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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stoppen zumindest eines in einem Rotorkreis drehenden Rotors eines Fluggerätes, insbesondere eines Drohnenrotors, bei einer Kollision mit einem Hindernis, wobei der zumindest eine Rotor bei der Kollision mit dem Hindernis mittels einer Stoppvorrichtung von einem Drehzustand in einen Stillstandszustand überführbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Antriebssystem für ein unbemanntes Fluggerät mit zumindest einem Rotor und einer solchen Vorrichtung sowie ein unbemanntes Fluggerät mit einer Vorrichtung oder einem Antriebssystem.
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Fluggeräte, insbesondere unbemannte Fluggeräte, auch genannt UAV oder AUS, wie beispielsweise sogenannte Drohnen, sind häufig mit einem Rotor oder mehreren Rotoren ausgestattet, um Auftrieb und/oder Vortrieb für deren Flug zu erzeugen. Dabei ist es insbesondere bei der Interaktion mit Personen nicht immer zu vermeiden, dass eine Person mit einem Rotor in Kontakt kommt. Ebenso ist eine Kollision mit einem Gegenstand manchmal nicht vermeidbar, beispielsweise bei Einsatz einer Drohne zur Personensuche in unbekanntem Gebiet.
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Bekannte unbemannte Fluggeräte haben häufig nur die übliche Motorsteuerung zur Verfügung, um beispielsweise den Rotor oder die Rotoren zum Stillstand zu bringen. Hierfür wäre dann auch aufwändige Sensorik notwendig. Alternativ sind die Rotoren von Drohnen in einem Rotorschutzring eingefasst, der jedoch nur seitlichen Eingriffsschutz bietet. Ein Eingreifen entlang der Rotorachse und damit ein Verletzen einer Person ist immer noch möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Stoppen zumindest eines in einem jeweiligen Rotorkreis drehenden Rotors eines unbemannten Fluggerätes, insbesondere eines Drohnenrotors, bei einer Kollision mit einem Hindernis, wobei der jeweilige Rotor bei der Kollision mit dem Hindernis mittels einer Stoppvorrichtung von einem Drehzustand in einen Stillstandszustand überführbar ist, wobei die Stoppvorrichtung eine dem jeweiligen Rotor zugewandte Fangeinrichtung und eine mechanisch aktivierbare Auslöseeinrichtung aufweist, wobei die mechanisch aktivierbare Auslöseeinrichtung mit der Fangeinrichtung wirkverbunden ist und wobei die Fangeinrichtung bei der Kollision mittels der mechanisch durch die Kollision aktivierten Auslöseeinrichtung in den jeweiligen Rotorkreis bewegt und mit dem jeweiligen Rotor in Eingriff bringbar ist, sodass der Rotor mittels der Fangeinrichtung mechanisch gestoppt wird.
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Eine solche Fangeinrichtung kann gemeinsam mit der mechanisch aktivierbaren Auslöseeinrichtung direkt, unmittelbar und insbesondere ohne elektronische Sensorik dazu führen, dass der Rotor bestenfalls innerhalb einer Teilumdrehung mechanisch zum Stillstand gebracht wird und damit kein weiteres Gefährdungspotenzial gegenüber Gegenständen und/oder Personen vorliegt. Dabei ist die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund der mechanisch wirksamen Komponenten sehr einfach aufgebaut und günstig erstellbar.
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Folgende Begriffe seien in diesem Zusammenhang erläutert:
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Eine „Vorrichtung zum Stoppen“ bezeichnet in diesem Zusammenhang jede technische Vorrichtung, welche geeignet ist, einen „Rotor“, also eine zum Auftrieb und/oder Vortrieb geeignete, drehende und beispielsweise durch einen Anstellwinkel eines jeweiligen Rotorblattes schuberzeugende Einrichtung, derart abzubremsen oder vollständig zum Stoppen zu bewegen, dass keine Gefährdung mehr davon ausgeht. „Stoppen“ beschreibt in diesem Zusammenhang sowohl das Abbremsen als auch das vollständige Anhalten einer Drehbewegung eines solchen Rotors. Ein Abbremsen muss dann zumindest soweit erfolgen, dass eine verbleibende Drehzahl und die damit verbundene kinetische Energie unterhalb einer Schädigungsgrenze liegen. Ein solcher Rotor weist dabei üblicherweise ein, zwei oder auch mehrere solcher sogenannten Rotorblätter auf, welche sich in einem „Rotorkreis“ drehen. Der Rotorkreis beschreibt hierbei die von den Rotorblättern des Rotors überstrichene Fläche während des Drehens.
