WO2017194043A1 - Fahrzeug und einrichtung umfassend ein fahrzeug - Google Patents

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Christian Dassler
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • Vehicle and device comprising a vehicle
  • the invention relates to a vehicle, comprising at least one of the movement of the vehicle serving rotor, which is associated with an electric motor driving the rotor and an energy storage, over which the one or more electric motors are operable.
  • a rotor is understood to mean any rotatable component of a vehicle which has blades or blades or the like and can be set in rotation by the electric motor, so that the rotor effects a force on a fluid surrounding the vehicle. This leads to a movement of the vehicle relative to the fluid.
  • rotors and propellers of aircraft or land vehicles and propellers or screws are to be mentioned in watercraft. Of course, this list is not exhaustive.
  • the invention is therefore based on the object to provide a vehicle which is improved in contrast.
  • the one or more electric motors can be switched to a generator mode in which the one or more electric motors are rotated during a rotation of the fluid surrounding the at least one rotor Rotor generate electricity.
  • the invention is therefore based on the finding that the at least one rotor of the vehicle is moved by the fluid flow, which results from the relative movement between the rotor and the fluid. In other words, the fluid flows past the rotor, so that a rotational movement of the rotor is induced.
  • the coupled to the rotor and correspondingly switched electric motor can thereby be operated in a regenerative operation, so that electricity is generated by the example, the electric motor associated energy storage can be loaded.
  • the vehicle can also rest and gain energy by the movement of the fluid flow relative to the stationary rotor through an induced rotation of the rotor.
  • the stationary vehicle can therefore gain energy from the fluid flow which sets the rotor in motion without having to first invest kinetic energy.
  • an aircraft for example, can land energy from a wind flow that moves the rotor.
  • energy can be gained by means of the propeller or propeller from a water flow flowing relative to the vessel, by the water flow sets the propeller or the propeller in rotation. It is thus not necessary that the vehicle returns to a charging station, since the vehicle itself, by exploiting the energy of the fluid flow, gains energy, for example, to charge its own energy storage. As a result, the range of action or action period of the vehicle is significantly improved.
  • connection element is provided for the detachable connection of an external device which can be operated via the energy store.
  • a connection element can preferably be provided which serves to connect external devices to the vehicle.
  • the power is therefore not used exclusively for charging the vehicle-side energy storage, but can also be used to operate an external device.
  • the vehicle can therefore simultaneously be used as an energy source for external devices.
  • the external device can be operated by a combination of provided by the energy storage and provided by the rotation of the rotor energy.
  • Another embodiment of the vehicle according to the invention provides that it rests in the generator mode relative to the fluid surrounding the at least one rotor or that a movement of the vehicle by a relative movement between the rotor and fluid generates a fluid flow driving the rotor.
  • the vehicle can on the one hand, for example, docked or landed on a platform, the fluid flow around the vehicle, which rotates the rotor, exploiting it to gain energy. It is also possible to gain energy by the movement of the vehicle and the resulting relative speed between rotor and fluid.
  • an aircraft in particular a helicopter or a drone, in the descent, ie with the electric motor switched off, flows around the fluid surrounding the aircraft, ie the air.
  • the fluid flow through the at least one rotor causes a rotation of the rotor, which causes a generator operation of the electric motor.
  • energy can be recuperated and stored during a descent of the aircraft.
  • the kinetic energy of a watercraft can be utilized by the relative movement between the fluid resting or moving relative to the watercraft, since the fluid flowing around the rotor or propeller leads to a rotation thereof and thus enables a regenerative operation of the electric motor.
  • at least one adjusting device is provided in the vehicle according to the invention, which is designed to adjust the rotor and / or at least one rotor blade of the rotor by at least one axis.
  • the rotor or at least one rotor blade of the rotor can be selectively adjusted in order to move the rotor or the rotor blade in such a way in the fluid flow, that this generates an optimal movement of the rotor.
  • the adjusting device can move or align the rotor as a function of the fluid flow.
  • the rotor can therefore be "turned into the wind.”
  • this is transferable to watercraft and all other vehicles.Furthermore, it is possible that the inclination of the rotor blade, in particular the rotor pitch is adjusted to the fluid flow optimally, for example adapted the required power to exploit.
  • the vehicle according to the invention is designed in particular as an aircraft or as a watercraft.
  • land vehicles are also conceivable, which are driven by a rotor, such as a propeller slide.
  • the vehicle according to the invention can be a helicopter or a drone, in particular in the case of an aircraft, and a ship or an underwater vehicle in the case of a watercraft.
  • the electric motor in the case of an aircraft by means of an autorotation of the rotor and in the case of a watercraft by means of a flow of the water surrounding the watercraft can be operated in generator mode. It is therefore possible that the energy normally lost in a descent of the aircraft can be recovered by exploiting the autorotation.
  • the air that flows through the rotor during descent moves a rotation of the same, which drives the electric motor and thus leads to a generator operation.
  • the potential energy which would normally be lost in the event of a descent of the vehicle can thus be recuperated, at least in part.
  • the invention relates to a device comprising a vehicle according to the invention, wherein the device comprises an accessible via air or water from the vehicle setup or docking platform on which the vehicle lands or docks on the vehicle.
  • the device according to the invention is preferably arranged in an area in which a usable fluid flow is present or to be expected.
  • the landed or docked vehicle can, as described above, therefore exploit the prevailing fluid flow for energy production.
  • the device according to the invention preferably has at least one positioning device which is designed to align a docked or landed vehicle along and / or about at least one axis. By means of the preferably provided positioning device, the landed or docked vehicle can thus be aligned in such a way that the rotor can optimally utilize the fluid flow.
