DE102016014309A1 - Throw-catch device for unmanned fixed-wing aircraft - Google Patents
Throw-catch device for unmanned fixed-wing aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- DE102016014309A1 DE102016014309A1 DE102016014309.6A DE102016014309A DE102016014309A1 DE 102016014309 A1 DE102016014309 A1 DE 102016014309A1 DE 102016014309 A DE102016014309 A DE 102016014309A DE 102016014309 A1 DE102016014309 A1 DE 102016014309A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wing aircraft
- fixed
- throw
- catch device
- multicopter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241001021840 Hydroporus carri Species 0.000 description 1
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D5/00—Aircraft transported by aircraft, e.g. for release or reberthing during flight
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/25—Fixed-wing aircraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/13—Propulsion using external fans or propellers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements
- B64U70/20—Launching, take-off or landing arrangements for releasing or capturing UAVs in flight by another aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wurf-Fang-Gerät (10) für Start und Landung eines kompletten und betriebsfähigen unbemannten Starrflügler-Fluggerätes (6), wobei das Wurf-Fang-Gerät (10) einen elektrisch angetriebenen Multikopter (11) mit mehreren in Richtung der Hochachse wirkenden Tragrotoren (1) mit zusätzlich mindestens einem elektrisch angetriebenen Vortriebsrotor (2) mit einem Schubvektor in Richtung der Längsachse des Multikopters (11) aufweist.The invention relates to a throw-catch device (10) for take-off and landing of a complete and operational unmanned fixed-wing aircraft (6), wherein the throw-catch device (10) an electrically driven multicopter (11) with several in Direction of the vertical axis acting carrier rotors (1) additionally with at least one electrically driven propulsion rotor (2) with a thrust vector in the direction of the longitudinal axis of the multi-opter (11).
Description
Die Erfindung betrifft ein Wurf-Fang-Gerät als Hilfsmittel für den Start und die Landung unbemannter Starrflügler-Fluggeräte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a throw-catch device as an aid for the take-off and landing of unmanned fixed-wing aircraft according to the preamble of
Unbemannte Fluggeräte gliedern sich grundsätzlich in Starrflügler, wie Flugzeuge, und Drehflügler, wie Hubschrauber, auch „Helikopter” genannt. Je nach Einsatzzweck ist die eine oder andere Bauform vorteilhafter.Unmanned aerial vehicles are generally divided into fixed-wing aircraft, such as aircraft, and rotorcraft, such as helicopters, also called "helicopters". Depending on the purpose of one or the other design is more advantageous.
So hat der Starrflügler den Vorteil des geringeren Energieverbrauches im Flug. Fluggeräte für lange Flugdauern sind daher stets Starrflügler. Diese haben aber den Nachteil, dass sie nur durch aerodynamischen Auftrieb ihrer Tragflächen getragen werden, also bei Start und Landung für die Auftriebserzeugung eine Horizontalgeschwindigkeit durch die Luft besitzen müssen. Insofern benötigen sie entweder eine Start- und Landebahn und eine entsprechende Rollfähigkeit, oder sie müssen mit speziellen Hilfsmitteln gestartet und gelandet werden. Übliche Hilfsmittel für den Start sind Katapulte oder Startraketen (Booster), für die Landung Fallschirme mit Bodenaufsetzdämpfern, wie verformbaren Elementen, Airbags, oder Fangsysteme, wie Netz- oder Seilsysteme. Praktische Hauptbedeutung haben das Startkatapult und das Landenetz, mit einem Fallschirm als Notlandesystem.Thus, the fixed-wing aircraft has the advantage of lower energy consumption in flight. Airplanes for long flight durations are therefore always fixed-wing aircraft. But these have the disadvantage that they are carried only by aerodynamic buoyancy of their wings, so at start and landing for the lift generation must have a horizontal speed through the air. In this respect, they either need a runway and a corresponding rollability, or they have to be started and landed with special aids. Common launchers are catapults or booster, landing parachutes with floor-mounted dampers, such as deformable elements, airbags, or trapping systems, such as net or rope systems. Practical main meaning have the launch catapult and the landing net, with a parachute as an emergency landing system.
Startkatapult und Landenetz haben aber relativ große Baugrößen, so dass üblicherweise wenigstens das Landenetz, vielfach aber auch das Startkatapult an ein Fahrzeug gebunden ist. Dadurch besteht der Gesamtaufwand für den Einsatz eines solchen unbemannten Fluggerätes aus mehreren Fahrzeugen. Für den Einsatz müssen Gerätschaften mit einem Zeitaufwand aufgebaut oder entfaltet werden, der die Reaktionsfähigkeit des Systems einschränkt.Launch catapult and landing net but have relatively large sizes, so that usually at least the landing net, but often also the launch catapult is tied to a vehicle. As a result, the total cost of using such an unmanned aerial vehicle consists of several vehicles. For use, equipment must be built or deployed with a time overhead that limits the responsiveness of the system.
