Antriebseinrichtung für einen Gleitschirm
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Gleitschirm, mit einem Motor, einem Propeller und einer Steuereinrichtung für den Motor,
- wobei am Motor eine Befestigungseinrichtung angeordnet ist, mittels derer der Motor am Rücken eines den Gleitschirm benutzenden Gleitschirmfliegers befestigbar ist, - wobei der Motor auf eine Welle wirkt, die bei am Rücken des Gleitschirmfliegers befestigtem Motor auf der vom Gleitschirmflieger abgewandten Seite des Motors angeordnet ist und an deren vom Motor abgewandten Ende drehfest der Propeller angeordnet ist, - wobei die Steuereinrichtung mit dem Motor datentechnisch verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb kontinuierlich vom Gleitschirmflieger Steuerbefehle entgegen nimmt und den Motor in Abhängigkeit von den entgegen genommenen Steuerbefehlen ansteuert.
Gleitschirme sind in Form von „einfachen", antriebslosen Gleitschirmen und in Form von Motorgleitschirmen bekannt. Bei einfachen Gleitschirmen erfolgt ein Winden- oder Hangstart, danach versucht der Gleitschirmflieger, einen Thermikkanal zu finden, von dem er sich in die Höhe tragen lässt. Bei Motorgleitschirmen ist auch ein Selbststart möglich.
Bei Motorgleitschirmen ist der Antrieb in der Regel als Verbrennungsmotor ausgebildet. Ein derartiger Antrieb weist verschiedene Nachteile auf. So ist ein Verbrennungsmotor nicht nur laut, sondern entwickelt auch große Hitze (Verbrennungsgefahr) . Weiterhin stellen die Abgase eine Geruchsbeläs-
tigung dar. Weiterhin sind die meisten Gleitschirme mit Verbrennungsmotor für einen antriebslosen Gleitflug ungeeignet. In rechtlicher Hinsicht sind Gleitschirmflieger von Motorgleitschirmen weiterhin oftmals gezwungen, nur auf spe- ziell hierfür zugelassenen Flugplätzen zu starten.
In jüngerer Zeit ist vorgeschlagen worden, anstelle des Verbrennungsmotors einen Motor einzusetzen, siehe beispielsweise das Gebrauchsmuster DE 20 2008 012 191 Ul. Der Motor ist akkumulatorgespeist. Die Kapazität des Akkumulators ist aus Gewichtsgründen derart begrenzt, dass sie zwar für einen Start und gegebenenfalls auch mehrere Starte ausreichend ist, für einen Dauerbetrieb jedoch nicht ausreicht. Motorgleitschirme mit einem als Motor ausgebildeten Antrieb leiden je- doch unter dem gleichen Nachteil wie Motorgleitschirme mit
Verbrennungsmotor: Sie sind für einen antriebslosen Flug nur begrenzt geeignet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung für einen Gleitschirm derart weiterzuentwickeln, dass - analog zu Segelflugzeugen mit Hilfsmotor - es möglich ist, mittels des Motors zu starten und sodann in der Luft in den motorlosen, sogenannten aktiven Flug überzugehen, wobei das sich ergebende Flugverhalten möglichst weitgehend dem eines reinen (antriebslosen) Gleitschirms entsprechen soll .
Die Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 18.
Erfindungsgemäß ist eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch weiter ausgestaltet, - dass bei am Rücken des Gleitschirmfliegers befestigtem
Motor und stabil über dem Gleitschirmflieger befindlichem Gleitschirm der Propeller in Wellenrichtung gesehen derart
vom Gleitschirmflieger beabstandet ist, dass die Schirmleinen des Gleitschirms außerhalb eines bei Rotation des Propellers vom Propeller abgekämmten Propellervolumens verlaufen, - dass die Steuereinrichtung zusätzlich zu den Steuerbefehlen von ersten Sensoreinrichtungen erste Sensorsignale und/oder von zweiten Sensoreinrichtungen zweite Sensorsignale entgegen nimmt und den Motor auch in Abhängigkeit von den ersten und/oder zweiten Sensorsignalen ansteuert, - dass die ersten Sensorsignale dafür charakteristisch sind, ob der Gleitschirm sich stabil über dem Gleitschirmflieger befindet oder nicht, und die zweiten Sensorsignale für eine Lage des Gleitschirmfliegers relativ zum Propellervolumen charakteristisch sind.
