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Die Erfindung betrifft ein Fluggerät – insbesondere einen elektrisch angetriebenen Multicopter – gemäß Anspruch 1.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten von Fluggeräten – insbesondere elektrisch angetriebener Multicopter, vorzugsweise gemäß
DE 20 2012 001 750 U1 – zu erweitern.
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Die Lösung dieser Aufgabe findet sich in den unabhängigen Ansprüchen, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Fluggerät, vorzugsweise elektrisch angetriebener Multicopter, welches höchst vorzugsweise gemäß
DE 20 2012 001 750 U1 ausgebildet ist, mit an Auslegerarmen angeordneten Rotor-Motor-Einheiten, und welches sich auszeichnet durch ein Zentralmodul (Zentralpod oder Sockel), an welches Zentralmodul einerseits die Auslegerarme und andererseits eine Trageeinheit zur Aufnahme einer oder mehrerer Personen und/oder zur Aufnahme von Nutzlast und/oder zur Befestigung einer Bergungsvorrichtung lösbaraustauschbar angeordnet oder anordbar sind.
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Das Fluggerät ist somit leicht an unterschiedlichste Verwendungen anpassbar, z. B. Personentransport, Bergungseinsatz (siehe oben), Materialtransport, Luftüberwachung, Aufnahme von Luftbildern oder dgl.
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In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Zentralmodul zum lösbaren mechanischen Verbinden zumindest der Auslegerarme mit der Trageinheit und/oder zum trennbaren elektrischen Verbinden zumindest der Rotor-Motor-Einheiten und der Trageinheit mit einer in dem Zentralmodul angeordneten Steuereinheit für das Fluggerät ausgebildet ist, sowie vorzugsweise weiterhin zum trennbaren elektrischen Verbinden von an den Auslegerarmen angeordneten Sensoren mit der Steuereinheit.
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Außerdem kann zu diesem Zweck noch vorgesehen sein, dass die Auslegerarme in das Zentralmodul einsteckbar und anschließend geeignet daran fixierbar sind.
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Auf diese Weise erhält man ein besonders einfach und klein zerlegbares Fluggerät.
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Ein anderer Aspekt betrifft eine Bergungsvorrichtung für das erfindungsgemäße Fluggerät, vorzugsweise für einen elektrisch angetriebenen Multicopter, aufweisend einen Bergungsarm und ein biegeschlaffes Bergungsmittel, vorzugsweise Seil, welches Bergungsmittel mit einer Haltevorrichtung für einen zu bergenden Gegenstand oder eine zu bergende Person verbunden ist, vorzugsweise an seinem bezogen auf das Fluggerät distalen Ende, wobei der Bergungsarm an seinem bezogen auf das Fluggerät proximalen Ende ein Gelenkmittel zur gelenkigen Befestigung an dem Fluggerät aufweist und weiterhin dazu ausgebildet und eingerichtet ist, das Bergungsmittel mit einem seitlichen Abstand zu einer Rotorebene oder einer sonstigen baulichen Erstreckung des Fluggeräts an den Gegenstand oder die Person zu übergeben bzw. am Bergungsort bereitzustellen.
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Anstelle des Begriffs „Bergungsmittel” wird nachfolgend ohne Beschränkung alternativ auch der Begriff „Bergungsseil” verwendet, was eine bevorzugte Ausführungsform darstellt.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fluggerät, vorzugsweise elektrisch angetriebener Multicopter, mit einer solchen Bergungsvorrichtung. Da das Fluggerät nicht bemannt zu sein braucht, sondern ferngesteuert sein kann, wird nachfolgend alternativ und ohne Beschränkung auch die Bezeichnung „Drohne” verwendet. Die Begriffe „Fluggerät” und „Drohne” werden im Folgenden weitestgehend synonym verwendet.
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Der Bergungsarm kann als einseitiger Ausleger ausgeführt sein, um einer zu bergenden Person, im Folgenden auch ”Opfer” genannt, ein Bergungsseil oder ein anderes biegeschlaffes Bergungsmittel zu reichen. Die Verwendung ist jedoch nicht auf zu rettenden Personen beschränkt – auch Objekte können mittels geeigneter Bergungsmittel (Haken, Magnete, Saugnäpfe oder dgl.) geborgen werden.
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Der Bergungsarm steht beim Start der Drohne vorzugsweise waagerecht seitlich ab. Im Flug kann der Bergungsarm individuell zwischen der beim Start waagerechten Position bis maximal in eine etwa senkrechte Position nach unten geschwenkt werden.
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Der Bergungsarm ist vorzugsweise sehr leicht ausgeführt, beispielsweise in Leichtmetall oder (faserverstärktem) Kunststoff, damit ein großer Abstand zwischen Bergungsstelle (Ort des Opfers) und Drohne gewährleistet werden kann. Der Arm kann in einem Stück (z. B. 20 m) ausgeführt sein; optional ist er verschiebbar und/oder verlängerbar (teleskopierbar) ausgeführt. Die Verlängerung des Arms kann ausfahrbar, ausklappbar, scherenartig oder mittels anderer Verlängerungs-Technik ausgeführt sein.
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Der Bergungsarm kann im Zuge einer bevorzugten Ausgestaltung das Gewicht der zu bergenden Person oder des zu bergenden Objekts/Materials nicht tragen, sondern hat nur den Zweck, das Bergungsmittel zu übergeben.
