(57)【要約】  船舶のコマンド及び制御システム（１００）は、制御コンピュータをバルブ、ポンプ、及びライトを含む様々な制御機器に接続するのに双方向光ファイバーを用いる配信制御システムを含む。タッチ画面（１０２）により、オペレータが様々なカメラ（１２０、１３０）からの信号を見て、それと同時に他のシステム及び制御機器を監視することが可能になる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の燃料を貯蔵するのに使用可能な少なくとも１つの燃料タンク２４、２６、３０、３４、３６；少なくとも１つの燃料タンクから離れて位置する給油接続部３８；少なくとも１つの燃料タンクから離れて位置する給油接続部まで燃料を移すのに使用可能な少なくとも２つの燃料ポンプ２１；少なくとも１つの遠隔制御バルブ３５；任意の数の燃料ポンプの動作を自動的に変えて、燃料を給油接続部に移す間に、開放位置及び閉鎖位置のうちのいずれかの間で遠隔制御バルブを制御するのに使用可能なコンピュータシステム４６；カメラシステム１２０、１３０；及びモニター１０２を含む集中制御ステーション１００を備えた、給油船舶のための給油システムであって、集中制御ステーションが双方向光ファイバー線を使用して、カメラシステムへ及びコンピュータシステムへ接続される給油システム。
【請求項２】
集中制御ステーション１００が、双方向光ファイバー線を使用して、少なくとも２つの燃料ポンプ２１と少なくとも１つの遠隔制御バルブ３５にさらに接続されている、請求項１に記載の給油システム。
【請求項３】
少なくとも１つの遠隔制御バルブ３５が、電気的に制御されるバルブである、請求項１又は２に記載の給油システム。
【請求項４】
モニター１０２が、タッチ画面を備える、請求項１乃至３のいずれかに記載の給油システム。
【請求項５】
給油船舶が、航空機又は船１２である、請求項１乃至４のいずれかに記載の給油システム。
【請求項６】
複数の燃料ポンプ２１、複数の電動バルブ３５、複数のセンサ２５、及び少なくとも１つの給油接続部３８を有する船舶のための配信コマンド及び制御システムであって、この制御システムが
オペレータが給油システムを監視し制御できるモニター１０２を含む集中制御ステーション１００
を備え、
集中制御ステーションが光ファイバー送信システムを使用してコンピュータシステム１００、燃料ポンプ２１、電動バルブ３５、及びセンサ２５に接続されている、配信コマンド及び制御システム。
【請求項７】
光ファイバー送信システムが、双方向光ファイバー線を含む、請求項６に記載の制御システム。
【請求項８】
集中制御ステーション１００が、頭部装着型ディスプレイ１６２を含む、請求項６又は７に記載の制御システム。
【請求項９】
給油システムが、給油接続部の位置と受給油機の相対位置とを見るための複数のカメラ１２０、１３０をさらに備える、請求項６乃至８のいずれかに記載の制御システム。
【請求項１０】
モニター１０２が、少なくとも１つのデータ表示と少なくとも１つの制御点に重ねて、複数のカメラのいずれかの画像を表示するように構成されている、請求項９に記載の制御システム。
【請求項１１】
モニター１０２がタッチ画面を備える、請求項６乃至１０のいずれかに記載の制御システム。
【請求項１２】
船舶が航空機又は船１２である、請求項６乃至１１のいずれかに記載の制御システム。
【請求項１３】
請求項１の航空機給油システムを操作する方法であって：
集中制御ステーション１００から給油接続部３８、燃料タンク２４、２６、３０、３４、３６、燃料ポンプ２１、及び遠隔制御バルブを監視し；
カメラシステム１２０を使用して、受給油機をその位置について監視し；
集中制御ステーションを使用して、ブーム及び／又はドローグを位置づけし；
ブーム及び／又はドローグとドッキングするために、受給油機と通信し；
遠隔制御バルブを操作して、受給油機への燃料の流入を開始し；
集中制御ステーションを使用して、燃料の流入と停止警報を監視し；
集中制御ステーションによる指示で、受給油機への燃料の流入を終了する
ことを含む方法。
