DE102010037916A1

DE102010037916A1 - Motorisierter Spielzeug-Flugkörper

Info

Publication number: DE102010037916A1
Application number: DE102010037916A
Authority: DE
Inventors: Valentine Deale; Peter Loehnert
Original assignee: PREMIER KITES
Current assignee: PREMIER KITES
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2011-05-12
Also published as: US20110089287A1

Abstract

Eine motorisiertes Fluggerät wird über eine Vektor-Schubkontrolleinheit, die den Antriebsmotor unterstützt, angetrieben, wobei die Vektor-Schubkontrolleinheit einen Kreiselmechanismus beinhaltet, der es ermöglicht, den Motor nach oben oder nach unten oder von Seite zu schwenken. Mindestens 2 Servos sind Bestandteil der Vektor-Schubkontrolleinheit, um besagten Motor nach oben oder nach unten oder von Seite zu Seite zu schwenken.
Alternativ kann die Vektor-Schubkontrolleinheit des motorisierten Fluggerätes einen nicht-rotierenden äußeren Ring und einen rotierenden Innenring aufweisen, die beide um eine Welle geneigt werden können. Mindestens zwei Servos sind mit dem nicht drehenden Außenring sowie dem drehbaren Innenring in Bezug auf die Drehachse verbunden. Mindestens zwei Verbindungsstangen stellen eine Verbindung zwischen dem rotierenden inneren Ring und dem Propeller her. Das Kippen des nicht-rotierenden Außenringes wird auf den Propeller übertragen um zu bewirken, dass mindestens eine zyklische Propellerblattverstellung oder eine Verstellung der Nabe des Propellers erfolgen kann.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen motorisierten Spielzeug-Flugkörper, insbesondere auf einen ferngesteuerten Drachen oder ein diesem ähnliches Spielzeug.
Stand der Technik
Drachen gibt es schon seit Hunderten von Jahren. Sie werden in der Regel aus Holz, massiven oder röhrenförmigen Stäben aus Glasfaser, Kohlenstoff, aus leichtem Kunststoff und/oder textilen Materialien hergestellt. Drachen werden an einer Leine angebunden und schräg gegen den Wind ausgerichtet. Der Nachteil eines Drachens ist, dass er eine Leine sowie Wind benötigt, um zu fliegen. Im Laufe der Jahre gab es eine Reihe von Bemühungen, die darauf gerichtet waren, eine Verbesserung der Flugeigenschaften durch Antriebe zu erreichen. Diese Bemühungen haben sich auf die Verbesserung der Lenkbarkeit von ferngesteuerten drachenähnlichen Objekten und von Flugzeugmodellen konzentriert.
In der Mitte der 1990er Jahre entwickelte Dan Kreigh, Kalifornien, ein funkgesteuertes drachenartig fliegendes Objekt. Die äußere Form des Drachens bestand aus einem einfachen Halbkreis, der durch einen einzigen Fiberglasstab gebildet wurde. Dan Kreigh's Version eines ferngesteuerten Drachens verwendete bewegliche Flächen und Höhenruder für die Steuerung.
In den späten 1990er Jahren erweiterte Michael Lin, Singapur, den Ansatz von Dan Kreigh, indem er kompliziertere Formen entwickelte. Allerdings war auch die Version von Michael Lin mit beweglichen Flächen und Höhenrudern zur Kontrolle ausgestattet. Alle Drachen wurden durch die Bewegung von Steuerflächen gesteuert.
Bewegliche Flächen zur Steuerung wurden bei Flugzeugen seit dem Beginn des Fliegens verwendet; aber dieses Prinzip beinhaltet viele Nachteile bei der Steuerung von Drachen. Von Natur aus sind Drachen oft größer und langsamer fliegend als herkömmliche ferngesteuerte Modell-Flugzeuge. Während schnell fliegende Objekte wie Modell-Flugzeuge vergleichsweise leicht mit einer Fernbedienung zu fliegen sind, benötigen langsam fliegende Objekte große im Leichtbau hergestellte Flügel und verhältnismäßig große bewegte Oberflächen, um den Flug zu kontrollieren. Dies liegt daran, dass dann, wenn die Luft langsam oder gar nicht über die Steuerfläche strömt, es nicht möglich ist, das Objekt in die gewünschte Richtung zu bewegen. Da Drachen sich von Natur aus nur langsam bewegen, benötigen sie zur Bewegungskontrolle sehr große bewegliche Oberflächen, die wiederum schwierig durch die meisten verfügbaren Standard-Servomotoren zu bewegen sind. Im Weiteren sind Drachen von Natur aus bezogen auf die Fläche wesentlich leichter als herkömmliche Modell-Flugzeuge. Drachen können in einigen Fällen auch im Wind ”stoppen” oder ”schweben”. Bewegte Flächen sind völlig wirkungslos, um den Flug eines Objektes zu kontrollieren, das in der Luft ”stoppt” oder ”schwebt”.
Im Weiteren werden bei der Verwendung bewegter Steuerungsflächen auch Drehgelenke oder Scharniere benötigt, die an Strukturen wie am Rumpf oder am Rahmen befestigt werden müssen. Drachen haben selten Bauelemente, die stabil genug sind, um die erforderlichen Scharniere und Steuerungsflächen an den richtigen Stellen für eine wirksame Kontrolle der Drachen zu befestigen. Da die Steuerflächen bei drachenartigen fliegenden Objekten sehr groß sein müssen, führen diese Vorgaben dazu, dass die Drachen leistungsmindernd mehr wiegen und dass gleichzeitig weniger Platz für Tragflächen vorhanden ist, die für das effektive Fliegen von Drachen wichtig sind.
Im Jahr 2006 begann Peter Löhnert, Solingen (Deutschland) motorisierte fliegende drachenartige Objekte zu entwickeln, bei denen ein neuartiges Konzept mit einem gerichteten Schub verwendet wurde. Eine variable Richtungssteuerung wurde durch die Verwendung eines bürstenlosen Elektromotors, eines Propellers und durch zwei Steuerungselemente (Servos) zur Richtungsänderung des Antriebs erreicht. Ein Servo besorgt die Auf- und Abbewegung, während der andere Servo die Rechts- und Linksbewegung kontrolliert. Der bürstenlose Elektromotor und der Propeller wurden direkt an der beweglichen Achse des Links/Rechts-Servos befestigt. Wenn die Achse des Servos im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, bewegen sich Motor und Propeller ebenfalls nach links oder rechts. Damit wird der Schub variabel gerichtet und der Drachen nach links oder rechts gesteuert. Der Links/Rechts-Servo, der mit der Motorbaugruppe verbunden ist, wurde dann zusätzlich mit der beweglichen Achse des Servos für die Auf- und Abbewegung verbunden. Wenn also die Achse des Servos für die Auf- und Abbewegung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird und der Servo für die Rechts- und Linksbewegung bewegt wird, dann werden Motor und Propeller auf und ab bewegt und damit die Neigung und der Schub des Drachens beeinflusst. Die Veränderung der Neigung des Drachens, das Drehen um eine Achse, das Rollen und/oder eine vorwärtsgerichtete Bewegung werden durch die Rechts- und Links- und Auf- und Abpositionierung sowie durch die Geschwindigkeitskontrolle des Motors erreicht. Da der Schub der Antriebseinheit beliebig bezüglich seiner Richtung und Stärke geregelt werden kann, wird diese Vorrichtung als gerichtete Vektor-Schubkontrolleinheit (Vektor-Schubkontrolleinheit oder Vector Thust Control Unit) bezeichnet.
Obwohl das von Löhnert entwickelte System gut funktioniert, gibt es einige Nachteile dieses Systems bei der Motorisierung und Steuerung von Drachen.
Erstens sind die derzeit im Handel erhältlichen Servos nicht so ausgelegt, dass sie die Belastungen bei einer direkten Anbindung des Motor an die Servos aushalten können. Somit werden viele Servos überlastet und versagen häufig, wodurch die Antriebseinheit nutzlos wird. Zusätzlich sind die wenigen Servos, die diesen Belastungen standhalten können, sehr hochpreisig. Viele Verbraucher können sich diese nicht leisten. Darüber hinaus wurden alle Komponenten, wie Motor und Servos, gemeinsam zu einer Einheit verklebt, so dass der Ersatz einzelner Teile nicht möglich ist.
US-Patent Nr. 4,204,656 (Seward) offenbart ein frei fliegendes aufblasbares Miniluftschiff (miniblimp) bestehend aus einem Rahmen, einem Ballon mit einem Luft/Gas-Gemisch, das leichter als Luft ist, und das mit einem Kontrollsystem für das besagte Miniluftschiff (miniblimp) ausgestattet ist. Ein Kontroll-System für den Flug besteht aus einem Antriebsmotor und einem daran befestigten Propeller, der durch den besagten Motor gedreht wird. Der besagte Antriebsmotor wird an einer Halterung befestigt, an welcher der besagte Motor für Auf- und Abtrieb, bzw. für Rechts- und Linksbewegungen sorgen kann.
US-Patent Nr. 7,109,598 (Roberts et al.) beschreibt eine oder mehrere miteinander verbundene Plattformen, die jeweils mit drei oder mehreren Windmühlen ausgestattet sind und die in großen Höhen aus Wind elektrische Energie erzeugen sollen. Diese Windmühlen-Drachen benutzen eine oder mehrere elektromechanische Vorrichtungen auf jeder Plattform. Die Position, Lage und Ausrichtung der Plattform wird von einem oder mehreren GPS-Empfänger und/oder Kreiseln überwacht. Die Steuerung mit unterschiedlichem Schub und Drehungen wird durch die Windmühlen erreicht. In ruhigen Perioden können die Drachen von der Erde her mit elektrischer Energie versorgt werden oder auf der Erde landen. In Zeiträumen, in denen Wind weht, können die Drachen benutzt werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Dabei werden die Rotoren mit einem Winkel gekippt, der auch der Windstärke angepasst werden kann. Im Winderzeugungsmodus erzeugen die Windmühlen-Rotoren gleichzeitig auch Auftrieb.
US-Patent Nr. 7,183,663 (Plöttner) offenbart einen Drachen, der mit Hilfe von zwei Steuerleitungen geflogen wird und der aus zwei gegenläufig drehenden Rotoren mit 50 Zoll besteht und in Winden von 9 Meilen pro Stunde und mehr geflogen werden kann. Dieser Rotordrachen kann starten, in verschiedenen Höhen in der Luft fliegen und durch den Benutzer auf den hinteren Auslegern gelandet werden, ohne Schaden an den sich drehenden Rotoren zu nehmen. Die Beeinflussung des Fluges des Rotordrachens in der Luft ist zu jeder Zeit möglich. Die zwei größten Vorzüge der Drachen sind seine Flugeigenschaften und die Möglichkeit der Flugkontrolle.
US-Patent Nr. 6,793,172 (Liotta) offenbart ein Flugzeug, das für einen langsamen ferngesteuerten Flug in Räumen oder im Freien in kleinen Höfen oder auf kleinen Feldern konzipiert ist. Die Tragflächen zum Anheben der Antenne werden als eine Reihe von dünnen planaren Tragflächen (A1, A2, A3, A4) beschrieben, die radialsymmetrisch angeordnet sind. Innerhalb des Hohlraums (O), der durch die Tragflächen (A1, A2, A3, A4) gebildet wird, ist ein Schub erzeugendes Propellersystem (C) eingehängt, das nach oben abgewinkelt ist und dass durch eine Fernsteuerung so geregelt werden kann, dass zum Steuern die Schubrichtung innerhalb des Hohlraums (O) verändert werden kann. Aufwärtsflug, Flugstabilisierung, Drehbewegung und die allgemeine Richtungskontrolle der Bewegung des Fluges wird ohne spezielle Flügel, Ruder, Drachenschwänze oder Kontrollflächen erreicht.
US-Patent Nr. 6,257,525 (Matlin et al.) offenbart ein ferngesteuertes Flugzeug mit einem zentralen Konstruktionsteil und mit einer Anordnung zum Steuern. Die Steuereinheit setzt sich zusammen aus einem beweglichen Schlitten, einem ferngesteuerten Motor, einem zentralen Konstruktionsteil und einem verbindenden Hebel. Der Schlitten ist drehbar mit dem zentralen Konstruktionsteil verbunden. Der ferngesteuerte Motor besitzt einen Kontrollhebel, der mit dem Schlitten verbunden ist. Der Hebelarm des zentralen Bauteils besitzt ein erstes und ein zweites Ende. Das erste Ende des Verbindungshebels ist beweglich verbunden mit dem zweiten Ende des Hebels am zentralen Konstruktionsteil. Das zweite Ende des Verbindungshebels ist beweglich mit dem Kontrollhebel des ferngesteuerten Motors verbunden.
US-Patent Nr. 5,034,759 (Watson) offenbart eine Vorrichtung für die Aufnahme von Luftbildern bestehend aus einer Videokamera, einer Vorrichtung zum Anheben der Videokamera in eine bestimmte Höhe über den Boden sowie einer Befestigungsvorrichtung für die Kamera an der Hebevorrichtung. Im Weiteren sind zwei selbstnivellierende Vorrichtungen vorgesehen, wobei die erste Vorrichtung die Kamera in die eine Richtung ausrichtet und die zweite Vorrichtung die Kamera in die andere Raumrichtung ausrichtet. Ein Antrieb ist für das Drehen der Kamera um eine Achse zuständig. Ein zweiter Antrieb für das Drehen um eine zweite Achse, um dadurch das aufzunehmende Objekt kontrolliert auszuwählen. Eine Halteleine, die an einem Ende des Hebedrachens befestigt ist, hält die Kamera in Position. Die Halteleine enthält elektrische Leitungen und elektrische Steuerelemente, die an beiden Seiten der Leine befestigt sind, um damit die Aufnahmen mit der Videokamera zu kontrollieren. Zur Kontrolleinheit gehört auch ein Bildschirm, um die Bilder anzuzeigen, die von der Videokamera aufgenommen werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ...
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Antriebs- und Steuerungstechnik von Drachen und drachenartigen Objekten mit Hilfe einer ferngesteuerten Vektor-Schubkontrolleinheit (Vektor Vektor-Schubkontrolleinheit oder Vector Thust Control Unit), die am Rahmen von Drachen oder drachenartigen Objekten befestigt ist, und mit der ein Schub in unterschiedliche Raumrichtungen erzeugt werden kann. Weder Wind noch Drachenleinen sind notwendig, um dieses drachenartige Objekt zu fliegen.
Eine bevorzugte Ausführungsform für die Drachen oder drachenartigen Objekte ist ein Drachen, der mit einen Antrieb bestehend aus einem oder mehreren bürstenlosen Elektromotoren sowie Propeller(n), Fernbedienungen und Batterien ausgestattet ist. Mindestens ein Motor ist in einer kardanischen Halterung befestigt und wird über ein oder mehrere Servos gesteuert.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Baugruppe für eine Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thust Control Unit) für Drachen oder drachenartige Objekte vorgestellt, bei der alle Komponenten direkt miteinander verbunden sind. Insbesondere betrifft die Offenlegung ein verbessertes Anschlusssystem für Motor- und Servokomponenten, durch welches eine leichtere und einfachere Montage und Demontage der ferngesteuerten gerichteten Vektor-Schubkontrolleinheit am Rahmen des Drachens oder des drachenartigen Objektes möglich ist.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein aus mehreren Teilen bestehendes Anschlussstück vorgestellt, mit dem es möglich ist, Teile des Drachens oder des Drachenrahmens oder der Vektor-Schubkontrolleinheit mit einander zu verbinden oder voneinander zu trennen. In das Anschlussstück können Vorrichtungen zur Dämpfung von Stößen integriert werden.
Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Baugruppe für eine Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thust Control Unit) für Drachen und drachenartig fliegende Objekte, in der die antriebs- und richtungsbestimmenden Komponenten, die als eine integrierte Gruppe zusammengefasst sind, leicht vom Antriebsrahmen oder dem Rahmen des Drachens abnehmbar und leicht wieder zu befestigen sind.
Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Baugruppe für eine Vektor-Schubkontrolleinheit, mit der ein Antrieb und eine Richtungskontrolle bei rotierenden Drachen installiert werden kann und mit der solche Drachen geflogen werden können.
In einer weiteren Ausführungsform schließt die Vektor-Schubkontrolleinheit eine Kreisel-Baugruppe zur Stabilisierung der Auf-, Ab-, Rechts- und Linksbewegungen des Motors ein.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet die Vektor-Schubkontrolleinheit einen kardanischen Mechanismus mit 2 drehbaren Bauelementen an 4 Drehpunkten.
Eine weitere Ausführungsform umfasst einen kardanischen Mechanismus mit wenigstens einem drehbaren Element und 2 Drehpunkten.
Eine weitere Ausführungsform umfasst einen Taumel-Mechanismus mit wenigstens einem drehbaren Element und 3 Drehpunkten.
Die Vektor-Schubkontrolleinheit kann ebenso eine Taumelscheibe umfassen, die im Zentrum ein Pendelkugellager aufweist, als äußerer Ring ausgebildet ist und 2 Anlenkungspunkte für die Verbindung zu den Servos aufweist.
Insbesondere betrifft die Erfindung die folgenden Ausführungsformen:
Ein erfindungsgemäßes Motorisiertes drachenartiges Objekt, umfasst:

– ein flexibles Material;
– einen Rahmen, an welchem das flexible Material befestigt ist;
– ein Antriebsmechanismus, der aus folgenden Teilen besteht: – einen Motor; – ein am Motor befestigter Propeller; – eine Vektor-Schubkontrolleinheit, die den Motor trägt und die aus einer Schwenk-Baugruppe umfasst, die den Motor, nach oben, unten, sowie seitwärts nach rechts und nach links schwenken kann, sowie – mindestens zwei Servos, die mit der Vektor-Schubkontrolleinheit verbunden sind, um den Motor auf und ab und nach rechts und links zu bewegen;
– ein Rahmensystem, um den Antriebsmechanismus mit dem Rahmen des drachenartigen Objekts zu verbinden;
– ein elektronischer Empfänger, der mit dem ersten und mit dem zweiten Servo verbunden ist, um Befehle für die Bewegung der Vektor-Schubkontrolleinheit zu erhalten und um die Geschwindigkeit des Motors zu steuern;

Vorzugsweise wurde das flexible Material aus der Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt: Nylon-Gewebe und -Folien, Polyester-Gewebe und -Folien, gewebte synthetische Tuche, Kunststoff, geschäumte Materialien einschließlich expandiertem Polystyrol, extrudierter Polystyrol-Schaum und auch Kunststoff-Folien einschließlich Polyester-Folien, Polyimid-Folien, Polyethylen mit niedriger Dichte und Polyethylen mit hoher Dichte.
Vorzugsweise besteht der Rahmen aus Materialien, die aus der Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt wurden: Aluminium, Metall, Carbongraphit, Fiberglas, Kunststoff, Holz, geschäumtem Kunststoff, expandiertem Polystyrol und extrudiertem Polystyrol-Schaum.
Vorzugsweise bestehen der Rahmen und das flexible Material aus einem einzigen homogenen Material bestehen, das aus der Gruppe Aluminium, Metall, Kunststoff, Holz, geschäumtem Kunststoff, expandiertem Polystyrol und extrudiertem Polystyrolschaum ausgewählt wurde.
Vorzugsweise besteht der Rahmen aus mindestens einen Rahmenstab, der einen runden, dreieckigen, quadratischen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt aufweist.
Vorzugsweise besteht der Motor aus mindestens einem Elektromotor, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt wurde, die einen bürstenlosen Elektromotor oder einen Elektromotor mit Bürsten umfasst.
Vorzugsweise sind die am Motor befindlichen Propellerflügel mindestens in zwei Richtungen vom Zentrum des Motors nach außen gerichtet. Weiterhin bestehen die Flügel aus Materialien, die aus der Gruppe der Materialien ausgewählt wurden, zu denen Aluminium, Metall, Kunststoff, Holz, Carbon und Fiberglas gehören.
Vorzugsweise weist das drachenähnliche Objekt mindestens eine tragende Flügelfläche auf.
Vorzugsweise besteht der Vektor-Schubkontrollapparat aus einem Material, das zu der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff, Polystyrolschaum, Formteile aus Kunststoff und verstärktem Kunststoff gehört.
Vorzugsweise umfasst der Vektor-Schubkontrollapparat einen kardanischen Mechanismus, der mindestens zwei Halterungen mit vier Drehpunkten enthält.
Vorzugsweise umfasst der Vektor-Schubkontrollapparat einen kardanischen Mechanismus, der aus mindestens einer Halterung mit zwei Drehpunkten besteht.
Vorzugsweise umfasst der Vektor-Schubkontrollapparat einen kardanischen Mechanismus, der aus mindestens einer Halterung mit drei Drehpunkten besteht.
Vorzugsweise besteht der Vektor-Schubkontrollapparat aus mindestens einem kardanischen Apparat mit mindestens einem zentralen Drehpunkt sowie einem äußeren Ring um den zentralen Drehpunkt herum und mindestens zwei Befestigungspunkten für die Schub- und Zugstangen von mindestens zwei der Servos.
Vorzugsweise besteht der Vektor-Schubkontrollapparat aus mindestens einem kardanischen Apparat mit mindestens einem zentralen Drehpunkt sowie einem äußeren Ring um den zentralen Drehpunkt herum und mindestens drei Befestigungspunkten für die Schub- und Zugstangen von mindestens drei der Servos.
Vorzugsweise sind der Motor, der Propellerflügel und die zwei Servos der Vektor-Schubkontrolleinheit mit einem direkten Halterungssystem miteinander verbunden, welches die folgenden Teilen umfasst:

– eine längliche Kontrollhalterung zur Aufnahme des Motors,
– eine Servo-an-Servo-Halterung zur Verbindung von mindestens zwei Servos,
– eine Klammer zur Befestigung des Motors, der länglichen Kontrollhalterung, der Servo-an-Servo-Verbindungshalterung und mindestens zwei Servos am Rahmen des Drachens.

