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Die
Erfindung betrifft ein ferngesteuertes Fluggerät oder eine "Drohne", das bzw. die insbesondere
zu Zwecken einer Überwachung
oder Untersuchung zum Beispiel von Ingenieurbauten, von herunterhängenden
Kabeln, von elektrischen Hochspannungsleitungen, von atomaren Ausstattungen
etc., bestimmt ist.
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Ein
Gerät diesen
Typs ist im Allgemeinen mit einer Einrichtung zur Überwachung
und zur Erfassung, insbesondere einer Kamera zum Erhalt von Bildern
der überflogenen
Gebiete, die zum einen eine visuelle Inspektion dieser Gebiete und
zum anderen eine Steuerung bzw. Fluglagenregelung aus Sicht des
Gerätes
ermöglicht,
und mit einem Propeller oder mit einem Rotor auf einer vertikalen
Achse, der ein vertikales Abheben und einen stationären Flug
ermöglicht,
ausgestattet.
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Es
ist schon vorgeschlagen worden, den Propeller in einer zylindrischen
Abdeckung anzuordnen, wodurch ermöglicht ist, die Abmessungen
des Propellers für
einen gleichen Schub bzw. die gleiche Schubwirkung geringfügig zu verkleinern
und die Aufprall- bzw. Zusammenstoßrisiken des Propellers bei
einer Drehung auf die Umgebungsobjekte oder Personen zu reduzieren.
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Das
Dokument US-A-3217097 beschreibt ein Fluggerät, das über ein Versorgungskabel mit
einem Bodenfahrzeug verbunden ist, wobei das Fluggerät einen
Propeller umfasst, der sich in einer Abdeckung und einer äußeren Verkleidung
in Form einer Halbellipse oder eines Halbspitzbogens dreht, welche
sich unter der Verkleidung erstreckt und über deren untersten Punkt mit
dem Versorgungskabel verbunden ist. Ein solches Gerät ist nicht
selbständig und
kann weder auf dem Boden landen noch (wieder) abheben bzw. aufsteigen.
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Das
Dokument
EP 0279391 beschreibt
ein Fluggerät
derselben Art, das durch eine Funkverbindung ferngesteuert ist,
wobei das Fluggerät
im Wesentlichen die Form eines Zylinders oder einer Scheibe aufweist.
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Die
Erfindung hat die Aufgabe, wesentliche Verbesserungen an diesem
Typ eines Fluggerätes vorzunehmen,
wobei dessen Verwendung mit vollständiger Sicherheit und eine
merkliche Verbesserung von dessen Leistungen und Verwendungsmöglichkeiten
ermöglicht
sind.
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Die
Erfindung hat gleichermaßen
die Aufgabe, ein Gerät
diesen Typs zu verwirklichen, das im Wesentlichen in der Vertikalen
abheben bzw. aufsteigen und landen, fliegen wie ein Flugzeug und
einen stationären
Flug vornehmen kann.
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Sie
schlägt
zu diesem Zweck ein Fluggerät vor,
das durch eine Funkverbindung ferngesteuert ist, welches mit einer
Einrichtung zur Überwachung und/oder
zur Erfassung, einem Propeller auf einer vertikalen Achse, der im
Inneren einer im Wesentlichen zylindrischen Abdeckung bzw. Verkleidung dreht,
und einem Motor zum Antrieb des Propellers versehen ist, gekennzeichnet
dadurch, dass der Schwerpunkt des Fluggerätes unterhalb seines geometrischen
Mittelpunktes und oberhalb seines aerodynamischen Druckmittelpunktes
gelegen ist, und dadurch, dass die die Einrichtung zur Überwachung und/oder
zur Erfassung, den Motor und den Propeller umfassende Einheit von
einer im Wesentlichen sphärischen
bzw. kugelförmigen,
durchbrochenen und mit der Abdeckung einstückigen äußeren Verkleidung bzw. Umhüllung bzw.
Gehäuse
umgeben ist.
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Dank
dieser Merkmale kann das Fluggerät gemäß der Erfindung
eine stabile Position am Boden einnehmen, in welcher die Achse des
Propellers im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Sie kann vertikal
abheben bzw. aufsteigen, auf dem Boden landen, indem sie automatisch
in diese stabile Position gebracht wird, und vertikal (wieder) abheben
bzw. aufsteigen. Im Falle eines Aufpralles bzw. Zusammenstoßes des
Fluggerätes
auf ein bzw. mit einem Hindernis, schützt die äußere Verkleidung bzw. Umhüllung bzw.