  • the positioning device has, for example, a table which can be adjusted via individual adjusting devices or an adjustable surface which can be tilted or tilted in particular in the form of a hexapod with a plurality of adjusting elements.
  • the surface of the positioning device, on which the vehicle is arranged is rotatable, so that the vehicle arranged on the surface can be tilted in any direction and rotated about the vertical axis.
  • the device according to the invention is particularly preferably land-based or is coupled to a foundation such that it rests relative to a surrounding fluid. Thereby, it can be ensured that the fluid flow flows relative to the device, and the rotor of the vehicle landed or docked on the device can be set in motion by the fluid flow.
  • the device according to the invention can also be further developed such that it has a detection device for detecting a fluid flow or an expected fluid flow. Depending on the detection result, therefore, the landed or docked vehicle can preferably be positioned.
  • the vehicle visits the device as a function of a state of charge of the energy store.
  • a control device it can be decided by means of a control device whether, or in the case of a multiplicity of devices, which device is visited by the vehicle.
  • a communication network is formed of individual vehicles and devices that are in communication with one another, so that it can be decided for each vehicle which device is the most suitable, with the remaining vehicles also being nearby or approaching the facility.
  • a central location for example a central server, to be possible, so that the position of the vehicle is always available and the vehicle, upon an intended search for a facility, sends a corresponding message to the central server sends, so that it can be monitored, which vehicle is moved to which device or can be determined at any time, where which vehicle is located and where it moves.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a vehicle according to the invention according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic diagram of a vehicle according to the invention according to a second embodiment
  • Figure 3 is a schematic diagram of a vehicle according to the invention according to a third embodiment
  • Figure 4 is a schematic diagram of a device according to the invention according to a first embodiment
  • Figure 5 is a schematic diagram of a device according to the invention according to a second embodiment.
  • Figure 1 shows a sectional view of a vehicle 1, comprising four of the movement of the vehicle 1 serving rotors 2, which in each case one of the rotors 2 driving electric motor 3 and an energy storage 4 is assigned, via which the electric motors 3 are supplied with energy.
  • the electric motors 3 are operable in a generator mode by the electric motors 3 in an externally generated movement of the rotor 2 or the rotors 2, in particular a rotation about a rotor axis 27, generate electricity.
  • the vehicle 1 is designed as an airworthy drone.
  • the vehicle 1 also has a control device 5, which comprises a transmitting and receiving device.
  • the individual rotor blades 6 of the rotor 2 and the rotors 2 can be controlled and adjusted with respect to their angle of attack.
  • the vehicle 1 is in descent.
  • the direction of movement of the vehicle 1 is represented by an arrow 7.
  • the air flow causes a rotation of the rotors 2 about the rotor axis 27, whereby a generator operation of the electric motors 3 is made possible.
  • generator operation of the electric motors 3 these generate a current which can be used, for example, to charge the energy store 4.
  • FIG. 2 shows a side view of the vehicle 1 of FIG. 1 in the landed state.
  • the vehicle 1 stands on a surface 9, which is opposite to a nem air flow, represented by arrows 10 at rest.
  • the rotors 2, wherein for the sake of clarity in this illustration, only one rotor 2 is shown, are rotated relative to the situation shown in Figure 1 by 90 ° about the transverse axis 28 of the vehicle 1.
  • the rotors 2 can also be rotated about the longitudinal axis.
  • the vehicle 1 also has a connection element 12 to which external devices can be connected and supplied with power. It is thus possible to connect an external device to the vehicle 1 and to operate this with the energy generated by the rotation of the rotor 2, for example, supported by the energy storage 4. According to this exemplary embodiment, it is possible to rotate the rotor 2 both about the transverse axis 28 and about the vertical axis 29 of the vehicle 1, so that any air flow can be conducted through the rotor 2 without the vehicle 1 having to be repositioned.
  • FIG 3 shows a vehicle 13, which is designed as a watercraft, in particular as a submarine.
  • the vehicle 13 also has a control device 5, an electric motor 3 and an energy store 4.
  • the electric motor 3 is coupled to a propeller 14, which can be driven by the electric motor 3.
  • the energy required for driving the propeller 14 is provided by the energy storage 4.
  • the vehicle 13 is in motion, this is represented by an arrow 15, wherein the electric motor 3 and the propeller 14 rest, the vehicle 13 therefore only by the inertia against a flow, represented by arrows 16 , emotional.
  • the vehicle 13 is thus in a state in which the overrun operation has been completed and the vehicle 13 is moving relative to the surrounding medium due to the inertia.
  • the propeller 14 On- Due to the flow of water relative to the vehicle 13, the propeller 14 is set in rotation, which is represented by an arrow 17. As a result of the rotation of the propeller 14, the electric motor 3 connected in a generator mode is operated as a generator so that the energy store 4 can be charged or an external device connected to the connection element 12 can be operated.
  • the propeller 14 are assigned suitable control means, so that the vehicle 13 can be controlled, in particular in or parallel to the water flow can be controlled.
  • Figure 4 shows the vehicle 1 of Figure 2, which has landed on a platform 18.
  • the platform 18 has a positioning device 19 by means of which the vehicle 1 can be positioned. In particular, by means of the positioning device 19, positioning along all spatial axes and tilting of the vehicle 1 about the spatial axes can take place.
  • the platform 18 is further associated with a control device 20 and a detection device 21, which comprises a transmitting and receiving device.
  • the control device 20 is designed to control the positioning device 19 in accordance with the data acquired by the detection device 21.
  • the detection device 21 is in particular designed to detect an air flow, represented by arrows 22, and in particular to determine its direction.