Vorzugsweise umfasst die längliche Halterung zum Festhalten des Motors weiterhin:

– mindestens eine Öffnung, um den Achsträger des Motors aufzunehmen, und
– einen Bereich, der sich der Länge nach von der Front bis nach hinten ausdehnt und auf dem sich mit einem Feststellelement der Motor befindet. Das Feststellelement hat eine Querschnittsform, die aus der Gruppe der zylindrischen, halb-zylindrischen, dreieckigen, quadratischen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen und eiförmigen Formen stammt.

Vorzugsweise umfasst die Servo-zu-Servo-Halterung weiterhin:

– mindestens eine stiftartige Vorrichtung mit der Fähigkeit in die standardmäßig von der Herstellerfirma bei den Servomotoren angebrachten Öffnungen zu passen,
– mindestens eine zweite Öffnung mit der Fähigkeit, die von der Herstellerfirma standardmäßig am Servo befindlichen verzahnten Achsen Ritzel aufzunehmen.

Vorzugsweise umfasst das Befestigungssystem:

– mindestens eine Öffnung oder ein hervorstehendes Bauteil, das in Größe und Abmessung dazu passt, die fabrikmäßig an den Servomotoren standardmäßig angebrachten Öffnungen aufzunehmen,
– mindestens eine Veränderung des Umrisses der Längsachse des Befestigungssystems, um den Motor und die Schublinie des Motors gegenüber der zentralen Linie des motorisierten Drachens auszurichten.

Vorzugsweise umfasst das Befestigungssystem weiterhin:

– eine Rahmenbefestigung und Halterung mit mindestens einer Verbindungsöffnung, die drehbar ist und in der die Halterung und Rahmenbefestigung durch einen drehbaren Befestigungspunkt miteinander verbunden sind, wodurch die Halterung in Relation zur Rahmenbefestigung auf einer Achse auf und ab eingestellt werden kann.

Vorzugsweise umfasst das Rahmensystem:
ein Anschlussstück, aus einem Material bestehend, das aus Materialien oder Kombinationen von Materialien aus der Gruppe der flexiblen Elastomere, Gummi, Silicon, Metall und Kunststoff, wobei das mehrteilige Verbindungselement im Weiteren Folgendes umfasst: ein stabförmiges Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme einer Steckverbindung mit einer Befestigungsvorrichtung und einer Quetschverbindung, wobei das stabförmige Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme der Steckverbindung einen runden, quadratischen, dreieckigen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt besitzen kann, wobei das stabförmige Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme der Steckverbindung mindestens mit einem Ende an den Drachenrahmen passt, das stabförmige Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme der Steckverbindung mindestens ein vorstehendes Teil aufweist und bei dem ein Verbindungspunkt es erlaubt, das Verbindungselement an einem Aufnahmemodul zu befestigen und drehbar entlang einer Achse in Bezug auf den Drachenrahmen auszurichten; ein Aufnahmemodul, umfassend mindestens einer Öffnung zur Aufnahme von mindestens einem Rahmenelement des drachenähnlichen Objekts, mindestens einem stabartigen Verbindungselement und einem Verbindungspunkt, der es erlaubt, das Aufnahmemodul mit dem Verbindungsmodul mit einer Öffnung zum Einstecken zu verbinden, und das drehbar an der Achse des Drachenrahmens befestigt und einjustiert werden kann; ein Klemmelement, bestehend aus einem konischen Bauteil, welches den Drachenrahmen fest umschließt und einklemmt, wenn die Klemmschraube festgeschraubt wird und dadurch die unter der Klemmschraube liegende Halterung zusammenzieht, das Klemmelement umfasst mindestens aus einer Öffnung zur Aufnahme des genannten zu befestigenden Teils, einem konischen Bauteil, um das zu befestigende Teil aufzunehmen und den Drachenrahmen festzuhalten, wenn die Klemmschraube mit dem darunter befindlichen Klemmteil angezogen wird.
Vorzugsweise besitzt der Vektor-Schubkontrollapparat mindestens ein Befestigungselement, um auf einfache Weise den Vektor-Schubkontrollapparat am Drachenrahmen zu befestigen und vom Drachenrahmen zu lösen, wobei mindestens ein Befestigungselement einen zylindrischen, dreieckigen, quadratischen rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt besitzt, wobei mindestens ein Verbindungselement aus einem Material der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff, Kunststoff-Formteile oder aus verstärktem Kunststoff besteht, wobei mindestens ein Verbindungselement einen Verbinder besitzt, um den besagten Schubkontrollapparat mit dem Rahmen des besagten Drachens zu verbinden und ggf. wieder zu lösen, wobei mindestens ein Verbindungsteil einen zylindrischen, dreieckigen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt besitzt, wobei mindestens ein Verbindungselement aus einem Material der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff, Kunststoff-Formteile oder aus verstärktem Kunststoff besteht.
Vorzugsweise ist das das Rahmensystem mindestens mit einem länglichen Klettverschluss ausgestattet, der mit der Oberfläche verbunden ist und an dem die Batterie befestigt und wieder entfernt werden kann und mit dessen Hilfe der Schwerpunkt des drachenartigen Objekts verändert werden kann.
Vorzugsweise ist der Vektor-Schubkontrollapparat mit dem Drachenrahmen über ein durch die Schwerkraft ausgerichtetes Bauteil verbunden, wobei das durch die Schwerkraft ausgerichtete Bauteil aus einem Material aus der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff geformtem Kunststoff, oder verstärktem Kunststoff besteht, das durch die Schwerkraft ausgerichtete Bauteil mindestens eine Spindel besitzt und um eine Spindelachse drehbar ist; die Spindel durch mindestens ein längliches Teil unterstützt und verbunden ist, das verlängerte vorspringende Teil mit einem Aufnahmeabschnitt für eine Batterie versehen ist, durch die die Energieversorgung des Schubkontrollapparats gewährleistet wird, die Spindel sich um einen Stab des Drachenrahmens drehen kann, der längliche Vorsprung fähig ist, sich mit Hilfe der Gravitation senkrecht zur Erde auszurichten, wenn sich der Stab des Drachenrahmens dreht.
Vorzugsweise befindet sich mindestens eine Steuerfläche auf mindestens einer Tragfläche, wobei mindestens eine Steuerfläche durch mindestens zwei Servos gesteuert wird.
Vorzugsweise befindet sich mindestens eine Steuerfläche auf mindestens einer Tragfläche, wobei mindestens eine Steuerfläche durch ein Servos gesteuert wird.
Vorzugsweise sendet eine drahtlose Steuerung besagte Steuerbefehle zum besagten elektronischen Empfänger.
Vorzugsweise ist der Vektor-Schubkontrollapparat als mehrfach schwenkbare Halterung benachbart zum Motor und Propeller angeordnet und mit mindestens zwei Servos verbunden.
Vorzugsweise umfasst der Vektor-Schubkontrollapparat:
ein flexibles Verbindungsteil,
ein Steuerflansch benachbart zum Motor und Propeller,
wobei der Kontrollflansch mit dem flexiblen Verbindungsteil und mit mindestens 2 Servos verbunden ist.
Ein Motorisiertes drachenartiges Objekt umfasst vorzugsweise:

– einen Rahmen,
– ein flexibles Material bei zumindest einem Teil des Rahmens,
– einen Antriebsmotor, der am Rahmen angeordnet ist,
– eine Antriebsachse, mit der der Antriebsmotor verbunden ist,
– einen Propeller, der mit der Welle verbunden ist,
– ein nicht-rotierender äußerer Ring, der um die Welle angeordnet ist,
– ein rotierender innerer Ring, der um die Welle angeordnet ist und wirksam sowohl mit dem nicht-rotierenden Außenring und dem Propeller verbunden ist,
– mindestens zwei Servomotoren, die mit dem nicht drehenden Außenring verbunden sind, um den nicht drehende Außenring in Bezug auf die Motordrehachse zu kippen, wodurch auch das Kippen des drehenden Innenringes in Bezug auf die Drehachse möglich ist,
– mindestens zwei Verbindungsstangen zwischen dem drehenden Innenring und dem Propeller, wobei das Kippen des nicht-rotierenden äußeren Ring auf den Propeller übertragen wird um mindestens eine zyklische Propellerblattverstellung oder ein Kippen der Propellernabe und des Propellers zu bewirken,
– einen Empfänger, der mit mindestens zwei Servos verbunden ist, um die nötigen Steuerkommandos für die Servos zu empfangen und an mindestens eines der beiden Servos weiter zu geben, wodurch der nicht rotierende äußere Ring und der rotierende innere Ring im Verhältnis zur Antriebsachse gekippt werden, wodurch der vom Propeller erzeugte Schub in seiner Richtung verändert wird.

