DE102015116083B4

DE102015116083B4 - Verfahren und Vorrichtung zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens

Info

Publication number: DE102015116083B4
Application number: DE102015116083.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: DE102015116083A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens (5), insbesondere eines Sprungkissens bei Sportveranstaltungen. Dabei wird das Rettungskissen (5) gesteuert von einem Sensor (9) mittels eines Gasspeichers (8) beaufschlagt und von einem zusammengefalteten in einen ausgebreiteten sowie eine Person oder ein Tier aufnehmenden Zustand überführt. Erfindungsgemäß wird als Sensor (9) eine Bilderfassungseinheit (9) eingesetzt, welche eine Flugkurve der Person oder des Tieres berührungslos dahingehend auswertet, dass eine zu einem Absturz korrespondierende Abweichung der aufgenommenen Flugkurve von einem vorgegeben Kurvenmuster den Gasspeicher (8) aktiviert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens, insbesondere eines Sprungkissens bei Sportveranstaltungen, wonach das Rettungskissen gesteuert von einem Sensor mittels eines Gasspeichers beaufschlagt und von einem zusammengefalteten in einen ausgebreiteten sowie eine Person oder ein Tier aufnehmenden Zustand überführt wird.
Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Ausprägung entsprechend der DE 20 2006 006 965 U1 kommt beispielsweise ein aufblasbares Personenschutz-Prallkissen-System zum Einsatz. Dieses wird über einen Behälter mit einem Gasspeicher beaufschlagt. Dabei greift die bekannte Lehre auf eine elektronische, sensorgesteuerte Abrisszündung oder eine solche, die per Hand betätigt wird, zurück. Mit Hilfe der Zündung wird ein Auslassventil für den Gasspeicher geöffnet. Es ist auch möglich, einen pyrotechnischen Treibsatz im Gasspeicher zu zünden und die sich dabei entwickelnde Gasmenge für die Beaufschlagung des Rettungskissens bzw. des bekannten Prallkissen-Systems zu nutzen.
Daneben existieren herkömmliche Sportmatten, wie sie beispielsweise in der DE 20 2012 103 750 U1 beschrieben werden. Solche Sportmatten eignen sich für den stationären und dauerhaften Einsatz, beispielsweise als Landematte bei Hochsprung-Sportveranstaltungen oder Stabhochsprung-Sportveranstaltungen. Grundsätzlich kommen solche Matten aber auch beim Turnen zum Einsatz und sorgen insgesamt dafür, dass der Sportler beispielsweise nach Überqueren der Latte beim Hochsprung oder Stabhochsprung aufgenommen wird und sich nicht verletzt. Beim Turnen sorgen Sportmatten dafür, dass der Sportler bei einem unkontrollierten Verlassen des Gerätes keine Schäden nimmt. Ähnliche Aufgaben werden von Sprungkissen erfüllt, wie sie im Gebrauchsmuster DE 295 12 030 U1 beschrieben werden.
Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, stößt allerdings an Grenzen, wenn ein zuverlässiges System benötigt wird, bei dem das Start- bzw. Zündsignal für den Gasspeicher nicht oder praktisch nicht durch Abriss oder per Hand ausgelöst werden kann. Tatsächlich ist es erst kürzlich zu einem folgenschweren Unfall bei einer Stabhochsprung-Veranstaltung gekommen, bei welcher die beteiligte Sportlerin die Sprungmatte nicht erreicht hat, vielmehr vorher abgestürzt ist und schwerwiegende Verletzungen davon getragen hat (vgl. Focus Online vom 8. August 2015). Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Ausprägung so weiterzuentwickeln, dass eine einwandfreie Funktion des Rettungskissens gewährleistet ist und insbesondere Gefahrensituationen sicher erkannt und zur Ausbreitung des Rettungskissens und dem Schutz der involvierten Person führen.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor eine Bilderfassungseinheit eingesetzt wird, welche eine Flugkurve der Person oder des Tieres berührungslos dahingehend auswertet, dass eine zu einem Absturz korrespondierende Abweichung der mit der Bilderfassungseinheit aufgenommenen (tatsächlichen) Flugkurve von einem vorgegebenen Kurvenmuster bzw. zumeist einer angenommenen absturzfreien Flugkurve den Gasspeicher aktiviert.
Im Rahmen der Erfindung kommt also als Sensor zunächst einmal und ganz wesentlich eine Bilderfassungseinheit zum Einsatz. Hierbei kann es sich um eine oder mehrere Kameras handeln. Mit Hilfe der Bilderfassungseinheit bzw. der einen oder der mehreren Kameras wird die (tatsächliche) Flugkurve der Person oder des Tieres aufgenommen, und zwar berührungslos. Das heißt, im Gegensatz zum Stand der Technik nach der DE 20 2006 006 965 U1 , braucht die fragliche Person bzw. das Tier den Gasspeicher nicht selbst zu aktivieren. Dies erfolgt vielmehr automatisch und erfindungsgemäß dann, wenn die zuvor erfasste (tatsächliche) Flugkurve von dem vorgegebenen Kurvenmuster bzw. einer möglichen Kurvenschar abweicht, und zwar signifikant. Denn eine solche Abweichung wird als Absturz gewertet.
