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Die Erfindung betrifft ein Fluggerät mit einer Auftriebseinheit, ein Verfahren zu einer Versorgung von Fluggeräten sowie ein System mit wenigstens zwei Fluggeräten.
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Fluggeräte jeglicher Art weisen je nach Flugsituation, also beispielsweise Steigflug, Sinkflug oder Horizontalflug, unterschiedlich hohe Leistungsbedarfe auf. Gerade für den Steigflug ist ein vergleichsweise hoher Leistungsbedarf der antreibenden Komponenten, beispielsweise einer Elektromaschine und einer Batterie, erforderlich. Im Horizontal- und Sinkflug ist dieser deutlich geringer. Da bei den meisten konventionellen Anwendungen der überwiegende Zeitanteil des Flugbetriebes der Horizontalflug ist und die antreibenden Komponenten dennoch auch für den Steigflug ausgelegt sind, ist bei diesen Anwendungen der Großteil des Flugbetriebes aufgrund überdimensionierter Komponenten energetisch ungünstig. Die antreibenden Komponenten werden überwiegend unter ihrer Kapazitätsgrenze betrieben und sind dadurch hinsichtlich der Masse, der Volumina und auch der Herstellkosten im Sinne der Gesamtsystemauslegung nachteilig ausgelegt. Eine Auslegung der antreibenden Komponenten ohne Berücksichtigung des Steigfluges ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft. In
US7318565 ,
DE102015000703 ,
US8511613 ,
DE3644125C2 ,
US4757959 ,
US2017259918 ,
US9302788 ,
CN106394925A ,
CN204776048U ,
FR2303707A sind bereits Ansätze bekannt, bei denen der Steigflug der Fluggeräte, die die Personen oder die Fracht befördern, von einem anderen System entweder vollständig übernommen wird oder dieses System das Fluggerät beim Steigflug unterstützt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fluggeräte mit möglichst hoher Effizienz, wenig Energieverbrauch, erhöhter Sicherheit und niedrigeren Herstellungs- und Betriebskosten bereitzustellen und zu betreiben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fluggerät mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. In der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Fluggerät zumindest eine Funktionsebene umfasst, die dazu vorgesehen ist, wenigstens ein anderes erstes Fluggerät mit einer Antriebsenergie zu versorgen und/oder zu entladen und/oder zu beladen. Vorzugsweise können dadurch die antreibenden Komponenten dieser anderen ersten Fluggeräte ohne Berücksichtigung des Steigflugs ausgelegt werden. Vorteilhafterweise werden dadurch bei einem voll ausgelasteten, hochfrequentierten Betrieb weniger Zeit aufgewendet, Energie gespart und die Herstellungs- und Betriebskosten gesenkt.
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Unter einem Fluggerät soll insbesondere ein Fahrzeug, welches innerhalb der Erdatmosphäre fährt, verstanden werden. Das andere erste Fluggerät ist insbesondere zum Transport von Fracht und/oder Personen vorgesehen und insbesondere als Transportfluggerät und/oder Drohne aufzufassen. Insbesondere ist das andere erste Fluggeräte nur für das horizontale Fahren, den Sinkflug und/oder den Schwebeflug ausgelegt. Insbesondere ist das andere erste Fluggerät nur für das vertikale Fahren ausgelegt. Insbesondere ist das andere erste Fluggerät nur für das vertikale Fahren ohne Fracht und/oder Personen ausgelegt. Ein zweites Fluggerät ist insbesondere als logistischer Knotenpunkt in der Luft vorgesehen. Insbesondere ist das zweite Fluggeräte als Fluggerätevorrichtung und/oder Fluggeräteplattform und/oder Fluggeräteknotenpunkt aufzufassen.
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Unter der Auftriebseinheit soll insbesondere ein Antrieb verstanden werden, welcher eine Auftriebskraft zur Bewältigung von Flughöhe erzeugt. Insbesondere ist die Auftriebseinheit als zumindest ein Triebwerk und/oder zumindest ein Propeller und/oder zumindest ein Ballon aufzufassen. Insbesondere umfasst der Ballon zumindest eine Ballonhülle und ist mit einem Medium mit geringerer Dichte als Luft gefüllt. Unter dem Medium soll insbesondere Wasserstoff oder Helium verstanden werden. Die Ballonhülle soll insbesondere für das befüllte Medium undurchlässig oder nur geringfügig durchlässig ausgebildet sein. Insbesondere ist die Ballonhülle elastisch. Vorzugsweise kann zumindest eine Energieerzeugungseinheit an der Ballonhülle befestigt werden.