  • the transmitting and receiving device of the detection device 21 is further configured to communicate with the transmitting and receiving device of the control device 5 of the vehicle 1, so that in particular the data relating to the air flow or a data to be expected air flow data to the vehicle 1 can be transmitted , Accordingly, if the vehicle 1 is not located on the platform 18, it can be transmitted which air flow at the platform 18 currently exists or is to be expected. Accordingly, a decision can be made as to whether an approach to the platform 18 for charging the energy store 4, makes sense, or whether another platform should be approached.
  • FIG. 5 shows a docking platform 23 to which a vehicle 24 is docked, which is designed as a ship.
  • the docking platform 23 also has a detection device 21 and a control device 20 with a transmitting and receiving device.
  • the vehicle 24 likewise has an electric motor 3, an energy store 4 and a control device 5 with a transmitting and receiving device.
  • the vehicle 24 has a propeller 14 by means of which the vehicle 24 can be driven. Obviously, the vehicle 24 is docked to the docking platform 23.
  • the vehicle 24 is docked to the docking platform 23 in such a way that it is aligned in accordance with a water flow.
  • the predominant water flow is represented by arrows 25. If the water flow changes, the orientation of the watercraft 24 relative to the docking platform 23 also changes. This is illustrated by arrows 26.
  • the coupling of the vehicle 24 to the docking platform 23 can in particular be configured such that the vehicle 24 can be positioned in any position about the docking platform 23.
  • the vehicle 24 can thus be moved 360 ° along the arrows 26 around the docking platform, which is designed, for example, as a buoy or as an offshore structure.
  • the control device 20 it is possible to determine a prevailing or expected flow of water and to transmit these to vehicles 24. Accordingly, it can be decided whether it is worthwhile to approach the docking platform 23 with regard to the expected water flow there, or whether another docking platform 23 should be approached.
  • the vehicle 24 it is also possible for the vehicle 24 to anchor instead of docking on the docking platform 23, so that a land-based connection is established.
  • the vehicle rests with respect to the water flow that surrounds it, and thus a relative speed between water flow and vehicle 24, which can be utilized for driving the propeller 14.
  • the vehicle 1, 13, 24 it is thus possible for the vehicle 1, 13, 24 to operate independently of an external energy source or charging facility, or a platform 18 or a docking platform 23 can also be provided in areas with little or no infrastructure.
  • the vehicle 1, 13, 24 land or dock or anchor, so that via the prevailing flow of the vehicle 1, 13, 24 surrounded fluids of the energy storage 4 can be reloaded.
  • the radius in which the vehicle 1, 13, 24 can operate increases by a multiple.
  • the vehicle 1, 13, 24 may operate completely without seeking a recharge facility, particularly in the case of autonomous drones or submarines.

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Abstract

Fahrzeug (1, 13, 24), umfassend wenigstens einen der Bewegung des Fahrzeugs (1, 13, 24) dienenden Rotor (2), dem ein den Rotor (2) antreibender Elektromotor (3) und ein Energiespeicher (4) zugeordnet ist, über den der oder die Elektromotoren (3) betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Elektromotoren (3) in einen generatorischen Betrieb schaltbar sind, in dem der oder die Elektromotoren (3) bei einer durch eine Bewegung des den wenigstens einen Rotor (2) umgebenden Fluids erwirkten Rotation des Rotors (2) Strom erzeugen.

Description

Fahrzeug und Einrichtung umfassend ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen der Bewegung des Fahrzeugs dienenden Rotor, dem ein den Rotor antreibender Elektromotor und ein Energiespeicher zugeordnet ist, über den der oder die Elektromotoren betreibbar sind.
Derartige Fahrzeuge sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Beispiels- weise sind Luftfahrzeuge oder Wasserfahrzeuge, denen ein Rotor zugeordnet ist, über einen mittels eines Elektromotors angetriebenen Rotor bewegbar. Als Rotor im Sinne dieser Anmeldung wird dabei jegliches drehbare Bauteil eines Fahrzeugs verstanden, das Flügel oder Schaufeln oder Ähnliches aufweist und durch den Elektromotor in Rotation versetzt werden kann, so dass der Rotor eine Kraft auf ein das Fahrzeug umge- bendes Fluid bewirkt. Dies führt zu einer Bewegung des Fahrzeugs relativ dem Fluid. Insbesondere sind dabei Rotoren und Propeller von Luftfahrzeugen oder Landfahrzeugen und Propeller bzw. Schrauben bei Wasserfahrzeugen zu nennen. Selbstverständlich ist diese Aufzählung nicht abschließend. Ferner ist es bekannt, dass Fahrzeuge, die sich in Gebieten bewegen, in denen keine oder nur wenig Infrastruktur besteht, zum Aufladen ihres Energiespeichers weite Strecken zurücklegen müssen, wodurch der effektive Aktionsradius bzw. die Aktionszeit, in der das Fahrzeug betrieben werden kann bzw. um den oder die es sich von seinem Ausgangspunkt entfernen kann, stark eingeschränkt ist. So kann es erforderlich sein, dass das Fahrzeug von einer Auflademöglichkeit nur die halbe Strecke wegbewegt werden kann, da dieselbe Strecke für das Zurückkehren zur Auflademöglichkeit vorgehalten werden muss. Entsprechend ist das Gebiet, das sich um die am nähesten gelegene Auflademöglichkeit erstreckt, also das Gebiet, in dem das Fahrzeug operieren kann, auf die Hälfte der maximalen Reichweite des Kraftfahrzeugs beschränkt.