Wie bereits erläutert, greift die Bilderfassungseinheit auf einen oder mehrere Kameras zurück. Im Regelfall sind zwei bzw. bis zu sechs Kameras vorgesehen, mit deren Hilfe die (tatsächliche) Flugkurve der Person oder des Tieres beispielsweise beim Überspringen eines Hindernisses dreidimensional erfasst wird. Dabei mögen jeweils zumindest eine Kamera auf jeder Seite eines Bewegungskorridors der Person bzw. des Tieres beim Anlauf zum Sportgerät und beim Passieren einer Latte oder allgemein eines Hindernisses vorgesehen werden. Der Bewegungskorridor definiert dabei die Fläche auf einer Ebene, auf der sich die zu überwachende Person respektive das Tier auf das Hindernis zubewegt und das Hindernis überwindet. Tatsächlich kann die Erfindung nämlich nicht nur bei beispielsweise Sportarten wie Hochsprung, Stabhochsprung, 3000 m-Hindernislauf etc. zum Einsatz kommen. Sondern es ist grundsätzlich auch daran gedacht, beispielsweise Pferde mit ihrem Reiter bei Sprungveranstaltungen auf diese Weise zu schützen.
Dabei wird man meistens so vorgehen, dass das Rettungskissen seitlich des Bewegungskorridors angeordnet wird. Der Bewegungskorridor bezeichnet – wie bereits erläutert – die Fläche auf einer Ebene vor und nach dem Hindernis, auf welcher sich die zu überwachende Person oder das Tier auf das Hindernis zubewegt und dieses überwindet. Der Bereich des Bewegungskorridors vor dem Hindernis wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als Absprungzone der Person oder des Tieres bezeichnet. Der Bereich des Bewegungskorridors nach dem Hindernis ist die Auffangzone.
Da typischerweise beginnend mit dem Hindernis und dahinter Schutzmaßnahmen vorgesehen sind, beispielsweise ein Sprungkissen oder auch eine Sportmatte stationär in der Auffangzone vorhanden sind, kommt es primär darauf an, in der Absprungzone das Rettungskissen bei Bedarf auszubreiten. Denn wenn der Sportler oder das Tier das Hindernis nicht überwindet und ein Absturz droht, besteht beim Aufprall auf den Boden in der Absprungzone die Gefahr von schwerwiegenden Verletzungen.
Solche Verletzungen können erfindungsgemäß nicht mehr auftreten, weil in einem solchen Fall die Bilderfassungseinheit durch Auswertung der (tatsächlichen) Flugkurve der Person oder des Tieres zum Absturz korrespondierende Abweichungen der aufgenommenen Flugkurve von dem vorgegebenen Kurvenmuster respektive einer Kurvenschar bzw. von einer oder mehreren angenommenen absturzfreien Flugkurven unmittelbar ermittelt hat und als Folge hiervon der Gasspeicher aktiviert wird.
Die Aktivierung des Gasspeichers hat nun zur Folge, dass das Rettungskissen verzögerungsfrei beaufschlagt und von dem zusammengefalteten in den ausgebreiteten Zustand überführt wird. Im ausgebreiteten Zustand wird die fragliche absturzgefährdete Person oder das Tier vom Rettungskissen aufgenommen und vor Verletzungen bewahrt.
In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass das Rettungskissen in dem ausgebreiteten und die Person oder das Tier aufnehmenden Zustand eine solche Mindestgröße aufweist, dass im Regelfall die gesamte Absprungzone erfasst und durch das Rettungskissen abgedeckt wird. Außerdem wird vorteilhaft so vorgegangen, dass zwei oder mehr Rettungskissen vorgesehen sind, welche die Absprungzone gassenartig zwischen sich aufnehmen. Dabei kann das Rettungskissen jeweils in einem längserstreckten Aufbewahrungsbehälter in zusammengefaltetem Zustand platziert werden. Erst wenn das Rettungskissen aktiviert wird, breitet es sich quer zur Längserstreckung des Aufbewahrungsbehälters aus, und zwar im Absturzfall.
Da der eine oder die beiden Aufbewahrungsbehälter im Beispielfall gassenartig die Absprungzone zwischen sich aufnehmen, korrespondiert der Übergang vom zusammengefalteten zum ausgebreiteten Zustand des Rettungskissens dazu, dass sich das jeweilige Rettungskissen ausgehend von dem längs zur Absprungzone angeordneten Aufbewahrungsbehälter quer hierzu erstreckt. Dabei wird man bei Rückgriff auf zwei seitlich der Absprungzone angeordnete Aufbewahrungsbehälter mit jeweiligen Rettungskissen im Regelfall so vorgehen, dass sich das jeweilige Rettungskissen bis in etwa hälftig zur Absprungzone in ausgebreitetem Zustand erstreckt und die beiden Rettungskissen im ausgebreiteten Zustand entlang einer Mittelinie der Absprungzone aneinander stoßen. Selbstverständlich kann auch nur mit einem Rettungskissen gearbeitet werden.