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Unmittelbar nach Übergabe des Bergungsmittels, d. h. einem Ergreifen durch das Opfer oder einem Befestigen an einem zu bergenden Objekt kann das Bergungsmittel vom Bergungsarm freigegeben, d. h. abgekoppelt werden, und das Bergungsmittel/Bergungsseil hängt dann auf Zug belastet direkt an der Drohne.
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Entsprechend kann vorgesehen sein, dass das Bergungsmittel in einem ersten Betriebszustand entlang des Bergungsarms bis zu dessen distalem Ende geführt ist, und dass das Bergungsmittel in einem zweiten Betriebszustand ungeachtet einer verbleibenden Fixierung im Bereich des proximalen Endes des Bergungsarms bzw. am Fluggerät selbst im Wesentlichen von dem Bergungsarm entkoppelt ist und frei hängt.
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Bei waagrechter Bergung bzw. Flugbewegung schwingt das Opfer unter die Drohne. Hierbei wird vorzugsweise eine Flugbewegung weg vom der kritischen Umgebung am Bergungsort (brennendes Haus oder dgl.) geflogen. Zudem wird das Pendelgewicht des Opfers/Objekts durch eine Steuerung des Fluggeräts vorzugsweise automatisch-selbstregelnd ausgeglichen. Dies kann durch vordefinierte Steuer-Algorithmen des Fluggeräts optimiert werden. Das anfängliche Schwingen der Bergungslast (Opfer/Objekt) unter die Drohne kann physikalisch die Abstandsgewinnung vom Objekt unterstützen.
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Das Opfer wird vorzugsweise bei der Bergung sanft auf den Boden abgesetzt, während die Drohne noch über dem Opfer schwebt. Der nächste Rettungsflug kann ohne Zwischenlandung der Drohne direkt nach Absetzen des Opfers erfolgen.
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Der Bergungsarm wird beim Flug zum nächsten Einsatz oder zur Landung vorzugsweise zunächst in die ursprüngliche waagrechte Position gebracht.
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Der Bergungsarm kann am seinem vorderen, distalen Ende mit einer Kommunikationseinheit (Kamera, Lautsprecher, Mikrophon, Monitor) ausgestattet sein. Hierüber kann eingesetztes Rettungs-Personal jederzeit mit dem Opfer kommunizieren und optisch die Situation erfassen. Zudem wird vorzugsweise das Gesicht des Anweisungen gebenden Retters auf dem Monitor gezeigt, um das Opfer auch direkt von Angesicht zu Angesicht ansprechen zu können.
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Weitere technische Anwendungen, wie Wärmebildkameras, Abstands-Radar usw. können zur optimalen Bergung bei schlechten Sichtbedingungen (z. B. starker Rauch) am Bergungsarm angebracht sein, vorzugsweise am distalen Ende.
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Zum System gehört bei entsprechender Weiterbildung vorzugsweise noch eine externe Steuereinheit für die Steuerung der Drohne und eine weitere Steuereinheit für die Bedienung des Bergungsarms, die optische Kontrolle und die Kommunikation mit dem Opfer. Die beiden Steuereinheiten können baulich in einer Vorrichtung zusammengefasst sein.
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Die Funktion der Abwinkelung und des zur Landung wieder nötigen Waagrechtstellens des Bergungsarms kann mittels einer elektrischen Seilwinde und einem um wenigstens eine Umlenkrolle laufenden Bergungsarm-Rückholseil ausgeführt sein.
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Optional kann das Rückholen auch manuell von einem Piloten an Bord des dann bemannten (Rettungs-)Fluggeräts durch Einholen des Rettungsarm-Rückholseils durchgeführt werden.
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Optional kann eine am Boden stehende Person bei der Landung der Drohne den Arm manuell zur Seite klappen. Ohne Bodenpersonal kann der Bergungsarm nach dem Aufsetzen des Armendes (freies Ende des Bergungsarms) auf den Boden durch einen vom Aufsetzpunkt und in Klapprichtung weg gerichtet durchgeführten Landevorgang der Drohne soweit eingeklappt werden, dass die Drohne sicher auf dem Boden aufsetzen kann.
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Optional kann der Schwenkmechanismus des Bergungsarms durch ein elektrisches, pneumatisches oder hydraulisches Gelenk oder mittels anderer Aktuatortechnik ausgeführt sein.
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Am Ende des Bergungsmittels zur Personenrettung kann sich bei entsprechender Weiterbildung ein (Haupt-)Rettungsgriff befinden, den die zu rettende Person mit einer Hand greifen kann. Beim Greifen des Hauptrettungsgriffs wird bei entsprechender Weiterbildung vorzugsweise automatisch eine Schlinge um das Handgelenk und/oder um den Unterarm des Opfers gezogen. Dies kann mechanisch durch Ziehen am Griff oder automatisch erfolgen, z. B. durch ferngesteuertes aktives Auslösen durch das Rettungspersonal. Unmittelbar nach sicherer Fixierung des Opfers wird das Opfer durch Wegfliegen der Drohne von der kritischen Umgebung geborgen.
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Entsprechend kann vorgesehen sein, dass die Haltevorrichtung als Handgriff und/oder als Schlinge ausgebildet ist, vorzugsweise in Kombination, so dass der Handgriff von einer zu bergenden Person durch die Schlinge hindurch ergreifbar ist.
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Optional kann das Fixieren des Opfers am Arm oder an einem anderen Körperteil mittels einer anderen Technik und einer entsprechend ausgeführten Halterung durchgeführt werden.
