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Die Erfindung betrifft ein Verkehrsmittel mit einer modularen Transportkapsel zur wechselbaren Verbindung mit verschiedenen Antriebseinheiten, wobei jede Antriebseinheit alle zur Fortbewegung des Verkehrsmittels notwendigen Baugruppen umfasst, und die jeweilige Antriebseinheit mit der Transportkapsel lösbar mechanisch verbunden ist.
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Aus der
DE 10 2014 015 698 A1 ist ein Wechselsystem für Verkehrsmittel bekannt, die wenigstens eine Fahrgastzelle aufweisende Fahrgasteinheit umfasst, welche mit wenigstens einer Antriebseinheit zum Antrieb des Verkehrsmittels verbindbar ist, wobei alle zur Fortbewegung des Verkehrsmittels notwendigen Baugruppen der Antriebseinheit zugeordnet sind. Die Antriebseinheit ist autonom ohne die Fahrgasteinheit fortbewegbar. Die Antriebseinheit kann dabei verschiedene Verkehrsmittel darstellen. Die Antriebseinheit kann beispielsweise als Straßenfahrzeug, als Schienenfahrzeug, als Lift, als Seilbahn oder flugtauglich und/oder schwimmtauglich ausgebildet sein. Somit kann ein Transportservice für einen Kunden mit unterschiedlichen Antriebseinheiten ausgeführt werden, ohne dass der Kunde oder ein Transportgut die Transportkapsel verlassen muss.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verkehrsmittel mit einer modularen Transportkapsel zur wechselbaren Verbindung mit verschiedenen Antriebseinheiten anzugeben, die die bekannte Lösung verbessert.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einem Verkehrsmittel dadurch gelöst, dass eine erste Antriebseinheit als Drohne ausgebildet ist, welche eine, eine erste Batterie umfassende Rotorebene und eine Andockvorrichtung zur Aufnahme der Transportkapsel aufweist und eine zweite Antriebseinheit als Bodenfahrzeug ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine vertikale Mobilität der Transportkapsel zu Land und zur Luft ermöglicht wird. Dies ermöglicht multimodale Verkehrsverbindungen ohne Wartezeit oder ein Umsteigen. Ein Passagier kann direkt in seinem Fahrzeug in die Transportkapsel steigen und sich von der Drohne an sein Endziel fliegen lassen. Eine spezielle Flugausbildung für den Passagier ist nicht erforderlich, da die Drohne vollautonom gesteuert wird. Der Nutzer des multimodalen Verkehrsmittels muss somit kein Fluggerät erwerben, sondern sich lediglich an einen Transportservice wenden, der das beschriebene Verkehrsmittel anbietet. Die Drohne ist modular aufgebaut und lässt sich einfach montieren. Die Beschränkung der Drohne auf die Rotorebene und die Andockvorrichtung führt zu einer Gewichtsreduzierung des Fluggerätes.
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Vorteilhafterweise umfasst die Transportkapsel eine zweite Batterie zur Unterstützung der Transportaufgabe der Antriebseinheit. Da die Energiequelle zum Antrieb der Rotorblätter durch die erste und die zweite Batterie anteilig in der Rotorebene als auch in der Transportkapsel angeordnet ist, lässt sich die Reichweite der Drohne entsprechend dem vorhandenen Energieumfang einstellen. Die Batterie in der Transportkapsel dient weiterhin zur Versorgung der elektrischen Verbraucher der Transportkapsel, wie z. B. einer Klimatisierung.
