EP-4736755-A2 - MONITORING SYSTEM WITH A FUNCTION CHECK

Abstract

Es wird ein Überwachungssystem für Piloten oder Copiloten von Luftfahrzeugen beschrieben. Mittels einer Sensorik kann eine messtechnische Erfassung von Gaskonzentrationen erfolgen. Mittels eines Messmanövers (200) ist eine Kontrolleinheit in Zusammenwirkung mit einem Drucksensor in der Lage, einen Druck in einer Atemmaske des Piloten oder Copiloten zu bestimmen.

Inventors

• OSTERLOH, Christoph
• GERDER, HENNING

Assignees

• Dräger Safety AG & Co. KGaA

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20210610

Claims (11)

1. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) zur Überwachung einer Gaszusammensetzung von Luft Atemluft oder Atemgasen in Luftfahrzeugen mit - einer Kontrolleinheit (70) zu einer Kontrolle des Überwachungssystems und - einer Sensorik (60), - ein Modul (50) zum Gastransport mit einer Pumpe P M dadurch gekennzeichnet, dass - die Sensorik (60) Messmodule mit mindestens einem Gassensor (64, 68), einem Drucksensor (67) und einem Durchflusssensor (48) aufweist, - das Modul (50) zu einer Förderung von Mengen oder Teilmengen an Atemgas oder Atemluft von einer Atemmaske (20) mittels einer Messgasleitung (10) zu der Sensorik (60, 64, 68) ausgebildet ist, - die Kontrolleinheit (70) zu einer Kontrolle des Moduls (50) zum Gastransport ausgebildet ist und weiter ausgebildet ist, einen Ablauf einer messtechnischen Überwachung der Gaszusammensetzung von Luft, Atemluft oder Atemgasen in Luftfahrzeugen oder Fluggeräten zu organisieren, zu kontrollieren, zu steuern oder zu regeln, - die Kontrolleinheit (70) in Zusammenwirkung mit der Sensorik (60, 48, 67) und des Moduls (50) zum Gastransport mit der Pumpe P M zu einer Durchführung eines Messmanövers (200) zu einer Bestimmung eines aktuellen Druckniveaus in der Atemmaske (20) ausgebildet ist, - die Kontrolleinheit (70) mittels des Messmanövers (200) zu einer Bestimmung eines statischen Druckniveaus ausgebildet ist, - die Kontrolleinheit (70) mittels des Messmanövers (200) zu einer Bestimmung eines dynamischen Druckniveaus ausgebildet ist, - die Kontrolleinheit mittels des Messmanövers (200) zu einer Bestimmung eines Offsetdruckniveaus auf Basis des statischen Druckniveaus und auf Basis des dynamischen Druckniveaus ausgebildet ist und - die Kontrolleinheit (70) zu einer Berücksichtigung des Offsetdruckniveaus bei der Bestimmung des aktuellen Druckniveaus in der Atemmaske (20) ausgebildet ist.
2. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit ausgebildet ist, bei der Durchführung des Messmanövers (200) Informationen hinsichtlich Atemphasen des Flugzeugführers (99) bei der messtechnischen Erfassung und/oder Bestimmung des statischen Druckmesswertes und/oder des dynamischen Druckmesswertes mit zu berücksichtigen.
3. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) mindestens ein Anzeigeelement (44) zu einer Anzeige von - Ereignissen, Situationen, Statusdaten, aktuellen Messwerten, - zeitlich zurück liegenden Messwerten, - von Messwerten abgeleitete Messgrößen, wie beispielsweise Maximal- oder Minimalwerte, Mittelwerte, Trends, Statistiken, Ereignissen, Alarmsituationen angeordnet ist oder dem Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) zugeordnet ist.
4. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Überwachungssystem ein Bedienelement (40) zu einer Bedienung des Überwachungssystems (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) oder ein Eingabeelement (80) angeordnet ist, wobei das Eingabeelement (80) ausgebildet ist, dem Anwender zu ermöglichen, bestimmte Situationen, definierte Aktionen, beispielsweise das Messmanöver (200) oder Zustände an dem Überwachungssystem zu initiieren, zu annotieren, zu triggern, zu starten oder zu beenden.
5. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (40) oder das Eingabeelement (80) durch einen Beschleunigungssensor (61) ausgebildet ist.
6. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein optionales HME-Filterelement (54) in der Messgasleitung (10) oder am Modul zum Gastransport (50) angeordnet ist.
7. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nahe am Modul (50) zum Gastransport mit der Pumpe P M ein Abschaltventil (57) angeordnet ist und wobei die Kontrolleinheit (70) ausgebildet ist, eine Kontrolle des Abschaltventils (57) und/oder des Moduls (50) zum Gastransport mit der Pumpe P M bei der Durchführung des Messmanövers (200) einzubeziehen.
8. Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) ein Umschaltventil (55) angeordnet ist, welches eine Umschaltung von Mengen oder Teilmengen an Gasproben zwischen einem Gaseinlass (51) der Messgasleitung (10) und einem weiteren Gasanschluss (52) ermöglicht, wobei das Umschaltventil (55) von der Kontrolleinheit (70) kontrolliert wird, um eine Zuführung von Außenluft von außerhalb des Luftfahrzeuges oder Fluggerätes oder Innenluft aus Kabine oder Cockpit des Luftfahrzeuges oder Fluggerätes über den weiteren Gasanschluss (52) zu ermöglichen und um der Kontrolleinheit (70) in Zusammenwirkung mit der Sensorik (60, 48, 67) eine Überwachung von Gaskonzentrationen in der Atemmaske 20 und/oder in Cockpit oder Kabine zu ermöglichen.
9. Verfahren zu einer Durchführung eines Messmanövers (200) bei einem Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kontrolleinheit (70) in einer Schrittabfolge (201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209, 210) beginnend mit einem Start (201): - in einem ersten Schritt eine Deaktivierung (202) der Pumpe P M (50) vorgenommen wird, - in einem zweiten Schritt ein Verschließen (203) des Abschaltventils (57) vorgenommen wird, - in einem dritten Schritt ein erster Messvorgang (204) durch den Drucksensor (67) mit einer Druckmessung zur Bestimmung des statischen Druckniveaus ausgeführt wird, - in einem vierten Schritt eine Öffnung (205) des Abschaltventils (57) vorgenommen wird, - in einem fünften Schritt eine Aktivierung (206) der Pumpe P M (50) zu einer Förderung einer definierten Fördermenge an Mengen an Gas von der Atemmaske (20) durch die Messgasleitung (10) in das Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) zu der Sensorik (60, 48, 67) vorgenommen wird, wobei eine Kontrolle und Überwachung der Fördermenge durch eine Durchflussmessung (207) mittels des Durchflusssensors (48) und der Kontrolleinheit (70) vorgenommen wird, - in einem sechsten Schritt ein weiterer Messvorgang (208) durch den Drucksensor (67) mit einer Druckmessung zur Bestimmung des dynamischen Druckniveaus ausgeführt wird, - in einem siebten Schritt mit den Druckmesswerten der ersten Druckmessung (204) und der weiteren Druckmessung (208) eine Ermittlung eines Differenzwertes durchgeführt wird, wobei der Differenzwert einen aktuellen Druckabfall (209) über die Atemmaske (20) und die Messgasleitung (10) und das optionale Filterelement (54) indiziert und ein Offsetdruckniveau darstellt, welches für die Bestimmung des Maskendrucks im Betrieb des Überwachungssystems (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) als ein Kalibrierwert bereitgestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kontrolleinheit (70) im dritten, fünften und/oder sechsten Schritt die messtechnischen Erfassungen der statischen und dynamischen Druckniveaus und/oder der Durchflussmengen synchronisiert mit der Atmung des Flugzeugführers, Piloten oder Copiloten (99) vorgenommen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kontrolleinheit (70) die Synchronisation mit der Atmung mit Hilfe von Atemphaseninformationen basierend auf im Überwachungssystem (100, 100', 108, 109, 110, 111, 112) mittels der Sensorik (60, 64, 68) messtechnisch erfasster Konzentrationsveränderungen an Kohlenstoffdioxid und/oder Sauerstoff durchgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungssystem für fliegerisches Personal von Luftfahrzeugen oder Fluggeräten mit einer Funktionsüberprüfung. Eine Funktionsüberprüfung von Atemgasversorgungssystemen und/oder zugehörigen Mess- oder Überwachungssystemen ist in Luftfahrzeugen oder Fluggeräten bedeutsam, um einen sicheren Einsatz im Flugbetrieb wie auch die Einsatzbereitschaft der Luftfahrzeuge oder Fluggeräte zu gewährleisten. Unter Luftfahrzeugen oder Fluggeräten sind Flugzeuge oder Hubschrauber der zivilen oder militärischen Luftfahrt, sowie auch ultraschnelle Flugzeuge nahe dem Bereich oder oberhalb des Bereiches der Überschallgeschwindigkeit, zu verstehen. Insbesondere Flüge mit Strahlflugzeugen (Jets) mit Überschallgeschwindigkeiten