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Die Erfindung betrifft eine Flugschreibervorrichtung zur Verbesserung der Auffindbarkeit und zur erleichterten Bergung eines Flugschreibers.
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Aus dem Stand der Technik sind Aufzeichnungsgeräte, die an Bord von Flugzeugen mitgeführt werden und relevante Daten zu Betriebszuständen des Flugzeuges, zu dem Flugverlauf sowie zu Sprachdaten als solche bekannt. Es wird unterschieden zwischen Flugdatenschreibern auch Flight Data Recorder oder FDR genannt und Stimmenrecordern auch Cockpit Voice Recorder oder CVR genannt. Beide Flugschreiber können baulich auch zusammen in einem Gerät angeordnet sein. Umgangsspachlich werden Flugschreiber auch als Black Box bezeichnet.
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Neben den Anforderungen an hohe mechanische und thermische Belastungen, wie sie typischerweise bei einem Flugzeugabsturz auftreten stellt sich auch das technische Problem, den Flugschreiber zu orten und zu bergen. Eine nach dem Stand der Technik bekannte Maßnahme besteht in einer auffallenden Farbgebung, üblicherweise signalrot, wobei vorzugsweise zusätzlich reflektierende Elemente aufgebracht sind. Ein Nachteil besteht darin dass diese Maßnahmen versagen, wenn die Oberfläche verschmutzt oder durch Hitzeeinwirkung beeinträchtigt wurde, der Flugschreiber unter Trümmern oder in problematischem Gelände liegt oder bei Abstürzen ins Gewässer versunken ist. Eine weitere Maßnahme, die diesen Nachteil überwinden soll besteht in der Ausrüstung des Flugschreibers mit einem Peilsender, was insbesondere für eine Unterwasserortung sehr relevant sein kann. In größeren Wassertiefen wird durch diese Maßnahme zwar eine Ortung unterstützt, allerdings besteht zusätzlich das Problem einer aufwändigen Bergung.
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Lösungen für Flugschreibervorrichtungen sind aus dem Stand der Technik insbesondere gemäß den nachfolgend aufgeführten Druckschriften bekannt.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 196 09 501 A1 ist ein Flugschreiber sowie ein Verfahren zur Auffindung des Flugschreibers bekannt. Der Flugschreiber selbst oder eine Aufnahme im Flugzeug, in die der Flugschreiber einsetzbar ist, weist eine Katapultvorrichtung auf. Des Weiteren umfasst der Flugschreiber einen aufblasbaren Ballon sowie eine den Ballon aufblasende Vorrichtung.
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Ein weiterer Lösungsansatz wird in der
DE 198 48 801 A1 vorgestellt. Es wird ein absturzaktiviertes, hochseeschwimmfähiges Flug-Daten-Aufzeichnungsgerät mit integriertem automatischen Notruf und einer Standortangabe-Sendeeinrichtung offenbart. Die Sendeeinrichtung ist in einer aufprallsicheren und feuerfesten Ummantelung integriert, während statische oder aufblasbare Auftriebskörper zur Bereitstellung der Schwimmfähigkeit im Gehäuse integriert sind. Zudem weist das Außengehäuse optische Signalgeber, beispielsweise in Form von Blitzlicht, auf. Das Flug-Daten-Aufzeichnungsgerät soll sich nach einem Flugzeugabsturz selbstständig von dem Wrack lösen und verfügt daher über eine pyrotechnische oder gasdruckbetriebene Ausstoßvorrichtung.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2011 016 208 A1 beschreibt ebenfalls einen Flugdatenschreiber. Dieser weist einen Fallschirm auf, welcher sich in einer Strömung selbstständig entfaltet. In einer Ausgestaltung weist der Flugdatenschreiber zudem zumindest einen aufblasbaren Schwimmkörper und eine mit dem Schwimmkörper verbindbare Druckgasquelle oder schwimmfähige Umhüllung auf.
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In der Druckschrift
GB 1 202 211 A wird eine Vorrichtung offenbart, mittels welcher ein schwimmfähiger Flugschreiber unter Wasser auswerfbar ist. Der Auswurfmechanismus ist dabei durch einen Tauchfühler auslösbar, so dass der Innenraum der Vorrichtung nach Öffnung eines Ventils zur Verringerung der vorherrschenden Druckdifferenz geflutet wird. Der Auswurfmechanismus findet simultan zur Öffnung der Vorrichtungsabdeckung statt.
