DE102010001223A1 - Resistance arm protection system for motor drives of aircraft, has potential collision space in area of propeller, in which collision of parts of aircraft or pilot or passenger is feared with propeller - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz von Pilot und Fluggerät vor einer Kollision mit dem Propeller eines Motorantriebes. Motorantriebe kommen für leichte Fluggeräte wie Gleitschirme und Hängegleiter (Drachen) in Betracht. Insbesondere Antriebssysteme für Gleitschirme und sogenannte gewichtskraftgesteuerte Ultraleichtflugzeuge verfügen über ein käfigartiges Schutzsystem zum Schutz des Piloten oder des Fluggeräts vor einer Kollision mit dem Propeller des Antriebs. Diese Schutzsysteme umschließen käfigartig ringförmig den potenziellen Kollisionsraum und verhindern so, dass der Pilot oder sein Passagier in den Kollisionsraum unbeabsichtigt eingreifen kann oder Teile des Fluggeräts, beispielsweise Leinen eines Gleitschirms, in den Kollisionsraum geraten.The invention relates to a device for protecting the pilot and aircraft from collision with the propeller of a motor drive. Motor drives are suitable for light aircraft such as paragliders and hang gliders (kites). In particular, propulsion systems for paragliders and so-called weight-controlled ultralight aircraft have a cage-like protection system for protecting the pilot or the aircraft from colliding with the drive's propeller. These protective systems encircle the potential collision space in a cage-like manner and thus prevent the pilot or his passenger being able to inadvertently intervene in the collision space or parts of the aircraft, for example the lines of a paraglider, getting into the collision space.
Derartige käfigartige Systeme sind aufgrund ihrer Größe schwierig zu transportieren bzw. müssen zerlegt werden, weiterhin weisen sie ein nicht unerhebliches Gewicht auf und erhöhen selbstverständlich den Luftwiderstand des Gesamtsystems.Such cage-like systems are difficult to transport due to their size or must be disassembled, furthermore, they have a significant weight and of course increase the air resistance of the entire system.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein widerstandsarmes Schutzsystem für Motorantriebe von Fluggeräten zu schaffen, das insbesondere für motorisierte Gleitschirme geeignet ist.The object of the invention is to provide a low-resistance protection system for motor drives of aircraft, which is particularly suitable for motorized paragliders.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzsystem gelöst, bei dem der potenzielle Kollisionsraum im Bereich des Propellers, in dem eine Kollision von Teilen des Fluggeräts oder des Piloten oder eines Passagiers mit dem Propeller des Antriebs zu befürchten ist, mittels einer Sensoreinrichtung überwacht wird und bei Eintreten eines Gegenstands in den Kollisionsraum mittels einer Steuereinrichtung unmittelbar die Drehzahl des Propellers drastisch verringert wird.This object is achieved by a protection system in which the potential collision space in the area of the propeller, in which a collision of parts of the aircraft or of the pilot or a passenger with the propeller of the drive is to be feared, is monitored by means of a sensor device and upon occurrence of a Subject in the collision space by means of a control device immediately the speed of the propeller is drastically reduced.
Insbesondere beim Einsatz von Klapppropellern, bei denen bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl der Propeller eingeklappt wird, kann hierdurch eine Kollision wirkungsvoll verhindert werden, indem die Drehzahl des Propellers schnell derart reduziert wird, dass dieser einklappt und somit eine Kollision nicht mehr zu befürchten ist. Es kann aber auch einfach durch die drastische Drehzahlreduzierung, insbesondere beim Abkoppeln des Antriebsmotors oder Stoppen des Motors eine Kollision wirkungsvoll verhindert werden bzw. verhindert werden, dass eine Kollision nachhaltig negative problematische Folgen nach sich zieht.In particular, when using folding propellers, in which falls below a certain speed of the propeller, thereby a collision can be effectively prevented by the speed of the propeller is quickly reduced so that it collapses and thus a collision is no longer to be feared. But it can also be effectively prevented or prevented by the drastic reduction in speed, especially when disconnecting the drive motor or stopping the engine collision that a collision sustains negative problematic consequences.