Demgegenüber ist der Drehflügler zum Starten und zur Landung ohne bodenseitige Infrastruktur, wie eine Start-/Landebahn, und damit ohne Hilfsmittel in der Lage. Sein Nachteil ist jedoch der gegenüber dem Starrflügler höhere Energieverbrauch im Flug, so dass die Flugdauer vermindert ist.In contrast, the rotorcraft for takeoff and landing without bottom-side infrastructure, such as a runway, and thus without tools in a position. Its disadvantage, however, is compared to the fixed-wing aircraft higher energy consumption in flight, so that the flight time is reduced.
Auf der Grundlage dieses fundamentalen Unterschiedes der beiden Fluggerätearten ist es in der Praxis zu einem Unterschied in den Antriebstechniken für den Einsatzflug gekommen. Grundsätzlich beruhen alle diese Antriebstechniken auf dem Rückstoß bewegter Gasmassen, entweder Luft bei Propellern und Rotoren oder Verbrennungsabgas bei Strahltriebwerken oder eine Kombination beider Formen bei sogenannten Turbofantriebwerken. Die Grundbauform der Antriebseinheit ist also ein Schuberzeuger.On the basis of this fundamental difference between the two types of aircraft, there has been a difference in the operational techniques for the mission flight. Basically, all of these propulsion techniques are based on the recoil of moving gas masses, either air in propellers and rotors, or combustion exhaust gas in jet engines, or a combination of both forms in so-called turbofan engines. The basic design of the drive unit is thus a thruster.
Für einen Starrflügler reicht prinzipiell ein einziger Schuberzeuger mit einer Schubrichtung parallel zur Längsachse des Fluggerätes entsprechend einem einmotorigen Flugzeug. Aus Zuverlässigkeitsgründen sind auch mindestens zwei solcher Schuberzeuger gebräuchlich. Dabei sind bei unbemannten Starrflügler-Fluggeräten in der Gewichtsklasse unterhalb derjenigen bemannter Flugzeuge als Schuberzeuger Verbrennungsmotor getriebene Propeller üblich geworden. Die Energiequelle ist üblicherweise ein Kohlenwasserstoff-Flüssigkraftstoff, z. B. Benzin.In principle, a single thruster with a thrust direction parallel to the longitudinal axis of the aircraft corresponding to a single-engine aircraft is sufficient for a fixed-wing aircraft. For reasons of reliability, at least two such thrusters are also common. In the case of unmanned fixed-wing aircraft in the weight class below those of manned aircraft, propulsion engines driven by thrust engines have become commonplace. The energy source is usually a hydrocarbon liquid fuel, e.g. Gasoline.
Grundsätzlich ist auch ein Drehflügler mit einem einzigen in der Hochachse wirkenden Schuberzeuger (Tragschub) und kleineren Hilfs-Schuberzeugern für die Aufbringung von Drehmomenten (Steuerschub) ausreichend. Dabei ist auch die Kombination von Tragschub und Steuerschub gebräuchlich, in Form von Rotoren, deren Propellerblätter während ihrer Umdrehung periodisch gesteuert verdreht werden; die hierfür erforderlichen sogenannten Rotorköpfe sind allerdings mechanisch komplexe Anordnungen. Alternativ können auch Schuberzeuger als sogenannte Kipprotoren insgesamt verschwenkt werden jedoch wiederum mit der Folge mechanischer Komplexität.Basically, a rotorcraft with a single acting in the vertical axis thruster (support thrust) and smaller auxiliary thrusters for the application of torque (control thrust) is sufficient. In this case, the combination of support thrust and control thrust is common, in the form of rotors whose propeller blades are rotated periodically controlled during their rotation; However, the required so-called rotor heads are mechanically complex arrangements. Alternatively, thrusters can be pivoted as so-called tilt rotors as a whole, but again with the consequence of mechanical complexity.