Im Regelfall empfiehlt es sich jedoch, wenigstens zwei Rettungskissen jeweils seitlich an jeder Längsseite der Absprungzone zu platzieren, weil das Aufblasen bzw. Ausbreiten des Rettungskissens ein erhebliches Gasvolumen erfordert, welches in kürzester Zeit vom Gasspeicher zur Verfügung gestellt werden muss. Grundsätzlich kann man natürlich auch mit mehreren einzelnen Gasspeichern arbeiten, beispielsweise mit einem Gasspeicher für jedes Rettungskissen.
Außerdem empfiehlt es sich, als Gasspeicher einen pyrotechnischen Treibsatz einzusetzen, welcher bei einem drohenden Absturz der betreffenden Person oder des Tieres gezündet wird. Solche pyrotechnischen Treibsätze werden bereits millionenfach eingesetzt und haben sich beispielsweise in Airbag-Systemen bei Kraftfahrzeugen bewährt. Diese Treibsätze und ein entsprechend aufgebauter Gasspeicher sind mit dem Vorteil verbunden, dass vorliegend das Rettungskissen typischerweise in weniger als 100 msec nach Zündung des betreffenden pyrotechnischen Treibsatzes aufgeblasen ist und folglich seinen ausgebreiteten Zustand aufweist. Grundsätzlich kann natürlich auch mit einem Gasspeicher gearbeitet werden, welcher nicht einen pyrotechnischen Treibsatz beinhaltet, sondern beispielsweise mit einem Edelgasgemisch oder CO₂-Gemisch oder auch Stickstoffgemisch unter Hochdruck von über 200 bar gefüllt wird. In diesem Fall kommt es bei dem registrierten Absturz und der Aktivierung das Gasspeichers nicht dazu, dass der pyrotechnische Treibsatz im Innern des Gasspeichers gezündet wird. Vielmehr sorgt dann die Aktivierung des Gasspeichers dafür, dass ein Ventil am Gasspeicher geöffnet wird, so dass sich der gespeicherte Hochdruck schlagartig in das vom Gasspeicher beaufschlagte Rettungskissen entspannen kann.
Jedenfalls lassen sich auf diese Weise problemlos Rettungskissen befüllen, die beispielsweise eine Fläche von 10 m² oder sogar noch mehr erfassen. Denn im Regelfall werden nur relativ geringe Überdrucke im erfindungsgemäßen Rettungskissen im Vergleich zu denjenigen bei einem Airbag benötigt. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass Airbags einen Aufprall einer Person mit bis zu 50 km/h auffangen müssen, was in etwa dem Sturz aus dem vierten Stock eines Gebäudes entspricht. Demgegenüber reicht es bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Rettungskissen und den typischen Anwendungsfällen aus, wenn ein Sturz beispielsweise aus einem zweiten Stock eines Gebäudes der betreffenden Person beherrscht wird. Dies ist in etwa die Höhe der Latte beim Stabhochsprung.
Anhand dieser Abschätzungen wird deutlich, dass das Rettungskissen mit einer Größe von ca. 10 m² und einem Druck von ca. 3 bar bis 5 bar beaufschlagt werden muss, um einen wirksamen Unfallschutz einer abgestürzten Person zu gewährleisten. Sofern das Rettungskissen jedoch beispielsweise vor einem Hindernis bei einem Sprungwettbewerb für Pferde eingesetzt wird, sind selbstverständlich höhere Drücke erforderlich, die dem erhöhten Gewicht des Pferdes unter Umständen sogar inklusive Reiter Rechnung tragen. Die Dicke des Rettungskissens in aufgeblasenem Zustand mag bei bis zu 1 m liegen. Folglich wird bei einer Flächengröße von 10 m² insgesamt ein Gasvolumen von 10 m³ in kürzester Zeit, das heißt in weniger als 100 msec benötigt.
Ein solches Gasvolumen kann problemlos von bekannten pyrotechnischen Treibsätzen zur Verfügung gestellt werden, die lediglich etwas größer zu dimensionieren sind. Denn heutige Beifahrer-Airbags erreichen im aufgeblasenen Zustand bereits Volumina von bis zu 500 l entsprechend 0,5 m³. Das heißt, 20 solcher Treibsätze bzw. ein Treibsatz der 20-fachen Stärke reicht im Beispielfall aus, das fragliche Rettungskissen aufzublasen.
Um etwaige negative Auswirkungen des Absturzes zusätzlich noch abzumildern, kann es sich empfehlen, das Rettungskissen mit Perforationen auszurüsten. Hierbei geht die Erfindung ähnlich wie bei Airbags in Automobilen von der Erkenntnis aus, dass über diese Perforationen beim Aufprall der betreffenden Person oder des Tieres Druck aus dem Innern des Kissens entweichen kann, so dass ein besonders „weicher“ Aufprall beobachtet wird, der zu einer maximalen Schonung der Person bzw. des Tieres führt.
Entscheidend für die Aktivierung des Gasspeichers ist die Auswertung der mit Hilfe der Bilderfassungseinheit aufgenommenen Flugkurve der zu überwachenden Person oder des Tieres. Zu diesem Zweck wird die fragliche tatsächliche Flugkurve mit einem vorgegebenen Kurvenmuster respektive einer Kurvenschar auf Abweichungen untersucht. Liegen zu einem Absturz führende Abweichungen vor, so wird der Gasspeicher aktiviert. Sind die Abweichungen allerdings so, dass ein Absturz nicht befürchtet werden muss, so wird der Gasspeicher auch nicht aktiviert.
