DE102016208415A1

DE102016208415A1 - vehicle

Info

Publication number: DE102016208415A1
Application number: DE102016208415.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Dassler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2017-11-23
Also published as: WO2017198248A1

Abstract

Fahrzeug (1), umfassend wenigstens einen mittels einer Antriebseinrichtung (2) antreibbaren Rotor (3), wobei der wenigstens eine Rotor (3) wenigstens zwei zylindrische Rotorblätter (4) aufweist, die um ihre Zylinderlängsachen (5) drehbar gelagert und mittels eines dem jeweiligen Rotorblatt (4) zugeordneten Aktors (6) um die Zylinderlängsache (5) drehbar sind.Vehicle (1), comprising at least one by means of a drive device (2) driven rotor (3), wherein the at least one rotor (3) has at least two cylindrical rotor blades (4) rotatably mounted about their cylindrical longitudinal (5) and by means of a respective rotor blade (4) associated actuator (6) are rotatable about the cylinder longitudinal axis (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen mittels einer Antriebseinrichtung antreibbaren Rotor.The invention relates to a vehicle comprising at least one rotor drivable by means of a drive device.

Derartige Fahrzeuge sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise in Form von Luftfahrzeugen, Wasserfahrzeugen oder Landfahrzeugen, die mittels eines Rotors, beispielsweise einer Schraube oder einem Propeller eine Bewegung relativ zu einem das Fahrzeug umgebenden Fluid erzeugen. Als Rotor im Sinne dieser Anmeldung wird sonach ein drehbar gelagertes, mit Rotorblättern oder Schaufeln oder dergleichen ausgestattetes Element verstanden, das durch die Rotation in einem Fluid, das das Fahrzeug umgibt, eine auf das Fahrzeug wirkende Bewegungskraft erzeugt. Selbstverständlich kann der Rotor auch von einem das Fahrzeug umgebenden Fluidstrom bewegt werden.Such vehicles are well known in the art, for example in the form of aircraft, watercraft or land vehicles, which generate movement relative to a fluid surrounding the vehicle by means of a rotor, for example a screw or a propeller. A rotor in the context of this application is therefore understood to mean a rotatably mounted element equipped with rotor blades or blades or the like, which generates a force of movement acting on the vehicle by the rotation in a fluid surrounding the vehicle. Of course, the rotor can also be moved by a fluid stream surrounding the vehicle.

Bei den Rotoren der bekannten Fahrzeuge werden Rotorblätter bzw. Schaufeln verwendet, die einen bestimmten Querschnitt aufweisen, so dass durch die Bewegung des Rotorblatts durch das Fluid eine Kraft auf das Rotorblatt wirkt, die das mit dem Rotorblatt verbundene Fahrzeug relativ zum Fluid beschleunigt und somit bewegt. Je nach Querschnittsform bzw. Ausgestaltung des Fahrzeugs kann es erforderlich sein, dass der Anstellwinkel der wenigstens zwei Rotorblätter für diverse Fahrzustände bzw. Flugzustände verändert werden muss. Beispielsweise bei Helikoptern kann der Anstellwinkel der Rotorblätter zur Steuerung, also einem Erzeugen eines Drehmoments auf den Helikopter und einer damit einhergehenden Neigung, Verkippung oder einem Gieren des Helikopters, dienen. Die Einrichtung, die erforderlich ist, um ein Einstellen des Anstellwinkels der Rotorblätter zu ermöglichen, ist zumeist sehr aufwändig und bei einer Vielzahl von Fahrzeugen, beispielsweise Drohnen, nur schwer oder nicht realisierbar.In the rotors of the known vehicles rotor blades or blades are used, which have a certain cross-section, so that by the movement of the rotor blade by the fluid, a force acts on the rotor blade, which accelerates the vehicle connected to the rotor blade relative to the fluid and thus moves , Depending on the cross-sectional shape or design of the vehicle, it may be necessary that the angle of attack of the at least two rotor blades for various driving conditions or flight conditions must be changed. For example, in helicopters, the angle of attack of the rotor blades for controlling, so generating a torque on the helicopter and a concomitant inclination, tilting or yawing of the helicopter serve. The device, which is required to allow adjustment of the angle of attack of the rotor blades, is usually very complex and in a variety of vehicles, such as drones, difficult or impossible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde ein demgegenüber verbessertes Fahrzeug anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying an improved vehicle on the other hand.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine Rotor wenigstens zwei zylindrische Rotorblätter aufweist, die um Ihre Zylinderlängsachsen drehbar gelagert und mittels eines dem jeweiligen Rotorblatt zugeordneten Aktors um die Zylinderlängsachse drehbar sind.To solve this problem is provided according to the invention in a vehicle of the type mentioned that the at least one rotor has at least two cylindrical rotor blades which are rotatably mounted about their cylinder longitudinal axes and rotatable about the cylinder longitudinal axis by means of the respective rotor blade associated actuator.

Die Erfindung schlägt demnach vor, dass anstatt der im Stand der Technik üblichen, flügelförmigen oder schlanken Querschnitte der Rotorblätter solche Rotorblätter verwendet werden, die zylindrisch ausgestaltet sind. Der Querschnitt der Rotorblätter des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist sonach im Ruhezustand entlang der Zylinderlängsachse betrachtet kreisförmig. Als Zylinderlängsachse wird dabei selbstverständlich diejenige Achse der zylindrischen Rotorblätter verstanden, die mit der Längsachse der Zylinderform der Rotorblätter zusammenfällt.The invention therefore proposes that instead of the usual in the prior art, wing-shaped or slender cross-sections of the rotor blades such rotor blades are used which are cylindrical. The cross section of the rotor blades of the vehicle according to the invention is therefore considered circular in the idle state along the cylinder longitudinal axis. As the cylinder longitudinal axis is understood, of course, that axis of the cylindrical rotor blades, which coincides with the longitudinal axis of the cylindrical shape of the rotor blades.