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Eine Möglichkeit zum Schutz eines Flugschreibers im Falle eines Absturzes ist aus der Druckschrift
CA 2 292 878 C bekannt. Zu diesem Zweck ist zumindest ein Airbag mit integriertem Sensor seitlich an dem Flugschreiber angeordnet. Der Sensor dient zur Feststellung eines Aufpralls und ermöglicht die Übertragung eines Aktivierungssignals, durch welches das Aufblasen des Airbags eingeleitet wird. Der Airbag soll nach Registrierung eines Aufpralls schnellstmöglich aufgeblasen werden, so dass dieser den Flugschreiber teilweise umgibt, die Aufprallkraft absorbiert und im Falle eines Niedergangs auf Wasser einen Auftrieb bewirkt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es eine Lösung zu schaffen, mittels derer eine optische Ortung eines Flugschreibers erleichtert wird, die thermische Belastung eines Flugschreibers in einem Absturzereignis reduziert und die Bergung erleichert wird sowie ein Flugschreiber besonders wirksam vor mechanischen Belastungen geschützt wird.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die erfindungsgemäße Flugschreibervorrichtung weist zwei Hauptbaugruppen auf. Zum ersten handelt es sich um die Aufnahme- und Auswurfeinheit und zum zweiten um die Flugschreibereinheit.
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Die Aufnahme- und Auswurfeinheit ist in oder an einem Flugzeug angeordnet. Sie weist einen Aufnahmeraum auf, in welche die Flugschreibereinheit angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich um eine Kammer außerhalb des Druckraumes eines Flugzeuges direkt an der Flugzeugaußenwandung. Die Aufnahme- und Auswurfeinheit weist eine Steuerungs- und Auswerteeinheit auf, wobei diese vorzugsweise, aber nicht notwendig, räumlich dem Aufnahmeraum zugeordnet ist. Mittels der Steuerungs- und Auswerteeinheit sind Flugdaten auswertbar, die entweder von der Bordelektronik das Flugzeuges bezogen werden oder auch durch eigene Sensoren bezogen werden können. Derartige Flugdaten können insbesondere Daten zum Neigungswinkel, zur Geschwindigkeit, zur Beschleunigung, zur Höhe über Grund und ähnliches sein. Die Steuerungs- und Auswerteeinheit kann so kritische Betriebszustände erkennen, aus welchen ein bevorstehendes Absturzereignis prognostiziert werden kann. Wenn im Ergebnis der Auswertung ein bevorstehendes Absturzereignis detektiert wurde, gibt die Steuerungs- und Auswerteeinheit ein Auslösesignal aus.
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Ferner weist die Aufnahme- und Auswurfeinheit eine Auswurfeinrichtung auf, welche ein Auslöseelement und ein Antriebselement enthält.
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Durch das Auslöseelement ist ein Auslösesignal von der Steuerungs- und Auswerteeinheit empfangbar. Im Falle des Empfangs eines Auslösesignals ist durch die Auslöseeinheit das Antriebselement aktivierbar. Mittels des Antriebselements ist so die Flugschreibereinheit aus der Aufnahme- und Auswurfeinheit auswerfbar. Der Auswurf erfolgt durch schlagartige Freisetzung von Energie, wodurch die Flugschreibereinheit auf dem Aufnahmeraum getrieben wird, beispielsweise durch Federspeicher, Treibgas oder Ähnlichem. Bei der Auslöseeinheit kann es sich beispielsweise um eine elektromechanische Verrieglung und bei der Auswurfeinheit um eine Federspeicher handeln. Als erfindungsgemäß ist aber beispielsweise als Auslöseeinrichtung auch ein Zünder sowie als Auswurfeinrichtung eine kleine Sprengkapsel anzusehen. Der Auswurf erfolgt vorzugsweise so rechtzeitig vor dem Absturz, dass die ausgeworfene Flugschreibereinheit nicht unmittelbar an dem Absturzereignis teilnimmt, aber auch andererseits eine zu große räumliche Entfernung zwischen dem Absturzort des Flugzeuges und dem potenziellen Auffindeort der Flugschreibereinheit vermieden wird.
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Die Flugschreibereinheit besteht aus einem Flugschreiber und einem Umhüllungselement.