Das hat insgesamt zur Folge, dass der Gasspeicher und folglich das Rettungskissen tatsächlich nur im äußersten Notfall vom zusammengefalteten in den ausgebreiteten Zustand überführt wird. Dadurch kann das Rettungskissen praktisch unbegrenzt genutzt werden und ist ein Ersatz nur dann erforderlich, wenn der beschriebene Notfall eingetreten ist. Ansonsten kommt das Rettungskissen nicht zum Einsatz, so dass auf diese Weise erheblich an Kosten gespart wird.
Beim Vergleich der mit Hilfe der Bilderfassungseinheit aufgenommenen tatsächlichen Flugkurve der Person oder des Tieres mit dem vorgegebenen Kurvenmuster bzw. der Kurvenschar wird so vorgegangen, dass das vorgegebene Kurvenmuster im Regelfall aus absturzfreien Flugkurven ermittelt wird. Das erfolgt zuvor und praktisch bei jedem Sprung der betreffenden Person oder des Tieres. Selbstverständlich werden die vorgegebenen Kurvenmuster auch anhand der Flugkurven anderer Personen oder Tiere erfasst. Aus diesen Daten wird ein typisches Kurvenmuster für die Flugkurve abgeleitet. Dieses kann im einfachsten Fall die absturzfreie Flugkurve des Schwerpunktes der betreffenden Person oder des Tieres sein.
Dabei wird man bei einer absturzfreien Flugkurve davon ausgehen, dass die Flugkurve bzw. die Kurve des Schwerpunktes der betreffenden Person oder des Tieres ausgehend vom Absprung zunächst mehr oder minder steil ansteigt beim Überqueren des Hindernisses oder einer Latte einen Hochpunkt erreicht und dann schräg wieder abfällt, bis der Bereich des Bewegungskorridors jenseits des Hindernisses erreicht ist bzw. beispielsweise beim Hochsprung oder Stabhochsprung der Sportler in die hinter dem Hindernis liegende Sprungmatte eintaucht. Das heißt, man wird für den Schwerpunkt von einem Kurvenverlauf vergleichbar einer umgekehrten und nach unten geöffneten Parabel auszugehen haben.
Der Schwerpunkt der Person oder des Tieres wird dabei beispielsweise anhand der mit der Bilderfassungseinheit zu bestimmenden Fläche ermittelt. Tatsächlich kann man der Person oder dem Tier eine bestimmte Projektionsfläche zuordnen. Geht von einer gleichmäßigen Massenverteilung aus, so fällt der Schwerpunkt mit dem Mittelpunkt dieser Projektionsfläche zusammen.
Jedenfalls lässt sich ein solches Kurvenmuster bzw. eine absturzfreie Flugkurve oder lassen sich mehrere typische Kurvenmuster als Kurvenschar bestimmen und als Referenz nutzen. Die von dem fraglichen Sportler im Beispielfall tatsächlich absolvierte Flugkurve wird nun mit dem Kurvenmuster bzw. der Kurvenschar verglichen. Stellt sich hierbei heraus, dass ab einem bestimmten Punkt der Flugkurve im Beispielfall die Bewegung des Schwerpunktes des Sportlers stark in Richtung des Bodens abknickt, so ist dies ein Indiz dafür, dass ein Absturz zu befürchten ist. Dieses „Abknicken“ kann so bestimmt werden, dass die Steigung der mit Hilfe der Bilderfassungseinheit aufgenommenen tatsächlichen Flugkurve respektive des Schwerpunktes des Sportlers ständig ermittelt wird.
Diese Steigung wird nun mit den Steigungen des vorgegebenen Kurvenmusters an jeweils vergleichbaren Punkten der Flugkurve verglichen. Stellt sich hierbei heraus, dass die Steigung der aufgenommenen Flugkurve eine vorgegebene Abweichung von der Steigung des vorgegebenen Kurvenmusters an einem vergleichbaren Punkt der Flugkurve überschreitet, so wird dies als drohender Absturz des Sportlers gewertet. Hierbei kommt natürlich primär der Bereich der Flugkurve und des zugehörigen vorgegebenen Kurvenmusters vor dem Hindernis zur Auswertung. Denn Abweichungen der aufgenommenen Flugkurve des Sportlers im Beispielfall vom vorgegebenen Kurvenmuster nach Passieren des Hindernisses sind in der Regel unschädlich, weil hier typischerweise eine Sprungmatte oder Sportmatte stationär für den Schutz des Sportlers sorgt.
Nach vorteilhafter Ausgestaltung wird das vorgegebene Kurvenmuster personen- bzw. tierspezifisch ermittelt. Für das personen- bzw. tierspezifische Kurvenmuster spielen Parameter wie die Größe der Person/des Tieres, ein angenommenes Gewicht, der Trainingszustand etc. eine Rolle. Sobald also eine Person bzw. ein Sportler im Beispielfall einen Sprung über eine Hochsprunglatte vollführt, nimmt die Bilderfassungseinheit zunächst eine Aufnahme des Sportlers vor, bestimmt dessen Projektionsfläche und Schwerpunkt und kategorisiert den Sportler hinsichtlich Größe und angenommenem Gewicht. Außerdem kann beispielsweise aus seinem Anlauf- oder Absprungverhalten auf den Trainingszustand rückgeschlossen werden.