Die zylindrische Form der Rotorblätter ermöglicht, dass in besonders vorteilhafterweise der Magnuseffekt ausgenutzt werden kann, um eine Kraft auf die von einem Fluid umströmten Rotorblatt zu erzeugen. Dazu wird der Rotor, wie bei üblichen Fahrzeugen um die Rotorachse rotiert. Durch diese Rotation werden die Rotorblätter durch das Fluid bewegt, das den Rotor umgibt. Somit bewegen sich die Rotorblätter durch eine Fluidströmung bzw. werden, je nach Bezugssystem, von dem Fluid umströmt. Da die Rotorblätter um Ihre Zylinderlängsachse drehbar gelagert sind, und durch einen dem jeweiligen Rotorblatt zugeordneten Aktor drehbar sind, können die Rotorblätter um die Zylinderlängsachse gedreht werden. Der Aktor kann dabei als Antriebseinrichtung, beispielweise als Elektromotor ausgebildet sein. Es ist ferner möglich, das wenigstens eine Rotorblatt unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes, durch den Aktor in Drehung zu versetzen beziehungsweise die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit zu ändern. In Abhängigkeit der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter um die Zylinderlängsachse wirkt aufgrund des Magnuseffekts eine Kraft auf die Rotorblätter, die im Wesentlichen senkrecht zur Fluidströmung steht. Da die Rotorblätter durch das Rotieren des Rotors durch die Antriebseinrichtung in der Rotorebene bewegt werden, erfolgt eine Fluidströmung, die im Wesentlichen in der Rotorebene liegt. Die durch den Magnuseffekt, also das Rotieren der zylindrischen Rotorblätter erzeugte Kraft wirkt sonach senkrecht auf der Rotorebene. Dadurch kann besonders vorteilhafterweise eine Kraft, beispielsweise eine Auftriebskraft, erzeugt werden, die senkrecht zur Rotorebene auf die Rotorblätter wirkt und somit das Fahrzeug senkrecht zur Rotorebene beschleunigt. Selbstverständlich ist es durch eine Änderung der Drehrichtung ebenso möglich, eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung zu erwirken. In Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter um die Zylinderlängsachse kann der Betrag der Kraft, beispielsweise der Auftriebskraft bzw. Abtriebskraft, geändert werden.The cylindrical shape of the rotor blades makes it possible to utilize the Magnus effect in a particularly advantageous manner in order to generate a force on the rotor blade which is flowed around by a fluid. For this purpose, the rotor is rotated around the rotor axis, as in conventional vehicles. This rotation causes the rotor blades to be moved by the fluid surrounding the rotor. Thus, the rotor blades move through a fluid flow or, depending on the reference system, flows around the fluid. Since the rotor blades are rotatably mounted about their cylinder longitudinal axis, and are rotatable by an actuator associated with the respective rotor blade, the rotor blades can be rotated about the cylinder longitudinal axis. The actuator can be designed as a drive device, for example as an electric motor. It is also possible to set the at least one rotor blade directly or indirectly, for example with the interposition of a transmission, by the actuator in rotation or to change the direction of rotation and / or the rotational speed. Depending on the direction of rotation and the rotational speed of the rotor blades about the cylinder longitudinal axis acts due to the Magnus effect, a force on the rotor blades, which is substantially perpendicular to the fluid flow. Since the rotor blades are moved by the rotation of the rotor by the drive means in the rotor plane, there is a fluid flow, which is located substantially in the rotor plane. The force generated by the Magnus effect, that is, the rotation of the cylindrical rotor blades thus acts perpendicular to the rotor plane. As a result, a force, for example a buoyant force, which acts perpendicular to the rotor plane on the rotor blades and thus accelerates the vehicle perpendicular to the rotor plane, can be generated in a particularly advantageous manner. Of course, it is also possible by changing the direction of rotation to obtain a force in the opposite direction. Depending on the rotational speed of the rotor blades about the cylinder longitudinal axis, the amount of force, for example, the buoyancy force or output force, can be changed.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann darin bestehen, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, mittels wenigstens einem einem der Rotorblätter zugeordneten Aktor übermittelten Signal eine Drehrichtung und/oder eine Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Rotorblatts zu steuern. Die Rotorblätter können demnach einzeln durch den jeweils ihnen zugeordneten Aktor in Drehung versetzt werden, wobei sowohl die Drehrichtung, als auch die Drehgeschwindigkeit durch den Aktor veränderbar ist. Dazu wird der Aktor von einer Steuerungseinrichtung angesteuert, die durch das Übermitteln der entsprechenden Steuersignale an den Aktor die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Rotorblatts steuert.A refinement of the vehicle according to the invention can consist in that a control device is provided which is designed to control a direction of rotation and / or a rotational speed of the respective rotor blade by means of at least one actuator assigned to one of the rotor blades. The rotor blades can therefore be individually rotated by the respective actuator associated with them in rotation, wherein both the direction of rotation, and the rotational speed is variable by the actuator. For this purpose, the actuator is controlled by a control device which controls the direction of rotation and / or the rotational speed of the respective rotor blade by transmitting the corresponding control signals to the actuator.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die wenigstens eine Antriebseinrichtung in einem Motorbetrieb betreibbar ist, in dem der Rotor von der Antriebseinrichtung angetrieben ist, wobei die Drehrichtung eines der Rotorblätter oder der wenigstens zwei Rotorblätter mittels der Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit der Drehrichtung des Rotors steuerbar ist.The vehicle according to the invention can also be further developed such that the at least one drive device is operable in a motor operation in which the rotor is driven by the drive device, wherein the direction of rotation of one of the rotor blades or the at least two rotor blades by means of the control device as a function of the direction of rotation of the rotor is controllable.