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Ein „Fluggerät“ ist in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Drohne, ein Helikopter oder auch ein anderes, beispielsweise ferngesteuertes oder auch selbsttätig navigierendes, Fluggerät. Eine Drohne ist dabei auch unter den Bezeichnungen „unmanned aerial system“ (UAS), „unmanned aerial vehicle“ (UAV) oder mit mehreren Rotoren als „Multikopter“, sowie konkret nach der Anzahl der Rotoren benannt, beispielsweise als „Quadrokopter“ mit demnach vier Rotorblättern, „Hexakopter“ mit sechs Rotorblättern oder als „Oktokopter“ mit acht Rotorblättern. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass die Erfindung nicht auf unbemannte Fluggeräte beschränkt ist, jedoch vorteilhafterweise besonders bei solchen unbemannten Fluggeräten eingesetzt werden kann. Ebenso ist die Erfindung auch für bemannte Fluggeräte einsetzbar, sofern das abrupte Stoppen eines von beispielsweise mehreren Rotoren die Flugsicherheit nicht gefährdet oder beispielsweise Kontrollmittel oder Sicherheitseinrichtungen vorhanden sind, welche eine entsprechende Vorrichtung für notwendige Rotoren außer Kraft setzt, wenn beispielsweise ein Auslösen einer solchen Vorrichtung für einen einzelnen Rotor erfolgt ist.
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Im allgemeinen Sprachgebrauch sind solche unbemannten Fluggeräte als „Drohnen“ bekannt, weswegen der Rotor im Zusammenhang mit dieser Erfindung auch als „Drohnenrotor“ bezeichnet werden kann.
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Eine „Kollision“ mit einem Hindernis bezeichnet beispielsweise das Heranfliegen des Fluggerätes an dieses Hindernis sowie ein mechanisches Berühren des Hindernisses. Dabei kann auch schon eine minimale Berührung mit dem Hindernis als Kollision angesehen werden. Ausschlaggebend ist hierbei, dass bei einer solchen Kollision beispielsweise der Rotor das Hindernis selbst oder auch eine Person gefährdet. Ein „Hindernis“ ist in diesem Zusammenhang dabei jede physische Anordnung, beispielsweise ein Gegenstand oder auch eine Person. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass die Auslöseeinrichtung auch eine Auslöseschwelle aufweisen kann, also beispielsweise erst bei Überschreiten einer mechanischen Kraft gegenüber dem Hindernis auslöst und Kollisionen unterhalb dieser Auslöseschwelle unbeachtet bleiben.
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Eine „Stoppvorrichtung“ ist dabei diejenige Vorrichtung oder Anordnung, welche den Rotor von einem „Drehzustand“, also seiner typischen, Auftrieb erzeugenden Bewegung, in einen „Stillstandszustand“ überführen kann. Der Stillstandszustand steht hierbei beispielhaft für einen stillstehenden Rotor, kann jedoch ein Absenken der Rotordrehzahl auf ein Maß unterhalb einer Gefährdungsschwelle für beispielsweise eine Person bezeichnen.
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Eine „Fangeinrichtung“ bezeichnet beispielsweise eine mechanische Einrichtung zum Eingreifen mit dem Rotor oder mit einem einzelnen Rotorblatt, welche geeignet ist, mechanisch den Stillstand des Rotors herbeizuführen. Dabei greift die Fangeinrichtung beispielsweise mit einer Spitze eines Rotorblattes zusammen und ist an einem Fixpunkt befestigt, sodass die noch im drehenden Rotor befindliche Energie mittels der Fangeinrichtung abgebaut werden kann. Dabei kann die Fangeinrichtung sowohl nach dem Stoppen des Rotors unbeschädigt bleiben als auch eine dauerhafte Beschädigung toleriert sein.