So ist es, falls innerhalb der Reichweite keine weitere Auflademögichkeit erreichbar ist, beispielsweise bei Drohnen oder Helikoptern, nötig, dass diese, sofern sie ihre halbe Flugzeit bzw. Flugreichweite zurückgelegt haben, zu der nähesten Auflademög- lichkeit zurückkehren. Insbesondere bei Operationen, die in Gebieten stattfinden, in denen keine Infrastruktur vorhanden ist, bedeutet dies, dass diese zu ihrem Ausgangspunkt zurückkehren müssen. Dadurch ist das Gebiet, das mittels der Drohne bzw. dem Helikopter beflogen werden kann, stark eingeschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug anzugeben, das demgegenüber verbessert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art erfin- dungsgemäß vorgesehen, dass der oder die Elektromotoren in einen generatorischen Betrieb schaltbar sind, in dem der oder die Elektromotoren bei einer durch eine Bewegung des den wenigstens einen Rotor umgebenden Fluids erwirkten Rotation des Rotors Strom erzeugen. Der Erfindung liegt mithin die Erkenntnis zugrunde, dass der wenigstens eine Rotor des Fahrzeugs durch den Fluidstrom bewegt wird, der durch die Relativbewegung zwischen dem Rotor und dem Fluid entsteht. Mit anderen Worten strömt das Fluid an dem Rotor vorbei, so dass eine Rotationsbewegung des Rotors induziert wird. Der mit dem Rotor gekoppelte und entsprechend geschaltete Elektromotor kann dadurch in einem generatorischen Betrieb betrieben werden, so dass Strom erzeugt wird, durch den beispielsweise der dem Elektromotor zugeordnete Energiespeicher geladen werden kann.
Es ist sonach nicht zwingend erforderlich, dass sich das Fahrzeug, beispielsweise in Bezug auf die Erdoberfläche, bewegt, um Energie zu gewinnen. Vorteilhafterweise kann das Fahrzeug auch ruhen und durch die Bewegung des Fluidstroms relativ zum ruhenden Rotor durch eine induzierte Rotation des Rotors Energie gewinnen. Das ruhende Fahrzeug kann sonach aus dem Fluidstrom, der den Rotor in Bewegung versetzt, Energie gewinnen, ohne dass zuvor Bewegungsenergie investiert werden muss- te. Im Speziellen kann ein beispielsweise stehendes bzw. gelandetes Luftfahrzeug sonach aus einer Windströmung, die den Rotor bewegt, Energie gewinnen. Im Falle eines Wasserfahrzeugs kann mittels der Schiffschraube bzw. des Propellers aus einer relativ zum Wasserfahrzeug strömenden Wasserströmung Energie gewonnen werden, indem die Wasserströmung die Schiffsschraube bzw. den Propeller in Rotation versetzt. Es ist somit nicht nötig, dass das Fahrzeug zu einer Aufladestation zurückkehrt, da das Fahrzeug selbst, durch Ausnutzen der Energie des Fluidstroms, Energie gewinnt, um beispielsweise den eigenen Energiespeicher aufzuladen. Dadurch wird der Aktionsradius bzw. Aktionszeitraum des Fahrzeugs deutlich verbessert.
Es wird sonach zur Gewinnung von Energie stets eine auftretende Fluidströmung ausgenutzt, wobei die Relativbewegung zwischen Fluid und Fahrzeug durch die Bewegung des Fahrzeugs, beispielsweise relativ zur Erdoberfläche, durch ein ruhendes Fluid hindurch oder durch die Bewegung des Fluids relativ zu dem ruhenden, beispielsweise gelandeten oder geankerten, Fahrzeug erfolgt. Selbstverständlich ist es dabei ebenfalls möglich, dass sich sowohl das Fahrzeug, als auch das Fluid bewegt, solange sichergestellt ist, dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen Fluid und Fahrzeug vorliegt, durch die der Rotor des Fahrzeugs antreibbar ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass wenigstens ein Anschlusselement zum lösbaren Anschließen eines über den Energiespeicher betreibbaren externen Geräts vorgesehen ist. Demnach kann bevorzugt ein Anschlusselement vorgesehen sein, das dem Anschluss von externen Geräten an das Fahr- zeug dient. Somit ist es möglich, das externe Gerät durch den von dem Fahrzeug erzeugten Strom zu betreiben. Der Strom wird mithin nicht ausschließlich zum Aufladen des fahrzeugseitigen Energiespeichers verwendet, sondern kann auch zum Betrieb eines externen Geräts verwendet werden. Insbesondere in abgelegenen Gebieten kann das Fahrzeug sonach gleichzeitig als Energiequelle für externe Geräte verwen- det werden. Das externe Gerät kann dabei durch eine Kombination von durch den Energiespeicher bereitgestellter und durch die Rotation des Rotors bereitgestellter Energie betrieben werden.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sieht vor, dass es in dem generatorischen Betrieb relativ zu dem den wenigstens einen Rotor umgebenden Fluid ruht oder dass eine Bewegung des Fahrzeugs durch eine Relativbewegung zwischen Rotor und Fluid einen den Rotor antreibenden Fluidstrom erzeugt. Somit kann das Fahrzeug zum einen, beispielsweise angedockt oder gelandet auf einer Plattform, den das Fahrzeug umströmenden Fluidstrom, der den Rotor in Drehung versetzt, ausnutzen, um Energie zu gewinnen. Ebenso ist es möglich, durch die Bewegung des Fahrzeugs und der daraus resultierenden Relativgeschwindigkeit zwischen Rotor und Fluid Energie zu gewinnen. Beispielsweise wird ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Helikopter oder eine Drohne, im Sinkflug, also bei abgeschaltetem Elektromotor, von dem das Luftfahrzeug umgebenden Fluid, also der Luft, umströmt. Der Fluidstrom durch den wenigstens einen Rotor bewirkt eine Rotation des Rotors, der einen generatorischen Betrieb des Elektromotors bewirkt. Somit kann Energie bei einem Sinkflug des Luftfahrzeugs rekuperiert und gespeichert werden. Ebenso kann die Bewegungs- energie eines Wasserfahrzeugs durch die Relativbewegung zwischen dem relativ zum Wasserfahrzeug ruhenden oder bewegten Fluid ausgenutzt werden, da das den Rotor bzw. Propeller umströmende Fluid zu einer Rotation desselben führt und somit einen generatorischen Betrieb des Elektromotor ermöglicht. Besonders bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug wenigstens eine Versteileinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, den Rotor und/oder wenigstens ein Rotorblatt des Rotors um wenigstens eine Achse zu verstellen. Demnach ist vorgesehen, dass der Rotor oder wenigstens ein Rotorblatt des Rotors gezielt verstellt werden kann, um den Rotor oder das Rotorblatt derart in den Fluidstrom zu bewegen, dass dieser eine optimale Bewegung des Rotors erzeugt. Somit kann bei abgestelltem Fahrzeug die Versteileinrichtung den Rotor in Abhängigkeit des Fluidstroms bewegen bzw. ausrichten. Der Rotor kann somit„in den Wind gedreht werden". Selbstverständlich ist dies auf Wasserfahrzeuge und alle übrigen Fahrzeuge übertragbar. Weiterhin ist es möglich, dass die Neigung des Rotorblatts, insbesondere der Rotorpitch einge- stellt wird, um den Fluidstrom optimal, beispielsweise angepasst an den benötigten Strom, auszunutzen.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist insbesondere als Luftfahrzeug oder als Wasserfahrzeug ausgebildet. Selbstverständlich sind ebenfalls Landfahrzeuge denkbar, die mittels eines Rotors angetrieben werden, beispielsweise ein Propellerschlitten.