Demnach ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung in einem Motorbetrieb betreibbar ist, wobei der Rotor der Antriebseinrichtung motorisch angetrieben wird. Durch die Antriebseinrichtung werden sonach die Rotorblätter des Rotors in der Rotorebene bewegt. Durch entsprechende Steuersignale der Steuerungseinrichtung kann diese die Aktoren der Rotorblätter derart ansteuern, dass die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Rotorblätter beeinflusst wird. Besonders vorteilhaft kann gemäß dieser Weiterbildung die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit der wenigstens zwei Rotorblätter in Abhängigkeit der Drehrichtung des Rotors gesteuert werden, so dass die durch den Magnuseffekt auf den Rotor und somit auf das mit dem Rotor verbundene Fahrzeug wirkende Kraft hinsichtlich der Richtung, in der die Kraft wirkt, eingestellt werden kann. Accordingly, it is provided that the drive device is operable in a motor operation, wherein the rotor of the drive device is driven by a motor. By the drive means, therefore, the rotor blades of the rotor are moved in the rotor plane. By appropriate control signals of the control device, this can control the actuators of the rotor blades such that the direction of rotation and / or the rotational speed of the individual rotor blades is influenced. Particularly advantageously, according to this development, the direction of rotation and / or the rotational speed of the at least two rotor blades are controlled as a function of the direction of rotation of the rotor, so that the force acting on the rotor and thus on the vehicle connected to the rotor by the Magnus effect with respect to the direction, in which the force acts, can be adjusted.

Im Beispiel eines Helikopter oder einer Drohne kann sonach in Abhängigkeit der Drehrichtung der Rotorblätter um die Zylinderlängsachse festgelegt werden, ob eine Auftriebskraft oder eine Abtriebskraft erzeugt wird, so dass das Fahrzeug steigt oder sinkt. Somit ist es möglich, dass durch den aufgrund der Rotation des mittels der Antriebseinrichtung angetriebenen Rotors und der Rotation des entsprechenden Rotorblattes um dessen Zylinderlängsachse durch den auftretenden Magnuseffekt eine auf das Rotorblatt wirkende, senkrecht zur Rotorebene wirkende Auftriebskraft oder Abtriebskraft erzeugbar ist. Bei Wasserfahrzeugen oder Landfahrzeugen, bei denen der Rotor zum Erzeugen der Antriebskraft verwendet wird, können daneben beispielsweise sowohl die Antriebskraft oder durch Umkehren der Drehrichtung der Rotorblätter eine Bremskraft bzw. ein Fahrbetrieb in Rückwärtsrichtung ausgeführt werden.In the example of a helicopter or a drone can thus be determined depending on the direction of rotation of the rotor blades about the cylinder longitudinal axis, whether a buoyancy force or an output force is generated, so that the vehicle rises or falls. Thus, it is possible that due to the rotation of the rotor driven by the drive means and the rotation of the corresponding rotor blade about the cylinder longitudinal axis by the occurring Magnuseffekt acting on the rotor blade, acting perpendicular to the rotor plane buoyancy force or output force can be generated. In the case of watercraft or land vehicles in which the rotor is used for generating the driving force, by way of example, both the driving force or by reversing the rotational direction of the rotor blades, a braking force or a driving operation in the reverse direction may be performed.

Besonders bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug vorgesehen, dass die wenigstens eine Antriebseinrichtung in einem Generatorbetrieb betreibbar ist, in dem der Rotor von einer Fluidströmung eines das Fahrzeug umgebenden Fluids antreibbar ist, wobei die Drehrichtung eines der Rotorblätter oder der wenigstens zwei Rotorblätter um die Zylinderlängsachse mittels der Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit der Strömungsrichtung des Fluids steuerbar ist.Particularly preferably, it is provided in the vehicle according to the invention that the at least one drive device is operable in a generator mode in which the rotor is drivable by a fluid flow of a fluid surrounding the vehicle, wherein the direction of rotation of one of the rotor blades or at least two rotor blades about the cylinder longitudinal axis means the control device is controllable in dependence of the flow direction of the fluid.