Technische Fortschritte im Bereich der Leistungsdichte von Elektromotoren und der Energiedichte von Batterien haben zur Entwicklung sogenannter Multikopter, abgeleitet von der Wortverbindung Multi-Helikopter, geführt, bei denen ausschließlich elektrisch angetriebene Rotoren verwendet werden, und zwar meist in starrer Anordnung und ohne verstellbare Rotorblätter. Üblich sind Anordnungen von 4, 6 und 8 Rotoren, entsprechend der Bezeichnungsweise als Quadro-, Hexa- und Oktokopter. Diese Rotoren sind üblicherweise koplanar, d. h. die Rotationsachsen der Rotoren sind parallel. Die Energieversorgung der Rotoren erfolgt aus Batterien. Die Flugbahnsteuerung des Multikopters erfolgt durch gleichsinnige Erhöhung oder Senkung der Schubkräfte der einzelnen Elektrorotoren zur Steuerung des Tragschubes und durch differentielle Erhöhung oder Senkung der Schubkräfte der einzelnen Elektrorotoren zur Erzeugung von Steuermomenten um die drei Raumachsen.Technological advances in the field of power density of electric motors and the energy density of batteries have led to the development of so-called multicopters, derived from the compound word helicopters, which use only electrically driven rotors, usually in a rigid arrangement and without adjustable rotor blades. Common arrangements of 4, 6 and 8 rotors, according to the notation as quadro-, hexa- and octocopter. These rotors are usually coplanar, d. H. the axes of rotation of the rotors are parallel. The power supply of the rotors is made of batteries. The trajectory control of the multicopper is carried out by the same direction increase or decrease in the thrust forces of the individual electric motors to control the thrust and by increasing or decreasing the thrust forces of the individual electric motors to generate control moments about the three spatial axes.
In der Praxis sind elektrische Multikopter mit Traglasten bis zu einem Gewicht von Personen mit Flugdauerkapazitäten bis zu etwa einer halben Stunde gebaut worden.In practice, electric multicopters with payloads up to a weight of people with flying endurance have been built up to about half an hour.
In vielfältiger Weise wurden Kombinationen von Starrflüglern und Drehflüglern vorgeschlagen, um die Vorteile der Starrflügler mit denen der Drehflügler zu verbinden.Combinations of fixed-wing aircraft and rotary-wing aircraft have been proposed in many different ways in order to combine the advantages of fixed-wing aircraft with those of rotary-wing aircraft.
Aus der
Die Folge aller dieser Maßnahmen ist jedoch, dass die elektrischen VTOL-Ausrüstungen des verbrennungsgetriebenen Starrflüglers während des gesamten Fluges „mitgeschleppt” werden müssen, also die Flugdauer bzw. Einsatzreichweite solcher Fluggeräte einschränkt ist.The consequence of all these measures, however, is that the electrical VTOL equipment of the internal combustion-powered fixed-wing aircraft must be "dragged along" during the entire flight, ie the flight duration or operational range of such aircraft is limited.
Aus dem
Nachteile des vorgenannten Startverfahrens ist, dass eine Mindesthöhe für das Ausklinken des Starrflüglers erforderlich ist und dass an dem Starrflügler bauliche Veränderungen vorgenommen werden müssen, um die lösbare Aufhängung an dem Quadrokopter zu ermöglichen. Nachteile des beschriebenen Landeverfahrens sind die hohen strukturdynamischen Zugbelastungen der wirksamen Tragfläche beim Seileinfang und die Notwendigkeit der präzisen Positionshaltung des Quadrokopters bei der Seilspannung und der präzisen Hinführung des Starrflüglers zum Fangseil. Ferner ist nachteilig, dass der Quadrokopter nach dem Start bis zur Landung des Starrflüglers auf die Halterung des Fangseiles bodenseitig umgerüstet werden muss.Disadvantages of the aforementioned starting method is that a minimum height for the notching of the fixed-wing aircraft is required and that structural modifications must be made to the fixed-wing aircraft in order to enable the detachable suspension on the quadrocopter. Disadvantages of the landing method described are the high structural dynamic tensile loads of the effective wing at the rope capture and the need for precise positional position of the quadrocopter in the rope tension and the precise guidance of the fixed wing to the safety rope. Furthermore, it is disadvantageous that the quadrocopter must be retrofitted on the bottom side after the start until the landing of the fixed-wing aircraft on the holder of the fishing line.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
- (a) die einem unbemannten Starrflügler-Fluggerät, nachfolgend Starrflügler genannt, VTOL-Eigenschaften verleiht, ohne dass die entsprechenden Gerätschaften im Einsatzflug von dem Starrflügler mitgeführt werden müssen,
- (b) die dennoch bodenseitige Großgeräte wie Startkatapult und Landenetz vermeidet,
- (c) und die im Betrieb keine weiteren bodenseitigen Gerätschaften benötigt, letztlich also eine Anordnung zu schaffen, die ein Starten und Landen eines Starrflüglers besonders effizient durchführen kann.