【請求項１４】
集中制御ステーション１００が、頭部装着型ディスプレイを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
集中制御ステーションのモニター１０２が、タッチ画面を備える、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、宇宙船及び船を含む航空機等の輸送システムの配信コマンド及び制御システムに関するものである。本発明は、空中給油システムのコマンド及び制御システムに関連する特定のユーティリティを有し、他のユーティリティも考えられるが、上記ユーティリティに関連して説明される。
【背景技術】
【０００２】
飛行中の航空機は一般に給油機から燃料が補給される。給油機には通常、給油機の背部にたなびき、給油される航空機に物理的に接続するブーム機構又は柔軟ホースが設けられている。一般的な給油機は、複数の翼燃料タンクと中央翼タンクを有している。補助燃料タンクを航空機の機体内部に又は航空機の機体に近接して設けることもできる。燃料は一般にパイプを介してブーム又はホースに転送され、このブーム又はホースは一又は複数の閉止バルブによって分離可能である。一般の給油システムは、燃料を加圧して一又は複数のタンクから転送するためのポンプと、通常給油システムパネル上に位置し、訓練を受けた給油オペレータによって手動で選択される単純な入切スイッチによって開閉状態が制御されるバルブを含む。
【０００３】
一般の給油システムでは、給油機内の給油オペレータが視覚的に流れと圧力計を監視し、オペレータ／パイロットが燃料タンクレベルを監視できる受給油機と通信する必要がある。給油オペレータは手動で燃料流入を開始及び停止する責任がある。従って、過剰な数の燃料転送ポンプが稼働している場合、又は圧力の急上昇が起きた場合に、受給油機が満タンの燃料を受ける前に、給油ブーム又はホースの不注意なはずれが起きる可能性がある。あるシステムには、所定の燃料圧力超過状態に陥った時に、給油ブーム又はホースを自動的にはずす機能が備わっている。燃料流入の手動監視及び手動停止を使用するため、これらの給油システムの稼動は、受給油機の燃料タンクの過充填とその後の安全弁からの燃料の流出も招く可能性がある。
【０００４】
標準的な航空機空中給油システムは、少なくとも一つの航空機の翼に位置して燃料を貯蔵する燃料タンクを含んでいる。少なくとも２つの燃料ポンプが稼働して、燃料をタンクから遠く離れた給油接続部へ転送する。少なくとも一つの電気的に制御されたバルブにより、燃料の流れを許す開放位置と、タンクと給油接続部との間で燃料の流れを分離する閉鎖位置がそれぞれ得られる。コンピュータシステムは自動的に、任意の数の燃料ポンプの稼働を変えて、燃料の給油接続部への転送中に、開放及び閉鎖位置間の電気的に制御されたバルブを制御する。従来技術の空中給油システムの構造及び操作は複雑である。これらの構造の複数の外板と、過剰な配線導管により多大な空間が占領され、追加の燃料を運ぶのに使用できるはずのペイロードも増大する。他の不利点には、複数のオペレータが必要になることと、システムのメンテナンス及びアップグレードを提供するための空間が狭まることが含まれる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様では、改善されたコマンド及び制御機能を有する、輸送給油システムが提供される。改善された機能には、制御コンピュータをバルブ、ポンプ、及びライトを含む種々の制御機器に接続するための、双方向光ファイバーを用いた配信制御システムが含まれる。配信制御システムは、ブーム、ドローグ、及び受給油機の位置を確認するための複数のカメラを含む。タッチ画面により、オペレータが様々なカメラからの信号を見ると同時に、他のシステム及び制御機器を監視することが可能になる。双方向光ファイバーを使用することによって、制御システムの重量が従来技術の構造よりも削減される。さらに、本発明により、１人のオペレータが給油手順を完了させることが可能になる。
【０００６】