Somit ist vorteilhafterweise ein Generatorbetrieb des Fahrzeugs realisierbar, bei dem die Fluidströmung des das Fahrzeug umgebenden Fluids ausgenutzt wird, um Energie zu gewinnen. Besonders bevorzugt ist die Antriebseinrichtung dabei als Elektromotor ausgebildet und entsprechend mit einem Energiespeicher gekoppelt bzw. verschaltet. Durch den generatorischen Betrieb der Antriebseinrichtung kann demnach Energie in Form elektrischen Stroms gewonnen werden, der beispielsweise dem Energiespeicher zugeführt werden kann, um diesen aufzuladen. Im Gegensatz zum motorischen Betrieb erzeugen die Rotorblätter keine Auftriebskraft im Wesentlichen senkrecht zur Rotorebene, sondern ein Fluid durchströmt die Rotorebene im Wesentlichen senkrecht zu den Zylinderlängsachsen, die im Wesentlichen in der Rotorebene angeordnet sind, und strömt sonach im Wesentlichen parallel zur Rotorachse. Es wird damit keine Fluidströmung durch die Rotation des Rotors in der Rotorebene erzeugt, sondern es entsteht durch eine Fluidanströmung eine Rotation des Rotors um die Rotorachse. Dadurch dreht sich die Hauptströmungsrichtung im Gegensatz zum motorischen Betrieb im Wesentlichen um 90°, so dass auch die durch den Magnuseffekt auf die Rotorblätter wirkende Kraft entsprechend gedreht ist und somit in der Rotorebene liegt.Thus, advantageously, a generator operation of the vehicle can be realized, in which the fluid flow of the fluid surrounding the vehicle is utilized to recover energy. In this case, the drive device is particularly preferably embodied as an electric motor and correspondingly coupled or connected to an energy store. As a result of the generator operation of the drive device, energy can thus be obtained in the form of electrical current, which can be supplied, for example, to the energy store in order to charge it. In contrast to the engine operation, the rotor blades do not generate a buoyancy force substantially perpendicular to the rotor plane, but a fluid flows through the rotor plane substantially perpendicular to the cylinder longitudinal axes, which are arranged substantially in the rotor plane, and thus flows substantially parallel to the rotor axis. It is thus no fluid flow generated by the rotation of the rotor in the rotor plane, but it is created by a Fluidanströmung a rotation of the rotor about the rotor axis. As a result, in contrast to the engine operation, the main flow direction essentially rotates through 90 °, so that the force acting on the rotor blades by the Magnus effect is correspondingly rotated and thus lies in the rotor plane.

Aufgrund der Fluidströmung um das jeweilige Rotorblatt und der Rotation des Rotorblatts um die Zylinderachse wird sonach aufgrund des auftretenden Magnuseffekts eine auf das Rotorblatt wirkende, in der Rotorebene senkrecht zur Zylinderlängsachse an dem Rotorblatt angreifende Antriebskraft erzeugt, die zu einer Rotation des Rotors um die Rotorachse führt. Aus dieser Drehbewegung kann mittels der im generatorischen Betrieb betriebenen Antriebseinrichtung Energie in Form elektrischen Stroms gewonnen werden. Ersichtlich ist dabei ebenfalls in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit und der Drehrichtung einstellbar, wie stark die Rotorblätter und in welche Richtung in der Rotorebene die Rotorblätter beschleunigt werden beziehungsweise laufen.Due to the fluid flow around the respective rotor blade and the rotation of the rotor blade about the cylinder axis, a driving force acting on the rotor blade and acting on the rotor blade in the rotor plane perpendicular to the cylinder longitudinal axis is generated due to the occurring Magnus effect, which leads to a rotation of the rotor about the rotor axis , From this rotational movement, energy can be obtained in the form of electrical current by means of the drive device operated in generator mode. It can be seen that it is also adjustable depending on the rotational speed and the direction of rotation, how strong the rotor blades and in which direction in the rotor plane, the rotor blades are accelerated or run.

Selbstverständlich ist es ebenso möglich, dass die Fluidströmung durch den Rotor nicht vollständig senkrecht, also nicht vollständig parallel zur Rotorachse verläuft. Dabei wirkt die durch den Magnuseffekt erzeugte Kraft entsprechend anteilig in der Rotorebene.Of course, it is also possible that the fluid flow through the rotor is not completely perpendicular, that is not completely parallel to the rotor axis. The force generated by the Magnus effect acts proportionally in the rotor plane.