Gehäuse
das Fluggerät
darüber
hinaus vor einer vollständigen
Zerstörung
und, umgekehrt, schützt
das Hindernis, mit welchem das Fluggerät zusammenstößt bzw.
auf welches das Fluggerät
aufprallt.
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Vorteilhafterweise
ist diese äußere Verkleidung
aus wenigstens einem leichten und schlagfesten Material verwirklicht.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist wenigstens ein Teil der Verkleidung aus einem
einzigen Stück
mit der Abdeckung gebildet und besteht vorzugsweise aus einem porösen Kunststoffmaterial mit
geschlossenen Zellen, wie zum Beispiel einem Schaum aus Polyethylen.
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In
Abwandlung besteht diese Verkleidung wenigstens teilweise aus Metall
und umfasst ein Gitter oder ein Geflecht, das an bzw. auf der Abdeckung befestigt
ist oder an der Abdeckung eingehängt
oder aufgehängt
ist.
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Gemäß einem
noch anderen Merkmal der Erfindung umfasst das Fluggerät einen
axialen Rumpf, dessen wenigstens hinterer Teil den Motor und die
Einrichtung zur Überwachung
und/oder zur Erfassung aufnimmt, und Leitschaufeln, die sich hinter
dem Propeller zwischen der Abdeckung und dem axialen Rumpf erstrecken,
um eine Drehung bzw. Drehbewegung des Fluggerätes um die Achse des Propellers
zu verhindern. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform
der Erfindung sind diese Leitschaufeln feststehend bzw. befestigt.
Bei einer anspruchsvolleren und teureren Ausführungsvariante sind diese Leitschaufeln
um eine Achse senkrecht zu der Achse des Propellers ausrichtbar
und durch Servomotoren gesteuert.
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung umfasst dieses Fluggerät gleichermaßen durch Flügelklappen
oder Querruder gebil dete Steuerflächen, die sich teilweise hinter
dem Fluggerät
zwischen dem Rumpf und der Abdeckung erstrecken und die um Achsen
senkrecht zu der Achse des Propellers zum Lenken des Gerätes durch
Drehung bzw. eine Drehbewegung um dessen Nick-, Gier- und/oder Längsachsen
ausrichtbar sind.
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Eine
Steuereinrichtung bzw. Steuerschaltung umfasst einen Kleinrechner
und gegebenenfalls wenigstens ein Gyroskop bzw. einen Kreisel, die
ermöglicht,
Anweisungen hinsichtlich der Motordrehzahl und der Stellung der
Leitschaufeln und/oder der Steuerflächen in Abhängigkeit von Befehlen (zum Beispiel
Steigen oder (Ab-)fallen, Vorwärtsbewegen, Drehen
nach links oder nach rechts, Zurückbewegen),
die durch einen Operator bzw. durch Bedienungspersonal gegeben sind,
auszuarbeiten bzw. zu verarbeiten.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
ist dieses Fluggerät
mit einem Elektromotor und elektrischen Akkumulatoren bzw. Batterien
ausgestattet, wobei diese letzteren im Inneren des axialen Rumpfes
angeordnet oder durch die Abdeckung gehalten sind.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist dieses Fluggerät
mit einem Verbrennungsmotor und einem Kraftstoffbehälter ausgestattet,
wobei diese letzteren im Inneren des axialen Rumpfes angeordnet oder
durch die Abdeckung abgestützt
ist.
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Die
Erfindung sieht gleichermaßen
eine Einrichtung zur dynamischen Stabilisierung des Fluggerätes bei
einer Übergangsbewegung
vor, die in dessen vorderen Bereich eine Schwungmasse zum Gleichgewicht,
welche an einem Umkehrpendel an bzw. auf der Achse des Propellers
montiert ist, umfasst. Eine elastisch verformbare Einrichtung zum Zurückbewegen
und eine Einrichtung zur Dämpfung der
Bewegung sind dieser Schwungmasse zugeordnet.
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Die
Verschiebungen dieser Schwungmasse zum Gleichgewicht sind zu den
Winkelablenkungen des Fluggerätes
in bezug auf eine gewünschte (Flug-)Bahn
phasenverschoben und ermöglichen, diese zu
begrenzen und diese ausreichend zu verlangsamen, um sie manuell
oder automatisch korrigieren zu können.
