movimiento de dichos puntales (8) del tren de aterrizaje; d) un controlador (25) que tiene una entrada que está acoplada a dicho sensor (32) de movimiento mecánico y una salida que está acoplada a dicha bomba (39) , estando adaptado dicho controlador (25) para provocar que dicha bomba (39) deje de inyectar o extraer fluido (15) desde dicho puntal (8) cuando el movimiento del puntal

(8) es detectado por dicho sensor (32) de movimiento mecánico; e) un procesador (25) acoplado a dichos sensores (31) de presión y dicho controlador (25) , estando dicho procesador (25) adaptado para determinar el peso de dicho avión (1) a partir de dichas presiones detectadas; y f) un indicador (29) adaptado para proporcionar dicho peso de avión determinado a un ser humano, estando acoplado dicho indicador (29) a dicho procesador (25) .

25. El aparato de la reivindicación 24 caracterizado porque dicho sensor (32) de movimiento mecánico comprende un transductor digital variable radial.


 

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