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Das Auslösen des Abflugimpulses zum Wegfliegen der Drohne von der kritischen Umgebung wird vorzugweise durch das Rettungspersonal nach Kontrolle der Fixierung des Opfers erfolgen. Optional kann das Auslösen des Abflugimpulses automatisch durch eine Fixierungsbestätigung des Systems (z. B. durch Erreichen einer gewissen Zugkraft am Rettungsgriff) oder aktiv durch das Opfer, z. B. über die Kommunikationseinrichtung, ausgeführt werden.
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Etwas oberhalb am Rettungsseil kann ein weiterer Griff mit Sicherungsschlinge angebracht sein, den das Opfer während dem Bergungsflug zusätzlich greifen kann. Mit dieser kann das Opfer die Hängelast auf beide Arme verteilen.
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Eine Rettung an einem Arm ist immer möglich. Dabei kann es bei der Bergung zu leichten bis mittleren Verletzungen des Opfers im Bereich von Schulter, Arm oder Hand kommen. Mit solchen Verletzungen ist zu rechnen, deshalb muss bei einem Rettungseinsatz die Verhältnismäßigkeit der vorgeschlagenen Bergungsmethode vom Rettungspersonal abgewogen werden.
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Sollte eine nicht unmittelbar lebensbedrohliche Situation für das Opfer bestehen, kann alternativ folgendes Rettungsverfahren angewendet werden: Am Rettungsgriff oder an einer zusätzlich am Bergungsmittel angebrachten Öse kann ein leicht anzuziehendes Rettungsgeschirr/Gurtzeug mittels Karabiner angehängt sein und somit dem Opfer beim Anflug überreicht werden. Das Opfer kann dann das Gurtzeug selbst vom Bergungsmittel abnehmen, es anlegen, und sich daraufhin selbst wieder an das Rettungsseil/Rettungsgriff anhängen. Danach wird die Fixierung von der zu bergenden Person oder von an der Bergungsstelle selbst befindlichem Rettungspersonal oder/und durch die Person, die die Drohne steuert, mittels Kamera kontrolliert, und die Entscheidung für den Abflug gefällt.
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Optional können durch eine fernsteuerbare Greif-Vorrichtung auch ohne am Bergungsort befindliches Rettungs-Personal reglose bzw. bewusstlose Personen am Bergungsseil fixiert und geborgen werden.
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Am Bergungsseil kann optional mittels Karabiner oder dgl. Material angehängt und geborgen werden.
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Optional kann mittels eines fernsteuerbaren (Saug-)Greifers oder dergleichen am Bergungsarm Materialbergung ohne am Bergungsort befindliche Personen erfolgen, indem das Material ergriffen und geborgen wird.
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Ein weiterer Aspekt betrifft Flug-Fahrgeschäfte mit wenigstens einem Fluggerät in Form eines elektrisch angetriebenen Multicopters, welcher vorzugsweise gemäß
DE 20 2012 001 750 U1 und/oder wie vorstehend definiert ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist für das Fluggerät ein abgegrenzter Flug-Luftraum definiert, in welchem Luftraum das Fluggerät nach Maßgabe eines Besuchers des Fahrgeschäfts sich im Wesentlichen frei fliegen lässt, wobei sich der Besucher vorzugsweise selbst an Bord des Fluggeräts befindet und dieses nach Art eines Piloten steuert.
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Aufgrund der leicht berrschbaren und insbesondere programmtechnisch vorgebbaren bzw. einschränkbaren Flugeigenschaften lassen sich insbesondere elektrisch angetriebene Multicopter, wie in der
DE 20 2012 001 750 U1 beschrieben, ohne weiteres für derartige Fahrgeschäfte zu verwenden, bei denen der Besucher innerhalb vorgegebener (Luftraum-)Grenzen frei fliegen kann, was für viele Menschen eine völlig neue Erfahrung darstellen dürfte.
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Eine erste Weiterbildung der Idee sieht vor, dass der Luftraum durch mechanisch wirksame Sicherheitseinrichtungen, wie Netze, Gitter oder dergleichen, abgegrenzt ist, so dass der Besucher ihn mit dem Fluggerät nicht verlassen kann. Aufgrund der relativ großen Abmessungen des Fluggeräts müssen derartige Sicherheitseinrichtungen nicht übermäßig engmaschig ausgebildet sein, was noch zu einem relativ freien Fluggefühl beiträgt.
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Im Zuge einer anderen Weiterbildung des Fahrgeschäfts kann vorgesehen sein, dass der Luftraum alternativ oder zusätzlich durch berührungslose Sicherheitseinrichtungen elektrisch, magnetisch oder optisch abgegrenzt ist, welche Sicherheitseinrichtungen mit einer Steuerung des Fluggeräts in Wirkverbindung stehen. Beispielsweise ohne Beschränkung könnten derartige Sicherheitseinrichtungen Lichtschranken oder dergleichen umfassen, welche anzeigen, wenn ein Fluggerät sich anschickt, den Luftraum zu verlassen. Die Sicherheitseinrichtungen kommunizieren in diesem Zusammenhang mit einer Steuerung des Fluggeräts und/oder einer übergeordneten Steuereinheit des Fahrgeschäfts und können auf diese Weise veranlassen, dass das Fluggerät seine Flugrichtung ändert, um den Luftraum nicht zu verlassen bzw. um nicht mit einer mechanisch wirksamen Sicherheitseinrichtung, welche vorzugsweise hinter der berührungslosen Sicherheitseinrichtung angeordnet ist, zu kollidieren.
