DE102018116165A1

DE102018116165A1 - Fortbewegungsmittel und Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018116165A1
Application number: DE102018116165.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Die Erfindung stellt ein Fortbewegungsmittel (10) mit den folgenden Merkmalen bereit: Das Fortbewegungsmittel (10) umfasst eine Kabine (11) mit einer ersten Heizeinheit (14) und einer zweiten Heizeinheit (15); die erste Heizeinheit (14) ist dazu eingerichtet, der Kabine (11) zugeführte Frischluft (13) zu erwärmen und die zweite Heizeinheit (15) ist dazu eingerichtet, innerhalb der Kabine (11) umgewälzte Umluft (17) zu erwärmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fortbewegungsmittel, insbesondere ein vollelektrisches, senkrecht start- und landefähiges (vertical take-off and landing, VTOL) Luftfahrzeug.
Als VTOL wird in der Luft- und Raumfahrttechnik sprachübergreifend jedwede Art von Flugzeug, Drohne oder Rakete bezeichnet, welche die Fähigkeit besitzt, im Wesentlichen senkrecht und ohne Start- und Landebahn abzuheben und wieder aufzusetzen. Dieser Sammelbegriff wird nachfolgend in einem weiten Sinne verwendet, der nicht nur Starrflügelflugzeuge mit Tragflächen, sondern ebenso Drehflügler wie Hub-, Trag-, Flugschrauber und Hybride wie Verbundhub- oder Kombinationsschrauber sowie Wandelflugzeuge einschließt. Erfasst seien des Weiteren Luftfahrzeuge mit der Fähigkeit, auf besonders kurzen Strecken zu starten und zu landen (short take-off and landing, STOL), auf kurzen Strecken zu starten, aber senkrecht zu landen (short take-off and vertical landing, STOVL) oder senkrecht zu starten, aber horizontal zu landen (vertical take-off and horizontal landing, VTHL).
Zum Verringern der Heizungsverluste und gleichzeitigen Verhindern des Beschlagens der Scheiben bei Umluftzumischung erwähnt DE10121788B4 die Möglichkeit, eine Fahrgastzelle belüftungsmäßig in zwei Luftschichtzonen zu unterteilen, indem konditionierte Frischluft in den Kopfbereich und wieder aufgeheizte Umluft in den Fußbereich eingeblasen wird. Die mit geringer Luftfeuchte beladene Frischluft, die aus den Defroster-, Seiten- und Mitteldüsen ausgeblasen wird, dient dazu, die Scheiben beschlagfrei zu halten und den Kopfbereich mit kühlerer Luft zu versorgen. Gleichzeitig wird die wiedererwärmte Umluft, die über die Fußraumdüsen ausgeblasen wird, in den Fußbereich der Fahrgastzelle verteilt, um diesen Bereich der Fahrgastzelle ausreichend warm zu halten. Durch diese Art Luftschichtung soll bei gleicher Innenraumtemperatur eine Reduktion der Heizungsverluste um 30 % zu erzielen sein. Die Warmluft wird dabei über die mindestens eine Fußraumöffnung in den Fußbereich des Frontraums geblasen und über die am Boden der Fahrgastzelle nahe der Stirnwand angeordnete Umluftöffnung wieder angesaugt. Zwischen diesen beiden Öffnungen zirkuliert die Umluft, wobei sie zunächst unter die Frontsitze zum Fußraum hinströmt und von dort über die Mittelebene der Fahrgastzelle wieder zur Umluftöffnung am Boden der Fahrgastzelle zurückströmt.
Die Erfindung stellt ein Fortbewegungsmittel, insbesondere ein vollelektrisches, im obigen Sinne senkrecht start- und landefähiges Luftfahrzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereit. Das Fortbewegungsmittel mag ebenso die Gestalt eines konventionellen Fahrzeuges annehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Ein Vorzug dieser Lösung liegt in einer möglichen Reduktion der zu erwärmenden Frischluftmenge und der somit verbesserten Effizienz des erfindungsgemäß beheizten Fortbewegungsmittels.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann ein erfindungsgemäß beheiztes Luftfahrzeug etwa mit abgeknickten oder gar wahlweise abknickbaren Tragflächen ausgestattet sein. Eine entsprechende Variante vergrößert die im Horizontalflug wirksame Flügelfläche, ohne aber die Standfläche des Luftfahrzeuges auszudehnen.
Ferner mag das Luftfahrzeug über ein schnell ladbares Batteriesystem verfügen, welches die Antriebsenergie für Senkrechtstart und -landung sowie Horizontalflug bereitstellt und eine kurzfristige Aufladung des Luftfahrzeuges im Stand ermöglicht.
Zum Antrieb des Luftfahrzeuges können hierbei anstelle freifahrender Rotoren mehrere Mantelpropeller (ducted fans) auch unterschiedlicher Größe zum Einsatz kommen, wie sie abseits der Luftfahrttechnik etwa von Luftkissenfahrzeugen oder Sumpfbooten bekannt sind. Das den Propeller umgebende zylindrische Gehäuse vermag in einer derartigen Ausführungsform die Schubverluste infolge von Verwirbelungen an den Blattspitzen beträchtlich zu reduzieren. Geeignete Mantelpropeller mögen horizontal oder vertikal ausgerichtet, zwischen beiden Stellungen schwenkbar ausgeführt oder aus aerodynamischen Gründen im Horizontalflug durch Lamellen (louvers) abgedeckt sein.
Zudem ist eine reine Horizontalschuberzeugung mittels feststehender Mantelpropeller denkbar.
Schließlich kommt - neben einem vorzugsweise vollautonomen Betrieb des Luftfahrzeuges - bei hinreichender Qualifikation auch die Einräumung einer manuellen Kontrolle an den menschlichen Piloten in Betracht, was der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größtmögliche Flexibilität in der Handhabung verleiht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die Figur zeigt den schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels.
Die einzige Figur illustriert die konstruktiven Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels in Gestalt eines hier lediglich im Bugbereich dargestellten Luftfahrzeuges (10). Hier weist das Luftfahrzeug (10) eine Kabine (11) mit Zonen auf, welche sich hinsichtlich der horizontalen Luftschichten trennen lassen. Bereiche der Kabine (11), bei welchen Scheibenbeschlag nicht wahrscheinlich ist, werden nahezu ausschließlich mit Umluft (17) beheizt, Bereiche mit höherer Beschlagswahrscheinlichkeit dagegen mittels Frischluft (13). Hierzu wird der Warmluftstrom (16), welcher über Oberflächen strömt, an welchen der Taupunkt der Luft unterschritten wird, durch potentiell trockene Frischluft (13) gespeist. Der Luftstrom indes, welcher vorrangig über Oberflächen streicht, bei welchen es nicht zu einer Taupunktunterschreitung kommt, wird vorrangig durch Umluft (17) gespeist. Eine gewisse Vermischung der Luftströme reduziert die Luftfeuchtigkeit in der Kabine (11) insgesamt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 10121788 B4 [0003]