Die genannte drastische Drehzahlreduzierung kann durch einen Notstopp des Motors bewirkt werden, wobei insbesondere bei Verwendung von Elektromotoren der Notstopp ein aktives Abbremsen der Motorwelle umfassen kann. Es kann aber auch zusätzlich oder alternativ eine Bremseinrichtung vorgesehen sein, mittels der die Propellerwelle drastisch abgebremst werden kann. Hierzu können übliche Bremsvorrichtungen wie Scheibenbremsen und dergleichen eingesetzt werden. Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ die Propellerwelle vom Antrieb abgekoppelt werden. Insbesondere bei Verwendung einer zusätzlichen Bremseinrichtung für die Propellerwelle kann auf diese Weise die Drehzahl des Propellers schnell drastisch reduziert werden, was wie ausgeführt, insbesondere bei Verwendung von Klapppropellern zu einem sehr schnellen Einklappen des Propellers führt.Said drastic speed reduction can be effected by an emergency stop of the engine, wherein in particular when using electric motors, the emergency stop may include an active braking of the motor shaft. But it can also be additionally or alternatively provided a braking device by means of which the propeller shaft can be braked drastically. For this purpose, conventional brake devices such as disc brakes and the like can be used. Furthermore, additionally or alternatively, the propeller shaft can be decoupled from the drive. In particular, when using an additional braking device for the propeller shaft, the speed of the propeller can be quickly reduced drastically in this way, which, as stated, especially when using folding propellers leads to a very fast folding of the propeller.
Herkömmliche Klapppropeller verfügen über einen Mechanismus, der beispielsweise durch Federn aktiviert wird und bei Unterschreiten einer Mindestdrehzahl den Propeller einklappt. Wird die Propellerdrehzahl durch den Antrieb über diese Mindestdrehzahl erhöht, klappt der Propeller gegen die Kraft der Einklappeinrichtung aus und steht zum Antrieb des Systems zur Verfügung. Es handelt sich hierbei um passive Systeme, bei denen das Ein- und Ausklappen des Propellers ausschließlich durch die Drehzahl der Propellerwelle bewirkt wird. Es ist jedoch auch ein aktives System möglich, bei dem der Propeller beispielsweise über Elektromotoren ein- bzw. ausgeklappt wird. Bei einem derartigen System kann der Propeller durch die Steuereinrichtung, im Falle dass eine Kollision droht, aktiv eingeklappt werden. Diese Maßnahme, den Propeller aktiv einzuklappen, kann eine Kollision wirksam verhindern. Diese Maßnahme kann somit alternativ zu einer drastischen Drehzahlreduzierung des Propellers eingesetzt werden oder zusätzlich vorgenommen werden.Conventional folding propellers have a mechanism that is activated, for example by springs and collapses below a minimum speed, the propeller. If the propeller speed is increased by the drive above this minimum speed, the propeller flips against the force of the folding device and is available to drive the system. These are passive systems in which the folding and unfolding of the propeller is effected solely by the speed of the propeller shaft. However, it is also an active system possible, in which the propeller, for example, via electric motors is folded or unfolded. In such a system, the propeller can be actively folded by the control device in the event that a collision threatens. This action to actively collapse the propeller can effectively prevent a collision. This measure can thus be used as an alternative to a drastic reduction in speed of the propeller or be made in addition.
Es kann aber auch eine Vorrichtung zum Einsatz kommen, bei der der Propeller in der gewohnten Weise im Normalbetrieb bei Unterschreiten einer Mindestdrehzahl eingeklappt wird, also ein grundsätzlich passives System, jedoch dieser Einklappvorgang im Falle einer drohenden Kollision aktiv unterstützt wird, so dass es bereits bei Unterschreiten einer zweiten höheren Mindestdrehzahl des Propellers zu einem Einklappen desselben kommt.But it can also be used a device in which the propeller is folded in the usual way in normal operation falls below a minimum speed, so a basically passive system, but this Einklappvorgang is actively supported in the event of an imminent collision, so that it already at Falling below a second higher minimum speed of the propeller to fold it comes the same.