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Eine „mechanisch aktivierbare Auslöseeinrichtung“ beschreibt beispielsweise eine in Richtung des Hindernisses ausgerichtete Antastvorrichtung oder mittels des Kontaktes mit dem Hindernis ausgelöste Schnappvorrichtung, welche dann dazu führt, dass die Fangeinrichtung durch eine Wirkverbindung mit der Auslöseeinrichtung in den Rotorkreis bewegt wird. Somit wird dann die Fangeinrichtung mit dem Rotor in Eingriff gebracht und der Rotor gestoppt.
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Die „Auslöseeinrichtung“ ist dabei mit der Fangeinrichtung „wirkverbunden“, also dazu eingerichtet, mechanisch auf die Fangeinrichtung einzuwirken und diese in den jeweiligen Rotorkreis hineinzubewegen. Sofern dann die Fangeinrichtung mit dem Rotor „in Eingriff“ ist, kann die Fangeinrichtung mechanisch auf den Rotor wirken und dessen Rotationsenergie ableiten oder abbauen, sodass der Rotor letztlich zum Stillstand gebracht wird. Hierzu ist anzumerken, dass die Auslöseeinrichtung, beispielsweise mechanisch gekoppelt mit anderen Fangeinrichtungen oder Fangmitteln für jeweilige Rotoren des jeweiligen Fluggerätes, auch ein Stoppen von mehreren oder allen Rotoren bewirken kann. Dazu kann beispielsweise eine Zugseilführung oder Zugbandführung und/oder eine hydraulische oder eine pneumatische Kraftweiterleitung von der jeweiligen Stoppvorrichtung an mehrere Fangeinrichtungen von jeweiligen Rotoren geführt sein, sodass bei Auslösen einer jeweiligen Auslöseeinrichtung gleichzeitig mehrere oder alle an einem solchen Fluggerät und einem jeweiligen Rotor zugeordnete Fangeinrichtungen mit dem jeweiligen Rotor in Eingriff gebracht werden. Damit kann ein sicherer Zustand für alle Rotoren erreicht werden, zudem würde die Steuerung einer Drohne oder eines UAS versuchen, einen Stopp nur eines Rotors von mehreren vorhandenen Rotoren zu Kompensieren und so eine unkontrollierbare Fluglage herbeiführen.
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Kerngedanke der Erfindung ist hierbei insbesondere, dass der Rotor oder mehrere Rotoren rein mechanisch oder hauptsächlich mechanisch, insbesondere ausschließlich mechanisch, zum Stillstand gebracht wird oder werden. Damit wird zwar eine sehr robuste und gewaltsame Abbremsung des jeweiligen Rotors oder mehrerer oder aller verbunden, jedoch ist damit auch ein besonders sicheres und schnelles Abbremsen des Rotors gewährleistet.
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Um die Stoppvorrichtung innerhalb bestehender, beispielsweise bei einer Drohne vorhandener, Bauteile zu integrieren, kann die Auslöseeinrichtung so ausgeführt sein, dass die Auslöseeinrichtung einen gegenüber dem Rotorkreis beweglich angeordneten, insbesondere flexiblen Rotorschutzring aufweist oder an einem solchen Rotorschutzring angeordnet oder aufgenommen ist. Dabei ist die Fangeinrichtung an einer dem Rotorkreis zugewandten Innenseite des Rotorschutzrings angeordnet und der gegenüber dem Rotorkreis beweglich angeordnete, insbesondere flexible Rotorschutzring wird durch die Kollision in Richtung des Rotorkreises bewegt oder auch verformt. So kann beispielsweise mittels der Flexibilität des Rotorschutzringes ohne zusätzliche Komponenten die Auslöseeinrichtung mit dem Rotorschutzring einteilig ausgeführt werden, ohne zusätzliche Bauteile zu benötigen. Die Fangeinrichtung kann dann beispielsweise an der Innenseite des Rotorschutzrings befestigt sein, sodass diese durch die Verformung des Rotorschutzringes mit dem Rotorkreis in Eingriff gebracht wird. Sofern ein Stoppen aller Rotoren oder mehrerer Rotoren eines Fluggerätes erzielt werden soll, kann die Fangeinrichtung auch mechanisch mit anderen Fangeinrichtungen für andere Rotoren derart gekoppelt sein, dass das Eingreifen einer Fangeinrichtung automatisch ein Eingreifen aller Fangeinrichtungen mit den jeweiligen Rotoren bewirkt.