本発明の別の態様では、給油船舶に給油する給油システムの制御システムが提供されている。給油システムは、コンピュータシステム、燃料が入った複数の燃料タンク、一又は複数の燃料ポンプ、複数の電動バルブ、複数のセンサ、及び少なくとも一つの給油接続部を有する。制御システムは、少なくとも一つのタッチ画面を有する集中制御ステーションを備えており、このタッチ画面によりオペレータが空中給油システムを監視及び制御することが可能になる。集中制御ステーションは、光ファイバー送信システムを使用してコンピュータシステム、燃料ポンプ、電動バルブ、及びセンサに接続されている。
【０００７】
本発明のさらに別の態様では、船舶に燃料を補給するための給油システムが提供されており、この給油システムは：所定量の燃料を貯蔵するのに使用可能な少なくとも一つの燃料タンク；少なくとも一つの燃料タンクから遠く離れて位置する給油接続部；少なくとも一つの燃料タンクから遠く離れて位置する給油接続部へ燃料を移すのに使用可能な少なくとも２つの燃料ポンプ；少なくとも一つの遠隔制御バルブ；任意の数の燃料ポンプの稼働を自動的に変えて、給油接続部への燃料の移送中に、開放及び閉鎖位置のうちのいずれかの間の遠隔制御バルブを制御するのに使用可能なコンピュータシステム；カメラシステム；タッチ画面を有する集中制御ステーション；を備え、集中制御ステーションは、双方向光ファイバー線を使用してカメラシステムとコンピュータシステムに接続されている。
【０００８】
本発明のさらに別の態様では、船舶給油システム、コンピュータシステムを有する給油システム、燃料の入った少なくとも一つの燃料タンク、複数の燃料ポンプ、複数の電動バルブ、複数のセンサ、少なくとも一つの給油接続部、及び少なくとも一つのタッチ画面を有する集中制御ステーションを操作する方法が提供されている。本方法は、集中制御ステーションを使用して、給油接続部、センサ、及び受給油機を監視し、少なくとも一つのポンプを使用して、少なくとも一つの給油接続部への燃料の流入を開始することを含む。
【０００９】
記載した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態において個別に達成することができる、または下記の説明及び図面を参照することによってさらに詳細を理解することができる更に別の実施形態と組み合わせることができ、同じ数字は同じパーツを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は従来技術による空中給油システムの概略図である。
【図２】図２は従来技術による給油機の図である。
【図３】図３は従来技術による給油機の図である。
【図４】図４Ａ及び４Ｂはそれぞれ、従来技術による第２カメラシステムの視野を示す側面図及び上面図である。
【図５】図５は本発明の一実施形態による遠隔空中給油オペレータ（ＲＡＲＯ）ステーションの図である。
【図６】図６は本発明の一実施形態によるコマンド及び制御インターフェースの操作を示すブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは第１カメラシステムの表示を示すオペレータ表示の図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは第２カメラシステムの表示を示すオペレータ表示の図である。
【図８Ａ】図８Ａはオペレータ表示の様々なスクリーンショットの図である。
【図８Ｂ】図８Ｂはオペレータ表示の様々なスクリーンショットの図である。
【図８Ｃ】図８Ｃはオペレータ表示の様々なスクリーンショットの図である。
【図８Ｄ】図８Ｄはオペレータ表示の様々なスクリーンショットの図である。
【図９】図９は本発明の一実施形態による頭部装着型ディスプレイの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
下記の説明では、本明細書の一部を形成し、本発明の様々な実施形態を図示することにより示す添付の図面が参照される。当然ながら、本発明の範囲を逸脱せずに他の実施形態を用いることができ、変更を行うことが可能である。