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Eine wieder andere Weiterbildung des Fahrgeschäfts sieht vor, dass unterhalb des Luftraums weitere Sicherheitseinrichtungen vorgesehen sind, insbesondere in Form von Netzen, weichen Matten oder dergleichen. Diese weiteren Sicherheitseinrichtungen dienen dazu, das Fluggerät im höchst unwahrscheinlichen Falle eines Absturzes sicher aufzufangen, so dass der Besucher und das Fluggerät nicht zu schaden kommen.
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Wenn die genannten weiteren Sicherheitseinrichtungen als Netze ähnlich wie bei Trapezvorführungen im Zirkus ausgebildet sind, ist dafür Sorge zu tragen, dass die Netze weit genug nach unten durchfedern können. Vorzugsweise sind derartige Sicherheitseinrichtung also aufgehängt an einer Ständeranordnung oder dergleichen angeordnet.
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Eine wieder andere Weiterbildung des Fahrgeschäfts kann vorsehen, dass die mit dem Fluggerät erreichbare Flughöhe auf einen maximalen Wert begrenzt ist, vorzugsweise auf maximal 30 m. Dieser Wert entspricht vorzugsweise einer Flughöhe, bis zu welcher Fluggeräte grundsätzlich zulassungsfrei ist, was sich positiv auf die mögliche Realisierung des vorgeschlagenen Fahrgeschäfts auswirkt. Die Begrenzung der Flughöhe kann durch eine entsprechende steuerungstechnische Programmierung des Fluggeräts selbst bewirkt sein. Zusätzlich oder alternativ lässt sich die Flughöhe selbstverständlich durch entsprechende Ausgestaltung der beschriebenen Sicherheitseinrichtungen erreichen.
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Besonders interessant wird das Fahrgeschäft im Zuge einer wieder anderen Weiterbildung, wenn mehrere Fluggeräte in ein und demselben Luftraum vorhanden sind, wobei vorgesehen sein kann, dass die mehreren Fluggeräte steuerungstechnisch miteinander interagieren, beispielsweise um Kollisionen zu vermeiden. Vorzugsweise geschieht dies durch eine entsprechende steuerungstechnische Programmierung der Fluggeräte selbst, welche optional über eine entsprechende Abstandssensorik verfügen können, wie z. B. von PKW-Einparkhilfen oder dergleichen bekannt. Es ist jedoch alternativ oder zusätzlich auch möglich, den Luftraum durch geeignete Sensorik zu überwachen, beispielsweise durch Kameras, um beim Auftreten entsprechender Gefahrensituationen von extern steuerungstechnisch in den Flugbetrieb eingreifen zu können.
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Außerdem kann bei dem Fahrgeschäft noch vorgesehen sein, dass die Fluggeräte steuerungstechnisch ausgebildet sind für ein virtuelles Rempeln ohne tatsächliche Berührung der Fluggeräte untereinander. Dies kann dergestalt realisiert sein, dass die Fluggeräte (über geeignete Sensorik) oder die weiter oben angesprochenen Überwachungseinrichtungen erkennen, wenn sich zwei Fluggeräte relativ nahe kommen, so dass dann durch steuerungstechnischen Eingriff in die Flugbewegung ein Gegeneinanderstoßen der Fluggeräte simuliert werden kann.
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Weiterhin vorgesehen sein kann auch ein simuliertes Abschießen anderer Fluggeräte, beispielsweise mittels an Bord der Fluggeräte befindlicher Lichtpistolen oder dergleichen, sowie eine simulierte Bergung unter Verwendung insbesondere der erfindungsgemäßen Bergungsvorrichtung. Im Zuge der zuletzt genannten Ausgestaltung eignet sich das Fahrgeschäft auch als Simulator für die Ausbildung von Rettungspersonal, welches die beschriebene Bergungsvorrichtung verwenden soll.
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Vorzugsweise werden alle vorstehend beschriebenen Abläufe durch ein Besucher des Fahrgeschäfts selbst veranlasst. Alternativ oder zusätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass fest vorgegebene Flugprogramme ablaufen, bei denen der Besucher nur mitfliegt, ohne selbst steuernd einzugreifen.
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Insbesondere in dem zuletzt genannten Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass dass das Fluggerät bzw. die Fluggeräte zur Durchführung von Kunstflugmanövern eingerichtet ist oder eingerichtet sind. Solche Kunstflug-Manöver können – ohne Beschränkung – Loopings, Sturzflüge, Steilkurven oder dergleichen umfassen. Derartige Kunstflug-Manöver können automatisch-programmgesteuert ablaufen; es ist jedoch auch möglich, dass der Besucher selbst steuernd eingreift und die Durchführung eines (vorprogrammierten) Kunstflug-Manövers zumindest veranlasst, auch wenn er selbst das Manöver nicht selbst fliegt.
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Ein weiterer Aspekt betrifft demnach die Verwendung eines Fluggeräts, vorzugsweise eines elektrisch angetriebenen Multikopters, welcher höchst vorzugsweise gemäß
DE 20 2012 001 075 U1 ausgebildet sein kann, für ein Flug-Fahrgeschäft, insbesondere wie vorstehend beschrieben.
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Das Fahrgeschäft kann als stationäre oder als mobile Anlage ausgeführt sein.
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Das Fahrgeschäft besteht gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung aus einem gesicherten Flugareal (dem Flug-Luftraum), Start/Landeslots (Start-/Lande-Luftraum) und einer Anzahl elektrisch angetriebener Multicopter (nachfolgend auch als „Volocopter” bezeichnet).