Um den potenziellen Kollisionsraum wirkungsvoll zu überwachen, kann es vorteilhaft sein, mehrere Sensoren ringartig um die Propellerwelle herum anzuordnen. Ebenso kann ein ringartiger Sensor entsprechend verwendet werden. Auch durch einen umlaufenden auf der Propellerwelle vorgesehenen Sensor kann eine entsprechende Überwachung gewährleistet werden.To effectively monitor the potential collision space, it may be advantageous to arrange a plurality of sensors in a ring around the propeller shaft. Likewise, a ring-like sensor can be used accordingly. Also, by a circumferential sensor provided on the propeller shaft, a corresponding monitoring can be ensured.
Die Sensoren müssen an einem definierten Platz angeordnet werden, der eine definierte Lagebeziehung zum potenziellen Kollisionsraum aufweist. Hierfür hat sich das Gehäuse des Antriebs, die Propellerwelle oder die Propellernabe bewährt.The sensors must be placed at a defined location that has a defined positional relationship to the potential collision space. For this, the housing of the drive, the propeller shaft or the propeller hub has proven itself.
Alternativ oder zusätzlich können auch Sensoren vorgesehen sein, die am Fluggerät und/oder dem Piloten bzw. einem Passagier vorgesehen sind. Grundsätzlich kann der potenzielle Kollisionsraum direkt überwacht werden, wie vorangehend ausgeführt, es ist aber auch eine indirekte Überwachung denkbar, bei der am Fluggerät und/oder Pilot oder einem Passagier Sensoren angeordnet werden, die gewährleisten, dass eine Detektion folgt, wenn Teile des Fluggeräts oder Körperteile des Piloten oder Passagiers in den Kollisionsraum eindringen. Hierzu können z. B. Extremitätssensoren zum Einsatz kommen, die an den grundsätzlich gefährdeten Extremitäten von Pilot und/oder Passagier vorgesehen sind, sowie Sensoren am Fluggerät, beispielsweise Neigungssensoren, die an Leinen oder Fanggurten, beispielsweise von Gleitschirmen, befestigt sind und eine Detektion ermöglichen, falls Leinen oder Fangleinen oder eben Körperteile von Pilot oder Passagier in den potenziellen Kollisionsraum eindringen. Alternatively or additionally, sensors may be provided which are provided on the aircraft and / or the pilot or a passenger. Basically, the potential collision space can be monitored directly, as stated above, but it is also an indirect monitoring conceivable in which the aircraft and / or pilot or a passenger sensors are arranged to ensure that a detection follows when parts of the aircraft or Penetrate body parts of the pilot or passenger in the collision space. For this purpose, z. B. extremity sensors are used, which are provided on the fundamentally vulnerable limbs of pilot and / or passenger, and sensors on the aircraft, such as inclination sensors, which are attached to lines or safety harnesses, for example of paragliders, and allow detection if lines or Penetration lines or even body parts of pilot or passenger penetrate into the potential collision space.
Wenn sich der Pilot stark nach vorne neigt, wird selbstverständlich die Propellerachse auch entsprechend geneigt, so dass die Spitzen des drehenden Propellers weiter nach vorne reichen. In diesem Zustand besteht grundsätzlich die Gefahr, dass die Propellerspitzen mit Leinen eines Gleitschirms in Berührung kommen. Wenngleich ein starkes nach vorne Neigen des Piloten im Flug grundsätzlich nicht zu befürchten ist, kann dies beim Startlauf durchaus der Fall sein. Über einen Neigungssensor am Antriebssystem, der beispielsweise am Gehäuse, aber auch der Propellerachse oder einem anderen Bauteil des Antriebssystem vorgesehen sein kann, kann eine übermäßige Neigung des Antriebssystems und damit der Propellerachse detektiert werden und für den Fall, dass eine Kollision zu befürchten ist, entsprechende Sicherheitsmaßnahmen durch die Steuereinrichtung eingeleitet werden.Of course, if the pilot tilts strongly forward, the propeller axis will also be tilted accordingly so that the tips of the rotating propeller continue to extend forward. In this condition, there is always the danger that the propeller tips come into contact with the lines of a paraglider. Although a strong forward tilting of the pilot in flight is basically not to be feared, this can definitely be the case during take-off. About an inclination sensor on the drive system, which may be provided for example on the housing, but also the propeller shaft or another component of the drive system, an excessive inclination of the drive system and thus the propeller axis can be detected and in the event that a collision is to be feared corresponding Security measures are initiated by the control device.