In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Rotor mehrere Rotorblätter aufweist, die mittels der Steuerungseinrichtung einzeln steuerbar sind. Aufgrund der Steuerbarkeit der einzelnen Rotorblätter hinsichtlich ihrer Drehrichtung und ihrer Drehgeschwindigkeit können vollständig neue Fahr- bzw. Flugmanöver durchgeführt werden, die mit herkömmlichen mit Rotor betriebenen Fahrzeugen nicht ohne weiteres möglich sind. Sonach kann durch die unterschiedliche Ansteuerung der einzelnen Rotorblätter beispielsweise ein Drehmoment auf die Rotorachse bewirkt werden. Dies kann auch zu einer individuellen Stabilisierung eines momentanen Fahrzustands bzw. Flugzustands beitragen, da genau gesteuert werden kann in welcher Ebene bzw. zu welchem Zeitpunkt eine Kraft bzw. ein Drehmoment auf die Rotorachse bewirkt werden soll. Somit können plötzlich auftretende instabile Fahrzustände bzw. Flugzustände stabilisiert werden.In a further embodiment it can be provided that the at least one rotor has a plurality of rotor blades, which by means of Control device are individually controllable. Due to the controllability of the individual rotor blades with respect to their direction of rotation and their rotational speed completely new driving or flight maneuvers can be performed, which are not readily possible with conventional rotor-powered vehicles. Sonach can be effected by the different control of the individual rotor blades, for example, a torque on the rotor axis. This can also contribute to an individual stabilization of a current driving state or flight state, since it is possible to control precisely in which plane or at which point in time a force or a torque is to be effected on the rotor axis. Thus, suddenly occurring unstable driving conditions or flight conditions can be stabilized.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann ferner darin bestehen, dass das Fahrzeug mehrere Rotoren aufweist, die einzeln mittels der wenigstens einen Antriebseinrichtung antreibbar und mittels der Steuerungseinrichtung steuerbar sind. Das Fahrzeug kann demnach mehrere Rotoren aufweisen, denen jeweils eine Antriebseinrichtung zugeordnet ist, oder die mit einer zentralen Antriebseinrichtung antreibbar sind, wobei die einzelnen Rotoren bzw. deren Drehzahl, insbesondere deren Rotorblätter mittels der Steuerungseinrichtung steuerbar sind.A further development of the vehicle according to the invention can also consist in that the vehicle has a plurality of rotors which can be driven individually by means of the at least one drive device and controlled by means of the control device. Accordingly, the vehicle may have a plurality of rotors, to each of which a drive device is assigned, or which can be driven by a central drive device, the individual rotors or their rotational speed, in particular their rotor blades, being controllable by means of the control device.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sieht vor, dass dem wenigstens einen Rotor wenigstens eine Verstelleinrichtung zugeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Rotor entlang wenigstens einer Achse und/oder um wenigstens eine Achse zu bewegen. Demnach ist vorgesehen, dass mittels der Verstelleinrichtung eine Verstellung des Rotors erfolgen kann, so dass dieser entlang wenigstens einer Achse und/oder um wenigstens eine Achse bewegt werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass der Rotor relativ zur Fluidströmung, die den Rotor durchsetzt bzw. die das Fahrzeug umgibt, ausgerichtet werden kann. Beispielsweise im gelandeten Zustand bzw. geankerten oder geparkten Zustand des Fahrzeugs kann somit eine Fluidströmung, die das Fahrzeug umgibt, ausgenutzt werden, da der Rotor entsprechend mit seiner Rotorachse parallel zur Fluidströmung ausgerichtet werden kann. Somit kann die Antriebseinrichtung im generatorischen Betrieb betrieben werden und somit die Fluidströmung um das Fahrzeug besonders effektiv ausgenutzt werden.A further embodiment of the vehicle according to the invention provides that the at least one rotor is assigned at least one adjusting device, which is designed to move the at least one rotor along at least one axis and / or about at least one axis. Accordingly, it is provided that an adjustment of the rotor can take place by means of the adjusting device, so that it can be moved along at least one axis and / or about at least one axis. It is particularly advantageous that the rotor relative to the fluid flow, which passes through the rotor or surrounding the vehicle, can be aligned. For example, in the landed state or in the anchored or parked state of the vehicle, a fluid flow surrounding the vehicle can thus be utilized, since the rotor can be aligned with its rotor axis parallel to the fluid flow. Thus, the drive device can be operated in generator mode and thus the fluid flow around the vehicle can be utilized particularly effectively.

Dazu kann der Rotor verschiebbar und drehbar um jeweils eine oder mehrere Achsen am Fahrzeug gelagert sein. Selbstverständlich kann die Verstelleinrichtung auch im motorischen Betrieb benutzt werden, um den Rotor zu verstellen und somit eine Änderung der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu bewirken.For this purpose, the rotor can be mounted displaceably and rotatably about one or more axles on the vehicle. Of course, the adjusting device can also be used in motor operation to adjust the rotor and thus to effect a change in the direction of movement of the vehicle.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist besonders bevorzugt als Wasserfahrzeug oder als Luftfahrzeug oder als Landfahrzeug ausgebildet. Selbstverständlich sind beliebige Kombinationen denkbar, so dass auch Amphibienfahrzeuge, die Kombination aus Land- und Luftfahrzeugen sowie die Kombination aus Luft- und Wasserfahrzeugen oder weitere beliebige Kombinationen denkbar sind, sofern sie technisch sinnvoll sind.The vehicle according to the invention is particularly preferably designed as a watercraft or as an aircraft or as a land vehicle. Of course, any combinations are conceivable, so that amphibious vehicles, the combination of land and aircraft and the combination of aircraft and watercraft or any other combinations are conceivable, if they are technically feasible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:The invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:

1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Draufsicht; 1 a schematic diagram of a vehicle according to the invention in plan view;

2 Detail A des erfindungsgemäßen Fahrzeugs von 1 in perspektivische Ansicht; 2 Detail A of the vehicle according to the invention of 1 in perspective view;

3 Ansicht III-III von 2 in einem motorischem Betrieb; 3 View III-III of 2 in a motorized operation;

4 Detail A des erfindungsgemäßen Fahrzeugs von 1 in motorischem Betrieb; 4 Detail A of the vehicle according to the invention of 1 in motor operation;

5 Ansicht III-III von 2 in einem generatorischen Betrieb; und 5 View III-III of 2 in a generator operation; and

6 Detail A des erfindungsgemäßen Fahrzeugs von 1 in generatorischem Betrieb. 6 Detail A of the vehicle according to the invention of 1 in generator mode.