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Der Flugschreiber ist als solcher bekannt und kann in Form von getrennten Geräten für die Aufzeichnung von Flugdaten und für Sprachdaten oder nur einem dieser Geräte oder in einem Kombinationsgerät vorliegen.
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Das Umhüllungselement weist eine inflatible raumbildende Struktur, von der eine Füllstruktur aufnehmbar ist, eine Postionierungsstruktur und einen Treibsatz auf. Bei der inflatiblen raumbildenden Struktur handelt es sich vorzugsweise um einen aufblasbaren Ballon aus hochfestem, nicht brennbaren Gewebe. In dessen Inneren befindet sich eine Positionierungsstruktur, welche den Flugschreiber in seiner Lage im Inneren der inflatiblen raumbildendenden Struktrur festlegt, beispielsweise in Form von radial angeordneten Gewebebändern, welche deren ersten Ende an dem Flugschreiber und an deren zweiten Ende an der Innenwandung der inflatiblen raumbildenen Struktur befestigt sind. Der Treibsatz kann entweder ein Gas zum Aufblasen der inflatiblen raumbildenen Stuktur erzeugen, oder die Füllstruktur erzeugen oder beides. Vorzugsweise würde der Treibsatz einen Beschleunigungssensor und enthalten, der einen Auswurf der Flugschreibereinheit erkennt und sofort einen Gasgenerator des Treibsatzes zünden. Vorzugsweise enthält der Treibsatz zudem einen Schaumerzeuger, mit dem ein schnell aushärtender Schaum gebildet wird, der den Innenraum der inflatiblen raumbildenden Struktur ausfüllt und die Postioniervorrichtung und den Flugschreiber einschließt. Die inflatible raumbildende Struktur weist vorzugsweise eine geringe Undichtigkeit auf, so dass das von dem gebildeten Schaum verdrängte Gasvolumen ausgedrückt werden kann. Im Ergebnis liegt die Flugschreibereinheit bereits einige Sekunden nach dem Auswurf als Umfüllungselement mit ausgehärteter Schaumfüllung vor, in deren Mitte der Flugscheiber vom Schaum ummantelt vorliegt. Vorzugsweise ist dieser Zustand bereits erreicht, bevor die Flugschreibereinheit auf dem Untergrund auftrifft. Vorzugsweise weist das Umhüllungselement im aufgeblähten Zustand einen Radius von 0,5 bis 1,5 Metern auf.
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Das Umhüllungselement weist eine optisch signalisierende Oberfläche auf. Dies kann insbesondere eine auffallend Farbgebung sind. Ferner kann die Oberfläche retroreflektierende Elemente tragen.
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Die erfindungsgemäße Flugschreibervorrichtung weist insbesondere folgende Vorteile auf:
Durch den Auswurf des Flugschreibers vor dem Aufprall des abstürzenden Flugzeugs nimmt der Flugschreiber nicht unmittelbar an den dabei typischerweise auftretenden mechanischen oder thermischen Expositionen teil. Durch das Umhüllungselement wird je nach dessen Größe im aufgeblähten Zustand bereits allein durch den Luftwiderstand die Auftreffgeschwindigkeit auf den Untergrund erheblich abgebremst. Ferner wird durch das Umhüllungselement der im Inneren befindliche Flugschreiber auch unmittelbar mechanisch geschützt, so dass lediglich äußerst geringe Kräfte bei dem Auftreffen auf den Untergrund auf den Flugschreiber einwirken. Durch die Größe des Umhüllungselements und die Füllstruktur bildet das Umfassungselement einen Auftriebskörper, so dass bei Abstürzen über einem Gewässer der Flugschreiber entgegen dem Stand der Technik nicht untergeht. Er kann ohne den sonst üblichen Aufwand, der teilweise mit dem Einsatz von Tiefseetauchrobotern verbunden ist, zum ersten unmittelbar visuell geortet und zum zweiten von der Wasseroberfläche geborgen werden. Darüber hinaus erleichtert die erfindungsgemäße Lösung auch bei einem Absturz über Land die visuelle Ortung des Flugschreibers, bedingt durch die Größe des Umhüllungselement und bedingt dadurch, dass der Flugschreiber nicht unter Trümmerteilen verborgen ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Flugschreibereinheit zusätzlich eine Positionsdateneinheit auf. Diese wird nach einem Auswurf selbsttätig, beispielsweise über Beschleunigungssensoren, aktiviert. Die Positionsdateneinheit enthält zunächst einen an sich bekannten Global Positioning System (GPS) Empfänger sowie eine zugeordnete Auswerteeinheit. Mittels der Auswerteeinheit sind die von dem GPS-Empfänger empfangenen GPS-Signale auswertbar, womit die Positionsdaten bestimmbar sind. Die Positionsdaten sind von der Sendeeinheit, welche ein weiterer Bestandteil der Positionsdateneinheit ist, sendbar. Hierbei wird ein geeignetes Sendeformat und Energiemanagement verwandt. Der Vorteil gegenüber einem Peilsender, wie er nach dem Stand der Technik bekannt ist, besteht darin, dass bei einem Empfang bereits eine sehr genaue Position für die Bergung bekannt ist, und zeit- und kostenaufwändige Suchmaßnahmen entbehrlich oder zumindest reduziert werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Flugschreibervorrichtung einen Fallschirm auf. Mit diesem Fallschirm ist die Flugschreibereinheit verbunden. Nach einem Auswurf entfaltet sich der Fallschirm und bremst die Absinkgeschwindigkeit der Flugschreibereinheit ab. Besondere Vorteile dieser Weiterbildung bestehen darin, dass zum ersten die Auftreffgeschwindigkeit auf den Untergrund reduziert wird sowie dass zum zweiten für die Ausbildung der Füllstruktur mehr Zeit zur Verfügung steht.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Füllstruktur als ein Schaum ausgebildet. Dieser wird durch den Treibsatz erzeugt und umschließt den Flugschreiber. Vorzugsweise handelt es sich um einen nicht brennbaren und hitzebeständigen Schaum.
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In einer anderen Weiterbildung weist die optisch signalisierende Oberfläche eine Leuchtemitterdioden(LED)-Anordnung auf. Die LED-Anordnung weist eine Mehrzahl von LEDs auf, so dass das Umhüllungselement aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln aktiv leuchtend wargenommen wird. Ferner weist die LED-Anordnung eine elektrische Spannungsquelle auf. Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht einer weiteren Verbesserung der visuellen Ortbarkeit
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Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
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1 schematische Schnittdarstellung der Flugschreibervorrichtung mit einliegender Flugschreibereinheit
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2 schematische Schnittdarstellung der ausgeworfenen und aufgeblähten Flugschreibereinheit
näher erläutert.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist die Flugschreibervorrichtung im Inneren eines Flugzeuges an dessen Außenwandung 15 angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel weist eine Aufnahme- und Auswurfeinheit 1 auf, welche innenseitig als röhrenförmige Kammer ausgebildet ist, welche zugleich auch den Aufnahmeraum 2 bildet. Die Aufnahme- und Auswurfeinheit 1 weist zudem eine Steuerungs- und Auswerteeinheit 3 auf. Diese ist mit der Bordelektronik des Flugzeuges datenverbunden (nicht dargestellt). Die Aufnahme- und Auswurfeinheit enthält ferner eine Auswurfeinrichtung 4, welche eine Auslöseeinrichtung 5 sowie eine Antriebseinheit 6 enthält. Die Steuerungs- und Auswerteeinheit 3 ist mit der Auslöseeinheit 5 in der Weise verbunden, dass ein Auslösesignal übertragbar ist. In dem Aufnahmeraum 2 ist die Flugschreibereinheit 7 aufgenommen, welche den Flugschreiber 8 sowie das Umhüllungselement 9 aufweist, wobei das Umhüllungselement 9 im Regelbetriebszustand und damit gefaltet und nicht aufgebläht vorliegt. Der Flugschreiber 8 befindet sich im Inneren des Umhüllungselements 9 und ist mit einer Positionierungsstruktur 11 verbunden. Ferner befindet sich in dem Umhüllungselement 9 ein Treibsatz 12. Das gesamte Umhüllungselement 9 ist im Regelbetriebszustand ohne Funktion.
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Der Flugschreiber 8 ist in üblicher Weise mit der Bordelektronik des Flugzeuges verbunden und zeichnet während eines Fluges die als relevant definierten Flugdaten und Sprachdaten auf.
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Die Steuerungs- und Auswerteeinheit 3 erhält während eines Fluges fortlaufend Betriebszustandsdaten von der Bordelektronik, wobei die Betriebszustandsdaten insbesondere auch Flugdaten enthalten, und wertet diese aus, um kritische Betriebszustände, die einen Absturz sicher oder hochwahrscheinlich erscheinen lassen, zu detektieren. In diesem Falle wird eine Auslösesignal erzeugt und an die Auslöseeinheit 5 übertragen. Damit ist der Regelbetriebszustand aufgehoben und es tritt ein Aktivierungsbetriebszustand ein.
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Im Aktivierungsbetriebszustand erhält die Auslöseeinhei 5 das Auslösesignal der Steuerungs- und Auswerteeinheit 3 und aktiviert die Antriebseinheit 6, wobei es sich im Ausführungsbeispiel um einen pneumatischen Federspeicher handelt, der im Regelbetriebszustand gespannt ist. Die Antriebseinheit 6 verdrängt im Aktivierungsbetriebszustand die Flugschreibereinheit 7 aus dem Aufnahmeraum 2 und löst hierbei einen Abschnitt der Flugzeugwandung 15 heraus, welcher mit geeigneten Sollbruchstellen versehen ist.
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2 zeigt die Flugschreibereinheit im Aktivierungsbetriebszustand. Die Flugschreibereinheit 7 wird ausgeschleudert, wobei ein Beschleunigungssensor in dem Treibsatz 12 den Auswurfvorgang erkennt und einen Gasgenerator zündet, der die inflatible raumbildende Struktur 10 des Umhüllungselements 9, welche vorliegend als Ballon aus hochfestem, feuerbeständigen Gewebe ausgebildet ist, vergleichbar mit einem Airbag aufbläht. Hierbei übernimmt auch die Positionierungsstruktur 11 ihre Funktion und positioniert den Flugschreiber 8 etwa in der Mitte des Umhüllungselements 9. Die Positionierungsstruktur besteht im Ausführungsbeispiel ebenfalls auch hochfestem, feuerbeständigen Gewebe und ist mit der Innenseite des Ballons verbunden, so dass diese im Aktivierungsbetriebszustand ihre funktionsgerechte Form einnimmt. Das Umhüllungselement 9 reduziert aufgrund seiner Größe durch die Luftreibung sofort erheblich die Bewegungsgeschwindigkeit des Flugschreibereinheit 7. Der Treibsatz 12 enthält ferner einen Schaumbildner, welcher parallel zu dem Gasgenerator gezündet wird. Der Schaumbildner erzeugt einen sich schnell in dem Inneren des Umhüllungselements 9 ausbreitenden Schaum, der sich nachfolgend schnell verfestigt und den Flugschreiber 8 und die Positionierungsstruktur 11 in sich einschließt. Bei dem Schaum handelt es sich dann um die Füllstruktur 13. Der Ballon weist mindestens ein Überdruckventil auf, so dass das für die sofortige Aufblähung eingebrachte Gas bei Verdrängung durch den Schaum entweichen kann, so dass zum einen der Ballon nicht zerstört und zum anderen der Innenraum vollständig mit Schaum ausgefüllt wird. Die Dichte der Füllstruktur ist sehr gering, wodurch die Flugschreibereinheit im Aktivierungsbetriebszustand schwimmfähig ist.
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Die Oberfläche des Umhüllungselements 9 trägt retroreflektierende Besatze und ist leuchtorange eingefärbt. Im Ausführungsbeispiel weist die Oberfläche des Umhüllungselements 9 eine LED-Anordnung 14 auf. Die LED-Anordnung 14 ist als Mehrzahl von LEDs mit jeweils eigener dezentraler Spannungsquelle sowie blinkend ausgebildet. Der Ausfall einer LED mit zugehöriger Spannungsquelle lässt dadurch die Funktion der weiteren LEDs unbeeinträchtigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufnahme- und Auswurfeinheit
- 2
- Aufnahmeraum
- 3
- Steuerungs- und Auswerteeinheit
- 4
- Auswurfeinrichtung
- 5
- Auslöseelement
- 6
- Antriebselement
- 7
- Flugschreibereinheit
- 8
- Flugschreiber
- 9
- Umhüllungselement
- 10
- inflatible raumbildende Struktur
- 11
- Positionierungsstruktur
- 12
- Treibsatz
- 13
- Füllstruktur
- 14
- LED-Anordnung