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Ein „Rotorschutzring“ beschreibt dabei beispielsweise einen typisch um den Rotorkreis angeordneten, entlang einer Drehachse des Rotors sich erstreckenden Ring, welcher einen mechanischen Eingriff in den Rotor zumindest erschwert. Solche Rotorschutzringe sind beispielsweise bei autonom oder halbautonom fliegenden Drohnen mittlerweile üblich, wobei diese bei bekannten Drohnen üblicherweise starr und ortsfest ausgeführt sind. Gleichsam zu einem flexiblen Rotorschutzring kann der Rotorschutzring selbst auch beweglich gegenüber beispielsweise der Achse des Rotors angeordnet sein, insbesondere mittels Federelementen, sodass ein Verschieben des Rotorschutzringes gegenüber der Achse und damit gegenüber dem Rotorkreis auch ein Ineingriffbringen der Fangeinrichtung bewirkt.
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In einer Ausführungsform ist die Fangeinrichtung an einer dem Rotorkreis zugewandten Stützstruktur, insbesondere an einem Schaumstoff, angeordnet, wobei die Fangeinrichtung insbesondere auf die Stützstruktur oder den Schaumstoff geklebt, genäht und/oder geheftet ist.
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So kann beispielsweise eine für den Rotor nicht schädliche, jedoch mechanisch stützend wirkende Stützstruktur vorgesehen sein, welche sich bei einem Kontakt mit dem Rotorkreis, also mit dem drehenden Rotor, zumindest teilweise auflöst und die Fangeinrichtung freigibt. Insbesondere kann dabei beispielsweise ein Schaumstoff auf die Innenseite eines Rotorschutzringes aufgebracht sein, an dem beispielsweise die Fangeinrichtung angeklebt oder angenäht oder eingeschäumt in den Schaumstoff oder zwischen zwei Schaumstoffstreifen eingeklebt ist. Wird dann der Rotorschutzring in Richtung des Rotorkreises verschoben oder verformt, so wird die Fangeinrichtung durch ein Auflösen des Schaumstoffs bei Kontakt mit den Rotorblättern mit dem jeweiligen Rotorblatt in Eingriff gebracht und kann die Bremswirkung und/oder Stoppwirkung entfalten.
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Um die Fangeinrichtung an unterschiedliche Rotorblätter anzupassen und beispielsweise auch eine universelle Fangeinrichtung für unterschiedliche Rotorblätter bereitstellen zu können, weist die Fangeinrichtung flexibel ausgebildete Fangmittel auf. Solche „Fangmittel“ sind beispielsweise Fasern, Seile oder auch Bänder, welche Teil der Fangeinrichtung sind und insbesondere mit den Rotorblättern in Eingriff kommen oder um diese verwickelt werden, wenn die Fangeinrichtung ihre Wirkung entfaltet.
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In einer Ausführungsform weist die Fangeinrichtung dabei schlaufenförmige und/oder leiterförmig angeordnete Fangmittel auf.
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Solche Schlaufen oder auch wiederkehrend entlang einer Längsrichtung in Form einer Leiter ausgebildete Teile und/oder Fangmittel können sich besonders gut mit einem entsprechenden Rotorblatt verfangen und damit ein sehr schnelles Abbremsen des Rotors bewirken.
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Unabhängig von der Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuereinheit aufweisen, welche einen Flugzustand des Fluggerätes mittels Sensoren, beispielsweise einem Höhensensor oder einem Positionssensor, aufnimmt. Die Steuereinheit kann dann die Fangeinrichtung in einem ersten Flugzustand, beispielsweise einer Startphase oder Landephase, in einen aktivierten Zustand überführen und in einem zweiten Flugzustand, beispielsweise nach Erreichen einer festgelegten Flughöhe oder Erreichen eines festgelegten Abstandes von einem Bediener, insbesondere einem Standort einer Fernsteuerung, in einen deaktivierten Zustand überführen. Damit kann die Fangeinrichtung in entsprechenden kritischen Flugzuständen im aktivierten Zustand zielgerichtet genutzt werden. Der deaktivierte Zustand kann dann dazu dienen, für Flugphasen, in denen beispielsweise eine Gefährdung durch einen freien Fall des Fluggerätes hoch ist, die Fangeinrichtung zielgerichtet außer Betrieb zu setzen. Hierzu wirkt die Steuereinheit beispielsweise aktivierend oder deaktivierend auf die Auslöseeinrichtung ein und/oder koppelt und entkoppelt die Auslöseeinrichtung von der jeweiligen Fangeinrichtung.