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Die
Einrichtung zur Stabilisierung kann passiv oder aktiv sein. In diesem
letzteren Fall ist sie Servomotoren zugeordnet, die entweder durch
einen Operator oder automatisch, zum Beispiel mittels einer sich
im Fluggerät
befindlichen Trägheitsplattform oder
einem System zur Verarbeitung eines verschobenen Bildes, um den
Erhalt von, zum Beispiel vertikalen, Bezugspunkten aufgrund von
durch die Einrichtung zur Überwachung
des Fluggerätes übertragenen
Bildern, zu ermöglichen,
gesteuert werden können.
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Die
Abmessungen des Fluggerätes
gemäß der Erfindung
können
in einem großem
Maße in
Abhängigkeit
von den Aufgaben, für
welche es bestimmt ist, variieren. Seine Konstruktion ermöglicht es,
dieses mit einfachen und auf dem Markt verfügbaren Einrichtungen zu verhältnismäßig geringen
Kosten zu verwirklichen.
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Die
Erfindung wird besser verständlich
und weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile von ihr erscheinen
deutlicher anhand der Lektüre
der nachfolgenden Beschreibung, die beispielhaft unter Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen erfolgt, wobei.
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1 eine
schematische Axialschnittansicht eines Fluggerätes gemäß der Erfindung ist,
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2 eine
schematische Axialschnittansicht einer Ausführungsvariante dieses Fluggerätes ist,
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3 schematisch
eine Einrichtung zur Betätigung
von Steuerflächen
darstellt,
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4 bis 7 schematische
Axialschnittansichten von Ausführungsvarianten
des Fluggerätes
sind.
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Bei
dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
bezeichnet die Bezugsziffer 10 einen Propeller irgendeines
(zweiflügligen,
vierflügligen oder
anderen) Typs, der durch einen Elektromotor 12 drehangetrieben
ist, welcher vorteilhafterweise mit einem elektronischen Drehgeschwindigkeitsgetriebe verbunden
ist und durch elektrische Akkumulatoren bzw. Batterien 14 versorgt
ist, wobei der Propeller im Inneren einer zylindrischen Abdeckung
bzw. Verkleidung 16, die zu dem Propeller koaxial ist,
dreht.
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Der
Motor 12 und die elektrischen Akkumulatoren 14 sind
im Inneren eines Rumpfes 18 von kegelstumpfartiger Form,
welcher sich von der Nabe 20 des Propellers bis zum hinteren
Ende 22 des Fluggerätes
erstreckt, welcher mit Steuerflächen 24 ausgestattet
ist, axial ausgerichtet.
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Der
Rumpf 18 ist über
die Nabe 20 des Propellers hinaus durch eine Haube bzw.
eine Kuppe bzw. ein Dom 26 in Form eines Halbellipsoids,
der mit der Abdeckung 16 über die radialen Stützrippen
bzw. Arme 28, welche sich nach vorne von dem Propeller (weg-)erstrecken,
verlängert.
Leitschaufeln 30 erstrecken sich radial hinter dem Propeller 10,
verbinden die Abdeckung 16 und den Rumpf 18, wobei
der Propeller 10 zwischen den Stützrippen 28 und den
Leitschaufeln 30 frei drehen kann.
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Der
hintere Teil 22 des Rumpfes wird verwendet, um Schalteinrichtungen
bzw. Schaltungen 32 einer Servosteuerung des Motors 12,
der Steuerflächen 24 und
gegebenenfalls der Leitschaufeln, wie man dem Nachfolgenden in größerem Detail
entnehmen wird, anzuordnen und gleichermaßen eine Einrichtung 34 zur Überwachung
und zur Erfassung, welche zum Beispiel wenigstens eine Videokamera, ein
Mikrophon und einen oder mehrere Aufnehmer bzw. Messfühler von
verschiedenen Typen umfasst, anzuordnen.
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Die
Steuerflächen 24 sind
bei diesem Ausführungsbeispiel
durch vier Flügelklappen
gebildet, die zueinander um die Achse des Propellers um 90° verteilt
sind und an dem Teil 22 des Rumpfes um die Achsen 36 senkrecht
zu der Achse des Propellers drehbar montiert sind.
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Auf
dieselbe Weise können
die Leitschaufeln 30 um eine Achse senkrecht zu der Achse
des Propellers drehbar montiert sein, wobei deren Stellung eingestellt
wird, um das Fluggerät
zu stabilisieren und vom Drehen um die Achse des Propellers, wenn dieser
in Drehung bzw. in eine Drehbewegung versetzt wird, zu verhindern.