Claims

Fortbewegungsmittel (10), insbesondere Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Fortbewegungsmittel (10) umfasst eine Kabine (11) mit einer ersten Heizeinheit (14) und einer zweiten Heizeinheit (15), - die erste Heizeinheit (14) ist dazu eingerichtet, der Kabine (11) zugeführte Frischluft (13) zu erwärmen und - die zweite Heizeinheit (15) ist dazu eingerichtet, innerhalb der Kabine (11) umgewälzte Umluft (17) zu erwärmen.
Fortbewegungsmittel (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Fortbewegungsmittel (10) ist so konfiguriert, dass aus der ersten Heizeinheit (14) austretende Warmluft (16) entgegen einer Fortbewegungsrichtung (12) des Fortbewegungsmittels (10) aus der Kabine (11) abgeführt wird.
Fortbewegungsmittel (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Fortbewegungsmittel (10) ist so konfiguriert, dass die Warmluft (16) von Wasserbeschlag gefährdete Bereiche der Kabine (11) durchströmt, bevor sie abgeführt wird.
Fortbewegungsmittel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Fortbewegungsmittel (10) ist ein Luftfahrzeug (10) und - das Luftfahrzeug (10) weist einen vollelektrischen Antrieb auf.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst abgeknickte oder abknickbare Tragflächen.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst ein schnell ladbares Batteriesystem.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst waagerecht feststehende Mantelpropeller für Start und Landung.
Luftfahrzeug (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - das Luftfahrzeug (10) weist Lamellen auf und - die waagerechten Mantelpropeller sind mittels der Lamellen wahlweise abdeckbar.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) umfasst senkrecht feststehende Mantelpropeller zum Erzeugen eines Vortriebes.
Luftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - das Luftfahrzeug (10) ist wahlweise vollautonom steuerbar.