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Ergänzend, insbesondere im mittels der Steuereinheit erreichten deaktivierten Zustand der Vorrichtung, oder auch als jeweilige eigenständige Ausführungsform kann der Auslöseeinrichtung ein insbesondere mechanisches Auslösemittel zum Auslösen einer Sicherheitsvorrichtung zugeordnet sein. Das Auslösemittel wird dabei beispielsweise zeitgleich oder zeitverzögert mit der Auslöseeinrichtung aktiviert und aktiviert so die Sicherheitsvorrichtung. Die Sicherheitsvorrichtung kann dabei ein Fallschirm, ein Gesamtrettungssystem oder ein Airbag sein. Die Sicherheitsvorrichtung ist dabei insbesondere im deaktivierten Zustand der jeweiligen Fangeinrichtung, beispielsweise also im freien Flug, aktiviert und damit einsatzbereit. Ebenso kann die Sicherheitsvorrichtung jedoch auch dauerhaft und damit ergänzend zur jeweiligen Fangeinrichtung aktiviert sein.
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Um die Fangeinrichtung flexibel einzusetzen und beispielsweise nur in bestimmten Situationen aktivieren zu können, ist die Fangeinrichtung in einem Führungssystem entlang eines Umfangs des Rotorkreises angeordnet, wobei die Fangeinrichtung entlang des Führungssystems zwischen einer verstauten Position und einer aktivierten Position beweglich angeordnet ist und in der verstauten Position gesichert außer Eingriff mit dem Rotor und in der aktivierten Position mit dem Rotor in Eingriff bringbar ist. Dabei kann die verstaute Position beispielsweise den deaktivierten Zustand der jeweiligen Fangeinrichtung und die aktivierte Position den aktivierten Zustand der jeweiligen Fangeinrichtung wie oben beschrieben realisieren.
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Beispielsweise ist die Fangeinrichtung dabei um einen Umfang des Rotorkreises gleitend angeordnet, sodass diese nach Art eines Vorhanges im Innenbereich des Rotorkreises von der verstauten Position in die aktivierte Position beweglich ist. Die „verstaute Position“ ist dabei eine Position, in der die Fangeinrichtung ausdrücklich nicht mit dem Rotorkreis in Eingriff bringbar ist. Beispielsweise ist die Fangeinrichtung in dieser Position hinter einem Schutz, beispielsweise einem Abdeckstück, verborgen. Die „aktivierte Position“ beschreibt dabei eine Position analog zu den vorig beschriebenen Beispielen, in der also die Fangeinrichtung in Eingriff mit dem Rotor bringbar ist.
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In einer Ausführungsform ist dabei das Führungssystem beispielsweise in einer an einem Umfang des Rotorkreises angeordneten Gleitführung angeordnet, wobei die Gleitführung insbesondere an der Innenseite des Rotorschutzrings geführt ist. Eine solche „Gleitführung“ kann dabei beispielsweise eine Schiene mit entsprechenden Gleitern sein, in der beispielsweise die Fangeinrichtung motorisch beweglich angeordnet ist.
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Um die Fangeinrichtung besonders robust und widerstandsfähig zu gestalten, sind die Fangmittel aus thermoplastischem, duroplastischem und/oder elastomerem Material ausgebildet und/oder die Fangeinrichtung oder die Fangmittel weist oder weisen ein Aramid und/oder ein Polyamid, insbesondere Aramidfasern und/oder Polyamidfasern, auf. Weitere geeignete Fasern können metallisch ausgebilet sein, beispielsweise als Stahlfasern, oder auch mineralisch, beispielsweise als Glasfasern. Solche Fasern, welche als Kunstfasern beispielsweise für ballistische Anwendungen bekannt sind, weisen neben einer hohen Zugfestigkeit auch eine annehmbare Dehnungsfähigkeit auf, sodass ein für den Stopp des Rotors notwendiger Kraftaufwand zumindest zum Teil von einer Elastizität der Fasern aufgefangen und abgedämpft wird.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Antriebssystem für ein unbemanntes Fluggerät mit einem Rotor zum Erzeugen von Auftrieb und/oder Vortrieb und einer Vorrichtung gemäß einer der vorherig beschriebenen Ausführungsformen.