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In einer Ausgestaltung ist die Transportkapsel als Fahrgastzelle und/oder als Gütertransportraum und/oder als Werbeelement ausgebildet. Durch die Verwendung der vollautomatischen Drohne oder der autonomen Antriebseinheit kann eine Transportkapsel sowohl für den Passagiertransport, den Gütertransport oder für die Werbung vielseitig genutzt werden. Die Drohne muss nur an die entsprechend ausgebildete Transportkapsel andocken und diese transportieren. Die Transportkapsel ist somit beliebig austauschbar. Der Austausch erfolgt inklusive der Zusatzbatterie, die an der Transportkapsel angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform ist die Transportkapsel als Leichtbauelement gefertigt. Dadurch erhält die Transportkapsel ein besonders geringes Gewicht, so dass das durch die Zuladung von Fahrgästen und/oder zu transportierenden Gütern erhaltene Gewicht erhöht werden kann. Die Transportkapsel kann beispielsweise aus leichten Verbundwerkstoffen bestehen.
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In einer Variante ist die als Drohne ausgebildete Antriebseinheit mit beweglichen Stützelementen zum Andocken der Transportkapsel außerhalb des Flugbetriebes ausgebildet. Durch diese beweglichen Stützelemente wird die Drohne derart auf dem Boden positioniert, dass ein Andocken der Transportkapsel an beispielsweise eines die Drohne unterfahrenden Bodenfahrzeuges möglich ist. Dadurch wird ein selbständiges Positionieren der Drohne auf einer Ladevorrichtung ermöglicht.
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Vorteilhafterweise ist ein Bügel fest mit der Transportkapsel verbunden. Dieser Bügel stellt ein Verbindungselement zum Anheben bzw. Transport der Transportkapsel dar. Dabei hat der Bügel die Eigenschaft, die auftretenden Kräfte und Momente, die beim Andocken und im Betrieb der Drohne an die Transportkapsel auftreten, sicher übertragen zu können.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Andockvorrichtung ein Rotationsstellelement zur Beeinflussung einer Neigung der Längsachse der Transportkapsel auf. Das Rotationsstellelement ist vorzugsweise als Elektromaschine ausgebildet und erlaubt einen Nickausgleich der Transportkapsel, indem das Rotationsstellelement eine Rotation zwischen Transportkapsel und Rotorebene der Drohne ermöglicht. Die Rotationsachse liegt dabei vorteilhafterweise im Schwerpunkt der Transportkapsel.
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In einer Alternative weist die als Bodenfahrzeug ausgebildete zweite Antriebseinheit eine zweite Andockvorrichtung zur Aufnahme des an der Transportkapsel befestigten Bügels auf. Dieser Bügel dient dazu, eine Relativbewegung in x-Richtung zwischen zweiter Antriebseinheit, vorzugsweise einem Chassis eines Bodenfahrzeuges, und der Transportkapsel zu erzeugen, um eine formschlüssige Verbindung beider Einheiten zu realisieren. Der Bügel stellt somit eine mechanische Verbindung zur zweiten Antriebseinheit her und kann die Transportkapsel von dieser ab- und aufladen. Dies wird durch einen Stellmechanismus an der zweiten Antriebseinheit unterstützt, in welchen der Bügel einrastet. Die beschriebene Andockvorrichtung kann dabei im Bügel integriert sein oder in dem anzudockenden Gegenpart verortet sein.
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In einer Weiterbildung ist der Bügel an der als Bodenfahrzeug ausgebildeten zweiten Antriebseinheit zur Ermöglichung einer Relativbewegung zwischen der Transportkapsel und der als Drohne ausgebildeten ersten Antriebseinheit ausgebildet.
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Alternativ erfolgt die Aufnahme der Transportkapsel auf der Antriebseinheit ähnlich eines Hubwagens. Dabei ist die Antriebseinheit in der Draufsicht u-förmig ausgebildet. Somit kann die Antriebseinheit unter die Transportkapsel fahren und diese für den Weitertransport aufnehmen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verkehrsmittels,
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2 ein Ausführungsbeispiel zum Wechseln der Antriebseinheiten zur Erstellung eines Verkehrsmittels,
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3 ein Ausführungsbeispiel einer einsitzigen Transportkapsel,
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4 ein Ausführungsbeispiel einer zweisitzigen Transportkapsel,
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5 ein Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinheit.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verkehrsmittels dargestellt, welches eine vollautonome Drohne 1 umfasst, die eine Rotorebene 3 aufweist, an welcher eine erste Batterie 5 angeordnet ist. Die Drohne 1 besitzt eine Andockvorrichtung 7. Mittels dieser Andockvorrichtung 7 können modulare Transportkapseln 9 an die Drohne 1 angedockt werden. Die Transportkapsel 9 kann dabei zum Personentransport 9a als auch als Gütertransportraum 9b oder zur Werbung 9c genutzt werden. An jeder der einzelnen Transportkapseln 9 ist eine zweite Batterie 11 befestigt. Mittels dieser zweiten Batterie 11 wird die Transportaufgabe der Drohne 1 unterstützt.