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Das Starten und Landen der Volocopter wird vorzugsweise in integrierten oder an das Flugareal angebauten Start/Landeslots oder Start/Landedocks durchgeführt. Mögliche Ausführungen umfassen einzelne Slots, eine gemeinsame Start-/Lande-Fläche oder andere Lande- und Abflugbereiche.
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Das Einsteigen kann optional außerhalb der Start/Landezone stattfinden. Hierzu werden die Volocopter vorzugsweise mittels Laufband, großer Drehscheibe o. ä. vom Einstiegsort zum Abflugort transportiert.
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Das Flugareal befindet sich vorzugsweise im Freien und ist nach allen Seiten und nach oben mit einem Netz oder dergleichen gesichert, wie oben beschrieben.
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Optional kann das Flugareal auch mittels einer „unsichtbaren” elektronischen Begrenzung ausgestattet sein, bei der Sensoren/Sender am Boden die Begrenzung an die Volocopter meldet. Auch hierauf wurde schon detailliert hingewiesen.
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Optional kann das Flugareal auch ausschließlich mittels programmierter Flugraumbegrenzungen in der Flugsteuerung der Volocopter erzeugt werden.
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Das Flugareal kann in beliebiger Größe ausgeführt sein, vorzugsweise B = 500 m, T = 300 m und H = 30 m (Breite, Tiefe, Höhe).
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Der Boden aller überflogenen Flächen ist vorzugsweise mit einer Dämmvorrichtung vorgesehen. Die Dämmvorrichtung kann mittels Netz, Dämmmaterial oder eines großen Luftkissens ausgeführt werden. Die Dämmvorrichtung ist vorzugsweise dafür ausgelegt, dass bei Abstürzen der Volocopter aus maximaler Flughöhe (Arealhöhe) keine Verletzungsgefahr für die im Volocopter befindlichen Personen besteht. Auch hierauf wurde oben schon hingewiesen.
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Bei den verwendeten Volocoptern sind die Rotoren vorzugsweise mit einem mechanischen Schutz versehen, höchst vorzugsweise Gitterkästen. Die Volocopter sind vorzugsweise so ausgeführt, dass sie bei Kollision mit den Flugraumbegrenzungen oder anderen Volocoptern nicht am Objekt der Kollision hängen bleiben können.
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Die Volocopter sind vorzugsweise mit einem einfachen Steuerungseingabegerät ausgestattet, höchst vorzugsweise mit einem Joystick.
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Die Volocopter können mit einer computergesteuerten Flugsteuerung ausgestattet sein, die weder gefährliche Flugmanöver ermöglicht, noch Kollisionen mit anderen Volocoptern oder den Begrenzungen der Flugarena (dem Luftraum) zulässt.
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Die genau Position der Volocopter in der Arena, der jeweilige Abstand zu den anderen Volocoptern und der jeweilige Abstand zu den Flugraumbegrenzungen kann mit einem System von verschiedenen Sensoren, Sendern, Empfängern und Messgeräten ermittelt werden. Vorzugsweise kommen hierzu optische Messgeräte, Radar, Ultraschall, GPS und andere dafür in Frage kommende Messgeräte zum Einsatz. Diese Sensoren, Sender, Empfänger und Messgeräte können teilweise in den Volocoptern verbaut sein, teilweise an dafür günstige Positionen an der Flugraumbegrenzung.
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Die Kollisionsvermeidung im Betreib kann mittels unterschiedlicher redundanter Abstandserkennungs-Systeme durchgeführt werden. Hierzu zählen exemplarisch und ohne Beschränkung, auch in beliebiger Kombination: System 1, internes System: Bestehend u. a. aus einem Sensorsystem, das in jeden der Volocopter verbaut ist und den Abstand zu anderen Volocoptern und den Flugraumbegrenzungen rundum ermittelt, vorzugsweise durch Radar und/oder Laserkreiseltechnik.
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System 2, externes System: Bestehend u. a. aus der Erfassung der Positionen aller Volocopter durch Sensoren, Sender, Empfänger und Messgeräte, die an den Flugraumbegrenzungen verbaut sind und somit die Position aller Volocopter aus externer Sicht erfassen, gemessene Annäherungen an die Steuerung der Volocopter melden und eine Kollision durch Beeinflussung der Flug-Steuerbewegungen der Volocopter verhindern.
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System 3, virtuelles System: Erfassung aller Positionsdaten, die von intern und extern ermittelt werden. Einflussnahme erfolgt insbesondere auch dann, wenn System 1 und 2 keine Kollisionsgefahr melden.
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In einem ersten Ausbau des Fahrgeschäftes sind vorzugsweise nur einfache, von den Gastpiloten (Besucher) selbst gesteuerte Flüge die Attraktion des Fahrgeschäftes.
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Die Arenen werden vorzugsweise so ausgeführt, dass in den ersten Jahren des Betriebes der Flugarena nur einfache Flüge durchgeführt werden können. Das Fahrgeschäft kann dann nach z. B. sechs Jahren in verschiedene Ausführungen umgerüstet werden, nämlich – ohne Beschränkung – Ausführung 1: Virtueller Luftkampf; Ausführung 2: Kunstflug. Weitere Ausführungen sind möglich.
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Mögliche, exemplarische Abwicklung eines Gastpiloten-Fluges: Der Einflug von der Startbox (Start-/Lande-Luftraum) in die Flugarena (Flug-Luftraum) und Ausflug aus der Flugarena wieder zurück in die Startbox wird automatisch von der Flugsteuerung übernommen. Der Pilot (Besucher) kann in dieser Phase den Joystick bewegen wie er will, diese Steuereingaben werden nicht umgesetzt, der Volocopter fliegt autonom.