Selbstverständlich sind sämtliche Kombinationen aus Land- und/oder Luft- und/oder Wasserfahrzeug, wie beispielsweise eine tauch- und flugfähige Drohne, ebenso möglich. Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann insbesondere im Fall eines Luftfahrzeugs ein Helikopter oder eine Drohne und im Fall eines Wasserfahrzeugs ein Schiff oder ein Unterwasserfahrzeug sein.
Besonders bevorzugt kann der Elektromotor im Fall eines Luftfahrzeugs mittels einer Autorotation des Rotors und im Fall eines Wasserfahrzeugs mittels einer Strömung des das Wasserfahrzeug umgebenden Wassers im generatorischen Betrieb betrieben werden. Es ist sonach möglich, dass die Energie, die bei einem Sinkflug des Luftfahr- zeugs normalerweise verloren geht, durch das Ausnutzen der Autorotation zurückgewonnen werden kann. Dabei bewegt die Luft, die den Rotor beim Sinkflug durchströmt eine Rotation desselben, die den Elektromotor antreibt und somit zu einem generatorischen Betrieb führt. Die potentielle Energie, die üblicherweise bei einem Sinkflug des Fahrzeugs verloren gehen würde, kann sonach, zumindest teilweise, rekuperiert wer- den.
Daneben betrifft die Erfindung eine Einrichtung umfassend ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, wobei die Einrichtung eine über Luft oder Wasser von dem Fahrzeug erreichbare Aufstell- oder Andockplattform, auf der das Fahrzeug landet oder an der das Fahrzeug andockt, umfasst. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist bevorzugt in einem Gebiet angeordnet, in dem ein nutzbarer Fluidstrom vorhanden oder zu erwarten ist. Das gelandete bzw. angedockte Fahrzeug kann, wie zuvor beschrieben, sonach den vorherrschenden Fluidstrom zur Energiegewinnung ausnutzen. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist bevorzugt wenigstens eine Positioniereinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, ein angedocktes oder gelandetes Fahrzeug entlang und/oder um wenigstens eine Achse auszurichten. Mittels der bevorzugt vorgesehenen Positioniereinrichtung kann das gelandete oder angedockte Fahrzeug somit derart ausgerichtet werden, dass der Rotor den Fluidstrom optimal ausnutzen kann. Insbesondere kann somit auf Veränderungen im Fluidstrom, beispielsweise wechselnde Windbedingungen oder wechselnde Wasserströmungen, reagiert werden, indem das Fahrzeug umpositioniert wird. Dazu weist die Positioniereinrichtung beispielsweise einen über einzelne Stelleinrichtungen verstellbaren Tisch bzw. eine verstellbare Oberfläche auf, die insbesondere in Form eines Hexapods mit mehreren Stellelementen geneigt bzw. verkippt werden kann. Ferner kann ebenso vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Positionierein- richtung, auf der das Fahrzeug angeordnet ist, rotierbar ist, so dass das auf der Oberfläche angeordnete Fahrzeug in jede beliebige Richtung verkippt und um die Hochachse gedreht werden kann.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dabei besonders bevorzugt landbasiert oder sie ist derart mit einem Fundament gekoppelt, dass sie relativ zu einem sie umgebenden Fluid ruht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Fluidstrom relativ zu der Einrichtung strömt, und der Rotor des auf der Einrichtung gelandeten oder angedockten Fahrzeugs durch den Fluidstrom in Bewegung versetzt werden kann. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass diese eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Fluidstroms oder eines zu erwartenden Fluidstroms aufweist. In Abhängigkeit des Erfassungsergebnisses kann sonach bevorzugt das gelandete oder angedockte Fahrzeug positioniert werden. Daneben kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Fahrzeug die Einrichtung in Abhängigkeit eines Ladezustands des Energiespeichers aufsucht. Somit kann beispielsweise in Abhängigkeit der Entfernung zu einer Einrichtung und in Abhängigkeit des Ladezustands des Energiespeichers mittels einer Steuerungseinrichtung entschieden werden, ob, oder bei einer Vielzahl von Einrichtungen, welche Ein- richtung von dem Fahrzeug aufgesucht wird.