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Das Andocken der Drohne 1 an die jeweilige Transportkapsel 9 erfolgt über ein als Verbindungselement ausgebildeten Bügel 13, der an der Transportkapsel 9, der Drohne 1 zugewandt, fest angeordnet ist. Eine Rotationsmöglichkeit, um die Neigung der Längsachse der Transportkapsel 9 beeinflussen zu können, wird durch ein Stellelement 15, beispielsweise eine Elektromaschine, ermöglicht. Die Rotationsachse liegt dabei im Schwerpunkt der Transportkapsel 9. Der Bügel 13 hat die Eigenschaft, die auftretenden Kräfte und Momente sicher zu übertragen.
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Der Bügel 13 ist an der Transportkapsel 9 so angeordnet, dass eine formschlüssige Verbindung des Bügels 13 mit einer zweiten Andockvorrichtung 19 eines Bodenfahrzeuges 21 zum Auf- und Abladen der Transportkapsel 9 realisiert wird. Der Bügel 13 ermöglicht gleichzeitig den Nickausgleich der Transportkapsel 9, wobei eine Rotation zwischen Transportkapsel 9 und Rotorebene 3 ermöglicht wird.
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In die als Stellmechanismus ausgebildete zweite Andockvorrichtung 19 des Bodenfahrzeuges 21 rastet der Bügel 13 der von der Drohne 1 zu trennenden Transportkapsel 9 ein. Die Transportkapsel 9 weist insbesondere für die Beförderung von Personen eine Drive- & Steer-by-Wire-Ausführung auf. Mittels der zweiten Batterie 11 wird die in der Transportkapsel 9 vorhandene Consumer-Elektronik über einen D/A-Wandler versorgt. Das Bordnetz der Transportkapsel 9 wird über einen DC/DC-Wandler mit Strom aus der Batterie 11 versorgt. Über den Bügel 13 kann eine Kontaktierung zur Drohne 1 erfolgen, um eine Heizung bzw. eine Ventilation in der Transportkapsel 9 zu gewährleisten. Über den Bügel 13 wird über das Bodenfahrzeug 21 die Bereitstellung von Notfallenergie ermöglicht, wobei ein Aufladen der zweiten Batterie 11 der Transportkapsel 9 durch das Bodenfahrzeug 21 erfolgt. Um hohe Flughöhen der Drohne 1 zu gestatten, kann die Transportkapsel 9 als Druckkammer ausgeführt sein.
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Die Transportkapsel 9 weist einen Crash-Absorber in z-Richtung auf, um Verletzungen der Insassen der Transportkapsel 9 bei einem Crash zu unterbinden. Der Verbund zwischen Transportkapsel 9 und dem Bodenfahrzeug 21 übernimmt dabei sämtliche Crash-Anforderungen. Ein Steuerungssystem, das auch von außen ferngesteuert werden kann, ist in der Transportkapsel 9 enthalten, so dass im Notfall auch ein Notfall-Callcenter die Steuerung der Drohne 1 übernehmen kann.
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Die Transportkapsel 9 weist ausfahrbare Füße 25 zum Abstellen der Transportkapsel 9 auf dem Boden auf, die höhenverstellbar zum Anpassen einer Ausstiegshöhe in Bezug auf das Bodenfahrzeug 21 und den Boden ausgebildet sind. Diese ausfahrbaren Füße können auch mit Rollen versehen sein oder eventuell separat angesteuert werden. Der Wärmetauscher, welcher Heizung und Ventilation innerhalb der Transportkapsel 9 ermöglicht, ist dabei so angeordnet, dass der Luftstrom beim Fliegen in vertikaler Richtung genutzt werden kann.