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In der Flugarena angekommen, halten die Volocopter automatisch die Höhe und Position, und der Gastpilot bekommt vom Volocopter die Steuerfreigabe für den „Freiflug”. Der Gastpilot kann nun den Volocopter frei in der Arena mit Kollisionsschutz herumfliegen.
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Vorzugsweise können vom Piloten gesteuerte Flugbewegungen, die eine Kollision erzeugen würden, mit Zeitabzug von der zur Verfügung stehenden (bezahlten) Flugzeit bestraft werden.
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Sollte der Boden in einem Material ausgeführt sein, welche eine Landung der Volocopter nicht erlaubt, wird das Landen in der Arena durch die Kollisionsvermeidung verhindert.
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Bei Erreichen der vorgegebenen Flugzeit werden die Volocopter automatisch vom Steuersystem zurück zu ihren Startpositionen geflogen und gelandet.
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Optional können die Startboxen und Einflugkanäle (Verbindungen zwischen Start-/Lande-Luftraum und Flug-Luftraum) in die Arena so groß ausgestattet sein, dass die Gastpiloten mit dem Eingabegerät (Joystick) die Volocopter selbst starten und am Ende des Fluges auch wieder landen können. Ein automatischer Rückflug wird auch bei dieser Ausführung vom System bei Zeitüberschreitung eingeleitet.
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Die Volocopter sind vorzugsweise mit Wechsel-Batterien ausgestattet und fliegen rein elektrisch. Optional können die Volocopter mit alternativen Energiequellen ausgestattet sein.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes, modulares Fluggerät mit an einer Trageinheit montierter Kamera-/Überwachungseinheit;
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2 zeigt ein Detail aus 1;
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3 zeigt eine weitere Ansicht des Fluggeräts aus 1;
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4 zeigt das Fluggerät aus 1 mit demontierter Trageinheit;
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5 zeigt das Fluggerät aus 1 mit montierter Sitzeinheit zur Personenbeförderung;
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6 zeigt ein Detail aus 5;
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7 zeigt eine weitere Ansicht des Fluggeräts gemäß 5;
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8 zeigt das Fluggerät gemäß den 1 bis 7 in seinem demontierten Zustand;
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9 zeigt das Fluggerät gemäß 1 mit an der Trageinheit montierter Bergungsvorrichtung;
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10 zeigt eine Detailansicht des distalen Endes des Bergungsarms;
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11 zeigt eine weitere Detailansicht des distalen Bergungsarms;
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12 zeigt die Verwendung des Fluggeräts bzw. der Bergungsvorrichtung zur Rettung einer zu bergenden Person;
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13 zeigt eine Detailansicht des Fluggeräts mit Bergungsvorrichtung in einem ersten Zustand;
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14 zeigt eine Detailansicht des Fluggeräts mit Bergungsvorrichtung in einem zweiten Zustand;
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15 zeigt eine weitere Detailansicht des Fluggeräts mit Bergungsvorrichtung in einem dritten Zustand;
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16 zeigt schematisch die Verwendung von Fluggeräten in einem Flug-Fahrgeschäft;
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17 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Flug-Fahrgeschäfts;
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18 zeigt eine Detailansicht des Flug-Fahrgeschäfts aus 17;
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19 zeigt eine weitere Darstellung des Flug-Fahrgeschäfts aus 17; und
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20 zeigt das Flugfahrgeschäft gemäß der 17 bis 19 in einer Gesamtdarstellung.
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1 zeigt ein Fluggerät in Form eines elektrisch angetriebenen Multikopters, wie es grundsätzlich aus der
DE 20 2012 001 075 U1 bekannt ist, auf welche Druckschrift bereits vielfach Bezug genommen wurde. Das Fluggerät
1 weist in einer gemeinsamen Rotorebene bei Bezugszeichen E angeordnete Rotoren auf, die jeweils über einen eigenen elektrischen Antrieb nebst elektrischer Energieversorungseinheit und Regelungselektronik verfügen, wie in der genannten vorveröffentlichten Druckschrift grundsätzlich beschrieben, worauf hier erneut Bezug genommen wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in
1 nur einige der genannten Rotoreinheiten (teilweise auch als Rotor-Motor-Einheiten bezeichnet) explizit mit dem Bezugszeichen
2 bezeichnet.
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Die genannten Rotoreinheiten 2 sind an so genannten Auslegerarmen 3 angeordnet, von denen in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls nur einige wenige explizit bezeichnet sind.
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Die Auslegerarme
3 sind mit einem so genannten Zentralpod oder Zentralmodul
4 verbunden, welches zentral bezüglich der Rotoranordnung angeordnet ist und welches vorzugsweise die gesamte restliche Steuerungselektronik des Fluggerätes
1 beinhaltet, sofern diese nicht dezentral auf die einzelnen Rotoreinheiten
2 verteilt ist, wie in
DE 20 2012 001 075 U1 beschrieben. Von dem Zentralpod
4 gehen – ohne Beschränkung – weiterhin drei gebogene Standbeine
5 aus, die ein Landegestell für das Fluggerät
1 bilden. An der Unterseite des Zentralpods
4 ist eine Trageinheit
6 montiert, deren Unterseite wiederum eine Überwachungseinheit
7 mit Kamera
7a, Antennenanordnung
7b und weiterer Versorgungs-/Steuerungselektronik
7c angeordnet ist, wie sich insbesondere auch der Darstellung in
2 entnehmen lässt.
