DE102013219881A1

DE102013219881A1 - Luftfahrzeug umfassend ein Aerostatensystem mit einer Steuereinheit und einer Antriebseinheit sowie einer Funktionseinheit

Info

Publication number: DE102013219881A1
Application number: DE102013219881.7A
Authority: DE
Inventors: Carl Freiherr Von Gablenz; Alexander von Gablenz; Steffen Glaß
Original assignee: CL Cargolifter GmbH and Co KGaA
Current assignee: CL Cargolifter GmbH and Co KGaA
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2014-10-30
Also published as: DE202013104450U1; WO2014173797A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug L umfassend ein Aerostatensystem 100, wobei das Aerostatensystem 100 mindestens einen mit einem Traggas befüllbaren Aerostaten 101, insbesondere mindestens einen Ballon aufweist. Das Luftfahrzeug L ist gekennzeichneten durch eine mit dem Aerostaten 101 indirekt in Verbindung stehende Steuereinheit 250 und eine Antriebseinheit 200; 200-1, wobei die Steuereinheit 250 und die Antriebseinheit 200; 200-1 entweder – als eine bifunktionale in einer Kompakteinheit angeordnete Steuer- und Antriebseinheit 200; 250 oder – als monofunktionale in einer Dualeinheit angeordnete Steuer- und Antriebseinheit 200-1, 250 oder – als Kombination aus einer bifunktionalen Kompakteinheit 200; 250 und einer monofunktionalen Dualeinheit 200-1 ausgebildet sind, wobei der Steuereinheit 250 mindestens ein Sitz 200B für mindestens eine Person P1 zugeordnet ist, wobei die jeweilige Steuer- und Antriebseinheit 200; 250; 200-1 das Manövrieren des Luftfahrzeuges L zwischen verschiedenen Orten SO, EO, LO ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug. Das Luftfahrzeug umfasst erfindungsgemäß ein Aerostatensystem und mindestens eine Antriebseinheit oder eine Antriebseinheit und eine Funktionseinheit, wobei das Aerostatensystem mindestens einen Aerostaten, insbesondere mindestens einen Ballon aufweist.
Aus dem Stand der Technik ist ein Seenot-Rettungsgerät bekannt, welches einen tragenden Ballon mit einem über ein Seil verbundenen Schleppanker umfasst. Das Seenot-Rettungsgerät bildet im Nichtgebrauchszustand eine Einheit und ist als Rettungstornister ausgebildet. Der Rettungstornister umfasst einen Ballon und eine Rettungseinheit aus einem Schleppanker und einem Seil, welches mit dem Schleppanker und über den Rettungstornister direkt oder indirekt mit dem Ballon verbunden ist. Die zu rettende Person trägt den Tornister und ist über den Rettungstornister sowohl mit dem Ballon als auch mit dem Schleppanker verbunden. Im Arbeitszustand entfaltet sich der Ballon und wird aufgeblasen, nachdem sich der Schleppanker mit Wasser gefüllt hat. Der Schleppanker bildet im Arbeitszustand ein geöffnetes Schleppsegel. Im Arbeitszustand trägt der Ballon das Seil, den Schleppanker mit Schleppsegel, die Person und eventuell notwendige Zusatzgeräte oberhalb der See, das heißt, die zu rettende Person wird aus dem Wasser gezogen und in eine zu rettende Position emporgehoben. In dieser zu rettenden Position kann der Ballon mit der an dem Ballon hängenden geretteten Person nach entsprechender Ortung von einem externen Fluggerät, insbesondere einem Hubschrauber, geborgen werden.
Das Seenot-Rettungsgerät weist den Nachteil auf, dass eine sofortige Rettung nicht möglich ist. Zudem ist die zu rettende Person bis zur Ortung und Bergung ohne weitere Hilfe. Das Rettungsgerät ist im Rettungsfall nur ein einziges Mal benutzbar und kann nicht ohne Weiteres zur Rettung weiterer Personen zum Einsatz gebracht werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fluggerät beziehungsweise Luftfahrzeug zu schaffen, welches neben anderen vorteilhaften Anwendungen und Funktionen einen effizienten Transport oder insbesondere eine effektive Rettung von Personen erlaubt. Das Luftfahrzeug soll einfach handhabbar aufgebaut sein und an verschiedenen Einsatzorten zum Einsatz kommen können.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fluggerät oder Luftfahrzeug, umfassend ein Aerostatensystem, wobei das Aerostatensystem mindestens einen mit einem Traggas befüllbaren Aerostaten, insbesondere mindestens einen Ballon aufweist.
Die Aufgabe wird durch eine mit dem Aerostaten indirekt in Verbindung stehende Steuereinheit und eine Antriebseinheit gelöst, wobei die Steuereinheit und die Antriebseinheit entweder

a) als eine bifunktionale in einer Kompakteinheit angeordnete Steuer- und Antriebseinheit oder
b) als monofunktionale in einer Dualeinheit angeordnete Steuer- und Antriebseinheit oder
c) als Kombination aus einer bifunktionalen Kompakteinheit und einer monofunktionalen Dualeinheit ausgebildet sind,

Unter einer bifunktionalen Kompakteinheit wird verstanden, dass eine Kompakteinheit aus Einheiten wie der Steuereinheit und der Antriebseinheit aufgebaut ist, wobei von der Steuereinheit aus die Funktion der Steuerung des Luftfahrzeuges durchgeführt wird und die Antriebseinheit die Antriebsfunktion und die Funktion des Manövrierens erfüllt. Eine Kompakteinheit kann trotzdem modular aufgebaut sein, wobei die Module jedoch eng beieinander liegend angeordnet sind und nach einem Zusammenbau eine kompakte Einheit ausbilden.
Unter monofunktionaler Dualeinheit wird verstanden, dass die Steuereinheit und die Antriebseinheit aus zwei Einheiten aufgebaut sind. Steuereinheit und Antriebseinheit übernehmen die zuvor genannten Funktionen, jedoch sind die Einheiten innerhalb des Luftfahrzeuges nicht eng beieinanderliegend angeordnet. Zwischen der Steuereinheit und der Antriebseinheit besteht jedoch ein technischer Zusammenhang, da die Steuereinheit monofunktional die Steuerung der Antriebseinheit gewährleistet, wobei die Antriebseinheit monofunktional das Manövrieren des Luftfahrzeuges gewährleistet.
Die Unterschiede werden anhand der Figurenbeschreibung noch näher verdeutlicht.
In den 1 bis 13A wird eine bifunktionale Kompakteinheit beschrieben.
In der 14 wird eine monofunktionale Dualeinheit erläutert.
In der 16 wird eine Kombination aus einer bifunktionalen Kompakteinheit und einer monofunktionalen Dualeinheit erläutert.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Steuereinheit der jeweiligen Kompakteinheit oder der Dualeinheit oder der Kombination davon eine Funktionseinheit zugeordnet.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der Aerostat Leinen, insbesondere Ballonleinen auf, an deren einem Ende ein verdrehbarer Lastring oder ein starrer Lastring zugeordnet ist.
In einer Ausgestaltungsvariante steht die bifunktionale Kompakteinheit direkt mit dem verdrehbaren Lastring an- und abkoppelbar in Verbindung.
In einer anderen Ausgestaltungsvariante steht die bifunktionale Kompakteinheit über ein an dem drehbaren Lastring angeordnetes Verbindungsmittel, insbesondere mindestens ein Traggestell oder eine Tragleine, indirekt mit dem drehbaren Lastring an- und abkoppelbar in Verbindung.
Bei der monofunktionalen Dualeinheit stehen die Steuereinheit und die Antriebseinheit jeweils separat mit dem starren Lastring direkt oder indirekt in Verbindung.
Bei der bifunktionalen Kompakteinheit, die in Kombination mit der monofunktionalen Dualeinheit ausgebildet ist, steht der starre Lastring direkt oder indirekt mit der Antriebseinheit einer monofunktionalen Dualeinheit in Verbindung, wobei an dem starren Lastring zudem eine bifunktionale Kompakteinheit aus Steuer- und Antriebseinheit angeordnet ist.
In einer einteiligen ersten Ausführung sind die Funktionseinheit und die der Steuereinheit zugeordnete Funktionseinheit über Haltestrukturen direkt miteinander verbunden und bilden eine Einheit.
Als Funktionseinheit wird beispielsweise eine Rettungseinheit oder eine Freizeiteinheit oder eine Forschungseinheit ausgebildet.
In einer zweiteiligen zweiten Ausführung sind die Steuereinheit und die Funktionseinheit modular aufgebaut. Die der Steuereinheit zugeordnete Funktionseinheit ist nicht direkt mit dieser verbunden, sondern die Steuereinheit und die Funktionseinheit sind über ein Element als Verbindungsmodul miteinander verbunden, so dass verschiedene Funktionseinheiten modular an die Steuereinheit an- und abkoppelbar sind.
Die genannten Funktionseinheiten, wie die Rettungseinheit, die Freizeiteinheit oder die Forschungseinheit sind wahlweise je nach Bedarf und Aufgabe des Luftfahrzeuges an die Steuereinheit an- und abkoppelbar.
Diese einteilige und zweiteilige Ausführung bezieht sich auf das Verhältnis zwischen Steuereinheit und Funktionseinheit. Wie zuvor erläutert, ist der Steuereinheit bifunktional gleichzeitig eine Antriebseinheit zugeordnet (Kompakteinheit). Jedoch kann die Steuereinheit auch monofunktional ausgebildet sein, d. h. die Antriebseinheit ist getrennt von der Steuereinheit angeordnet (Dualeinheit).
Das Luftfahrzeug mit der bifunktionalen Kompakteinheit aus Steuer- und Antriebseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebseinheit zum Manövrieren des Luftfahrzeuges innerhalb seiner ersten Haltestruktur mindestens einen motorischen Antrieb sowie Antriebsorgane, insbesondere einen Propeller und Steuerorgane, insbesondere zumindest ein Seitenruder oder das mindestens eine Seitenruder und ein Höhenruder sowie mindestens einen Pilotensitz umfasst.
Das Luftfahrzeug mit der monofunktionalen Dualeinheit aus Steuer- und Antriebseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass zum Manövrieren des Luftfahrzeuges innerhalb seiner ersten Haltestruktur der Steuereinheit mindestens ein Pilotensitz und getrennt von der Steuereinheit innerhalb der Antriebseinheit mindestens ein um eine horizontale Drehachse und/oder ein um eine vertikale Drehachse verlagerbarer Propeller angeordnet ist. Das heißt, Steuereinheit und Antriebseinheit sind getrennt voneinander ausgebildet und in der Antriebseinheit befindet sich mindestens ein Propeller, der, wie zuvor erläutert, innerhalb eines starren Ringes um eine horizontale Drehachse und/oder um eine vertikale Drehachse gegenüber dem starren Ring verlagerbar angeordnet ist.
Das Luftfahrzeug zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Funktionseinheit innerhalb seiner zweiten Haltestruktur mindestens einen Sitz aufweist, wobei an der zweiten Haltestruktur wahlweise je nach Anwendungsfall der Funktionseinheit verschiedene funktionelle Ausstattungsgegenstände angeordnet sind.
Das Luftfahrzeug umfasst ferner erfindungsgemäß in dem/an dem Aerostatensystem mindestens eine Ballasteinheit mit einem Ballastreservoir zum Ballastausgleich des Luftfahrzeuges.
Das Luftfahrzeug zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Ballasteinheit mit dem Ballastreservoir zum Ballastausgleich des Luftfahrzeuges in Leinen, insbesondere den Ballonleinen des Aerostaten zwischen dem Aerostaten und der einteiligen oder zweiteiligen Steuer- und Funktionseinheit (Rettungseinheit) oberhalb des Lastringes angeordnet ist.
Zudem ist an oder in der zweiten Haltestruktur der Funktionseinheit ein Ballastkörper, insbesondere ein Ballastanker zum Ballastausgleich vorgehalten.
Um das Luftfahrzeug an verschiedenen Orten zum Einsatz bringen zu können, ist das Luftfahrzeug in seiner Nichtgebrauchssituation kompakt auf einer verfahrbaren Transporteinheit angeordnet. Die Transporteinheit wird in der Beschreibung näher erläutert.
Mit dem Luftfahrzeug ist beispielsweise zu Forschungs- und Freizeitzwecken eine Beförderung mindestens einer Person möglich.
Ein-Personen-Beförderung:
Es ist vorgesehen, mindestens eine Person, den Piloten mit dem Luftfahrzeug zu befördern. Das Luftfahrzeug umfasst dazu das Aerostatensystem und die Antriebseinheit mit dem Pilotensitz. Der Aerostat ist vorzugsweise mit Traggas befüllt und ist insbesondere ein Ballon. In einer Startphase einer Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges steigt der Ballon durch seinen statischen Auftrieb an dem Startort in eine vorgebbare Flughöhe über einem Gelände auf. Der Pilot in dem Pilotensitz der Steuereinheit wird während der Startphase des Luftfahrzeuges in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände mitgenommen. Das Luftfahrzeug wird ferner von dem Piloten mittels der Steuer- und Antriebseinheit in einer Flugphase von dem Piloten zu einem zu erforschenden oder zu besichtigenden Ort (allgemein als Einsatzort bezeichnet) manövriert, wobei das Luftfahrzeug am Einsatzort oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort in einer Landephase landet oder niedergeholt wird.
Zwei-Personen-Beförderung:
Mit dem Luftfahrzeug ist ebenfalls beispielsweise zu Forschungs- und Freizeitzwecken eine Beförderung von mindestens zwei Personen vorgesehen.
Es ist vorgesehen, mindestens zwei Personen, den Piloten und eine zweite Person, einen Forschungspassagier oder einen Freizeitpassagier mit dem Luftfahrzeug zu befördern. Das Luftfahrzeug umfasst dazu das Aerostatensystem und die Steuereinheit mit dem Pilotensitz sowie die Antriebseinheit und eine Funktionseinheit mit einem weiteren Sitz.
Alternativ befindet sich der zweite Sitz der Funktionseinheit auch neben dem Pilotensitz der Steuereinheit oder die beiden Sitze sind derart angeordnet, dass der Pilot in der Steuereinheit und die zweite Person in der Funktionseinheit Rücken an Rücken sitzend angeordnet sind.