- (a) imparts VTOL characteristics to an unmanned fixed wing aircraft, hereafter referred to as fixed wing aircraft, without having to carry the corresponding equipment in the mission flight of the fixed wing aircraft;
- (b) which nevertheless avoids large-scale ground equipment such as launch catapult and landing net,
- (c) and in operation requires no further bottom-side equipment, so ultimately to provide an arrangement that can perform a start and landing a fixed-wing aircraft particularly efficient.
Die gestellte Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wurf-Fang-Gerätes sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.The stated object is solved by the subject matter of
Erfindungsgemäß ist die als Wurf-Fang-Gerät ausgebildete Anordnung in der Bauart eines elektrisch angetriebenen Multikopters mit mehreren Tragrotoren in Richtung der Hochachse wirkend und mit mindestens einem zusätzlichen elektrisch angetriebenen Vortriebsrotor mit der Schubkraft in Richtung der Längsachse wirkend ausgestattet.According to the invention designed as a throw-catch device arrangement in the design of an electrically driven multicopper with multiple support rotors in the direction of the vertical axis acting and equipped with at least one additional electrically driven propulsion rotor with the thrust in the direction of the longitudinal axis.
Dieses Wurf-Fang-Gerät ist in der Lage, einen kompletten Starrflügler als Nutzlast zu tragen und diesen
- – nach dem Start von einem vorgegebenen Startplatz und der Beschleunigung in den Horizontalflug zum eigenständigen Flug freizugeben, d. h. zu starten, und
- – im Streckenflug nahe einem vorgesehenen Landeplatz in der Luft im Fluge aufzugreifen, als Nutzlast zu fixieren und an dem Landeplatz zu landen.
- - to release after the start of a given starting position and the acceleration in the level flight for autonomous flight, ie to start, and
- - to catch in the air near a designated landing site in the air, fix it as a payload and land it at the landing site.
Neben den genannten Vorteilen der Erfindung zeigt sich als vorteilhaft, dass die beiden Manöver für Start und Landung des Starrflüglers in der Praxis binnen kurzer Dauer von maximal wenigen Minuten durchgeführt werden können, damit mit zeitlicher Reserve zu der durch den Stand der Technik vorgegebenen Flugdauerkapazität elektrischer Multikopter (derzeit ca. eine halbe Stunde).In addition to the aforementioned advantages of the invention, it is advantageous that the two maneuvers for takeoff and landing of the fixed-wing aircraft can be carried out in practice within a short time of a maximum of a few minutes, thus with time reserve to the flight duration capacity of electric multicopters specified by the prior art (currently about half an hour).
Diese Reserve bedeutet eine nutzbare technische Leistungsreserve, die es erlaubt, das Wurf-Fang-Gerät konstruktiv hinsichtlich der Aufnahme des Starrflüglers zu optimieren, ohne zugleich besondere Anforderungen an die aerodynamische Widerstandsarmut der Gesamtanordnung stellen zu müssen; der aerodynamische Aspekt ist hier sekundär. Dadurch kann das Wurf-Fang-Gerät so ausgelegt werden, dass es ohne bauliche Änderung nicht nur eine, sondern alternativ mehrere unterschiedliche Bauformen und Typen von Starrflüglern starten und landen kann. Diese Möglichkeit ist besonders vorteilhaft, wenn ohne technische Änderung am Wurf-Fang-Gerät technisch weiterentwickelte Versionen von Starrflüglern damit betrieben werden sollen.This reserve means a usable technical power reserve, which allows to optimize the throw-catch device constructive in terms of the reception of fixed-wing aircraft, without at the same time having to make special demands on the aerodynamic drag of the overall arrangement; the aerodynamic aspect is secondary here. As a result, the throw-catch device can be designed so that it can start and land not just one, but alternatively several different types and types of fixed-wing aircraft without structural change. This possibility is particularly advantageous if technically developed versions of fixed-wing aircraft are to be operated without a technical change to the throw-catch device.