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Alternativ
sind die Leitschaufeln feststehend und ist deren Neigung durch die
nominale Drehgeschwindigkeit des Propellers geregelt.
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Die
Haube 26 enthält
eine Schalteinrichtung bzw. Schaltung 37 zur Funkverbindung
mit einer Bodeneinrichtung und umfasst eine axiale Antenne 38 zur Übertragung
von durch die Einrichtung 34 zur Überwachung und zur Erfassung
gelieferten Informationen und zum Empfang von durch den Operator
am Boden zugesandten Steuersignalen.
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Eine
Verkleidung bzw. eine Umhüllung
bzw. ein Gehäuse 40 von
einer im Wesentlichen sphärischen
bzw. kugeligen Form, die beschrieben werden wird, umgibt das Fluggerät vollständig und
ist an bzw. auf der Abdeckung 16 durch Kontaktstellen bzw. Kontaktpunkten
oder einem ringförmigen
Streifen 42 aus Gummi, aus Kunststoff oder noch aus elastisch verformbaren
Kunststoffschaum befestigt, die Zusammenstöße bzw. Aufpralle bzw. Schläge und Vibrationen
absorbieren kann.
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Diese
sphärische
bzw. kugelförmige
Verkleidung 40 ist an dem unteren Teil 22 des
Rumpfes durch einen Ring 44 aus vorgenanntem Material angebracht,
um die Einrichtung 34 zur Überwachung und zur Erfassung
montiert, um sie gegen die Zusammenstöße bzw. Aufpralle bzw. Schläge zu schützen.
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Die
Verkleidung 40 ist sehr stark durchbrochen bzw. gelocht und
durch zum Beispiel ein Gitter oder ein Geflecht aus leichtem und
schlagfestem Metall gebildet, das in vorteilhafter Weise mit der
axialen Antenne 38 verbunden sein und selbst eine Antenne bilden
kann.
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Bei
dieser Anordnung befindet sich der Schwerpunkt des Fluggerätes unterhalb
des geometrischen und oberhalb des aerodynamischen Druckmittelpunktes
des Fluggerätes,
derart, dass es auf dem Boden eine stabile Position entsprechend
derjenigen, die in der 1 dargestellt ist, einnehmen kann,
wobei die Achse des Propellers vertikal ist.
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Dieses
Fluggerät
ist auf folgende Weise verwendbar:
Mittels einer Fernsteuerung
eines auf dem Markt erhältlichen
und zum Beispiel im Modellflugzeugbau verwendeten Typs kann ein
Operator Steueranweisungen bzw. Fluglagenregelungsanweisungen senden,
welche durch die Antenne 38 und eventuell 40 empfangen
und an die servogesteuerten Schalteinrichtungen bzw. Schaltungen 32 übertragen
werden, um den Antrieb des Propellers durch den Elektromotor 12 zu
steuern und dessen Drehgeschwindigkeit (unter Zwischenschaltung
eines elektronischen Getriebes bzw. einer elektronischen Steuereinrichtung) einzustellen,
gegebenenfalls die Neigung der Leitschaufeln 30 einzustellen,
um die Drehbewegung bzw. Indrehungbringung des Fluggerätes um die Achse
des Propellers zu vermeiden, und die Bewegung des Fluggerätes in einer
Richtung, die mittels der Steuerflächen 24, welche das
Gerät um
dessen Nick-, Gier- und/oder
Längsachsen
drehbar machen, vorzugeben bzw. zu steuern. Die im Nachfolgenden detailliert
beschriebene Einrichtung ermöglicht,
das Fluggerät
dynamisch zu stabilisieren, indem dessen Übergangsbewegungen um dessen
Schwerpunkt begrenzt und gebremst werden, derart, dass es möglich ist,
sie manuell oder automatisch zu korrigieren.
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Bei
einer Ausführungsform
umfasst die servogesteuerte Einrichtung 32 ein oder mehrere
sich im Fluggerät
befindliche Gyroskope, die mit einem sich im Fluggerät befindlichen
oder nicht befindlichen Kleinrechner verbunden ist, um Stellungsanweisungen
der Leitschaufeln 30 und der Steuerflächen 24 zu liefern.
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Mit
Hilfe der Fernsteuerung kann der Operator das Gerät vertikal
abheben lassen, wenn es sich auf dem Boden in seiner stabilen Gleichgewichtslage entsprechend
derjenigen der 1 befindet, dann kann er das
Gerät in
irgendeiner Richtung zum Beispiel zu Zwecken einer Überwachung
und einer Untersuchung lenken.
