DE102016002028A1

DE102016002028A1 - Foldable multicopter

Info

Publication number: DE102016002028A1
Application number: DE102016002028.8A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Schmid; Clemens Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen faltbaren Multicopter, aufweisend ein Grundgerüst bestehend aus zumindest einem Zentralteil (6), zumindest einem Energiespeicher (10) und zumindest zwei Ausleger (6) und zwei Antriebseinheiten (1). Insbesondere zur leicht handhabbaren Arretierung von einem oder mehreren Auslegern (3) an einem Hauptzentralteil (6), beispielsweise zur Fixierung von klappbaren Auslegern (3) eines Helikopters mit zwei oder mehr Rotoren (z. B. Quadrokopter, auch Quadrotor-Helicopter). Umso einen blitzschnellen Aufbau zu ermöglichen, erfordert es bewegliche Ausleger (3), an denen die Rotoren befestigt sind. So entsteht zunächst eine labile Konstruktion, die versteift werden muss.The invention relates to a foldable multicopter, comprising a skeleton comprising at least one central part (6), at least one energy store (10) and at least two outriggers (6) and two drive units (1). In particular for easily manageable locking of one or more arms (3) on a main central part (6), for example for fixing hinged arms (3) of a helicopter with two or more rotors (eg quadrocopter, also quadrotor helicopter). In order to enable a lightning-fast construction, it requires movable boom (3), to which the rotors are attached. This creates a labile construction that needs to be stiffened.

Description

Die Erfindung betrifft einen faltbaren Multicopter, aufweisend ein Grundgerüst bestehend aus zumindest einem Zentralteil (6), zumindest einem Energiespeicher (10) und zumindest zwei Ausleger (6) und zwei Antriebseinheiten (1). Insbesondere zur leicht handhabbaren Arretierung von einem oder mehreren Auslegern (3) an einem Hauptzentralteil (6), beispielsweise zur Fixierung von klappbaren Auslegern (3) eines Helikopters mit zwei oder mehr Rotoren (z. B. Quadrokopter, auch Quadrotor-Helicopter). Umso einen blitzschnellen Aufbau zu ermöglichen, erfordert es bewegliche Ausleger (3), an denen die Rotoren befestigt sind. So entsteht zunächst eine labile Konstruktion, die versteift werden muss.The invention relates to a foldable multicopter, comprising a skeleton consisting of at least one central part ( 6 ), at least one energy store ( 10 ) and at least two cantilevers ( 6 ) and two drive units ( 1 ). In particular for easy handling of one or more arms ( 3 ) at a main central part ( 6 ), for example for fixing hinged arms ( 3 ) of a helicopter with two or more rotors (eg quadrocopter, also quadrotor helicopter). In order to enable a lightning-fast construction, it requires movable boom ( 3 ) to which the rotors are attached. This creates a labile construction that needs to be stiffened.

Fluggeräte wie beispielsweise UAV's (Unmanned area vehicles), zu denen auch Multicopter gehören, sind in der Regel starr ausgebildet mit einer Mehrzahl von Rotoren ausgestattet. Die Rotoren befinden sich dabei meist auf einer Ebene und wirken im Wesentlichen senkrecht nach unten.Aircraft such as UAVs (Unmanned area vehicles), which include multicopters, are usually designed rigidly equipped with a plurality of rotors. The rotors are usually located on one level and act substantially vertically downwards.

Wie aus der EP 2 233 393 A2 bekannt ist, können Multicopter, umgangssprachlich auch Drohnen, für die unterschiedlichsten Aufgaben eingesetzt werden, zum Beispiel als Modellflugzeug, sowie als unbemanntes Luftfahrzeug (UAV,) mit einer Kamera und/oder anderen Aufgaben, wie z. B. zur Luftraumüberwachung, zum Einsatz in der Vermessungstechnik, zur Überprüfung von beispielsweise Bauwerken, zur Suche nach Vermissten Personen, etc. Aus aerodynamischen Gründen ist es wünschenswert, die Rotoren möglichst groß zu machen, so dass bei üblichen Bauweisen die räumlichen Abmessungen des Helikopters im Wesentlichen durch die Durchmesser der Rotoren bestimmt werden. So ergeben sich große Baugrößen, welche den Transport erschweren.Like from the EP 2 233 393 A2 is known, multicopters, colloquially drones, for a variety of tasks can be used, for example, as a model aircraft, and as an unmanned aerial vehicle (UAV,) with a camera and / or other tasks, such. For aerodynamic reasons, it is desirable to make the rotors as large as possible, so that in conventional designs, the spatial dimensions of the helicopter in the Essentially determined by the diameter of the rotors. This results in large sizes, which complicate the transport.