Das Merkmal der zusätzlichen Vortriebsrotoren bringt den Vorteil, dass im Horizontalflug die Raumlage des Wurf-Fang-Geräts trotz hoher Fluggeschwindigkeit horizontal sein kann, während ein Multikopter ohne solchen zusätzlichen Horizontal-Schubantrieb für den Horizontalflug seine Lage in Flugrichtung neigen (einen Nickwinkel ungleich Null annehmen) muss, um die für den Vorwärtsflug erforderliche Schubvektorkomponente zur Überwindung des aerodynamischen Widerstands zu schaffen; die Aufbringung dieser Schubkraft obliegt erfindungsgemäß dem Horizontal-Schubantrieb.The feature of the additional propulsion rotors has the advantage that in horizontal flight, the spatial position of the throw-catch device may be horizontal despite high airspeed, while a multicopter without such additional horizontal thrust drive for horizontal flight tilt its position in the direction of flight (assume a pitch angle nonzero ) to provide the thrust vector component required for forward flight to overcome the aerodynamic drag; the application of this thrust is according to the invention the horizontal shear drive.
In zweckmäßiger Weise ist der elektrische Horizontal-Schubantrieb des Wurf-Fang-Gerätes mit einer Schubkraftreserve ausgeführt, die es dem Wurf-Fang-Gerät erlaubt, beim Einfangen des Starrflüglers über eine Geschwindigkeitsreserve gegenüber diesem zu verfügen und beim Fangmanöver damit Geschwindigkeitsdifferenzen in allen drei Koordinatenrichtungen sowie die Auswirkungen örtlicher Luftturbulenzen kompensieren zu können, so dass das Einfangen und Fixieren des Starrflüglers mit geringer Relativgeschwindigkeit, d. h. ohne Beschädigungen erfolgt.Conveniently, the electric horizontal thrust drive of the throw-catch device is designed with a thrust reserve, which allows the throw-catch device to have a speed reserve against this when capturing the fixed-wing aircraft and thus speed differences in all three coordinate directions during the maneuver and to be able to compensate for the effects of local air turbulence, so that the trapping and fixing of the fixed-wing aircraft with a low relative speed, i. H. done without damage.
Naturgemäß erfolgt der Einfang des Starrflüglers am leichtesten, wenn dieser sich im geradlinig-gleichförmigen Flug befindet. Seine Kooperation mit dem Wurf-Fang-Gerät ist nicht erforderlich.Of course, the capture of the fixed-wing aircraft is easiest when it is in a straight-line flight. His cooperation with the throw-catch device is not required.
Vorteilhafterweise ist der Multikopter des Wurf-Fang-Gerätes mit mindestens einem zusätzlichen elektrisch angetriebenen Schubrotor, mit der Schubkraft in Richtung der Querachse wirkend, ausgestattet, und zwar wahlweise nach rechts oder links, d. h. mit positivem oder negativem Schubrichtungsvorzeichen. Dieser Seitenantrieb erlaubt seitliche Positionsverschiebungen des Multikopters, ohne dass dessen Raumlage geändert werden muss; ohne einen solchen Seitenantrieb würden seitliche Bewegungen die Änderung der Raumlage um die Längsachse (Rollachse) erfordern, damit eine Komponente des entlang der Hochachse nach oben gerichteten Tragschubes seitlich wirksam werden kann; dies kann aber unerwünscht sein, weil es drehungsbedingte Seitenverlagerungen von Komponenten des Einfangsystems verursacht.Advantageously, the multicopter of the throw-catch device with at least one additional electrically driven pushing rotor, with the thrust force acting in the direction of the transverse axis, equipped, namely to the right or left, d. H. with positive or negative thrust direction sign. This lateral drive allows lateral movements of the Multikopter without having to change its spatial position; without such a lateral drive lateral movements would require the change of the spatial position about the longitudinal axis (roll axis), so that a component of the along the vertical axis upward support thrust can be effective laterally; however, this can be undesirable because it causes rotational side shifts of components of the capture system.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist der Multikopter so konzipiert, dass dieser den Starrflügler im Aufsatz aus dem oberen Halbraum, d. h. „Huckepack” trägt. Dieses Merkmal bringt den Vorteil, dass der Starrflügler nach der Landung von dem Multikopter nach oben abgehoben werden kann oder in seiner regulären Betriebslage auf dem Multikopter als hilfsweisem „Lagerbock” gewartet und gegebenenfalls für einen neuen Einsatzflug bereit gemacht werden kann.According to another development of the multicopter is designed so that this is the fixed-wing aircraft in the essay from the upper half-space, d. H. Carries "piggyback". This feature has the advantage that the fixed-wing aircraft can be lifted off the multicopter after landing or maintained in its regular operating position on the multicopter as an auxiliary "bearing block" and possibly prepared for a new mission flight.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Multikopter eine trichterartige, vorzugsweise durch schräge Führungsstäbe realisierte Führungsvorrichtung auf, mittels der das aufsitzende Starrflügler-Fluggerät aus dem oberen Halbraum kommend in die Halteposition und -raumlage passiv mechanisch leitbar ist. Beim Start wird der auf ausreichenden aerodynamischen Tragflächenauftrieb beschleunigte Starrflügler dadurch für den eigenständigen Weiterflug freigegeben, dass vorhandene Fixierungen des Starrflüglers gelöst werden und anschließend aktiv die Geschwindigkeit des Multikopters so geändert wird, dass sich der Starrflügler infolge seiner Trägheit passiv von dem Multikopter ablöst.According to an advantageous development, the multicopter has a funnel-like, preferably realized by oblique guide rods guide device by means of which the seated fixed-wing aircraft from the upper half-space coming passive in the holding position and -raumlage is mechanically passable. When starting the accelerated to sufficient aerodynamic wing lift fixed wing aircraft is released for independent onward flight that existing fixations of the fixed-wing aircraft are released and then actively the speed of the multi-opter is changed so that the fixed-wing due to its inertia peel passively from the multicopter.