1 zeigt ein Fahrzeug 1, umfassend vier mittels jeweils einer Antriebseinrichtung 2 antreibbare Rotoren 3, die jeweils drei zylindrische Rotorblätter 4 aufweisen. Die zylindrischen Rotorblätter 4 sind um Ihre Zylinderlängsachsen 5 drehbar gelagert und mittels jeweils eines Aktors 6, beispielsweise ein Elektromotor, um die Zylinderlängsachse 5 drehbar. Das Fahrzeug 1 ist beispielsweise als Drohne ausgebildet. Das Fahrzeug 1 weist ferner eine Steuerungseinrichtung 7 und einen Energiespeicher 8 auf, der die Antriebseinrichtungen 2, die Steuerungseinrichtung 7 und die Aktoren 6 mit Energie versorgt. 1 shows a vehicle 1 comprising four each by means of a drive device 2 drivable rotors 3 , each three cylindrical rotor blades 4 exhibit. The cylindrical rotor blades 4 are about your cylinder longitudinal axes 5 rotatably mounted and by means of an actuator 6 , For example, an electric motor, to the cylinder axis 5 rotatable. The vehicle 1 is designed as a drone, for example. The vehicle 1 also has a control device 7 and an energy store 8th on, the drive means 2 , the control device 7 and the actors 6 energized.

2 zeigt das Detail A von 1 in perspektivischer Ansicht. Der Rotor 3 ist ersichtlich in dem Fahrzeug 1 drehbar um eine Rotorachse 9 gelagert, so dass bei einer Rotation des Rotors 3 um die Rotorachse 9 die Rotorblätter 4 in der Rotorebene 10 bewegt werden. Die Rotorblätter 4 sind, wie zuvor beschrieben, um Ihre Zylinderlängsachsen 5 drehbar gelagert und können mittels der ihnen zugeordneten Aktoren 6 um die Zylinderlängsachsen 5 gedreht werden. Dabei ist mittels der Steuerungseinrichtung 7 steuerbar, in welche Richtung jedes einzelne Rotorblatt 4 gedreht wird, und in welcher Drehgeschwindigkeit das jeweilige Rotorblatt 4 gedreht wird. 2 zeigt ferner, dass durch eine Rotation des Rotors 3 um die Rotorachse 9, die in diesem Beispiel senkrecht zur Rotorebene 10 verläuft, die Rotorblätter 4 durch das den Rotor 3 umgebende Fluid hindurch bewegt werden. Dadurch entsteht eine Fluidströmung, die die Rotorblätter 4 umströmt. Die Fluidströmung ist dabei durch Pfeile 11 dargestellt. 2 shows the detail A of 1 in perspective view. The rotor 3 is apparent in the vehicle 1 rotatable about a rotor axis 9 stored so that upon rotation of the rotor 3 around the rotor axis 9 the rotor blades 4 in the rotor plane 10 to be moved. The rotor blades 4 are, as previously described, to your cylinder longitudinal axes 5 rotatably mounted and can by means of their associated actuators 6 around the cylinder longitudinal axes 5 to be turned around. It is by means of the control device 7 Controllable, in which direction each one rotor blade 4 is rotated, and at what rotational speed, the respective rotor blade 4 is turned. 2 further shows that by a rotation of the rotor 3 around the rotor axis 9 , which in this example is perpendicular to the rotor plane 10 runs, the rotor blades 4 through that the rotor 3 surrounding fluid to be moved therethrough. This creates a fluid flow that causes the rotor blades 4 flows around. The fluid flow is indicated by arrows 11 shown.

3 zeigt die Ansicht III-III von 2. In 3 ist die in 2 dargestellte Situation, in der der Rotor 3 durch die entsprechende Antriebseinrichtung 2 um die Rotorachse 9 angetrieben ist, dargestellt. Die Rotorblätter 4 des Rotors 3 bewegen sich sonach in der Rotorebene 10 um die Rotorachse 9, so dass diese durch das den Rotor 3 umgebende Fluid bewegt werden und sonach eine Fluidströmung erzeugt wird bzw. dass Fluid die Rotorblätter 4 umströmt, was durch Pfeile 11 dargestellt ist. Steuersignalen der Steuerungseinrichtung 7 entsprechend drehen die Aktoren 6 bzw. der dem Rotor 3 zugeordnete Aktor 6 die Rotorblätter 4 im Uhrzeigersinn (entlang der Zylinderlängsachse 5 zur Rotorachse 9 hin gesehen). Durch die Rotation der Rotorblätter 4 um die Zylinderlängsachse 5 und der Umströmung der Rotorblätter 4 durch das Fluid entsteht durch den Magnuseffekt eine senkrecht zur Fluidströmung und zur Zylinderlängsachse 5 gerichtete Kraft, die auf die Rotorblätter 4 wirkt. Die Kraft ist durch einen Pfeil 12 dargestellt. Ersichtlich zeigt diese im Wesentlichen entlang bzw. parallel zu der Rotorachse 9, in diesem Fall nach oben. Der Magnuseffekt bewirkt somit eine Auftriebskraft, die den Rotor 9 und somit das Fahrzeug 1 nach oben beschleunigt. 3 shows the view III-III of 2 , In 3 is the in 2 illustrated situation in which the rotor 3 by the corresponding drive device 2 around the rotor axis 9 is driven, shown. The rotor blades 4 of the rotor 3 thus move in the rotor plane 10 around the rotor axis 9 so that this through the the rotor 3 surrounding fluid are moved and thus a fluid flow is generated or that fluid the rotor blades 4 flows around, what by arrows 11 is shown. Control signals of the control device 7 The actuators turn accordingly 6 or the rotor 3 assigned actuator 6 the rotor blades 4 clockwise (along the cylinder axis 5 to the rotor axis 9 seen). By the rotation of the rotor blades 4 around the cylinder's longitudinal axis 5 and the flow around the rotor blades 4 Due to the fluid caused by the Magnuseffekt a perpendicular to the fluid flow and the cylinder longitudinal axis 5 directed force acting on the rotor blades 4 acts. The force is through an arrow 12 shown. Obviously, this shows essentially along or parallel to the rotor axis 9 , in this case, upwards. The Magnus effect thus causes a buoyancy force, which is the rotor 9 and thus the vehicle 1 accelerated upwards.