Um die Transportgröße eines Fluggerätes zu verkleinern können die Ausleger (3) mit den Rotoren von dem Zentralbauteil (6) abgenommen werden oder alternativ, um einen blitzschnellen Aufbau zu ermöglichen, von einer horizontalen Position in eine vertikale Position geklappt werden was die Sperrigkeit des Fluggerätes reduziert und somit den Transport vereinfacht. Vor der in Betriebnahme müssen die Ausleger (3) mit den Rotoren (1) geklappt (bei klappbaren Lösungen) oder an den zentralen Bauteil montiert (bei Lösungen mit abnehmbaren Auslegern) werden. In beiden Fällen ist eine mechanische Verriegelung bzw. Fixierung notwendig, welche die Ausleger (3) während des Betriebs in der vorgesehenen Position hält. Bei Bekannten Ausführung dieser Art ist ein entsprechende Montage Aufwand zur in Betriebnahme erforderlich.In order to reduce the transport size of an aircraft, the boom ( 3 ) with the rotors of the central component ( 6 ) or, alternatively, to allow lightning-fast assembly, from a horizontal position to a vertical position, which reduces the bulkiness of the aircraft and thus simplifies transportation. Before putting into operation, the booms ( 3 ) with the rotors ( 1 ) (for hinged solutions) or mounted on the central component (for solutions with removable arms). In both cases, a mechanical locking or fixing is necessary, which the boom ( 3 ) in the intended position during operation. In known version of this type, a corresponding installation effort for commissioning is required.

Sofern Fluggeräte elektrisch betrieben werden ist es erstrebenswert das Abfluggewicht zu minimieren, umso eine längere Flugzeit zu erreichen.If aircraft are operated electrically, it is desirable to minimize the takeoff weight, so as to achieve a longer flight time.

Bei einem elektrisch betrieben Multi-Helicopter sind an einem zentralen Bauteil meist, Steuerungselektronik und die Steuerung Stromversorgung untergebracht sowie meist die Ausleger montiert, an deren Ende jeweils mindest ein Rotor (Propeller) montiert ist.In an electrically operated multi-helicopter are usually housed on a central component, control electronics and the control power supply and usually the boom mounted at the end of each at least one rotor (propeller) is mounted.

Zusammenklappbare Quadrotor-Helikopter sind beispielsweise aus der Veröffentlichung EP 2 233 393 A2 bekannt. Jedoch ist bei einer solchen Lösung der Montageaufwand immer noch sehr hoch, da jeder Ausleger in mehreren Schritten von der Transportposition in die Flugposition gebracht werden muss.Collapsible quadrotor helicopters are for example from the publication EP 2 233 393 A2 known. However, in such a solution, the assembly effort is still very high, since each boom must be brought in several steps from the transport position to the flight position.

Die Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, einen einfachen Mechanismus zur Verfügung zu stellen, so dass der Montageaufwand bei Auf- bzw. Abbau stark reduziert ist.The underlying object of the invention is to provide a simple mechanism, so that the assembly effort during assembly and disassembly is greatly reduced.

Ein Beispiel der Erfindung betrifft die Arretierung bzw. Faltung des Fluggerätes. Am Zentralteil befinden sich zumindest zwei oder mehrere Ausleger, welche von der horizontalen Lage in eine vertikale Lage geschwenkt werden können. Um die Ausleger schwenken bzw. fixieren zu können, verlaufen von dem Hauptzentralteil (6) Hilfsarme (2), welche an Hilfsarmaufnehmer (7) bzw. (8) gekoppelt sind. Die Hilfsarmaufnehmer (7) und (8) befinden sich auf einer Achse, die vom Hauptzentralteil vertikal in ebener Fluglage weg verläuft. Der Abstand zwischen Hauptzentralteil (6) und Hilfsarmaufnehmer (7) ist verschiebbar und über eine Überwurfmutter (12) fixiert. Die Überwurfmutter (12) besitzt ein Gewinde, welches zu dem Gewinde des Hilfsarmaufnehmer (7), welcher ebenfalls ein Gewinde besitzt, zusammenpasst und so den Hilfsarmaufnehmer (7) auf der vertikalen Achse zum Hauptzentralteil (6) fixiert. Eine Hülse (13) befindet sich dabei fest auf einem Rohr oder ähnlichem, welches im Hauptzentralteil (6) fest verankert ist und nach oben und/oder unten heraussteht, jedoch nicht beweglich ist. So entstehen Dreiecke aus Hilfsarmen zwischen Ausleger (3) und Hilfsarmaufnehmer (7) und (8), welche die Schubkraft, die von den Motoren (1) ausgeht, die an den Auslegern (3) befestigt sind, aufnehmen und an den Hilfsarmaufnehmer (7) übertragen. Durch die Dreiecke entsteht eine besonders stabile Konstruktion, sofern die Überwurfmutter (12) geschlossen ist. Ist die Überwurfmutter (12) geöffnet, so kann durch Krafteinwirkung an den Auslegern (3), das Fluggerät zusammen geklappt werden. Dabei wird der Abstand zwischen Hauptzentralteil (6) und Hilfsarmaufnehmer (7) und (8) vergrößert.An example of the invention relates to the locking or folding of the aircraft. At the central part are at least two or more boom, which can be pivoted from the horizontal position to a vertical position. In order to pivot or fix the cantilevers, run from the main central part ( 6 ) Auxiliary arms ( 2 ) which are connected to auxiliary arm receivers ( 7 ) respectively. ( 8th ) are coupled. The auxiliary arm receivers ( 7 ) and ( 8th ) are located on an axis that runs vertically away from the main central part in a plane attitude. The distance between the main central part ( 6 ) and Hilfsarmaufnehmer ( 7 ) is displaceable and via a union nut ( 12 ) fixed. The union nut ( 12 ) has a thread which corresponds to the thread of Hilfsarmaufnehmer ( 7 ), which also has a thread, mates and so the Hilfsarmaufnehmer ( 7 ) on the vertical axis to the main central part ( 6 ) fixed. A sleeve ( 13 ) is firmly on a pipe or the like, which in the main central part ( 6 ) is firmly anchored and protrudes upwards and / or downwards, but is not movable. This creates triangles from auxiliary arms between outriggers ( 3 ) and Hilfsarmaufnehmer ( 7 ) and ( 8th ) showing the thrust produced by the engines ( 1 ) issued to the cantons ( 3 ), and to the Hilfsarmaufnehmer ( 7 ) transfer. The triangles create a particularly stable construction, provided that the union nut ( 12 ) closed is. Is the union nut ( 12 ), it is possible by applying force to the arms ( 3 ), the aircraft are folded together. The distance between the main central part ( 6 ) and Hilfsarmaufnehmer ( 7 ) and ( 8th ).