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Ein solches Antriebssystem kann beispielsweise in Form eines vollständig mit einem Motor, einem Rotor und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Antriebssatz für Drohnen bereitgestellt werden, sodass ein in sich sicheres und nicht von äußerer Sensorik abhängiges Sicherungssystem bereitgestellt ist, welches an unterschiedliche Drohnen montiert werden kann.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Fluggerät mit einer Vorrichtung gemäß einer der vorig bezeichneten Ausführungsformen oder einem Antriebssystem gemäß vorig bezeichneter Ausführungsform.
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Ein solches Fluggerät ist ohne weitere Sensorik eigensicher und weist beispielsweise mehrere Rotoren auf, welche mit dem erfindungsgemäßen System und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stoppen des Rotors oder auch mehrerer oder aller Rotoren ausgestattet ist.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Antriebs für eine Drohne mit einer Notstoppvorrichtung in einer Seitenansicht,
- 2a eine schematische Darstellung der Notstoppvorrichtung der 1,
- 2b eine schematische Darstellung einer alternativen Notstoppvorrichtung analog zur Notstoppvorrichtung der 1,
- 3 eine Fangeinrichtung der vorig beschriebenen Notstoppvorrichtung,
- 4 den Antrieb der 1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht, sowie
- 5 ein unbemanntes Fluggerät mit einer Notstoppvorrichtung mit mehreren gekoppelten Fangeinrichtungen.
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Ein Antrieb 101, welcher beispielsweise für eine Drohne verwendet wird, weist eine Notstoppvorrichtung 102 auf. Weiterhin ist ein Rotor 103 mit mehreren Rotorblättern 104 mit einem Motor 105 im Antrieb 101 dafür vorgesehen, Auftrieb für die Drohne zu erzeugen. Dazu ist der Motor 105 mit dem Rotor 103 an Streben 107 innerhalb eines Schutzrings 109 aufgenommen. Der Schutzring ist mittels Federn 111 an den Streben 107 aufgenommen, sodass der Schutzring 109 gegenüber einer Achse 106 des Rotors 103 beweglich angeordnet ist. An einer Innenseite des Schutzrings 109 ist Schaumstoff 121 angeordnet, welcher als dünne Beschichtung auf dem Schutzring 109 aufgebracht ist. Auf dem Schaumstoff 121 ist eine Fangeinrichtung 123 aufgeklebt.
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Die Fangeinrichtung 123 weist eine Fangleine 125 auf, welche als Schlaufe 127 ausgebildet ist und im Inneren der Schlaufe mehrere Fangstege 129 aufweist, sodass die Fangeinrichtung 123 insgesamt leiterförmig aus einem flexiblen Werkstoff, beispielsweise Aramidgarn ausgebildet ist.
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Jedes Rotorblatt 104 weist an einem Ende einen dem Schutzring 109 zugewandten Haken 141 auf, welcher derart ausgebildet ist, dass bei einer Rotationsbewegung des Rotors entlang einer Drehrichtung 181 ein Aufnehmen der Fangeinrichtung 123 grundsätzlich ermöglicht ist. Dieser Haken ist für den grundsätzlichen bestimmungsgemäßen Gebrauch der Fangeinrichtung allerdings nicht zwingend notwendig, sodass die Rotorblätter 104 auch ohne solche Haken 141 ausgebildet sein können. Es sei hierzu erwähnt, dass auch ein einzelnes Rotorblatt oder nur wenige oder einige Rotorblätter mit einem solchen Haken 141 ausgestattet sein können. Wird nun die Drohne, die den Antrieb 101 aufweist, gegen ein Hindernis gelenkt, so wird der Schutzring 109 mittels der Federn 111 in Richtung des Rotors 103 bewegt. Damit kommt die Fangeinrichtung 123 in einen Rotorkreis 115, in dem der Rotor 103 dreht.