Vorzugsweise umfasst die zyklische Propellerblattverstellung die Veränderung des Anstellwinkels mindestens eines Propellerblattes während einer vollständigen Propellerumdrehung um die Drehachse.
Vorzugsweise umfasst die Propellernabenverstellung das Kippen des Propellers in Bezug auf die Drehachse.
Vorzugsweise ist der drehende Innenring mit der Antriebswelle verbunden, um sich mit dieser zu drehen, und mit dem sich nicht drehenden Außenring verbunden ist, sich proportional zu den Kippbewegungen des Außenringes zu bewegen.
Vorzugsweise ist jedes der mindestens zwei Servos mit dem nicht drehenden Außenring über Schubstangen verbunden.
Vorzugsweise ist der Empfänger ebenfalls mit der elektronischen Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors verbunden, um Steuerungsbefehle zu empfangen und diese an die elektronische Steuerung des Antriebsmotors weiter zu geben, um den Antriebsmotor zu betreiben.
Vorzugsweise kann das flexible Material aus Material einer Gruppe bestehen, die Aluminium, Metall, Nylon, Polyester, synthetisches Gewebe, Kunststoff, Schaumstoff, Schaumstoffe, Styropor, extrudierten Polystyrol-Schaumstoff, Kunststoff-Film, Polyester-Film, Polyethylen mit niedriger Dichte und Polyethylen hoher Dichte umfasst.
Vorzugsweise kann der Rahmen aus einem ausgewählten Material einer Materialgruppe bestehen, die Aluminium, Metall, Carbon-Grafit, Fiberglas, Kunststoff, Holz, Schaumstoff, geschäumten Kunststoff, Styropor, und extrudierten Polystyrol-Hartschaum umfasst.
Vorzugsweise kann der Rahmen und das flexible Material aus einem homogenen einer Materialgruppe bestehen, die Aluminium, Metall, Kunststoff, Holz, Schaumstoff, geschäumten Kunststoff, Styropor, und extrudierten Polystyrol-Hartschaum umfasst.
Vorzugsweise kann der Antriebsmotor aus einer Motorengruppe ausgewählt werden, die Motoren mit Bürsten sowie bürstenlose Motoren umfasst.
Vorzugsweise ist mindestens eine Tragfläche vorgesehen.
Vorzugsweise ist eine Klettbandbefestigung (Filz- und Hakenband) vorgesehen, die mit dem Rahmen verbunden ist, um die Antriebsbatterie aufzunehmen und die Einstellung des Schwerpunktes des drachenartigen Objektes durch anbringen der Batterie an unterschiedlichen Positionen im Klettbandbereich des Rahmens zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist mindestens eine Tragfläche vorgesehen, innerhalb deren Oberfläche mindestens eine Steuerfläche durch mindestens eines der beiden Servos kontrolliert werden kann.
Vorzugsweise ist mindestens eine Tragfläche vorgesehen, innerhalb deren Oberfläche mindestens eine Steuerfläche durch mindestens ein Servo kontrolliert werden kann.
Vorzugsweise kann ein drahtloser Steuerungsapparat besagte Steuerbefehle an den besagten Empfänger übermitteln.
Vorzugsweise geht die Antriebswelle durch den nicht-rotierenden äußeren Ring und den drehenden Innenring.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Servos mit dem nicht-rotierenden äußeren Ring in orthogonaler Position verbunden.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Servos zwischen dem Rahmen und dem nicht-rotierenden Ring verbunden.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.
1A–1B zeigen perspektivische Ansichten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A–2F zeigen perspektivische Ansichten von mehreren möglichen Ausführungsformen für Drachen;
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Befestigung des Antriebsrahmens und der Vektor-Schubkontrolleinheit auf dem Rahmen eines Drachens;
4A–4C zeigen neuartige Rahmenverbindungen zum problemlosen Verbinden und Trennen der Rahmenteile von Drachen und drachenartigen Objekten;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht und eine Seitenansicht des Antriebsrahmens mit der gerichteten Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thust Control Unit);
6 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform zur Veranschaulichung der Komponenten der Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thrust control apparatus);
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drachens in Form eines Drachens mit vier Flügeln;
8 zeigt eine Seitenansicht einer alternativen Ausgestaltung der Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thrust Control);
9A–9C zeigen Vorder- und Seitenansichten unterschiedlicher Ausführungsformen der Offenlegung;
10A–10C zeigen Seitenansichten einer weiteren Ausgestaltung der Offenlegung;
11A–11C zeigen Draufsichten und Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform mit den Halterungen und Verbindungssystemen für eine Vektor-Schubkontrolleinheit mit direkter Verbindung der Servosteuerung untereinander und mit dem Motor.
12A–12B zeigen perspektivische und Seitenansichten einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Vektor-Schubkontrolleinheit der gegenwärtigen Erfindung;
14 stellt die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung dar;
15 stellt die Seitenansicht eines weiteren motorisierten, drachenähnlichen Flugobjektes dar und bezieht sich auf eine weitere Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung;
16 zeigt die Seitenansicht einer zusätzlichen Ausführungsform eines drachenähnlichen Flugobjektes der gegenwärtigen Erfindung;
17 zeigt die Seitenansicht einer weiteren Vektor-Schubkontrolleinheit der gegenwärtigen Erfindung, die eine zyklische Propellerblattverstellung einbezieht;
18 zeigt eine Seitenansicht, die eine erste mögliche Arbeitsweise der in 17 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
19 zeigt eine Seitenansicht, die eine zweite mögliche Arbeitsweise der in 17 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
20 zeigt eine Seitenansicht, die eine dritte mögliche Arbeitsweise der in 17 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
21 zeigt eine Seitenansicht, die eine vierte mögliche Arbeitsweise der in 17 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
22 ist die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung mit Taumelscheibensteuerung gezeigt;
23 zeigt eine Seitenansicht der in 22 abgebildeten Vektor-Schubkontrolleinheit, wobei die verschieden möglichen Propellerstellungen verdeutlicht werden;
24 zeigt eine Seitenansicht, die eine erste mögliche Arbeitsweise der in 22 und 23 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
25 zeigt eine Seitenansicht, die eine zweite mögliche Arbeitsweise der in 22 und 23 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
26 zeigt eine Seitenansicht, die eine dritte mögliche Arbeitsweise der in 22 und 23 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
27 zeigt eine Seitenansicht, die eine vierte mögliche Arbeitsweise der in 22 und 23 gezeigten Vektor-Schubkontrolleinheit verdeutlicht;
In 1A ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Sie 1A zeigt einen motorisierten Drachen 100. Der abgebildete Drachen 100 ist ein sogenannter Canard-Drachen mit zwei Segelflächen. Wie in den 2A–2F gezeigt wird, kann das drachenähnliche Objekt 101, 102, 103, 104, 105, 106 alle möglichen geeigneten drachen- oder drachenähnlichen Formen annehmen. Das drachenähnliche Objekt 101 enthält eine Vektor-Schubkontrolleinheit. Es ist aus zwei dreieckigen Stücken textilen Materials hergestellt. Ohne die Vektor-Schubkontrolleinheit ist das Objekt in der Technik als Marconi-Ausleger-Drachen bekannt und kann herkömmlich mit einer Drachenleine im Wind fliegen. Ohne die Vektor-Schubkontrolleinheit kann der Drachen 101 nach Anpassung des Schwerpunktes auch als nicht steuerbarer Gleiter verwendet werden. Das drachenähnliche Objekt 102 ist ebenfalls mit einer Vektor-Schubkontrolleinheit ausgestattet und besitzt eine eher traditionelle Flugzeugform. Das drachenähnliche Objekt 102 besitzt Standardtragflächen, einen länglichen Rumpf, einen Stabilisator und ein festes Leitwerk. Ohne die Vektor-Schubkontrolleinheit kann 102 auch als ein traditioneller Drachen funktionieren oder bei richtiger Einstellung des Schwerpunkts auch als ein frei fliegendes Segelflugzeug ohne Flugkontrolle fliegen. Obwohl das drachenähnliche Objekt 102 nicht die Form eines traditionellen Drachens vermittelt, ist es doch in der Lage, wie ein Drachen mit Drachenleine und Wind geflogen zu werden. Das drachenähnliche Objekt 103 hat seinen Ursprung im Bereich der so genannten Zellendrachen. Ohne die Vektor-Schubkontrolleinheit können entsprechende Drachen wie traditionelle Drachen mit einer Drachenleine im Wind geflogen werden. Die Figur des drachenähnlichen Objekts 104 zeigt ein Flugobjekt aus geschäumtem Kunststoff. Das fliegende Objekt verkörpert die Form eines Doppeldecker-Flugzeugs. Ähnlich wie die drachenähnlichen Objekte 101, 102, 103, 105 und 106 kann das drachenähnliche Objekt 104 mit dem Antrieb einer richtungskontrollierten Vektor-Schubkontrolleinheit ausgerüstet werden und damit fliegen. In ähnlicher Weise wie das drachenähnliche Objekt 101 können die drachenartigen Objekte 102, 103, 104, 105 und 106 als Gleiter bzw. Segelflugzeuge ohne spezielle Flugkontrolle fliegen, wenn der Schwerpunkt korrekt eingestellt wurde. Wenn Drachen erfindungsgemäß mit der Vektor-Schubkontrolleinheit ausgerüstet sind, können sie, wie in 101, 102, 103, 104, 105 und 106 dargestellt ist, aktiv kontrolliert geflogen werden.
Es ist wichtig zu verstehen, dass eine gerichtete Vektor-Schubkontrolleinheit bei vielen verschiedenen Formen und Ausführungen verwendet werden kann, einschließlich bei Drachen, bei drachenähnlichen Formen, bei Flugzeugformen und bei flugzeugähnlichen Formen und Ausführungen. Das drachenähnliche Objekt kann jede geeignete Form annehmen (jede Art von flugzeugähnlicher Gestaltung oder jedes andere geeignete dekorative Design). Es ist auch wichtig zu verstehen, dass dann, wenn Objekte mit der besagten gerichteten Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thust Control Unit) ausgestattet sind, viele verschiedene Formen und Ausführungen, einschließlich Drachenformen, drachenähnliche Formen, Flugzeuge und flugzeugähnliche Formen sowie Tierformen, menschliche Formen, Formen lebloser Gegenstände oder jegliche geometrische Form annehmen können und dass sie dann, wenn sie erfindungsgemäß angetrieben werden, in der Luft ohne den Einsatz von bewegten Steuerflächen kontrolliert gesteuert werden können. Mit anderen Worten stehen bei der Form und beim Erscheinungsbild der drachenartigen fliegenden Objekte dekorative und nicht funktionelle Aspekte im Vordergrund, wobei Fragestellungen des Nutzens nicht relevant für die vorliegende Offenlegung sind.
Drachenartige Objekte wie 101, 102, 103, 104, 105 und 106 können allein durch die besagte Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thust Control Apparatus) kontrolliert und geflogen werden oder sie können durch eine Vektor-Schubkontrolleinheit in Kombination mit beweglichen Trag- oder Steuerflächen geflogen werden. Die 2D, 2E zeigen drachenartige Objekte mit beweglichen Seiten-, Quer- und Höhenruderflächen wie sie auch bei traditionellen Flugzeugen verwendet werden. Diese beweglichen Steuerruder werden durch Servus (Servo-Motoren) angetrieben, die ihre Steuerbefehle von derselben drahtlosen Fernsteuerung erhalten wie die Vektor-Schubkontrolleinheit selbst. Die Beispiele in den Figuren 104 und 105 sind ebenfalls mit einer Vektor-Schubkontrolleinheit ausgestattet. Die Vorteile, sowohl eine Vektor-Schubkontrolleinheit (Vector Thrust Control) als auch bewegliche Steuerflächen zu verwenden, sind folgende: verbesserte Flugkontrolle, besonders im Stillstand oder beim Kunstflug. Manöver, die mit herkömmlichen beweglichen Tragflächen schwierig oder gar nicht zu erreichen sind. Im Weiteren ist eine verbesserte Kontrolle des Fluges auch bei rückläufiger Motorleistung aufgrund einer Fehlfunktion oder Abnahme der Batterieleistung gegeben. In einer Situation mit vermindertem oder vollständigem Verlust des Schubs ermöglicht die oben beschriebene Kombination von Vektor-Schubkontrolleinheit mit beweglichen Steuerflächen ein ferngesteuertes fliegendes Objekt sicher zum Operator zurückzusteuern. Die Vektor-Schubkontrolleinheit kann allein in einem drachenähnlichen Objekt ohne Steuerflächen oder in Kombination mit beweglichen Steuerflächen bzw. Leitwerken verwendet werden.
Beispieldrachen 100 enthält eine Abdeckung oder Außenhaut aus flexiblem Material 107 einschließlich Kunststoff, Stoff und/oder anderen leichte Materialien wie z. B. Schaumstoff. Die leichte Außenhaut ist in der Regel mit dem Rahmen des Drachens 108 verbunden, aber nicht immer; sie kann auch durch Befestigungselemente (109), die sich in der textilen Außenhaut befinden, am Rahmen befestigt und gesichert werden. Zu den andere Methoden der Verbindung der Außenhaut mit dem Rahmen gehört die Verwendung von Klebestreifen, Klebstoff und/oder die Befestigung durch Heißsiegeln. In einem weiteren Beispiel für die Verbindung von Außenhaut und Rahmen werden Spannleinen (110) zur Sicherung der Verbindung zwischen Außenhaut und Rahmen verwendet. Es ist vorgesehen, dass derjenige, der den Drachen ohne Verbindungshülsen benutzt, die Außenhaut nur durch Spannleinen befestigen kann, so wie es in 2F. beim drachenähnlichen Objekt 106 dargestellt ist.
Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, besteht der Drachenrahmen 108 aus einem Längsstab und zwei Querstreben 111 und 112. Der Drachenrahmen kann aus einem Stab bestehen oder aus einer nicht begrenzten Anzahl von Stäben in jeglicher Anordnung. In der dargestellten Ausführungsform 108 besteht der Drachenrahmen aus einem leichten Kohlefaserstab. In gleicher Weise wie die Verwendung eines leichten Kohlefaserstabes ist beabsichtigt, dass der Rahmen auch aus natürlichen Material wie Bambus oder Holz oder aus anderen künstlichen Materialien wie Glasfaser, Metall oder Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material (oder eine Kombination von Materialien) bestehen kann, aus dem zumindest ein Teil des Rahmens gebaut wird. Darüber hinaus ist es auch beabsichtigt, dass der Rahmen aus einem aufblasbaren geschlossenem Material besteht oder aus einer selbst aufblasenden Konstruktion wie bei Parafoildrachen mit doppelten Oberflächen.
Ferner ist es beabsichtigt, dass der Drachenrahmen 108 und die flexible Außenhaut 109 aus einem schaumartigen Material wie Schaumpolystyrol gefertigt wird, wobei in diesem Fall der Rahmen und die flexible Außenhaut als eine Einheit hergestellt werden können. Diese Integration beider Bauteile zu einer Einheit könnte dazu genutzt werden, um die Massenproduktion von drachenartigen Objekten zu vereinfachen.
Bei der Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, besitzt der Drachenrahmen 108 jeweils zwei Rahmenbefestigungen für den Antrieb (113 und 114), die aus einem flexiblen gummiartigen Material hergestellt sind und die Öffnungen enthalten, um den Antriebsrahmen 115 und die Vektor-Schubkontrolleinheit 116 aufzunehmen. Für verschiedene Drachenformen könnte nur ein einziger Antriebsrahmen benötigt werden; aber gleichzeitig eine Vielzahl von Befestigungen, um den Antriebsrahmen innerhalb des Drachenrahmens sicher zu befestigen. Der Antriebsrahmen kann aus Kunststoff, Metall oder anderen Materialien gefertigt werden. In der dargestellten Ausführungsform sind die Öffnungen der Befestigungen etwas kleiner als der Außendurchmesser der Stäbe des Antriebsrahmens. Das gummiähnliche flexible Material der Befestigungselemente ermöglicht es, die Stäbe des Antriebsrahmens sicher zu befestigen und sie erlauben dem Anwender der Drachen, bei einem Abbau der Drachen mit einem geringen Kraftaufwand den Antriebsrahmen vom Drachen zu trennen. Alternativ können die Befestigungen für den Antriebsrahmen aus Befestigungsringen, Befestigungsstäben, Schraubenmuttern und/oder Bolzen bestehen. Andere Maßnahmen zur Befestigung des Antriebsrahmens am Drachenrahmen sind möglich.
4A zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Rahmenbefestigung (117), die aus drei Teilen besteht. Das Verbindungsteil 118 kann an jeder geeigneten Strebe des Rahmenstabes 121 befestigt werden. Der Öffnungsquerschnitt des offenen Kanals zur Herstellung einer Steckverbindung kann rund, quadratisch oder polygonal oder jede zum Rahmen passende Form haben. In der vorliegenden Ausführungsform ist der offenen Kanal rund. Obwohl der offene Kanal im Verbindungsteil 118 an beiden Enden offen ist, wie in 4 illustriert ist, kann der Kanal des Verbindungsteils auch ein geschlossenes Ende haben. Das zweite Teil des Rahmenverbindungsteils 117, das mit der Nummer 119 versehen ist, besitzt ein Gewinde, um die Klemmschraube 120 aufzunehmen. Wenn die Strebe des Rahmens in das Verbindungsteil 119 eingebracht wird und die Klemmschraube 120 angezogen wird, dann wird die Strebe befestigt, da die Klemmschraube 120 das Verbindungsteil 119 zusammendrückt und den inneren Durchmesser verringert. Dadurch wird die Strebe des Rahmens festgehalten. Der offene Kanal der Komponente 118 wird aus gummiartigen Materialien hergestellt. Viele andere Materialien können zur Herstellung verwendet werden, wie z. B. synthetische oder natürliche Elastomere. Der offene Kanal kann aus steifem Material wie Plastik oder Metall anstelle von flexiblem Material wie Gummi oder gummiartigem Material hergestellt werden. Das Befestigungs-Modul 119 wird über Spritzguss bzw. aus geschmolzenem Plastik oder aus verstärktem Kunststoff, Fiberglas, Aluminium, Stahl und/oder anderen geeigneten Materialien hergestellt. Die Klemmschraube 120 kann aus geschmolzenem Kunststoff (z. B. Spritzguss) oder aus verstärktem Kunststoff, Fieberglas, Aluminium, Stahl und/oder anderen Typen geeigneten Materials hergestellt werden.
Die Herstellung der Drachen und drachenähnlichen Objekte aus verschiedenen Komponenten und unterschiedlichen Materialien hat zahlreiche Vorteile. Wenn die Befestigungskomponente 118 aus einem flexiblen Material wie Gummi oder aus synthetischem Elastomer hergestellt wird, kann das Befestigungselement Schocks und Beschädigungen absorbieren, die bei einem versehentlichen Absturz des Drachens oder des drachenartigen Objekts auftreten können. Andererseits gewährleistet ein steiferes Material wie Kunststoff für das Befestigungs-Modul 119 und die Klemmschraube 120 einen festen Halt auf dem damit verbundenen Rahmenmaterial 122.
Die Fähigkeit der einfachen Konstruktion unterschiedlicher Rahmenwinkel für Drachen oder drachenähnliche Objekte ist ein weiteres Anwendungsbeispiel der vorliegenden Veröffentlichung. Die Öffnung 123 ist für Schrauben und Muttern, Bolzen und/oder – aber nicht beschränkend – Nieten vorgesehen, mit denen die Befestigungskomponenten 118 und 119 miteinander verbunden werden. Die beiden Teile 118 und 119 können vor dem Zusammenbau gedreht werden; dadurch erlauben sie das freie Einstellen verschiedener Befestigungswinkel. Die Ausrichtung der beiden Teile (123) kann entweder durch eine feste Verbindung festgelegt werden, indem z. B. Nieten verwendet werden oder die Ausrichtung kann vom Benutzer geändert werden, wie dies bei der Verwendung einer Schraube oder Bolzen der Fall ist.
Bei der Ausführungsform in 1A werden der Antriebsrahmen 115, die Vektor-Schubkontrolleinheit 116 und die Befestigungen des Antriebsrahmen (siehe auch 3, 113 und 114) mit dem Drachenrahmen durch eine Spannleine 110a zur Stabilisierung verbunden. Obwohl bei dieser Ausführungsform eine obere Spannleine vorhanden ist, kann eine Vielzahl von Spannleinen verwendet werden, um den Antriebsrahmen mit dem Drachenrahmen zu verbinden und zu sichern. Dies hängt auch von der Form des Drachens ab. Alternativ ist beabsichtigt, dass der Antriebsrahmen 115 und die Vektor-Schubkontrolleinheit 116 mit dem Drachen ohne feste Verbindungen durch drei oder mehr Steuerleinen 110, 110a verbunden werden kann. In einer zweiten Ausführungsform in 7A ist ein Antriebsrahmen ohne Spannleinen dargestellt, bei dem die Verbindung durch feste Verbindungspunkte erreicht wird. Viele unterschiedliche Methoden und Formen der Befestigung der Vektor-Schubkontrolleinheit sind möglich.