【００１２】
図示した実施形態は、配信制御システム（ＤＣＳ）を有する空中給油システムを備える。空中給油システムは一般に、複数の燃料タンク、センサ、電気的に制御されたバルブ、ポンプ、及びライト、所定の長さのパイプ、ブーム、少なくとも一つのドローグ、電子制御機器、及びオペレータステーションを備える。
【００１３】
ＤＣＳにより、電気的に制御されたバルブ、ポンプ、センサ、及びライトがオペレータステーションに備えられた制御システムに接続される。ＤＣＳはさらに、受給油機の画像を提供する少なくとも１つのカメラを備えている。カメラからの画像はタッチ画面上で見ることができ、これによりオペレータが燃料システムを監視し制御機器を操作している間同時に受給油機を見ることが可能になる。カメラとタッチ画面は光ファイバーを使用して接続されている。光ファイバーにより、様々な入力点からの信号が強化される一方でシステムの重量が最小限に抑えられる。あるいは、センサ及び他の器具類の制御機器もまた双方向光ファイバーを使用して配信制御システムへ接続される。
【００１４】
本発明は、まず従来技術を取り上げることにより、より良く理解される。米国特許出願公開第２００６／０２７８７６１号明細書から取られた図１を参照すると、空中給油システム１０は、機体１４、及び左翼１６及び右翼１８を有する航空機１２上に含まれる。空中給油システムは一般に、中央燃料タンク２６；左翼タンク３４及び右翼タンク３６；翼ドローグを有する左給油ポッド４２及び右給油ポッド４４；中央ドローグを有するブーム３８；中央燃料タンクから前部スパー２８及び後部スパー３２によって分離されている、任意の前部補助燃料タンク２４及び後部補助燃料タンク３０；貯蔵容器２０；マニホルド２２；ホースアセンブリ４０；ポンプ２１；バルブ３５；及びセンサ２５によって構成されている。コンピュータシステム４６は、燃料の移送中に任意の数の空中給油ポンプの選択と操作を自動的に制御するため、燃料の流れと圧力を手動で監視し、稼働するポンプの数を手動で調節する必要がなくなる。コンピュータシステムによって自動的に制御される電動バルブ３５もまた、一又は複数の流路を自動的に分離する又は開放するために設けられている。燃料の負荷又はポンプを使用して燃料をタンクからタンクへ移すのを手動で制御する性能もまた、空中給油システムの有利な特徴である。燃料は任意のタンクへ／から、個別に又は同時に送ることができる。
【００１５】
また図２、３、４Ａ、及び４Ｂも参照すると、通常の空中給油システムはまた、２つのカメラシステムで構成される遠隔視覚システム（ＲＶＳ）と、ブーム空中給油カメラシステム（ＢＡＲＣＳ）と、状況認識カメラシステム（ＳＡＣＳ）も備える。図２は、ＢＡＲＣＳカメラ１２０及びＳＡＣＳカメラ１３０の位置を示す。ＲＶＳはさらに、ビデオ処理システム（ＶＰＳ）、頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）、及びパイロットミッションディスプレイ（すべて図示せず）を備える。
【００１６】
ＢＡＲＣＳは２つのカメラのハイパーステレオシステムであり、このシステムは、昼夜両方の空中給油作業のブーム空中給油領域全体の立体視を可能にするように構成されている。カメラは好ましくは互いから約１９インチ間隔を置いて位置している。ＢＡＲＣＳは、低後部の機体のフェアリング内部に設置される。使用していない間は、観測ドアによりレンズが保護される。客室空気を循環させて換気と冷却をすることができる。図３に示すように、各ＢＡＲＣカメラは４０°の水平及び縦方向の視野を有する。可視画像領域は３０°の視野に限定されており、これは関心領域１６０と呼ばれる。関心領域は受給油機の適格性認定の際に確立される。これは各受給油機のタイプに対して自動的にリコールされ、オペレータによって変更不可能である。
【００１７】