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Sodann taucht der Haken 141 jedes Rotorblatts 104 in den Schaumstoff 121 ein und wird gleichzeitig mit der Fangeinrichtung 123 in Eingriff gebracht, sodass beispielsweise die Schlaufe 127 oder einer der Fangstege 129 das Rotorblatt 109 abbremst und zum Stehen bringt. Im Detail wir damit der folgende Ablauf ausgelöst: Nähert sich der Rotor 103 mit einem Rotorblatt 104 der Fangeinrichtung 123 und berührt diese, wird die Fangeinrichtung 123 durch den Rotor 104 ein Stück mitgenommen. Die Fangeinrichtung 123 muss dabei nicht zwingend exakt an dem Rotorblatt 104, welches die Fangeinrichtung 123 berührt, verfangen. Durch ein Mitziehen der Fangeinrichtung 123 mit dem Rotorblatt 104, auch wenn es nur ein kurzes Stück ist, verringert sich der Durchmesser eines Wirkkreises der Fangeinrichtung 123 und die jeweilige Fangleine 125 mit der Schlaufe 127 und/oder den Fangstegen 127 werden in den Rotorkreis 115 des Rotors 103 gezogen und somit in den Wirkbereich aller anderen Rotorblätter 104. Der Wirkkreis der Fangeinrichtung 123 ist somit wesentlich kleiner geworden und die Schlaufe 127 und/oder die Fangstege 129 werden somit auf die Rotorblätter 104 gezogen. Die Fangstege 129 wickeln sich um den Rotor 103 und stoppen diesen.
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Eine Notstoppvorrichtung 202, deren Funktion analog der Notstoppvorrichtung 102 ist, weist einen Halter 221 auf, welcher mittels eine Verbinders 232 durch einen Schutzring 209 hindurch mit einem Auslöser 231 verbunden ist. An der Innenseite des Halters 221 ist eine Fangeinrichtung 223 analog zur Fangeinrichtung 123 aufgeheftet, beispielsweise mittels als Sollbruchstelle vorgesehener Fäden. Wird nun mit der Drohne ein Hindernis angeflogen, so wird der Auslöser 231, beispielsweise gegen die Kraft einer Feder (nicht dargestellt), in Richtung des jeweiligen Rotorblattes 104 des Rotors 103 bewegt und damit die Fangeinrichtung 223 analog zum vorigen Beispiel mit dem Rotor 103 in Eingriff gebracht, sodass der Rotor 103 am jeweiligen Rotorblatt 104 zum Stehen gebracht wird.
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Weiterhin kann die Notstoppvorrichtung 102 auch so modifiziert sein (nicht dargestellt), dass die Fangeinrichtung 123 in Führungsmitteln, beispielsweise Gleitführungen, am Schutzring 109 aufgenommen ist und damit um den Schutzring 109 herumgeführt werden kann. Ist dann an einem Teilbereich des Umfangs des Schutzringes 109 eine Abdeckung vorgesehen, so kann die Fangreinrichtung 123 hinter diese Abdeckung geführt werden und ist damit außer Funktion. Erst wenn die Fangreinrichtung 123 analog zur vorig beschriebenen Anordnung um den Umfang herum herausgezogen ist, so kann diese die zugedachte Funktion erfüllen.
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Eine Drohne 501 sei als Beispiel für eine verkettete Funktion entsprechender Fangeinrichtungen wie folgt beschrieben:
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Die Drohne 501 weist einen Rumpf 503 auf. Mittig im Rumpf 503 ist eine Steuerung 505 angeordnet, welche sämtliche Steuerungsfunktionen für die Drohne 501 ausführt. Mittig innerhalb des Rumpfes 503 ist ebenso ein Gesamtrettungssystem 507 angeordnet, welches in einer Fluglage in Richtung nach oben einen Fallschirm ausstoßen kann und in einer Fluglage in Richtung nach unten ein Luftkissen zum Dämpfen eines Aufschlags der Drohne 501 auf einen Boden (jeweils nicht detailliert beschrieben und/oder gezeigt) .