Entsprechend kann das Fahrzeug 1 durch die in 3 dargestellte Ansteuerung der Aktoren 6, der Antriebseinrichtung 2 und somit der Drehgeschwindigkeit und der Drehrichtung der Rotorblätter 4 aufsteigen. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, die Drehrichtung des Rotors 3 umzukehren und entsprechend auch die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter 4 anzupassen. Ebenso kann ein Abtrieb bzw. ein Sinken des Fahrzeugs 1 bewirkt werden, sofern in der in 3 dargestellten Situation die Drehrichtung der Rotorblätter 4 umgekehrt wird. Dadurch resultiert eine Kraft, die entgegen des Pfeils 12 gerichtet ist und somit das Fahrzeug 1 nach unten beschleunigt.Accordingly, the vehicle 1 through the in 3 illustrated control of the actuators 6 , the drive device 2 and thus the rotational speed and the direction of rotation of the rotor blades 4 rising up. Of course it is also possible, the direction of rotation of the rotor 3 reverse and accordingly also the direction of rotation and the rotational speed of the rotor blades 4 adapt. Likewise, an output or a sinking of the vehicle 1 be effected, if in the in 3 illustrated situation, the direction of rotation of the rotor blades 4 is reversed. This results in a force that is opposite to the arrow 12 is directed and thus the vehicle 1 accelerated downwards.

4 verdeutlicht die Situation, die in 3 dargestellt ist, da diese das Detail A von 1 in motorischem Betrieb zeigt. Ersichtlich werden die Rotorblätter 4, dargestellt durch einen Pfeil 11, durch das Fluid umströmt, da sich der Rotor 3 um die Rotorachse 9 dreht, so dass sich die Rotorblätter 4 in der Rotorebene 10 bewegen. Die Rotation der Rotorblätter 4 um die Zylinderlängsachse 5 ist durch einen Pfeil 13 und die auf die Rotorblätter 4 wirkende Kraft ist erneut durch den Pfeil 12 dargestellt. Die Rotation des Rotors 3 um die Rotorachse 9 und die damit einhergehende Fluidströmung kombiniert mit der Rotation der Rotorblätter 4 um die Zylinderlängsachsen 5 bewirkt somit eine aus der Zeichenebene gerichtete Kraft, die durch den Magnuseffekt entsteht. 4 clarifies the situation in 3 is shown, since this is the detail A of 1 in motor operation shows. You can see the rotor blades 4 represented by an arrow 11 , flows around the fluid, as the rotor 3 around the rotor axis 9 turns, leaving the rotor blades 4 in the rotor plane 10 move. The rotation of the rotor blades 4 around the cylinder's longitudinal axis 5 is by an arrow 13 and those on the rotor blades 4 acting force is again through the arrow 12 shown. The rotation of the rotor 3 around the rotor axis 9 and the associated fluid flow combined with the rotation of the rotor blades 4 around the cylinder longitudinal axes 5 thus causes a directed from the plane of force, which arises due to the Magnus effect.

5 zeigt die Darstellung von 3, also den Schnitt III-III von 2, in generatorischem Betrieb. In dem gezeigten Generatorbetrieb ist die Antriebseinrichtung 2, die dem Rotor 3 zugeordnet ist entsprechend geschaltet, so dass durch die Bewegung des Rotors 3 um die Rotorachse 9 Energie gewonnen werden kann, die beispielsweise im Energiespeicher 8 des Fahrzeugs 1 gespeichert werden kann. Ersichtlich wird der Rotor 3 im Wesentlichen parallel zur Rotorachse 9 durch eine Fluidströmung, dargestellt durch Pfeile 14, umströmt. Die zylindrischen Rotorblätter 4 werden sonach in diesem Beispiel von unten umströmt, wobei die Rotoren 3, beispielsweise mittels einer Verstelleinrichtung, beliebig ausgerichtet werden können, so dass auch im gelandeten, geparkten oder geankerten Zustand des Fahrzeugs 1 eine entsprechende Fluidströmung durch den Rotor 3 geleitet werden kann. 5 shows the representation of 3 , ie the section III-III of 2 , in generator mode. In the generator mode shown is the drive device 2 that the rotor 3 assigned is switched accordingly, so that by the movement of the rotor 3 around the rotor axis 9 Energy can be obtained, for example, in energy storage 8th of the vehicle 1 can be stored. The rotor becomes apparent 3 essentially parallel to the rotor axis 9 by a fluid flow, represented by arrows 14 , flows around. The cylindrical rotor blades 4 are therefore flows around in this example from below, the rotors 3 , For example, by means of an adjustment, can be arbitrarily aligned so that even in the landed, parked or anchored state of the vehicle 1 a corresponding fluid flow through the rotor 3 can be directed.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel durchströmt die Fluidströmung gemäß der Pfeile 14 den Rotor 3 von unten nach oben, also parallel zur Rotorachse 9 und senkrecht zur Rotorebene 10. Die Drehrichtung der Rotorblätter 4 ist erneut durch den Pfeil 13 dargestellt und erfolgt, gesehen entlang der Zylinderlängsachse 5 in Richtung der Rotorachse 9, im Uhrzeigersinn. Dadurch entsteht eine in der Rotorebene 10 liegende und senkrecht zu der Zylinderlängsachse 5 an dem jeweiligen Rotorblatt 4 angreifende Antriebskraft, die durch einen Pfeil 15 dargestellt und parallel zur Rotorebene 10 ausgerichtet ist. Durch die Antriebskraft wird der Rotor 3 um die Rotorachse 9 beschleunigt und somit gedreht beziehungsweise in Rotation gehalten. Dadurch kann in dem generatorischen Betrieb der Antriebseinrichtung 2 Energie gewonnen werden, die im Energiespeicher 8 gespeichert werden kann.According to this embodiment flows through the fluid flow according to the arrows 14 the rotor 3 from bottom to top, ie parallel to the rotor axis 9 and perpendicular to the rotor plane 10 , The direction of rotation of the rotor blades 4 is again by the arrow 13 is shown and taken, as seen along the cylinder longitudinal axis 5 in the direction of the rotor axis 9 , clockwise. This creates one in the rotor plane 10 lying and perpendicular to the cylinder axis 5 on the respective rotor blade 4 attacking drive force by an arrow 15 represented and parallel to the rotor plane 10 is aligned. The drive force turns the rotor 3 around the rotor axis 9 accelerated and thus rotated or held in rotation. As a result, in the generator operation of the drive device 2 Energy is gained in energy storage 8th can be stored.