状況認識カメラシステム（ＳＡＣＳ）により、航空機搭乗員が近づいている受給油機と任意のホース延長長さのドローグの側部及び後部を見ることが可能になる。通常、３つのＳＡＣＳビデオカメラ（左、中央、右）が低後部の機体上のフェアリング内部に設置されており、二重のパノラマ視野を有する。フェアリングは曇りを防ぐために換気されている。水平飛行では、左及び右側のＳＡＣＳにより、水平線上１４°〜水平線下３４°までの縦方向の視野が得られ、後部ＳＡＣＳにより、水平線上１１°〜水平線下３７°までの縦方向の視野（図４Ａに示す）が得られる。図４Ｂに示すように、カメラは、カメラから１００フィートの最小距離における方位角を継続的にカバーする。水平方向の範囲は、ホースの出口からホースの出口までをカバーするために、一台のカメラにつき６６°となっている。ＳＡＣＳからのビデオ画像は、給油オペレータ制御及び表示装置（ＡＲＯＣＤＵ）、ＨＭＤ及びパイロットミッションディスプレイに表示される。ＳＡＣＳはＡＲＯＣＤＵ上でデジタルパン及びズームを使用することができる。後部ディスプレイは、給油データのフルカラー画面上のグラフィックオーバーレイを提示する。
【００１８】
これらの従来技術のシステムは、かなりの重量、コスト及び複雑性が加わるハードワイヤードである。また、このようなハードワイヤードの従来技術システムは、アップデートされたコンポーネントが利用可能になったときに簡単に変えることができなかった。
【００１９】
本発明により、航空機全体に位置するコンピュータシステム及び複数の集中制御装置とのインターフェースに双方向光ファイバーを使用するＤＣＳが提供される。ＤＣＳシステムは、空中給油／ミッション設備の検出及び制御をしやすくし、空中給油設備の配電電力負荷制限に対応する。ＤＣＳはポンプ、バルブ、流量センサ、圧力センサ、漏れ検出器、エンジン表示及び搭乗員警報システム、遠隔視覚システム（ＲＶＳ）、ドローグ装置、空中給油ブーム、及び遠隔空中給油オペレータ（ＲＡＲＯ）ステーションとインターフェースで接続している。
【００２０】
ビデオ処理システム（ＶＰＳ）は光ファイバーリンクを通してビデオイメージを受信し、ＡＲＯＣＤＵ上でカメラ制御とともに稼働する。
【００２１】
図５を参照すると、ＲＡＲＯステーション１００は空中給油システムを制御し監視するための中心位置である。ＲＡＲＯステーションは、空中給油オペレータ制御及び表示装置（ＡＲＯＣＤＵ）１０２、ブーム制御スティック１０６、及び手動制御パネル１０４を備える。
【００２２】
遠隔視覚システム（ＲＶＳ）は、オペレータがブーム又はドローグ給油作業に従事する受給油機を見ることができるように構成されている。ＲＶＳは空中給油手順の実施に不可欠であり、オペレータがブームを受給油機まで到達させるのに必要である。
【００２３】
ＡＲＯＣＤＵは空中給油システムの表示（ステータス、ビデオ及び画像）及び制御のための基本装置である。ＡＲＯＣＤＵはフラットパネル、タッチ画面入力を有するカラー表示部及び統合電子装置で構成されている。ＡＲＯＣＤＵは、給油サブシステムのステータスの画像表示、及びカメラシステムと他のデータソースからのビデオ表示を提供する。
【００２４】
タッチパネルオーバーレイ及び表示機能ボタンは、空中給油システムを構成し制御するためのオペレータの基本的な入力インターフェースである。タッチ画面は、手袋をはめた手、素手、又はタッチペンに応答する。ＡＲＯＣＤＵ画面はページ及びウインドウ選択ボタン、又は「ソフトキー」を使用するシステム、及びＡＲＯＣＤＵ画面上の４つのクワドラント表示ウインドウ、又はゾーンによって定義される。
【００２５】
ページは、画面右側の縦領域（右ベゼル）のボタンで選択される。ウインドウは、画面左側の縦領域（左ベゼル）のボタンで選択される。ＡＲＯＣＤＵは、選択ボタンが最初に選択された時に、デフォルトページとウインドウを表示する。次に選択された時に、ＡＲＯＣＤＵはページ内の最後に選択されたウインドウを表示する。
【００２６】