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Die
durch die eine oder die mehreren Videokamera/s aufgenommenen Bilder,
die einen Teil der Einrichtung 34 zur Überwachung und zur Erfassung bilden,
werden durch die Schalteinrichtung bzw. Schaltung 37 zur
Funkverbindung übertragen
und auf einem Bildschirm vom Typ eines Fernsehbildschirmes oder
auf speziellen Gläsern
angezeigt, um für
den Operator sichtbar zu sein, der das Fluggerät so auf Sicht, wie es bei
diesem Gerät
wäre, zu
steuern. Zum Beispiel können
diese Gläser
vom Typ PLM-A35 oder PLM-S700 sein, welche durch SONY kommerzialisiert
sind und dem Operator ermöglichen,
eine Panoramasicht von dem Fluggerät zu erhalten. Während der
Operator seinen Kopf dreht, dreht das Sichtfeld auf den Gläsern in
gleicher Weise mit, wie wenn sich der Operator an Bord des Fluggerätes befände. In
vorteilhafter Weise wird das Panoramabild durch Fotodetektordiodenreihen
(Kamerareihe) geliefert. Durch eine Drehbewegung des Fluggerätes um eine
vertikale Achse unter vollständiger Berücksichtigung
der Steuerungszwänge
bzw. Fluglagenregelungszwänge
erhält
man ein Bild von einem Teil oder von der Gesamtheit des über 360° zu beobachtenden
Geländes.
Die Verwendung einer Kamerareihe zu diesem Zweck ist dem Fachmann bekannt.
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Die
sphärische
Verkleidung 40 schützt
das Fluggerät
vor sämtlicher
Störung
bzw. Interferenz mit der äußeren Umgebung
und schützt
diese Umgebung vor Zerstörungsrisiken
durch den Propeller 10. Dank dieser Verkleidung 40 kann
der Operator das Fluggerät
auf dem Boden absetzen, indem er es mehr oder weniger sanft aus
einer relativ geringen Höhe
(herunter-)fallen lässt,
es dann vertikal (wieder) abheben bzw. aufsteigen lässt, wobei
das Fluggerät am
Boden automatisch in seine stabile Gleichgewichtslage dank der Anordnung
seines Schwerpunktes unterhalb von dessen geometrischen Mittelpunkt verbracht
wird.
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Bei
einem besonderen Ausführungsbeispiel beträgt der Außendurchmesser
der Verkleidung 40 zwischen 180 bis 200 Millimeter, ist
das Gewicht des Fluggerätes
von einer Größenordnung
von 350 Gramm, weist der Propeller einen Durchmesser von 152 Millimeter
auf, liefern der Elektromotor 14 und die Akkumulatoren
eine Motorkraft in der Größenordnung
von 30 Watt und einen Schub in der Größenordnung von 4 N, ist die
Flugselbständigkeit
in einer Größenordnung
von 5 Minuten und kann das Fluggerät eine Höhe von mehreren Hundert Metern
erreichen.
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Selbstverständlich kann
man die Abmessungen des Fluggerätes
durch Vergrößerung oder
Verkleinerung ausreichend groß variieren
lassen und kann man gleichermaßen
seine Selbständigkeit
erheblich erhöhen,
indem der Elektromotor 12 und die elektrischen Akkumulatoren 14 durch
einen Verbrennungsmotor mit Hubkolben oder mit Drehkolben, dem ein
Kraftstoffbehälter
zugeordnet ist, ersetzt wird, wobei diese Selbständigkeit dann mehrere 10 Minuten
beträgt.
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Die
Einrichtung 34 zur Überwachung
kann, wie bereits angedeutet ist, wenigstens eine Videokamera, die
mit einem Sender zur Übertragung
der Bilder auf dem Boden verbunden ist, umfassen. Man trifft auf
dem Markt geeignete Kamera-Sender-Anordnungen an, die ein Gewicht
in der Größenordnung von
65 bis 70 Gramm aufweisen.
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Bei
einer Ausführungsvariante,
die schematisch in den 2 und 3 dargestellt
ist, bestehen die Abdeckung 16, die Steuerflächen 24,
die Verbindungsstützrippen
bzw. Verbindungsarme 28, die Leitschaufeln 30 und
die äußere Verkleidung 40 aus
einem leichten und schlagfesten, porösen bzw. zellulären Kunststoffmaterial
mit geschlossenen Zellen, einem solchen wie zum Beispiel einem Schaum
aus Polyethylen, das eine Volumenmasse in der Größenordnung von 25 bis 35 Kilo
pro Kubikmeter aufweist, oder dergleichen.