Des Weiteren wird die Seitenführung der Ausleger mit Hilfe einer Gabel (16), die den Ausleger (3) von drei Seiten umschließt, stabilisiert. So können Schwingungen der Ausleger (3) um die Yaw-Achse reduziert werden. Dies ist erforderlich, da eben solche Schwingungen um die Yaw-Achse den Flugregler stören und so zu einem Absturz des Fluggerätes (1) führen können. Furthermore, the side guide of the boom with the help of a fork ( 16 ), which is the boom ( 3 ) from three sides, stabilized. So can vibrations of the boom ( 3 ) can be reduced by the Yaw axis. This is necessary because such oscillations around the Yaw axis disturb the flight controller and thus lead to a crash of the aircraft ( 1 ) being able to lead.

Die folgenden Figuren und die weiter Beschreibung sollen helfen, die Erfindung besser zu verstehen. Die Elemente in den Figuren sind nicht unbedingt als Einschränkung zu verstehen, viel mehr wird Wert darauf gelegt, das Prinzip der Erfindung darzustellen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen korrespondierende Teile.The following figures and further description are intended to help to better understand the invention. The elements in the figures are not necessarily to be construed as limiting, much more value is placed to represent the principle of the invention. In the figures, like reference numerals designate corresponding parts.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines modularen Hexarotor-Helicopters mit sechs jeweils auf seinem Ausleger (3) montierten Rotoren in einer ausgeklappten Betriebsposition. 1 shows a perspective view of a modular hexarotor helicopter with six each on its boom ( 3 ) mounted rotors in a deployed operating position.

2 ist eine Darstellung eines modularen Hexarotor-Helicopters in der Transportposition. 2 is a representation of a modular hexarotor helicopter in the transport position.

3 Ansicht (a) zeigt einen modularen Hexarotor-Helicopters von der Seite. 3 View (a) shows a modular hexarotor helicopter from the side.

Ansicht (b) dient als Nahaufnahme und zeigt eine Schnittdarstellung durch den modularen Hexarotor-Helicopter.View (b) serves as a close-up and shows a sectional view through the modular Hexarotor helicopter.

4 zeigt einen Modularen Hexarotor-Helicopter in Betriebsposition. 4 shows a modular hexarotor helicopter in operating position.

5 zeigt einen Modularen Hexarotor-Helicopter von oben betrachtet. 5 shows a modular hexarotor helicopter viewed from above.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2233393 A2 [0003, 0007]

Claims

Modular Multicopter ( 15 ), comprising at least one main central part ( 6 ), at least one boom ( 3 ), at least one energy store ( 10 ) and at least two drive units ( 1 ), characterized in that the at least two drive units ( 1 ), which are on the arms ( 3 ) are pivotally mounted from a horizontal operating position to a vertical transport position on the at least one main central part ( 6 ) are arranged. To enable this process, a Hilfsarmaufnehmer moves ( 7 ) in vertically away from a main central part ( 6 ).

Modular Multicopter ( 15 ), according to claim 1, characterized in that the pivoting range of the boom ( 3 ) between the transport or operating position of up to 90 °.

Modular Multicopter ( 15 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that all, the at least two booms ( 3 ), in which the drive units are mounted, in the swung out state or the operating position, via a locking mechanism ( 17 ) are held and secured.

Modular Multicopter ( 15 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the arms ( 3 ), with the main central part ( 6 ), pivotally connected by a fork ( 16 ), which are the booms ( 3 ) surrounded by three sides, the swinging of the arms ( 3 ) in operation around YAW axis, ie in horizontal flight position about the vertical axis towards the ground, prevent.

Modular Multicopter ( 15 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a locking system comprising: a main central part ( 6 ) with several receiving possibilities for outriggers ( 3 ) located at the main central part ( 6 ) are so fastened / hinged or detachably connected to it, so that the boom ( 3 ) can be pivoted about an axis from the horizontal to the vertical and by a fastener, such as a union nut ( 12 ), can be locked.