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Der Zentralpod 4 weist in seiner Unterseite 4a (vgl. 2) geeignete Befestigungsmöglichkeiten für die Trageinheit 6 auf.
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In 3 ist das vorstehend in 1 und 2 beschriebene Fluggerät 1 nochmals in einer Frontaldarstellung gezeigt.
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In der Darstellung gemäß 4 wurde die Trageinheit 6 mit der Kameraeinheit 7 entfernt, so dass unterhalb des Zentralpods 4 nunmehr eine Einheit zur Personenbeförderung (Pilotensitz mit entsprechenden Bedienelementen) angebracht werden kann. Bezugszeichen 8 bezeichnet den genannten Pilotensitz mit Bedienpanel 8a, Bezugszeichen 9 bezeichnet den Piloten.
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5 zeigt das Fluggerät 1 mit unterhalb des Zentralpods und an diesem montierten Pilotensitz 8 einschließlich Pilot 9.
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6 zeigt den selben Zustand wie in 5 in einer Detailansicht.
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7 zeigt nochmals das Fluggerät gemäß 5 oder 6 in einer Frontaldarstellung.
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8 zeigt alle bislang angesprochene Einzelteile des modular aufgebauten Fluggeräts 1 in ihrem demontierten Zustand. Entscheidendes Element ist hierbei der Zentralpod 4, an welchem einerseits die Auslegerarme 3 mit den Rotoreinheiten 2 mechanisch-elektrisch anschließbar sind, und mit dem andererseits die Trageinrichtung 6 bzw. der Sitz 8 und die Beine 5 lösbar-austauschbar verbunden werden können. Auf diese Weise ergibt sich – wie in 8 anschaulich dargestellt – ein flexibel einsetzbares, hochgradig modular aufgebautes und leicht zu transportierendes Fluggerät 1.
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Der Zentralpod
4 kann außerdem noch eine Rettungseinheit, wie einen Fallschirm oder dergleichen enthalten, wie ebenfalls bereits in der Voranmeldung
DE 20 2012 001 075 U1 beschrieben.
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9 zeigt den Einsatz eines erfindungsgemäßen Fluggeräts 1 zur Rettung einer Person 10 aus einem Gebäude 11. Dazu ist an der Trageinheit 6 eine Bergungsvorrichtung 12 montiert, die einen schwenkbaren Bergungsarm 12a und ein biegeschlaffes Bergungsmittel (Bergungsseil 12b) umfasst. Der Bergungsarm 12a ist lang genug, so dass er sich in dem in 9 gezeigten, hoch geschwenkten, waagerechten Zustand so weit nach außen erstreckt, dass er in dem Bereich des Gebäudes 11 zum Bergungsort vorgebracht werden kann, ohne dass das restliche Fluggerät 1 gefährlich nahe an das Gebäude 11 heranfliegen müsste.
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10 zeigt das distale Ende des Bergungsarms 12a beim Zusammenwirken mit der Hand/Arm einer zu rettenden Person 10. Zu diesem Zweck weist die Bergungsvorrichtung 12 bzw. der Bergungsarm 12a an dem genannten Ende einen Griff 12c und eine Schlinge 12d auf, wobei die Schlinge 12d einstückig mit dem Bergungsseil 12b ausgebildet sein kann.
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Gemäß der Darstellung in 10 greift die zu rettende Person 10 mit ihrer Hand 10a durch die Schlinge 12d auf den Griff 12c zu.
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An dem distalen Ende des Bergungsarms 12a ist weiterhin noch eine Kommunikationseinheit 13 angeordnet, die ein Display 13a und eine Kamera-/Mikrofoneinheit 12b umfasst. Die Kommunikationseinheit 13 ermöglicht eine direkte Kommunikation des Rettungspersonals (nicht gezeigt, vorzugsweise am Boden) mit der zu bergenden Person 10.
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11 zeigt einen Zustand, nachdem die Person 10 den Griff 12c ergriffen hat, was – bevorzugt automatisch – zu einem Zuziehen der Schlinge 12d führt. Im Wesentliche zeitgleich wird das Bergungsseil 12b von dem Bergungsarm 12a entkoppelt, so dass anschließend die Person 10 gemäß 12 geborgen werden kann, wobei sie im Wesentlichen frei an dem Bergungsseil 12b unter dem Fluggerät 1 hängt.
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Mögliche Verletzungen der Person 10 im Bereich von Hand, Arm oder Schulter müssen in ansonsten lebensbedrohlichen Situationen möglicherweise in Kauf genommen werden.
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13 zeigt nochmals eine Detailansicht des an der Trageeinheit 6 schwenkbar befestigten Bergungsarms 12a der Bergungsvorrichtung 12 in seinem waagerechten Zustand.
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14 zeigt einen weiteren, um etwa 45° nach unten geschwenkten Zustand des Bergungsarms 12a, während in 15 in einer Detailansicht das proximale Ende eines vollständig nach unten geschwenkten Bergungsarms 12a dargestellt ist. Optional kann an dem distalen Ende des Bergungsarms 12a ein Massenelement als Gewichtsausgleich vorgesehen sein, welcher in 15 nicht dargestellt ist
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16 geht schematisch auf eine andere Verwendung von Fluggeräten, insbesondere in Form elektrisch angetriebener Multicopter, näher ein.