Die Spannleinen des Drachens in der ersten Ausführungsform sind aus geflochtenem Nylon hergestellt; jedoch können ebenso Spannleinen aus Polyester, Hochdruck-Polyethylenfasern (Spectra), Paraaramid (Kevlar), synthetischen Fasern, Baumwollfasern, Metalldraht und/oder synthetischen Kordeln zur Sicherung des Antriebsrahmens 115 und der Vektor-Schubkontrolleinheit 116 am Drachenrahmen verwendet werden.
Wie in der Ausführungsform in 5 dargestellt ist, besteht der Antriebsrahmen 115 aus einer vertikalen Rahmenstrebe 124, einer diagonalen Rahmenstrebe 125, zwei kardanischen Befestigungsstreben 126, 127 für die kardanische Befestigung 128, einer Stabilisierungsstrebe 129, um die kardanische Aufhängung zu stützen sowie Motor und Servos auf dem Antriebsrahmen und zwei Stabilisierungsstreben 130 und 131, mit denen die Batterie 132 und Batteriebefestigung unterstützt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vertikale Strebe 124 mit der diagonalen Rahmenstrebe 125 an den Enden fest verbunden, um die wesentliche Struktur des Antriebsrahmens des drachenähnlichen Objekts zu bilden. An den Streben 124 und 125 sind zwei die kardanische Aufhängung haltende Streben 126 und 127 befestigt, die den kardanischen Mechanismus unterstützen. Ebenfalls in dieser Ausführungsform sind zwei den Rahmen stabilisierende Streben (130 und 131) mit den Bauteilen 124 und 125 verbunden. Sie verstärken im Weiteren den Antriebsrahmen 116 und stellen einen Platz für die Batterie 132 und die Batteriebefestigung 133 bereit. Die Stabilisierungsstrebe 129 ist mit den Streben 124, 126, 127 und 125 verbunden. Die Strebe 129 dient als ein unterstützendes Element für den kardanischen Apparat.
Der Antriebsrahmen 115 besteht mindestens aus einer Strebe, kann aber auch aus einer Vielzahl von Streben in vielen verschiedenen geometrischen und anderen strukturierten Formen bestehen. Mit anderen Worten, je nach Form des Drachens, kann der Antriebsrahmen 115 verschiedene Bauformen aufweisen.
In der dargestellten Ausführungsform besteht der Antriebsrahmen 115 aus einem leichtem Kohlefaserstab. Genauso wie die Verwendung eines leichten Kohlefaserstabes ist es auch beabsichtigt, den Rahmen aus anderen synthetischen Materialien wie aus Glasfaserstäben, Metallstäben, Kunststoffstäben und/oder Stäben aus natürlichen Materialien wie Holz, Bambus oder einem anderen geeigneten Werkstoff zu verwenden. Es können Kombinationen der oben genannten Materialien verwendet werden, aus denen zumindest ein Teil des Rahmens 115 bestehen kann.
In der dargestellten Ausführungsform werden die Verbindungspunkte der Kohlefaserstäbe am Antriebsrahmen 134 mit Cyanacrylat-Klebstoff, der durch Kohlenstofffasern verstärkt wird, zusammengefügt. Der Antriebsrahmen kann auch durch andere Klebstoffe wie ein Epoxidharz-Zweikomponentenkleber oder durch andere lösungsmittelhaltige Klebstoffe verbunden werden. Es ist auch beabsichtigt, dass der Rahmen durch Schmelzverbindungen aus Metall, Kunststoff, verstärktem Kunststoff und/oder andere schmelzbare Materialien wie Gummi und/oder flexible Komponenten oder feste Komponenten hergestellt wird. Solche Verbindungselemente können aus gepresstem Metall oder Metallpulver wie Aluminium, Messing, Stahl, rostfreiem Stahl oder jeglichem anderem geeigneten Metall durch Bearbeitung z. B. auf einer Drehbank oder durch Pressen hergestellt werden. Solche Verbindungsteile können mit herkömmlichen Bauteilen und mit Schrauben, Schraubenmuttern und Nieten sowie mit Sicherungsstiften, Clips, Drähten, Klammern oder Kabelverbindern hergestellt werden.
Im Ausführungsbeispiel eines Drachens (100) und eines Antriebsrahmens, der in 3 dargestellt ist, basiert die Form des Antriebsrahmens auf geraden Linien und Dreiecken. In einer weiteren Ausführungsform, die in 7 dargestellt ist, basiert die Form des Antriebsrahmens 135 auf zu Dreiecken angeordneten gebogenen Stäben. Die allgemeine Form und das Erscheinungsbild des Antriebsrahmens kann variieren, um ihn verschiedenartigen Drachenformen anzupassen.
6 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Vektor-Schubkontrolleinheit 116 einschließlich Motor 136, Propeller 137, Motordrehzahlregler 138 und Befestigungselement für den Motordrehzahlregler 139 sowie den Empfänger für die Fernbedienung 140, die Befestigung für den Empfänger 141, zwei Servus 142 und 143 mit den Befestigungen 144 und den Servo-Hebeln 145 und 146, den Verbindungshebeln von den Servos zu der kardanischen Aufhängung 147 und 148, den Kugelgelenken 149, 150, 151 und 152 (152 befindet sich hinter dem Motor 136 verdeckt), der kardanischen Aufhängung 153, dem Motorträger 154, der Befestigungsschraube des Motorträgers 155, der inneren kardanische Halterung 156, den Halterungsplatten für den Motorträger 157, den Bolzen für die Befestigungsplatte des Motorträgers 158, der äußeren kardanische Halterung 159, den Drehpunkten der innere kardanische Halterung 160 und 161 (161 befindet sich hinter Motor 136 verdeckt), den Drehpunkten der äußere kardanischen Halterung 162 und 163, der Metallflansche 164 und 165, der Energieversorgung mit der Verdrahtung 166, 167, 168 und 169, der Batterie (5, 132) und der Batteriebefestigung 133.
170, 171 und 172 veranschaulichen die Drehachsen der Vektor-Schubkontrolleinheit 116 mit den standardmäßigen kartesischen Koordinaten: 170 zeigt die kardanischer Rotations-”X”-Achse mit der Drehachse der inneren kardanischen Befestigung, 171 zeigt die kardanisch Rotations-”Z”-Achse, die durch die Schwenkbewegung des äußeren kardanischen Ringes erhalten wird. 172 zeigt die eine Referenzlinie für die Bewegung der ”Y”-Achse entlang derer der Schub durch die Vektor-Schubkontrolleinheit erhalten werden kann.
Drachen oder drachenartige Objekte benötigen einige Maßnahmen oder Methoden, um den Schwerpunkt für optimale aerodynamische Eigenschaften genau einzustellen. Wie in 5 dargestellt, befindet sich am Antriebsrahmen 115 eine Batteriehalterung mit Klettverschluss 133, die es dem Bediener des Gerätes ermöglicht, die Batterie 132 in bequemer Weise vorwärts oder rückwärts entlang der Mittellinie des Drachens oder drachenartigen Objektes zu bewegen. Da die Batterie 132 eine der schwersten Komponenten des Drachens ist, kann der Schwerpunkt leicht den Anforderungen des Bedieners und den atmosphärischen Bedingungen angepasst werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel in 6 wird ein bürstenloser Elektromotor 136 verwendet, der mit einem Kunststoff-Propeller 137 verbunden ist, durch den Schub erzeugt wird, um den motorisierten Drachen zu kontrollieren. Der Anker des Elektromotors dreht sich unter Ausnutzung der in der Batterie 132 gespeicherten Energie und bewegt dadurch den Propeller 137 und liefert die benötigte Kraft, um den Motor in der Luft zu bewegen. Der bürstenlose Motor wird verlässlich durch einen elektronischen Drehzahlregler 138 kontrolliert, wobei die gespeicherte Elektrizität der Batterie 132 zweckmäßig gehandhabt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Drehzahlregler 138 mit einer praktischen Klettverschluss-Verbindungsplattform 139 ausgestattet. Ein bürstenloser Elektromotor wird verwendet, allerdings ist vorgesehen, dass andere Arten von Motoren eingesetzt werden können, wie z. B. Elektromotoren mit Bürsten. Die vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt einen Propeller aus Kunststoff, ebenso sind Propeller aus Holz, Fiberglas, Metall, Kohlefaserverbundwerkstoffen und/oder anderen starren Materialien möglich.
Die vorliegende Ausführungsform ist mit einem Motorträger 154 ausgestattet, der den Motor 136 mit der inneren kardanischen Aufhängung 156 verbindet. Der Motor 136 hat im hinteren Bereich eine runde Form, mit der der Motor in die Öffnung der Motorbefestigung 158 passt. Der Motor 136 ist mit einer Schraube 155 gesichert. Die Motorbefestigung hat mindestens ein Befestigung, aber es können auch viele Befestigungsplatten 157 verwendet werden, die von gewöhnlichen Schrauben 158 mit dem inneren kardanischen Ring verbunden werden. Unabhängig von der genauen Konstruktion und äußeren Form des Motors, des Motorträgers und der inneren kardanischen Halterung wird alles dies benötigt, um eine sichere und stabile Verbindung zwischen dem Motor und dem inneren Körper der kardanischen Halterung zu erhalten. Die derzeitige Ausgestaltung zeigt eine inneren kardanische Halterung 156, die aus gefrästem oder gedrehtem Aluminium gefertigt wurde. Die innere kardanische Halterung kann leicht durch Gießen oder Bearbeiten von geeignetem Materialien geformt werden, wie z. B. Kunststoff, Kunststoffverbundmaterialien, Stahl, Aluminium, Messing oder anderen Materialien.
Die derzeitige Ausgestaltung zeigt ein Verbindungssystem zwischen dem Motor und der inneren kardanischen Aufhängung, die im Wesentlichen aus drei Teilen besteht: dem Motor 136, der Motorbefestigung 154 und der inneren kardanischen Halterung 156. Alternativ ist es beabsichtigt, dass die innere kardanische Halterung 156 durch die oben aufgeführten Maßnahmen zur Schaffung eines integrierten Motor so hergestellt wird, wobei eine integrierte Motorbefestigung die drei Teile auf zwei Teile reduziert: den Motor und die innere kardanische Befestigung mit integrierter Motorbefestigung. Alternativ ist beabsichtigt, dass die Motorbefestigung 154 und die innere kardanische Halterung 156 ein integraler Bestandteil des Motorkörpers werden, wodurch die genannten drei Teile zu einem einzigen werden können. Durch dieses zusätzlich vereinfachte System zur Motormontage kann das Gewicht reduziert werden, eine schnellere Massenproduktion erreicht werden und die Verlässlichkeit verbessert werden. Das aus drei Teilen zusammengesetzte System ist nur eine Ausführungsform für die Verwendung mit der vorliegenden Offenbarung gezeigten Erfindung. Andere Motorbefestigungssysteme als diejenigen, die direkt vorher erwähnt wurden, sind ebenso möglich.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die innere kardanische Halterung 156 mit der äußeren kardanische Halterung 159 über zwei an der inneren kardanische Halterung befindliche Drehpunkte 160 und 161 verbunden. Die inneren kardanischen Drehpunkte 160 und 161 an der Halterung sind mit runden Öffnungen und runden Stiften oder Vorsprüngen ausgestattet, so dass die innere kardanische Halterung 156 sich frei innerhalb der äußeren kardanische Halterung 159 drehen kann. Die innere kardanische Halterung soll sich frei in der äußeren kardanische Halterung drehen können. Die inneren kardanischen Drehpunkte 160 und 161 der Halterung sind durch Bohrungen durch die äußere kardanische Halterung 159 gekennzeichnet. Die Drehpunkte werden durch kleine Maschinenschrauben gesichert, die durch die äußere kardanische Halterung eingeschoben werden und die mit der inneren kardanische Halterung 156 in sicherer Weise verschraubt werden. Da die kleinen Maschinenschrauben von Natur aus rund sind und da die Löcher in den äußeren kardanische Halterung von Natur aus ebenfalls rund sind, kann sich bei einem etwas größeren Durchmesser der Löcher im Vergleich mit den Maschinenschrauben der gesamte innere kardanische Apparat um die kardanische X-Achse 170 drehen.
Andere nicht begrenzende Methoden für den Bau der Drehpunkte 160 und 161 sind: kugelgelagerte Drehpunkte, Rotationsbuchsen aus Kunststoff und/oder Glasfaser, Kohlefaser, Messing, Edelstahl, Stahl, Aluminium und/oder anderen haltbare Metallen oder aus synthetischen Werkstoffen. Alternativ kann die kleine Maschineschraube in der äußeren kardanischen Halterung 159 fixiert werden und die innere kardanische Halterung 156 kann eine Öffnung an beiden Enden haben, sodass die Schraube fixiert ist und sich so die innere kardanische Halterung innerhalb der äußeren kardanische Halterung drehen kann. Diese Kopplungsmethode ist die umgekehrte Verbindungsmethode im Vergleich zu der, die in der vorliegenden Ausführungsform erwähnt ist. Darüber hinaus ist es auch vorgesehen nur teilweise drehende Rotationsachsen mit festen elastischen Gelenken aus Gummi, Silikon, Nylon und/oder aus jeglichem festen und flexiblen Material zu verwenden, da die Drehpunkte 160 und 161 sich nicht um volle 360 Grad drehen müssen.
Die äußere kardanische Halterung 159 ist mit dem Antriebsrahmen 115 durch die äußeren Drehpunkte 162, 163 der kardanischen Halterung verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die am äußeren Ring der kardanischen Aufhängung liegenden Drehpunkte an den Enden der Streben der kardanischen Aufhängung 126 und 127 installiert. Die Streben der kardanischen Aufhängung 126 und 127 weisen eine starre Struktur auf, wodurch der kardanische Mechanismus 153 mit dem Antriebsrahmen 115 verbunden werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform sind die äußeren Drehpunkte 162 und 163 der kardanischen Halterung mit ringförmigen Öffnungen versehen und mit Stiften, wodurch die äußere kardanische Halterung 159 sich frei innerhalb der Streben der kardanischen Aufhängung 126 und 127 drehen kann. Bei dieser Ausführungsform muss sich die äußere kardanische Halterung 159 frei zwischen den Streben der kardanische Aufhängung 126 und 127 drehen. Auch in der vorliegenden Ausführungsform werden die Drehpunkte der äußeren kardanischen Halterung 162 und 163 durch Bohrungen durch die Metallflansche 164 und 165 erhalten, die an den Enden der Streben (126 und 127) der kardanischen Aufhängung liegen. Kleine Maschinenschrauben werden von oben in die Metallflansche 164 und 165 eingebracht und enden in einer festgelegten Art und Weise in der äußeren kardanische Halterung 159 an den äußeren kardanischen Drehpunkten 162 und 163. Da die Maschinenschrauben herstellungsbedingt einen runden Querschnitt haben und die Löcher in den Metallflanschen 164 und 165 ebenfalls herstellungsbedingt rund sind und dabei einen etwas größeren Durchmesser als die Schrauben haben, wird ermöglicht, dass sich die gesamte äußere kardanische Halterung 159 innerhalb der Streben der kardanische Aufhängung 126 und 127 um die ”Z-Achse” 171 dreht. Andere nicht beschränkende Methoden für den Bau der Drehpunkte 162 und 163 sind: kugelgelagerte Drehpunkte, Ring-Buchsen aus Kunststoff und/oder Glasfaser, aus Kohlefasern, Messing, Edelstahl, Stahl, Aluminium und/oder aus anderen haltbare Metallen oder aus synthetischen Verbundwerkstoffen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die kleine Maschinenschraube in den Metallflanschen 164 und 165 befestigt werden, während die äußere kardanische Halterung eine Öffnung an beiden Enden besitzt, so dass sich die äußere kardanische Halterung innerhalb der inneren kardanischen Halterung und der Befestigungsflansche 126 und 127 dreht. Darüber hinaus ist es auch vorgesehen, dass die Drehpunkte 164 und 165 sich erfindungsgemäß nicht um volle 360 Grad drehen müssen; es können auch um einem bestimmten Teilwinkel rotierende fixe elastische Drehpunkte aus Gummi, Silikon, Nylon und/oder einem starken und flexiblen Material als Drehpunkt verwendet werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Drehbewegung der inneren kardanischen Halterung 156 durch das Servo 142 gesteuert. Ein Servo ist ein kommerziell erhältliches Gerät, das elektromechanisch funktioniert und das im allgemeinen für fernbediente Geräte genommen wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Servo 142 sicher mit der Vektor-Schubkontrolleinheit 116 mit den vorgesehenen Servo-Halterungen 144 verbunden. Das Servo 142 bewegt bei eingeschaltetem Strom den Servoarm 145 kreisförmig im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Die Drehrichtung ist abhängig von der Eingabe des Bedieners. Die Rotationsenergie des Servoarms 145 wird über den Verbindungsstab 148 zwischen Servo und kardanischem Apparat übertragen, woraus sich die Hin- und Herbewegung ergibt. Die Hin- und Herbewegung des Verbindunsstabes zwischen Servo und dem kardanischen Apparat wird auf die innere kardanische Halterung 156 übertragen. Die Verbindung des Verbindungsstabes 148 Servo und kardanische Aufhängung werden durch den Verbindungsstab 148 und die Drehgelenke 149 und 151 verbunden. Die Drehgelenke 149 und 151 sind standardmäßig kleine Kugelgelenke, wie sie häufig für Fernbedienungen im Hobbybereich verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Servoarm 145 aus Kunststoff hergestellt. Er kann aber auch aus Metall, Kohlenstoff- oder Glasfasern oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehen. Ebenso kann der Verbindungsstab zwischen dem Servo und der kardanischen Aufhängung 148 aus Metall, Kunststoff, Kohlenstoff- oder Glasfasern oder einem anderen geeigneten Werkstoff bestehen. Die Drehgelenke 149 und 151 bestehen aus einer Kombination von Kunststoff und Metall. Sie können aber auch nur aus Kunststoff oder nur aus Metall oder einem anderen geeigneten Material gefertigt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Drehbewegung der äußeren kardanischen Halterung 159 durch das Servo 143 moduliert. Servo 143 ist fest mit der Vektor-Schubkontrolleinheit 116 über die zur Servoanlage beigefügten Halterungen 144 verbunden. Das Servo 143 bewegt bei Stromzufuhr den Servoarm 146, so dass eine Rotationsbewegung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn ausgeführt wird, je nach Eingabe durch den Bediener. Die Rotationsenergie des Servoarms 146 wird durch den Verbindungsstab 147 zwischen Servo und dem kardanischen Apparat übertragen. Die Hin- und Herbewegung des Verbindungsstabes zwischen dem Servo und dem kardanischen Apparat wird auf die äußere kardanische Halterung 159 übertragen. Der Verbindungsstab wird mit Servo und kardanischem Apparat durch die Drehgelenke 150 und 152 verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform haben die Servos 142 und 143 jeweils eine Größe von 22.8 × 12.0 × 25.4 mm und ein Gewicht von 13,6 Gramm pro Stück. Sie entwickeln ein Rotationsdrehmoment von 2,6 kg pro cm bei 6,0 Volt. Die beiden Servos 142 und 143 zählen aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts in der Hobby-Industrie zu den Servos der ”Mikro”-Klasse. Natürlich können Servos fast jeder Größe und Gewicht verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform übertragen die Steuerleitungen 169 und 167 bestimmte Strommengen vom Empfänger der Fernbedienung 140 zu den Servos 142 und 143. Elektrische Leitungen 166 und 168 übertragen den Strom von der Batterie zu den Komponenten der Vektor-Schubkontrolleinheit. Der Zweck des Empfängers der Fernbedienung 140 ist es, die Signale vom Sender 173 zu empfangen und die Servos 142, 143 in dem Ausmaß zu bewegen, wie es notwendig ist, den Drachen durch die vom Bediener vorgenommene Eingabe von Befehlen in den Sender 173 (1B) zu kontrollieren. Es ist wichtig, festzustellen, dass die Anwendbarkeit dieses Patents sich auf viele verschiedenen Größen und Arten von kommerziell erhältlichen oder selbstgebauten Sendern, Empfänger und Servos bezieht.
In der vorliegenden Ausführungsform, bei Ansicht des Flugobjektes in Flugrichtung von hinten, wird dann, wenn ein Motor 136 durch den drehenden Propeller 137, in Flugrichtung betrachtet vor dem Schwerpunkt des Flugobjektes liegend, Schub erzeugt und der Propeller nach rechts zeigt, der Drachen 100 oder das drachenartige Objekt nach rechts gelenkt. In entsprechender Weise wird, wenn der Motor 136 durch den drehenden Propeller 137 Schub erzeugt und der Propeller nach links gerichtet ist, der Drachen 100 oder das drachenartige Objekt nach links fliegen. Wenn der Motor 136 durch den drehenden Propeller 137 Schub erzeugt und der Propeller 137 nach unten gerichtet ist, wird der Drachen 100 oder das drachenartige Objekt nach unten fliegen. Ebenso wird, wenn der Motor 136 durch den drehenden Propeller 137 Schub erzeugt, der nach oben gerichtet ist, der Drachen 100 oder das drachenartige Objekt nach oben fliegen. Das Vorstehende gilt für Drachen oder drachenartige Objekte, bei denen die Vektor-Schubkontrolleinheit an der Vorderseite des Drachens oder des drachenartigen Objekts befestigt ist, und der Motor 136 mit dem drehenden Propeller 137 vor dem Schwerpunkt des Flugobjektes liegt. Wenn der Schubkontrollapparat am hinteren Teil des Drachens oder des drachenartigen Objekts platziert ist, wird eine gegenteilige Steuerung erzielt. Wenn der Schub nach unten gerichtet wird, steigt das fliegende Objekt nach oben, (und nicht nach unten, wie es der Fall ist, wenn eine Vektor-Schubkontrolleinheit an der Vorderseite vor dem Schwerpunkt des fliegenden Objektes montiert ist). Ist die Vektor-Schubkontrolleinheit hinter dem Schwerpunkt des Drachens oder drachenähnlichen Objektes angebracht und wird der Schub nach rechts angewendet, dann dreht sich der Schwanz bzw. hintere Teil des Drachens nach rechts und die Nase bzw. Spitze des Drachens zeigt nach links, und die gesamte Anordnung wird nach links gelenkt.