An den Tragegurten eines Gleitschirms können ebenfalls Neigungssensoren vorgesehen sein, mittels denen in der bereits beschriebenen Art und Weise sichergestellt wird, dass sich die Tragegurte und damit die Leinen eines Gleitschirms nicht in den Kollisionsraum begeben. Bei Verwendung derartiger Neigungssensoren kann ein noch zu akzeptierender Neigungswinkel definiert werden, der für den Betrieb des Systems unproblematisch ist und die Kollision sicher ausschließt. Bei Überschreiten dieses Neigungswinkels werden dann die genannten Sicherheitsmaßnahmen ergriffen. Da der Propeller im Rücken des Piloten oder eines Passagiers vorgesehen ist, ist ein tolerierbarer Neigungswinkel nach hinten zu definieren.On the risers of a paraglider tilt sensors may also be provided by means of which it is ensured in the manner already described that the straps and thus the lines of a paraglider do not go into the collision space. When using such inclination sensors, an acceptable inclination angle can be defined, which is not a problem for the operation of the system and safely excludes the collision. If this angle of inclination is exceeded then the said security measures are taken. Since the propeller is provided in the back of the pilot or a passenger, a tolerable angle of inclination is to define to the rear.
Zum Absetzen des Antriebssystems kann ein Bodenschutz sinnvoll sein, der beispielsweise in Form eines Bügels ausgebildet ist und beim Absetzen des Antriebssystems dieses abstützt. Ein derartiger Bodenschutz kann auch so gestaltet sein, dass er den laufenden antriebsbereiten Propeller vor Bodenkontakt schützt, um beispielsweise in der Startphase unbeabsichtigten Bodenkontakt und damit Zerstörung des Propellers zu vermeiden. In diesem Fall kann ein Bügel vorgesehen sein, der sich so weit nach unten erstreckt, dass ein Kontakt der Propellerspitzen mit dem Boden ausgeschlossen wird.To settle the drive system, a soil protection may be useful, which is for example in the form of a bracket and supports this when discontinuing the drive system. Such a soil protection can also be designed so that it protects the current propeller ready for propulsion from contact with the ground in order, for example, to avoid inadvertent contact with the ground and thus destruction of the propeller in the starting phase. In this case, a bracket may be provided which extends so far down that contact of the propeller tips with the ground is excluded.
In ähnlicher Weise kann nach oben hin ein Leinenschutzbügel vorgesehen sein, der bei Verwendung eines Gleitschirms gewährleistet, dass insbesondere in der Startphase Leinen nicht in den Drehbereich des Propellers geraten können. Hierzu kann ein einfacher Bügel vorgesehen sein, es können aber auch mehrere Bügel, beispielsweise ein Bügel vor und ein Bügel hinter dem Propeller angeordnet sein. Da es sich hierbei um einen einfachen Bügel handeln kann, ohne dass ein geschlossener Käfig gebildet werden muss, halt sich die Erhöhung des Luftwiderstands in Grenzen. Ein derartiges System ist insbesondere für die Schulung sinnvoll und kann so ausgebildet sein, dass der oder die Bügel leicht zu demontieren sind, so dass, wenn der Pilot mit dem neuen Antriebssystem vertraut ist, auf Bügel verzichtet werden kann. Ebenso kann der genannte Bodenschutz demontierbar gestaltet sein.Similarly, upwards, a line guard may be provided which, when using a paraglider, ensures that, especially in the starting phase, lines can not get into the range of rotation of the propeller. For this purpose, a simple bracket may be provided, but it can also be arranged several brackets, for example, a bracket in front and a bracket behind the propeller. Since this can be a simple bracket, without a closed cage must be formed, the increase in air resistance is limited. Such a system is particularly useful for training and can be designed so that the one or more brackets are easy to disassemble, so that when the pilot is familiar with the new drive system, can be dispensed with brackets. Likewise, said soil protection can be made removable.