Ebenso oder zusätzlich ist es möglich eine Entscheidung über das Aufsuchen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zu treffen, indem der an der Einrichtung vorherrschende oder zu erwartende Fluidstrom berücksichtigt wird. Dadurch kann bevorzugt diejenige Einrichtung aufgesucht werden, an der ein Fluidstrom vorherrscht, der eine höhere Energieausbeute verspricht. Selbstverständlich können die entsprechenden Parameter, insbesondere Entfernung, vorherrschender oder zu erwartender Fluidstrom, Belegungszustand, Ladezustand des Energiespeichers und dergleichen be- liebig in die Entscheidung einbezogen werden. Selbstverständlich ist die vorstehende Aufzählung nicht abschließend.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass eine direkte Kommunikation zwi- sehen dem Fahrzeug und der Einrichtung eingerichtet ist, so dass dem Fahrzeug stets direkt sämtliche Daten, die für die Entscheidung benötigt werden, übertragen werden können. Des Weiteren kann ferner vorgesehen sein, dass sich ein Kommunikationsnetzwerk aus einzelnen Fahrzeugen und Einrichtungen ausbildet, die untereinander in Kommunikation stehen, so dass für jedes Fahrzeug entschieden werden kann, welche Einrichtung die geeignetste ist, wobei die übrigen Fahrzeuge, die sich ebenfalls in der Nähe oder im Anflug auf die Einrichtung befinden, berücksichtigt werden können. Zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass eine Kommunikation mit einer zentralen Stelle, beispielsweise einem zentralen Server, möglich ist, so dass dadurch stets die Position des Fahrzeugs verfügbar ist und das Fahrzeug bei einem beabsichtigten Auf- suchen einer Einrichtung eine entsprechende Meldung an den zentralen Server sendet, so dass überwacht werden kann, welches Fahrzeug zu welcher Einrichtung bewegt wird bzw. kann zu jedem Zeitpunkt ermittelt werden, wo sich welches Fahrzeug befindet und wohin es sich bewegt. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 2 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; Figur 3 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; Figur 4 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Figur 5 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Fahrzeugs 1 , umfassend vier der Bewegung des Fahrzeugs 1 dienende Rotoren 2, denen jeweils ein die Rotoren 2 antreibender Elektromotor 3 und ein Energiespeicher 4 zugeordnet ist, über den die Elekt- romotoren 3 mit Energie versorgt werden. Die Elektromotoren 3 sind in einem generatorischen Betrieb betreibbar, indem die Elektromotoren 3 bei einer extern erzeugten Bewegung des Rotors 2 oder der Rotoren 2, insbesondere eine Rotation um eine Rotorachse 27, Strom erzeugen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 1 als flugfähige Drohne ausgebildet. Das Fahrzeug 1 weist ferner eine Steuerungsein- richtung 5 auf, die eine Sende- und Empfangseinrichtung umfasst. Einer Ansteuerung der Steuerungseinrichtung 5 entsprechend können die einzelnen Rotorblätter 6 des Rotors 2 bzw. der Rotoren 2 angesteuert und hinsichtlich ihres Anstellwinkels verstellt werden. In der in Figur 1 dargestellten Situation befindet sich das Fahrzeug 1 im Sinkflug. Die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 1 wird durch einen Pfeil 7 dargestellt. Aufgrund des Sinkflugs in Richtung des Pfeils 7 strömt Luft, dargestellt durch Pfeile 8 durch die Rotoren 2 des Fahrzeugs 1. Der Luftstrom bewirkt dabei eine Rotation der Rotoren 2 um die Rotorachse 27, wodurch ein generatorischer Betrieb der Elektromotoren 3 er- möglicht wird. Im generatorischen Betrieb der Elektromotoren 3 erzeugen diese einen Strom, der beispielsweise zum Laden des oder der Energiespeicher 4 verwendet werden kann. Vorteilhafterweise ist es somit möglich während des Sinkflugs aufgrund der durch die Autorotation bewegten Rotoren 2 und deren Kopplung mit den entsprechend geschalteten Elektromotoren 3 einen generatorischen Betrieb und somit die Gewin- nung von Energie zu ermöglichen.
Figur 2 zeigt eine Seitendarstellung des Fahrzeugs 1 von Figur 1 in gelandetem Zustand. Ersichtlich steht das Fahrzeug 1 auf einer Oberfläche 9, die sich gegenüber ei- nem Luftstrom, dargestellt durch Pfeile 10 in Ruhe befindet. Die Rotoren 2, wobei der Übersichtlichkeit halber in dieser Darstellung lediglich ein Rotor 2 dargestellt ist, sind gegenüber der in Figur 1 gezeigten Situation um 90° um die Querachse 28 des Fahrzeugs 1 gedreht. Selbstverständlich können die Rotoren 2 auch um die Längsachse gedreht werden.
Dadurch wird ermöglicht, dass der Luftstrom, dargestellt durch die Pfeile 10, durch den Rotor 2 strömen kann und diesen in eine Rotation, dargestellt durch einen Pfeil 1 1 , versetzen kann. Aus der Rotation des Rotors 2 kann durch den generatorischen Betrieb des oder der umgeschalteten Elektromotoren 3 Energie gewonnen werden, die beispielsweise zum Aufladen des Energiespeichers 4 verwendet werden kann.
Das Fahrzeug 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist ferner ein Anschlusselement 12 auf, an welches externe Geräte angeschlossen und mit Strom versorgt wer- den können. Es ist somit möglich, ein externes Gerät an das Fahrzeug 1 anzuschließen und dieses mit der durch die Rotation des Rotors 2 erzeugten Energie, beispielsweise gestützt durch den Energiespeicher 4, zu betreiben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich den Rotor 2 sowohl um die Querachse 28, als auch um die Hochachse 29 des Fahrzeugs 1 zu drehen, so dass eine beliebige Luftströmung durch den Rotor 2 geleitet werden kann, ohne dass das Fahrzeug 1 umpositioniert werden muss.