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Symmetrisch am Rumpf 503 sind in Rotorkreisen 511, 513, 515 und 517 jeweilige Rotoren 521, 523, 525 und 527 angeordnet. Die jeweiligen Rotoren drehen dabei im Betrieb der Drohne 501 entlang einer jeweiligen Drehrichtung 591, 593, 595 und 597.
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An jeweiligen Eckpunkten des Rumpfes 503 sind Auslöser 571, 573, 575 und 577 einem jeweiligen Rotor sowie einem jeweiligen Rotorkreis zugeordnet. Die jeweiligen Auslöser werden bei Kontakt mit einem Hindernis nach innen in Richtung des jeweiligen Rotorkreises gedrückt und wirken dabei auf eine Fangeinrichtung 541 für die Rotoren 521 und 527 sowie eine Fangeinrichtung 543 für die Rotoren 523 und 525 (vergleiche 5). Die jeweiligen Fangeinrichtungen sind in ihrer Wirkung gemäß dem obigen Beispiel ausgeführt. Somit kann eine jeweilige Fangeinrichtung bei Eingriff in den jeweiligen Rotor diesen jeweiligen Rotor stoppen.
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Die Drohne 501 verfügt dazu in ihrem Rumpf 503 über Kanäle 531, 533, 535 sowie 537, durch die die Fangeinrichtungen 541 sowie 543 mechanisch durch Zugseile oder alternativ durch hydraulische oder pneumatische Leitungen miteinander verbunden sind. Wird nun beispielsweise die Fangeinrichtung 541 durch einen Kontakt der Drohne 501 am Auslöser 571 mit dem Rotor 521 in Eingriff gebracht, so wird diese Fangeinrichtung 541 entlang der Drehrichtung 591 mitgerissen und zieht durch die jeweiligen Kanäle die Fangeinrichtung 541 auch in den gegenläufigen Rotor 527 sowie über die durch die Kanäle 535 und 537 geführten Seilzüge auch die Fangeinrichtung 543 in die jeweils gegenläufigen Rotoren 523 und 525. Damit werden bei Auslösen eines einzelnen Auslösers an einem beliebigen Hindernis sämtliche Rotoren der Drohne 501 gewaltsam gestoppt.
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Die Steuerung 505 kann weiterhin über Sensoren (nicht gezeigt) ein Auslösen der jeweiligen Fangeinrichtung detektieren und dann, abhängig von einer durch einen weiteren Sensor (nicht dargestellt) erkannten Flughöhe, wahlweise den Fallschirm des Gesamtrettungssystems 507 zum Abfangen einer Fallbewegung und/oder das Luftkissen zum Dämpfen eines Aufschlags auf einem Boden auslösen.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Antrieb
- 102
- Notstoppvorrichtung
- 103
- Rotor
- 104
- Rotorblatt
- 105
- Motor
- 106
- Achse
- 107
- Strebe
- 109
- Schutzring
- 111
- Feder
- 115
- Rotorkreis
- 121
- Schaumstoff
- 123
- Fangeinrichtung
- 125
- Fangleine
- 127
- Schlaufe
- 129
- Fangsteg
- 141
- Haken
- 181
- Drehrichtung
- 202
- Notstoppvorrichtung
- 209
- Schutzring
- 221
- Halter
- 223
- Fangeinrichtung
- 231
- Auslöser
- 232
- Verbinder
- 501
- Drohne
- 503
- Rumpf
- 505
- Steuerung
- 507
- Gesamtrettungssystem
- 511
- Rotorkreis
- 513
- Rotorkreis
- 515
- Rotorkreis
- 517
- Rotorkreis
- 521
- Rotor
- 523
- Rotor
- 525
- Rotor
- 527
- Rotor
- 531
- Kanal
- 533
- Kanal
- 535
- Kanal
- 537
- Kanal
- 541
- Fangeinrichtung
- 543
- Fangeinrichtung
- 571
- Auslöser
- 573
- Auslöser
- 575
- Auslöser
- 577
- Auslöser
- 591
- Drehrichtung
- 593
- Drehrichtung
- 595
- Drehrichtung
- 597
- Drehrichtung