Vorteilhafterweise ist der Multikopter alternativ so konzipiert, dass dieser das Starrflügler-Fluggerät im Aufgreifen aus dem unteren Halbraum, d. h. als hängende, also unten angehängte Traglast aufnimmt. Dieses Merkmal bringt den Vorteil, dass der Starrflügler nach der Landung beispielsweise auf einem Lagerbock abgesetzt, gewartet und gegebenenfalls für einen neuen Einsatzflug bereit gemacht werden kann.Advantageously, the multicopter is alternatively designed so that this the fixed wing aircraft in picking up from the lower half space, d. H. as a suspended, so attached below load. This feature has the advantage that the fixed-wing aircraft can be deposited after landing, for example, on a bearing block, maintained and possibly prepared for a new mission flight.
Beim Einfang für die Landung fliegt das Wurf-Fang-Gerät beispielsweise mit einem Geschwindigkeitsüberschuss und präziser Bahnführung den Starrflügler von hinten oder von unten an, so dass der Starrflügler mittels der Führungsvorrichtung in seine Halteposition auf dem Wurf-Fang-Gerät geleitet wird. Nach seiner Arretierung wird der Starrflügler als Nutzlast des Multikopters zum Landeplatz transportiert. Alternativ kann sich der Multikopter vor den Starrflügler setzen und leicht abbremsen, so dass der Starrflügler von hinten in den Multikopter einfliegt und dort fixiert und arretiert werden kann. Diese Fixierung und Arretierung erfolgt, sobald sich der Starrflügler im Fangvolumen des Multikopters an seiner Halteposition befindet.When landing for landing the throw-catch device flies, for example with a speed surplus and precise track guidance of the fixed wing aircraft from behind or from below, so that the fixed-wing aircraft is guided by the guide device in its holding position on the throw-catch device. After being locked, the fixed-wing aircraft is transported to the landing area as a payload of the multi-copter. Alternatively, the multicopter can sit in front of the fixed-wing aircraft and brake easily, so that the fixed-wing aircraft flies from behind into the multicopter and can be fixed and locked there. This fixation and locking takes place as soon as the fixed-wing aircraft is in its capture position in the catch volume of the multicopter.
Vorteilhafterweise weist der Multikopter ein elektronisches Manöver-Steuergerät auf, mit dem das Flugbahnmanöver des Multikopters zum Einfangen des Starrflügler-Fluggeräts über eine Flugbahnsteuerung erfolgt. Dieses Gerät wertet die Orts- und Geschwindigkeitsdifferenzen sowohl des Multikopters als auch des Starrflügler-Fluggeräts aus und führt das Einfangmanöver entweder automatisch oder mittels Unterstützung durch einen bodenseitigen Fernführer aus. Hinsichtlich des informationstechnischen und steuertechnischen Aufwandes ist das Einfangmanöver (Einfang) technisch anspruchsvoller als das Startmanöver (Wurf); im ersteren Fall des Einfanges muss in einem geschlossenen Regelkreis die Orts- und Geschwindigkeitsdifferenz zwischen beiden fliegenden Objekten auf Null gebracht werden, um den Einfang und die Fixierung und Arretierung des Starrflüglers zu ermöglichen; im zweiten Fall des Wurfes für den Start reicht hingegen ein einfacher Steuervorgang ohne geschlossenen Regelkreis aus: Wenn die Geschwindigkeit relativ zur Luft und die Höhe über Grund ausreicht, kann der Starrflügler für den eigenständigen Weiterflug freigegeben werden.Advantageously, the multicopter has an electronic maneuver control unit, with which the trajectory maneuver of the multi-copter for capturing the fixed-wing aircraft via a trajectory control. This device evaluates the location and speed differences of both the multicopter and the fixed-wing aircraft, and executes the capture maneuver either automatically or with the assistance of a ground-based remote operator. With regard to the information technology and tax technical effort, the capture maneuver (capture) is technically more demanding than the starting maneuver (litter); in the former case of capture, the local and speed difference must be in a closed loop be brought to zero between the two flying objects to allow the capture and the fixation and locking of the fixed-wing aircraft; in the second case of the throw for the start, on the other hand, a simple control procedure without a closed loop is sufficient: If the speed relative to the air and the height above ground are sufficient, the fixed-wing aircraft can be released for autonomous onward flight.