Durch diese Ausgestaltung wird insbesondere erreicht, dass der Motor und damit indirekt der Propeller in einen sicheren Zustand überführt werden kann, wenn die Gefahr besteht, dass Schirmleinen des Gleitschirms und/oder - beispielsweise bei einem Sturz - Gliedmaßen des Gleitschirmfliegers in das Propellervolumen geraten können. Es wird also sozusagen ein „virtueller Schutzkäfig" für den Propeller realisiert. Dementsprechend ist es bei einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung möglich, dass der Propeller nicht von einem Schutz- käfig umgeben ist. Durch den Wegfall des Schutzkäfigs verbessern sich die Gleitflugeigenschaften bereits erheblich.
Der Hauptzweck des Schutzkäfigs besteht darin, zu verhindern, dass die Schirmleinen des Gleitschirms und die Gliedmaßen des Gleitschirmfliegers in das vom Propeller abgekämmte Volumen geraten können. Zusätzlich erfüllt der obere Teil des Schutzkäfigs beim Startlauf des Gleitschirmfliegers die Funktion, die Schirmleinen oberhalb der Schultern des Gleitschirmfliegers abzustützen und so das Aufrichten des Gleitschirms beim Startlauf des Gleitschirmfliegers zu erleichtern. Es ist möglich, einen entsprechenden Bügel vorzusehen, der einen entsprechenden Bereich überdeckt. Beispielsweise kann der Bügel,
bezogen auf die Wellenachse des Motors, einen Winkel überdecken, der zwischen 60° und 180° liegt, insbesondere bei mindestens 100°. Der Bügel kann, in Richtung der Wellenachse des Motors gesehen, auf Höhe des Motors, auf Höhe des Propellers oder in der Gegenrichtung auf Höhe des Gleitschirmfliegers verlaufen .
Der sichere Zustand des Motors kann nach Bedarf gewählt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrich- tung den Motor aktiv abstoppt. Alternativ ist es möglich, dass die Energiezufuhr zum Motor abgeschaltet wird, der Motor also ausläuft. Weiterhin ist es möglich, dass der Motor bei einer niedrigen Drehzahl drehzahlbegrenzt betrieben wird und/oder bei einem niedrigen Drehmoment momentbegrenzt be- trieben wird. Insbesondere kann im Falle eines Verbrennungsmotors auch eine Kupplung betätigt werden.
Die Gleitflugeigenschaften können noch weiter verbessert werden, wenn der Propeller eine Klappeinrichtung aufweist, mit- tels derer die Propellerblätter des Propellers an die Welle anklappbar sind. Prinzipiell ist es hierbei möglich, die Propellerblätter nach hinten (also vom Gleitschirmflieger weg) zu klappen. Vorzugsweise ist die Klappeinrichtung jedoch derart ausgebildet, dass sie die Propellerblätter beim Anklappen an die Welle auf den Gleitschirmflieger zu klappt. Diese Ausgestaltung verbessert das Flugverhalten durch die günstigere Massenverteilung.
Besonders bevorzugt ist, dass die Klappeinrichtung als arre- tierungsfreie Federeinrichtung ausgebildet ist, so dass sich die Klappstellung der Propellerblätter in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors selbsttätig einstellt. Beim Anlaufen des Motors öffnen sich im Falle dieser Ausgestaltung die Propellerblätter durch die sich erhöhende Fliehkraft ganz von selbst.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie den Motor zumindest beim Anlauf zunächst mit einem niedrigen Drehmoment betreibt und das Drehmoment erst später erhöht. Der Begriff „Anlauf" bezieht sich hierbei auf das Anlaufen des Motors, nicht auf die Beinbewegungen des Gleitschirmfliegers, die dieser beim Starten vornimmt. Durch diese Art der Motoransteuerung wird insbesondere erreicht, dass die Verletzungsgefahr des Gleitschirmfliegers minimiert wird, wenn dieser beispielsweise beim Startlauf hinfällt.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung ist vorgesehen, dass bei am Rücken des Gleitschirmfliegers befestigtem Motor der Propeller in Wellenrichtung gesehen derart vom Gleitschirmflieger beabstandet ist, dass das Propellervolumen außerhalb der Armreichweite des Gleitschirmfliegers liegt. Dadurch kann es nicht geschehen, dass der Gleitschirmflieger, falls er - e- gal, aus welchen Gründen - mit den Armen nach hinten greift, in das Propellervolumen gerät. Vorzugsweise ist der Propeller sogar so weit vom Gleitschirmflieger beabstandet, dass das Propellervolumen außerhalb der Beinreichweite des Gleitschirmfliegers liegt.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist vorgesehen, dass am Motor Befestigungselemente für Schubstangen angeordnet sind, über die der vom Propeller gelieferte Vortrieb unter Umgehung des Gleitschirmfliegers beidseitig direkt in die Schirmgurte einleitbar ist. Dadurch wird erreicht, dass der Gleitschirmflieger selbst von den Vortriebskräften des Propellers entlastet wird.