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Speziell zeigt 16 ein Flug-Fahrgeschäft 14, welches beispielsweise in Freizeit- und Vergnügungsparks einsetzbar ist. Das Fahrgeschäft 14 umfasst einen abgegrenzten Luftraum 14a, der durch zwei ineinander geschachtelte Sicherheitseinrichtungen 14b, 14c gesichert ist, so dass in dem Luftraum 14a befindliche Fluggeräte 1, 1' den Luftraum 14a nicht verlassen können. Die erste, innere Sicherheitseinrichtung 14b ist als berührungslose Sicherheitseinrichtung mit entsprechenden Sensoren 14ba ausgestaltet, die beispielsweise nach Art von Lichtschranken funktionieren können. Die zweite, äußere Sicherheitseinrichtung 14c ist dagegen als mechanisch wirksame Sicherheitseinrichtung ausgebildet und umfasst Rückhalteeinrichtungen, wie beispielsweise Netze, Gitter oder dergleichen. Die innere, berührungslose Sicherheitseinrichtung 14b bzw. deren Sensoren 14ba ist/sind mit einer übergeordneten Steuereinheit 14d des Fahrgeschäfts 14 steuerungstechnisch verbunden, wie mittels strichpunktierter Linie in 16 angedeutet. Diese übergeordnete Steuerungseinheit 14d des Fahrgeschäfts 14 kommuniziert mit den einzelnen Fluggeräten 1, 1', vorzugsweise drahtlos, so dass beispielsweise das Fluggerät 1 steuerungstechnisch angewiesen ist, sich in der Richtung des Pfeils P nach unten zu bewegen, wenn es der obere Luftraumbegrenzung zu nahe kommt, wie durch den strichpunktierten Kreis um das Gerät 1 symbolisiert ist.
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In welcher Weise ist es insbesondere unter Verwendung der übergeordneten Steuereinheit 14d möglich, einen virtuellen Kontakt zwischen zwei in dem Luftraum 14a befindlichen Fluggeräten 1, 1' zu simulieren. Ein solcher kann beispielsweise auftreten, wenn sich die Fluggeräte 1, 1' relativ nahe kommen, wie durch die sich schneidenden strichpunktierten Kreise um die Fluggeräte 1, 1' symbolisiert ist. In dem vorliegend dargestellten Pfeil weist die Steuereinheit 14d des Fluggeräts 1' an, eine Bewegung in Richtung des Pfeils P' auszuführen, was ein Anrempeln durch das Fluggerät 1 simulieren kann.
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Der Luftraum ist in seiner Höhe H auf beispielsweise 30 m begrenzt, so dass die Fluggeräte 1, 1' grundsätzlich zulassungsfrei betrieben werden können.
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Unterhalb des Luftraums 14a kann noch eine weitere Sicherheitsvorrichtung in Form eines an Ständern 14e aufgehängten Sicherheitsnetzes 14f vorgesehen sein. Die Ständer 14e sind lang genug, so dass das Sicherheitsnetz 14f auch beim Aufprall eines Fluggerätes 1, 1' nicht bis auf den Boden durchschlägt.
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Selbstverständlich ist unter Umständen die Höhe der Ständer 14e bei der Ermittlung und der Festlegung der Luftraumhöhe H zu berücksichtigen.
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In 16 noch symbolisch dargestellt, dass die Fluggeräte 1, 1' auch anders als bei einem virtuellen Kontakt interagieren können, vergleiche den gestrichelten Pfeil L. Dieser steht symbolisch für jedwede weitere Interaktion zwischen den Fluggeräten 1, 1', beispielsweise durch Beschuss mit einer Licht- oder Infraroteinrichtung. Wenn die Fluggeräte 1, 1' mit entsprechenden Sendern/Empfängern ausgestattet sind, lässt sich auf diese Weise beispielsweise ein Luftkampf simulieren, wobei virtuelle Treffer wiederum Auswirkungen auf das Flugverhalten der Fluggeräte 1, 1' haben können, wie weiter oben für das virtuelle Anrempeln A beschrieben.
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17 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flug-Fahrgeschäfts 14. Im vorderen Teil der Abbildung sind einzelne Start-/Land-Lufträume 14a' für einzelne Fluggeräte 1 dargestellt. Die einzelnen Start-/Land-Lufträume 14a' öffnen zu den eigentlichen Flug-Luftraum 14a im hinteren Teil der Abbildung. Hinsichtlich möglicher Ausgestaltungen der Steuerungs- und Sicherheitstechnik sei auf die vorstehenden Ausführungen zur 16 verwiesen.
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18 zeigt eine Detailansicht der Darstellung in 17 im Bereich eines der Start-Land-Lufträume 14a'.
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19 zeigt die Ausgestaltung gemäß 17, wobei sich der Standpunkt des Betrachters nun im Inneren des Flug-Luftraums 14a befindet.
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20 zeigt einen Überblick über die gesamte Anlage, deren Längsabmessung L beispielsweise und ohne Beschränkung 500 m und deren Tiefenabmessung T beispielsweise und ohne Beschränkung 300 m betragen kann. Die Höhe H der Anlage beträgt vorzugsweise, wie bereits ausgeführt, 30 m.
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Das Rastermaß R der vorzugsweise kubisch ausgeführten Start-Lande-Lufträume 14a' kann beispielsweise und ohne Beschränkung 15 m betragen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202012001750 U1 [0002, 0004, 0038, 0039]
- DE 202012001075 U1 [0050, 0097, 0099, 0107]