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Unter der wählbaren Flughöhe soll insbesondere eine flexible Erhöhung und Verringerung der Flughöhe verstanden werden.
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Unter der Funktionsebene soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, die zur Erfüllung der angegebenen Funktion geeignet ist. Unter zur Erfüllung der angegebenen Funktion soll insbesondere verstanden werden, dass alle Anforderungen, wie beispielsweise Belastbarkeit, Trägheit und/oder Festigkeit, zur Erfüllung der Funktion erfüllt sind. Die Funktionsebene ist insbesondere als Fläche und/oder Trägerfläche und/oder Plattform aufzufassen.
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Unter einer Antriebsenergie soll insbesondere eine Energie verstanden werden, die zum Antrieb des Fluggeräts benötigt wird. Die Antriebsenergie wird dabei als Kraftstoff und/oder elektrische Energie bereitgestellt.
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Unter Versorgen ist insbesondere eine Übertragung von Antriebsenergie von dem zweiten Fluggerät in das andere erste Fluggerät zu verstehen.
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Unter Entladen ist insbesondere eine Übertragung von Fracht und/oder Personen von dem anderen ersten Fluggerät auf das zweite Fluggerät zu verstehen.
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Unter Beladen ist insbesondere eine Übertragung von Fracht und/oder Personen von dem zweiten Fluggerät auf das andere erste Fluggerät zu verstehen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Funktionsebene wenigstens einen Versorgungsmanipulator für die Antriebsenergie umfasst. Vorzugsweise können dadurch Fluggeräte in der Erdatmosphäre mit der Antriebsenergie versorgt werden. Vorteilhafterweise wird dadurch die Effizienz gesteigert.
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Der Versorgungsmanipulator ist insbesondere zur Versorgung von Geräten in der Umgebung geeignet. Insbesondere ist der Versorgungsmanipulator über einen Anschluss zur Kopplung mit Geräten in der Umgebung geeignet. Der Versorgungsmanipulator ist insbesondere für die automatische Übertragung von Antriebsenergie von einem Aufbewahrungsmittel zu dem anderen ersten Fluggerät vorgesehen. Insbesondere ist der Versorgungsmanipulator für die automatische Übertragung von Antriebsenergie von dem Aufbewahrungsmittel zu dem zweiten und/oder ersten Fluggerät vorgesehen. Insbesondere ist der Versorgungsmanipulator als statisches Gerät oder als Roboter ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Aufbewahrungsmittel für die Antriebsenergie vorgesehen. Vorzugsweise können dadurch Fluggeräte in der Erdatmosphäre mit der Antriebsenergie versorgt werden. Vorteilhafterweise wird dadurch die Effizienz gesteigert.
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Unter einem Aufbewahrungsmittel ist insbesondere ein Speicher für gasförmigen und/oder flüssigen Kraftstoff, insbesondere ein Tank für Kraftstoff, insbesondere eine Anlage zur Kompression und Expansion, insbesondere ein Druckspeicher für Kraftstoff, insbesondere für Wasserstoff und/oder ein Stromspeicher, insbesondere ein Akkumulator zu verstehen.
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Ferner ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass die Funktionsebene wenigstens einen Entlademanipulator und einen Belademanipulator umfasst. Dadurch können vorteilhafterweise die Fracht und/oder Personen effizient transportiert werden. Vorteilhafterweise wird dadurch die Effizienz gesteigert.
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Der Entlademanipulator ist insbesondere zu einer Übertragung von Fracht und/oder Personen von dem anderen ersten Fluggerät auf das zweite Fluggerät und/oder umgekehrt vorgesehen. Insbesondere ist der Entlademanipulator dazu vorgesehen Fracht und/oder Personen auf der Funktionsebene zu bewegen und logistisch optimal zu positionieren. Unter „zu bewegen“ soll insbesondere ein Verfahren auf Schienen verstanden werden. Insbesondere ist der Entlademanipulator als statisches Gerät oder als Roboter ausgebildet.