und/oder in Flughöhen oberhalb von 15.000 Metern oberhalb des Meeresbodens stellen große Anforderungen an das fliegerische Personal, insbesondere an die Piloten von Strahlflugzeugen, hinsichtlich der Flugtauglichkeit mit körperlicher und geistiger Fitness, Aufmerksamkeit, Konzentrationsfähigkeit und Wachsamkeit dar. Damit die körperliche und geistige Fitness und die zum Führen des Fluggerätes erforderliche Wachsamkeit jederzeit in großen Höhen, rasanten Flugmanövern oder Fluglagen, wie beispielsweise Kurvenflug, Sturzflug, Rückenflug mit hohen Geschwindigkeiten (> Mach 1) und mit Beschleunigungen oberhalb oder gar mehrfacher Erdbeschleunigung sowie auch Betankungen in der Luft, gewährleistet ist, ist neben einer verlässlichen Ausstattung des Flugzeugs auch eine gesicherte Versorgung des Flugzeugführers mit einwandfreier und gesundheitlich unbedenklicher Atemluft sehr wesentlich. Zur Versorgung von Luftfahrzeugführern, Flugzeugführern, Piloten, Copiloten mit Atemluft bzw. Atemgas werden beispielsweise Systeme eingesetzt, welche - zumeist aufbereitete oder klimatisierte und gefilterte - Außenluft aus der Umgebung als Atemgasquelle verwenden, es werden aber auch Systeme eingesetzt, in welchen zusätzlicher Sauerstoff der Atemluft bzw. dem Atemgas zugefügt wird. Der Sauerstoff kann dabei, beispielsweise unter hohem Druck (< 200 bar), mittels Drucksauerstoffflaschen im Flugzeug mitgeführt werden und mittels geeigneter Apparaturen zur Druckminderung auf atembaren Druck herabgesetzt werden oder zum direkten Verbrauch im Einsatz durch einen chemischen Sauerstoffgenerator, beispielsweise aus mitgeführtem Natriumchlorat, in einem chemischen Prozess erzeugt werden. Vielfach ist es dem Flugzeugführer, Piloten oder Copiloten dabei ermöglicht, die Dosierung oder Versorgung mit Sauerstoff eigenständig zu aktivieren und/oder Menge und/oder eine Konzentration von Sauerstoff und/oder eine Zusammensetzung des Atemgases eigenständig einzustellen oder vorzugeben. Die Atemluft-/Atemgasversorgung kann dabei direkt aus der Luft von Kabine oder Cockpit erfolgen, es kann aber auch ein Schlauchsystem mit Mund-/Nasen-Maske zu direkter Zufuhr und/oder Abfuhr von Atemluft/Atemgas zum Flugzeugführer, Piloten oder Copiloten zum Einsatz kommen. In jedem Fall ist es erforderlich, dass die Bordtechnik des Luftfahrzeuges oder Fluggerätes die Flugzeugführer, Piloten oder Copiloten im Einsatz mit einwandfreiem und gesundheitlich unbedenklichem Atemgas versorgt. Dazu gehört einerseits, dass die qualitative und quantitative Zusammensetzung des Atemgases, insbesondere die Anteile an Sauerstoff und/oder Kohlenstoffdioxid, in dem Atemgas in einem gesundheitlich unbedenklichen Bereich liegen. In der natürlichen Atmosphäre macht - neben Anteilen von Stickstoff und Edelgasen - der Sauerstoff (O2) einen Anteil von 21% Vol. aus. Der Anteil an Kohlenstoffdioxid (CO2) liegt aktuell in der natürlichen Atmosphäre im weltweiten Mittel unterhalb von 0,05 % Vol. Nach Empfehlungen der amerikanischen Luftfahrtbundesbehörde (FAA) stellt eine Kohlenstoffdioxidkonzentration in Luftfahrzeugen von 30.000 ppm - entsprechend 3% Vol. CO2- den höchsten zulässigen Wert dar. Die amerikanische Gesellschaft für Heizung, Kühlung und Klimatisierung (ASHRAE) empfiehlt als Obergrenze eine Kohlenstoffdioxidkonzentration von 1.000 ppm - entsprechend 0,1 % Vol. CO2. Somit ist auch für die Bereitstellung von Atemgas für Flugzeugführer, Piloten oder Copiloten für den Anteil an Sauerstoff eine Konzentration oberhalb von 21% Vol. und für den Anteil von Kohlenstoffdioxid zumindest gemäß der Empfehlungen der amerikanischen Luftfahrtbundesbehörde (FAA) bzw. gemäß der Empfehlungen der amerikanischen Gesellschaft für Heizung, Kühlung und Klimatisierung (ASHRAE) eine Obergrenze von 0,1 % Vol. CO2 im Einsatz anzustreben. Als wissenschaftlich gesichert gilt, dass Konzentrationen an Kohlenstoffdioxid oberhalb von 1% - 3% Vol. eine Kohlenstoffdioxidvergiftung hervorrufen können, welche beispielsweise durch Übelkeit, Kopfschmerzen und Schwindel gekennzeichnet ist. Konzentrationen an Kohlenstoffdioxid oberhalb von 12% sind unmittelbar tödlich. Auch eine Unterversorgung mit Sauerstoff kann insbesondere für Flugzeugführer, Piloten oder Copiloten gesundheitlich