Grundsätzlich kann die Überwachung des Kollisionsraums auf die beschriebene direkte oder indirekte Art und Weise so erfolgen, dass die Sensoren ein Signal geben, wenn ein Eindringen in den Kollisionsraum erfolgt, das System kann aber auch so gestaltet sein, dass die Sensoren ein Signal abgeben, solange keine Kollision zu Befürchten ist. Ein derartiges Vorgehen hat den großen Vorteil, dass keine gesonderte Überwachung der Funktionstüchtigkeit des Sensors erforderlich ist, sondern vielmehr der Ausfall des Sensorsignals die Sicherheitsmaßnahme drastisches Reduzieren der Propellerdrehzahl und/oder Einklappen des Propellers auslöst, d. h. ein Sensorausfall kann nicht zu einem Sicherheitsproblem führen. Insbesondere bei der genannten indirekten Überwachung des Kollisionsraums durch Sensoren am Fluggerät und Pilot oder Passagier ist diese Vorgehensweise vorteilhaft.Basically, the monitoring of the collision space in the described direct or indirect manner can be such that the sensors give a signal when entering the collision space, but the system can also be designed so that the sensors emit a signal, as long as no collision is to be feared. Such a procedure has the great advantage that no separate monitoring of the functionality of the sensor is required, but rather the failure of the sensor signal triggering the safety measure drastically reducing the propeller speed and / or folding the propeller, d. H. a sensor failure can not lead to a security problem. Particularly in the case of the aforementioned indirect monitoring of the collision space by sensors on the aircraft and pilot or passenger, this procedure is advantageous.
Als Sensoren können unterschiedlichste Sensoren zum Einsatz kommen. Diese können auf Ultraschall-, Infrarotbasis arbeiten oder Radar- oder Laserstrahlen nutzen.As sensors, a wide variety of sensors can be used. These can work on ultrasound, infrared or use radar or laser beams.
Die Erfindung wird näher anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention will be described in more detail with reference to two preferred embodiments.
Es zeigenShow it
In
In grundsätzlich ähnlicher Weise wird zumindest ein Teil der Antriebseinheit
Bei dem konkreten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel kommt zum Antrieb des Propellers
Wie aus
Mit den Extremitätssensoren kann problemlos festgestellt werden, wenn der Pilot zu weit nach hinten greift und dann die Steuereinrichtung in der dargelegten Weise aktiviert werden. Ebenso verhält es sich bei den Neigungssensoren, die ein Zurückneigen des Gleitschirms detektieren, so dass sicher verhindert werden kann, dass Tragegurte oder Leinen eines Gleitschirms, beispielsweise in Folge eines Strömungsabrisses, in den Kollisionsraum geraten. Durch die Neigungssensoren kann natürlich auch in der Startphase der Kollisionsraum überwacht werden und ein Antrieb des Propellers erst dann ermöglicht werden, wenn der Gleitschirm sich zumindest weitgehend in Fluglage über dem Piloten befindet.With the extremity sensors can be easily determined if the pilot reaches too far back and then the controller are activated in the manner outlined. The same applies to the inclination sensors, which detect a tilting back of the paraglider, so that it is possible to reliably prevent straps or lines of a paraglider from getting into the collision space, for example due to a stall. By inclination sensors can of course be monitored in the starting phase of the collision space and a drive of the propeller will be made possible only when the paraglider is at least largely in flight above the pilot.
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