6 zeigt das Detail A von 1 in generatorischem Betrieb des Fahrzeugs 1. Ersichtlich wird der Rotor 3 um die Rotorachse 9 gedreht, da die Fluidströmung, dargestellt durch die Pfeile 14, die aus der Zeichenebene heraustreten und die Rotation der Rotorblätter 4, dargestellt durch den Pfeil 13, die Antriebskraft 15 durch den Magnuseffekt bewirken. Die Antriebskraft, dargestellt durch den Pfeil 15, beschleunigt die Rotorblätter 4 in der Rotorebene 10 und lässt somit den Rotor 3 um die Rotorachse 9 rotieren. Somit ist es möglich Energie aufgrund einer durch den Rotor 3 strömenden Fluidströmung zu gewinnen oder beispielsweise in einem Sinkflug Energie zu rekuperieren, da bei einem Sinkflug des Fahrzeugs 1 Fluid durch den Rotor 3 strömt. 6 shows the detail A of 1 in generator operation of the vehicle 1 , The rotor becomes apparent 3 around the rotor axis 9 rotated, as the fluid flow, represented by the arrows 14 emerging from the plane of the drawing and the rotation of the rotor blades 4 represented by the arrow 13 , the driving force 15 effect by the Magnus effect. The driving force, represented by the arrow 15 , speeds up the rotor blades 4 in the rotor plane 10 and thus leaves the rotor 3 around the rotor axis 9 rotate. Thus it is possible energy due to a through the rotor 3 to recover flowing fluid flow or, for example, recuperate energy in a descent, as at a descent of the vehicle 1 Fluid through the rotor 3 flows.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fahrzeug vehicle
22: Antriebseinrichtung driving means
33: Rotor rotor
44: Rotorblatt rotor blade
55: Zylinderlängsachse cylinder longitudinal axis
66: Aktor actuator
77: Steuerungseinrichtung control device
88th: Energiespeicher energy storage
99: Rotorachse rotor axis
1010: Rotorebene rotor plane
1111: Pfeil arrow
1212: Pfeil arrow
1313: Pfeil arrow
1414: Pfeil arrow
1515: Pfeil arrow

Claims

Vehicle ( 1 ), comprising at least one by means of a drive device ( 2 ) drivable rotor ( 3 ), characterized in that the at least one rotor ( 3 ) at least two cylindrical rotor blades ( 4 ), which are around their Zylinderlängsachen ( 5 ) rotatably mounted and by means of a respective rotor blade ( 4 ) associated actuator ( 6 ) about the cylinder length ( 5 ) are rotatable.

Vehicle according to claim 1, characterized in that a control device ( 7 ) is provided, which is adapted, by means of at least one of the rotor blades ( 4 ) associated actuator ( 6 ) signal transmitted a direction of rotation and / or a rotational speed of the respective rotor blade ( 4 ) to control.

Vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one drive device ( 2 ) is operable in a motor mode, in which the rotor ( 3 ) from the drive device ( 2 ), wherein the direction of rotation of one of the rotor blades ( 4 ) or the at least two rotor blades ( 4 ) by means of the control device ( 7 ) depending on the direction of rotation of the rotor ( 3 ) is controllable.

Vehicle according to one of claims 2 or 3, characterized in that the at least one drive device ( 2 ) is operable in a generator mode in which the rotor ( 3 ) of a fluid flow of a vehicle ( 1 ) is drivable surrounding fluid, wherein the direction of rotation of one of the rotor blades ( 4 ) or the at least two rotor blades ( 4 ) about the cylinder longitudinal axis ( 5 ) by means of the control device ( 7 ) is controllable in dependence of the flow direction of the fluid.

Vehicle according to one of claims 2 to 4, characterized in that the at least one rotor ( 3 ) several rotor blades ( 4 ), which by means of the control device ( 7 ) are individually controllable.

Vehicle according to one of claims 2 to 5, characterized in that the vehicle ( 1 ) several rotors ( 3 ), which individually by means of at least one drive device ( 2 ) and by means of the control device ( 7 ) are controllable.

Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one rotor ( 3 ) is assigned at least one adjusting device, which is adapted to the at least one rotor ( 3 ) along at least one axis and / or to move at least one axis.

Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a watercraft or as an aircraft or land vehicle.