Auf Grund der Länge der Welle kann es erforderlich sein, dass die Welle in der Nähe des Propellers in einer Lagerung gela- gert ist. Die Lagerung ist in diesem Fall vorzugsweise über eine konisch verlaufende Tragstruktur am Motor befestigt. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine stabile Positionie-
rung der Lagerung. Wenn der Propeller und die Welle leicht genug sind und die Welle hinreichend biegesteif ist, kann es jedoch ausreichen, wenn die Welle keine eigene Lagerung aufweist, so dass sie ausschließlich indirekt über die Lager des Motors gelagert ist.
Wenn der Motor als Elektromotor ausgebildet ist, weist die Antriebseinrichtung zusätzlich eine Akkumulatoreinrichtung auf, über die der Motor mit elektrischer Energie versorgbar ist. In diesem Fall weist die Akkumulatoreinrichtung vorzugsweise Befestigungselemente auf, mittels derer sie nahe des Körperschwerpunkts - insbesondere vor dem Körperschwerpunkt - am Gleitschirmflieger befestigbar ist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine gute Massenverteilung. Insbesondere kompensieren sich bei einer Anordnung vor dem Körperschwerpunkt, bezogen auf den Gleitschirmflieger, die durch den Motor und den Propeller einerseits und die Akkumulatoreinrichtung andererseits ausgeübten Drehmomente zumindest teilweise. Im Ergebnis kann durch diese Ausgestaltung erreicht werden, dass der Gleitschirmflieger nahezu die gleiche Körperhaltung einnimmt, die er einnehmen würde, wenn er völlig antriebslos (also ohne Vorhandensein der Antriebseinrichtung) fliegen würde. Gleiches gilt für für die Steuerung des Gleitschirms erforderliche Gewichtsverlagerungen des Gleitschirmfliegers.
Die Ausgestaltung der ersten Sensoreinrichtungen kann nach Bedarf gewählt werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die ersten Sensoreinrichtungen Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren umfassen und die ersten Sensorsignale die translatorischen Beschleunigungen und/oder rotatorischen Geschwindigkeiten des Gleitschirms oder von Schirmelementen - beispielsweise des linken und rechten Schirmendes - und des Gleitschirmfliegers umfassen. Die Auswertung derartiger Sensorsignale ist allgemein bekannt. Jedes automatisch gesteuer- te Fluggerät arbeitet mit derartigen Sensorsignalen. Im Unterschied zu automatisch gesteuerten Fluggeräten wird bei der vorliegenden Erfindung aus den ersten Sensorsignalen jedoch
nicht eine Ruderbewegung abgeleitet, sondern gegebenenfalls ein Abschalten des Motors ausgelöst.
Alternativ oder zusätzlich können die ersten Sensoreinrich- tungen Zugmesselemente umfassen und die ersten Sensorsignale die im linken und im rechten Traggurt des Gleitschirms wirkenden Tragkräfte umfassen. Ebenso ist es - alternativ oder zusätzlich - möglich, dass die ersten Sensoreinrichtungen Abtasteinrichtungen für eine das Propellervolumen umgebende Ge- fahrenzone umfassen und dass die ersten Sensorsignale ein Anwesenheitssignal für einen Fremdkörper in der Gefahrenzone umfassen .
Ebenso können die zweiten Sensoreinrichtungen nach Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können die zweiten Sensoreinrichtungen Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren umfassen und die zweiten Sensorsignale die translatorischen Beschleunigungen und/oder rotatorischen Geschwindigkeiten des Gleitschirmfliegers umfassen. Insbesondere in dem Fall, dass die ersten Sensoreinrichtungen als Abtasteinrichtungen für die Gefahrenzone ausgebildet sind, können die ersten Sensoreinrichtungen und die zweiten Sensoreinrichtungen auch identisch sein.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass ihr im Betrieb kontinuierlich von dritten Sensoreinrichtungen dritte Sensorsignale zuführbar sind, die für einen Neigungswinkel der Welle relativ zur Horizonta- len charakteristisch sind, und dass die Steuereinrichtung im Betrieb die dritten Sensorsignale auswertet.