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Es ist aber auch alternativ möglich, dass nicht die Transportkapsel 9, sondern die Drohne 1 bewegliche Stützelemente aufweist, mittels derer die Drohne am Boden positioniert werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Bodenfahrzeug 21 unter die Transportkapsel 9 fährt. Somit kann sich die Drohne 1 selbständig auf einer Ladevorrichtung positionieren. Die beweglichen Stützelemente können vorteilhaft zur Energieübertragung genutzt werden.
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Um Hindernisse zu erkennen, umfasst die Drohne 1 integrierte Umfeld-Überwachungssysteme, die eine Kollisionserkennungsvorrichtung und ein System zur Bestimmung eines automatischen Ausweichmanövers umfassen. Weiterhin sind in der Drohne 1 Schnittstellen zur Kontaktierung der Drohnenperipherie bezüglich der Energieversorgung und Steuerung enthalten, so dass die Drohne 1 autonom fliegen bzw. ferngesteuert werden kann. Gleichzeitig beinhaltet die Drohne 1 ein Sicherheitssystem.
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Das Bodenfahrzeug 21 verfügt ebenfalls über eine Schnittstelle zur Transportkapsel 9, mittels welcher Steuersignale und Heiz- bzw. Ventilationssignale zur Transportkapsel 9 übertragen werden können. Auch das Bodenfahrzeug 21 verfügt über ein System zur Erfassung des Umfeldes, wodurch ein autonomes Fahren ermöglicht wird. Das Bodenfahrzeug 21 übernimmt sämtliche Crash-Anforderungen, die für eine Straßenzulassung erforderlich sind. Gleichzeitig verfügt es über einen Energiespeicher und -wandler zur Ausführung der Fahrfunktion.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verkehrsmittels dargestellt. Steckt das Bodenfahrzeug 21 im Verkehr fest, so wird über eine Mobilitäts-App die autonome Drohne 1 angefordert, um das vorgesehene Ziel pünktlich zu erreichen. Die Drohne 1 erreicht das Bodenfahrzeug 21, welches die Transportkapsel mit Personen trägt und setzt zur Landung an. Die zweite Batterie 11 der Transportkapsel 9 wurde vorher durch das Bodenfahrzeug 21 vollständig aufgeladen (2a). Wie aus 2b ersichtlich, dockt die Drohne 1 an der Transportkapsel 9, insbesondere an deren Bügel 13 an und löst die fahrzeugseitige Verbindung durch entsprechende Signale, die über die Transportkapsel 9 an das Bodenfahrzeug 21 weitergegeben werden und wodurch die Andockvorrichtung 19 des Bodenfahrzeuges 21 den Bügel 13 der Transportkapsel 9 freigibt.
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Die Drohne 1 hebt gemäß 2c mit der aufgenommenen Transportkapsel 9 ab. Der Lufttransport sowie die Weiterfahrt des zurückbleibenden Bodenfahrzeuges 21 laufen vollständig autonom-gesteuert ab. An einem vorausbestimmten Ort steht ein anderes leeres Bodenfahrzeug 23 (Fahrgestell) zur Aufnahme der Transportkapsel 9 bereit. Die Drohne 9 fliegt dieses weitere Bodenfahrzeug 23 an, um den nahtlosen Weitertransport der Transportkapsel 9 zu ermöglichen. Mittels des an der Transportkapsel 9 angeordneten Bügels 13 wird das zweite Bodenfahrzeug 23 mit der Transportkapsel 9 verrastet und der Bügel 13 aus der ersten Andockvorrichtung 7 der Drohne 1 gelöst. Somit entstehen keine Warte- oder Umstiegszeiten für den Insassen bei gleichzeitigem Wetterschutz.