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In
diesem Fall ist die Verkleidung 40 nicht durch ein Gitter
oder ein Geflecht, sondern aus Spindeln bzw. Hülsen bzw. Wickeln gebildet,
die sich voneinander in einem fortgesetzten ringförmigen Streifen,
welcher die Abdeckung 16 bildet, erstrecken.
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Die
durch die Abdeckung 16, die Steuerflächen 24, die Rippen
bzw. Arme 28, die Leitschaufeln 30 und die Verkleidung 40 gebildete
Einheit ist durch Spritzguss in zwei halb-sphärischen Teilen verwirklicht,
die miteinander längs
einer Verbindungsebene senkrecht zu der Achse des Propellers 10 auf
Höhe der
Abdeckung 16, wie zum Beispiel durch die punktierte Linie 46 angedeutet
ist, verbunden sind.
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Die
Leitschaufeln 30 sind feststehend und nach hinten durch
Flügelklappen,
welche die Steuerflächen 24 bilden,
verlängert,
an welchen sie durch elastische Gelenke, welche durch lokale Verjüngungen 48,
wie in der 3 schematisch dargestellt ist, gebildet
sind.
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Die
Drehbarkeit von jeder Steuerfläche 24 um
das elastische Gelenk 48 ist durch einen Servomotor (nicht
dargestellt) sichergestellt, der im Inneren der Abdeckung 16 oder
des Rumpfes 18 angeordnet ist und dessen Abtriebswelle
im Kreuz angeordnete Rippen 50, welche über Verbindungselemente 52 mit einem
einstückigen
Querträger 54 der
Flügelklappe 24 verbunden
sind und auf der anderen Seite von dem Gelenk 48 in bezug
auf die Rippen 50 angeordnet ist, derart, dass sich die
Drehung bzw. Drehbewegung der Rippen 50 durch eine Schwenkbewegung der
Flügelklappe 24 um
das Gelenk 48, wie durch die Strichlinien in der 3 dargestellt
ist, überträgt. Diese
Flügelklappen 24 weisen
verhältnismäßig bedeutsame
Abmessungen auf und weisen eine tragende Oberflächenfunktion auf, wenn das
Fluggerät
wie ein Flugzeug ist.
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Allgemein
ist es von Interesse, die Dicke bzw. Höhe der Stützrippen 28 und der
Leitschaufeln 30 in einer Ebene senkrecht zu den 1 und 2 zu
vermindern, um die Spannungsverluste und somit die (Strömungs-)Druckverluste
zu reduzieren.
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Versuche
haben bestätigen
können,
dass Steuerflächen 28,
die eine Form entsprechend derjenigen, welche in den Zeichnungen
dargestellt ist, aufweisen, gleichermaßen die Funktion von Leitschaufeln
in Ergänzung
von Schaufeln 30 übernehmen,
die befestigt sein und eine im Schnitt solche Form, wie diejenige,
welche in der 2 dargestellt ist, aufweisen
können,
um einen Teil des Schubs bzw. der Schubwirkung des Propellers wiederzugewinnen
und die Strömung
auszurichten.
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In
Abänderung
können
die Stützrippen 28 durch
fadenförmige
Elemente, die einen Teil der Verkleidung 40 darstellen,
ersetzt werden, was die Spannungsverluste und (Strömungs-)Druckverluste
noch vermindert.
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Bei
der Ausführungsform
der 2 befinden sich die elektrischen Akkumulatoren 14 zur
Versorgung des Motors 12 nicht mehr in dem Rumpf 18, sondern
im Inneren der Abdeckung 16 und sind gleichmäßig um die
Achse des Fluggerätes
verteilt.
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Wie
in der 2 strichliniiert dargestellt ist, kann das Kunststoffmaterial
aus Schaum ein axiales Rohr 56 vor dem Propeller zwischen
der Verkleidung 40 und dem vorderen Teil 26 des
Rumpfes bilden und ist die Antenne 38 im Inneren dieses
Rohres 56 angeordnet.