Die Auswertung der dritten Sensorsignale kann beispielsweise darin bestehen, dass die Steuereinrichtung die dritten Sen- sorsignale bei der Ansteuerung des Motors berücksichtigt. Insbesondere kann die Steuereinrichtung den Motor in einen sicheren Zustand überführen bzw. in einem sicheren Zustand
halten, wenn der Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen zu groß wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Steuereinrichtung im Betrieb anhand der dritten Sensorsignale Ansteuersignale für eine Nachführeinrichtung ermit- telt, mittels derer der Neigungswinkel der Welle relativ zur Horizontalen beeinflussbar ist. Dadurch ist eine aktive Nachführung des Neigungswinkels möglich. Es kann sogar ausreichen, den Motor lediglich elastisch aufzuhängen, da bei rotierendem Propeller die Rotation des Propellers stabilisie- rend wirkt.
Die Steuereinrichtung kann beliebig ausgebildet sein, sofern sie die obenstehend beschriebene Funktionalität aufweist. Meist ist die Steuereinrichtung als softwareprogrammierbare Steuerung ausgebildet, die mit einem Steuerprogramm programmiert ist. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung auf Grund der Programmierung mit dem Steuerprogramm so ausgebildet, wie dies obenstehend erläutert wurde. Die vorliegende Erfindung umfasst daher weiterhin ein Steuerprogramm, das Maschinencode umfasst, mittels dessen eine softwareprogrammierbare Steuereinrichtung für einen Motor einer Antriebseinrichtung für einen Gleitschirm unmittelbar programmierbar ist, wobei die Steuereinrichtung auf Grund der Programmierung mit dem Steuerprogramm so ausgebildet ist, wie dies obenstehend erläutert wurde. Das Steuerprogramm kann beispielsweise in maschinenlesbarer Form auf einem Datenträger gespeichert sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbin- düng mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung
Figur 1 schematisch einen Gleitschirmflieger von hinten,
Figur 2 ein Detail von Figur 1 von der Seite und Figur 3 eine schaltungstechnische Darstellung der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung .
Gemäß den Figuren 1 und 2 weist eine Antriebseinrichtung für einen Gleitschirm 1 einen Motor 2, einen Propeller 3 und eine Steuereinrichtung 4 (siehe Figur 3) für den Motor 2 auf. Der Motor 2 kann als Verbrennungsmotor ausgebildet sein. In der Regel ist der Motor 2 jedoch als Elektromotor ausgebildet. In diesem Fall ist zusätzlich eine Akkumulatoreinrichtung 5 vorhanden. Die Akkumulatoreinrichtung 5 dient der Versorgung des Motors 2 mit elektrischer Energie.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung in ihrem Betriebszustand. In diesem Zustand ist der Motor 2 über eine am Motor 2 angeordnete Befestigungseinrichtung 6 am Rücken eines Gleitschirmfliegers 7 angeordnet. Beispielsweise kann der Motor 2 mit einer Sitzschale 8 verbunden sein und können an der Sitzschale 8 Gurte zum Anschnallen des Gleitschirmfliegers 7 in der Sitzschale 8 vorhanden sein.
Die Akkumulatoreinrichtung 5 kann, falls sie vorhanden ist, am Motor 2 oder an der Sitzschale 8 angeordnet oder befestigt sein. Vorzugsweise jedoch weist die Akkumulatoreinrichtung 5 Befestigungselemente (nicht dargestellt) auf, mittels derer sie vor dem Körperschwerpunkt des Gleitschirmfliegers 7 am Gleitschirmflieger 7 befestigbar ist. Beispielsweise kann die Akkumulatoreinrichtung 5 im Bauch- oder Hüftbereich des Gleitschirmfliegers 7 befestigt sein. Dadurch ergibt sich eine günstige Gewichtsverteilung.
Der Gleitschirm 1 ist über Schirmgurte 9 und Schirmleinen 10 mit dem Gleitschirmflieger 7 verbunden. Zwischen den Schirm- gurten 9 und dem Schirmleinen 10 befinden sich Übergangselemente 11, beispielsweise Karabinerhaken 11. Der Gleitschirm 1 befindet sich im Normalzustand - also wenn der Gleitschirmflieger 7 mit dem Gleitschirm 1 durch die Luft gleitet und auch bereits beim Starten - stabil über dem Gleitschirmflie- ger 7.
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf den Normalzustand, in dem der Motor 2 am Rücken des Gleitschirmfliegers 7 befestigt ist und der Gleitschirm 1 sich stabil über dem Gleitschirmflieger 7 befindet. Falls die nachfolgenden Aus- führungen sich auf einen anderen Zustand beziehen sollen, wird nachstehend jeweils ausdrücklich hierauf hingewiesen werden .
Der Motor 2 wirkt auf eine Welle 12. Die Welle 12 ist auf der vom Gleitschirmflieger 7 abgewandten Seite des Motors 2 angeordnet. Am Ende der Welle 12 ist - selbstverständlich - drehfest der Propeller 3 angeordnet. Der Propeller 3 kämmt, wenn er rotiert, ein Propellervolumen V ab.
Die Welle 12 weist eine große Länge 1 auf. In der Regel ist die Länge 1 mindestens so groß wie der Propellerradius r. In jedem Fall aber ist die Länge 1 derart bemessen, dass der Propeller 3 in Wellenrichtung gesehen derart vom Gleitschirmflieger 7 beabstandet ist, dass die Schirmleinen 10 des Gleitschirms 1 außerhalb des Propellervolumens V verlaufen. Diese letztgenannte Aussage gilt für gerade verlaufende Schirmleinen 10. Vorzugsweise ist die Länge 1 weiterhin derart bemessen, dass der Propeller 3 in Wellenrichtung gesehen so weit vom Gleitschirmflieger 7 beabstandet ist, dass das Propellervolumen V außerhalb der Arm- oder besser sogar der Beinreichweite des Gleitschirmfliegers 7 verläuft.
Die Steuereinrichtung 4 ist mit dem Motor 2 datentechnisch verbunden. Die datentechnische Verbindung kann beispielsweise über ein (nicht dargestelltes) Kabel erfolgen. Alternativ kann eine drahtlose Verbindung über Funk oder dergleichen bestehen. Mittels der Steuereinrichtung 4 wird der Motor 2 gesteuert .
Zum Zwecke der Steuerung des Motors 4 ist gemäß Figur 3 eine Bedieneinrichtung 13 vorhanden. Mittels der Bedieneinrichtung 13 kann der Gleitschirmflieger 7 der Steuereinrichtung 4
Steuerbefehle SB vorgeben. Die Steuereinrichtung 4 fragt im Betrieb kontinuierlich die Bedieneinrichtung 13 ab und nimmt daher kontinuierlich die entsprechenden Steuerbefehle SB vom Gleitschirmflieger 7 entgegen.
Im Stand der Technik erhält die Steuereinrichtung 4 keine weiteren Eingangssignale. Erfindungsgemäß sind jedoch erste und/oder zweite Sensoreinrichtungen 14, 15 vorhanden.
Mittels der ersten Sensoreinrichtungen 14 werden - automatisch und kontinuierlich - erste Sensorsignale Sl erfasst. Die ersten Sensorsignale Sl sind dafür charakteristisch, ob der Gleitschirm 1 sich stabil über dem Gleitschirmflieger 7 befindet oder nicht. Die ersten Sensorsignale Sl werden - zu- sätzlich zu den Steuerbefehlen SB - im Betrieb der Steuereinrichtung 4 kontinuierlich der Steuereinrichtung 4 zugeführt.
Die zweiten Sensoreinrichtungen 15 können alternativ oder zusätzlich zu den ersten Sensoreinrichtungen 14 vorhanden sein. Mittels der zweiten Sensoreinrichtungen 15 werden - automatisch und kontinuierlich - zweite Sensorsignale S2 erfasst. Die zweiten Sensorsignale S2 sind für eine Lage des Gleitschirmfliegers 7 relativ zum Propellervolumen V charakteristisch. Die zweiten Sensorsignale S2 werden - zusätzlich zu den Steuerbefehlen SB und gegebenenfalls auch zusätzlich zu den ersten Sensorsignalen Sl - im Betrieb der Steuereinrichtung 4 kontinuierlich der Steuereinrichtung 4 zugeführt.
Die Steuereinrichtung 4 nimmt im Betrieb kontinuierlich die ihr zugeführten Steuerbefehle SB und Sensorsignale Sl, S2 entgegen. Sie steuert den Motor 2 in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Steuerbefehlen SB und Sensorsignalen Sl, S2 an. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 4 den Motor 2 und damit indirekt den Propeller 3 stets und zwangsweise - insbe- sondere unter Vorrang der aus den Sensorsignalen Sl, S2 abgeleiteten Zustände vor den Steuerbefehlen SB - in einen sicheren Zustand überführen bzw. in einem sicheren Zustand halten,
wenn die Steuereinrichtung 4 anhand der ersten und/oder zweiten Sensorsignale Sl, S2 einen gefährlichen Zustand erkennt. Ein gefährlicher Zustand besteht insbesondere dann, wenn die Gefahr besteht, dass die Schirmleinen 10 des Gleitschirms 1 und/oder Extremitäten des Gleitschirmfliegers 7, also dessen Arme und Beine, in das Propellervolumen V gelangen könnten.