In der im Flugzeugbau üblichen Sprache, wird bei Ansicht des Flugobjektes in Flugrichtung von hinten ein an der Vorderseite angetriebenes Flugzeug als Zugschrauben-Flugzeug und ein hinten angetriebenes Flugzeug als Druckschrauben-Flugzeug bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vektor-Schubkontrolleinheit mit dem Propeller so angeordnet, dass sie sich wie ein Zugschrauben-Flugzeug verhält. Die Schubkontrolleinheit befindet sich mit anderen Worten an der Vorderseite des Drachens oder drachenähnlichen Objektes und zieht daher den Drachen oder das drachenähnliche Objekt anstelle es zu schieben. Die Vektor-Schubkontrolleinheit kann verwendet werden, um das drachenartige Objekt zu ziehen oder das drachenartige Objekt zu schieben.
Ausgelöst durch das Fernsteuersignal des Senders 173 schickt der Empfänger 140 die richtige Menge an Strom zu Servos 142 und 143, durch die die Servoarme 145 und 146 bewegt werden. Die Servohebel schieben die Verbindungsstangen 147 und 148, die die Servos und den kardanischen Apparat miteinander verbinden, zurück und vor, wodurch die Position der inneren und äußeren kardanischen Klammern 156 und 159 eingestellt und beeinflusst wird. Die Bewegung der Verbindungsstäbe zwischen den Servos und dem kardanischen Apparat bewirkt, dass der kardanische Apparat 153 sich proportional ”auf- und abwärts” entlang der ”X-Achse” 170 ”rechts/links” entlang der ”Z-Achse” 171 oder in jeglicher Kombination der zwei Achsen bewegt. Der Antriebsmotor 136 und der Schub erzeugende Propeller 137 sind fest mit dem kardanischen Apparat 153 verbunden. Sie können deshalb in jeder beliebigen Kombination von auf und ab und/oder links und rechts bewegt werden. Der Antriebsmotor 136 und der Propeller 137 sorgen dafür, dass durch den Schub der Drachen oder das drachenartige Objekt vorwärts bewegt werden kann und dass durch den kardanischen Mechanismus 153 der Flug auf und ab oder rechts und links durch den Schub des Antriebsmotors gelenkt bzw. kontrolliert werden kann. Die Richtung des Schubs kontrolliert die Auf- und Ab- und die Rechts- und Linksbewegung des Drachens oder Modellflugzeuges sowie alle möglichen Bewegungskombinationen. Die Drehzahl des Antriebsmotors kann, muss aber nicht immer, variiert werden, um eine schnellere oder langsamere Geschwindigkeit oder eine langsamere oder schnellere Drehung des fliegenden Objektes zu ermöglichen.
Da die Richtung des Schubs manipuliert werden kann, ist es möglich, den Drachen oder das drachenartige Objekt nach vorne gegen den Wind zu stellen während die Nase bzw. die vordere Spitze des fliegenden Objektes nach unten zeigt, wodurch die normale Tendenz eines Drachens, seine Nase nach oben zu richten, unterdrückt wird. Normale Drachen würden, wenn die Nase nach unten gerichtet ist, dem Wind nach unten ausweichen und außer Kontrolle geraten.
In der Umgangssprache der Modellflieger werden direkte Starts vom Boden als ROG (rise off ground) bezeichnet, wenn das Flugobjekt ohne Unterstützung durch Menschen oder mechanische Vorrichtungen mit eigener Kraft vom Boden startet. Flugzeuge mit konventionellen beweglichen Steuerflächen müssen normalerweise auf Rädern oder auf Kufen auf einer glatten Oberfläche entlang rollen oder gleiten, um die notwendige Geschwindigkeit zum Abheben und zur Flugkontrolle durch Anströmung der beweglichen Steuerflächen zu erhalten. Bei einem Flugobjekt, dass durch eine Vektor-Schubkontrolleinheit angetrieben wird, kann ein Drachen oder ein drachenähnliches Objekt einfach vom Boden abheben durch Verwendung des gerichteten Schubs. Da es keine Notwendigkeit für ein Fahrwerk mit Rädern und/oder Kufen gibt, kann ein durch eine Vektor-Schubkontrolleinheit angetriebener Drachen oder ein drachenartiges Objekt mit geringerem Gewicht hergestellt werden. Da es im Weiteren keine Notwendigkeit gibt, den Drachen oder das drachenartige Objekt über eine glatte Oberfläche zu bewegen, um abzuheben, kann der Drachen oder das drachenartige Objekt direkte Starts vom Boden (ROG) von fast allen Oberflächen durchführen. Zu diesen Oberflächen gehören nicht beschränkend: Gras, grober Schmutz, Kies, hohes Gras und praktisch jede unebene Oberfläche.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist nur mit einer Vektor-Schubkontrolleinheit 116 ausgestattet, aber es ist auch möglich, dass zwei oder mehr Vektor-Schubkontrolleinheiten, wie sie in 2A dargestellt sind, an Bord eines Drachen oder drachenartigen Objektes sicher befestigt werden können, um den Schub sowie die Steuereigenschaften zu verbessern und zu gewährleisten, dass die Drachen oder das drachenartige Objekt mit weiteren Möglichkeiten in Bezug auf die Kunstflugeigenschaften und die Geschwindigkeit ausgestattet sind als ein Objekt mit einer einzigen Vektor-Schubkontrolleinheit.
Wie man aus der Praxis bei der Verwendung einfacher Kreisel kennt, bewirken die Trägheitskräfte rotierender Objekte, wie der laufende Motor 136 und der Propeller 137, dass ein Widerstand gegen Bewegungen der Drehachse des Motors besteht. Vor diesem Hintergrund bietet die Vektor-Schubkontrolleinheit die Möglichkeit, die Motorachse leichter in verschiedene Richtungen zu bewegen, während bei einer direkten Kopplung des Motors mit den Servos sehr große Kräfte auftreten, die überwunden werden müssen. Der kardanische Mechanismus 153 hat mehrere wichtige Vorteile im Vergleich mit direkt gekoppelten Servos. Erstens entlastet der kardanische Mechanismus 153 die empfindlichen Servokomponenten 142, 143 vom Gewicht des Motors. Zweitens hält der kardanische Mechanismus 153 die Beanspruchung aus, die durch die starken bereits oben Trägheitskräfte auftreten, wenn Antriebsmotor 136 und Propeller 137 rotieren, und schützt damit die Servo-Komponenten vor diesen starken Trägheitskräften. Im Weiteren können schwerere und kraftvollere Motoren und größerere Propeller bei den Drachen oder drachenartigen Objekten eingesetzt werden, ohne dass die Kontrollservos zerbrechen, weit der kardanische Mechanismus 153 die mechanische Belastung trägt, die durch Trägheitskräfte des rotierenden Motors 136 und des rotierenden Propellers 137 auftreten. Zweitens, weil größere und stärkere Triebwerke verwendet werden können, lassen sich größere Drachen oder drachenartige Objekte bauen und durch den Schubkontrollapparat fliegen. Der kardanische Mechanismus 153 ermöglicht den einfachen Austausch von verschiedenen Motoren 136 und den einfachen Austausch der verschiedenen Servo-Komponenten 142, 143. Noch ein weiterer Vorteil der Kombination von Servos und einer kardanischen Struktur ist, dass bei einem Aufprall oder einer Aufschlagserschütterung eines Drachens oder eines drachenartigen Objekts, die Wucht des Aufpralls durch die kardanische Verbindung verteilt wird und weniger Schaden an den empfindlichen und wertvollen Servos verursacht, als bei einer Anordnung von Motor und Achse, bei der eine direkte Verbindung von Servo mit den Schubkomponenten erfolgt. Weiter ist vorgesehen, dass zur Verbindung von Servos mit dem kardanischen Apparat Verbindungsstangen 147, 148 konstruiert werden, die bei einem versehentlichen Absturz bestimmungsgemäß zerbrechen, um die wertvolle Steuerung zu schützen. Schließlich können, da ein Hebelsystem wie die Servohebel 145 und 146 verwendet wird, durch unterschiedliche Voreinstellungen der Mechanik, proportional zur Einstellung, auch unterschiedliche Bewegungen beim kontrollierten Flug erhalten werden.
Es können auch andere Formen und Arten von kardanischer Mechanismen eingesetzt werden, um Drachen und drachenartige Objekte mit dem beschriebenen Vektorantrieb zu fliegen. 7 zeigt noch eine andere Ausführungsform eines weiteren Drachens oder drachenartigen Objekts 214 mit dem Drachenrahmen 215, dem Antriebsrahmen 135 und dem Vektor-Steuergerät 201. 8 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung des Vektor-Steuergerätes 201 mit einer Ausführung eines anderen kardanischen Apparates. In dieser Ausführungsform basiert der kardanische Apparat 174 auf einer zentralen Kugel 175 und auf einem daran befestigten kardanischen Ring 176, der um die Kugel frei beweglich ist. In dieser Ausführungsform bewegen sich passive Stabilisierungsstangen 177, die sich in länglichen Öffnungen 250 befinden, in einem eingegrenzten Weg, so dass die Bewegung des kardanischen Rings 176 nur auf die Drehung um die ”X-Achse” 170 und/oder um die ”Z-Achse” 171 begrenzt ist. Die Funktion der passiven Stabilisierungstäbe 177 und der längliche Öffnungen 250 ist, die Bewegung des kardanischen Rings 176 und der befestigten Teile zu beschränken, so dass keine vollständige Rotation um die Mittellinie bzw. ”Z-Achse” 172 erfolgen kann. Die Bewegung des kardanischen Rings 176 wird in ähnlicher Weise angetrieben wie beim kardanischen Apparat 153 in der ersten beschriebenen Ausführungsform, bei der die Servos 178 und 179 die Servoarme 180 und 181 bewegen und dabei eine entgegengesetzte Drehbewegung des kardanischen Rings 176 um die ”X-Achse” 170 und die ”Z-Achse” 171 bewirken. Der kardanischen Ring 176 ist mit dem Motorträger 182 verbunden und der Motor 183 ist mit dem Propeller 184 verbunden, der den Schub erzeugt. In dieser Ausführungsform des kardanischen Apparates 174 ist (wie in 8 dargestellt) die kardanische Bewegung um die ”X-Achse” 170 und die ”Z-Achse” 171 um eine zentrale kardanische Kugel angeordnet, um die herum vier Drehpunkte existieren, die als Drehpunkte 160, 161, 162 und 163 in 5 dargestellt sind. Bei der Ausführung, die in 8 dargestellt ist, wird die gleiche Steuerung der Antriebsrichtung mit einer kompakteren Schubkontrolleinrichtung 201 erreicht, wobei die Möglichkeit einer einfacheren Methode für das Schwenken des Antriebsmotors ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen ist.
In der dargestellten ersten und zweiten Ausführungsform der Vektor-Schubkontrolleinheit dreht sich der kardanische Apparat entweder an vier Drehpunkten oder an einem einzelnen Drehpunkt, wodurch die Bewegung um die ”X-Achse” 170 und ”Z-Achse” 171 erreicht wird. Dies kann mit den praktischen Angaben in dieser Offenlegung erreicht werden. Ein bis vier Drehpunkte können eingesetzt werden. 9A, 9B zeigen noch eine dritte 185 und vierte 186 Ausführungsform eines kardanischen Mechanismus, die eine unterschiedliche Anzahl von Drehpunkten und unterschiedlichen Positionen der Drehpunkte 187, 188, 189, 190, 191 zeigen. In 9A enthält die Ausführungsform ein kardanisches Element mit 3 Drehpunkten, in 9B enthält die Ausführungsform ein kardanisches Element mit 2 Drehpunkten.
Schließlich ist in 9C ein kardanisches System 192 mit einer Kugel vorgesehen, bei dem eine einzelne Kugel 196, in einem kardanischen System verwendet wird, das dem kardanischen Einkugelsystem ähnlich ist, das in der 8, 174 dargestellt ist. Abweichend von diesem System sind die Verbindungsstäbe 193, 194 195 zwischen den Servos und dem kardanischen System an drei Punkten 197, 198, 199 mit dem kardanischen Ring 200 verbunden und die drei Punkte 197, 198, 199 sind an den Positionen von jeweils 120 Grad voneinander entfernt um den Umfang des kardanischen Ringes 200 angeordnet. Bei einem solchen System mit drei Punkten können alle Drehbewegungen um die ”X-Achse” 170 und die ”Z-Achse” 170 mit drei aktiven Servos erreicht werden, bei denen die Bewegungen elektronisch mit einander kombiniert werden. Die genaue Konstruktion und Form des kardanischen Systems kann von Drachen zu Drachen oder von einem drachenartigem Objekt zu einem anderen drachenartigem Objekt variieren, wobei alles was benötigt wird ein Antriebsmotor ist, der in einem Gerüst bzw. Rahmen eines Drachens oder drachenartigen Objekts unterstützt wird und sich frei sowohl um die ”X-Achse” 170 und die ”Z-Achse” 171 oder um die gemeinsame Mittellininie ”Y-Achse” 172 drehen kann.
10A, 10B, 10C zeigen das Antriebskontrollgerät 201 mit einer bequemen Befestigung 202, die eine Installation und Wiederentfernung vom Antriebsrahmen 203 ermöglicht. Die dargestellte Ausführungsform besitzt eine Befestigung 202, die aus Messing hergestellt ist und die einer standardmäßigen Schlauchbefestigung ähnlich ist. Es gibt ein typisches ”männliches” Bauelement 204 und ein typisches ”weibliches” Bauelement 205. Der Bediener zieht den Ring 206 auf dem ”weiblichen” Bauteil 205 zurück, welches daraufhin die Befestigung 202 freigibt, so dass das Antriebskontrollgerät 201 sich vom Antriebsrahmen löst. Das ”männliche” Bauteil 204 verbleibt am Antriebsrahmen. Die Figuren 207, 208 und 209 zeigen in umgekehrter Reihenfolge das obengenannte Vorgehen, nämlich wie das Antriebskontrollgerät 201 am Antriebsrahmen 203 befestigt wird.
Wie in den 10A, 10B, 10C dargestellt ist, werden zur Verstärkung der Verbindung der Vektor-Schubkontrolleinheit mit dem Antriebsrahmen Steckverbindungen aus den herausstehenden Teilen 210 und 211 und aus den mit Öffnungen versehenen Teilen 212 und 213 hergestellt. Obwohl das Befestigungselement 202 in der vorliegenden Ausführungsform aus Messing hergestellt wurde, können auch alle anderen Metalle wie Stahl, Edelstahl, Aluminium und/oder Kunststoff oder Kunststoff-Verbundwerkstoffe verwendet werden. Diese Aufzählung ist nicht begrenzend. In der dargestellten Ausführungsform besitzt die Befestigung eine zylindrische Form. Es ist darauf hinzuweisen, dass die zylindrische Form der Befestigung 202 nicht benötigt wird, um die vorliegende Offenlegung in die Praxis umzusetzen. Die Befestigung 202 kann jegliche passende Form annehmen. Es wird mindestens eine Befestigung verwendet; es können aber auch mehrere sein. In der vorliegenden Ausführung befindet sich das ”männliche” Ende der Befestigung 204 am Antriebsrahmen und der ”weibliche” Teil der Befestigung 205 an der Vektor-Schubkontrolleinheit; eine umgekehrte Anordnung ist genauso möglich.
In der dargestellten Ausführungsform wird die Steckverbindung aus zwei Paaren durch die herausstehenden Teile 210 und 211 und die aufnehmenden Teile 212 und 213 gebildet. Die Steckverbindung mit den herausstehenden Teilen 210 und 211 und den aufnehmenden Teilen 212 und 213 besteht mindestens aus einem Paar. Sie kann aber auch eine Vielzahl von Steckverbindungen der beschriebenen Art umfassen. Die Vektor-Schubkontrolleinheit 201 kann auch ohne Steckverbindung mit vorstehenden Bauelementen und aufnehmenden Bauelementen befestigt werden. Sie kann mit einer einfachen Befestigung versehen sein, die kräftig genug ist, die Vektor-Schubkontrolleinheit 201 sicher am Platz zu halten.
Die Vektor-Schubkontrolleinheit kann direkt mit dem Drachenrahmen verbunden sein, wie es auch in der 2D und 2E, 104 und 105 zu sehen ist. Es ist keine unbedingte Notwendigkeit, dass ein Antriebsrahmen verwendet wird, um die Vektor-Schubkontrolleinheit zu integrieren. Im Falle des in 1A gezeigten Canard-Drachens 100, dient der Antriebsrahmen 115 allein dazu, die Vektor-Schubkontrolleinheit 116 zu unterstützen, ohne ein benötigtes Bauelement des Canard-Drachens 100 zu sein. In noch einem anderen Beispiel wie im Falle des drachenartigen Objektes 214 in 7 ist der Antriebsrahmen 135 ein integraler Bestandteil des Drachenrahmens 215, dessen Installation benötigt wird, um dem Drachen 214 seine vierflügelige Form zu geben. Der Schubkontrollapparat wird (1) direkt am Drachenrahmen befestigt oder er wird (2) am Antriebsrahmen befestigt, dessen einzige Funktion ist, die Vektor-Schubkontrolleinheit zu unterstützen oder (3) er wird mit einem Antriebsrahmen verbunden, der ein integraler Bestandteil der Drachenstruktur ist.
Die Entwicklung von Vektor-Schubkontrolleinheiten, die leicht an Drachen oder drachenartigen Objekten befestigt werden können, bietet Vorteile. Insbesondere besitzt ein einzelner Schubkontrollapparat die Fähigkeit, Drachen und drachenartige Objekte mit vielen unterschiedlichen Formen anzutreiben. Es ist beabsichtigt, dass der Anwender nur eine Vektor-Schubkontrolleinheit zur Verfügung hat, die für viele Drachen passt. So würde man nur noch eine Vektor-Schubkontrolleinheit benötigen und wäre in der Lage, viele unterschiedliche Arten von Drachen und drachenartigen Objekten zu fliegen.
Der Antriebsrahmen 115 des Canard-Drachens 100 kann leicht aus den Halterungen 113, 114 und der Abspannleine 120 entfernt werden, so dass der Drachen wie ein traditioneller Drachen an einer Leine im Wind geflogen werden kann. Drachen wie sie in 2D und 2E zu sehen sind und viele andere Ausführungsformen besitzen eine Schubkontrolleinrichtung, die leicht am Drachenrahmen befestigt oder entfernt werden kann, ohne dass die grundsätzliche Struktur des Drachens verändert wird, so dass diese Drachen auch wie traditionelle Drachen an einer Leine im Wind geflogen werden können und andererseits bequem zu Drachen mit einem Vektorantrieb wieder umgewandelt werden können.
Einige erfolgreiche Versuche mit Drachen oder drachenartigen Objekten mit Vektor-Schubkontrolleinheiten wurden durchgeführt, bei denen durch direktes Zusammenkleben von Motor und Servos Bewegung des Motors um die ”X-Achse” 170 und die ”Z-Achse” 171 erreicht wurden. Die obige Ausführung beschreibt und vermittelt einen Mechanismus für die Verbindung des Motors mit den Servo-Einheiten durch die kardanischen Apparate wie sie in 1A, 2A–2F, 3, 5, 6, 7, 8, 9A und 10A bis 10C zu sehen sind. Andererseits ist es möglich, mit Servos und bestimmten Motorkombinationen, die haltbar genug sind, eine erfolgreiche Kontrolle von Drachen oder drachenartigen Objekten mit direkten Verbindungen durch ein Verbindungssystem von Servo und Motorkomponenten, wie es unten beschrieben wird, zu erreichen.
11A zeigt eine dritte Ausführungsform eines Schubkontrollgerätes, in dem Verbindungsteile für einen oder mehrere Verbindungspunkte für die Vektor-Schubkontrolleinheit mit den Motorkomponenten vorgesehen sind, einschließlich eines weiterentwickelten Servohebels 216, einer Servo-Halterung 217 und ein weiterentwickeltes Verbindungsteil 218, das mit passenden Öffnungen und/oder Befestigungselementen (Rezeptoren) hergestellt oder geformt werden kann, die eine einfache Montage bzw. Demontage ermöglichen und es erlauben, die Vektor-Schubkontrolleinheit bequem mit einem Drachen oder drachenartigen Objekt zu verbinden.
Solche Verbindungselemente können bequem aus Metall, Kunststoff, verstärktem Kunststoff und/oder formbarem Material wie Gummi und/oder flexiblen Stoffen, genauso wie aus festen Materialien geformt werden. Alternativ können solche Verbindungselemente aus gepresstem oder pulverförmigem Metall wie Aluminium, Messing, Stahl, Edelstahl oder jedem anderen Metall hergestellt werden, das sich bearbeiten oder durch Pressen verformen lässt.
Solche Verbindungselemente können auch mit bequemen Befestigungselementen (Rezeptoren) hergestellt werden, an die Schrauben, Schraubenmuttern und Bolzen, integrierte Sicherungsclips, Pop-Nieten, Draht, Klammern und/oder Kabelbinder oder integrierte geformte Stifte befestigt werden, die mit einem Federmechanismus versehen sind, und mit denen die Komponenten der Vektor-Schubkontrolleinheit bequem befestigt werden können, ohne dass weitere Befestigungen benötigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform, die in 11A dargestellt ist, hat ein weiterentwickelter motorstützender Kontrollhebel 216 eine geeignete Form, um den Motorkörper 219 aufzunehmen. Der Kontrollhebel ist mit einer Halterung 220 zur bequemen Befestigung für Stellschrauben ausgestattet. In dieser Ausführungsform wird der verlängerte motorstützende Kontrollhebel 216 in typischer Weise an dem Servo 224 durch Standardmittel wie einer Schraube 222 in der Mitte der Gewindeachse des Motors 223 befestigt. Diese Gewindeachse ist fabrikmäßig am Motor vorhanden. Die Öffnung 251 an der Motorhalterung 216 ist dazu bestimmt, um exakt die vom Hersteller eingebaute Gewindeachse 223 aufzunehmen.
