专利名称：集成的飞行器称量和调平设备以及使用方法
技术领域：
本发明总体涉及用于飞行器的集成称量器和调平机构，更具体地，涉及 用于提供飞行器重量和调平衡程序的设备和方法。
背景技术：
现有技术装置使用飞行器千斤顶和载荷箱顶起、调平和称量飞行器。这 些装置取决于使用大型飞行器千斤顶和过程，当举起飞行器时需要冒一些风 险。此外，当载荷箱与飞行器千斤顶结合使用时，可能会出现由于载荷箱侧 部加载所造成的错误读数。此外，这些方法并不总是可行的，尤其对于军用 飞行器。
其他现有技术装置使用地板称量器和电子机械或液压沖头来测量飞行 器的从轮子起的重量。这些电子机械或液压沖头用于使飞行器处于称重和调 平衡程序以及计算飞行器重心所需的调平条件。这些系统产生的问题在于用 于调平飞行器的沖头系统一般情况下固定至场地的一个位置，使得不可能 "自发地"进行不取决于场地的称重和调平衡过程。该沖压系统也需要大量 的基建工作以及在地板中形成坑，这会截留飞行器吊起操作时产生的可燃气 体。这些坑必须采用专门设计的通风系统以将这些气体排出。
虽然已经在飞行器称重和调平衡领域产生大踏步的进展，但是仍然存在 许多缺点。
发明内容
需要一种在飞行器的重量处于其轮子上的同时实现对飞行器进行水平 重量测量的设备和方法。
因此，本发明的一个目的是提供一种在飞行器的重量处于其轮子上的同 时实现对飞行器进行水平重量测量的设备和方法。
用于称重飞行器的组合设备具有多个重量称量器，每个称量器适于由支承表面支承在能够将飞行器的着陆架接纳在其上的位置。至少一个提升器将 至少 一个称量器支承在支承表面上方，每个提升器的高度选择为在飞行器的 重量由着陆架支承在称量器上的同时将在称量器上的飞行器定位成处于水 平姿态。至少一个称量器可处于支承表面的凹槽中，每个提升器的高度可进
行调整。本发明带来若干优势，包括(1)提供允许用户同时调平和称重飞 行器的设备；(2)提供移动装置以消除对于专门场地的需要；以及(3)提 供用于调平和称重飞行器的改善方法。
为了更完整地理解本发明及其特征和优势，现在参照本发明的详细说明 以及附图，其中
图1是根据本发明的方法的称量器构造的俯视图2是图1的称量器构造的侧视图3是图1的称量器构造的力示意性側视图4是根据本发明的备选方法的称量器构造的俯视图5是图4的称量器构造的侧视图6是图5的称量器凹槽的剖视图7是图5的称量器盖体的剖视图8是图4的称量器构造的力示意性侧视图9是根据本发明的设备的备选实施例的侧视图10是根据本发明的设备的备选实施例的侧视图ll是安装有额外部件的图IO的设备的侧视图12是根据本发明的设备的侧视图13是图12的设备的一部分的倾斜视图14是图12的设备的侧视图，该设备如图所示处于操作中；
图15是图12的设备的侧视图，该设备如图所示处于操作中；
图16是根据本发明的设备的备选实施例的侧视图17是图16的设备的侧视图，该设备如图所示处于操作中；
图18是根据本发明的设备的备选实施例的侧视图19是图18的设备的侧视图，该设备如图所示处于操作中；
图20是根据本发明的设备的备选实施例的侧视图，该设备如图所示处于第一位置；
图21是图20的设备的一部分的一组侧视图，该部分如图所示处于多个 位置；
图22是根据本发明的设备的备选实施例的倾斜视图； 图23是图22的设备的倾斜视图，该设备如图所示处于操作中； 图24是图22的设备的倾斜视图，该设备如图所示处于操作中； 图25是图22的设备的俯视剖视图26是图22的设备的俯视剖视图，该设备如图所示处于操作中； 图27是根据本发明的设备的备选实施例的侧视图；以及 图28是图27的设备的一部分的侧视图，该设备的这一部分如图所示处 于多个位置。
具体实施例方式
本发明提供具有整体调平能力的低外形地板称量器以及其使用方法。本 发明可用在所有型号的轮式飞行器上，诸如直升飞机、固定翼飞行器、斜旋 翼飞行器以及其他轮式飞行器。本发明尤其用于当飞行器重量处于轮上时 ("重量处于轮上，，的条件)形成非水平(non-level)姿态的飞行器。另夕卜， 或者作为备选，本发明也可用于称重和调平衡任何大型"自然情况下"非调 平物件的可移动机构。可对每个轮独立地进行调平。所示和所述的设备和方 法提供一种安全的、经济的以及独立于场地的执行飞行器称重和调平衡过程 的方案。另外，本发明的益处和优势在于低成本、少维修并且能够灵活地适 用于任何水平的表面。