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Man
hat in der 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel
der vorgenannten Einrichtung zur dynamischen Stabilisierung des Fluggerätes bei
einer Übergangsbewegung
dargestellt. Bei diesem Beispiel, welches der Ausführungsform
der 2 und 3 entspricht, ist eine Schwungmasse 60 zum
Gleichgewicht an einem Umkehrpendel in einem Bereich vor dem Gerät in der
Achse des Propellers montiert und an der Haube 26 durch
eine Stange bzw. einen Schaft 62, der eine Biegefeder bildet,
verbunden.
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Bei
dieser Konfiguration ist die Länge
der Federstange 62 derart gewählt, dass der Abstand zwischen
deren Befestigungspunkt an der Haube 26 und dem Schwerpunkt
der Schwungmasse 60 zum Gleichgewicht gleich dem Abstand
zwischen diesem Befestigungspunkt und dem Schwerpunkt des Fluggerätes ist.
Der Wert der Schwungmasse und die Steifigkeit der Federstange werden
bestimmt, wenn die Schwingungen der Schwungmasse 60 synchron und
zu der Phase mit denjenigen des Fluggerätes um dessen Schwerpunkt entgegengesetzt
sind.
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In
dem Fall einer Winkelablenkung, welche das Fluggerät veranlasst,
um dessen Schwerpunkt zu drehen, und welche aufgrund der Tatsache,
dass die Druckkraft bzw. Schubkraft, welche durch den Druck- bzw.
Schubkraftmittelpunkt führt,
winklig in bezug auf die Achse des Gerätes verschoben ist und nicht
mehr durch den Schwerpunkt geht, führt die Drehung der Schwungmasse 60 so
in bezug auf deren Befestigungspunkt an der Haube 26 infolge
von Wirkungen der Trägheit
dazu, die Drehung bzw. Drehbewegung des Fluggerätes um dessen Schwerpunkt zu
beschränken
und abzubremsen.
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Die
Winkelablenkung des Fluggerätes
um dessen Schwerpunkt ist auf diese Weise ausreichend beschränkt und
verlangsamt, damit man sie mittels Ansteuerung oder automatisch
korrigieren kann.
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Dafür sind verschiedene
Lösungen
möglich:
- – Man
rüstet
das Fluggerät
mit einer Trägheitsplattform
aus, die Stellungsanweisungen der Steuerflächen 24 liefern wird,
welche ermöglichen,
die Winkelablenkung des Fluggerätes
um dessen Schwerpunkt rückgängig zu
machen und zu kompensieren,
- – ein
verschobenes System zur Verarbeitung von Bildern empfängt durch
die eine oder die mehreren Videokamera/s des Fluggerätes aufgenommene
Bilder, sucht daraufhin Bezugspunkte bzw. Bezüge bzw. Referenzen, solche
wie horizontale oder vertikale Linien, und arbeitet Korrektursignale,
welche an die Servomotoren der Steuerflächen 24 übertragen
werden, aus.
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Eine
Einrichtung zur Dämpfung
einer Verschiebung ist der Schwungmasse 60 zugeordnet.
In vorteilhafter Weise ist diese ganz oder teilweise durch eine
Komponente der Ausrüstung
des Fluggerätes,
zum Beispiel durch dessen Funkempfänger gebildet, um die sich
im Fluggerät
befindliche Masse nicht zu erhöhen.
Die Drähte
bzw. Leitungen 64, welche den Funkempfänger mit der Haube 26 verbinden, können dann
die vorerwähnte
Einrichtung zur Dämpfung
bilden oder teilweise ausmachen.
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Bei
einer Ausführungsvariante
kann die Schwungmasse 60 zum Gleichgewicht an dem Ende eines
axialen Rohres 66 aus einem elastisch verformbaren Material,
wie dem Schaum aus Kunststoff, welches die Verkleidung 40,
die Abdeckung 16 und die radialen Stützrippen 28 bildet,
angebracht sein. Dieses Rohr 66 aus elastisch verformbarem
Material kann aus einem Stück
mit den radialen Stützrippen 28 (aus-)gebildet
sein und dann die Federstange 62 ersetzen. Die Abmessungen
des Rohres 66 sind in Abhängigkeit der gewünschten
Biegesteifigkeit bestimmt.