Der sichere Zustand kann nach Bedarf bestimmt sein. Insbesondere kann entsprechend den Ausführungen in der Beschreibungs- einleitung beispielsweise der Motor 2 stillgesetzt werden oder drehzahl- und/oder momentbegrenzt betrieben werden. Auch kann gegebenenfalls eine Kupplung, die zwischen dem Motor 2 und dem Propeller 3 angeordnet ist, geöffnet werden.
Die Steuereinrichtung 4 realisiert auf Grund ihrer Ausgestaltung sozusagen einen „virtuellen Schutzkäfig" um den Propeller 3. Aus diesem Grund ist es - im Gegensatz zum Stand der Technik - nicht erforderlich, dass der Propeller 3 von einem (realen) Schutzkäfig umgeben ist. Der (reale) Schutzkäfig kann vielmehr entfallen. Auf Grund dieses Umstands werden das Gewicht und der Luftwiderstand reduziert und das Flugverhalten verbessert.
Bereits in der bisher beschriebenen Ausgestaltung ergeben sich viele Vorteile. Insbesondere ergeben sich ein relativ niedriges Gewicht und ein sicherer Betrieb. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung kann jedoch auf verschiedene Weise vorteilhaft ausgestaltet werden.
So kann beispielsweise entsprechend der Darstellung von Figur 2 der Propeller 3 eine Klappeinrichtung 16 aufweisen. Mittels der Klappeinrichtung 16 können die Propellerblätter 17 des Propellers 3 an die Welle 12 angeklappt werden. Dadurch kann der Luftwiderstand im Gleitflug reduziert werden. Falls die Propellerblätter 17 an die Welle 12 anklappbar sind, bezieht sich das oben definierte Propellervolumen V auf das Volumen,
das die Propellerblätter 17 in ausgeklappten Zustand abkämmen .
Es ist möglich, die Propellerblätter 17 nach hinten zu klap- pen, also vom Gleitschirmflieger 7 weg. Vorzugsweise aber ist die Klappeinrichtung 16 derart ausgebildet, dass sie die Propellerblätter 17 beim Anklappen an die Welle 12 auf den Gleitschirmflieger 7 zu klappt (siehe die Pfeile A in Figur 2). Dadurch kann eine vorteilhafte Massenverteilung erreicht werden.
Unabhängig davon, ob die Klappeinrichtung 16 die Propellerblätter 17 auf den Gleitschirmflieger 7 zu oder vom Gleitschirmflieger 7 weg klappt, ist die Klappeinrichtung 16 ent- sprechend der Darstellung von Figur 2 jedoch vorzugsweise als arretierungsfreie Federeinrichtung 16 ausgebildet. Dadurch stellt sich die Klappstellung der Propellerblätter 17 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors 2 selbsttätig ein, so dass sich ein Gleichgewicht von Federkraft und Zentrifugal- kraft ergibt. Beispielsweise kann zu diesem Zweck entsprechend der Darstellung von Figur 2 die Welle 12 als Hohlwelle ausgebildet sein, in deren Innerem die Federeinrichtung 16 angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung 4 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den Motor 2 beim Anlaufen des Motors 2 zunächst mit einem niedrigen Drehmoment betreibt. Erst später, wenn eine nennenswerte Drehzahl erreicht ist, wird das Drehmoment erhöht. Durch diese Ausgestaltung kann die Gefahr einer Verlet- zung des Gleitschirmfliegers 7 minimiert werden, wenn dieser - egal aus welchen Gründen - nach hinten greift, beispielsweise in die sich gerade aufklappenden Propellerblätter 17 hinein. In Verbindung mit selbsttätig aufklappenden Propellerblättern 17 fallen die Erhöhung des Drehmoments und das Aufklappen der Propellerblätter 17 vorzugsweise zeitlich zusammen .
Der Propeller 3 liefert auf Grund seiner Drehung um die Welle 12 einen Vorschub. Es ist möglich den Vorschub über den Gleitschirmflieger 7 in die Schirmgurte 9 einzuleiten. Beispielsweise kann der Propeller 3 auf die Sitzschale 8 wirken. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass am Motor 2 Befestigungselemente für Schubstangen 18 angeordnet sind. Über die Schubstangen 18 ist es möglich, den Vortrieb, den der Propeller 3 liefert, direkt in die Schirmgurte 9 einzuleiten, also unter Umgehung des Gleitschirmfliegers 7. Das Einleiten er- folgt hierbei beidseitig des Gleitschirmfliegers 7, also links und rechts von dem Gleitschirmflieger 7.
Auf Grund der Länge 1 der Welle 12 kann es erforderlich sein, die Welle 12 in der Nähe des Propellers 3 in einer Lagerung zu lagern. Die Lagerung ist in diesem Fall vorzugsweise über eine konisch verlaufende Tragstruktur am Motor 2 befestigt. Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine stabile Lagerung der Welle 12. Wenn der Propeller 3 und die Welle 12 leicht genug sind und die Welle 12 hinreichend biegesteif ist, kann es jedoch ausreichen, wenn die Welle 12 keine eigene Lagerung aufweist, so dass sie ausschließlich indirekt über die Lager des Motors 2 gelagert ist. Diese letztgenannte Ausgestaltung - Stichwort nur indirekte Lagerung der Welle 12 - ist insbesondere von Vorteil, wenn ein Nachführen der Welle 12 vorge- sehen ist, siehe die nachfolgenden Ausführungen.
Beim Startlauf beugt sich der Gleichschirmflieger 7 bei noch stehendem Motor 2 in der Regel nach vorne. Er geht „in die Vorlage". Wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, verläuft auf Grund dieses Umstands die Welle 12 nicht mehr horizontal, sondern nimmt relativ zur Horizontalen einen Neigungswinkel N ein. Der Neigungswinkel N kann einen beträchtlichen Wert erreichen. In Versuchen wurden Neigungswinkel N bis zu 40° gemessen. Auf Grund des Neigungswinkels N erhöht sich die Gefahr, dass die Schirmleinen 10 in das Propellervolumen V geraten oder der Motor 2 nicht anläuft. Um dieser Gefahr entgegen zu wirken, können gemäß Figur 3 dritte Sensor-
einrichtungen 21 vorgesehen sein. Mittels der dritten Sensoreinrichtungen 21 werden im Betrieb der Antriebseinrichtung kontinuierlich dritte Sensorsignale S3 erfasst. Die dritten Sensorsignale S3 sind für den obenstehend erwähnten Neigungs- winkel N charakteristisch. Sie werden, sofern sie erfasst werden, ebenfalls der Steuereinrichtung 4 zugeführt und im Betrieb von der Steuereinrichtung 4 ausgewertet.
Die Auswertung kann beispielsweise darin bestehen, dass die Steuereinrichtung 4 die dritten Sensorsignale S3 bei der Ansteuerung des Motors 2 berücksichtigt. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 4 - analog zur Auswertung der ersten und/ oder zweiten Sensorsignale Sl, S2 - den Motor 2 stets und zwangsweise und insbesondere unter Vorrang vor den Steuerbe- fehlen SB in einen sicheren Zustand überführen bzw. in einem sicheren Zustand halten, wenn die Steuereinrichtung 4 anhand der dritten Sensorsignale S3 erkennt, dass ein zulässiger Neigungswinkelbereich verlassen wird. Der zulässige Neigungswinkelbereich kann - rein beispielhaft - zwischen +20° und - 10° gegenüber der Horizontalen liegen. Auch andere Werte sind selbstverständlich möglich. Gegebenenfalls kann das Steuerverhalten hysteresebehaftet sein.
Alternativ oder zusätzlich zur Berücksichtigung der dritten Sensorsignale S3 bei der Ansteuerung des Motors 2 ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 4 anhand der dritten Sensorsignale S3 Ansteuersignale für eine Nachführeinrichtung 22 ermittelt. Mittels der Nachführeinrichtung 22 kann der Neigungswinkel N der Welle 12 relativ zur Horizontalen beein- flusst werden.
Die ersten Sensoreinrichtungen 14 können nach Bedarf ausgebildet sein. Beispielsweise können die ersten Sensoreinrichtungen 14 entsprechend der Darstellung von Figur 1 Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren umfassen. Die ersten Sensoreinrichtungen 14 erfassen beispielsweise die translatorischen Beschleunigungen und/oder rotatorischen Geschwindigkeiten des
linken und des rechten Schirmendes 1', 1" und des Gleitschirmfliegers 7. Die von den ersten Sensoreinrichtungen 14 erfassten Werte werden - leitungsgebunden (oder bevorzugt) drahtlos der Steuereinrichtung 4 zugeführt.
Alternativ oder zusätzlich können die ersten Sensoreinrichtungen 14 Zugmesselemente umfassen, welche die Tragkräfte erfassen, welche im linken und im rechten Traggurt 9 des Gleitschirms 1 wirken. Auch hier kann die Signalübermittlung an die Steuereinrichtung 4 leitungsgebunden oder leitungslos erfolgen. Bevorzugt ist in diesem Fall eine leitungsgebundene Signalübermittlung .
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die ersten Sensoreinrichtungen 14 Abstandssensoren umfassen, mittels derer die Abstände von vordefinierten Schirmelementen zum Motor 2 (bzw. hierfür charakteristische Größen) erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die ersten Sensoreinrichtungen 14 Winkelsensoren umfassen, mittels derer die Winkellagen vordefinierter Schirmelemente relativ zum Gleitschirmflieger 7 - beispielsweise relativ zu den Übergangselementen 11 - (oder entsprechende charakteristische Größen) erfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich können die ersten Sensoreinrichtungen 14 Abtasteinrichtungen umfassen, welche eine Gefahrenzone Z abtasten. Die Gefahrenzone Z umgibt das Propellervolumen V. Beispielsweise kann eine geeignete Abtasteinrichtung als Kamera, als Lasersensor oder als Untraschallsensor ausgebildet sein. Im Falle der Abtasteinrichtungen umfassen die ersten Sensorsignale Sl ein Anwesenheitssignal für einen Fremdkörper in der Gefahrenzone Z. Die Fremdkörper können beispielsweise die Schirmleinen 10 und/oder die Arme des Gleitschirmfliegers 7 sein.
In analoger Weise können auch die zweiten Sensoreinrichtungen 15 nach Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können die zweiten Sensoreinrichtungen 15 Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren umfassen. In diesem Fall umfassen die zweiten Sensorsignale S2 die translatorischen Beschleunigungen und/ oder rotatorischen Geschwindigkeiten des Gleitschirmfliegers 7 (genauer: von einzelnen Körperteilen des Gleitschirmfliegers 7) .
Auch die dritten Sensoreinrichtungen 21 können nach Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können die dritten Sensoreinrichtungen 21 analog zu den ersten und zweiten Sensoreinrichtungen 14, 15 als Beschleunigungssensoren oder als Gyroskope ausgebildet sein.
Auch die Steuereinrichtung 4 kann nach Bedarf ausgebildet sein, sofern sie die obenstehend beschriebenen Funktionalitäten aufweist. In der Regel ist die Steuereinrichtung 4 als softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung 4 mit einem Steuerprogramm 23 programmiert. Auf Grund der Programmierung mit dem Steuerprogramm 23 ist die Steuereinrichtung 4 erfindungsgemäß ausgebildet .
Das Steuerprogramm 23 umfasst gemäß Figur 3 Maschinencode 24, mittels dessen die Steuereinrichtung 4 unmittelbar programmierbar ist. Das Steuerprogramm 23 ist in maschinenlesbarer Form auf einem Datenträger 25 gespeichert. Der Datenträger 25 kann alternativ intern auf der Steuereinrichtung 4 angeordnet sein oder lösbar mit der Steuereinrichtung 4 verbunden sein.
Durch die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung werden viele Vorteile erzielt. Über die bereits genannten Vorteile hinaus wird insbesondere das Flugverhalten des Motorgleitschirms an das Flugverhalten eines motorlosen Gleitschirms angenähert.
Auch kann das „normale" Gurtzeug motorloser Gleitschirme weiter verwendet werden, das eine hohe passive Sicherheit für
den Gleitschirmflieger 7 bietet. Weiterhin ist mittels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung erstmals die Möglichkeit geschaffen, auch im Flachland einen Eigenstart durchzuführen, der bis in turbulente Thermikluft führt, und sodann antriebslos in der Thermikluft zu gleiten. Auf Grund des Um- stands, dass die gesamte Antriebseinrichtung - mit Ausnahme der Schubstangen 18 - nicht direkt mit den Traggurten 9 verbunden ist, kann sich der Gleitschirmflieger 7 weiterhin relativ frei im Gurtzeug bewegen.
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
Bezugszeichenliste
1 Gleitschirm
1', 1" Schirmenden
2 Motor
3 Propeller
4 Steuereinrichtung
5 Akkumulator
6 Befestigungseinrichtung
7 Gleitschirmflieger
8 Sitzschale
9 Schirmgurte
10 Schirmleinen
11 Übergangselemente
12 Welle
13 Bedieneinrichtung
14, 15, 21 Sensoreinrichtungen
16 Klappeinrichtung
17 Propellerblätter
18 Schubstangen
22 Nachführeinrichtung
23 Steuerprogramm
24 Maschinencode
25 Datenträger
A Pfeile
1 Länge
N Neigungswinkel r Radius
Sl, S2, S3 Sensorsignale
SB Steuerbefehle
V Propellervolumen
Z Gefahrenzone