Ebenso ist eine Halterung 217 von einem Servo zum anderen vorgesehen, durch die die oben vorgestellte Motor/Servo-Anordnung 230 zusammengehalten wird, so wie sie mit dem ersten Servo 224 und dem zweiten Servo 225 konstruiert wurde. In einer Ausführungsform, die in 11A dargestellt ist, sind bequeme Öffnungen 226 und vorstehende Verbinder 227 vorgesehen, die zu der Halterung zwischen den Servos 217 gehören und die hergestellt wurden, um die Servos in den vorbereiteten Öffnungen 228 zu befestigen, die sich auf den von der Herstellerfirma angebrachten Flanschen 229 befinden. Diese Flansche sind für die Befestigung von Schrauben, Muttern und Bolzen, integrierten Befestigungsclips und für Popnieten vorgesehen. Im Weiteren ist eine Verbindung der Halterung 217 zwischen den Servos mit der Öffnung 251 vorgesehen, ebenso wie die Öffnung in der Motorhalterung 216 zur bequemen Verbindung und Trennung der Servo/Servo-Verbindung 217 mit der herstellerseitig angebrachten und mit einem Gewinde versehenen Achse 223 der Motoren vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Offenlegung sind bequeme Öffnungen ein integraler Teil der Halterungen, die dazu hergestellt werden, um die Servo-Einheit an bereits fabrikseitig eingebaute Flansche zu befestigen. In einer Ausführungsform ist das Motor/Servo-Bauteil 230 mit einem zweiten Servo 225 und einer Servo-Halterung 217 durch einfache Maschinenschrauben, Bolzen oder Dichtungen verbunden, die einen leichten Zusammen- und Auseinanderbau erlauben. Die Motor/Servo-Einheit 230 kann auch mit dem zweiten Servo 225 durch integrierte geformte Stifte verbunden werden, die sich auf den Halterungen befinden, die in die Öffnungen 228 einrasten, die sich auf den Flanschen 229 befinden, die sich von der Herstellung her auf den Servoeinheiten befinden.
Eine weiterentwickelte Klammer 218 verbindet die Motor/Servo-Einheit 230 und das zweite Servo 224 mit dem Befestigungsrahmen 231. Diese Teile können bequem durch Formverfahren und Spritzguss hergestellt werden (siehe 11B und 11C). Die integrale Form des Querschnitts der Klammer kann eine gebogene, rechteckge, dreieckige oder jede komplex ausgeführte Form haben, mit der eine feste Verbindung erhalten werden kann. In einer teilweise bevorzugten Ausführungsform hat die Verbindungsklammer 218 eine strahlenförmige Form 232.
Bequeme Öffnungen 233 sind an der Befestigungsklammer 218 angebracht, für die Verwendung von Befestigungselementen wie Schrauben, Muttern und Bolzen, integrierten Verschlussclips, Popnieten, Draht, Klemmen und/oder Kabelbindern, um das Servo 225 und die Komponenten der Vektor-Schubkontrolleinheit 230 mit der Befestigungsklammer 218 zu verbinden. Vorgesehen sind weiterentwickelte Verbindungsklammern, die in die Öffnungen 228 der Flansche 229 eingebracht werden und die so dimensioniert sind, dass sie die Servus aufnehmen und mit Schrauben und Muttern sichern können Eine weiterentwickelte Befestigungsklammer mit einer oder mehreren Kammern ist so dimensioniert, dass sie eine oder mehrere Streben des Antriebsrahmens und/oder den Rahmen des Drachens oder des drachenartigen Objekts aufnehmen können. In der vorliegenden Ausführungsform, die in den 11B–11D dargestellt ist, handelt es sich um eine verlängerte und ringförmige Kammer 234. Der Querschnitt der Kammer richtet sich nach den verschiedenen Stäben, die im Tragahmen verwendet werden. Es ist vorgesehen, dass der Querschnitt rund, quadratisch, oval, mehrseitig oder jede Querschnittsform annehmen soll, die geeignet ist, den Drachenrahmen oder den Antriebsrahmen passend aufzunehmen.
Eine bequeme Möglichkeit zur Einstellung des Winkels der Verbindungsklammer zum Antriebsrahmen und/oder dem Rahmen des Drachens oder des drachenartigen Objekts wird im Folgenden gezeigt. Die Anpassung des festen Winkels der Antriebseinheit an den jeweiligen Drachen ermöglicht es, eine verbesserte Flugleistung und Vielseitigkeit der Motorisierung (vector powering) vieler unterschiedlicher Drachen und drachenartiger Objekte zu erreichen. Da die Antriebseinheiten – wie oben dargelegt – von einem Drachen zum anderen gewechselt werden kann und da Drachen unter unterschiedlichen Windbedingungen geflogen werden, ist es wichtig, dass die Einstellung und Arretierung der Antriebseinheit in Bezug auf die ”X-Achse” 170, die ”Z-Achse” und die ”Y-Achse” eines Drachens oder drachenartigen Objekts vorgenommen werden kann. 11D illustriert ein zweiteiliges Verbindungssystem 235, bei dem für die Verbindungsklammer 236 und die Rahmenstütze 237 eine einzige Verbindungsöffnung 238 vorgesehen ist, die es ermöglicht, dass die zwei Teile drehbar sind und den Winkel zueinander ändern können. Die Verbindungsöffnung 238 erlaubt es, die Verbindungsklammer 236 nach der Wahl des Anwenders nach oben oder unten zu drehen und durch die Verwendung einer gewöhnlichen mit einem Gewinde versehenen Flügelmutter 239 oder mit jeglicher Art von Mutter und Schraube fest einzustellen. Es kann ein einzelner Drehpunkt verwendet werden, wobei der Winkel durch eine zweite Schraube oder einen Stift 240 festgestellt werden kann. Das zweiteilige Verbindungssystem kann auch mit Teilen, die durch Federn unter Spannung gehalten werden, oder mit Ratschen unter Federspannung und/oder mit passenden auf Reibung beruhenden Klemmsystemen, die dem Bediener erlauben, den Winkel am Befestigungselement einzustellen, in der gewünschten Position festgestellt werden. Die vorliegende Ausführungsform zeigt eine Rahmenhalterung 237, die zwei senkrechte Kammern 234 enthält, um das Rahmenmaterial aufzunehmen. Es wurde jedoch auch vorgesehen, dass die Rahmenhalterung 237 lediglich eine oder Vielzahl Kammern enthalten kann, um das Rahmenmaterial aufzunehmen.
Schubsteuerung wird auch verwendet, um ein rotierendes drachenartiges Objekt zu fliegen. 12B zeigt noch eine andere Ausführungsform einer Vektor-Schubkontrolleinheit 241, die im Inneren eines rotierenden Kasten-Drachens 242 befestigt ist, der in 12A gezeigt wird. Der typische rotierende Kasten-Drachen enthält versetzt angebrachte Flossen (Segel) 243, die den Drachen um die zentrale Achse 244 drehen, wenn der Wind durch den Drachen bläst. Es ist nicht notwendig zu sagen, dass ein konventioneller Schubkontrollapparat, der entweder direkt mit dem Servo oder dem Motor verbunden ist, nicht in der Lage ist, einen rotierenden Drachen zu kontrollieren, wenn die Vorrichtung am Drachenrahmen an einem festen Punkt befestigt ist. Dies beruht darauf, dass der Drachen rotiert, und damit würde das gesamte Schubkontrollgerät rotieren, wobei der Schubwinkel sich zufällig in Bezug auf die ”X-Achse” 170, die ”Z-Achse” 171 und die zentrale ”Y-Achse” 172 verändert, so wie es in den Ausführungen vorher beschrieben wurde. In der vorliegenden Ausführung ist es vorgesehen, dass der rotierende Drachen 242 mit einer schwenkbaren Verbindung 245 ausgestattet ist, die sich an einer verlängerten pendelartigen Rahmenstruktur 246 mit dem Verbindungspunkt 247 befindet, durch die die Batterie 248 für die Energieversorgung der Vektor-Schubkontrolleinheit gehalten wird. Die schwenkbare Verbindung 245 ist ebenfalls mit der Vektor-Schubkontrolleinheit 241 verbunden. So wie es in 12B zu sehen ist, läuft die Vektor-Schubkontrolleinheit 241 parallel zum zentralen Stab 249 und senkrecht zur verlängerten Pendelrahmenstruktur 246. Der schwenkbare Verbindungspunkt 245 kann frei um den zentralen Stab 249 rotieren, der durch die zentrale Achse des Drachens 244 hindurch führt. Da die Batterie 248 eine Masse und ein bestimmtes Gewicht besitzt und da sie am Ende der verlängerten pendelförmigen Rahmenstruktur 246 sitzt, hat die pendelförmige Rahmenstruktur die durch die Schwerkraft verursachte Tendenz, um den zentralen Stab 249 herum zu rotieren und die Pendelrahmenstruktur immer senkrecht in Richtung Erde zu halten. Da die Pendelrahmenstruktur 246 fest mit der Vektor-Schubkontrolleinheit 241 verbunden ist, bleibt die Vektor-Schubkontrolleinheit 241 in einer fixierten Ebene zum Horizont und rotiert nicht mit dem Rahmen des rotierenden Drachens. Dadurch, dass die Vektor-Schubkontrolleinheit auf dem Pendelrahmen konstant in Richtung der zentralen ”Y-Achse” 172 orientiert bleibt, ist es dem Bediener elegant möglich, so einen Drachen effektiv zu fliegen und zu kontrollieren, während er in der Luft rotiert.
In der vorliegenden Ausführungsform besteht die Zusammensetzung des rotierenden Kastendrachens 242, die verlängerte Rahmenstruktur mit Pendel 246 und die Vektor-Schubkontrolleinheit 241 aus denselben Materialien wie oben beschrieben, wobei nicht vorgesehen ist, Ausführung, Segel und andere Mechanismen auf die Schnittmuster und Materialien zu begrenzen, die in den vorgestellten Ausführungsformen verwendet wurden. Die schwenkbare Verbindung 245 wurde aus hohlen Fiberglasstäben, Carbon, Kunststoff, Nylon, Aluminium oder jeglichem geeigneten Material hergestellt, das in eine ringförmige Öffnung eingepasst werden kann und das dem äußeren Material es erlaubt, sich um die Öffnung zu drehen. Es ist ebenso vorgesehen, dass ein Lager benutzt werden kann, um eine drehenden Verbindung mit geringerer Reibung zu ermöglichen. Es ist wichtig, festzustellen, dass der verlängerte Pendelrahmen und die schwenkbare Verbindung für Drachen und drachenartige Objekte verwendet werden kann, wenn entweder die Methode mit einer kardanischen Befestigung der Schubkontrolle und/oder die beschriebene Methode und Struktur betroffen ist, bei der direkte Servo/Motor-Verbindungen vorliegen. Der verlängerte Pendelrahmen könnte für jegliches Antriebssystem verwendet werden, welches mit bequemen Verbindungen zum Befestigen und Entfernen ausgestattet ist.
13 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vektorschubkontrolleinheit 300, in der sich ein Kreuzgelenk (Kardangelenk) 302 hinter dem Motor 304 und dem Propeller 306 befindet.
Das Kreuzgelenk 302 kann nach rechts und nach links gedreht zu werden (wie in 6, Z-Achse 171 zu sehen) und kann ebenso nach oben und nach unten gedreht werden (wie in 6, X-Achse 170 zu sehen), sowie in jedweder Kombination dazwischen.
Das Kreuzgelenk 302 besteht aus 3 Teilen: Zuerst einem gabelförmigen Auf/Ab-Bauteil 308, das in der gegenwärtigen Ausführungsform auf seiner Vorderseite die Motorhalterung 310 aufnimmt. Auf seiner Hinterseite hat das Bauteil 308 2 Öffnungen, die als Drehpunkte 312 fungieren.
Die Drehpunkte 312 ermöglichen eine Auf/Ab-Bewegung des Kreuzgelenkbauteiles 308, wenn dieses durch das Auf/Ab-Servo 314 und die Auf/Ab-Servoschubstange 315 bewegt wird.
Die Auf/Ab-Bewegung des Motors lenkt die Schubrichtung des Motors in die vom Bediener beabsichtigte Richtung. In der gegenwärtigen Ausführungsform ist das Gelenkteil 308 aus Plastik hergestellt. Es ist den Erfindern bekannt, dass andere Materialien für das Auf/Ab-Bauteil 308 wie faserverstärkter Kunststoff oder Metall für den vorgesehenen Anwendungsbereich der gegenwärtigen Erfindung zum Einsatz kommen können.
Die zweite Komponente des Kreuzgelenkes 302 ist das gabelförmige Rechts/Links-Bauteil 316.
In der gegenwärtigen Ausführung hat das Rechts-Links-Bauteil 316 die Funktion, das Kardangelenk 302 am Rahmen 318 der Vektor-Schubkontrolleinheit 300 festzuhalten.
Das Rechts/Links-Bauteil 316 weist ebenfalls 2 Öffnungen auf, die als Drehpunkte 320 Fungieren. Die Drehpunkte 320 ermöglichen eine Auf/Ab-Bewegung des Kreuzgelenkbauteiles 308, wenn dieses durch das Rechts/Links-Servo 322 und die Rechts/Links-Servoschubstange 324 bewegt wird. Die Rechts/Links-Bewegung des Motors 304 lenkt den vom Motor 304 erzeugten Schub in die vom Bediener beabsichtigte Richtung. In der gegenwärtigen Ausführungsform ist das Gelenkteil 316 aus Plastik hergestellt. Es ist den Erfindern bekannt, dass andere Materialien für das Rechts/Links-Bauteil 316 wie faserverstärkter Kunststoff oder Metall für den vorgesehenen Anwendungsbereich der gegenwärtigen Erfindung zum Einsatz kommen können.
Im Zentrum des Kardangelenkes 302 befindet sich das Gelenkkreuz 326. Das Gelenkkreuz 326 verbindet die vordere Auf/Ab-Gelenkgabel 308 mit der hinteren Rechts/Links-Gelenkgabel 316 MIT Hilfe von 4 Drehpunkten in 2 Gruppen 312, 320, die freie Auf/Ab- und freie Rechts/und Linksbewegungen und alle Kombinationen von Auf/Ab- und Rechts/Linksbewegungen des Motors 304 ermöglichen. In der gegenwärtigen Ausführungsform ist das Gelenkkreuz aus Messing gefertigt. Es ist den Erfindern bekannt, dass andere Materialien für das Rechts/Links-Bauteil 316 wie faserverstärkter Kunststoff oder Metall für den vorgesehenen Anwendungsbereich der gegenwärtigen Erfindung zum Einsatz kommen können.
Wesentlich zu bemerken ist, das das Kreuzgelenk 302 eine Drehbewegung des Motors 304 selbst um den Mittelpunkt der X-Achse 172 (dargestellt in 6) verhindert, in Bezug zum Rahmen 318 der Vektor-Schubkontrolleinheit 300. Mit anderen Worten: Obwohl das Kreuzgelenk erlaubt, den rotierenden Motor auf und ab und nach rechts und nach links und in jede dazwischenliegenden Richtungskombination zu bewegen, erlaubt es keine für die Servos der Steuerung 322, 314, die am Rahmen 318 der Vektor-Schubkontrolleinheit 300 befestigt sind, nachteilige Drehung des Motors.
In 8 basiert die Beweglichkeit der Taumelscheibe 174 auf einer zentral angeordneten Kugel 175, um die sich der Taumelscheibenring 176 bewegt. Zur Vermeidung einer unerwünschten Verdrehung der Taumelscheibe 176 um den Rahmen 318 der Vektorschubkontrolleinheit 300 dienen die 2 passiv geführten Stabilisierungsstangen 177.
Obwohl die passiv geführten Stabilisierungsstangen 177 und deren Führungsrohre 250 in der Vektorschubkontrolleinheit 201 negative Drehbewegungen um die Y-Achse 172 (wie in 6 zu sehen) verhindern, benötigt die in 13 gezeigte Ausführungsform keine passiven Stabilisierungsstangen 177 mit Führungsrohren 250 aufgrund des verwendeten Kreuzgelenkes 302, welches ausschließlich hoch/tief und rechts/links-Schwenkbewegungen erlaubt. Es ist den Erfindern bekannt, dass das mehrfach schwenkbare Kreuzgelenk 302 Drehbewegungen unerwünschte Drehbewegungen um die Y-Achse 172 ausschließt und keine zusätzlichen Stabilisierungsstangen mit Führungsrohren benötigt, wodurch eine Gewichtsreduzierung und eine mechanische Vereinfachung erzielt wird.
Eine andere Ausführungsform, dargestellt in 14, zeigt eine Vektor-Schubkontrolleinheit 328, in der ein flexibles Verbindungsteil 330 die zentrale Kugel 175 wie in 8 der Vektor-Schubkontrolleinheit 201 gezeigt, ersetzt. In der in 14 vorliegenden Ausführungsform ist das flexible Verbindungsteil 330 aus biegsamem Kunststoffschlauch hergestellt. Andere flexible natürliche oder synthetische Materialien können ebenfalls verwendet werden und liegen im möglichen Anwendungsbereich der Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform ist das flexible Verbindungmaterial ein ringförmiger Schlauch. Es ist jedoch von den Erfindern beabsichtigt, das verschiedene andere Materialquerschnitte wie quadratische, sechseckige, achteckige, polygonale oder ovale Materialquerschnitte in den Bereich der gegenwärtigen Ausführungsform fallen.
Das flexible Verbindungsteil 330 ist in der Vektor-Schubkontrolleinheit 328 an einem Ende mit dem Rahmen 332 und am anderen Ende mit dem beweglichen Steuerflansch 334 verbunden, dieser Wiederrum mit der Motorhalterung 336. Die Motorhalterung 336 ist mit dem Motor 338 verbunden und dieser wiederum mit dem Propeller 340. Wenn die Servos 342 die Servoarme 180 bewegen, und diese wiederum die Schubstangen 344 bewegen, wird es möglich, durch das flexible Verbindungsteil 330 den Steuerflansch 334, die Motorhalterung 336, den Motor 338 und den Propeller 340 in die vom Bediener gewünschte Richtung zu steuern. Da das flexible Verbindungsteil in alle Richtungen, bezogen auf die X-Achse 170 und die Z-Achse 171 (6) beweglich ist, ist die Vektor-Schubkontrolleinheit 328 in der Lage, den Schub nach oben, nach unten, nach rechts und nach links und in alle dazwischenliegenden Richtungskombinationen zu lenken. Eine Vektor-Schubkontrolleinheit, bei der ein flexibles Verbindungsteil 330 zum Einsatz kommt, bietet Vorteile hinsichtlich des Leichtbaus (Gewichtsersparnis) und mechanischer Einfachheit, insbesondere im Aufbau von kleinen Vektor-Schubkontrolleinheiten für kleinere Drachen und Flugzeuge.
In der Vektor-Schubkontrolleinheit 328 werden Stabilisierungsstangen 346 und Führungsrohre 348 verwendet, um eine Motor-Drehmoment bedingte Verdrehung des Steuerflansches 334 gegenüber dem Rahmen 332 der Vektor-Schubkontrolleinheit 328 zu verhindern. Obwohl in der gegenwärtigen Offenlegung der Vektor-Schubkontrolleinheit 328 deren passive Stabilisierungs-Schubstangen 346 und deren Führungen 348 einen ringförmigen Querschnitt aufweisen, sind auch andere Querschnitte vorgesehen wie quadratisch. Polygonal oder eiförmig. Die Erfinder haben ebenfalls erwogen, das die passiven Stabilisierungsstangen 346 und deren Führungen 348 verschiedene Formen aufweisen können und nicht als geschlossene Führungsrohre 348, wie in der gegenwärtigen Ausführungsform gezeigt, ausgeführt sein müssen, sondern auch als offene Führungen mit gegenüberliegenden Führungsspuren ausgeführt werden können.
Ob als offene oder als geschlossene, röhrenförmige Führungen – beide Ausführungsformen sind beabsichtigt und fallen in den Bereich der gegenwärtigen Ausführungsform.
Wie oben ausgeführt, zeigt die 14 die Ausführungsform einer Vektor-Schubkontrolleinheit mit 2 Stabilisierungsstangen 346 in ihren beiden Führungen 348.
Obwohl dies die vorgesehene Anzahl von Elementen zur Stabilisierung des Steuerflansches 334 ist, ist es möglich, die Stabilisierung in der gegenwärtigen Ausführungsform mit nur einem Stabilisierungselement zu bewirken. Ein Stabilisierungselement oder jede Anzahl, die über einem Stabilisierungselement liegt, kann verwendet werden, um den Steuerflansch 334 vor nachteiligem Verdrehen gegenüber dem Rahmen der Vektor-Schubkontrolleinheit zu schützen.
Es wird ebenfalls erwogen, eine größere Anzahl von Stabilisierungselementen einzusetzen, ohne hierbei den Bereich der gegenwärtigen Ausführungsform zu verlassen.
In der gegenwärtigen Ausführungsform, die die Vektor-Schubkontrolleinheit 328 umfasst, ist der Steuerflansch 334 aus Kunststoff gefertigt. Die Erfinder erwägen jedoch, das auch andere Materialien wie Metall, Aluminium, Glasfaser, Carbonfaser, faserverstärkter Kunststoff oder eine Vermischung von natürlichen und synthetischen Materialien in den Bereich der gegenwärtigen Ausführungsform fallen. In der in 14 dargestellten Ausführungsform, ist die Motorhalterung 336 aus Metall hergestellt. Jedoch ist durch die Erfinder erwogen worden, das andere Materialien wie Glasfaser, Carbonfaser, faserverstärkter Kunststoff oder eine Vermischung von natürlichen und synthetischen Materialien in den Bereich der gegenwärtigen Ausführungsform fallen.
Die Erfinder haben ebenfalls erwogen, das der Steuerflansch 334 und die Motorhalterung 336 gespritzt, gefräst oder als ein zusammenhängendes Bauteil konstruiert werden können, im Gegensatz zu zwei oder mehr Teilen. Der Steuerflansch 334 und Motorhalterung 336 können demnach auch als ein Bauteil gefertigt werden, ohne den Geltungsbereich der gegenwärtigen Erfindung zu verlassen.
Die Erfinder haben ebenfalls erwogen, das der Steuerflansch 334 als integraler Bestandteil des Motorgehäuses gebaut werden kann, um Vorteile des Leichtbaus und der mechanischen Vereinfachung zu nutzen. Unabhängig davon, ob der Steuerflansch 334, die Motorhalterung 336 und der Motor 338 aus eine Mehrzahl von Teilen umfassen oder aus einem einzigen Teil: Die Steuerbewegungen der Servos 342 sollen entsprechende Steuerbewegungen des Motors bewirken.