Der Aerostat ist vorzugsweise mit Traggas befüllt und ist insbesondere ein Ballon. Der Pilot in dem Pilotensitz der Steuereinheit und die zweite Person in dem Sitz der Funktionseinheit werden während der Startphase in der Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges durch seinen statischen Auftrieb an dem Startort des Luftfahrzeuges in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände mitgenommen. Das Luftfahrzeug wird ferner durch den Piloten mittels der Steuereinheit und Antriebseinheit in einer Flugphase zu einem zu erforschenden oder zu besichtigenden Ort, allgemein als Einsatzort bezeichnet, manövriert, wobei das Luftfahrzeug am Einsatzort oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort in einer Landephase landet oder niedergeholt wird.
Drei-Personen-Beförderung:
Mit dem Luftfahrzeug ist zu Rettungs-, Forschungs- und Freizeitzwecken eine Beförderung von mindestens drei Personen vorgesehen.
Es ist vorgesehen, mindestens drei Personen, den Piloten und eine zweite Person und eine dritte Person, beispielsweise einen Rettungssanitäter und eine zu rettende Person oder neben dem Piloten zwei Forschungspassagiere oder zwei Freizeitpassagiere mit dem Luftfahrzeug zu befördern. Das Luftfahrzeug umfasst dazu das Aerostatensystem und die Steuereinheit mit einem Pilotensitz sowie eine Funktionseinheit mit mindestens zwei Sitzen. Der Aerostat ist vorzugsweise mit Traggas befüllt und ist insbesondere ein Ballon. Der Pilot in dem Pilotensitz der Steuereinheit und die zweite Person oder neben dem Piloten die zweite und dritte Person in den Sitzen der Funktionseinheit, werden während der Startphase einer Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges durch seinen statischen Auftrieb an dem Startort des Luftfahrzeuges in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände mitgenommen. Das Luftfahrzeug wird ferner durch den Piloten mittels der Steuer- und Antriebseinheit in einer Flugphase zu einem Rettungsort oder zu erforschenden oder zu besichtigenden Ort, allgemein als Einsatzort bezeichnet, manövriert, wobei das Luftfahrzeug am Einsatzort oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort in einer Landephase landet oder niedergeholt wird. In einem speziellen Anwendungsfall, einem Rettungsfall, ist vorgesehen, dass in einer Rettungsphase durch die in der Rettungseinheit sitzende rettende zweite Person (Rettungssanitäter) die Rettung mindestens einer weiteren Person erfolgt, und das Luftfahrzeug nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort in einer Landephase zur Bergung der zu rettenden Person gemeinsam mit dem Rettungssanitäter und dem Piloten landet oder niedergeholt wird. Oder der Rettungssanitäter versorgt vor Ort weitere zu rettende Personen und zwei zu rettende Personen werden mitgenommen.
Startort und Landeort können in jedem der Beförderungskonzepte unterschiedliche Orte sein.
Der Startort und der Landeort können aber auch ein und derselbe Ort sein.
Die erläuterten Beförderungskonzepte sind in der Beschreibung noch näher erläutert.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung und in den Ansprüchen offenbart.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren an konkreten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 13A erstes Konzept
1 ein Luftfahrzeug, umfassend einen Aerostaten und eine bifunktionale Steuer- und Antriebseinheit als Kompakteinheit in einer Seitenansicht in einer Freizeitanwendung;
2 das Luftfahrzeug, umfassend den Aerostaten und die bifunktionale Steuer- und Antriebseinheit in einer Vorderansicht in der Freizeitanwendung;
3, 4, 5, 6 das Luftfahrzeug, umfassend den Aerostaten und die bifunktionale Steuer- und Antriebseinheit sowie eine Funktionseinheit als Rettungseinheit in einer Vorderansicht in einer Rettungsanwendung;
7, 8 das Luftfahrzeug in einem ersten Gelände (7) mit einer kleinen Landezone und in einem zweiten Gelände (8) mit einer großen Landezone;
9, 10 eine Transporteinheit mit dem Luftfahrzeug in Nichtgebrauchssituation in einer Seitenansicht und einer Frontansicht;
11 das Luftfahrzeug in seiner Gebrauchssituation vor einem Start oberhalb der Transporteinheit;
12, 12A das Luftfahrzeug, umfassend den Aerostaten und die bifunktionale Steuer- und Antriebseinheit sowie die Rettungseinheit in einer Rückansicht in einer Rettungsanwendung mit einer vergrößerten Darstellung (12A) der bifunktionalen Steuer- und Antriebseinheit sowie der Rettungseinheit;
13, 13A das Luftfahrzeug, umfassend den Aerostaten und die bifunktionale Steuer- und Antriebseinheit sowie die Rettungseinheit in einer Seitenansicht in der Rettungsanwendung mit einer vergrößerten Darstellung (13A) der bifunktionalen Steuer- und Antriebseinheit sowie der Rettungseinheit.
Fig. 14 und Fig. 15 zweites Konzept
14 ein einmotoriges Luftfahrzeug, umfassend einen Aerostaten und eine Steuereinheit und eine einmotorige Antriebseinheit als monofunktionale Dualeinheit sowie eine Funktionseinheit als Rettungseinheit in einer Vorderansicht in einer Rettungsanwendung;
15 ein zweimotoriges Luftfahrzeug, umfassend einen Aerostaten und eine Steuereinheit und eine zweimotorige Antriebseinheit als monofunktionale Dualeinheit sowie eine Funktionseinheit als Rettungseinheit in einer Vorderansicht in einer Rettungsanwendung;
Fig. 16 drittes Konzept
16 ein dreimotoriges Luftfahrzeug, umfassend einen Aerostaten und umfassend eine Kombination aus einer bifunktionalen Kompakteinheit aus einer Steuereinheit und einer einmotorigen Antriebseinheit sowie einer monofunktionalen Dualeinheit mit zweimotorigen Antriebseinheit mit einer Steuereinheit sowie eine Funktionseinheit als Rettungseinheit in einer Vorderansicht in einer Rettungsanwendung;
In den 1 bis 13A erfolgt die Erläuterung des Konzeptes der bifunktionalen Kompakteinheit in verschiedenen Ausgestaltungsvarianten.
Die 1 und 2 zeigen ein Luftfahrzeug L in einer ersten Ausgestaltungsvariante, umfassend ein Aerostatensystem 100 mit einem Aerostaten 101 und einer Steuereinheit 250 und einer Antriebseinheit 200 in einer Seitenansicht und einer Vorderansicht in einer Freizeitanwendung gemäß dem ersten Beförderungskonzept, einer Ein-Personen-Beförderung. Als Aerostat 101 wird ein Ballon verwendet. Das Aerostatensystem 100 umfasst Ballonleinen 103, die an der Ballonhülle befestigt sind. Am unteren Ende der Ballonleinen 103 ist ein Lastring 104 angeordnet.
Als Aerostat 101 wird ein Ballon verwendet. Der in den verschiedenen Ausgestaltungsvarianten verwendete Ballon 101 des allgemein als Aerostatensystem 100 bezeichneten Systems wird nachfolgend aufgrund der Verwendung eines Ballons 101 auch als Ballonsystem 100 bezeichnet.
Der Lastring 104 weist einen oberen Ring und einen unteren Ring auf, die vorzugsweise kraft- und formschlüssig drehbar zueinander miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung beispielsweise über ein Kugellager, insbesondere ein Druckkugellager realisiert wird.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsmöglichkeiten erläutert.
In einer ersten Ausführungsmöglichkeit steht der obere Ring mit den Ballonleinen 103 in Verbindung, während der untere Ring mit einer Trageinheit 105 verbunden ist.
Dadurch ist die Trageinheit 105 und alle unterhalb der Trageinheit 105 angeordneten Komponenten, die mit der Trageinheit 105 in Verbindung stehen, relativ zu dem Ballon 101 verdrehbar angeordnet. Die Verdrehbarkeit der Steuereinheit 250 und der Antriebseinheit 200 und gegebenenfalls der daran angeordneten Funktionseinheit 300 gegenüber dem Ballon 101 um eine gedachte vertikale Achse ist für das Manövrieren des Fluggerätes L von besonderer Bedeutung, wie später noch näher erläutert wird.
In einer zweiten Ausführungsmöglichkeit steht der obere Ring mit der Trageinheit 105 und der untere Ring mit den Ballonleinen 103 in Verbindung.
Dadurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass in der Gebrauchssituation des Luftfahrzeugs L stets der untere mit den Ballonleinen 103 in Verbindung stehende Ring durch die statische Auftriebskraft des Ballons 101 und der obere mit der Trageinheit 105 in Verbindung stehende Ring durch die entgegengesetzt wirkende Gewichtskraft der Trageinheit 105 selber und der an der Trageinheit 105 angeordneten Steuer- und Antriebseinheit sowie der Funktionseinheit 250, 200, 300 an den oberen Ring angedrückt wird. Die Verdrehbarkeit der Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 und der gegebenenfalls daran angeordneten Funktionseinheit 300 gegenüber dem Ballon 101 um eine gedachte vertikale Achse, ist für das Manövrieren des Fluggerätes L bei dieser zweiten Ausführungsmöglichkeit gleichermaßen gegeben. In vorteilhafter Weise ist bei dieser Ausführungsmöglichkeit die Verbindung der Ringe des Lastringes 104 durch den der Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges L zwischen den Ringen wirkenden Kraftschluss zusätzlich gesichert.
Die Trageinheit 105 dient als Verbindungsmittel zwischen dem unteren Ring des Lastringes 104 und der ersten Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250. Die Antriebseinheit 200 ist mit der ersten Haltestruktur der Steuereinheit 250 verbunden.
Als Verbindungsmittel wird mindestens ein Traggestell oder mindestens eine Tragleine mit dem unteren Ring des Lastringes 104 einerseits und der ersten Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 andererseits verbunden. Die Verbindung ist derart ausgestaltet, dass das Verbindungsmittel entweder auf der Seite des Lastringes 104 oder auf der Seite der Steuereinheit 250 oder an beiden Seiten an- und abkoppelbar ist.
Die Steuereinheit 250 umfasst mindestens einen Sitz 200B für eine erste Person P1, insbesondere einen Piloten. In den beiden 1 und 2 ist der Pilot P1 von der Seite und von vorne dargestellt, wobei in 2 der Pilot P1 von dem Propeller 201 und dem Antrieb der Antriebseinheit 200 verdeckt wird.
1 zeigt in der Seitenansicht insbesondere ein zu der Antriebseinheit 200 gehörendes vertikal angeordnetes Seitenruder 202, wobei ferner ein nicht näher dargestelltes Höhenruder 203 angeordnet ist.
In 2 ist im Unterschied zu dem Luftfahrzeug L der 1 zudem ein Verbindungsmodul 106 innerhalb der ersten Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 dargestellt, welches die Anbringung (Verbindung) einer Funktionseinheit 300 an der Steuereinheit 250 erlaubt, so dass das Luftfahrzeug L neben dem Aerostatensystem 100 sowohl die Steuereinheit 250 und die Antriebseinheit 100 als auch eine Funktionseinheit 300 umfasst.
Es wird somit deutlich, dass bei Anordnung einer Funktionseinheit 300 in vorteilhafter Weise eine Steuereinheit 250 ausgebildet wird, die eine erste Haltestruktur 200A umfasst, in der ein Verbindungsmodul 106 integriert angeordnet ist, an dem eine zweite Haltestruktur 300A der Funktionseinheit 300 in einer zweiteiligen Ausführung ankoppelbar ist.
Die einteilige Ausführung aus Steuereinheit 250 und Funktionseinheit 300 wird später noch näher erläutert.
Es wird somit ferner deutlich, dass insofern die Anordnung einer Funktionseinheit 300 nicht vorgesehen ist, auf die zweite Haltestruktur 300A verzichtet werden kann, wie insbesondere 1 zeigt. In einem solchen Fall ist in der ersten Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 der Pilotensitz 200B angeordnet, wobei die erste Haltestruktur 200A direkt mit der Trageinheit 105 und dadurch mit dem unteren Ring des Lastringes 104 verbunden ist.
Innerhalb der Ballonleinen 103 oberhalb des Lastringes 104 ist eine Ballasteinheit 102 mit einem Ballastreservoir angeordnet, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das in den 1 und 2 dargestellte Luftfahrzeug L dient insbesondere Forschungs- und Freizeitzwecken.
Wie zuvor erläutert ist der Aerostat 101 mit Traggas befüllt und ist insbesondere ein Ballon. In einer Startphase I einer Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges L steigt der Ballon 101 durch seinen statischen Auftrieb an dem Startort SO in eine vorgebbare Flughöhe über einem Gelände G auf. Der Pilot P1 in dem Pilotensitz 200B der Steuereinheit 250 wird während der Startphase I des Luftfahrzeuges L in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände G mitgenommen. Das Luftfahrzeug L wird ferner von dem Piloten P1 mittels der Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 in einer Flugphase II von dem Piloten P1 zu einem zu erforschenden oder zu besichtigenden Einsatzort EO manövriert, wobei das Luftfahrzeug L am Einsatzort oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase II zu einem Landeort LO in einer nachfolgenden Landephase III landet oder niedergeholt wird.
In 2 ist eine zweite Ausgestaltungsvariante nicht weiter dargestellt, bei der über das Verbindungsmodul 106 eine ausschließlich für Forschungs- und Freizeitzwecke vorgesehene Funktionseinheit 300 mit der Steuereinheit 250 verbunden ist, so dass das Luftfahrzeug L neben dem Aerostatensystem 100 sowohl die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 als auch eine Funktionseinheit 300 für Forschungs- und Freizeitzwecke umfasst.
Diese Funktionseinheit 300 für Forschungs- und Freizeitzwecke umfasst dann eine zweite Haltestruktur 300A, die entweder direkt mit der ersten Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 (einteilige Ausführung) oder über das Verbindungsmodul 106 mit der ersten Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 (zweiteilige Ausführung) verbindbar ist.
Bei der Ausführung mit dem Verbindungsmodul 106 sind verschiedene Funktionseinheiten 300 modular an die Steuereinheit 200 an- und abkoppelbar.
Die Funktionseinheit 300 für Forschungs- und Freizeitzwecke umfasst bei Anordnung der Funktionseinheit 300 zumindest einen Sitz 300B, in dem in der Gebrauchssituation eine zweite Person P2 Platz nehmen kann, so dass der Pilot P1 in der Steuereinheit 250 und die zweite Person P2 in der Funktionseinheit 300 sitzt. Im Gegensatz zu dem Luftfahrzeug L, welches in den 1 und 2 gezeigt ist, können jetzt zwei Personen P1, P2 befördert werden.
Der Pilot P1 in dem Pilotensitz 200B der Steuereinheit 250 und die zweite Person P2 in dem Sitz 300B der Funktionseinheit 300 werden während der Startphase I in der Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges L durch seinen statischen Auftrieb an dem Startort SO des Luftfahrzeuges L in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände G mitgenommen. Das Luftfahrzeug L wird durch den Piloten P1 mittels der Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 in einer Flugphase II zu einem zu erforschenden oder zu besichtigenden Ort EO manövriert, wobei das Luftfahrzeug L am Einsatzort EO oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort LO in einer Landephase III landet oder niedergeholt wird.
Im Detail wird nachfolgend eine dritte Ausgestaltungsvariante des Luftfahrzeuges L in einer Zusammenschau anhand der 3 bis 6 erläutert.
Die 3 bis 6 zeigen ein weiteres erfindungsgemäßes Luftfahrzeug L, welches das Ballonsystem 100 aus dem mindestens einen Ballon 101 und eine Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 sowie als Funktionseinheit eine Rettungseinheit 300 umfasst.
Der Ballon 101 steht auch bei dieser dritten Ausgestaltungsvariante mit der Steuereinheit 250 über Ballonleinen 103 in Verbindung. Die mit der ersten Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 in Verbindung stehende Antriebseinheit 200 ermöglicht das Manövrieren des Luftfahrzeugs L von dem Startort SO zu dem Einsatzort EO und zu dem Landeort LO und zurück. Startort SO und Landeort LO können der gleiche Ort sein. Jedoch ist auch ein sich vom Startort SO örtlich unterscheidender Landeort LO möglich.
Im Unterschied zum Stand der Technik, insbesondere im Unterschied zu der Druckschrift DE 30 02 607 A1 , steht der Ballon 101 in allen Ausgestaltungsvarianten in der Gebrauchssituation des Luftfahrzeugs L über die Ballonleinen 103 dauerhaft mit der Steuereinheit 200 und dadurch auch mit der Antriebseinheit 200 sowie mit der jeweiligen Funktionseinheit 300 in Verbindung.
Das Luftfahrzeug L ist durch eine mit dem Aerostaten 101 indirekt in Verbindung stehende Steuer- und Antriebseinheit 250 gekennzeichnet, die das Manövrieren des Luftfahrzeugs L von dem Startort SO zu dem Einsatzort EO und zu dem Landeort LO zurück ermöglicht, wobei der Steuereinheit 250 in der dritten Ausgestaltungsvariante eine Rettungseinheit 300 als Funktionseinheit zugeordnet ist.
In der in den 3, 4 und 6 gezeigten ersten einteiligen Ausführungsvariante ist die der Rettungseinheit 300 zugeordnete Steuereinheit 250 direkt mit der Rettungseinheit 300 verbunden. Die Haltestrukturen 200A, 300B der beiden Einheiten 250, 300 bilden eine Einheit.
In einer zweiten in der 5 gezeigten zweiteiligen Ausführung ist die der Rettungseinheit 300 zugeordnete Steuereinheit 250 über Seile/Leinen oder ein Gestänge, oder dergleichen indirekt miteinander verbunden. Die Haltestrukturen 200A, 300A der beiden Einheiten 200, 300 sind somit über Seile/Leinen oder ein Gestänge oder dergleichen miteinander verbunden.
Wie die 3 bis 6 übergreifend zeigen, umfasst das Luftfahrzeug L auch in der dritten Ausgestaltungsvariante die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 zum Manövrieren des Luftfahrzeugs L, wobei die Steuereinheit 250 innerhalb der ersten Haltestruktur 200A angeordnet ist.
Die Antriebseinheit 200 umfasst gemäß den 1 und 2 sowie den 12, 12A sowie 13, 13A mindestens einen motorischen Antrieb sowie Antriebsorgane, insbesondere einen Propeller 201 und das vertikal angeordnete Seitenruder 202 und das horizontal angeordnete Höhenruder 203.
Wie die 3 bis 6 ferner zeigen, umfasst das Luftfahrzeug L die Rettungseinheit 300 innerhalb der zweiten Haltestruktur 300A. Die Rettungseinheit 300 weist den mindestens einen Rettungsassistentensitz 300B auf, der in der zweiten Haltestruktur 300A angeordnet ist, wobei an der zweiten Haltestruktur 300A wahlweise verschiedene Rettungsgeräte 304 (3 bis 7) und/oder 305 (8) angeordnet sind, die über Seile 301, 302 und jeweils mindestens eine zugehörige strukturfeste Winde gegenüber der Rettungseinheit 300 verfahrbar, insbesondere ein- und ausfahrbar sind, wie später noch detailliert erläutert wird.
In dem oder an dem Luftfahrzeug L ist ferner die mindestens eine Ballasteinheit 102 mit dem Ballastreservoir zum Ballastausgleich des Luftfahrzeugs L angeordnet. Die Funktion der Ballasteinheit 102 wird nachfolgend noch näher erläutert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist an oder in der zweiten Haltestruktur 300A der Rettungseinheit 200 ein Ballastanker 306 zum Ballastausgleich vorgehalten, der in einer Ausführung über das zweite Seil 302 und die mindestens eine zugehörige strukturfeste Winde gegenüber der Rettungseinheit 300 verfahrbar, insbesondere ein- und ausfahrbar, sowie von dem zweiten Seil 302 trennbar angeordnet ist.
Ein solcher Ballastanker 306 wird auch der Steuereinheit 250 eines Luftfahrzeuges L nach der ersten Ausgestaltungsvariante oder der Funktionseinheit 300 nach der zweiten oder dritten Ausgestaltungsvariante zugeordnet.
Als prinzipieller Aufbau des Luftfahrzeugs L wird, wie bereits erläutert worden ist, vorgeschlagen, dass der Ballon 101 über Ballonleinen 103 verfügt, an deren Enden die einteilige oder zweiteilige Steuer- und Antriebseinheit mit der Rettungseinheit 250, 200; 300 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsvariante angeordnet ist.
Ferner wird, wie ebenfalls in allen Figuren gezeigt ist, vorgeschlagen, dass die Ballasteinheit 102 mit dem Ballastreservoir zum Ballastausgleich des Luftfahrzeugs L in Ballonleinen 103 des Ballons 101, zwischen dem Ballon 101 und der einteiligen oder zweiteiligen Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 und der Rettungseinheit 250, 200, 300 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsvariante angeordnet ist.
Das Ballastreservoir der Ballasteinheit 102 befindet sich somit oberhalb der einteiligen oder zweiteiligen Steuer- und Antriebseinheit und der Rettungseinheit 250, 200, 300.
Die 7 und 8 zeigen zur weiteren Verdeutlichung ein Verfahren zur Rettung einer zu rettenden Person P3. Das Luftfahrzeug L wird an einen Start- und Landeort SO; LO transportiert. Die dazu neu entwickelte Transporteinheit 400 wird im Zusammenhang mit den 9, 10 und 11 später noch näher erläutert.
Am Start- und Landeort SO; LO werden folgende vorbereitende Verfahrensschritte durchgeführt, um das Luftfahrzeug L zum Einsatz zu bringen, bevor die eigentliche Rettungsmaßnahme durchgeführt wird und bevor die Verfahrensschritte zur Rettung der Person P3 erläutert werden.
Zunächst wird vorzugsweise eine Plane zum Schutz der Hülle des Ballons 101 ausgebreitet. Dazu wird der Ballon 101 von der Transporteinheit 400 heruntergeladen.
Anschließend erfolgt die Befüllung des Ballons 101 mit einem in den Gasspeicherflaschen 500 (siehe 9 und 10) unter Druck stehenden Traggas. Insbesondere kommt ein „Leichter-als-Luft“-Traggas, insbesondere Helium oder Wasserstoff, zum Einsatz, wobei der Druck in den Gasspeicherflaschen 500 vorzugsweise aus Vereinfachungsgründen so gewählt ist, dass bei der Befüllung des Ballons 101 kein Druckminderer benötigt wird, wodurch die Befüllzeit des Ballons 101 im Vergleich zur Befüllung mit einem Druckminderer wesentlich verkürzt wird.
Der Ballon 101 weist in einer bevorzugten Ausführungsform beispielsweise einen Durchmesser von 10 m auf. Zur Befüllung werden für diese Ausführungsform 550 m³ Traggas aus sechs bis acht Gasspeicherflaschen 500 verwendet. In vorteilhafter Weise werden ferner neuartige Kunststoffdruckflaschen verwendet, die leichter zu handhaben und zu transportieren sind.
Das Traggas sorgt für den erforderlichen Auftrieb, den so genannten Nettoauftrieb des Luftfahrzeugs L, der benötigt wird, um die Gesamtmasse m_Gesamt des Luftfahrzeugs L mit Pilot P1 und Rettungssanitäter P2 vom Gelände G abzuheben und vom Startort SO zum Einsatzort EO und zurück zum Landeort LO zu fliegen.
Die zu berücksichtigende Gesamtmasse des Luftfahrzeugs L (ohne zu rettende Person) setzt sich aus folgenden Teilmassen zusammen. m_Gesamt = m_{Ballon(100; 101)} + m_{Antriebseinheit(200...)} + m_Pilot(P1) + m_{Rettungseinheit(300...)} + m_{Rettungssanitäter(P2)} + m_{Gesamtballast} + m_{Zubhör (301, 302, 303, 304, 305 etc.)}Formel 1: m_{Gesamtballast} = m_{Ballasteinheit(102)} + m_{Ballastanker(306) oder Ballastbehälter} Formel 2:
Die Masse m_{Antriebseinheit} der Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 umfasst dabei auch die Masse der ersten Haltestruktur 200A und die Masse des Pilotensitzes 200B und des Antriebes.
Die Masse m_{Rettungseinheit} der Rettungseinheit 300 umfasst dabei die Masse der zweiten Haltestruktur 300A des mindestens einen Rettungsassistentensitzes 301 oder der mehreren Rettungsassistentensitze 301.
Im Stand der Technik wird zwischen Luftfahrzeugen, die leichter als Luft sind und sich mittels statischem Auftrieb in der Luft halten und Luftfahrzeugen, die schwerer als Luft sind, die mittels dynamischen Auftriebs fliegen, unterschieden.
Ferner wird oft zwischen Luftfahrzeugen mit eigenem Antrieb und ohne eigenen Antrieb unterschieden.
Im vorliegenden Fall handelt es sich um ein Luftfahrzeug L, welches sich mittels statischen Auftriebs (Traggas im Ballon 101) in der Luft hält. Der durch das Traggas (Helium (He)), (Wasserstoff (H₂)) im Ballon 101, welches leichter als Luft ist, erzeugte Nettoauftrieb des Luftfahrzeugs L ist so groß, dass sich das Luftfahrzeug L insgesamt allein durch den statischen Auftrieb des Traggases im Ballon 101 in der Luft hält.
Darüber hinaus verfügt das Luftfahrzeug L noch über einen eigenen Antrieb in der Antriebseinheit 200, der jedoch nicht dazu dient, das Luftfahrzeug L mittels dynamischen Auftriebs in der Luft zu halten, sondern welcher nur dazu dient, das Luftfahrzeug L, wie bereits erläutert, von einem Startort SO zu einem Einsatzort EO und zu einem Landeort LO zurück zu manövrieren.
Das Ballonsystem 100 umfasst die Ballasteinheit 102 zum Ballastausgleich, welche insbesondere in der Nichtgebrauchssituation, bei der das Luftfahrzeug L am Startort SO zum Einsatz in einer Gebrauchssituation vorbereitet (befüllt) wird, bevor es während der Gebrauchssituation zum Einsatzort EO manövriert und dort beispielsweise für die Rettung eingesetzt und anschließend wieder zurück zum Landeort LO manövriert wird.
Die Ballasteinheit 102 wird zum Ballastausgleich in der Gebrauchssituation verwendet, da das Luftfahrzeug L durch Ballaständerung aufsteigt und der Ballast des Luftfahrzeuges L in der Gebrauchssituation beispielsweise durch Reduzierung von Personen oder Hinzunahme von Personen variiert, wie noch näher erläutert wird.
Über die mit einem Ballast gefüllte Ballasteinheit 102 findet in der Gebrauchssituation beziehungsweise beim Übergang von der Nichtgebrauchssituation in die Gebrauchssituation, insbesondere bei der Startvorbereitung und bei der Landung des Luftfahrzeugs L prinzipiell ein situationsabhängiger Ballastausgleich statt.
Bevor der Ballon 101 befüllt wird, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass der Ballon 101 mit der Transporteinheit 400 über ein in 11 dargestelltes Halteseil 107 verbunden ist, so dass der Ballon 101 indirekt – über die Transporteinheit 400 – sicher mit dem Gelände G verbunden ist. Es versteht sich, dass der Ballon 101 in einer anderen Ausgestaltung auch direkt mit dem Gelände G verbunden sein kann.
Erst in gesicherter Nichtgebrauchsposition, bei der der Ballon 101 indirekt oder direkt mit dem Gelände G verbunden ist, wird der Ballon 101, wie oben erläutert, mit Traggas gefüllt.
Danach erfolgt die Montage der Ballasteinheit 102, die in vorteilhafter Weise innerhalb der Ballonleinen 103 befestigbar ist.
In einem nächsten vorbereitenden Verfahrensschritt erfolgt die Montage der Steuer- und Antriebseinheit 250, 200. Die Steuereinheit 200 umfasst mindestens den Sitz für die erste Person P1, insbesondere den Piloten, insbesondere den Pilotensitz 200B.
Die Antriebseinheit 200 umfasst den motorischen Antrieb sowie die notwendigen Antriebsorgane, wie beispielsweise den Propeller 201 und ferner die Steuerorgane zum Manövrieren des Luftfahrzeugs L, wie das bereits erwähnte mindestens eine Seitenruder 202 und das Höhenruder 203.
Die Steuerung der Antriebseinheit 200 erfolgt von der Steuereinheit 250 aus. In der in den 3, 4 und 6 dargestellten ersten Ausführungsvariante bilden die Rettungseinheit 300 und die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 eine bifunktionale kompakte Einheit (Kompakteinheit). Die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 mit integrierter Rettungseinheit 300 stellt eine bevorzugte erste Ausführungsvariante dar, die sich durch eine hohe Kompaktheit auszeichnet.
In der anderen zweiten Ausführung (5) ist die Rettungseinheit 300 kein integraler Bestandteil der Steuereinheit 250, wodurch die Steuereinheit 250 mit der Rettungseinheit 300 in einem zusätzlichen Montageschritt verbunden wird, so dass die Rettungseinheit 300 nach der Montage, beispielsweise über die in 5 dargestellten Verbindungsmittel (Halteseile oder Gestänge), mit der Steuereinheit 250 indirekt verbunden ist.
In dieser zweiten Ausführung stellt die Rettungseinheit 300 ihrerseits eine separate Einheit dar. Der Vorteil dieser zweiten Ausführung besteht darin, dass die Einheiten 250, 300 jeweils für sich leichter und somit einfacher handhabbar sind und ferner unabhängig voneinander hinsichtlich ihrer Aufgabe und Funktion konzipiert werden können.
Die Rettungseinheit 300 umfasst ebenfalls mindestens einen Sitz, der als Rettungsassistentensitz 301 bezeichnet wird und in dieser dritten Ausgestaltungsvariante innerhalb der Gebrauchssituation insbesondere dazu dient, eine zweite Person P2, insbesondere einen Rettungsassistenten P2 aufzunehmen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt dem Rettungsassistentensitz 301 für den Rettungsassistent P2 ein weiterer Sitz (siehe insbesondere 5) gegenüber.
Die Rettungseinheit 300 umfasst somit mindestens einen Rettungsassistentensitz 301 oder wie 5 zeigt einen weiteren Rettungsassistentensitz oder zusätzliche weitere Rettungsassistentensitze, so dass in der Rettungseinheit 300 ein, zwei oder mehrere Personen Platz nehmen können.
In allen Ausgestaltungsvarianten wird der Ballon 101 noch in der Nichtgebrauchsposition am Startort SO ausgetrimmt.
Nachdem der Pilot P1 auf seinem Sitz 200B oder der Pilot P1 auf seinem Sitz 200B und der Rettungsassistent P auf seinem Sitz 300B Platz genommen haben, steht das Luftfahrzeug L grundsätzlich bereit, um vom Startort SO zum Einsatzort EO zu fliegen.
Nachfolgend werden anhand der 3, 4, 5 und 6 die Verfahrensschritte zur Rettung von mindestens einer Person P3 erläutert, wobei auf die bestehenden Unterschiede zwischen den 3, 4, 5 und 6 eingegangen wird.
Bei der Rettung einer Person P3 steht die gesamte Einsatzmannschaft, bestehend aus mindestens einem Piloten P1 und mindestens einem Rettungsassistent P2 sowie mindestens einem Windenbediener am Boden des Geländes G (siehe 11) untereinander vorzugsweise per Funk in Verbindung. Der mindestens eine Windenbediener bildet eine Bodenmannschaft, die zur Unterstützung der Start- und Landephase I, IV zur Verfügung steht.
Startphase I: Das Luftfahrzeug L wird zunächst durch Lösen der nur in 11 dargestellten Niederhol- oder Halteseile 800 vom Gelände G gelöst.
Das Luftfahrzeug L steigt, wie oben erläutert, in Abhängigkeit des vorgebbaren Gesamtballastes m_{Gesamtballast} und der vorgebbaren Befüllmenge an Traggas im Ballon 101 unter Berücksichtigung der Gesamtmasse m_Gesamt des Luftfahrzeugs L in eine gewünschte Flughöhe auf.
Das Luftfahrzeug L verbleibt während seines Einsatzes in der Luft und wird erst nach Beendigung des einmaligen oder mehrmaligen Rettungseinsatzes am Landeort LO wieder zum Boden des Geländes G niedergeholt und am Boden gesichert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, das Luftfahrzeug L während des Rettungseinsatzes dauerhaft direkt mit einer nicht näher dargestellten Winde mit dem Gelände G und/oder mit mindestens einer in die Transporteinheit 400 integrierten Winde über das Halteseil 107 zu verbinden.
Als auf der mindestens einen Winde vorgehaltenes Verbindungselement, welches mit dem Luftfahrzeug L in Verbindung steht, wird ein leichtes, belastbares Seil vorgeschlagen, welches allgemein als Halteseil 107 bezeichnet wird, und als Sicherungsleine dient und durch den auf dem Gelände G platzierten Windenbediener betätigt, das heißt freigegeben oder eingeholt, wird.
Flugphase II: Nach Erreichen einer gewünschten Starthöhe korrigiert der Pilot P1 den Ausgleichtrimm und kann zur Einstellung der gewünschten Flughöhe gegebenenfalls Traggas ablassen oder Ballast aus der Ballasteinheit 102 abwerfen, woraus deutlich wird, dass die Ballasteinheit 102 nicht nur zum Ballastausgleich in der Nichtgebrauchssituation benötigt wird, sondern auch in der Gebrauchssituation während der Flugphase II zur Einstellung der Start- beziehungsweise Flughöhe eingesetzt wird.
Anschließend wird die Antriebseinheit 200 gestartet und es wird Schub erzeugt, wobei die Steuerorgane das Luftfahrzeug L in die gewünschte Flugrichtung steuern.
In einer bevorzugten Ausgestaltung lassen sich beispielsweise sowohl das Antriebsorgan (der Propeller 201) der Antriebseinheit 200 als auch die Steuerorgane (wie das mindestens eine Seitenruder 202 und das Höhenruder 203) insgesamt gegenüber einer gedachten Vertikalen oder um die gedachte Vertikale verschwenken, so dass ein Manövrieren bereits über den erzeugten Schub und die Einstellung der Schubrichtung durch Verschwenken der gesamten Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 an sich bewirkbar ist, ohne dass die Seitenruder 202 und das Höhenruder 203 betätigt werden.
Als Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 kann beispielsweise eine Antriebseinheit eines Ultraleichtflugzeuges eingesetzt werden. Ultraleichtflugzeuge sind kleine, sehr leichte motorgetriebene Luftfahrzeuge.
Sie sind bereits mit mindestens einem Pilotensitz 200B und Antriebsorganen sowie den Steuerorganen ausgerüstet. Es werden jedoch bei dem erfindungsgemäßen Luftfahrzeug L keine Tragflächen angeordnet.
Das Luftfahrzeug L wird durch den Piloten P1 mittels der Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 zu dem Einsatzort EO manövriert.
Am Einsatzort EO wird das Luftfahrzeug L auf Position gehalten.
Rettungsphase III: An der Rettungseinheit 300 befinden sich beispielsweise zwei Winden mit jeweils einem ersten und einem zweiten Seil 301, 302, wie in allen 3 bis 6 dargestellt ist.
Zu den Unterschieden in den Fig. 3 bis Fig. 6:
Gemäß 3 ist an dem ersten Seil 301 ein schließbarer Kranhaken angeordnet, an dem beispielsweise ein Ballastanker 306 oder ein Rettungsgerät 304, 305 befestigbar ist.
An dem zweiten Seil 302 ist ein erstes Rettungsgerät 304, in der Art eines Rettungsgeschirrs oder Rettungsgürtels oder ein zweites Rettungsgerät, in der Art einer Rettungstrage 305 (in 8 dargestellt) oder ein drittes Rettungsgerät in der Art eines Rettungskorbes (nicht dargestellt) befestigt. Am Ende des zweiten Seiles 302 sind somit je nach Bedarf verschiedene Rettungsgeräte 304, 305 anordbar.
Gemäß den 4 und 5 ist an dem ersten Seil 301 das erste Rettungsgerät 304, in der Art eines Rettungsgeschirrs oder Rettungsgürtels angeordnet. An dem zweiten Seil 302 ist ein schließbarer Kranhaken angeordnet, an dem beispielsweise der Ballastanker 306 befestigt ist.
Gemäß 6 ist an beiden Seilen 301 und 302 das erste Rettungsgerät 304, in der Art eines Rettungsgeschirrs oder Rettungsgürtels angeordnet. Das Rettungsgeschirr 304 kann eine oder beispielsweise auch zwei Schlaufen umfassen, so dass eine erste Schlaufe für den Rettungsassistenten P2 und eine zweite Schlaufe für die zu rettende Person P3 innerhalb eines Rettungsgeschirrs 304 ausgebildet ist.
Erstes Rettungsszenario:
Am Einsatzort EO wird das Luftfahrzeug L in der Luft auf Position gehalten und der Rettungsassistent P2 bleibt in seinem Rettungsassistentensitz 301 sitzen und lässt, wie in 3 gezeigt ist, durch Ausfahren des zweiten Seiles 302 das Rettungsgeschirr 304 oder die Rettungstrage 305 oder den Rettungskorb zu der zu rettenden Person P3 herunter, wobei die zu rettende Person P3 selbstständig in das jeweilige Rettungsgerät 304, 305 einsteigt und durch Aufsteigen des Ballons 101 durch Ablassen von Ballastwasser aus der Ballasteinheit 102 oder Nachfüllen von Traggas in den Ballon 101 und gegebenenfalls durch Heraufziehen zur Rettungseinheit aus der Gefahrenzone am Einsatzort EO geborgen wird. Beim Bergen der zu rettenden Person P3 wird eine Einsatzhöhe von circa 20 m über dem Einsatzort EO vorgeschlagen.
Das Ablassen von Ballastwasser aus der Ballasteinheit 102 oder Nachfüllen von Traggas in den Ballon 101 wird durch den Piloten P1 in Abstimmung mit dem Rettungsassistenten P2 vorgenommen.
Das Heraufziehen der zu rettenden Person P3 wird durch den Rettungsassistent P2 bewerkstelligt, der die zu dem zweiten Seil 301 zugehörige Winde bedient und die Person P3 zu sich heraufzieht. Insofern die Rettungseinheit 300 mehrere Rettungsassistentensitze aufweist, kann die gerettete Person P3 in einen der weiteren Rettungsassistentensitze gesetzt werden.
Dadurch, dass das Rettungsgeschirr 304 zwei Schlaufen aufweist, können bei diesem ersten Rettungsszenario, bei dem der Rettungsassistent P2 in seinem Rettungsassistentensitz 301 sitzen bleibt, gleichzeitig zwei Personen – in jeder Schlaufe des Rettungsgeschirrs 304 eine Person – gerettet werden. Es versteht sich, dass auch zwei Personen in zwei Rettungsgeschirren 304 mit je einer Schlaufe oder vier Personen mit vier Schlaufen in zwei Rettungsgeschirren gleichzeitig geborgen werden können.
Der Ballastanker 306 an dem zweiten Seil 302 kommt bei diesem Rettungsszenario nicht zum Einsatz. Es erfolgt der Rückflug des Luftfahrzeugs L zum Landeort LO, an dem die gerettete Person P3 oder die geretteten Personen P3 endgültig geborgen wird/werden.
Zweites Rettungsszenario:
In einem zweiten Rettungsszenario wird das Luftfahrzeug L ebenfalls vom Piloten P1 in Schwebestellung über dem Einsatzort EO des Luftfahrzeugs L platziert. Vorgeschlagen wird auch hier eine Einsatzhöhe von circa 20 m über dem Einsatzort EO.
In diesem zweiten Rettungsszenario lässt sich der Rettungsassistent P2, wie 6 zeigt, in der ersten Schlaufe des Rettungsgeschirrs 304 an dem ersten Seil 301 hängend selber sukzessiv über das erste Seil 301 durch Fernsteuerung der zugehörigen Winde zum Einsatzort EO herunter.
Parallel dazu lässt der Pilot P1, vorzugsweise entsprechend der Anweisung des Rettungsassistenten P2, den Ballastanker 306 an dem zweiten Seil 302 über die zugehörige Winde herunter. Zu hoher Auftrieb des Luftfahrzeugs L wird über Traggasabgabe verringert. Der Pilot P1 bedient dazu eine Ventilvorrichtung, die im oberen Bereich des Ballons 101 Traggas entweichen lässt.
Auf einer geeigneten Absetzfläche am Einsatzort EO wird der Ballastanker 306 oder ein Ballastbehälter auf dem Gelände G geankert, wodurch das Luftfahrzeug L insgesamt auf dem Gelände G fixiert ist. Dazu ist an der zweiten Haltestruktur 300A der Rettungseinheit 300 neben der jeweiligen Rettungswinde an dem ersten und zweiten Seil 310, 302 für den Rettungsassistenten P2 und die zu rettende Person P3 ein drittes, nicht dargestelltes Seil 303 für den Ballastanker 306 angeordnet.
Der sich selbst in der ersten Schlaufe des Rettungsgeschirrs 304 befindende Rettungsassistent P2 kann jetzt aktiv am Einsatzort EO helfen, eine hilfebedürftige Person P3 zu bergen, indem er die Person P3 beispielsweise in die zweite Schlaufe seines Rettungsgeschirrs 304 am ersten Seil 310 oder wie dargestellt in die Schlaufe des anderen Rettungsgeschirrs 303 am zweiten Seil 302 aufnimmt.
Im Falle der Verwendung der Rettungstrage 305 oder des Rettungskorbes wird sich der Rettungsassistent P2 durch Fernsteuerung der zugehörigen Winde gemeinsam mit der Rettungstrage 305 oder dem Rettungskorb beispielsweise an einem ersten Seil 301 herablassen und birgt die zu rettende Person P3, indem er diese Person P3 in die Rettungstrage 305 legt oder indem diese Person zu ihm in den Rettungskorb steigt.
Durch Aufsteigen in die vorgebbare Flughöhe des Ballons 101 und Heraufziehen des Rettungsgeschirrs 304 oder der Rettungstrage 305 oder des Rettungskorbes werden beide Personen, der Rettungsassistent P2 und die mindestens eine zu rettende Person P3, in oder an der Rettungseinheit 300 geborgen.
Durch Ausklinken des Ballastankers 306, das heißt Trennung des Ballastankers 306 vom Luftfahrzeug L, steigt das Luftfahrzeug L nach der Rettungsaktion nach oben, wie es in den 2 und 3 verdeutlicht ist. Bei dieser Lösung mit einem Ballastanker 306 geht der Ballastanker 306 bei jeder Rettungsaktion verloren und wird am Startort SO ersetzt.
Bei der Lösung mit einem Ballastsack als Ballastbehälter, der zuvor mit Ballast, insbesondere Ballastwasser gefüllt worden ist, kann zum Aufstieg des Ballons 101 des Luftfahrzeuges L dafür gesorgt werden, dass Ballast aus dem Ballastbehälter entweicht. Dadurch steigt das Luftfahrzeug L nach der Rettungsaktion nach oben, wobei der Ballastsack in diesem Fall nicht verloren geht, wobei der Ballastsack für einen nächsten Rettungseinsatz und am Startort SO wieder mit Ballast aufgefüllt werden kann.
Drittes Rettungsszenario:
Bei diesem dritten Rettungsszenario wird eine Luftbrücke aufgebaut.
Es können eine oder mehrere zu rettende Personen P3 geborgen werden, indem der Rettungsassistent P2 zeitweise am Einsatzort EO verbleibt.
Die Vorgehensweise entspricht dem zweiten Szenario (6), jedoch wird auf das Heraufziehen des Rettungsgeschirrs 304 oder der Rettungstrage 305 oder des Rettungskorbes verzichtet. Hierdurch kann pro Einsatz eine Person P3 mehr gerettet werden, da der Rettungsassistent P2 am Einsatzort bleibt. Es versteht sich, dass der Rettungsassistent P2 mit einer zuletzt geborgenen Person P3 zurückkehrt.
Landephase IV: Der Rückflug erfolgt analog dem Hinflug, wobei der nur in 11 dargestellte Windenbediener am Landeort LO das Luftfahrzeug L zunächst über die Sicherungsleine 107 am Geländeboden befestigt.
Am Landeort LO werden vom Piloten P1 die so genannten Niederholseile 800 vom Luftfahrzeug L aus der Bodenmannschaft zugeführt und von der Bodenmannschaft eingefangen und das Luftfahrzeug L wird über die bodenseitigen Winden 700 niedergeholt.
Das Luftfahrzeug L wird über die Niederholseile 800 und die bodenseitigen oder an der Transporteinheit 400 angeordneten zugehörigen Winden 700 stabilisiert und heruntergezogen.
Das entsprechende Rettungsgerät 304, 305 am Fluggerät L wird am Landeort LO nur soweit wie notwendig heruntergelassen. Bevor die geretteten Personen P3 beziehungsweise die mindestens eine gerettete Person P3 und der Rettungsassistent P2 das Luftfahrzeug L verlassen, wird Ballast, insbesondere Ballastwasser, in die als Ballastreservoir ausgebildete Ballasteinheit 102 innerhalb der Ballonleinen 103 nachgepumpt, bis die Personen P2, P3 in einer bestimmten geringen Höhe über dem Gelände G aussteigen können, da das Fluggerät L durch das Nachpumpen von Ballastwasser absinkt. Die Versorgung der geretteten Personen P3 übernimmt die Bodenmannschaft.
Für einen erneuten Einsatz wird ferner bei Bedarf Kraftstoff für den motorischen Antrieb der Antriebseinheit 200 nachgetankt. Zudem wird bei Bedarf weiterer Ballast, insbesondere Ballastwasser in die Ballasteinheit 102 gefüllt.
Bei der Lösung mit einem Ballastanker 306 wird ein neuer Ballastanker 306 angehängt. Danach ist das Luftfahrzeug L wieder für einen weiteren Einsatz vorbereitet.
Der Unterschied zwischen den 7 und 8 besteht darin, dass 7 ein erstes Gelände G1 mit einer ersten kleinen Rettungszone Z1 zeigt. Für eine kleine Rettungszone Z1 wird vorzugsweise das erste Rettungsszenario vorgesehen, bei dem es nicht notwendig ist, einen Ballastanker 306 beziehungsweise einen Ballastbehälter am Einsatzort EO abzuwerfen. Am Einsatzort EO wird das Luftfahrzeug L auf Schwebeposition gehalten und die mindestens eine zu rettende Person P3 wird über eines der beschriebenen Rettungsgeräte 304, 305 aus der sehr kleinen Rettungszone Z1 gerettet.
8 zeigt ein zweites Gelände G2 mit einer zweiten großen Rettungszone Z2, insbesondere eine gegenüber der ersten kleinen Rettungszone Z1 größere zweite Rettungszone Z2. Für eine größere Rettungszone Z2 wird vorzugsweise das zweite und/oder dritte Rettungsszenario vorgesehen, bei dem am Einsatzort EO aufgrund der großzügigeren Platzverhältnisse gefahrlos ein Ballastanker 306 beziehungsweise ein Ballastsack abgeworfen werden kann. Am Einsatzort EO wird das Luftfahrzeug L ebenfalls auf Schwebeposition gehalten, der Ballastanker 306 beziehungsweise der Ballastsack wird aufgrund der besseren Platzverhältnisse sicher abgeworfen und die mindestens eine zu rettende Person P3 wird aus der großen Rettungszone Z2 gerettet. Es versteht sich, dass bei einer zweiten großen Rettungszone Z2 grundsätzlich auch das erste Rettungsszenario zum Einsatz kommen kann.
Die 3 bis 11 zeigen, wie das Luftfahrzeug oder Fluggerät L zum Transport von zu rettenden Personen in Katastrophenfällen, insbesondere Überschwemmungen und Erdbeben, eingesetzt wird.
Das Fluggerät L ist flexibel für den jeweiligen Anwendungsfall ausgestattet und ist somit ein multifunktionales Fluggerät beziehungsweise Luftfahrzeug.
Das Luftfahrzeug L wird, wie die 9 und 10 verdeutlichen, in Nichtgebrauchssituation in Komponenten zerlegt. In der Nichtgebrauchssituation wird das Fluggerät L in einer Transporteinheit 400 gelagert. Die Transporteinheit 400 dient ferner als Plattform für Start und Landung des Fluggerätes L.
Die Transporteinheit 400 ist ein Anhänger, der von einem herkömmlichen Personenkraftwagen mit Anhängerkupplung zu dem Einsatzort EO gezogen werden kann.
Die Transporteinheit 400 weist vorzugsweise die Maße von circa 4 m Länge, circa 2 m Breite und eine Höhe von circa 2,20 m auf. Das Luftfahrzeug L inklusive Anhänger 400 und Gasspeicherflaschen 500 wiegt circa 1,5 t. Der Anhänger 400 weist zwei gefederte Achsen auf. Die Bodenfreiheit beträgt circa 0,3 m.
In dem Anhänger 400 sind im Wesentlichen folgende Komponenten gelagert.
Zur Nichtgebrauchssituation: Innerhalb des Anhängers 400 sind Gasspeicherflaschen 500 angeordnet, wobei beispielsweise acht druckfeste gewichtsarme Kunststoffflaschen mit circa je 0,55 m Durchmesser und einer Länge von circa 2,65 m angeordnet sind. Die Gasspeicherflaschen 500 sind zu einem Großbündel verbunden. Das Großbündel weist eine Umrahmung und einen Stoßschutz auf. Die Gasspeicherflaschen 500 sind bereits komplett verrohrt. Die Verrohrung der Gasspeicherflaschen 500 umfasst ein Einbeziehungsweise Auslassventil. Das Großbündel weist die Maße von circa 3 m Länge, circa 1,95 m Breite und circa 1,40 m Höhe auf. Das Großbündel sitzt innerhalb einer Containerhülle 402 und wird als eigene Einheit zugelassen und ist auf Druck- und Stoßsicherheit sowie Feuerfestigkeit getestet und zertifiziert. Das Großbündel bildet eine in sich geschlossene Einheit, die bei Bedarf, vorzugsweise vor dem Aufbau der Plattform, aus dem System herausgelöst werden kann. So ist ein Austausch oder das Nachfüllen des Großbündels noch während des Einsatzes möglich.
Die Containerhülle 402 des Containers füllt den vorderen Bereich des Anhängers komplett aus. Die notwendige Befüll- und Entleertechnik wird vorzugsweise auf der Seite der Deichsel des Anhängers 400 angeordnet. In dem hinteren Teil des Anhängers 400 befindet sich der Lagerraum 401 für bestimmte Komponenten. Der Lagerraum 401 weist circa 1 m Länge, circa 2 m Breite und circa 1,40 m Höhe auf. Zusätzliche Lagerfächer befinden sich unterhalb des Bodens des Anhängers 400.
Oberhalb des Containers ist eine Plattform 600 montiert, die sich unmittelbar auf dem Rahmen des Anhängers abstützt, so dass keine Kräfte in den Container eingeleitet werden.
Die Plattform 600 ist in 11 in Gebrauchssituation dargestellt. Die Plattform ist circa 2 m breit und 4 m lang. Durch weitere einzelne Plattformelemente, die im unteren Bereich des Bodens (nicht dargestellt) des Anhängers 400 gelagert werden, wird die Plattform 600 in der Gebrauchssituation (11) durch Anbau der Plattformelemente auf eine vorzugsweise kreisförmige Fläche mit einem Durchmesser von circa 12 m vergrößert.
Die Plattform 600 ist in der Gebrauchssituation begehbar (Auslegung auf eine Belastung von 150 kg/m²). Die Plattform 600 wird vorzugsweise mit einem vorzugsweise steckbaren Geländer versehen. Der Zugang auf die Plattform 600 erfolgt über eine Trittleiter, die ebenfalls ein Geländer aufweist. Geländer und Trittleiter sind vorzugsweise ebenfalls im unteren Bereich des Bodens (nicht dargestellt) des Anhängers gelagert.
In der Nichtgebrauchssituation ist auf der Plattform 600 der Ballon 101 beziehungsweise die unbefüllte Ballonhülle 101 gelagert. Die Ballonhülle 101 weist vorzugsweise einen Durchmesser von circa 10 m auf und wird komplett mit Entleerungsplatte oben, Befüllplatte unten sowie der gesamten Leinenführung von vorzugsweise drei Niederholleinen 800, 22 Ballonleinen (Ösenleinen) und die Sicherheitsleine 107 auf der Plattform 600 gelagert.
In der auf dem Anhänger 400 gelagerten Nichtgebrauchssituation ist die Ballonhülle des Ballons 101 mit einer wetterfesten Plane bedeckt und fest verzurrt. Die Falthöhe der Ballonhülle des Ballons 101 beträgt nicht mehr als 0,4 m, so dass die Gesamthöhe des Anhängers 2,20 m nicht überschreitet.
Im Zentrum der Ballonhülle des Ballons 101 liegt die Ballasteinheit 102, die vorzugsweise ein Speichervolumen von 250 l Wasser umfasst.
In der Nichtgebrauchssituation ist die Ballasteinheit 102 leer (entleert), so dass die untere Befüllplatte des Ballons 101 in der Ballasteinheit 102 in einer gepolsterten Ummantelung gelagert ist.
Die Ballasteinheit 102 sitzt auf dem Lastring 104, der ebenfalls auf der Plattform 600 als unterster Teil des Ballons 101 gelagert ist. Der Lastring 104 hat vorzugsweise einen Außendurchmesser von 1,95 m. Die Ballasteinheit 102 liegt innerhalb des Lastrings 104 mit einem Durchmesser von 1,85 m. Der Lastring 104 weist eine Bauhöhe von circa 0,3 m auf.
Im späteren Einsatz in der Gebrauchssituation wird die Ballasteinheit 102 mit Wasser befüllt und mit einem nicht näher dargestellten Deckel verschlossen. Die Ballasteinheit umfasst im Inneren Querrippen, um ein Aufschaukeln des Wassers zu vermeiden.
Die Ballasteinheit 102 weist seitlich einen ankoppelbaren Befüll- und Entleerungsschlauch auf, über den auch die Entleerung erfolgen kann. Innerhalb der Ballasteinheit 102 verläuft die Befüllung der Ballasteinheit 102 durch ein Rohr vom Befüll- und Entleerungsschlauch nach oben und die Entleerung der Ballasteinheit 102 erfolgt durch den Abfluss zum Befüllund Entleerungsschlauch nach unten. Die Entleerung der Ballasteinheit 102 wird von dem Piloten P1 durch Ziehen an einer Leine gezielt vorgenommen. Das zugehörige Entleerungsventil schließt dabei selbsttätig durch ein vorgespanntes Federelement, welches sich beim Öffnen des Ventils in Öffnungsrichtung zusätzlich spannt und sobald keine Zugkraft mehr auf die Leine aufgebracht wird, schließt das Ventil die Ballasteinheit 102.
Die weiteren nicht erwähnten Komponenten sind in dem Lagerraum 401 oder gemeinsam mit dem Ballon 101 auf der Plattform gelagert, wie die Bezugszeichen in 11 verdeutlichen.
Zur Gebrauchssituation: Beim Aufbau des Fluggerätes L wird der Anhänger 400 geparkt und vom Zugfahrzeug abgekoppelt. Der Anhänger 400 wird zunächst an vier Halteleinen (nicht dargestellt) am Boden verankert, oder an Gewichten befestigt. Dadurch kann der Anhänger 400 ein sicheres am Gelände G gesichertes Gegengewicht für das Fluggerät L bilden. Falls erforderlich, insbesondere bei längeren Einsätzen kann das Großbündel vor dem Parken, zum Nachfüllen oder Austausch, aus der Anhängereinheit 400 herausgelöst werden.
Anschließend wird die Plattform 600 aufgebaut. Durch Herausziehen der zusätzlichen Plattformelemente aus dem Fahrzeugboden und sukzessiven Anschluss der Plattformelemente an die Plattform 600 oberhalb der Containerhülle 402 wird die Plattform 600 gemäß 11 zu der vergrößerten, vorzugsweise kreisrunden Plattform 600 ergänzt. Die Plattformelemente weisen Stützen auf, die abgeklappt und verriegelt werden.
Nach dem Abklappen der Stützen wird die Trittleiter befestigt und das Geländer aufgesteckt.
Anschließend werden drei Erdanker in einem vorgebbaren Abstand vom Anhänger 400 in das Gelände G gesetzt, an denen Umlenkrollen für die vorzugsweise motorgetriebenen Niederholwinden 700 befestigt werden.
Danach werden ein Windmessgerät und die weitere Ausrüstung, die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 gemäß der ersten Ausgestaltungsvariante aufgebaut oder gemäß der zweiten und dritten Ausgestaltungsvariante die Funktionseinheit 300, insbesondere eine Rettungseinheit 300, an die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 angebaut.
Die Ballonhülle des Ballons 101 wird auf der vergrößerten Plattform 600’ ausgebreitet und die vorzugsweise drei Niederholseile 800 werden, wie in 11 dargestellt ist, in die bodenseitigen Niederholwinden 700 eingelegt.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform werden die Niederholseile 800 über bodenseitige Umlenkrollen, die mittels der Erdanker oder einem Ballastblock im Dreieck außerhalb der vergrößerten Plattform 600’ mit einem Abstand von circa 10 m zur Mitte der Plattform 600’ des Anhängers 400 befestigt sind, geführt. Die Niederholseile 800 laufen in dieser Ausführungsform über die Umlenkrollen zu motorisch angetriebenen Winden-Spannstationen, die am Anhänger 400 angeordnet sind. Die Motoren und Spannstationen der Niederholwinden 700 sind in dieser Ausführungsform nebeneinander an der Deichsel des Anhängers 400 angeordnet.
Die Winden werden von einer Person einzeln oder simultan gesteuert. Erst danach wird der Ballon 101 mit Traggas befüllt. Die Befüllung des Ballons 101 erfolgt über einen weiteren gasdichten Schlauch vom Entleerungsventil der Gasspeicherflaschen 500 und wird manuell oder automatisch geregelt.
Sobald der Ballon 101 schwebt, wird er kontrolliert über die Niederholwinden 700 so positioniert, dass der Lastring 104 circa 1 m oberhalb der Plattform 600’ angeordnet ist.
Danach erfolgt die Befüllung der Ballasteinheit 102 mit Wasser und die Montage der Steuereinheit 250 mit Pilotensitz 200B und der Antriebseinheit 200 und im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt im Rettungseinsatz die Montage der Rettungseinheit 300 mit dem Rettungsassistentensitz 301.
Zur Montage der Steuer- und Antriebseinheit 200, 250 und der Rettungseinheit 300, 301 wird der Ballon 101 weiter mit Traggas befüllt und aufgeblasen, damit zunächst die Trageinheit 105 mit einer am unteren Ende der Trageinheit 105 angeordneten, als Haltestruktur 200A, 300A ausgebildeten Traverse, die Längs- und Quertraversen 200L, 300L, 200Q, 300Q umfasst und circa 1 m unterhalb des Lastringes 104 montierbar ist.
Der Lastring 104 weist den oberen Ring und den unteren Ring auf. Der untere Ring steht gemäß einer der beiden Ausführungsmöglichkeiten mit den Ballonleinen 103 in Verbindung, während der obere Ring mit der Trageinheit 105 verbunden ist.
Dadurch ist die Trageinheit 105 und alle unterhalb der Trageinheit 105 angeordneten mit der Trageinheit 105 in Verbindung stehenden Komponenten relativ zu dem Ballon 101 verdrehbar angeordnet. Auch die Rettungseinheit 300, 301 kann dadurch in eine bestimmte Position um ihre vertikale Achse gedreht werden.
Die Traverse als Haltestruktur 200A, 300A hängt an der Trageinheit 105, wobei die in Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges L quer angeordneten Quertraversen 200Q, 300Q beispielsweise circa 1 m breit und die in Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges L vertikal angeordneten Längstraversen 200L, 300L beispielsweise circa 2 m lang sind.
Bei einer zweiteiligen Ausführung weist die erste Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 zwei Quertraversen 200Q und zwei Längstraversen 200L auf, die vorzugsweise einen rechteckigen Rahmen bilden. Die zweite Haltestruktur 300A der Funktionseinheit 300 weist ebenfalls zwei Quertraversen 300Q und zwei Längstraversen 300L auf, die vorzugsweise ebenfalls einen rechteckigen Rahmen bilden. Bei der zweiteiligen Ausführung erfolgt die Verbindung der beiden rahmenartigen Traversen über das nicht näher dargestellte Verbindungsmodul 106.
Bei einer einteiligen Ausführung ist vorgesehen, eine rahmenartige Konstruktion aus zwei Quertraversen 200Q, 300Q und zwei Längstraversen 200L, 300L, die in der einteiligen Ausführungsvariante als Haltestruktur 200A, 300A für die Steuereinheit 250 und die Funktionseinheit 300 dient, auszubilden, wie insbesondere in den Vergrößerungen der 12, 12A und 13, 13A gut sichtbar dargestellt ist.
Im oberen Bereich der Traverse werden innerhalb der Haltestruktur 200A der Steuereinheit 250 der Pilotensitz 200B und die Antriebseinheit 200 mit den Flugsteuerelementen zur Steuerung des Luftfahrzeuges L montiert. Im oberen Bereich der Traverse der ersten Haltestruktur 200A wird somit der motorische Antrieb (Motor) mit Propeller 201 und die Seitenruder 202 sowie das Höhenruder 203 montiert. Die Flugsteuerelemente erlauben die Steuerung des Propellers 201 und des Seitenruders 202 sowie des Höhenruders 203, wobei die Steuerung von dem im Pilotensitz 200B der Steuereinheit 250 sitzenden Piloten P1 vorgenommen wird.
Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 mit dem Pilotensitz 200B in der Steuereinheit 250 sowie die Rettungseinheit 300 und der oder die Rettungsassistentensitze 301 sind in Nichtgebrauchssituation in dem Lagerraum 401 des Anhängers 400 untergebracht.
Der Propeller 201 ist vorzugsweise mit einem Außenschutzelement außen an der hinteren Anhängerwand befestigt.
Der beispielsweise 2,5 m lange Propeller 201 mit seinem Propellerkern wird gegenüber einer gedachten vertikalen Achse leicht um vorzugsweise +15°/–15° schwenkbar angeordnet. Die äußeren Schutzgitter des Propellers 201 werden im Lagerraum 401 separat gelagert und nach dem Anbau des Propellers 201 montiert.
Am unteren Ende der Traverse (erste Haltestruktur 200A) für die Steuereinheit 250 wird bei einer zweiteiligen Ausführung die zweite Haltestruktur 300A der Rettungseinheit 300 mit dem mindestens einen Rettungsassistentensitz 301 für den Rettungsassistenten P2
befestigt. An der vorzugsweise ebenfalls als Traverse ausgebildeten zweiten Haltestruktur 300A sind die Rettungsgeräte 304 und/oder 305 nebst zugehörigem ersten Seil 301 und/oder zweiten Seil 302 angeordnet.
Zu dem jeweiligen Seil 301 und 302 gehört jeweils eine an dem mindestens einen Rettungsassistentensitz 301 angeordnete Rettungswinde, die ebenfalls an dem Rettungsassistentensitz 301 befestigt sind, insbesondere eingehängt und gesichert sind.
Sobald der Pilotensitz 200B der Steuereinheit 250 nebst der Antriebseinheit 200 montiert ist, wird der Kraftstofftank des Motors befüllt und der Pilot P1 nimmt auf dem Pilotensitz 200B Platz. Der Pilot P1 besteigt das Fluggerät L ausgerüstet mit einem Helm und mit integrierter Kommunikationstechnik sowie Sicherheitskleidung und Schwimmweste sowie einem Notfallschirm.
Dann wird ein Testlauf der Systeme gemäß Checkliste durchgeführt. Das Fluggerät L wird dazu leicht angehoben. Nach dem Testlauf besteigt der Rettungsassistent P2 den Rettungsassistentensitz 301. Der Rettungsassistent P2 ist genauso ausgerüstet wird der Pilot P1.
Der Ballon 101 wird jetzt über die Niederholwinden 700 sukzessiv weiter nach oben gelassen.
Der Rettungsassistent P2 führt vorzugsweise je nach Einsatz ein Rettungsequipment mit, wie beispielsweise einen Erste-Hilfe-Koffer, Lebensmittel, Wasser, Decken, Befestigungshaken etc.
An der zweiten Haltestruktur 300A der Rettungseinheit 300 ist neben der jeweiligen Rettungswinde an dem ersten und zweiten Seil 310, 302 für den Rettungsassistenten P2 und die zu rettende Person P3 oder für zwei zu rettende Personen P3 eine weitere Winde (Ballastankerwinde) und ein drittes Seil 303 für den Ballastanker 306 beziehungsweise den befüllbaren Ballastwassersack angebracht. Der befüllbare Ballastwassersack ist mit bis zu 200 l Wasser befüllbar.
Der Rettungsassistent P2 und Ballastwassersack befinden sich zunächst noch auf der vergrößerten Plattform 600’, während der Ballon 101 durch Nachgeben der Niederholseile 800 mittels der Niederholwinden 700 weiter leicht aufsteigt, bis die Last aus den Niederholseilen 800 über die Ösenseile 103 und den Lastring 104 sowie die Trageinheit 105 in die Quertraverse 200Q übergeht.
Die Niederholseile 800 werden an die untere Quertraverse 300Q herangezogen und leicht lösbar befestigt, damit sie während des Einsatzes nicht frei schwingen können.
Das Gesamtsystem wird vor dem eigentlichen Start so ausgewogen, dass es in einem Schwebezustand ist.
Die Verteilung des Ballastwassers in der Ballasteinheit 102 und im Ballastwassersack hängt von dem jeweiligen Einsatz ab. Es wird von einer minimalen Masse von circa 25 kg in der Ballasteinheit 102 und einer Normmasse von circa 85 kg in dem Ballastwassersack ausgegangen.
Beim Start des Fluggerätes L wird der Rettungsassistent P2 mit dem Ballastwassersack leicht nach oben bewegt und der Pilot P1 beschleunigt das Fluggerät L mit einer Propellerstellung von +/–15° gegenüber der gedachten Vertikalen nach oben.
Es ist vorgesehen, dass sich der Rettungsassistent P2 in der Rettungseinheit 300 während des Fluges mit samt der Rettungseinheit 300 gegebenenfalls unmittelbar in den unteren Bereich der als zweite Haltestruktur 300A ausgebildeten Traverse hinaufzieht. Die Vorgehensweise, den Ballastwassersack über das Ballastankerseil 303 ganz nach oben in den unteren Bereich der Traverse zu ziehen, ist auch für den Ballastwassersack vorgesehen. Dadurch bilden der Ballon 101 und der Pilot P1 sowie der Rettungsassistent P2 und der Ballastwassersack eine Einheit.
Der Ballon 101 ist beispielsweise in einer Variante über eine Sicherungsleine 107 gesichert. Diese Sicherungsleine 107 ist, wie oben erläutert, ein leichtes Kunststoffseil mit leitfähigem Innenfaden zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen.
Die Sicherungsleine 107 ist mit dem Südpol des Ballons 101 verbunden. Es wird ferner in einer nicht dargestellten Variante eine Rückholleine an dem Nordpol des Ballons befestigt, wobei die Rückholleine am Boden (Gelände G) über eine Motorspillwinde mit Haspel geführt wird. Die mittels Erdanker oder Ballastblock befestigte Umlenkrolle ist hinter dem Anhänger 400 in Richtung Einsatzgebiet befestigt. Eine zugehörige Spillwinde sitzt auf der Deichsel des Anhängers. Die Deichsel ist zusätzlich in den Boden verankert beziehungsweise belastet. Ein Bediener sorgt dafür, dass die Rückholleine stets leicht gespannt ist. Die Rückholleine ist durch die Anbringung am Nordpol des Ballons 101 immer mindestens circa 20 m oberhalb des Ballastwassersackes angeordnet. Es besteht dadurch in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, dass der Pilot P1 Wasser aus dem Ballastwassersack ablässt und sich über die Rückholleine zum Startort SO zurückzieht.
Sobald der Ballon 101 in die Nähe der Bodenstation am Landeort LO kommt, wird zunächst die Sicherungsleine 107 am Geländeboden befestigt und anschließend werden die Niederholseile 800 der Bodenmannschaft zugeführt, so dass die Bodenmannschaft den Ballon 101 einziehen kann. Der Rettungsassistent P2 (oder auch der Pilot P1) können auch den Ballastsack herablassen, der als zusätzliche Ankereinheit dienen kann.
Bei Verwendung einer Rückholleine sind Flugentfernungen zwischen Startort SO und Einsatzort EO von bis zu 1000 m möglich.
Die Orientierung beim Flug zwischen Startort SO und Einsatzort EO beziehungsweise zurück zum Landeort LO erfolgt im Sichtflug.
Bei entsprechender Beleuchtung, das heißt durch Anbringung von Leuchtmitteln an der Rettungseinheit 300 oder der Antriebseinheit 200, die das Flugfeld ausleuchtet, sind auch Nachtflüge möglich.
Die Regulierung der Flughöhe während des Fluges des Fluggerätes L erfolgt erstens über die erwähnte Anstellung der gesamten Antriebseinheit 200 inklusive des Motors vorzugsweise bis zu +/–15° gegenüber der gedachten Vertikalen.
Die Regulierung der Flughöhe während des Fluges des Fluggerätes L erfolgt zweitens über den Anstellwinkel des sich in Flugrichtung hinter dem Propeller 201 angeordneten Höhenruders 203 der Antriebseinheit 200.
Die genannten Regulierungsfunktionen zur Veränderung der Flughöhe können in Kombination oder einzeln angewendet werden.
Drittens durch Ablassen von Ballastwasser aus der Ballasteinheit 102 und/oder dem Ballastwassersack oder Abwerfen des Ballastankers 306.
Viertens durch Ablassen von Traggas durch Ziehen an einer so genannten Gasleine zu einem der beiden Überdruckventile an der Befüllplatte des Ballons 101. Die Überdruckventile sind mit einer Rückholfeder ausgestattet und öffnen sich durch Zug an der Gasleine und Schließen sich wieder durch Loslassen der Gasleine.
Die Flugrichtung wird durch das bereits erwähnte Seitenruder 202 hinter dem Propeller 201 bestimmt. Die Höhenregulierung erfolgt durch Anstellung der Antriebseinheit 200 oder über das Höhenruder 203 wie erläutert.
Die Fluggeschwindigkeit beträgt zwischen 10 und 20 km/h je nach Windrichtung und Entfernung. Beim Anflug auf den Einsatzort EO und den Landeort LO wird der Ballon 101 gegen den Wind gestellt.
Der Ballon 101 wird vom Piloten P1 über dem Einsatzort EO platziert. Dabei manövriert der Pilot P1 den Ballon 101 zunächst circa 20 m über dem Gelände G in einer Schwebestellung.
Der Rettungsassistent lässt sich dann sukzessiv über eines der Seile, beispielsweise über das erste Seil 301 (6) über die von ihm gesteuerte Winde herunter.
Parallel dazu lässt der Pilot P1 entsprechend einer Weisung des Rettungsassistenten P2 den Ballastwassersack oder den Ballastanker 306 herunter.
Daraufhin kommuniziert der Rettungsassistent P2 circa 5 m oberhalb der zu rettenden Personen P3 schwebend mit diesen und erläutert ihnen den weiteren Ablauf. Der Pilot P1 ist über die Kommunikationsmittel zugeschaltet und kann den Erläuterungen des Rettungsassistenten P2 und der Kommunikation zwischen Rettungsassistent P2 und zu den zu Rettenden P3 folgen.
Im Idealfall machen die zu rettenden Personen eine Absetzfläche frei und erfassen den Ballastwassersack, den der Pilot P1 nach Anweisung des Rettungsassistenten P2 ablässt.
Die zu rettenden Personen P3 besetzen den Ballastwassersack, womit das gesamte System geankert ist und mit einer Vorspannung im Umfang des Gewichtes des belasteten Ballastwassersackes nach oben zieht.
Der Rettungsassistent P2 entscheidet selbst, ob er sich vor oder während oder nach dem Absetzen des Ballastwassersackes in den Bereich des Einsatzortes EO auf den Boden herablässt. Der Rettungsassistent P2 entscheidet, ob er den Ballon 101 zusätzlich fesselt und ob er sein Rettungsgeschirr 304 verlassen kann oder nicht.
Ist nur eine zu rettende Person P3 aufzunehmen, so wird der Rettungsassistent P2 diese Person P3 in dem freien Rettungsgeschirr 304 (6) an dem zweiten Seil 302 sichern.
Aufgabe des Piloten P1 ist es, stets den Ballon 101 ruhig über dem Einsatzort EO zu halten.
Beispielsweise unter Ablassen von Wasser aus dem Ballastwassersack wird der Pilot P1 den Ballon 101 nach der Bergung der zu rettenden Person P3 wieder aufsteigen lassen.
Der Rückflug vom Einsatzort EO zum Landeort LO erfolgt, bei einem über die Rückholleine „gefesselten“ Ballon 101, indem der Windenbediener am Landeort LO, der bei einem gefesselten Ballon 101 zwangsläufig dem Startort entspricht, an der Basis die Rückholleine einzieht.
An dem Landeort LO werden vom Piloten P1 die Niederholseile 800 der Bodenmannschaft zugeführt und der Ballon 101 wird von der Bodenmannschaft „eingefangen“.
Der Ballon 101 und die Steuer- und Antriebseinheit sowie die Rettungseinheit 250, 200, 300 werden durch die Bodenmannschaft über die Niederholseile 900 und die Winden 700 stabilisiert und so lange heruntergezogen, bis die Personen P1, P2, P3 die vergrößerte Plattform 600’ erreichen.
Ehe die Personen P1, P2, P3 aussteigen, wird Ballastwasser in den Ballastwassersack nachgepumpt beziehungsweise wird ein neuer Ballastanker 306 angehängt. Für den Neustart wird bei Bedarf Kraftstoff für die Antriebseinheit 200 nachgetankt, beziehungsweise wird Ballastwasser in die Ballasteinheit nachgefüllt. Das Festmachen des Systems erfolgt durch Herabziehen des Ballons 101 auf die Plattform 600’ über die Niederholwinden 700 und zusätzliche Abspannungen.
Der Abbau des Systems erfolgt in umgekehrter Reihenfolge wie der beschriebene Aufbau. Abschließend zeigen die 12, 12A das Luftfahrzeug L, umfassend den Aerostaten 101 und die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 sowie eine Rettungseinheit 300 (einteilige Ausführung) noch einmal in einer Rückansicht in der Rettungsanwendung mit einer herausgezogenen vergrößerten Darstellung (12A) der Steuer- und Antriebseinheit 200, 250 sowie der Rettungseinheit 300. In diesen Figuren wird ebenfalls noch einmal die Anordnung von Propeller 201, Seitenruder 202 und Höhenruder 203 deutlich.
Die 13, 13A zeigen das Luftfahrzeug L, umfassend den Aerostaten 101 und die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 sowie eine Rettungseinheit 300 (einteilige Ausführung) noch einmal in einer Seitenansicht in der Rettungsanwendung ebenfalls mit einer vergrößerten Darstellung (13A) der Antriebseinheit 200 sowie der Rettungseinheit 300.
In den 12, 12A und 13, 13A wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in den 1 bis 11. Die 12, 12A und 13, 13A zeigen insbesondere den traversenartigen Aufbau der einteiligen Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 sowie der Rettungseinheit 200, 300 gemäß der bereits erläuterten einteiligen Ausführung.
In den 14 bis 16 werden weitere Antriebskonzepte vorgestellt.
Bei der bisherigen Beschreibung umfasst die Steuer- und Antriebseinheit 250, 200 zum Manövrieren des Luftfahrzeuges L innerhalb seiner ersten Haltestruktur 200A mindestens einen motorischen Antrieb sowie Antriebsorgane, insbesondere einen Propeller 201 und Steuerorgane, insbesondere zumindest ein Seitenruder 202 und ein Höhenruder 203 sowie den mindestens einen direkt mit der Antriebseinheit 200 verbundenen Pilotensitz 200B innerhalb der Steuereinheit 250. Dieses bisher erläuterte Antriebskonzept wird als bifunktionale „einmotorige Kompaktlösung“ bezeichnet, da in einer kompakten Einheit mittels der Steuereinheit 250 die Funktion der Steuerung durch den Piloten P1 und mittels der Antriebseinheit 200 die Funktion des Antreibens und des Manövrierens des Luftfahrzeuges L realisiert wird.
In 14 ist ein zweites Konzept dargestellt.
Die 14 zeigt ein einmotoriges Luftfahrzeug L, umfassend einen Aerostaten 101 und eine Steuereinheit 250 sowie eine einmotorige Antriebseinheit 200 als monofunktionale Dualeinheit sowie eine Funktionseinheit 300 als Rettungseinheit in einer Vorderansicht in einer Rettungsanwendung.
Dieses Konzept wird als monofunktionale „einmotorige Duallösung“ bezeichnet, da die Steuereinheit 250 als separate Einheit ausgebildet ist und die Funktion der Steuerung durch den Piloten P1 erfolgt, wobei in einer getrennt von der Steuereinheit 250 angeordneten Antriebseinheit 200 mit einem motorischen Antrieb die Funktion des Antreibens und des Manövrierens des Luftfahrzeuges L jeweils monofunktional in den beiden Einheiten 250, 200 erfolgt.
Die Antriebseinheit 200 ist als ein technisches Merkmal der Erfindung getrennt von der Steuereinheit 250 angeordnet.
Die Steuereinheit 250 umfasst analog zu der vorhergehenden Beschreibung den Pilotensitz 200B, wobei die Funktionseinheit 300 bei diesem Beispiel nicht sichtbar gemäß 14 auf der Rückseite der Steuereinheit 250 angeordnet ist. Die beiden Haltestrukturen 200A, 300A sind somit direkt miteinander verbunden. Die Funktionseinheit 200 umfasst die bereits erläuterten Rettungsgeräte 301–305 sowie den Ballastanker 306 etc.
Die Antriebseinheit 200 ist bei diesem Konzept mit motorischem Antrieb innerhalb der Antriebseinheit 200 getrennt von der Steuereinheit 250 in einem starren Lastring 108 gelagert. Das Konzept unterscheidet sich von dem ersten Konzept auch dadurch, dass der Lastring 108 jetzt starr und nicht mehr verdrehbar ausgeführt ist.
Der Propeller 201 ist in dem starren Ring 108 frei drehbar gelagert und lässt sich dort um 360° um eine horizontale Achse X bewegen. Damit kann der Ballon 101 in jede horizontale Flugrichtung geschoben werden. Zudem ist der Propeller 201 der Antriebseinheit 200 in dem starren Ring 108 um eine vertikale Achse Z um 360° drehbar beweglich gelagert, wodurch ein Auftrieb beziehungsweise Abtrieb des Luftfahrzeuges L erzeugt wird und das Luftfahrzeug L in Höhenrichtung +/–Z manövrierbar ist.
Die Steuerung erfolgt durch den Piloten P1 von der Steuereinheit 250 aus. Die Antriebseinheit 200 umfasst im Ausführungsbeispiel einen Mittel-Propeller 201-1, der in dem starren Lastring 108 schwenkbar gelagert ist, so dass der Propeller 201-1 horizontal und vertikal um 360° um die horizontale und vertikale Drehachse X, Z gedreht werden kann. Der Propeller 201 lässt sich vom Piloten P1 von der Steuereinheit 250 aus in seiner Leistung (Schubkraft) regeln.
Dazu sind beispielsweise von unten an dem starren Lastring 108 energieliefernde Aggregate 204 angeordnet, die dem Antriebsmotor zugeordnet sind. Der Antriebsmotor ist vorzugsweise auf der Nabe des Propellers 201 angeordnet.
Mithilfe dieser Antriebseinheit 200 steuert der Pilot P1 den jeweiligen horizontalen und vertikalen Drehwinkel des Propellers 201 sowie die Schubkraft des Luftfahrzeuges L.
Die Schwenkbewegung des Propellers 201 ist um beide Achsen X, Y getrennt voneinander durchführbar.
Die nicht näher dargestellten Antriebsmotoren sind als Verbrennungsmotoren oder Elektromotoren ausgebildet, das heißt, die Antriebseinheit 200 umfasst als Energie liefernde Aggregate 204 einen Kraftstofftank für eine Ausführung mit Verbrennungsmotoren oder Akkumulatoren für einen elektrischen Antrieb. Die Steuerung erfolgt durch den Piloten P1 von der Steuereinheit 250 aus. Die Steuerung erfolgt mechanisch oder per Funk. Der Propeller 201 fungiert als Antrieb zur Fortbewegung des Luftfahrzeuges L und dient gleichzeitig zum Manövrieren des Luftfahrzeuges.
In den 15 ist ein drittes Konzept dargestellt.
Die 15 zeigt ein zweimotoriges Luftfahrzeug, umfassend einen Aerostaten 101 und eine Steuereinheit 250 und eine zweimotorige Antriebseinheit 200-1 als monofunktionale Dualeinheit sowie eine Funktionseinheit 300 als Rettungseinheit in einer Vorderansicht in einer Rettungsanwendung.
Gegenüber 14 ist jetzt eine zweimotorige Ausführung der Antriebseinheit 200-1 dargestellt. Analog zu 14 zeigt 15 den Ballon 101 mit dem Piloten P1 in der Steuereinheit 250 und einer geborgenen Person P2 in der Rettungsschlinge 304.
Die beiden Antriebe 201-1 der Antriebseinheit 200-1 sind in der Abbildung der 15 als Propellerantrieb 201-1 ausgeführt und voneinander getrennt auf einer Konstruktion so gelagert, dass die beiden Propeller 201-1 horizontal um die horizontale Drehachse X um 360° gedreht werden können.
Die beiden Propellerantriebe 201-1 sind analog zu 14 an einem starren Lastring 108 angeordnet. Sie sind vorzugsweise endseitig des Lastringes 108 in einer horizontalen Ebene am Lastring 108 angeordnet.
Die beiden Propellerantriebe 201-1 lassen sich bei diesem Konzept von dem Piloten P1 in ihrer Leistung (Schubkraft) regeln.
Dieses Konzept wird als monofunktionale „zweimotorige Duallösung“ bezeichnet, da die Steuereinheit 250 als separate Einheit ausgebildet ist und die Funktion der Steuerung durch den Piloten P1 in einer getrennt von der Steuereinheit 250 angeordneten Antriebseinheit 200-1 erfolgt, wobei zudem mit zwei motorischen Antrieben die Funktion des Antreibens und des Manövrierens des Luftfahrzeuges L jeweils monofunktional in den beiden Einheiten 250, 200-1 erfolgt.
In 15 ist in etwa in der Mitte der Antriebseinheit 200-1 zwischen den Propellerantrieben 201-1 ein Aggregat 204 angeordnet, welches als Energiequelle für einen Antriebsmotor fungiert. Der nicht näher dargestellte Antriebsmotor der Propellerantriebe 201-1 ist als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgebildet. Das Aggregat 204 ist somit entweder mindestens ein Kraftstofftank für eine Ausführung als Verbrennungsmotor oder mindestens ein Akkumulator für einen Elektroantrieb. Es wird insbesondere vorgeschlagen, dass die elektrisch oder als mit einem Kraftstoff betriebene Antriebsmotoren in die Nabe der Propellerantriebe integriert sind. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kommen mit einem Verbrennungsmotor und Akkumulatoren antreibbare Hybrid-Antriebe zum Einsatz.
Aus der Steuereinheit 250 steuert der Pilot P1 den jeweiligen Anstellwinkel der Propellerantriebe 201-1. Beide Propellerantriebe 201-1 sind getrennt ansteuerbar. Die Propellerantriebe 201-1 werden vom Piloten P1 mechanisch oder per Funk gesteuert. Die beiden Propellerantriebe 201-1 fungieren zum einen zum Antreiben des Luftfahrzeuges L und zum anderen werden sie zum Manövrieren verwendet. Laufen beispielsweise beide Propellerantriebe 201-1 in entgegengesetzter Richtung, so kann der Pilot P1 auf der Stelle drehen.
Durch das Schwenken der Propellerantriebe 201-1 um die horizontale Achse X kann ein Auftrieb oder ein Abtrieb des Luftfahrzeuges im Sinne einer Höhenregulierung des Luftfahrzeuges bewirkt werden. Durch unterschiedliche Drehzahlen in den Propellerantrieben 201-1 erfolgt ein seitliches Manövrieren.
In 16 ist ein viertes Konzept dargestellt.
Dieses Konzept vereint die monofunktionale „zweimotorige Duallösung“ gemäß 15 mit der Kompakteinheit gemäß den 1 bis 13A.
Es wird ein dreimotoriges Luftfahrzeug L geschaffen, umfassend einen Aerostaten 101 und umfassend eine Kombination aus einer bifunktionalen Kompakteinheit 250, 200 aus einer Steuereinheit 250 und einer einmotorigen Antriebseinheit 200 kombiniert mit der monofunktionalen Dualeinheit 200-1 mit der zweimotorigen Antriebseinheit 201-1 und der Steuereinheit 250.
Die Steuerung der Kompakteinheit 250, 200 und der Propellerantriebe 201-1 der Dualeinheit 200-1 erfolgt in einer einzigen Steuereinheit 250. Das hat den Vorteil, dass in dem vierten Konzept eine einzige Steuereinheit 250 mit einem Piloten P1 in dem Pilotensitz 200B die Steuerung der drei Propellerantriebe 201 (1x) und 201-1 (2x) übernimmt.
Analog zu den anderen Lösungen ist eine Funktionseinheit 300 als Rettungseinheit angeordnet.
Wie die 16 verdeutlicht, erfolgt die Energieversorgung der Propellerantriebe 201-1 (2x) über mindestens ein in der Mitte des starren Ringes 108 der Antriebseinheit 200-1 angeordnetes Aggregat 204. Wie bereits zu 15 erläutert, ist der Antriebsmotor der Propellerantriebe 201-1 als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgebildet. Das Aggregat 204 ist somit entweder mindestens ein Kraftstofftank für eine Ausführung als Verbrennungsmotor oder mindestens ein Akkumulator für einen Elektroantrieb. Es wird auch für die in 16 gezeigte Lösung vorgeschlagen, dass die elektrisch oder als mit einem Kraftstoff betriebenen Antriebsmotoren in die Nabe der Propellerantriebe integriert sind. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kommen mit einem Verbrennungsmotor und Akkumulatoren antreibbare Hybrid-Antriebe zum Einsatz.
16 verdeutlicht ferner, dass der Propellerantrieb 201 (1x) in der Kompakteinheit separat und zusätzlich zu den Propellerantrieben 201-1 (2x) endseitig des starren Ringes angeordnet ist.
Dadurch ergibt sich folgender Effekt hinsichtlich des Antriebes des Luftfahrzeuges. Die beiden Propellerantriebe 201-1 (2x) werden in der Start- und Landephase und zum Manövrieren des Luftfahrzeuges L an einem bestimmten Ort LO, SO, EO verwendet. Beispielsweise kommen die B Propellerantriebe 201-1 (2x) im Bereich einer Rettungsstelle zur Aufnahme einer zu rettenden Person P3 oder dergleichen zum Einsatz. Die Funktionalität und der Aufbau beziehungsweise die Anordnung der beiden Propellerantriebe 201-1 (2x) an dem starren Ring 108 entspricht der Beschreibung des dritten Konzeptes gemäß 15.
Der Propellerantrieb 201 der Kompakteinheit kommt zur Überwindung größerer Strecken zum Einsatz. Der Vortrieb des Luftfahrzeuges L von einem Ort zum anderen SO, LO, EO in eine horizontale Richtung erfolgt somit gegenüber einem Manövrieren des Luftfahrzeuges L an einem Ort LO, SO. EO mit relativ hoher Geschwindigkeit mit Hilfe des vorzugsweise mit einem Verbrennungsmotor versehenen leistungsstärkeren benzingetriebenen „Rucksackantriebes“, während die beiden Propellerantriebe 201-1 (2x), die in der Start- und Landephase am SO, LO, EO zum Manövrieren benutzt werden, mit Elektromotoren angetrieben werden.
Dadurch ergibt sich der Effekt, dass die Vorteile der schwenkbaren Propellerantriebe 201-1 beim Manövrieren genutzt werden können, wobei längere Strecken mit dem leistungsstärkeren Propellerantrieb 201 der Kompakteinheit 250, 200 überwunden werden, wobei dessen Seiten- und Höhenruder 202, 203 zur Steuerung des Luftfahrzeuges in Kombination mit den schwenkbaren Propellerantrieben 201-1 endseitig des starren Ringes 108 der Dualeinheit sowohl beim Überwinden großer Strecken von einem Ort zum anderen LO; SO EO als auch beim Manövrieren an einem Ort LO, SO; EO hinsichtlich der Steuerung der Flugrichtung und Flughöhe des Luftfahrzeuges L Wirkung zeigen.
Bezugszeichenliste

L: Luftfahrzeug; Fluggerät
100: Aerostatensystem (Ballonsystem)
101: Aerostat (Ballon)
102: Ballasteinheit mit Ballastreservoir
103: Ballonleinen
104: verdrehbarer Lastring
105: Trageinheit
106: Verbindungsmodul
107: Sicherheitsleine
108: starrer Lastring
200: Antriebseinheit
200, 250: einmotorige Antriebseinheit mit Steuereinheit als Kompakteinheit
200-1, 250: zweimotorige Antriebseinheit mit getrennter Steuereinheit als Dualeinheit
200; 200-1, 250: dreimotorige Antriebseinheit mit einer einmotorigen Antriebseinheit mit Steuereinheit und einer zweimotorigen Antriebseinheit als Dualeinheit
201, 201-1: Propeller
202: Seitenruder
203: Höhenruder
204: Aggregat
200A: erste Haltestruktur
200B: Pilotensitz
200L: Längstraverse
200Q: Quertraverse
250: Steuereinheit
300: Funktionseinheit (Rettungseinheit)
300A: zweite Haltestruktur
300B: Rettungsassistentensitz
300L: Längstraverse
300Q: Quertraverse
301: erstes Seil
302: zweites Seil
303: drittes Seil
304: erstes Rettungsgerät
305: zweites Rettungsgerät
306: Ballastanker
400: Transporteinheit
401: Lagerraum
402: Containerhülle
500: Gasspeicherflaschen
600: Basis-Plattform
600’: vergrößerte Plattform
700: Winden
800: Start- und Landeseile (Niederholseile)
G: Gelände
G1: erstes Gelände
G2: zweites Gelände
Z1: erste Rettungszone
Z2: zweite Rettungszone
I: Startphase
II: Flugphase
III: Landephase
P1: erste Person
P2: zweite Person
P3: dritte Person
SO; LO: Startort SO / Landeort LO
EO: Einsatzort
X: horizontale Achse
Z: vertikale Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3002607 A1 [0083]

Claims

Luftfahrzeug (L) umfassend ein Aerostatensystem (100), wobei das Aerostatensystem (100) mindestens einen mit einem Traggas befüllbaren Aerostaten (101), insbesondere mindestens einen Ballon aufweist, gekennzeichnet durch eine mit dem Aerostaten (101) indirekt in Verbindung stehende Steuereinheit (250) und eine Antriebseinheit (200; 200-1), wobei die Steuereinheit (250) und die Antriebseinheit (200; 200-1) entweder – als eine bifunktionale in einer Kompakteinheit angeordnete Steuer- und Antriebseinheit (200; 250) oder – als monofunktionale in einer Dualeinheit angeordnete Steuer- und Antriebseinheit (200-1, 250) oder – als Kombination aus einer bifunktionalen Kompakteinheit (200; 250) und einer monofunktionalen Dualeinheit (200-1) ausgebildet sind, wobei der Steuereinheit (250) mindestens ein Sitz (200B) für mindestens eine Person (P1) zugeordnet ist, wobei die jeweilige Steuer- und Antriebseinheit (200; 250; 200-1, 250) das Manövrieren des Luftfahrzeuges (L) zwischen verschiedenen Orten (SO, EO, LO) ermöglicht.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (250) der jeweiligen Kompakteinheit (200, 250) oder der Dualeinheit (200-1, 250) oder der Kombination davon eine Funktionseinheit (300) zugeordnet ist.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aerostat (101) Leinen (103), insbesondere Ballonleinen aufweist, an deren einen Ende ein verdrehbarer Lastring (104) oder ein starrer Lastring (108) angeordnet ist.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kompakteinheit (200, 250) oder die Dualeinheit (200-1, 250) oder die Kombination (200, 200-1; 250) davon direkt mit dem verdrehbaren Lastring (104) oder dem starren Lastring (108) an- und ankoppelbar mit Ballonleinen (103) und über ein an dem jeweiligen Lastring (104, 108) angeordnetes Verbindungsmittel mit mindestens einer Trageinheit (105) in der Art mindestens eines Traggestells oder mindestens einer Tragleine in Verbindung steht.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der Steuereinheit (250) zugeordnete Funktionseinheit (300) über Haltestrukturen (300A, 200A) direkt miteinander verbunden sind und eine Einheit bilden (einteilige Ausführung).
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (250) und die Funktionseinheit (300) modular aufgebaut sind und die der Steuereinheit (250) zugeordnete Funktionseinheit (300) indirekt (nicht direkt) miteinander verbunden sind (zweiteilige Ausführung).
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (250) und die Funktionseinheit (300) über ein Element als Verbindungsmodul (106) miteinander verbindbar sind, so dass verschiedene Funktionseinheiten (300) modular an die Steuereinheit (250) an- und abkoppelbar sind.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bifunktionale Kompakteinheit aus Steuer- und Antriebseinheit (200; 250) (200) zum Manövrieren des Luftfahrzeuges (L) innerhalb seiner ersten Haltestruktur (200A) mindestens einen motorischen Antrieb sowie Antriebsorgane, insbesondere einen Propeller (201) und Steuerorgane, insbesondere zumindest ein Seitenruder (202) und ein Höhenruder (203) sowie den mindestens einen Pilotensitz (200B) umfasst.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die monofunktionale in einer Dualeinheit angeordnete Steuer- und Antriebseinheit (200-1, 250) zum Manövrieren des Luftfahrzeuges (L) innerhalb seiner ersten Haltestruktur (200A) der Steuereinheit (250) mindestens einen Pilotensitz (200B) und getrennt von der Steuereinheit (250) innerhalb der Antriebseinheit (200-1) mindestens einen um eine horizontale Drehachse (x) und/oder eine vertikale Drehachse (z) verlagerbaren Propeller (201-1) umfasst.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (300) innerhalb ihrer zweiten Haltestruktur (300A) mindestens einen Sitz (300B) aufweist, wobei an der zweiten Haltestruktur (300A) wahlweise verschiedene funktionelle Ausstattungsgegenstände (304, 305) angeordnet sind.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in/an dem Aerostatensystem (100) mindestens eine Ballasteinheit (102) mit einem Ballastreservoir zum Ballastausgleich des Luftfahrzeuges (L) angeordnet ist.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der zweiten Haltestruktur (300A) der Funktionseinheit (300) ein Ballastkörper, insbesondere ein Ballastanker (306) zum Ballastausgleich vorgehalten ist.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfahrzeug (L) in seiner Nichtgebrauchssituation kompakt auf einer verfahrbaren Transporteinheit (400) vorgehalten ist.
Luftfahrzeug (L) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionseinheit (300) eine Rettungseinheit oder eine Freizeiteinheit oder eine Forschungseinheit ist.
Beförderungskonzept für mindestens eine Person (P1) mit einem Luftfahrzeug (L) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, welches ein Aerostatensystem (100) umfasst, wobei ein mit einem Traggas befüllter Aerostat (101), insbesondere ein Ballon in einer Startphase (I) einer Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges (L) durch seinen statischen Auftrieb an einem Startort (SO) in eine vorgebbare Flughöhe über einem Gelände (G) aufsteigt, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Aerostaten (101) indirekt in Verbindung stehende Steuereinheit (250) und eine Antriebseinheit (200; 200-1), wobei der Steuereinheit (250) mindestens ein Sitz (200B) für mindestens eine Person (P1) zugeordnet ist, während der Startphase (I) des Luftfahrzeuges (L) in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände (G) mitgenommen wird und das Luftfahrzeug (L) durch die Steuereinheit (250) und eine Antriebseinheit (200; 200-1) in einer Flugphase (II) von dem Piloten (P1) zu einem Einsatzort (EO) manövriert wird, wobei das Luftfahrzeug (L) am Einsatzort (EO) oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort (LO) in einer Landephase (IV) landet oder niedergeholt wird.
Beförderungskonzept für mindestens zwei Personen (P1, P2) mit einem Luftfahrzeug (L) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, welches ein Aerostatensystem (100) und mindestens eine Funktionseinheit (300) umfasst, wobei ein mit einem Traggas befüllter Aerostat (101), insbesondere ein Ballon in einer Startphase (I) einer Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges (L) durch seinen statischen Auftrieb an einem Startort (SO) in eine vorgebbare Flughöhe über einem Gelände (G) aufsteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (250) die eine einen Sitz (300B) für eine zweite Person (P2) umfassende Funktionseinheit (300) zugeordnet ist, wobei die Antriebseinheit (200) einen Sitz (200B) für eine erste Person (P1), insbesondere einen Piloten aufweist, wobei die Steuereinheit (250) und die Funktionseinheit (300) und die beiden Personen (P1, P2) auf den Sitzen (200B, 300B) während der Startphase (I) in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände (G) mitgenommen werden und das Luftfahrzeug (L) durch die Steuereinheit (250) und eine Antriebseinheit (200; 200-1) in einer Flugphase (II) von dem Piloten (P1) zu einem Einsatzort (EO) manövriert wird, wobei das Luftfahrzeug (L) am Einsatzort (EO) oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort (LO) in einer Landephase (IV) landet oder niedergeholt wird.
Beförderungskonzept für drei Personen (P1, P2, P3) mit einem Luftfahrzeug (L) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, welches ein Aerostatensystem (100) und mindestens eine Funktionseinheit (300) umfasst, wobei ein mit einem Traggas befüllter Aerostat (101), insbesondere ein Ballon in einer Startphase (I) einer Gebrauchssituation des Luftfahrzeuges (L) durch seinen statischen Auftrieb an einem Startort (SO) in eine vorgebbare Flughöhe über einem Gelände (G) aufsteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (25stuer0) die eine mindestens zwei Sitze (300B) aufweisende Funktionseinheit (300) für mindestens zwei weitere Personen (P2, P3) zugeordnet ist, wobei die Steuereinheit (250) und eine Antriebseinheit (200; 200-1) einen Sitz (200B) für eine erste Person (P1), insbesondere einen Piloten aufweist, wobei die Steuereinheit (250) und die als Rettungseinheit (300) ausgebildete Funktionseinheit (300) und die zwei Personen (P1, P2) auf den Sitzen (200A, 300B) während der Startphase (I) in die vorgebbare Flughöhe über dem Gelände (G) mitgenommen werden und das Luftfahrzeug (L) durch die Antriebseinheit (200) in einer Flugphase (II) von dem Piloten (P1) zu einem Einsatzort (EO) manövriert wird, wonach in einer Rettungsphase (III) durch die in der Rettungseinheit (300) vorgehaltene rettende Person (P2) die Rettung der mindestens einen weiteren Person (P3) erfolgt, die in dem Sitz (300B) der Funktionseinheit (300) sitzt, wobei das Luftfahrzeug (L) am Einsatzort (EO) oder wahlweise nach einer weiteren Flugphase zu einem Landeort (LO) in einer Landephase (IV) landet oder niedergeholt wird.