Eine Analogie zur Wirkungsweise des Wurf-Fang-Gerätes ist der Wurf eines leichten Flugmodells mit der Hand und der Einfang eines solchen anfliegenden Fluggerätes mit der Hand.An analogy to the operation of the throw-catch device is the throw of a light model aircraft with the hand and the capture of such an approaching aircraft by hand.
Die Unterschiede in der technischen Komplexität von Wurf- und Fangvorgang finden sich bei unbemannten Starrflüglern bei der Netz- bzw. Fangseillandung gegenüber dem Katapultstart wieder: Der Katapultstart ist ein einfacher Wurfvorgang ohne Regelkreis; die Netz- oder Fangseillandung erfordert hingegen einen Regelkreis zur Einhaltung einer vorgegebenen Sollflugbahn, die in die Mitte des Fangnetzes oder an ein Fangseil führt, so dass das Netz oder Fangseil rein passiv die Abbremsung des eingeflogenen Starrflüglers bewirken kann.The differences in the technical complexity of throwing and trapping can be found in unmanned fixed wing aircraft in the net or Fangseillandung against the catapult start again: the catapult start is a simple throwing process without control loop; the net or Fangseillandung, however, requires a control circuit for compliance with a predetermined nominal trajectory, which leads into the middle of the safety net or to a safety rope, so that the net or safety rope purely passive can cause the deceleration of the flown fixed wing aircraft.
Gemäß einer Weiterbildung ist der Multikopter für Transport und Lagerung zerleg- oder einfaltbar. Damit wird eine Platzersparnis in der Handhabung insbesondere beim Transport erreicht, ohne die Größe des Multikopters im entfalteten Betriebszustand einzuschränken.According to a development of the multicopter for transport and storage is zerleg- or einfaltbar. This saves space in handling, in particular during transport, without restricting the size of the multicopter in the unfolded operating state.
Vorteilhafterweise weist der Multikopter Landebeine auf, an denen sich vorzugsweise Fahrwerksräder befinden. Auf diese Weise ist eine Bewegung am Boden in einfacher Weise möglich, entweder von Hand oder durch Antrieb und Lenkung von Rädern.Advantageously, the multicopter has landing legs on which preferably landing gear wheels are located. In this way, a movement on the ground in a simple manner possible, either by hand or by driving and steering wheels.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Ein Wurf-Fang-Gerät
Die acht Tragrotoren
Ein Starrflügler-Fluggerät
Vor dem Start ist das auf dem Wurf-Fang-Gerät
Beim Start wird das Starrflügler-Fluggerät
Zur Landung des Starrflügler-Fluggeräts
Durch die mit hoher Grenzfrequenz arbeitenden Steuergeräte (Controller) der elektrischen Tragrotoren
Nicht dargestellt sind beweglich gestaltete Arretierelemente, die das Starrflügler-Fluggerät
Beim Start steigt das Wurf-Fang-Gerät
Zum Einfangen begibt sich das Wurf-Fang-Gerät
Auch in
Damit ist ein Wurf-Fang-Gerät geschaffen, das ein Starrflügler-Fluggerät sehr effizient starten und einfangen und damit landen kann.Thus, a throw-catch device is created that can very efficiently start and capture a fixed-wing aircraft and land with it.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015000703 [0012] DE 102015000703 [0012]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Artikel ”Quadcopter Performs ScanEagle Mid-Air Launch and Recovery”, UAS Vision, vom November 2015 [0014] Article "Quadcopter Performs ScanEagle Mid-Air Launch and Recovery", UAS Vision, November 2015 [0014]
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016008823.0 | 2016-07-19 | ||
DE102016008823 | 2016-07-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102016014309A1 true DE102016014309A1 (en) | 2018-01-25 |
Family
ID=60890257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016014309.6A Ceased DE102016014309A1 (en) | 2016-07-19 | 2016-12-01 | Throw-catch device for unmanned fixed-wing aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102016014309A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018107278A1 (en) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | Ryan Evaristo Pinto | System and method for capturing and releasing fixed-wing aircraft |