15, 16 und 17 zeigen eine andere Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung, bei der eine neuartige Methode der zyklischen Propellerblattverstellung zur Anwendung kommt, um den Schub der Vektor-Schubkontrolleinheit zu lenken. Die vorangehenden Erläuterungen der gegenwärtigen Erfindung umfassen mehrere Methoden der Schublenkung durch Veränderung der Motorposition innerhalb eines Kreiselsystems.
Es ist auch möglich, einen in seiner Montageposition unveränderlichen stationären Motor 402 als Antrieb für einen Propeller zu nutzen, wobei der Schub durch die Veränderung der Anstellung der Propellerblätter 404, 406 gelenkt werden kann, wenn diese um eine starre zentrale Achse 408 rotieren und diese Propellerachse in der Horizontale des Drachens oder drachenähnlichen Objektes verläuft.
15 und 16 geben 2 drachenähnliche Objekte 410 und 412 wieder, bei denen eine Vektor-Schubkontrolleinheit 414 zum Einsatz kommt, bei der die Schubkontrolle mit Hilfe der zyklischen Propellerblattverstellung erfolgt.
Das Objekt 410 ist ein drachenähnliches Flugobjekt, als Canard konstruiert, das Objekt 412 ist ein drachenähnliches Flugobjekt, dessen Konstruktion an ein traditionelles Flugzeug erinnert. Den Erfindern ist bekannt, dass viele verschiedene Konstruktionen drachenähnlicher Flugobjekte mit der gegenwärtigen Erfindung kontrolliert und geflogen werden können. Hierbei ist festzustellen, dass das Erscheinungsbild des drachenähnlichen Flugobjektes viele verschiedene Strukturen und Formen umfassen kann, die nicht zwingend an die Darstellung der Objekte 410 und 412 der gegenwärtigen Erfindung gebunden sein muss.
Es ist bei Verstellpropellerkonstruktionen allgemein bekannt, dass bei gleichbleibender Drehzahl der Propellerachse eine Veränderung der Anstellung der Propellerblätter eine Schubveränderung bewirkt. Wird der Anstellwinkel aller Blätter eines Propeller vergrößert, so wird auch der Schub vergrößert. Die Erhöhung oder Verringerung des Schubes verhält sich so lange proportional zur Veränderung des Propellerblattanstellwinkels, wie der Anstellwinkel nicht zu groß oder zu klein im Verhältnis zum Querschnitt des Propellerblattes ist. In der Sprachregelung der Hubschrauber-Rotortechnik wird die gleichzeitige Propellerblattverstellung ,Kollektive Blattverstellung' (collective pitch) genannt.
An anderer wichtiger Begriff in der Hubschrauber-Rotortechnik ist die ,Zyklische Blattverstellung' (cyclic pitch). Als ,Zyklische Blattverstellung' wird die Art von Propellerblattverstellung bezeichnet, bei der ein einzelnes Propellerblatt eines Rotors während einer vollständigen Rotorumdrehung an jedem beliebigen Drehpunkt der Rotorachse des Rotors verstellt werden kann. In anderen Worten lässt sich die Zyklische Blattverstellung als Möglichkeit beschreiben, bei der jedes sich um die Propellernabe drehende Propellerblatt seinen Anstellwinkel am gleichen Drehpunkt der Rotorachse verändern kann, so dass während einer Umdrehung der Propellerachse alle Propellerblätter am gleichen Drehpunkt durch Zyklische Blattverstellung den gleichen Anstellwinkel annehmen können. Zyklische Blattverstellung erlaubt es, mehr oder weniger Schub von jedem beliebigen Punkt eines Propellerumfanges aus zu lenken.
Zyklische Propellerblattverstellung erlaubt es, einen Drachen oder ein drachenähnliches Objekt sowohl nach rechts oder links oder nach oben oder unten oder in jede dazwischen befindliche Richtungskombination zu lenken.
15 und 16 zeigen eine Vektor-Schubkontrolleinheit 414 welche Zyklische Propellerblattverstellung auf einer Horizontalachse verwendet, um die drachenähnlichen Objekte 410 und 412 zu steuern.
17 veranschaulicht eine stärker detaillierte Ansicht der gegenwärtigen Ausführungsform und zeigt die Bestandteile der Vektor-Schubkontrolleinheit 414 mit Zyklischer Blattverstellung. Die Servos 416 und 418 bewegen die Schubstangen 420 und 422, die wiederum die Taumelscheibe 424 in verschiedenen Winkeln in Bezug zur feststehenden Drehachse 408 bewegen können. Die feststehende Drehachse 408 wird vom Motor 402 angetrieben, wobei zu bemerken ist, dass dieser Motor 402 ebenfalls feststehend montiert ist. Die Taumelscheibe 424 ist in der Lage, in alle Richtungen zu kippen und besteht aus einem äußeren Ring 426 und einem inneren Kugellager 430 sowie einem inneren rotierenden Ring 428 mit einem Pendelkugellager.
Der nicht rotierende äußere Ring 426 dreht sich nicht zusammen mit der rotierenden Achse 408, da er von dem Arretierungsstift 427 in der gabelförmigen Arretierung 425 so gehalten wird, dass er sich in der gabelförmigen Arretierung 425 vor und zurück bewegen lässt. Die gabelförmige Arretierung 425 ist mit dem starren Rahmen 429 fest verbunden. Das Pendelkugellager 431 ermöglicht der Taumelscheibe Kippbewegungen im Verhältnis zur rotierenden Achse 408. Die Schubverbindungsstangen 432, 434, 436 und 438 ermöglichen die Übertragung der Kippbewegungen der Taumelscheibe 424 auf die Propellernabe 440 über das dazwischenliegende, mit der Propellernabe 440 und der Taumelscheibe 424 durch die Schubverbindungsstangen verbundene Stabilisierungspaddel 442. In der gegenwärtigen Ausführungsform ermöglicht das Stabilisierungspaddel die Stabilisierung und Dämpfung der Kreiselkräfte.
Wenn die Schubverbindungsstangen 432, 434, 436 und 438 vor und zurück bewegt werden, ändert sich der Anstellwinkel der Propellerblätter 404 und 406, um mehr oder weniger Schub in die vom Steuernden gewünschte Richtung zu lenken. Hierbei wird die Kippbewegung der Taumelscheibe 424 im Verhältnis zur rotierenden Achse 408 an die Propellerblätter 404 und 406 weitergegeben, um deren Anstellwinkel während des Kreisens innerhalb einer Bewegung zu verändern. Da die Taumelscheibe 424 in Richtung eines jeden Punktes um die rotierende Achse 408 gekippt werden kann, können die Propellerblätter so verstellt werden, dass sich ihr Anstellwinkel in jedem Punkt innerhalb einer Umdrehung der Propellerblätter 404 und 406 ändern lässt.
Hierdurch wird ist es möglich, einen Drachen oder ein drachenähnliches Objekt durch Schubveränderung innerhalb einer Propellerumdrehung infolge der Verstellung der Propellerblätter 404, 406 vollständig zu kontrollieren.
18, 19, 20 und 21 zeigen ein drachenähnliches Objekt 448 in verschiedenen Stadien der Steuerung mit einer Vektor-Schubkontrolleinheit, die über eine zyklische Blattverstellung verfügt. Der Propeller 444 ist mit 4 Punkten innerhalb des Propellerdrehkreises gekennzeichnet. Die Punkte teilen den Drehkreis des Propellers in vier Rotationsabschnitte ein, indem Sie – analog zur Zeigerstellung einer Uhr – die 12:00, 6:00, 3:00 und 9:00 ,Uhr' Position anzeigen.
Aus 18 ist zu entnehmen, dass, wenn das drachenähnliche Objekt 448 mehr Schub in der 12:00 – Position der Propellerblätter 444 durch zyklische Blattverstellung erhält, es nach unten 445 fliegen wird. Wenn, wie in 19 dargestellt, auf der 6:00 Position mehr Schub durch die Propellerblätter 444 gegeben wird, fliegt das drachenähnliche Flugobjekt nach oben 447. In gleicher Weise wird, wie in 20 dargestellt, bei einer Schuberhöhung durch die Propellerblätter 444 auf der 3:00 Position das drachenähnliche Flugobjekt nach links 449 fliegen. Folglich wird, wie aus 21 zu ersehen ist, eine Schuberhöhung in der 9:00 Position der Propellerblätter das drachenähnliche Objekt 444 nach rechts 451 fliegen lassen.
Wie dargestellt, basiert die Schubveränderung bei zyklischer Propellerblattverstellung auf einer individuellen Verstellung des Propellerblattanstellwinkels, einmal mehr, einmal weniger, wenn das Propellerblatt eine 360-Grad-Umdrehung absolviert. Wenn ein bestimmter Steuerungswert auf die Taumelscheibe 424 länger andauernd wirkt, so wird der gleiche Wert sich als Zunahme und Abnahme des Anstellwinkels des Propellerblattes innerhalb einer Umdrehung auswirken, so lange, wie der Steuerungswert anhält.
In der gegenwärtigen Ausführungsform benötigt die Vektor-Schubkontrolleinheit 414 zwei Propellerblätter 404 und 406. Für die Darstellung der gegenwärtigen Erfindung wurden 2 verstellbare Propellerblätter gewählt. Es sollte festgestellt werden, dass nur 2 Propellerblätter gewählt wurden, um die gegenwärtige Erfindung zu veranschaulichen. Von jeder beliebigen Anzahl von Propellerblättern über einem Propellerblatt kann angenommen werden, dass sie eine zufriedenstellende Schubkontrolle während des Umlaufes der Propellerblätter ermöglichen.
Unter fachlichen Gesichtspunkten erscheinen drei, vier, fünf, sechs oder eine Vielzahl einzelner Propellerblätter geeignet, ohne den beabsichtigten Bereich der gegenwärtigen Erfindung zu verlassen.
In der gegenwärtigen Ausführungsform beinhaltet die Vektor-Schubkontrolleinheit 414 Komponenten und Materialien aus der Größenklasse ferngesteuerter Miniaturhubschrauber.
Unter fachlichen Gesichtspunkten kann die Vektor-Schubkontrolleinheit 414 verschiedene Größen, Komponenten und Materialien annehmen, ohne den vorgesehenen Anwendungsbereich der gegenwärtigen Erfindung zu verlassen.
Obwohl die gegenwärtige Ausführungsform Schubkontrolle durch eine horizontal montierte Propellerblattverstellung beschreibt, ist den Erfindern bekannt, dass eine kollektive Blattverstellung ebenfalls eingesetzt werden kann, um den gesamten Schubbereich zu verändern, um die Fluggeschwindigkeit zu erhöhen oder herab zu setzen oder den Kontrollbereich des drachenähnlichen Flugobjektes zu erweitern.
Wie in den vorangehenden Ausführungen dargelegt, zeigt die in 17 dargestellte Ausführungsform eine Taumelscheibe 424, die die Anstellwinkel der einzelnen Propellerblätter 404, 406 direkt verstellen kann.
In einer weiteren Ausführungsform wird durch die 22 und 23 eine Vektor-Schubkontrolleinheit 502 dargestellt, in der eine Taumelscheibe 504 eine kardanisch befestigte Propellernabe direkt bewegen kann.
In dieser Ausführungsform, die die Steuerung einer kardanisch aufgehängten Propellernabe umfasst, bewegen die beiden Servos 508 und 510 die beiden Schubstangen 512 und 514, welche wiederum die Taumelscheibe 504 in unterschiedliche Winkel in Bezug auf die drehende Achse 516 kippen können. Die fest montierte Antriebsachse 516 wird vom Motor 518 angetrieben, der ebenfalls fest montiert ist.
22 veranschaulicht, wie das Servo 508 die Taumelscheibe 504 aufwärts kippt. 23 zeigt, wie dasselbe Servo die Taumelscheibe nach unten kippt.
22 und 23 zeigen, wie das Servo 508 die Vektor-Schubkontrolleinheit 502 nach oben und nach unten entlang der X-Achse 170 bewegt. Das Servo 510 bewegt in der gleichen Weise (jedoch hier nicht abgebildet) die Vektor-Schubkontrolleinheit 502 nach rechts oder nach links entlang der Z-Achse 171.
Es wird festgestellt, dass in der in den 22 und 23 dargestellten Ausführungsform die Servos 508 und 510 die Bewegung der kardanisch aufgehängten Propellernabe 506 nach oben und nach unten sowie nach rechts und nach links oder in jede andere, dazwischen liegende Position bewegen können. Die kardanisch aufgehängte Propellernabe beinhaltet ein Kreuzgelenk 507, welches der schwenkbaren Halterung 302, beschrieben in Verbindung mit 13, ähnlich ist.
Die Taumelscheibe 504 ist imstande, in alle Richtungen zu kippen, und besteht aus einem nicht rotierenden äußeren Ring 520, sowie einem Pendelkugellager 526 im inneren Ring 522. Der nichtdrehende äußere Ring 520 dreht sich nicht mit der rotierenden Achse 516, wird jedoch durch den Arretierungsstift 521 des äußeren Ringes in der Arretierungsgabel 523 geführt, die fest mit dem Rahmen 525 verbunden ist. Das Pendelkugellager 526 ermöglicht der Taumelscheibe 504 Kippbewegungen im Verhältnis zur fest montierten rotierenden Achse 516. Verbindungsschubstangen 528 ermöglichen die Übertragung der Kippbewegungen der Taumelscheibe 504 zur kardanisch aufgehängten Propellernabe. Das Kreuzgelenk 507 ist mit der Propellernabe 506 verbunden und erlaubt der Propellernabe 506 und dem daran befestigten Propeller 509 nach oben und nach unten sowie nach rechts und nach links und in jede dazwischen liegende Richtung zu schwenken. So, wie die Schubstangen 528 nach oben, nach unten, nach rechts oder nach links bewegt werden, wird auch die Propellernabe 506 in entsprechende Richtungen geschwenkt, um verschiedene, vom Steuernden gewünschte Schubrichtungen zu bewirken.
In der gegenwärtigen Ausführungsform ist das vielfach schwenkbare Element 507 dem in 13 beschriebenen Kreuzgelenk ähnlich. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass andere Formen mehrfach schwenkbarer Verbindungen, wie Metallfedern, flexibler Kunststoff, Gummi sowie flexible Schläuche von den Erfindern in den Geltungsbereich der gegenwärtigen Erfindung einbezogen werden. Ungeachtet des Erfordernisses einer exakten Konstruktion des mehrfach schwenkbaren Elementes 507 besteht neben anderen Funktionen seine Hauptfunktion darin, die fest montierte Drehachse 516 mit der Propellernabe 506 und dem Propeller 509 zu verbinden, so dass sich das mehrfach schwenkbare Element 507 mit der Achse 516 drehen kann und durch Anwendung einer Taumelscheibe 504 nach oben, unten, rechts, links oder in jede dazwischenliegende Richtung geschwenkt werden kann.
Die in den 24, 25, 26 und 27 enthaltenen Darstellungen zeigen die grundlegende Steuerung eines drachenähnlichen Objektes unter Verwendung einer schwenkbaren Propellernabe 534. Die Pfeile 530 verdeutlichen hierbei die Richtung des erzeugten Schubes, wobei die Pfeile 531, 533, 535 und 537 die entsprechende Flugrichtung des drachenähnlichen Objektes anzeigen. In 24 wird die Propellernabe 534 nach unten gekippt, welches wiederum einen nach oben gerichteten Schub 530 erzeugt, infolgedessen sich das drachenähnlich Flugobjekt durch den nach oben gerichteten Schub nach unten 531 bewegt.
In 25 ist die Propellernabe 534 nach oben gekippt, welches wiederum einen nach unten gerichteten Schub bewirkt, wodurch sich das drachenähnlich Flugobjekt nach oben 533 bewegt. In 26 ist die Propellernabe 534 nach links gekippt, welches wiederum einen nach rechts gerichteten Schub bewirkt, wodurch sich das drachenähnlich Flugobjekt nach links 535 bewegt. In 27 ist die Propellernabe 534 nach rechts gekippt, welches wiederum einen nach links gerichteten Schub bewirkt, wodurch sich das drachenähnlich Flugobjekt nach rechts 537 bewegt.
In der gegenwärtigen Ausführungsform verwendet die Vektor-Schubkontrolleinheit zwei Propellerblätter 509. Da dies nur eine angenommene Zahl von Propellerblättern darstellt, soll festgestellt werden, das 2 Propellerblätter eine bevorzugte Anordnung für die gegenwärtige Erfindung darstellen. Hingegen kann angenommen werden, dass jede andere Zahl von Propellerblättern über eins einen ausreichenden und kontrollierbaren Schub innerhalb der Vektor-Schubkontrolleinheit 502 mit schwenkbarer Propellernabe liefert. Unter fachlichen Gesichtspunkten können Propeller mit drei, vier, fünf, sechs oder einer Vielzahl eines einzelnen Propellerblattes eingesetzt werden, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Obwohl eine schwenkbare Propellernabe eine Taumelscheibe ähnlich der Taumelscheibe bei zyklischer Blattverstellung benutzt, unterscheidet sich die Schwenkpropellereinheit von der zyklischen Blattverstellung dadurch, dass der gesamte Propellerdrehkreis seine Winkelpositionen verändert. Die Schwenkpropellerausführung liegt hierbei näher an der auf einem Kreisel-Bauelement basierten Vektor-Schubkontrolleinheit, wobei der Hauptunterschied darin besteht, das der Motor und die Antriebsachse fest montiert sind, und der schwenkbare Propeller seine Schubausrichtung durch die Verwendung einer Taumelscheibe erfährt. Ein fest montierter Motor und eine fest montierte Antriebsachse in Verbindung mit einer beweglichen Taumelscheibe ist hierbei ebenfalls ein hervorstechendes Merkmal der Vektor-Schubkontrolleinheit mit zyklischer Propellerblattverstellung.
Die Konstruktion einer Vektor-Schubkontrolleinheit, bei der eine Taumelscheibe verwendet wird, um drachenähnliche Flugobjekte anzutreiben, eröffnet weitere Vorteile, die noch nicht Stand der Technik sind. Im einzelnen ist den Erfindern bekannt, das die feste Anordnung von Antriebsmotor und Antriebsachse in einer Vektor-Schubkontrolleinheit von Vorteil sein kann, wo die Montage unterschiedlicher Motoren in unterschiedlichen Größen im beweglichen, kippbaren Bereich sich aufgrund deren Größe oder Bauart der Motoren verbieten würde. Den Erfindern ist ebenfalls bekannt, dass Miniatur-Taumelscheiben, Verbindungs-Schubstangen, Kugelköpfe und andere Teile, wie sie in der zukünftigen konstruktiven Auslegung von Spielzeughelikoptern vorzufinden sind, Verwendung finden können, um die qualitative und quantitative Serienproduktion von Vektor-Schubkontrolleinheiten für den Antrieb von Drachen oder drachenähnlichen Flugobjekten zu unterstützen.
Die 1A, 2A, 2C, 2D, 2E, 3, 5, 6, 7, 8, 12A, 12B, 15, 18, 19, 20, 21, 24, 25 und 27 zeigen unter anderem Vektor-Schubkontrolleinheiten, bei denen sich der Propeller im Vorderteil der Vektor-Schubkontrolleinheit befindet. In der Sprache der Flugzeugkonstrukteure kann diese Propelleranordnung als ,ziehend' (ziehende Vektorsteuerung) bezeichnet werden. Die 2B, 2F und 16 stellen ein drachenähnliches Flugobjekt dar, bei dem sich der Propeller hinter der Vektor-Schubkontrolleinheit befindet. In der Sprache der Flugzeugkonstrukteure kann diese Propelleranordnung als ,schiebend' (schiebende Vektorsteuerung) bezeichnet werden. Mit anderen Worten kann gesagt werden, dass die Vektor-Schubkontrolleinheit sich im vorderen Bereich des drachenähnlichen Objektes befindet und unterschiedlich angeordnet sein kann, so dass der Propeller ,ziehend', und im Gegensatz dazu, auch ,schiebend' arbeiten kann. Ungeachtet dessen, in welcher Weise die Anordnung der Vektor-Schubkontrolleinheit im Bereich der gegenwärtigen Erfindung erfolgt, werden beide Methoden in Erwägung gezogen und bewegen sich damit im Rahmen der Erfindung.
Es ist den Erfindern ebenfalls bekannt, dass innerhalb einer Vektor-Schubkontrolleinheit eine Kombination von zyklischer Propellerblattverstellung, kollektiver Blattverstellung, schwenkbarem Propeller und kardanisch basierter Schubausrichtung zusammen genutzt werden kann, ebenso wie in ausgewählten Kombinationen oder einzeln, um eine Vektor-Schubkontrolle und den Antrieb eines Drachens oder drachenähnlichen Objektes zu bewirken.
Es ist zum Beispiel erwogen worden, die Schubsteuerung durch Schwenkpropeller in Verbindung mit zyklischer Blattverstellung in einer einzigen Vektor-Schubkontrolleinheit zu integrieren, um die Steuerung des Drachens oder drachenähnlichen Flugobjektes effektiver zu gestalten. In einem anderen Beispiel ist in Erwägung gezogen worden, die Schubsteuerung durch Integration von zyklischer Propellerblattverstellung und kollektiver Propellerblattverstellung in einer einzigen Vektor-Schubkontrolleinheit zu bewirken, um einen Drachen oder ein drachenähnliches Objekt effektiver zu steuern. In anderen Worten, die Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche zur gegenwärtigen Erfindung definiert, soll alle Aspekte umfassen, sei es als separate Elemente oder eine Kombination von Elementen.
Während verschiedene Aspekte der gegenwärtigen Erfindung in Verbindung mit besonderen Ausführungsformen beschrieben wurden, ist nicht beabsichtigt, hierdurch die einzelnen Eigenschaften auf eine bestimmte Ausführungsform zu begrenzen. In anderen Worten, Eigenschaften und Aspekte einer Ausführungsform können mit Eigenschaften und Aspekten einer anderen Ausführungsform kombiniert werden, ohne den Geltungsbereich der gegenwärtigen Erfindung zu verlassen.
Beschrieben wurden im Zusammenhang mit der Offenlegung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung; es können aber verschiedenen Veränderungen und Modifikationen angestrebt werden. Deshalb fallen alle Veränderungen und Modifikationen, die dem wahren Geist dieser Offenlegung entsprechen, unter die angefügten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4204656 [0010]
US 7109598 [0011]
US 7183663 [0012]
US 6793172 [0013]
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US 5034759 [0015]