参照图1至3，示例性称量器构造11如图所示构造成用于"可购买的" 飞行器称量器，诸如由明尼苏达州的明尼阿波利斯的Intercomp Company生 产的AC30-60平台式称量器。此外，称量器构造11如图所示用于特定飞行 器，在本文中为EH101直升飞机。前起落架的轮胎直径为16.5英寸，主起 落架的轮胎直径为25.5英寸，飞行器的重量为33,187磅。轴距为275英寸， 两组主起落架轮之间(轮距)的宽度为150英寸。在"重量处于轮上"的条 件下，EH 101采用1.5°的仰角姿态。EH 101用作这里所述的所有具体构造 的示例性飞行器和方法，但是本发明的设备和方法也等同地应用于其他飞行 器。称量器构造ll包括前起落架称量器13和两个主起落架称量器15。称量 器13、 15是适于定位在平整表面诸如地板17上的平式称量器。前起落架称 量器13位于地板17上，而主起落架称量器15支承在提升器19上的大概水 平的地板17上。提升器19可形成为不可调整的或者可调整的刚性结构或者 可选择地成为其他类型其中之一，诸如充气袋，其也可实现提升器19的高 度的可调整性。称量器13、 15和提升器19定位在地板17上，使得当直升 飞机25 (如图3中的虚线所示)滚动至称量器13、 15上时，前着陆架21 和主着陆架23同时地位于称量器13、 15上。对于EH101直升飞机的应用， 轴距测量值27是275英寸，轮距测量值29是150英寸。
称量器13、 15的每个的垂直厚度30为4英寸，提升器19的垂直厚度 为7.2英寸，总共高度31为11.2英寸。这一构造将主起落架15提升为比起 落架13高出提升器19的高度，这样可提升直升飞机25的后部以消除直升 飞机25的1.5°仰角姿态并且使直升飞机25处于相对于地板17的水平姿态。 为了使直升飞机能够容易地移动至称量器13、 15上，前起落架坡道32临近 称量器13定位，主起落架坡道33临近每个称量器15定位。直升飞机25通 过使着陆架21、 23滚动至坡道32、 33上而滚动至称量器13、 15上。如图3 所示，坡道32、 33形成具有角度的表面，以使得着陆架21、 23向上滚动并 且到达称量器13、 15上。在所示实施例中，坡道32、 33的长度35为73英 寸。为了防止着陆架21、 23滚动离开称量器13、 15的前部，将挡块37、 39 分別临近称量器13、 15定位并与坡道32、 33相对。
为了测量直升飞机25的重量，使直升飞机25滚动上坡道32、 33以及 称量器13、 15,可在称量器13、 15处单独读取其测量值或者可在连接至称 量器13、 15的中央读取器上共同读取。使用提升器19的优势在于直升飞机
这样可实现精确的重量测量。
当使用刚性提升器19时，应该指出的是，提升器19的高度选定为用于 特定飞行器，具有不同"重量处于轮上"姿态的飞行器需要具有不同高度的 刚性提升器19并且需要处于前起落架称量器13下方的提升器19。即使当使 用正确尺寸的提升器19，飞行器也是仅仅设置成大概水平的取向，该取向具 有前-后和/或侧-侧的误差。本发明提供能够通过微调进一步重新调整飞行器 姿态的设备，这些设备如下所述。参照图4至8，称量器构造41也包括前起落架称量器13和主起落架称 量器15。但是，在称量器构造41中，前起落架称量器13凹入于形成在地板 17中的凹腔43，主起落架称量器15支承在提升器45上的大概水平的地板 17上方。如图6中的剖面图所示，凹腔43是形成在地板17中的大体为矩形 的凹槽，该凹腔的深度47为4英寸，将称量器13的上表面定位成与地板17 的表面一致。当称量器13从凹腔43卸下时，将一盖，诸如图7的盖49,插 入凹腔43中以形成大概不中断的地板17表面。
为了消除直升飞机25的仰角姿态，提升器45的高度为3.2英寸，实现 总高度51为7.2英寸。如称量器构造11,坡道53用于将主起落架23滚动 至称量器15上。但是，因为前起落架称量器13凹入地板17中，所以不必 须使用坡道将前起落架21滚动至称量器13上。挡块55、 57用于防止直升 飞机25滚动朝向和离开称量器13、 15。
在操作中，将称量器定位在称量器构造11或构造41中，然后使飞行器 攀爬坡道并且到达称量器13、 15上。为了确保进行精确的重量测量，需要 进行第一次测量，使飞行器滚动离开称量器13、 15,然后使飞行器滚回至称 量器13、 15。实际上，需要执行三次测量以确保精确。但是，采用图1至8 所示的设备，飞行器的重量没有从称量器13、 15移开，直到飞行器移动至 坡道上。这是不希望出现的，因为飞行器的重量会促使飞行器从坡道滑下， 需要使用拖车或者能够提供托力的其他装置，将飞行器保持定位以移动回到 称量器13、 15上。
图9示出称量器组件的备选实施例。组件59包括称量器15和提升器61 ， 提升器61长于上述提升器19、 45。提升器61位于地板17上并且在提升器 61的前部上具有凹陷表面63。称量器15位于表面63上，该表面将称量器 15的上表面设置在大概与提升器61的上表面65相同的水平处。将坡道67 定位在提升器61后部附近，挡块69、 71分别采用固紧件73固紧在提升器 61的前部和后部。当安装时，挡块69、 71防止起落架23从提升器61的前 部滚离或者滚下坡道67。
在操作中，飞行器滚上坡道67,如位置A处的起落架23所示，然后滚 动至提升器61的表面65上，如位置B。挡块71安装成防止起落架23滚回 至坡道67上。从位置B，起落架23可自由地滚动上称量器15，处于位置C， 进行重量测量，然后滚回至表面65。然后，使该飞行器在位置B与C之间
8滚动，以进行所有的随后测量。当测量完成之后，移除挡块71，然后起落架
23可滚下坡道67。
使用具有上述坡道的称量器构造的一种限制是飞行器必须被托上坡道。 当托上坡道时，托力可能超过各个部件上的最大许用力。例如，EH 101的 前起落架和主起落架的托力载荷限制为5440磅，将飞行器设计成在1.125 倍极限时不会损坏或弯折，诸如使用在达到极限之前断裂的剪切销。图10 示出的构造采用标准的Intercomp坡道73,长度为73英寸，高度为4英寸， 连同过渡坡道75,长度为24英寸，高度从后部的4英寸增加至前部的10.2 英寸。这一高度允许过渡坡道达到其上设置有称量器13的提升器78的平台 77的高度。提升器的总高度为11.2英寸，平台77提供从坡道75的1英寸 倾斜过渡。过渡坡道75的上表面的角度大概为15° ,当该角度用于计算用 于33,187磅重量的飞行器的托力时，使飞行器移上坡道75的近似托力为 9，616磅。这会超过EH 101的起落架所允许的力。
图11示出与图10中所示类似的构造，但是采用过渡坡道79代替坡道 73、 75以减小起落架21移动至提升器78上所需的角。过渡坡道79的长度 为97英寸，高度为大概10.2英寸，这使得坡道79的后端至提升器78的平 台77处的前端连续地减小大概6。的角度。当安装坡道79时，用于重量为 33,187磅的飞行器的托力被减小至大概3,754磅，这正好位于EH 101的极 限以下。
为了消除对于坡道的需要并且实现较大程度减小的托力，本发明也提供 能够将着陆架提升至称量器的水平的设备。该设备的多个实施例如图12至 21所示。
图12至15示出称量器组件81，包括称量器15、提升器83、挡块85 以及可动坡道87。称量器15位于提升器83上，挡块85位于称量器15前部 从而防止起落架23向前滚动并且离开称量器15。为了将起落架23从地板 17提升至称量器15上表面的高度，坡道87设置有一驱动机构，该驱动机构 可使坡道87在图12和13所示的装载位置与图14和15所示的称重位置之 间旋转。坡道87形成为具有"铲起"构造，其中第一和第二矩形板通过侧 部93、 95刚性连接成一角度。坡道87刚性连接至一驱动机构，该驱动机构 可包括例如刚性连接至坡道87的第一齿轮97，该第一齿轮通过由例如电动 机驱动的第二齿轮99驱动旋转。在装载位置处，板89导向为临近和平行于
9地板17。在称重位置处，板91导向为平行于称量器15的上表面，板89向 上倾斜以作为后挡块。
在操作中，飞行器移动接近称量器组件81,使得起落架23位于坡道87 的板89上，如图12所示。该驱动机构然后操作为旋转坡道87向上，直到 板91平行于称量器15的上表面，如图14所示，该位置使得起落架23滚动 至称量器15上，如图15所示。为了使飞行器从称量器移开以进行重复的测 量，起落架23可滚动回坡道87的板91上，然后飞行器可滚回至称量器15 上。
用于提升着陆架的备选设备如图16和17所示。称量器组件101包括称 量器15、提升器103和可动坡道105。坡道105的构造类似于坡道87,当坡 道105处于图16的装载位置时，板107平行于地板17，当坡道107处于图 17的称重位置时，板109平行于称量器15和提升器103的上表面。为了在 各位置之间移动坡道107,马达111使起重螺旋113旋转，该起重螺旋又使 辊115相对于提升器103向前和向后移动。随着辊115向后移动并且进一步 位于坡道107的板109下方，辊115承载板109的下侧并且使得坡道107向 上移动，提升起落架23和飞行器。
本发明的另一备选实施例如图18和19所示。称量器组件117包括称量 器15、提升器119和可动坡道121。坡道121的构造类似于坡道87,当坡道 121处于图18的装载位置时，板123平行于地板17，当坡道121处于图19 的称重位置时，板125平行于称量器15和提升器119的上表面。为了在各 位置之间移动坡道121,马达127旋转起重螺旋129，该起重螺旋又操作剪 形千斤顶131。千斤顶131具有承载板125的下侧的可延伸部分133，随着 千斤顶131的操作，部分133延伸并且促使坡道121向上移动，提升起落架 23和飞行器。可选择地，千斤顶131可以是液压千斤顶。
本发明的额外备选实施例如图20所示。称量器组件135包括称量器15、 提升器137、挡块139以及可动坡道141。坡道141的构造类似于坡道87, 当坡道141处于装载位置(未示出)时，板143平行于地板17,当坡道141 处于图20的称重位置时，板145平行于称量器15和提升器137的上表面。 为了在各位置之间移动坡道141，提升器137中的马达旋转起重螺旋147， 该起重螺旋螺紋接合杆151的前端149。杆151围绕枢轴153旋转，使得杆 151的前端149相对于杆151的后端155移动，如图21所示。后端155枢转
10连接至坡道141，使得坡道141与后端155移动以提升起落架23和飞行器。
如上所述，使用提升器和称量器13、 15可仅使飞行器处于大概水平姿 态，其中，存在前-后或侧-侧误差。精确调平飞行器的一种方法是使飞行器 滚离称量器13、 15并且添加或者移除垫片。优选地，只对称量器15适用此 种情况。精细调平的另一方法是使用空气嚢式提升器，其中，每个提升器的 高度可被调整至所需高度从而实现水平姿态。
本发明也提供用于精细调平的两种额外设备。图22至26示出可作为例 如提升器19和45的替代件的可调整提升器157。另外，提升器157可结合 在本发明的若干实施例中。提升器157包括上和下块体159和161以及两个 辊163、 165。每个块体159、 161具有三角形的纵向横截面，使得一对倾斜 表面167、 169以及171、 173分别形成在每个块体159、 161上。上块体159 的表面167、 169对齐以及面对下块体161的相对表面171、 173。前辊163 同时承载表面167和171，后辊165同时承载表面169和173。起重螺旋175 螺紋4妾合每个辊163、 165的螺母部分176以向前和向后移动辊163、 165， 并且这使得辊163、 165相对于下块体161垂直地移动上块体159。如图25 和26所示的马达177使起重螺旋175旋转。下块体161的下表面178抵靠 支承表面，上块体159的上表面179承载称量器，诸如图22中虚线示出的 称量器15。采用这种方式，起重螺旋175可选择性地被旋转从而使得辊163、 165移进和移出，并由此调整提升器157的高度。
可调整提升器的备选实施例如图27和28所示。提升器181如图所示处 于类似组件81的称量器组件，如上所述。提升器181可构造成直接替代提 升器83。为了实现提升器181高度的调整，两个离心叶片183、 185安装在 提升器181的上部分。叶片183构造成类似于叶片185，如图28详细示出。 叶片183、 185包括离心部分187和驱动部件189。驱动部件189围绕其纵向 轴线旋转并且安装在离心部分187中的偏离中心的位置。离心部分187通过 驱动部件189进行旋转，结果是随着驱动部件使该组件旋转，离心部分"摇 摆"。离心移动使得位于叶片183、 185上的称量器15随着叶片183、 185的 移动而上下移动，允许用户选择性地调整称量器15的高度。
本发明带来若干优势，包括(l)提供允许用户同时调平和称重飞行器 的设备；(2)提供移动装置以消除对于专门场地的需要；以及(3)提供用 于调平和称重飞行器的改善方法。虽然已经参照示例性实施例说明本发明，但是本说明书并不意在进行限 制。本领域技术人员在参照说明书的情况下能够清楚地理解示例性实施例的 各种改进和组合以及本发明的其他实施例。
权利要求
1、一种用于称重飞行器的组合设备，该设备包括多个重量称量器，每个称量器适于由支承表面支承在将飞行器的着陆架收纳在其上的位置；以及具有至少一个称量器的至少一个提升器，所述称量器由至少一个提升器支承在所述支承表面上方；其中，每个提升器的高度选择为在飞行器的重量由着陆架支承在称量器上的同时将称量器上的飞行器定位成处于水平姿态。
2、 根据权利要求1所述的设备，其中，至少一个称量器处于支承表面 的凹槽中。
3、 根据权利要求1所述的设备，其中，至少一个称量器处于支承表面 的凹槽中，该处于凹槽中的称量器的上表面与支承表面大体平行并且大体对 齐。
4、 根据权利要求1所述的设备，其中，至少一个提升器具有一上表面， 该上表面与支承在所述提升器上的至少一个称量器的上表面大体平行并且 大体对齐，至少 一个提升器的上表面的尺寸适于支承着陆架使得着陆架不处于对应称量器上。
5、 一种组合的重量称量器和提升设备，包括 具有上表面的重量称量器；以及适于提升将在称量器上称重的物体的提升装置，该提升装置能够在装载 位置与称重位置之间移动，由此允许物体从提升装置大体水平地移动并且移 动至称量器的上表面上，其中在所述装载位置，所述物体位于称量器上表面 下方，在所述称重位置，所述物体位于与称量器上表面大体对齐的位置。
6、 根据权利要求5所述的设备，其中，该提升装置由齿轮机构在装载 和称重位置之间被驱动。
7、 根据权利要求5所述的设备，其中，该提升装置由液压装置在装载 和称重位置之间;波驱动。
8、 根据权利要求5所述的设备，其中，该提升装置由辊装置在装载和 称重位置之间被驱动。
9、 根据权利要求5所述的设备，其中，该提升装置由剪式千斤顶装置在装载和称重位置之间被驱动。
10、 根据权利要求5所述的设备，其中，该提升装置由杆装置在装载和称重位置之间被驱动。
11、 根据权利要求5所述的设备，其中，该提升装置还包括 具有形成一角度的至少两个板的坡道，当该提升装置处于装载位置时，第一板大体平行于临近该支承表面，当该提升装置处于称重位置时，第二板 大体平行于以及大体对齐于称量器的上表面。
12、 根据权利要求5所述的设备，其中，该提升装置还包括 具有形成一角度的至少两个板的坡道，当该提升装置处于装载位置时，第一板大体平行于临近该支承表面，当该提升装置处于称重位置时，第二板 大体平行于以及大体对齐于称量器的上表面；其中，该坡道在装载位置与称重位置之间旋转。
13、 一种组合重量称量器和调平设备，包括 重量称量器；以及可调整提升器，该提升器的高度可通过高度调整装置进行调整，该提升 器将称量器支承在支承表面上方。
14、 根据权利要求13所述的设备，其中，高度调整装置包括支承在相 对倾斜表面上的辊。
15、 根据权利要求13所述的设备，其中，高度调整装置包括至少一个 可旋转离心叶片。
16、 根据权利要求13所述的设备，其中，高度调整装置包括至少一个 空气袋。
17、 一种用于对飞行器进行称重的方法，该方法包括(a) 定位多个重量称量器，使得当飞行器位于称量器上时，飞行器的 每个着陆架处于称量器其中一个上；(b) 将至少一个提升器定位在至少一个称量器的下方，从而当飞行器 位于称量器上时，将飞行器导向为处于水平姿态；以及(c )将飞行器定位在称量器上并且从称量器读取重量测量值。
18、 根据权利要求17所述的方法，步骤(b)还包括使用至少一个提升器的高度调整装置调整至少一个提升器的高度。
全文摘要
一种用于称重飞行器的组合设备具有多个重量称量器，每个称量器适于由支承表面支承在将飞行器的着陆架收纳在其上的位置。至少一个提升器将至少一个称量器支承在支承表面上，每个提升器的高度选择为将称量器上的飞行器定位成处于水平姿态，同时飞行器的重量由着陆架支承在称量器上。至少一个称量器处于支承表面的凹槽中，每个提升器的高度都可调整。
文档编号B64C17/00GK101506039SQ200680037365
公开日2009年8月12日 申请日期2006年10月5日 优先权日2005年10月5日
发明者爱德华·C·哈米尔顿, 迈克尔·A·格林 申请人:贝尔直升机泰克斯特龙公司