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Da die Transportkapsel 9 hinsichtlich Leichtbau optimiert und aerodynamisch ausgelegt ist, kann sie sowohl auf Fahrzeugen als auch auf Häusern oder speziellen Hubs landen. Ähnlich eines U-Bahn-Netzes können somit innerhalb einer Ortschaft an speziellen Hubs Transportlösungen von Dach zu Dach angeboten werden.
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Die Transportkapsel 9 ermöglicht aber auch die Landung direkt am eigenen Haus. Dies eröffnet neue Möglichkeiten auch in abgelegenen Orten zu wohnen. An dem Haus ist eine spezielle Schnittstelle zur Aufnahme der Transportkapsel 9 inklusive einer Ladevorrichtung vorgesehen.
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Durch die Möglichkeit, neben Passagieren auch Güter zu transportieren bzw. verschiedene Werbung zu ermöglichen, erfolgt eine Verzahnung von verschiedenen Welten mittels des beschriebenen Transportsystems. Somit kann auch Werbung wirksam transportiert werden. Die transportierte Werbung kann beispielsweise durch Beamen auf Straßen oder Häuserwänden abgebildet werden. Es kann aber auch ein Transport der Werbung in Form von Werbetafeln und Anzeigen durch die Häuserschluchten einer Stadt erfolgen.
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In einer Alternative ist es denkbar, dass ein Aufladen der Transportkapsel 9 mittels einer Bahn, wie U- oder S-Bahn, erfolgen kann, indem beispielsweise die Transportkapsel 9 auf einem speziellen Ladeträger der Bahn abgesetzt wird, welcher eine Energieverbindung mit der Bahn zum Aufladen der zweiten Batterie 11 der Transportkapsel 9 aufweist.
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Mittels eines solchen Systems wird ein intelligentes alternatives Routing ermöglicht, wobei redundante Systeme vorhanden sind und auch bei Rotorausfall ein sicheres Landen ermöglicht wird. Eine Nachhaltigkeit gegenüber der Umwelt wird insbesondere durch das zweiteilige Batteriekonzept sichergestellt, bei welchem die kleine Batterie 13 in der Drohne 1 und eine Hauptbatterie 11 in der Transportkapsel 9 angeordnet sind. Gleichzeitig können elektrische oder hybridische Antriebseinheiten Verwendung finden. Als modulares Konzept kann die Drohne bemannt, unbemannt sowie mit verschiedenen Durchmesservarianten realisiert werden.
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Die Transportkapsel 9 kann dabei ein- oder zweisitzig ausgebildet sein. Bei der einsitzigen Ausbildung der Transportkapsel 9 greift die Drohne 1 mittig an der Transportkapsel 9 an (3), während die Drohne 1 eine zweisitzige Transportkapsel 9 mehrseitig erfasst (4).
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Antriebsfahrzeuges 17 dargestellt, bei welchem der Tausch der Antriebseinheit 17 zur Transportkapsel 9 in einem speziellen Hub stattfindet. Die Antriebseinheit 17 ist dazu in einer Draufsicht u-förmig gestaltet und fährt unter die Transportkapsel 9, welche über ausgefahrene Stützelemente 25 bereits auf dem Boden steht. Durch ein anschließendes Absenken der Transportkapsel 9 wird diese auf der Antriebseinheit platziert, so dass die Antriebseinheit 17 di Transportkapsel 9 weiter transportieren kann.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drohne
- 3
- Rotorebene
- 5
- Batterie
- 7
- Andockvorrichtung
- 9
- Transportkapsel
- 9a
- Fahrgastzelle
- 9b
- Gütertransportraum
- 9c
- Werbeelement
- 11
- Batterie
- 13
- Bügel
- 15
- Stellelement
- 17
- Antriebseinheit
- 19
- Andockvorrichtung
- 21
- Bodenfahrzeug
- 23
- Bodenfahrzeug
- 25
- Stützelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014015698 A1 [0002]