Claims

Motorisiertes drachenartiges Objekt, umfassend: – ein flexibles Material; – einen Rahmen, an welchem das flexible Material befestigt ist; – ein Antriebsmechanismus, der aus folgenden Teilen besteht: • einen Motor; • ein am Motor befestigter Propeller; • eine Vektor-Schubkontrolleinheit, die den Motor trägt und die aus einer Schwenk-Baugruppe umfasst, die den Motor, nach oben, unten, sowie seitwärts nach rechts und nach links schwenken kann, sowie • mindestens zwei Servos, die mit der Vektor-Schubkontrolleinheit verbunden sind, um den Motor auf und ab und nach rechts und links zu bewegen; – ein Rahmensystem, um den Antriebsmechanismus mit dem Rahmen des drachenartigen Objekts zu verbinden; – ein elektronischer Empfänger, der mit dem ersten und mit dem zweiten Servo verbunden ist, um Befehle für die Bewegung der Vektor-Schubkontrolleinheit zu erhalten und um die Geschwindigkeit des Motors zu steuern;
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Material aus der Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt wurde: Nylon-Gewebe und -Folien, Polyester-Gewebe und -Folien, gewebte synthetische Tuche, Kunststoff, geschäumte Materialien einschließlich expandiertem Polystyrol, extrudierter Polystyrol-Schaum und auch Kunststoff-Folien einschließlich Polyester-Folien, Polyimid-Folien, Polyethylen mit niedriger Dichte und Polyethylen mit hoher Dichte.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen aus Materialien besteht, die aus der Gruppe der folgenden Materialien ausgewählt wurden: Aluminium, Metall, Carbongraphit, Fiberglas, Kunststoff, Holz, geschäumtem Kuststoff, expandiertem Polystyrol und extrudiertem Polystyrol-Schaum.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und das flexible Material aus einem einzigen homogenen Material bestehen, das aus der Gruppe Aluminium, Metall, Kunststoff, Holz, geschäumtem Kunststoff, expandiertem Polystyrol und extrudiertem Polystyrolschaum ausgewählt wurde.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rahmen aus mindestens einen Rahmenstab besteht, der einen runden, dreieckigen, quadratischen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt aufweist.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor aus mindestens einem Elektromotor besteht, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt wurde, die einen bürstenlosen Elektromotor oder einen Elektromotor mit Bürsten umfasst.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am Motor befindlichen Propellerflügel mindestens in zwei Richtungen vom Zentrum des Motors nach außen gerichtet sind und das die Flügel aus Materialien bestehen, die aus der Gruppe der Materialien ausgewählt wurden, zu denen Aluminium, Metall, Kunststoff, Holz, Carbon und Fiberglas gehören.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drachenähnliche Objekt mindestens eine tragende Flügelfläche aufweist.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat aus einem Material besteht, das zu der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff, Polystyrolschaum, Formteile aus Kunststoff und verstärktem Kunststoff gehört.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat einen kardanischen Mechanismus umfasst, der mindestens zwei Halterungen mit vier Drehpunkten enthält.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat einen kardanischen Mechanismus umfasst, der aus mindestens einer Halterung mit zwei Drehpunkten besteht.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat einen kardanischen Mechanismus umfasst, der aus mindestens einer Halterung mit drei Drehpunkten besteht.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat aus mindestens einem kardanischen Apparat mit mindestens einem zentralen Drehpunkt besteht sowie einem äußeren Ring um den zentralen Drehpunkt herum und mindestens zwei Befestigungspunkten für die Schub- und Zugstangen von mindestens zwei der Servos.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat aus mindestens einem kardanischen Apparat mit mindestens einem zentralen Drehpunkt besteht sowie einem äußeren Ring um den zentralen Drehpunkt herum und mindestens drei Befestigungspunkten für die Schub- und Zugstangen von mindestens drei der Servos.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, der Propellerflügel und die zwei Servos der Vektor-Schubkontrolleinheit mit einem direkten Halterungssystem miteinander verbunden sind, welches die folgenden Teilen umfasst: – eine längliche Kontrollhalterung zur Aufnahme des Motors, – eine Servo-an-Servo-Halterung zur Verbindung von mindestens zwei Servos, – eine Klammer zur Befestigung des Motors, der länglichen Kontrollhalterung, der Servo-an-Servo-Verbindungshalterung und mindestens zwei Servos am Rahmen des Drachens.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die längliche Halterung zum Festhalten des Motors weiterhin umfasst: – mindestens eine Öffnung, um den Achsträger des Motors aufzunehmen, und – einen Bereich, der sich der Länge nach von der Front bis nach hinten ausdehnt und auf dem sich mit einem Feststellelement der Motor befindet. Das Feststellelement hat eine Querschnittsform, die aus der Gruppe der zylindrischen, halb-zylindrischen, dreieckigen, quadratischen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen und eiförmigen Formen stammt.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Servo-zu-Servo-Halterung weiterhin umfasst: – mindestens eine stiftartige Vorrichtung mit der Fähigkeit in die standardmäßig von der Herstellerfirma bei den Servomotoren angebrachten Öffnungen zu passen, – mindestens eine zweite Öffnung mit der Fähigkeit, die von der Herstellerfirma standardmäßig am Servo befindlichen verzahnten Achsen Ritzel aufzunehmen.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungssystem umfasst: – mindestens eine Öffnung oder ein hervorstehendes Bauteil, das in Größe und Abmessung dazu passt, die fabrikmäßig an den Servomotoren standardmäßig angebrachten Öffnungen aufzunehmen, – mindestens eine Veränderung des Umrisses der Längsachse des Befestigungssystems, um den Motor und die Schublinie des Motors gegenüber der zentralen Linie des motorisierten Drachens auszurichten.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungssystem weiterhin umfasst: – eine Rahmenbefestigung und Halterung mit mindestens einer Verbindungsöffnung, die drehbar ist und in der die Halterung und Rahmenbefestigung durch einen drehbaren Befestigungspunkt miteinander verbunden sind, wodurch die Halterung in Relation zur Rahmenbefestigung auf einer Achse auf und ab eingestellt werden kann.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmensystem umfasst: ein Anschlussstück, aus einem Material bestehend, das aus Materialien oder Kombinationen von Materialien aus der Gruppe der flexiblen Elastomere, Gummi, Silicon, Metall und Kunststoff, wobei das mehrteilige Verbindungselement im Weiteren Folgendes umfasst: ein stabförmiges Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme einer Steckverbindung mit einer Befestigungsvorrichtung und einer Quetschverbindung, wobei das stabförmige Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme der Steckverbindung einen runden, quadratischen, dreieckigen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt besitzen kann, wobei das stabförmige Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme der Steckverbindung mindestens mit einem Ende an den Drachenrahmen passt, das stabförmige Verbindungselement mit einer Öffnung zur Aufnahme der Steckverbindung mindestens ein vorstehendes Teil aufweist und bei dem ein Verbindungspunkt es erlaubt, das Verbindungselement an einem Aufnahmemodul zu befestigen und drehbar entlang einer Achse in Bezug auf den Drachenrahmen auszurichten; ein Aufnahmemodul, umfassend mindestens einer Öffnung zur Aufnahme von mindestens einem Rahmenelement des drachenähnlichen Objekts, mindestens einem stabartigen Verbindungselement und einem Verbindungspunkt, der es erlaubt, das Aufnahmemodul mit dem Verbindungsmodul mit einer Öffnung zum Einstecken zu verbinden, und das drehbar an der Achse des Drachenrahmens befestigt und einjustiert werden kann; ein Klemmelement, bestehend aus einem konischen Bauteil, welches den Drachenrahmen fest umschließt und einklemmt, wenn die Klemmschraube festgeschraubt wird und dadurch die unter der Klemmschraube liegende Halterung zusammenzieht, das Klemmelement umfasst mindestens aus einer Öffnung zur Aufnahme des genannten zu befestigenden Teils, einem konischen Bauteil, um das zu befestigende Teil aufzunehmen und den Drachenrahmen festzuhalten, wenn die Klemmschraube mit dem darunter befindlichen Klemmteil angezogen wird.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat mindestens ein Befestigungselement besitzt, um auf einfache Weise den Vektor-Schubkontrollapparat am Drachenrahmen zu befestigen und vom Drachenrahmen zu lösen, wobei mindestens ein Befestigungselement einen zylindrischen, dreieckigen, quadratischen rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmige Querschnitt besitzt, wobei mindestens ein Verbindungselement aus einem Material der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff, Kunststoff-Formteile oder aus verstärktem Kunststoff besteht, wobei mindestens ein Verbindungselement einen Verbinder besitzt, um den besagten Schubkontrollapparat mit dem Rahmen des besagten Drachens zu verbinden und ggf. wieder zu lösen, wobei mindestens ein Verbindungsteil einen zylindrischen, dreieckigen, rechteckigen, polygonalen, elliptischen oder eiförmigen Querschnitt besitzt, wobei mindestens ein Verbindungselement aus einem Material der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff, Kunststoff-Formteile oder aus verstärktem Kunststoff besteht.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmensystem mindestens mit einem länglichen Klettverschluss ausgestattet ist, der mit der Oberfläche verbunden ist und an dem die Batterie befestigt und wieder entfernt werden kann und mit dessen Hilfe der Schwerpunkt des drachenartigen Objekts verändert werden kann.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat mit dem Drachenrahmen über ein durch die Schwerkraft ausgerichtetes Bauteil verbunden ist, wobei das durch die Schwerkraft ausgerichtete Bauteil aus einem Material aus der Gruppe der Metalle, Stahl, Aluminium, Fiberglas-Verbundwerkstoff, Carbongraphit-Verbundwerkstoff, Kunststoff geformtem Kunststoff, oder verstärktem, Kunststoff besteht, das durch die Schwerkraft ausgerichtete Bauteil mindestens eine Spindel besitzt und um eine Spindelachse drehbar ist; die Spindel durch mindestens ein längliches Teil unterstützt und verbunden ist, das verlängerte vorspringende Teil mit einem Aufnahmeabschnitt für eine Batterie versehen ist, durch die die Energieversorgung des Schubkontrollapparats gewährleistet wird, die Spindel sich um einen Stab des Drachenrahmens drehen kann, der längliche Vorsprung fähig ist, sich mit Hilfe der Gravitation senkrecht zur Erde auszurichten, wenn sich der Stab des Drachenrahmens dreht.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Steuerfläche auf mindestens einer Tragfläche befindet, wobei mindestens eine Steuerfläche durch mindestens zwei Servos gesteuert wird.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Steuerfläche auf mindestens einer Tragfläche befindet, wobei mindestens eine Steuerfläche durch ein Servos gesteuert wird.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine drahtlose Steuerung besagte Steuerbefehle zum besagten elektronischen Empfänger sendet.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat als mehrfach schwenkbare Halterung benachbart zum Motor und Propeller angeordnet und mit mindestens zwei Servos verbunden ist.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vektor-Schubkontrollapparat umfasst: – ein flexibles Verbindungsteil, – ein Steuerflansch benachbart zum Motor und Propeller, wobei der Kontrollflansch mit dem flexiblen Verbindungsteil und mit mindestens 2 Servos verbunden ist.
Motorisiertes drachenartiges Objekt umfassend: – einen Rahmen, – ein flexibles Material bei zumindest einem Teil des Rahmens, – einen Antriebsmotor, der am Rahmen angeordnet ist, – eine Antriebsachse, mit der der Antriebsmotor verbunden ist, – einen Propeller, der mit der Welle verbunden ist, – ein nicht-rotierender äußerer Ring, der um die Welle angeordnet ist, – ein rotierender innerer Ring, der um die Welle angeordnet ist und wirksam sowohl mit dem nicht-rotierenden Außenring und dem Propeller verbunden ist, – mindestens zwei Servomotoren, die mit dem nicht drehenden Außenring verbunden sind, um den nicht drehende Außenring in Bezug auf die Motordrehachse zu kippen, wodurch auch das Kippen des drehenden Innenringes in Bezug auf die Drehachse möglich ist, – mindestens zwei Verbindungsstangen zwischen dem drehenden Innenring und dem Propeller, wobei das Kippen des nicht-rotierenden äußeren Ring auf den Propeller übertragen wird um mindestens eine zyklische Propellerblattverstellung oder ein Kippen der Propellernabe und des Propellers zu bewirken, – einen Empfänger, der mit mindestens zwei Servos verbunden ist, um die nötigen Steuerkommandos für die Servos zu empfangen und an mindestens eines der beiden Servos weiter zu geben, wodurch der nicht rotierende äußere Ring und der rotierende innere Ring im Verhältnis zur Antriebsachse gekippt werden, wodurch der vom Propeller erzeugte Schub in seiner Richtung verändert wird.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Propellerblattverstellung die Veränderung des Anstellwinkels mindestens eines Propellerblattes während einer vollständigen Propellerumdrehung um die Drehachse umfasst.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellernabenverstellung das Kippen des Propellers in Bezug auf die Drehachse umfasst.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der drehende Innenring mit der Antriebswelle verbunden ist, um sich mit dieser zu drehen, und mit dem sich nicht drehenden Außenring verbunden ist, sich proportional zu den Kippbewegungen des Außenringes zu bewegen.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der mindestens zwei Servos mit dem nicht drehenden Außenring über Schubstangen verbunden sind.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ebenfalls mit der elektronischen Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors verbunden ist, um Steuerungsbefehle zu empfangen und diese an die elektronische Steuerung des Antriebsmotors weiter zu geben, um den Antriebsmotor zu betreiben.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Material aus Material einer Gruppe bestehen kann, die Aluminium, Metall, Nylon, Polyester, synthetisches Gewebe, Kunststoff, Schaumstoff, Schaumstoffe, Styropor, extrudierten Polystyrol-Schaumstoff, Kunststoff-Film, Polyester-Film, Polyethylen mit niedriger Dichte und Polyethylen hoher Dichte umfasst.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen aus einem ausgewählten Material einer Materialgruppe bestehen kann, die Aluminium, Metall, Carbon-Grafit, Fiberglas, Kunststoff, Holz, Schaumstoff, geschäumten Kunststoff, Styropor, und extrudierten Polystyrol-Hartschaum umfasst.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und das flexible Material aus einem homogenen Material einer Materialgruppe bestehen kann, die Aluminium, Metall, Kunststoff, Holz, Schaumstoff, geschäumten Kunststoff, Styropor, und extrudierten Polystyrol-Hartschaum umfasst.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor aus einer Motorengruppe ausgewählt werden kann, die Motoren mit Bürsten sowie bürstenlose Motoren umfasst.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Tragfläche vorgesehen ist.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klettbandbefestigung (Filz- und Hakenband) vorgesehen ist, die mit dem Rahmen verbunden ist, um die Antriebsbatterie aufzunehmen und die Einstellung des Schwerpunktes des drachenartigen Objektes durch anbringen der Batterie an unterschiedlichen Positionen im Klettbandbereich des Rahmens zu ermöglichen.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Tragfläche vorgesehen ist, innerhalb deren Oberfläche mindestens eine Steuerfläche durch mindestens eines der beiden Servos kontrolliert werden kann.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Tragfläche vorgesehen ist, innerhalb deren Oberfläche mindestens eine Steuerfläche durch mindestens ein Servo kontrolliert werden kann.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein drahtloser Steuerungsapparat besagte Steuerbefehle an den besagten Empfänger übermitteln kann.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle durch den nicht-rotierenden äußeren Ring und den drehenden Innenring geht.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Servos mit dem nicht-rotierenden äußeren Ring in orthogonaler Position verbunden sind.
Motorisiertes drachenartiges Objekt nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Servos zwischen dem Rahmen und dem nicht-rotierenden Ring verbunden sind.