Mit Hilfe dieser Eingangsparameter wird nun ein zu der betreffenden Person respektive dem Sportler passendes Kurvenmuster ausgewählt. Dieses Kurvenmuster kann in einer an die Bilderfassungseinheit angeschlossenen Steuereinheit hinterlegt sein. Grundsätzlich lässt sich die Steuereinheit aber auch in die Bilderfassungseinheit integrieren. Jedenfalls sind in einem Speicher die verschiedenen personen- bzw. tierspezifischen Kurvenmuster hinterlegt.
Anhand der zuvor aufgenommenen Parameter des zu überwachenden Sportlers im Beispielfall wird das zu seiner Größe, seinem Gewicht und seinem Trainingszustand passende Kurvenmuster aus den verschiedenen im Speicher hinterlegten Kurvenmustern ausgewählt. Bei den abgespeicherten Kurvenmustern kann es sich um berechnete absturzfreie Flugkurven oder tatsächlich zuvor gemessene Flugkurven von Personen ähnlicher Konstitutionen oder beides handeln. Im Anschluss daran wird dieses Kurvenmuster als Referenz für die mit Hilfe der Bilderfassungseinheit aufgenommene Flugkurve beim Sprung des Sportlers genutzt. Derartige Vorgänge lassen sich mit den heutzutage zur Verfügung stehenden Speicher- und Rechnerkapazitäten in Millisekunden absolvieren, so dass die Anlage praktisch keinen Vorlauf benötigt, sondern unmittelbar einsatzbereit ist.
Sobald nun die zuvor beschriebenen und zu einem Absturz korrespondierenden Abweichungen der mit Hilfe der Bilderfassungseinheit aufgenommenen Flugkurve des überwachten Sportlers von seinem zuvor ausgewählten personenspezifischen Kurvenmuster beobachtet werden, führt dies unmittelbar zur Aktivierung des Gasspeichers und dazu, dass das Rettungskissen in der Absprungzone ausgebreitet wird. Hierfür sorgt die Steuereinheit, welche die Daten der Bilderfassungseinheit auswertet und den Gasspeicher bei Bedarf beaufschlagt. Dadurch kann der Sportler im Beispielfall ungehindert seinen Sprung ansetzen und ausführen, weil zu diesem Zeitpunkt die Absprungzone vom Rettungskissen (noch) frei ist. Erst wenn der Absturz droht, wird das Rettungskissen schlagartig aufgeblasen und breitet sich aus, so dass dann der Sportler vom Rettungskissen aufgefangen wird.
Das heißt, je nach mit Hilfe der Bilderfassungseinheit aufgenommener Person bzw. dem aufgenommenen Tier wird ein zu der fraglichen Person bzw. dem Tier passendes Kurvenmuster ausgewählt. Dieses Kurvenmuster wird anschließend als Referenz für eine anzunehmende absturzfreie Flugkurve genutzt und mit der tatsächlichen Flugkurve verglichen. Das heißt, die tatsächliche Flugkurve der Person/des Tieres wird mit dem Kurvenmuster der auf diese Weise ausgewählten Flugkurve auf Abweichungen hin untersucht. Diese Abweichungen werden im Hinblick auf einen drohenden Absturz ausgewertet, beispielsweise dahingehend, dass die zu gleichen Punkten in der Flugkurve korrespondierenden Steigungen einerseits der tatsächlichen Flugkurve und andererseits des vorgegebenen Kurvenmusters verglichen werden. Wird eine bestimmte Abweichung in den Steigungen überschritten, so führt dies zur Aktivierung des Gasspeichers. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
1 verschiedene Phasen eines Stabhochspringers beim Überqueren einer Stabhochsprunglatte,
2 den Gegenstand nach 8 perspektivisch bei einem drohenden Absturz,
3 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens schematisch und
4 einen Vergleich der von der Bilderfassungseinheit aufgenommenen tatsächlichen Flugkurve (strichpunktiert) mit dem vorgegebenen Kurvenmuster (durchgezogen) sowie die jeweils ausgewerteten Steigungen an einem gemeinsamen Punkt.
In der 1 sind verschiedene Phasen eines Stabhochspringers beim Überqueren einer Stabhochsprunglatte dargestellt. Man erkennt, dass bei diesem Vorgang ein Schwerpunkt S des in der 1 gezeigten Stabhochspringers in etwa eine Flugkurve beschreibt, wie sie in der 4 schematisch dargestellt ist. Die Flugkurve entspricht dabei in etwa einer nach unten hin geöffneten Parabel mit jeweils abgerundeten Enden. Grundsätzlich mag man auch eine Hyperbel oder beides als Flugkurve annehmen.
In der 4 ist die Flugkurve in Bezug auf einen Nullpunkt dargestellt, welcher zu einem Hindernis 1 korrespondiert. Bei dem Hindernis 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Stabhochsprunglatte, welche von dem Sportler der 1 überwunden wird. Außerdem erkennt man in der 4, dass die Flugkurve ihren höchsten Punkt im Nullpunkt bzw. im Bereich des Hindernisses 1 erreicht. Aus diesem Grund ist die Höhe h des Sportlers bzw. seines Schwerpunktes S gegenüber einem absolvierten Weg s des Sportlers innerhalb eines Bewegungskorridors 2 dargestellt.