Figur 3 zeigt ein Fahrzeug 13, das als Wasserfahrzeug, insbesondere als U-Boot ausgebildet ist. Das Fahrzeug 13 weist ebenfalls eine Steuerungseinrichtung 5, einen Elektromotor 3 und einen Energiespeicher 4 auf. Der Elektromotor 3 ist mit einem Propeller 14 gekoppelt, der durch den Elektromotor 3 antreibbar ist. Die für das Antreiben des Propellers 14 benötigte Energie wird durch den Energiespeicher 4 bereitgestellt. In der in Figur 3 dargestellten Situation befindet sich das Fahrzeug 13 in Bewegung, dies wird durch einen Pfeil 15 dargestellt, wobei der Elektromotor 3 sowie der Propeller 14 ruhen, sich das Fahrzeug 13 sonach lediglich durch die Trägheit gegenüber einer Strömung, dargestellt durch Pfeile 16, bewegt. Das Fahrzeug 13 befindet sich somit ein einem Zustand, in dem der Schubbetrieb beendet wurde und sich das Fahrzeug 13 aufgrund der Trägheit relativ zu dem Umgebungsmedium bewegt. Auf- grund der Wasserströmung relativ zum Fahrzeug 13 wird der Propeller 14 in Rotation versetzt, was durch einen Pfeil 17 dargestellt ist. Durch die Rotation des Propellers 14 wird der in einen generatorischen Betrieb geschaltete Elektromotor 3 als Generator betrieben, so dass der Energiespeicher 4 aufgeladen oder ein mit dem Anschlussele- ment 12 verbundenes externes Gerät betrieben werden kann. Selbstverständlich sind dem Propeller 14 geeignete Steuermittel zugeordnet, so dass das Fahrzeug 13 gesteuert, insbesondere in die bzw. parallel zu der Wasserströmung gesteuert werden kann. Figur 4 zeigt das Fahrzeug 1 von Figur 2, das auf einer Plattform 18 gelandet ist. Die Plattform 18 weist eine Positioniereinrichtung 19 auf, mittels der das Fahrzeug 1 positionierbar ist. Insbesondere kann mittels der Positioniereinrichtung 19 eine Positionierung entlang sämtlicher Raumachsen und eine Verkippung des Fahrzeugs 1 um die Raumachsen erfolgen. Dies kann z. B. mittels eines entsprechend dreh- und kippba- ren Tischs, auf dem das Fahrzeug 1 steht, erreicht werden. Der Plattform 18 ist ferner eine Steuerungseinrichtung 20 sowie eine Erfassungseinrichtung 21 zugeordnet, die eine Sende- und Empfangseinrichtung umfasst. Die Steuerungseinrichtung 20 ist dabei dazu ausgebildet, die Positioniereinrichtung 19 entsprechend der von der Erfassungseinrichtung 21 erfassten Daten zu steuern. Die Erfassungseinrichtung 21 ist ins- besondere dazu ausgebildet, eine Luftströmung, dargestellt durch Pfeile 22, zu erfassen und insbesondere deren Richtung zu bestimmen. Die Sende- und Empfangseinrichtung der Erfassungseinrichtung 21 ist ferner dazu ausgebildet mit der Sende- und Empfangseinrichtung der Steuerungseinrichtung 5 des Fahrzeugs 1 zu kommunizieren, so dass insbesondere die Luftströmung betreffenden Daten oder eine zu erwar- tende Luftströmung betreffende Daten an das Fahrzeug 1 übermittelt werden können. Sonach kann, sofern sich das Fahrzeug 1 nicht auf der Plattform 18 befindet, übertragen werden, welche Luftströmung an der Plattform 18 momentan vorliegt oder zu erwarten ist. Entsprechend kann eine Entscheidung darüber getroffen werden, ob ein Anflug auf die Plattform 18 zum Laden des Energiespeichers 4, sinnvoll ist, oder ob eine weitere Plattform angeflogen werden soll.
Ferner ist es möglich entsprechend der von der Erfassungseinrichtung 21 erhobenen Daten eine Positionierung des Fahrzeugs 1 auf der Plattform 18 vorzunehmen, so dass eine momentane Luftströmung optimal durch den Rotor 2 des Fahrzeugs 1 strömt.
Figur 5 zeigt eine Andockplattform 23, an der ein Fahrzeug 24 angedockt ist, das als Schiff ausgebildet ist. Die Andockplattform 23 weist ebenfalls eine Erfassungseinrichtung 21 auf sowie eine Steuerungseinrichtung 20 mit einer Sende- und Empfangseinrichtung. Das Fahrzeug 24 weist ebenfalls einen Elektromotor 3 einen Energiespeicher 4 sowie eine Steuerungseinrichtung 5 mit Sende- und Empfangseinrichtung auf. Des Weiteren weist das Fahrzeug 24 einen Propeller 14 auf, mittels dem das Fahr- zeug 24 antreibbar ist. Ersichtlich ist das Fahrzeug 24 an der Andockplattform 23 angedockt.