図６は、例示の実施形態のＡＲＯＣＤＵのページナビゲーションスキームを示すフロー図である。このスキームにより、全ての飛行段階において、１人のオペレータが全ての空中給油システムをうまく監視し制御することが可能になる。開始画面２０１（図８Ａにも示す）から、オペレータがプリフライト画面２１１にアクセスして、プリフライトキー２１０を使用してプリフライト・コマンドを実行することができる。プリフライト画面により、空中給油設定画面２２５にもアクセスが可能になる。また、開始画面２０１から、オペレータがフライトキー２２０を使用してブーム制御画面２２１（図８Ｄ参照）、翼ドローグ画面２２２、及び中央ドローグ画面２２３（図８Ｃ参照）を含む飛行中の給油制御画面にアクセスすることもできる。これらの画面のうちのいずれか一つにより、プリフライト画面２１１、空中給油画面２２５、状況認識画面２２４（図８Ｂ参照）へのアクセス、又は画面同士のアクセスが可能になる。開始画面２０１により、オペレータがメンテナンス画面２３２、欠陥ログ２３１、ポストフライト画面２３０にアクセスすることも可能になる。
【００２７】
コンピュータがオペレータに知らせる必要のある状況を検出した時は、警報、注意、及び／又は忠告オーバーレイがフローティングウインドウに表示される。ブームで給油している間、ＡＲＯＣＤＵの可視領域の下部のウインドウ表示により、オペレータが頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）１６２（図９に示す）を装着中にそれらを見ることが可能になる。ドローグで給油している間は、ＡＲＯＣＤＵ画面の上部クワドラントのウインドウ表示である。図８Ａ〜８Ｄは、利用可能なＡＲＯＣＤＵページの一部を示す。図８Ａはデフォルトページである。図８Ｂは、状況認識ページであり、状況認識ウインドウ１５０と幾つかのＲＶＳ表示１５２を示す。図８Ｃは、ドローグ及びドローグのライトがウインドウ１５４と１５５で制御されている中央ドローグのページを示す。図８Ｄは、ブーム管理のページであり、ここではブームがウインドウ１５６と１５７を使用して制御されている。オペレータは、システムを監視し制御入力をするのと同時に、状況認識ウインドウ１５０、ＲＶＳ表示１５２を見ることができることに留意したい。
【００２８】
遠隔視覚システム（ＲＶＳ）ビデオは、ＨＭＤ１６２（図９に示す）上のビデオ処理及び表示１６０のために、光ファイバー線を介してデジタル処理でＲＡＲＯステーションへ送信される。表示モジュールは、ＡＲＯ及びインストラクターへ、ＢＡＲＣＳ、高解像度、立体ビデオイメージを提供する。図７Ａ及び７Ｂを参照すると、ＨＭＤはまたモノ表示における５つのビデオカメラ（ＢＡＲＣＳ及びＳＡＣＳ）のいずれかからイメージを表示することもできる。給油データの画面上のグラフィックオーバーレイはフルカラーで見られる。オペレータは頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ）を装着しながら、ＡＲＯＣＤＵの下部を見ることができる。ＨＭＤはオーディオヘッドセットと酸素マスクに適合する。
【００２９】
本装置及びプロセスの上述した実施形態は、単なる実行の可能な実施例であり、単に本発明の原理の確実な理解のために記載されたものであることが強調されるべきである。本明細書に説明された空中給油システムのコマンド及び制御の多くの異なる実施形態を、前述の発明の精神及び範囲から逸脱することなく、構成及び／又は製造することができる。例えば、照明が暗い状況での給油のために、カメラシステムに赤外線装置を配設することができる。配信コマンド及び制御システムを宇宙船、及び船に使用することもできる。これらのそして他の上記変更及び変形例は全て本発明の範囲内で本明細書に含まれ、下記の請求項によって保護されるものである。したがって、本発明の範囲は、添付の請求項に指示される以外は限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
2011507755.tif 000013
【図８Ｄ】
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【図９】
2011507755.tif 000015
【国際調査報告】
2011507755.tif 000016
2011507755.tif 000017
2011507755.tif 000018