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Bei
einer anderen Ausführungsform,
die schematisch in der 5 gezeigt ist, ist die Schwungmasse 60 auf
der Federstange 62 verschiebbar montiert und ist durch
eine Feder 67, welche eine Druckfeder bei dem dargestellten
Beispiel ist und welche ermöglicht,
die Länge
des Umkehrpendels, das durch die Masse 60 und die Stange 62 gemäß einem
Gesetz vom Typ m.γ.l
= konstant, wobei m die Schwungmasse zum Gleichgewicht ist, γ die vorgesehene
Beschleunigung ist und 1 die Pendellänge ist, gebildet ist, variieren
zu lassen. Die Feder 67 gestattet, diese Länge automatisch
in Abhängigkeit
des Druckes bzw. Schubes variieren zu lassen und so die Einrichtung
zur dynamischen Stabilisierung an die Veränderungen des Druckes bzw. Schubes
automatisch anzupassen. Ein einstellbarer Anschlag an dem Ende der
Stange 62 definiert eine maximale Länge des Pendels. Vorteilhafterweise
ist die Federstange 60 an der Abdeckung oder an dem Rumpf
mittels eines gedämpften
Kugelgelenkes angebracht und sind Abstandsschrauben vorgesehen, um
eine anfängliche
Position der Stange 62, welche zu einer Anordnung des Schwerpunktes
des Gerätes auf
der Druckachse bzw. Schubachse entspricht, zu definieren, wobei
die Einstellung in der Werkstatt auf einer Testbank am Ende der
Montage des Fluggerätes
vorgenommen wird, um eine eventuelle Unwucht auszugleichen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist die Einrichtung zur dynamischen Stabilisierung des Fluggerätes bei
einer Übergangsbewegung
von aktivem Typ. Dazu sind Servomotoren mit einem Träger 62 oder 66 der
Schwungmasse 60 zum Gleichgewicht verbunden, um diesen
eine gewünschte
Winkelstellung in bezug auf die Achse des Fluggerätes zu geben.
Diese Servomotoren werden entweder durch den Operator mittels der
Funksteuerung oder automatisch auf Basis einer Trägheitsplattform
oder eines verschobenen Systems zur Verarbeitung von Bildern, wie
weiter oben ausgeführt
ist, gesteuert.
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Bei
der Ausführungsvariante,
die schematisch in der 6 gezeigt ist, ist die Abdeckung 16 aus
einem Verbundmaterial, zum Beispiel auf Basis von Kohlenstofffasern,
verwirklicht und umfasst zwei zylindrische, koaxiale Schürzen 68 bzw. 70,
die untereinander durch die Leitschaufeln 30 verbunden sind.
Die Verkleidung 40 kann dann aus zweischaligen Gehäusen an
bzw. auf der Abdeckung 16 an- bzw. ausgeformt sein, wobei
das zweischalige Gehäuse
die zuvor erwähnten
radialen Stützrippen 28 umfassen
kann.
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Bei
der Ausführungsform
der 7 sind die Abdeckung 16 und die Leitschaufeln 30 aus
einem einzigen Stück
aus Schaum aus Kunststoff, gegebenenfalls mit den Steuerflächen 24,
an welche sie durch elastische Gelenken 48 verbunden sind,
verwirklicht. Das Gehäuse 40 ist
dann aus zwei im Wesentlichen halbsphärischen bzw. halbkugelförmigen Deckeln
bzw. Kappen aus Metalldraht, welche strichliniert dargestellt ist,
gebildet und diese Deckel bzw. Kappen sind bequemerweise durch Einhaken
bzw. Verhaken an bzw. auf der Abdeckung 16 befestigt, wobei
die entsprechenden Enden der Metalldrähte in geradem Winkel gebogen
sind, um eingeschlagene bzw. eingebrachte Punkte in dem Material
der Abdeckung 16 zu bilden.
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Ganz
allgemein weist das Fluggerät
gemäß der Erfindung
Flugleistungen auf, die vollständig
zufriedenstellend sind. Wenn sie mit einer Einrichtung zur dynamischen
Stabilisierung des weiter oben beschriebenen Typs ausgestattet ist,
kann man sie ebenso gut beim Abheben und beim vertikalen Landen,
beim stationären
Flug verwenden und wie ein Flugzeug fortbewegen lassen. Wenn sie
mit einem elektrischen Motor ausgestattet ist, ist ihre Selbständigkeit
verhältnismäßig gering,
ist sie allerdings leise, kann an irgendeinem geeigneten Ort abgesetzt
werden und von diesem Ort durch Fernsteuerung wieder gestartet werden.
Wenn sie mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist, sind ihre
Selbständigkeit
und ihre Flugleistungen ausgesprochen groß, aber ist es schwieriger,
sie anzuhalten und in Entfernung wieder starten zu lassen.