CN108216669A (en) * | 2018-03-09 | 2018-06-29 | 江苏中天引控智能系统有限公司 | A kind of unmanned vehicle movable type automatic fixer |
CN110553548A (en) * | 2019-08-30 | 2019-12-10 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | anti-unmanned aerial vehicle system based on fixed wing platform |
DE102020002267A1 (en) | 2020-04-11 | 2021-10-14 | Georg Emanuel Koppenwallner | Carrier drone or tow drone |
CN114537676A (en) * | 2022-03-03 | 2022-05-27 | 哈尔滨工业大学重庆研究院 | Fuel cell primary and secondary unmanned aerial vehicle |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015000703A1 (en) | 2015-01-20 | 2016-07-21 | Emt Ingenieurgesellschaft Dipl.-Ing. Hartmut Euer Mbh | Fixed wing aircraft with detachable auxiliary horizontal drives |
-
2016
- 2016-12-01 DE DE102016014309.6A patent/DE102016014309A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015000703A1 (en) | 2015-01-20 | 2016-07-21 | Emt Ingenieurgesellschaft Dipl.-Ing. Hartmut Euer Mbh | Fixed wing aircraft with detachable auxiliary horizontal drives |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Artikel "Quadcopter Performs ScanEagle Mid-Air Launch and Recovery", UAS Vision, vom November 2015 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018107278A1 (en) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | Ryan Evaristo Pinto | System and method for capturing and releasing fixed-wing aircraft |
US11111019B2 (en) | 2016-12-13 | 2021-09-07 | Ryan Evaristo Pinto | System and method for capturing and releasing fixed-wing aircraft |
CN108216669A (en) * | 2018-03-09 | 2018-06-29 | 江苏中天引控智能系统有限公司 | A kind of unmanned vehicle movable type automatic fixer |
CN110553548A (en) * | 2019-08-30 | 2019-12-10 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | anti-unmanned aerial vehicle system based on fixed wing platform |
DE102020002267A1 (en) | 2020-04-11 | 2021-10-14 | Georg Emanuel Koppenwallner | Carrier drone or tow drone |
CN114537676A (en) * | 2022-03-03 | 2022-05-27 | 哈尔滨工业大学重庆研究院 | Fuel cell primary and secondary unmanned aerial vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102012104783B4 (en) | Aircraft, preferably UAV, drone and / or UAS | |
DE102016014309A1 (en) | Throw-catch device for unmanned fixed-wing aircraft | |
DE102013109392A1 (en) | Fast-flying, vertically launchable aircraft | |
DE102015001704A1 (en) | Vertical launching aircraft | |
EP2935004B1 (en) | Auxiliary platform for high altitude aircraft | |
EP2282938A2 (en) | Ground-bound device for take off, landing and taxiing of aircrafts | |
DE202013012832U1 (en) | Combination of unmanned aerial vehicles and system for participation in various applications | |
DE102011013875A1 (en) | Recovery and braking device for free-flying objects | |
DE102018116147A1 (en) | aircraft | |
DE102011000651A1 (en) | missile | |
DE202014004877U1 (en) | Composite Quadrotor | |
DE102014000640A1 (en) | Multifunctional aircraft system | |
DE202018104722U1 (en) | aircraft | |
DE102014005838B4 (en) | Unmanned small aircraft and method for landing a small aircraft | |
DE10023016B4 (en) | Aircraft and propulsion system and control method | |
DE102016120671B4 (en) | Aircraft in tailsitter configuration and its use | |
WO2018127603A1 (en) | Hybrid transport carrier system | |
WO2020193364A1 (en) | Aircraft | |
DE102013001852A1 (en) | Aircraft e.g. octocopter has rotors which are arranged by wings extending axis covering portions of wing, and opposite rotation directions of rotors are chosen such that buoyancy of wing in forward flight is supported by rotors | |
DE102021000574A1 (en) | multi-body flight system | |
DE102018123348A1 (en) | Aircraft system, in particular unmanned aircraft system, aircraft fuselage and drive module unit, in particular for an unmanned aircraft | |
DE112020003675T5 (en) | Device for expedited transportation of passengers over intercontinental distances | |
DE102019204970A1 (en) | Functional wing design | |
EP1975064B1 (en) | Aircraft | |
DE102022123776B3 (en) | Drone and method for landing a drone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |