ES2969684T3 - Dispositivo y procedimiento anti-giratorio de elevación, suspensión y desplazamiento de una carga - Google Patents
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Abstract
Este dispositivo antigiro (14) para suspender una carga (12) debajo de una máquina (10) para levantar y mover esta carga (12), comprende un sistema de eslinga (16A, 16B, 16C) provisto de un elemento (18) para fijación a la máquina (10). Comprende además una viga espaciadora (20), que tiene un eje longitudinal principal (Ai) y un eje de rotación de guiñada transversal vertical (A2), que comprende: un sistema de fijación superior (22A, 22B) para fijación al sistema de eslinga (16A, 16B). , 16C), diseñado para permitir que quede suspendido en una disposición esencialmente horizontal del eje longitudinal principal del mismo (Ai), y libremente alrededor del eje transversal vertical del mismo (A2) debajo de la máquina (10) mediante el sistema de cabestrillo (16A, 16B, 16C); un sistema de fijación inferior (24A, 24B, 26A, 26B) para fijación a la carga (12), diseñado para permitir que la carga (12) sea movida por la viga espaciadora (20) alrededor del eje transversal vertical de la misma (A2) . La viga espaciadora (20) comprende unos medios de propulsión (28) dispuestos para iniciar el giro de la misma, selectivamente en un sentido u otro, alrededor del eje transversal vertical de la misma (A2) cuando está suspendida de la máquina (10). mediante el sistema de eslinga (16A, 16B, 16C). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento anti-giratorio de elevación, suspensión y desplazamiento de una carga
La presente invención concierne a un dispositivo anti-giratorio de suspensión una carga debajo de una máquina de elevación y de desplazamiento de esta carga. La misma concierne igualmente a un procedimiento de elevación y de desplazamiento de una carga utilizando tal dispositivo anti-giratorio.
Ésta se aplica en particular, pero no únicamente, al ámbito de la construcción y del mantenimiento de líneas de transmisión de electricidad a alta tensión en las cuales cables de transporte de energía eléctrica están montados sobre postes sucesivos. Ciertas operaciones requieren, por ejemplo, la instalación y montaje de estos postes. Dado el peso total de un poste y las capacidades limitadas de elevación de una máquina utilizada generalmente para este tipo de operaciones, el poste que hay que instalar es diseñado en varios tramos independientes que hay que montar, o ensamblar, o incluso entrelazar, sucesivamente uno encima de otro en el lugar de instalación. Para ello, una vez que los diferentes elementos hayan sido llevados a la proximidad del lugar de implantación por la carretera, se procede generalmente al ensamblaje de cada tramo, y después a la elevación y al desplazamiento de cada tramo con la ayuda de una máquina de elevación tal como un helicóptero de gran tamaño del que se suspende una eslinga, a cuyo extremo libre es fijado el tramo considerado. El primer tramo de poste se coloca en el suelo y cada uno de los demás tramos se acopla al precedente. Una de las dificultades de este tipo de operaciones es controlar la orientación de cada tramo de poste al colocarlo en el suelo o sobre el precedente, de donde la necesidad de prever un dispositivo anti-giratorio.
La invención se aplica de manera más general a cualquier ámbito en el cual tenga que ser elevada una carga pesada con un buen control de su orientación, cualquiera que sea la máquina de elevación utilizada (helicóptero, grúa u otros).
Una primera solución generalmente recomendada, particularmente en materia de colocación de tramos de postes, consiste en elevar la carga con la ayuda de una eslinga eléctrica que permita su desenganche y en prever varias cuerdas de guía sujetas a la parte inferior de la carga, por ejemplo cuatro cuerdas en las cuatro esquinas de una sección rectangular de la parte inferior del tramo, mantenidas en tensión en sus extremos libres por operarios en el suelo cuando la carga está a punto de ser depositada. Pero esta solución, que requiere la presencia de personas cerca de la carga y de la máquina de elevación y de desplazamiento, resulta delicada y requiere mucho tiempo. La misma es además potencialmente peligrosa, en particular porque, por razones de seguridad en el caso de un tramo de poste, éste debe poder ser desenganchado en cualquier momento por el helicóptero en caso de que surja un problema en la fase de depósito en el suelo generalmente muy restrictiva o sobre el tramo previamente colocado.
Una segunda solución específicamente recomendada en la colocación de tramos de postes consiste en prever un helicóptero diseñado para esta tarea, que entonces comprenda eventualmente sus propios medios no desmontables de puesta en rotación de la carga elevada. Habida cuenta de los requisitos de seguridad propios de los helicópteros, un helicóptero de este tipo, cualificado generalmente de grúa voladora, debe ser muy particular y, por consiguiente, muy caro. Es además de utilización exclusiva de elevación.
Otra solución podría consistir en limitar la orientación de la carga con respecto a la máquina de elevación y desplazamiento con la ayuda de un sistema de eslingas con varios puntos de fijación en la propia máquina. Esto es, por ejemplo, lo que recomienda la patente US 6,533,220 B2 para una elevación y un desplazamiento por helicóptero. Pero si esto puede ser adecuado para determinadas cargas que no son demasiado pesadas, por ejemplo una cesta de intervención en la cual se instala un operario para intervenir en una porción de línea eléctrica de alta tensión, más allá de un cierto peso como el de un tramo de poste, esto resulta peligroso habida cuenta de la tensión inercial de la carga ejercida sobre el helicóptero.
Un dispositivo anti-giratorio según el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por el documento JP H10305989 A.
Puede ser así deseable prever un dispositivo de suspensión de carga anti-giratorio que permita superar al menos una parte de los problemas y limitaciones antes mencionados.
Se propone por tanto un dispositivo anti-giratorio de suspensión de una carga según la reivindicación 1.
Un dispositivo anti-giratorio autónomo de este tipo presenta la ventaja de asegurar la operación de colocación de cargas pesadas, en particular con la ayuda de un helicóptero, al no necesitar la presencia de operarios en tierra en una proximidad demasiado próxima al lugar de colocación. En particular, el control de la rotación en guiñada de la carga por intermedio de la viga de separación cuya orientación es a su vez controlable, por ejemplo por control a distancia o por programación, asegura un buen control de la colocación. Además, la libertad de rotación de la viga de separación alrededor de su eje transversal de rotación en guiñada permite reducir la transmisión a la máquina de elevación y de desplazamiento de los momentos generados por la inercia de la carga levantada y desplazada. Finalmente, es sencillo configurar un dispositivo anti-giratorio de este tipo de manera que cumpla con las normas de seguridad de los helicópteros no diseñados específicamente para el desplazamiento de tramos de postes.
Según la invención, la viga separadora está diseñada en tres porciones que se extienden longitudinalmente:
- una porción central que comprende medios de alimentación de energía eléctrica de los medios de propulsión, y
- dos porciones laterales, retráctiles contra la porción central, que comprenden elementos de propulsión por rotación en guiñada conectados eléctricamente a los medios de alimentación de la porción central.
De modo opcional, los medios de propulsión comprenden un sistema de hélices motorizadas dispuestas en los extremos longitudinales de la viga separadora.
De modo opcional igualmente:
- una primera hélice de los medios de propulsión, dispuesta en un primer extremo de la viga separadora, puede ser activada según una primera rotación, comprendida entre 4000 y 6000 rpm, que permite una rotación de la viga separadora según un primer sentido de rotación en guiñada, y
- una segunda hélice de los medios de propulsión, dispuesta en un segundo extremo de la viga separadora, puede ser activada según una segunda rotación, comprendida entre 4000 y 6000 rpm, que permite una rotación de la viga separadora según un segundo sentido de rotación en guiñada opuesto al primer sentido.
De modo opcional igualmente, cada hélice de los medios de propulsión está dispuesta en un conducto de carenado esencialmente cilíndrico alrededor de un eje ortogonal al eje longitudinal principal y al eje transversal de rotación en guiñada de la viga separadora.
De modo opcional igualmente se coloca una rejilla protectora a la entrada y a la salida de cada conducto de carenado. De modo opcional igualmente, la viga separadora está provista de un indicador visual con al menos tres estados visuales diferentes que indican un estado de funcionamiento de un servocontrol angular en guiñada de la viga separadora entre al menos tres estados de funcionamiento diferentes posibles:
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora no está activado,
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora está activado pero en espera de una consigna angular de control, y
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora está activado y sometido a una consigna angular recibida.
De modo opcional igualmente, una eslinga principal del sistema de eslinga, destinada a llevar el eje transversal de rotación en guiñada de la viga separadora, comprende un gancho de conexión, a la máquina de elevación y de desplazamiento o a la viga separadora, en uno de sus extremos.
Se propone igualmente un procedimiento de elevación y de desplazamiento de una carga con la ayuda de un dispositivo anti-giratorio de suspensión según la invención, que comprende las etapas siguientes:
- fijación del sistema de eslinga del dispositivo anti-giratorio de suspensión a la máquina de elevación y de desplazamiento,
- fijación del dispositivo anti-giratorio de suspensión a la carga,
- elevación y desplazamiento de la carga a una zona de depósito con la ayuda de la máquina de elevación y de desplazamiento, y
- durante la etapa de elevación y de desplazamiento de la carga, control de los medios de propulsión de la viga separadora de manera que la mantengan en una dirección establecida definida alrededor del eje transversal de rotación en guiñada con respecto a un sistema de referencia vinculado, ya sea a la máquina de elevación y de desplazamiento, o al suelo.
De modo opcional, la carga es un tramo de poste para líneas de transporte de electricidad por cable y la máquina de elevación y de desplazamiento es un helicóptero que lleva el sistema de eslinga.
La invención se comprenderá mejor con la ayuda de la descripción que sigue, dada únicamente a modo de ejemplo y realizada con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 representa esquemáticamente la estructura general de un dispositivo anti-giratorio de suspensión de carga, según un modo de realización de la invención,
- la figura 2 representa esquemáticamente y en detalle los elementos electromecánicos funcionales del dispositivo anti-giratorio de la figura 1,
- la figura 3 ilustra una disposición desmontada de una viga separadora del dispositivo anti-giratorio de la figura 1.
- la figura 4 ilustra las etapas sucesivas de un procedimiento de elevación y de desplazamiento de una carga con la ayuda del dispositivo anti-giratorio de la figura 1.
- la figura 5 ilustra las etapas sucesivas de un procedimiento de funcionamiento de un mando a distancia del dispositivo anti-giratorio de la figura 1, y
- la figura 6 ilustra las etapas sucesivas de un procedimiento de funcionamiento de un microcontrolador del dispositivo anti-giratorio de la figura 1.
La instalación representada esquemáticamente en la figura 1 comprende una máquina de elevación y de desplazamiento 10, por ejemplo un helicóptero, una carga 12, por ejemplo un tramo de poste para líneas de transporte de electricidad de alta tensión por cable, y un dispositivo anti-giratorio 14 de suspensión esta carga. 12 debajo de la máquina de elevación y de desplazamiento 10.
El dispositivo anti-giratorio 14 comprende un sistema de eslinga 16A, 16B, 16C dotado de un elemento 18 de fijación al helicóptero 10, por ejemplo un gancho 18. Comprende además una viga separadora 20, que presenta un eje longitudinal principal A1 y un eje transversal de rotación en guiñada A2. La viga separadora 20 comprende a su vez un primer sistema 22A, 22B de fijación superior al sistema de eslinga 16A, 16B, 16C y un segundo sistema 24A, 24B de fijación inferior al tramo de poste 12.
El primer sistema de fijación superior 22A, 22B está diseñado más concretamente para permitir que la viga separadora 20 quede suspendida en disposición esencialmente horizontal de su eje longitudinal principal A1 y libre alrededor de su eje transversal vertical de rotación en guiñada A2 debajo del helicóptero 10 con la ayuda del sistema de eslinga 16A, 16B, 16C: se trata, por ejemplo, de un sistema con dos ganchos de fijación 22A y 22B dispuestos en la parte superior de la viga separadora 20 y equidistantes del eje transversal de rotación en guiñada A2 a una y otra parte de este último. Estos están unidos respectivamente a dos extremos de dos eslingas 16A y 16B del sistema de eslinga, siendo estas eslingas 16A y 16B de la misma longitud y que se unen a un extremo de una tercera eslinga principal 16C cuyo otro extremo está fijado al gancho 18 debajo del helicóptero 10. La horizontalidad de la viga separadora 20 está así asegurada por la longitud común de las dos eslingas 16A y 16B y por la equidistancia de los dos ganchos 22A y 22B con respecto al eje A2. La libertad de rotación alrededor del eje A2 está permitida gracias al gancho 18. Por razones de seguridad, las eslingas 16A, 16B y 16C están ventajosamente dimensionadas para asegurar una altura de al menos 20 metros entre el punto de fijación al helicóptero 10 y la viga separadora 20, por ejemplo 30 metros /-10%. Pero de modo general, el dimensionado de las eslingas 16A, 16B y 16C depende de la configuración del terreno, por tanto de cada situación. Se observará que son posibles numerosas configuraciones para el sistema de eslinga y la disposición del gancho 18. Así, en variante, el gancho 18 podría estar dispuesto en la unión de las tres eslingas 16A, 16B, 16C. En variante igualmente, sólo se podrían utilizar dos eslingas, 16A y 16B, uniéndose directamente debajo del helicóptero 10 a nivel del gancho 18.
El segundo sistema de fijación inferior 24A, 24B está diseñado más concretamente para permitir un enganche con accionamiento del tramo de poste 12 por la viga separadora 20 alrededor de su eje transversal de rotación en guiñada A2: se trata así, por ejemplo, de un sistema con dos ganchos distantes 24A y 24B cuya apertura y cierre pueden activarse eléctricamente para una liberación de la carga a demanda. Estos están dispuestos, por ejemplo, en la parte inferior de la viga separadora 20 y equidistantes del eje transversal de rotación en guiñada A2 a una y otra parte de este último, en particular para asegurar un cierto equilibrio del conjunto anti-giratorio. Como se ilustra en la figura 1, estos pueden ser además fijados a eslingas de por ejemplo más de 10 metros /- 10% de altura utilizando dos eslingas 26A y 26B que se extienden verticalmente paralelas al eje A2, para facilitar el enganche del tramo de poste 12 cuando el entorno no permite que la viga separadora 20 descienda completamente al suelo. Pero también en este caso el dimensionado de las eslingas 26A y 26B depende de la configuración del terreno, por tanto, de cada situación. A lo largo de las eslingas 16C, 16A, 16B, 26A, 26B pueden pasar cables eléctricos desde el helicóptero 10 hasta los dos ganchos eléctricos 24A y 24B para asegurar la posibilidad de accionamiento en apertura y cierre de estos últimos por el piloto. A menudo son incluso imprescindibles por motivos de seguridad. Igualmente por seguridad, estos cables están integrados en fundas en el interior de las eslingas porque es muy importante protegerlos contra cualquier daño.
De acuerdo con un principio general de la presente invención, la viga separadora 20 comprende además medios de propulsión 28 dispuestos para activar su rotación a demanda, con la ayuda de un mando a distancia 30 o por programación, selectivamente en un sentido o en el otro, alrededor de su eje transversal de rotación en guiñada A2 cuando la misma está suspendida del helicóptero 10 a través del sistema de eslinga 16A, 16B, 16C. Más concretamente estos comprenden hélices motorizadas dispuestas en los dos extremos longitudinales de la viga separadora 20. Al menos una primera hélice 32A está así dispuesta en un primer extremo de la viga separadora 20, en el mismo lado que los ganchos 22A y 24A con respecto a eje A2. Más concretamente la misma está dispuesta en un primer conducto de carenado 34A de forma esencialmente cilíndrica alrededor de un eje ortogonal a los ejes A1 y A2. Ésta puede activarse según una primera rotación que permite una rotación de la viga separadora 20 en un primer sentido anti-horario de rotación en guiñada. Al menos una segunda hélice 32B está dispuesta igualmente en un segundo extremo de la viga separadora 20, en el mismo lado que los ganchos 22B y 24B con respecto al eje A2. Más concretamente la misma está dispuesta en un segundo conducto de carenado 34B de forma esencialmente cilindrica alrededor de un eje ortogonal a los ejes A1 y A2. Ésta puede activarse según una segunda rotación que permite una rotación de la viga separadora 20 en un segundo sentido horario de rotación en guiñada. Los conductos de carenado 34A, 34B cumplen una primera función de guía y optimización de la propulsión por aumento de su eficiencia energética. Cumplen además una función de protección de las hélices 32A, 32B o de los operarios en tierra, esta segunda función puede verse reforzada ventajosamente por la presencia de rejillas en las entradas y salidas de estos conductos: esto reduce el riesgo de colisiones entre cuerpos extraños y hélices o de lesiones de los operarios susceptibles de acercarse a las hélices en rotación.
Finalmente, la viga separadora 20 está provista de un indicador visual 36 con varios estados visuales diferentes, por ejemplo varios colores diferentes, que indican un estado de funcionamiento de un servocontrol angular en guiñada de la viga separadora 20 entre varios estados de funcionamiento diferentes posibles. De modo opcional pero ventajoso, están previstos al menos tres estados de funcionamiento:
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora 20 no está activado: el indicador visual 36 puede indicar este estado por el color rojo,
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora 20 está activado pero en espera de una consigna de control angular: el indicador visual 36 puede indicar este estado por el color naranja, y
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora 20 está activado y sometido a una consigna angular recibida: el indicador visual 36 puede indicar este estado por el color verde.
Los medios de propulsión 28 de la viga separadora 20 así como el mando a distancia 30 se detallarán ahora con referencia a la figura 2.
Según un primer modo de realización posible, el mando a distancia 30 comprende:
- un interruptor de encendido 40,
- un indicador de nivel de carga 42 de una batería de alimentación de energía eléctrica (por ejemplo en forma de gráfico de barras),
- un selector de modo 44, entre un primer modo de control de la orientación de la viga 20 en guiñada con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al helicóptero 10 y un segundo modo de control de la orientación del viga 20 en guiñada con relación a un sistema de referencia angular ligado al suelo,
- una pantalla 46 de visualización de un ángulo de consigna ac,
- una rueda 48 de regulación del ángulo de consigna ac mostrado en la pantalla 46, y
- un interruptor de servocontrol 50, para activar o desactivar un servocontrol angular en guiñada de la viga separadora 20 con respecto al ángulo de consigna ao visualizado.
Un mando 30 de este tipo puede ser puesto a disposición del piloto o de un copiloto del helicóptero 10, el cual puede elegir entre los primero y segundo modos de servocontrol según que cargue, transporte o deposite el tramo de poste 12, o incluso transporte la viga separadora 20 vacía.
Según una variante simplificada, el mando 30 puede no comprender selector de modo 44 y funcionar únicamente según el segundo modo de control. Un mando simplificado de este tipo puede ser puesto a disposición de un operario en tierra.
Los medios de propulsión 28 ilustrados funcionalmente en la figura 2 están integrados en la viga separadora 20. Comprenden la primera hélice 32A integrada en su conducto de carenado 34A, un primer motor 52A de accionamiento de la primera hélice 32A y un primer variador 54A que controla la potencia del primer motor 52A. Comprenden además la segunda hélice 32B integrada en su conducto de carenado 34B, un segundo motor 52B de accionamiento de la segunda hélice 32B y un segundo variador 54B que controla la potencia del segundo motor 52B. Finalmente comprenden una caja de control electrónico 56 diseñada para controlar los primero y segundo variadores 54A, 54B. La caja de control electrónico 56, los variadores 54A, 54B y los motores 52A, 52B son alimentados de energía eléctrica por una o varias baterías 58, integradas también en la viga separadora 20.
La caja de control electrónico 56 comprende más concretamente un microcontrolador 60 programado para controlar los primero y segundo variadores 54A, 54B. Comprende además un receptor 62 de señales hercianas emitidas por el mando a distancia 30, estando conectado este receptor 62 al microcontrolador 60 para proporcionarle una señal de servocontrol, el ángulo de consigna ac y, en su caso, la orientación en guiñada del eje longitudinal del helicóptero 10 con respecto a un sistema de referencia vinculado al suelo. Esta orientación será indicada por aH. Comprende además una brújula electrónica 64 que permite conocer en cualquier momento la orientación en guiñada del eje longitudinal A1 de la viga separadora 20 con respecto a un sistema de referencia vinculado al suelo. Esta orientación será indicada por ap. Comprende además un indicador 66 de nivel de carga de la o de las baterías 58. Finalmente, comprende un interruptor de encendido 68.
Como se ilustra en la figura 3, la viga separadora 20 está diseñada ventajosamente en tres porciones destinadas a extenderse longitudinalmente a lo largo del eje principal A 1 cuando está montada y operativa. Una porción central 70 comprende los medios de alimentación de energía eléctrica a los medios de propulsión 28, es decir, la o las baterías 58. En la figura 3 están ilustradas dos baterías 58 y están montadas, por ejemplo, sobre carriles de guía, con trampillas de acceso y dispositivos de bloqueo en posición, en la porción central 70 para una manipulación simplificada de instalación o de reemplazo. Están protegidas igualmente contra los choques y el medio ambiente. La porción central 70 puede además comprender la caja de control electrónico 56 cuyo indicador de nivel de carga 66 puede permanecer visible en la superficie. Una primera porción lateral 72 está fijada, por ejemplo, por unión de pivote con la parte central 70 con la ayuda de una bisagra, para poder retraerse contra esta última en configuración de almacenamiento. Comprende por ejemplo el primer variador 54A, el primer motor 52A y la primera hélice 32A en su conducto de carenado 34A. En variante, la primera porción lateral podría estar diseñada para ser completamente desmontable de la porción central 70. Una segunda porción lateral 74 está igualmente fijada, por ejemplo, por unión de pivote con la porción central 70 con la ayuda de una bisagra, para poder ser retraída contra esta última en configuración de almacenamiento. Comprende por ejemplo el segundo variador 54B, el segundo motor 52B y la segunda hélice 32B en su conducto de carenado 34B. En variante, la segunda porción lateral podría estar diseñada para ser completamente desmontable de la porción central 70.
Como se muestra claramente en la figura 3, esta configuración de la viga separadora 20 permite almacenarla en un volumen V muy compacto, por ejemplo en el helicóptero 10, antes de ser montada en el suelo para luego ser utilizada. Dada la longitud óptima de tal viga separadora 20 en utilización para el montaje de postes que llevan líneas eléctricas, del orden de varios metros, por ejemplo aproximadamente 5 metros, esta configuración en tres porciones retráctiles es realmente ventajosa.
La figura 4 ilustra las etapas sucesivas de un procedimiento de elevación y de desplazamiento de una carga, por ejemplo el tramo de poste 12, con la ayuda del dispositivo anti-giratorio 14 descrito anteriormente.
Durante una etapa preliminar 100, la viga separadora 20 es llevada, por ejemplo por un helicóptero 10, y montada en el lugar de elevación del tramo de poste 12. Ésta es encendida por accionamiento de su interruptor 68 y entonces puede ser revisado nivel de carga de su batería visible en el indicador 66. El sistema de eslinga 16A, 16B, 16C se fija a la viga separadora 20 utilizando los ganchos 22A y 22B para formar el dispositivo anti-giratorio 14.
Durante una etapa 102, el sistema de eslinga 16A, 16B, 16C se fija al helicóptero 10, por ejemplo utilizando el gancho 18.
Durante una etapa 104, el dispositivo anti-giratorio 14 se fija al tramo de poste 12 gracias a los ganchos eléctricos 24A y 24B eventualmente dotados de eslingas.
A continuación, durante una etapa 106 de elevación y de desplazamiento de la carga, el helicóptero 10 transporta el tramo de poste 12 a una zona de depósito para colocarlo en el suelo o sobre otro tramo de poste en esta zona. Durante esta etapa, los medios de propulsión 28 de la viga separadora 20 pueden ser controlados (etapa 108), con la ayuda del mando a distancia 30 o por programación, para mantener la viga separadora 20 en una dirección de consigna definida alrededor del eje transversal de rotación en guiñada con respecto a un sistema de referencia vinculado, ya sea al helicóptero 10, o al suelo. Por ejemplo, en la fase de elevación del tramo de poste, los medios de propulsión 28 pueden ser controlados para mantener la viga separadora 20 en la dirección que presentaba en el suelo, para impedir que el tramo de poste 12 gire sobre sí mismo alrededor del eje A2 ; en fase de transporte del tramo de poste 12, o en su caso en la fase de transporte de la viga separadora 20 en vacío, los medios de propulsión 28 pueden ser controlados para mantener la viga separadora 20 en el eje longitudinal del helicóptero 10 y así reducir su sustentación; en la fase de colocación del tramo de poste 12 en el suelo o sobre otra sección de poste, los medios de propulsión 28 pueden ser controlados para orientar la viga separadora 20 y el tramo de poste 12 en la dirección de colocación correcta.
Finalmente, durante una etapa final 110, el tramo de poste 12 se deposita según la orientación deseada por desenganche activando a distancia la apertura de los ganchos eléctricos 24A y 24B.
Las etapas 104 a 110 que se acaban de describir pueden ser repetidas para el montaje completo de un poste constituido por varios tramos. Ventajosamente, se integran en un procedimiento de montaje de poste convencional, realizado a partir de una plataforma de ensamblaje para un montaje en una zona de colocación.
Habida cuenta de las cargas que haya que transportar y de las exigencias de seguridad para cualquier elevación y desplazamiento por helicóptero en este tipo de procedimiento, pueden ser respetadas ventajosamente las condiciones siguientes:
- elección de materiales compuestos de fibra de carbono para el armazón de la viga separadora 20 y sus conductos de carenado 34A, 34B, posiblemente incluso también para las hélices 32A, 32B, para un conjunto anti-giratorio que no exceda de 5 metros de largo, 150 kg y pueda llevar hasta 4,5 toneladas de carga estática y 19 toneladas de dinámica,
- elección de motores 52A, 52B con potencia próxima de 15 kW o superior, para un peso inferior a 2 kg cada uno, que permitan un empuje de más de 400 Newton en acoplamiento con las hélices 32A, 32B,
- elección de hélices 32A, 32B que puedan girar de 4.000 a 6.000 rpm, en cuyo caso el sentido de rotación de tales hélices no puede ser invertido: esto no plantea problemas a condición de que las hélices sean accionadas alternativamente y nunca juntas,
- elección de baterías que presenten al menos 5 horas de autonomía en servocontrol, que soporten una tensión total de 48 V y una capacidad de carga de 100 Ah: dos baterías de 24 V cada una, de tipo Li-Fe-Po y cuyo peso total sea de aproximadamente 50 kg, montadas en serie, pueden ser adecuadas.
El funcionamiento del mando a distancia 30, en su variante que incluye el selector de modo 44, se detallará ahora con referencia al organigrama de la figura 5.
Durante una primera etapa 200, este mando a distancia 30 se confía al piloto o a un copiloto del helicóptero 10. El mismo dispone de un testigo principal que indica su encendido y un testigo de control que indica la activación o la desactivación del servocontrol angular. Estos testigos están actualmente apagados.
La etapa 202 siguiente es una etapa de espera a que el mando a distancia 30 se encienda con la ayuda del interruptor 40. Mientras permanezca apagado, el testigo indicador principal permanece apagado y la alimentación eléctrica general está cortada (etapa 204). Tan pronto como el piloto o copiloto actúa sobre el interruptor 40, el mando a distancia 30 se enciende, su indicador principal se enciende, el indicador de nivel de carga 42 se activa y se transmite una señal de información de encendido al receptor 62 de la caja de control electrónico (etapa 206).
Después del encendido, el estado del selector de modo 44 se prueba durante una etapa 208. Si el selector de modo 44 está en el primer modo de servocontrol de la viga 20 en guiñada con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al helicóptero 10, se pasa a una serie de etapas 210 a 220. Si el selector de modo 44 está en el segundo modo de servocontrol de la viga 20 en guiñada con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al suelo, se pasa a una serie de etapas 222 a 232.
La etapa 210 es una etapa de indicación de que el mando a distancia 30 está en espera de una instrucción de servocontrol angular. Esto se puede hacer con la ayuda de un mensaje predeterminado, por ejemplo «STBY», en la pantalla de visualización 46.
La etapa 212 es una etapa de acción sobre el testigo de control para que éste indique la desactivación del servocontrol angular. El testigo de control es así, por ejemplo, de color rojo.
La etapa 214 siguiente es una etapa de espera de acción sobre el interruptor de servocontrol 50. Mientras el piloto o el copiloto no actúen sobre este interruptor 50, se permanece en las etapas 210 y 212. En cuanto se activa el servocontrol angular por acción sobre el interruptor 50, se pasa a una etapa 216 de acción sobre el testigo de control para que éste indique la activación del servocontrol angular. El testigo de control pasa así por ejemplo al color verde y el ángulo de consigna ac mostrado en la pantalla 46 se inicializa a cero. Se transmite además una señal de información de activación del servocontrol angular al receptor 62 de la caja de control electrónico 56.
La etapa 218 siguiente es una etapa de acción posible sobre la rueda 48 para regular un valor de ángulo de consigna aC deseado, por ejemplo entre -180 grados y 180 grados con respecto al ángulo nulo inicializado en la etapa 216. Mientras el servocontrol esté activado (testigo de control verde), el valor del ángulo de consigna aC elegido es transmitido regularmente al receptor 62 de la caja de control electrónico con la orientación angular aH del helicóptero 10 con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al suelo. De este modo es posible cambiar el ángulo nominal aC tantas veces como se desee. Nótese que esta etapa requiere una brújula electrónica a bordo del helicóptero 10 para conocer su orientación aH.
Finalmente, la etapa 220 es una etapa de espera de acción sobre el interruptor de servocontrol 50. Mientras el piloto o el copiloto no actúen de nuevo sobre este interruptor 50, se permanece en la etapa 218: por ejemplo durante todo el desarrollo de una etapa de transporte y de colocación de un tramo de poste. Tan pronto como se desactive el servocontrol angular por acción sobre el interruptor 50, por ejemplo una vez que se deposite el tramo de poste 12 como se desea, se vuelve a la etapa 210: la visualización en la pantalla 46 pasa así a la indicación «STBY» y el testigo de control vuelve al color rojo.
Las etapas 222 a 232 son respectivamente idénticas a las etapas 210 a 220 con la excepción de la etapa 230 que no comprende la transmisión de la orientación angular aH del helicóptero 10 con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al suelo.
Evidentemente, el funcionamiento del mando a distancia 30 puede simplificarse fácilmente sobre la base de lo que se ha detallado anteriormente si no comprende selector de modo para una utilización por un operario en tierra.
El funcionamiento del microcontrolador 60 de la caja de control 56 del dispositivo anti-giratorio 14 se detallará ahora con referencia al organigrama de la figura 6. Este funcionamiento permite la utilización de varios mandos a distancia 30, con o sin selector de modo.
Durante una primera etapa 300, la caja de control electrónico 56 es encendida por acción sobre el interruptor 68. Esta acción activa el paso al rojo del indicador visual 36 (etapa 302) y la indicación del nivel de carga de las baterías 58 en el indicador 66.
A continuación, durante una etapa de prueba 304, el microcontrolador 60 ejecuta una búsqueda para comprobar si al menos un mando a distancia 30 está encendido. Si esto no es el caso, se vuelve a la etapa 302.
Si al menos un mando a distancia 30 está encendido, se pasa a otra etapa de prueba 306 durante la cual el microcontrolador 60 realiza una búsqueda para verificar si al menos dos mandos a distancia 30 están encendidos. Si este es el caso, se vuelve a la etapa 302, no aceptando el microcontrolador 60 la utilización simultánea de dos o más mandos a distancia activados.
Si uno y sólo un mando a distancia 30 está encendido, se pasa a la etapa 308 de paso al naranja del indicador visual 36.
La etapa 310 siguiente es una etapa de espera de recepción de una consigna angular de servocontrol. Mientras que el servocontrol angular de la viga separadora 20 no sea activado por acción sobre el interruptor 50 de un mando a distancia 30, el microcontrolador 60 realiza en bucle de las etapas 308 y 310.
Cuando el receptor 62 recibe una señal de información que indique la activación del servocontrol angular, el indicador visual 36 pasa al verde y se pasa a una nueva etapa de prueba 312.
Durante esta etapa 312, el microcontrolador 60 comprueba si el receptor 62 recibe el valor de ángulo de consigna ac solo o acompañado de la orientación angular aH del helicóptero 10.
Si el receptor 62 recibe los dos valores angulares aC y aH, entonces esto significa que el único mando a distancia 30 activado está en el primer modo de servocontrol de la viga 20 en guiñada con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al helicóptero 10 y el microcontrolador 60 pasa a la ejecución de una serie de etapas 314 a 320. Si el receptor 62 sólo recibe el valor de ángulo de consigna ao, entonces esto significa que el único mando a distancia 30 activado está en el segundo modo de servocontrol del viga 20 en guiñada con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al suelo y el microcontrolador 60 pasa a la ejecución de una serie de etapas 322 a 328.
Durante la etapa 314, el microcontrolador 60 cambia también al primer modo de servocontrol de la viga 20 en guiñada con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al helicóptero 10.
En consecuencia, éste realiza el cálculo siguiente durante la etapa 316: A = ap - (aH - ao), con ap el valor angular proporcionado por la brújula electrónica 64.
A continuación, durante la etapa de prueba 318, el microcontrolador 60 compara el resultado de su cálculo A con un valor umbral predeterminado de tolerancia angular, por ejemplo 5 grados. Mientras A permanezca inferior a este valor umbral, se vuelve a la etapa 316.
Tan pronto como A supere el valor umbral, el microcontrolador 60 pasa a la etapa 320 de accionamiento de una de las dos hélices 32A y 32B para una colocación de la viga separadora 20 en una orientación ap lo más próxima posible a aH - ao.
Durante la etapa 322, el microcontrolador 60 pasa al segundo modo de servocontrol de la viga 20 en guiñada con respecto a un sistema de referencia angular vinculado al suelo.
En consecuencia, éste realiza el cálculo siguiente durante la etapa 324: A = ap - ao, con ap el valor angular proporcionado por la brújula electrónica 64.
A continuación, durante la etapa de prueba 326, el microcontrolador 60 compara el resultado de su cálculo A con el valor umbral predeterminado de tolerancia angular. Mientras A permanezca inferior a este valor umbral, se vuelve a la etapa 324.
Tan pronto como A supere este valor umbral, el microcontrolador 60 pasa a la etapa 328 de accionamiento de una de las dos hélices 32A y 32B para una colocación de la viga separadora 20 en una orientación ap lo más próxima posible a ao.
Las etapas 320 y 328 pueden ir seguidos de un retorno respectivo a las etapas 316 y 324, sabiendo además que en cualquier momento, el piloto, el copiloto o el operario de tierra pueden cambiar el ángulo de consigna ao con la ayuda de la rueda 48.
Por otra parte, en cualquier momento entre las etapas 312 a 320 o 328, cualquier acción sobre el interruptor 50 del mando a distancia 30 activado provoca un retorno del microcontrolador 60 a la etapa 308. Asimismo, cualquier acción sobre el interruptor 40 de uno cualquiera de los mandos a distancia 30 entre las etapas 308 y 320 o 328 provoca un retorno del microcontrolador 60 a la etapa 302.
Se ve claramente que un dispositivo anti-giratorio como el descrito anteriormente permite controlar la rotación sobre sí misma en guiñada de una carga a partir de un único punto de enganche a una máquina de elevación y de desplazamiento de esta carga, sin transmisión de los momentos generados por la carga. El dispositivo es además sencillo en diseño, regulación, utilización y mantenimiento. Permite además, gracias a los ganchos eléctricos 24A, 24B, el desenganche automático de emergencia para mayor seguridad. Igualmente es relativamente ligero, autónomo en consumo de energía eléctrica y puede ser accionado a distancia desde la máquina de elevación y de desplazamiento o desde el suelo. Por tanto, no es necesaria ninguna presencia humana cerca de la carga. Por último, es fácil de diseñar para no perturbar los dispositivos eléctricos de una máquina portadora tal como un helicóptero.
Se señalará además que la invención no está limitada al modo de realización y a las variantes descritas anteriormente.
En particular, se ha detallado un modo de realización según el cual los medios de propulsión 28 son accionados con la ayuda de uno o varios mandos a distancia 30. Pero otro modo de realización podría prever un registro previo de uno o varios ángulos de consigna aC, por ejemplo en forma de coordenadas GPS (del inglés «Global Positioning System»), directamente en el microcontrolador 60. En este caso el control de los medios de propulsión 28 es posible al menos en parte por programación.
De manera más general, a los expertos en la técnica les parecerá que se pueden realizar diversas modificaciones a los modos de realización descritos anteriormente, a la luz de las enseñanzas que se acaban de divulgar. En las reivindicaciones que siguen, los términos utilizados no deben ser interpretados como que limitan las reivindicaciones a los modos de realización expuestos en la presente descripción, sino que deben ser interpretados para incluir en la misma todos los equivalentes que las reivindicaciones pretenden cubrir debido a su formulación y cuya previsión está al alcance de los expertos en la técnica aplicando sus conocimientos generales a la implementación de las enseñanzas que se acaban de divulgar.
Claims (10)
1. Dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión de una carga (12) debajo de una máquina (10) de elevación y de desplazamiento de esta carga (12), que comprende un sistema de eslinga (16A, 16B, 16C) dotado de un elemento (18) de fijación a la máquina de elevación y de desplazamiento (10), así como una viga separadora (20), que tiene un eje longitudinal principal (A1) y un eje transversal de rotación en guiñada (A2), que comprende:
- un sistema (22A, 22B) de fijación superior al sistema de eslinga (16A, 16B, 16C), diseñado para permitirla quedar suspendido en una disposición esencialmente horizontal de su eje longitudinal principal (A1) y libre alrededor de su eje transversal de rotación en guiñada (A2) debajo de la máquina de elevación y de desplazamiento (10) con la ayuda del sistema de eslinga (16A, 16B, 16C),
- un sistema (24A, 24B, 26A, 26B) de fijación inferior a la carga (12), diseñado para permitir un accionamiento de la carga (12) por la viga separadora (20) alrededor de su eje transversal (A2) de rotación en guiñada, comprendiendo la viga separadora (20) medios de propulsión (28) dispuestos de tal manera que se active su rotación a demanda, selectivamente en un sentido o en el otro, alrededor de su eje transversal (A2) de rotación en guiñada cuando está suspendida de la máquina de elevación y de desplazamiento (10) a través del sistema de eslinga (16A, 16B, 16C),
estando diseñada la viga separadora (20) en tres porciones (70, 72, 74) que se extienden longitudinalmente:
- una porción central (70) que comprende medios (58) de alimentación de energía eléctrica a los medios de propulsión (28), y
- dos porciones laterales (72, 74), que comprenden elementos (32A, 52A, 54A, 32B, 52B, 54B) de propulsión por rotación en guiñada conectados eléctricamente a los medios (58) de alimentación de la porción central (70), caracterizado por que las dos porciones laterales (72, 74) son retráctiles contra la porción central (70).
2. Dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión según la reivindicación 1, en el cual los medios de propulsión (28) comprenden un sistema de hélices motorizadas (32A, 52A, 32B, 52B) dispuestas en los extremos longitudinales de la viga separadora (20).
3. Dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión según la reivindicación 2, en el cual:
- una primera hélice (32A) de los medios de propulsión (28), dispuesta en un primer extremo de la viga separadora (20), puede ser activada según una primera rotación, comprendida entre 4000 y 6000 rpm, que permite una rotación de la viga separadora (20) según un primer sentido de rotación en guiñada, y
- una segunda hélice (32B) de los medios de propulsión (28), dispuesta en un segundo extremo de la viga separadora (20), puede ser activada según una segunda rotación, comprendida entre 4000 y 6000 rpm, que permite una rotación de la viga separadora (20) en un segundo sentido de rotación en guiñada opuesto al primer sentido.
4. Dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión según las reivindicaciones 2 o 3, en el cual cada hélice (32A, 32B) de los medios de propulsión (28) está dispuesta en un conducto de carenado (34A, 34B) esencialmente cilíndrico alrededor de un eje ortogonal al eje longitudinal principal (A1) y al eje transversal (A2) de rotación en guiñada de la viga separadora (20).
5. Dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión según la reivindicación 4, en el cual está dispuesta una rejilla protectora en la entrada y en la salida de cada conducto de carenado (34A, 34B).
6. Dispositivo anti-giratorio de suspensión (14) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el cual la viga separadora (20) está provista de un indicador visual (36) con al menos tres estados visuales diferentes que indican un estado de funcionamiento de un servocontrol angular en guiñada de la viga separadora (20) entre al menos tres estados de funcionamiento diferentes posibles:
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora (20) no está activado, - un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora (20) está activado pero en espera de una consigna angular de servocontrol, y
- un estado en el cual el servocontrol angular en guiñada de la viga separadora (20) está activado y sometido a una consigna angular recibida.
7. Dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual una eslinga principal (16C) del sistema de eslinga (16A, 16B, 16C), destinada a llevar el eje transversal (A2) de rotación en guiñada de la viga separadora (20), comprende un gancho (18) de conexión a la máquina de elevación y de desplazamiento (10) o a la viga separadora (20), en uno de sus extremos.
8. Dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual las dos porciones laterales (72, 74) están fijadas por respectivas uniones de pivote a la porción central (70).
9. Procedimiento de elevación y de desplazamiento de una carga (12) con la ayuda de un dispositivo anti-giratorio de suspensión (14) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende las etapas siguientes:
- fijación (102) del sistema de eslinga (16A, 16B, 16C) del dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión a la máquina de elevación y de desplazamiento (10),
- fijación (104) del dispositivo anti-giratorio (14) de suspensión a la carga (12),
- elevación y desplazamiento (106) de la carga (12) hacia una zona de depósito con la ayuda de la máquina de elevación y de desplazamiento (10), y
- durante la etapa (106) de elevación y de desplazamiento de la carga (12), control (108) de los medios de propulsión (28) de la viga separadora (20) de manera que se mantenga en una dirección de consigna definida alrededor del eje transversal (A2) de rotación en guiñada con respecto a un sistema de referencia vinculado ya sea a la máquina de elevación y de desplazamiento (10) o al suelo.
10. Procedimiento de elevación y de desplazamiento de una carga (12) según la reivindicación 9, en el cual la carga (12) es un tramo de poste para líneas de transporte de electricidad por cable y la máquina de elevación y de desplazamiento (10) es un helicóptero portador del sistema de eslinga (16A, 16B, 16C).
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