Das Fahrzeug 24 ist dabei derart an der Andockplattform 23 angedockt, dass dieses entsprechend einer Wasserströmung ausgerichtet wird. Die vorherrschende Was- serströmung ist durch Pfeile 25 dargestellt. Ändert sich die Wasserströmung, so ändert sich auch die Ausrichtung des Wasserfahrzeugs 24 relativ zu der Andockplattform 23. Dies ist durch Pfeile 26 dargestellt. Die Kopplung des Fahrzeugs 24 an die Andockplattform 23 kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass das Fahrzeug 24 in jeder Position um die Andockplattform 23 positionierbar ist. Das Fahrzeug 24 kann somit um 360° entlang der Pfeile 26 um die Andockplattform, die beispielsweise als Boje oder als Offshorebauwerk ausgebildet ist, bewegt werden. Mittels der Steuerungseinrichtung 20 ist es möglich eine vorherrschende oder zu erwartende Wasserströmung zu ermitteln und diese an Fahrzeuge 24 zu übermitteln. Entsprechend kann entschieden werden, ob sich ein Anfahren der Andockplattform 23 im Hinblick auf die dort zu erwartende Wasserströmung lohnt, oder ob eine andere Andockplattform 23 angefahren werden soll.
Ebenso ist es möglich, dass das Fahrzeug 24 anstatt an der Andockplattform 23 anzudocken vor Anker geht, so dass eine landbasierte Verbindung hergestellt wird. So- mit kann erreicht werden, dass das Fahrzeug in Bezug auf die Wasserströmung, die es umgibt, ruht und somit eine Relativgeschwindigkeit zwischen Wasserströmung und Fahrzeug 24, die zum Antreiben des Propellers 14 ausgenutzt werden kann, besteht. Vorteilhafterweise ist es somit möglich, dass das Fahrzeug 1 , 13, 24 unabhängig von einer externen Energiequelle bzw. Auflademöglichkeit operieren kann, oder eine Plattform 18 bzw. eine Andockplattform 23 auch in Gebieten mit wenig oder keiner Infrastruktur, vorgesehen sein kann. Insbesondere im ersten Fall kann, sofern der Ladezu- stand des Energiespeichers 4 des Fahrzeugs 1 , 13, 24 ein Aufladen erfordert, das Fahrzeug 1 , 13, 24 landen bzw. andocken oder ankern, so dass über die vorherrschende Strömung des das Fahrzeug 1 , 13, 24 umgebenen Fluids der Energiespeicher 4 wieder geladen werden kann. Dadurch erweitert sich der Radius, in dem das Fahrzeug 1 , 13, 24 operieren kann um ein Vielfaches. Insbesondere in Gegenden, in denen eine ausreichende Fluidströmung gegeben ist, ist es möglich, dass das Fahrzeug 1 , 13, 24 vollständig ohne das Aufsuchen einer Auflademöglichkeit, insbesondere im Falle autonomer Drohnen oder U-Boote, operieren kann.
Bezugszeichenliste Fahrzeug
Rotor
Elektromotor
Energiespeicher
Steuereinrichtung
Rotorblatt
Pfeil
Pfeil
Oberfläche
Pfeil
Pfeil
Anschlusselement
Fahrzeug
Propeller
Pfeil
Pfeil
Pfeil
Plattform
Positionseinrichtung
Steuereinrichtung
Erfassungseinrichtung
Pfeil
Andockplattform
Fahrzeug
Pfeil
Pfeil
Rotorachse
Querachse
Hochachse

Claims

Patentansprüche
1 . Fahrzeug (1 , 13, 24), umfassend wenigstens einen der Bewegung des Fahrzeugs (1 , 13, 24) dienenden Rotor (2), dem ein den Rotor (2) antreibender Elektromotor (3) und ein Energiespeicher (4) zugeordnet ist, über den der oder die Elektromotoren (3) betreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Elektromotoren (3) in einen generatorischen Betrieb schaltbar sind, in dem der oder die Elektromotoren (3) bei einer durch eine Bewegung des den wenigstens einen Rotor (2) umgebenden Fluids erwirkten Rotation des Rotors (2) Strom erzeugen.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschlusselement (12) zum lösbaren Anschließen eines durch den erzeugten Strom und/oder über den Energiespeicher (4) betreibbaren externen Geräts vorgesehen ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in dem generatorischen Betrieb relativ zu dem den wenigstens einen Rotor (2) umgebenden Fluid ruht oder dass eine Bewegung des Fahrzeugs (1 , 13, 24) durch eine Relativbewegung zwischen Rotor (2) und Fluid einen den Rotor (2) antreibenden Fluidstrom erzeugt.
4. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Versteileinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Rotor (2) und/oder wenigstens ein Rotorblatt (6) des Rotors (2) um wenigstens eine Achse zu verstellen.
5. Fahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Luftfahrzeug (1 ) oder als Wasserfahrzeug (13, 24) ausgebildet ist.
6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es im Fall eines Luftfahrzeugs (1 ) ein Helikopter oder eine Drohne und im Fall eines Wasserfahrzeugs (13, 24) ein Schiff oder ein Unterwasserfahrzeug ist.
7. Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) im Falle eines Luftfahrzeugs (1 ) mittels einer Autorotation des Rotors (2) und im Falle eines Wasserfahrzeugs (13, 24) mittels einer Strömung des das Wasserfahrzeug (13, 24) umgebenden Wassers im generatorischen Betrieb betreibbar ist.
8. Einrichtung umfassend ein Fahrzeug (1 , 13, 24) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine über Luft oder Wasser von dem Fahrzeug (1 , 13, 24) erreichbare Aufstell- oder Andockplattform (18, 23), auf der das Fahrzeug (1 , 13, 24) landet oder an der das Fahrzeug (1 , 13, 24) andockt.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Positioniereinrichtung (19) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, ein angedocktes oder gelandetes Fahrzeug (1 , 13, 24) entlang und/oder um wenigstens eine Achse auszurichten.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie landbasiert ist oder derart mit einem Fundament gekoppelt ist, dass sie relativ zu einem sie umgebenden Fluid ruht.
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