Der Bewegungskorridor 2 bezeichnet eine Fläche auf der Ebene mit einer Breite B, innerhalb derer sich der Sportler beim Anlauf zur Hochsprunglatte bzw. dem Hindernis 1 und nach dem Überqueren derselben bewegt (vgl. 3). Im Ausführungsbeispiel ist der Bewegungskorridor 2 als rechteckige Fläche ausgelegt, die senkrecht zur Ausdehnung der Hochsprunglatte 1 verläuft. Der Bewegungskorridor 2 teilt sich in eine Absprungzone 3 in Laufrichtung vor der zu passierenden Hochsprunglatte 1 und eine Auffangzone 4 in Laufrichtung jenseits der Hochsprunglatte 1 auf. In der Auffangzone 4 findet sich im Ausführungsbeispiel ein Sprungkissen, welches den Sportler bzw. Stabhochspringer im Beispielfall nach Passieren der Stabhochsprunglatte 1 aufnimmt.
In den 2 und 3 ist eine Vorrichtung zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens 5 dargestellt. Tatsächlich sind im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend zwei Rettungskissen 5 realisiert, die jeweils seitlich im Vergleich zu der Absprungzone 3 angeordnet sind. Die beiden Rettungskissen 5 nehmen die fragliche Absprungzone 3 gassenartig zwischen sich auf. Dazu sind die Rettungskissen 5 jeweils in einem längserstreckten Aufbewahrungsbehälter 6 in zusammengefaltetem Zustand platziert. Das heißt, der längserstreckte Aufbewahrungsbehälter 6 erstreckt sich an den jeweiligen Längsseiten randseitig der Absprungzone 3 bis zum Hindernis 1.
Die betreffenden Rettungskissen 5 können von ihrem zusammengefalteten Zustand im Innern des betreffenden Aufbewahrungsbehälters 6 in einen aufgeblasenen und ausgebreiteten Zustand überführt werden. In diesem ausgebreiteten Zustand sind sie, das heißt die beiden Rettungskissen 5, in der Lage, im Ausführungsbeispiel den Stabhochspringer aufzunehmen und vor Verletzungen zu schützen. Denn üblicherweise ist die Absprungzone 3 natürlich frei von dem Rettungskissen 5, weil der Stabhochspringer im Beispielfall die Absprungzone 3 für seinen Sprung nutzt. Hier ist auch eine Ausnehmung 7 zur Aufnahme und Führung des Hochsprungstabes vorgesehen.
Sobald das jeweilige Rettungskissen 5 vom zusammengefalteten Zustand im Innern des Aufbewahrungsbehälters 6 in den aufgeblasenen und ausgebreiteten Zustand übergeht, erstreckt sich das betreffende Rettungskissen 5 quer zur Längserstreckung des Aufbewahrungsbehälters 6. Außerdem passiert das Rettungskissen 5 hierbei einen Schlitz, einen Deckel oder eine sonst wie geartete Öffnung im Aufbewahrungsbehälter 6, um möglichst verzögerungsfrei den ausgebreiteten und in den 2 und 3 strichpunktiert dargestellten Zustand zu erreichen.
Da im Ausführungsbeispiel sich jeweils an den Längsrändern der Absprungzone 3 gegenüberliegende Rettungskissen 5 vorgesehen sind, ist die Auslegung meistens so getroffen, dass das jeweilige Rettungskissen 5 in etwa die Hälfte der Absprungzone 3 in ausgebreitetem Zustand überdeckt. Dadurch stoßen die beiden Rettungskissen 5 in ausgebreitetem und strichpunktiert in den 2 und 3 dargestellten Zustand Stoß an Stoß aneinander, so dass im Absturzfall wie gewünscht eine geschlossene Oberfläche des Rettungskissens 5 die Absprungzone 3 bedeckt und somit den Sportler bei einem möglichen Absturz schützt.
Das Rettungskissen bzw. die beiden Rettungskissen 5 werden von einem Gasspeicher 8 beaufschlagt. Der Gasspeicher 8 ist seinerseits an eine Bilderfassungseinheit 9 angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier sich im Vergleich zur demgegenüber mittigen Absprungzone 3 gegenüberliegende Kameras 9 als Bilderfassungseinheit 9 realisiert. Grundsätzlich können auch noch mehr Kameras zum Einsatz kommen (vgl. 2).
Die Kameras bzw. die Bilderfassungseinheit 9 verfügt über eine integrierte Steuereinheit. In dieser Steuereinheit sind im Beispielfall mehrere vorgegebene Kurvenmuster bzw. Kurvenscharen hinterlegt. Diese Kurvenmuster korrespondieren jeweils zu einer absturzfreien Flugkurve eines Sportlers, im Ausführungsbeispiel eines Stabhochspringers, wie sie durchgezogen in der 4 dargestellt ist. Tatsächlich sind in der Bilderfassungseinheit 9 bzw. der zugehörigen Steuereinheit mehrere Kurvenmuster abgespeichert, die personenspezifisch ermittelt worden sind. Tatsächlich wird bei dem betreffenden Kurvenmuster hinsichtlich Größe, angenommenen Gewicht und Trainingszustand des jeweiligen Sportlers unterschieden.
Wenn sich nun ein Sportler der Absprungzone 3 nähert, so nimmt die Bilderfassungseinheit 9 zunächst einmal den Sportler bei seinem Anlauf auf und bestimmt seine Größe, das Gewicht und den Trainingszustand. Anhand dieser Parameter wird ein zu der betreffenden Größe, dem Gewicht und Trainingszustand passendes Kurvenmuster für eine absturzfreie Flugkurve ausgewählt. Dieses Kurvenmuster dient nachfolgend als Referenz. Außerdem wird bei diesem Vorgang die Projektionsfläche des Sportlers, also sein „Schatten“ auf einer Fläche bestimmt. Der Mittelpunkt dieser Projektionsfläche wird als Schwerpunkt S angenommen.
Mit Hilfe der Projektionsfläche des Sportlers kann nicht nur seine Größe, sondern lässt sich auch grob sein Gewicht bestimmen. Denn aus der Projektionsfläche und der zugehörigen Größe kann bei Zugrundelegung eines beispielsweise empirischen Flächengewichtes von Sportlern auf das Gesamtgewicht rückgeschlossen werden. Der Trainingszustand lässt sich dann beispielsweise noch anhand seiner Anlaufgeschwindigkeit und der Schrittgröße ermitteln und festlegen. Jedenfalls wird aus diesen Parametern ein Kurvenmuster für eine absturzfreie Flugkurve aus entsprechend abgespeicherten Flugkurven ausgewählt. Dieses Kurvenmuster und die daraus abgeleitete Referenz wird dann entsprechend der Darstellung in der 4 in ein Diagramm eingezeichnet bzw. in dem dort dargestellten Diagramm als im Beispielfall durchgezogene Kurve hinterlegt.
Anschließend wird der Sportler bzw. dessen tatsächlichen Flugkurve berührungslos mit Hilfe der Bilderfassungseinheit 9 aufgenommen. Im Ausführungsbeispiel wird die Flugkurve letztlich mit einer Bewegungskurve des Schwerpunktes S des fraglichen Sportlers gleichgesetzt. Hierzu korrespondiert die strichpunktierte Linie in der 4, welche die tatsächliche Flugkurve des Sportlers repräsentiert. Bei diesem Vorgang werden folglich die tatsächliche und strichpunktiert dargestellte Flugkurve und die durchgezogen gezeichnete ausgewählte und die Referenz darstellende Flugkurve im Diagramm nach der 4 zur Deckung oder doch zumindest so weit wie möglich zur Deckung gebracht.
Die tatsächliche Flugkurve des Sportlers wird nun mit Hilfe der Bilderfassungseinheit 9 dahingehend ausgewertet, ob zu einem Absturz korrespondierende Abweichungen der aufgenommenen Flugkurve von dem vorgegebenen Kurvenmuster vorliegen oder nicht. Dazu wird im jeweils erreichten Punkt P der Flugkurve die zugehörige Steigung der Kurve berechnet, wie sie in der 4 jeweils dargestellt ist. Das heißt, es wird im fraglichen Punkt P sowohl die Steigung der tatsächlichen (strichpunktierten) Flugkurve als auch diejenige der ausgewählten (durchgezogenen) absturzfreien Flugkurve ermittelt. Dabei korrespondiert jeder Punkt P der Flugkurve zu einem Abstand s des Sportlers vom Nullpunkt und demzufolge zu der zu passierenden Hochsprunglatte 1. Jeder Abstandswert s₁ korrespondiert zu einer zugehörigen Höhe h₁ des Schwerpunktes S des Sportlers beim Absolvieren seiner in der 4 strichpunktiert dargestellten tatsächlichen Flugkurve.
Diese tatsächliche und strichpunktiert in der 4 dargestellte Flugkurve wird nun mit dem zuvor ausgewählten vorgegebenen und durchgezogen dargestellten Kurvenmuster verglichen. Tatsächlich findet in jedem Punkt P der Flugkurve ein Vergleich der jeweiligen Steigungen der betreffenden Kurven statt, die für den Punkt P mit den Koordinaten s₁ und h₁ beispielhaft in der 4 dargestellt sind. Das heißt, im Abstand s₁ von der Hochsprunglatte 1 hat der Sportler im Beispielfall eine Höhe h₁ mit seiner Flugkurve erreicht. Man erkennt, dass bei einer weiteren Annäherung an die Hochsprunglatte 1 und folglich Verringerung des Abstandes s seine strichpunktiert dargestellte Flugkurve „abknickt“.
Als Folge hiervon liegt eine signifikante Abweichung der Steigung der strichpunktiert dargestellten tatsächlichen Flugkurve im Vergleich zu dem vorgegebenen Kurvenmuster bzw. der durchgezogen dargestellten absturzfreien Flugkurve vor. Sobald die Abweichung in den jeweiligen Steigungen einen zuvor vorgegebenen Wert überschreitet, wird dies als Kriterium für einen drohenden Absturz genutzt und ausgewertet. Im Rahmen der 4 schließen die beiden Steigungen im Beispielfall einen Winkel α von ca. 20° ein. Sobald Winkel α zwischen den beiden Steigungen von beispielsweise mehr als 10° beobachtet werden, mag dies als Kriterium für einen drohenden Absturz dienen. Tatsächlich sorgt in diesem Fall, also bei einem drohenden Absturz, die Bilderfassungseinheit 9 in Verbindung mit der Steuereinheit dafür, dass der Gasspeicher 8 aktiviert wird. Dazu ist die Bilderfassungseinheit 9 bzw. sind die beiden Kameras 9 jeweils an den Gasspeicher 8 angeschlossen und sorgen für seine Aktivierung.
Im Ausführungsbeispiel korrespondiert die Aktivierung des Gasspeichers 8 dazu, dass ein pyrotechnischer Treibsatz gezündet wird und dazu führt, dass eine schlagartige Gasentwicklung im Gasspeicher 8 dafür sorgt, dass die vom Gasspeicher 8 jeweils beaufschlagten Rettungskissen 5 von ihrem zusammengefalteten Zustand im Innern des jeweiligen Aufbewahrungsbehälters 6 in ihren den Aufbewahrungsbehälter 6 verlassenden und strichpunktiert dargestellten ausgebreiteten Zustand gemäß den 2 und 3 übergehen. Da dieser Vorgang typischerweise in weniger als 100 msec vollzogen ist, wird der abstürzende Sportler optimal geschützt, weil die zuvor noch harte Absprungzone 3 nunmehr vollflächig mit Hilfe der beiden Rettungskissen 5 belegt ist. Dadurch lassen sich schwerwiegende Verletzungen des Sportlers ausschließen. Darüber hinaus kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung nur im absoluten Notfall bzw. Absturzfall zum Einsatz, kann also vielfach verwendet werden, ohne dass es zum Auslösen des Gasspeichers 8 und folglich zur Ausbreitung der Rettungskissen 5 kommt. Außerdem ist die gesamte Vorrichtung transportabel, kann dementsprechend bedarfsweise beim Training, in einer Halle, im Stadion etc. aufgebaut werden. Durch den Rückgriff auf jeweils hinterlegte Kurvenmuster ist die Vorrichtung unmittelbar einsatzbereit und wird ein wirksamer Schutz vor schwerwiegenden Verletzungen zur Verfügung gestellt, der bisher nicht möglich war.

Claims

Verfahren zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens (5), insbesondere eines Sprungkissens bei Sportveranstaltungen, wonach das Rettungskissen (5) gesteuert von einem Sensor (9) mittels eines Gasspeichers (8) beaufschlagt und von einem zusammengefalteten in einen ausgebreiteten sowie eine Person oder ein Tier aufnehmenden Zustand überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (9) eine Bilderfassungseinheit (9) eingesetzt wird, welche eine Flugkurve der Person oder des Tieres berührungslos dahingehend auswertet, dass eine zu einem Absturz korrespondierende Abweichung der aufgenommenen Flugkurve von einem vorgegebenen Kurvenmuster den Gasspeicher (8) aktiviert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kurvenmuster aus absturzfreien Flugkurven ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Kurvenmuster personen- bzw. tierspezifisch ermittelt wird, beispielsweise die Größe, ein angenommenes Gewicht, den Trainingszustand etc. berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass je nach mit Hilfe der Bilderfassungseinheit (9) aufgenommener Person bzw. aufgenommenem Tier ein zu der fraglichen Person bzw. dem Tier passendes Kurvenmuster für eine anzunehmende absturzfreie Flugkurve ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Flugkurve der Person/des Tieres mit dem Kurvenmuster der ausgewählten Flugkurve auf Abweichungen hin untersucht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichungen im Hinblick auf einen drohenden Absturz als Unterschied in den Steigungen der jeweiligen Kurven ausgewertet werden.
Vorrichtung zur pneumatischen Beaufschlagung wenigstens eines Rettungskissens (5), insbesondere eines Sprungkissens bei Sportveranstaltungen, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Rettungskissen (5), welches gesteuert von einem Sensor (9) mit Hilfe eines Gasspeichers (8) beaufschlagt und von einem zusammengefalteten in einen ausgebreiteten sowie eine Person oder ein Tier aufnehmenden Zustand überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor (9) eine Bilderfassungseinheit (9) vorgesehen ist, welche eine Flugkurve der Person oder des Tieres berührungslos dahingehend auswertet, dass eine zu einem Absturz korrespondierende Abweichung der aufgenommenen Flugkurve von einem vorgegebenen Kurvenmuster den Gasspeicher (8) aktiviert.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rettungskissen (5) seitlich im Vergleich zu einer Absprungzone (3) der Person/des Tieres angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Rettungskissen (5) vorgesehen sind, welche die Absprungzone (3) gassenartig zwischen sich aufnehmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Rettungskissen (5) in einem längserstreckten Aufbewahrungsbehälter (6) im zusammengefalteten Zustand aufgenommen wird und sich quer zur Längserstreckung des Aufbewahrungsbehälters (6) im Absturzfall ausbreitet.