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Der Belademanipulator ist insbesondere zu einer Übertragung von Fracht und/oder Personen von dem zweiten Fluggerät auf das andere erste Fluggerät und/oder umgekehrt vorgesehen. Insbesondere verfährt der Belademanipulator auf zumindest einer Schiene. Insbesondere ist der Belademanipulator als statisches Gerät oder als Roboter ausgebildet. Insbesondere ist der Belademanipulator identisch zu dem Entlademanipulator ausgebildet, das heißt Belademanipulator und Entlademanipulator werden von der gleichen Anordnung gebildet.
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Die Funktionsebene ist insbesondere zu Reparaturen der Fluggeräte und/oder zu einer Wartung und/oder Pflege der Fluggeräte und/oder zu einem Betrieb einer Raststätte vorgesehen. Unter einem Betrieb einer Raststätte soll insbesondere verstanden werden, dass Lebensmittel und/oder Getränke verkauft werden und/oder von Servicerobotern auf Schienen geliefert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest eine Energieerzeugungseinheit vorgesehen. Vorteilhafterweise kann dadurch umweltfreundlich und effizient Energie erzeugt werden.
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Die Energieerzeugungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, Energie aus Wind- und/oder Sonne zu erzeugen. Insbesondere ist die Energieerzeugungseinheit als Photovoltaikmodul ausgebildet.
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In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest ein Energiespeicher vorgesehen. Vorzugsweise kann sich dadurch das Fluggerät ohne Bodenlandung versorgen. Vorteilhafterweise wird dadurch die Effizienz erhöht.
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Der Energiespeicher ist insbesondere zu einer Speicherung der erzeugten Energie von der Energieerzeugungseinheit vorgesehen. Insbesondere ist der Energiespeicher identisch zu dem Aufbewahrungsmittel ausgebildet. Insbesondere ist der Energiespeicher in das Aufbewahrungsmittel integriert.
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In weiterer vorzugsweiser Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein anderes erstes Fluggerät das zweite Fluggerät vertikal anfliegt. Insbesondere sind die Antriebe der anderen ersten Fluggeräte nur für den vertikalen Betrieb ausgelegt werden. Vorteilhafterweise wird dadurch die Effizienz erhöht.
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Unter vertikal anfliegen soll insbesondere verstanden werden, dass das andere erste Fluggerät während des Transports von Fracht und/oder Personen im Wesentlichen nur in vertikaler Richtung verfährt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass von dem anderen ersten Fluggerät unabhängige zweite Fluggerät von einer Bodenstation in eine wählbare Flughöhe manövriert wird und wenigstens ein anderes erstes Fluggerät das zweite Fluggerät horizontal anfliegt. Vorteilhafterweise wird dadurch eine Effizienzsteigerung erreicht.
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Die Bodenstation umfasst insbesondere eine Landefläche für Fluggeräte, insbesondere für das andere erste Fluggerät, aber auch insbesondere für das zweite Fluggerät. Insbesondere umfasst die Bodenstation einen stationären Energiespeicher, insbesondere einen Speicher für gasförmigen und/oder flüssigen Kraftstoff, insbesondere einen Tank für Kraftstoff, insbesondere eine Anlage zur Kompression und Expansion, insbesondere einen Druckspeicher für Kraftstoff, insbesondere für Wasserstoff und/oder einen Stromspeicher, insbesondere einen Akkumulator. Insbesondere umfasst die Bodenstation eine Service- und/oder Wartungseinrichtung für Fluggeräte, insbesondere für andere erste Fluggeräte, insbesondere für zweite Fluggeräte. Insbesondere umfasst die Bodenstation eine Transport und/oder Logistikeinrichtung für Fracht und/oder Personen. Insbesondere umfasst die Bodenstation eine direkte Anbindung an eine Wasserstoffpipeline.
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Unter horizontal anfliegen soll insbesondere verstanden werden, dass das andere erste Fluggerät während des Transports von Fracht und/oder Personen im Wesentlichen nur in horizontaler Richtung verfährt.
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Vorzugsweise wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass eine Ausbalancierungseinheit für das zweite Fluggerät vorgesehen ist. Vorteilhafterweise wird dadurch die Sicherheit, Präzision und Effizienz verbessert.
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Die Ausbalancierungseinheit umfasst insbesondere eine Schiene, insbesondere ein Gegengewicht, insbesondere die Auftriebseinheit, insbesondere das Triebwerk. Das Gegengewicht ist insbesondere als Energiespeicher ausgebildet. Insbesondere wird das Gegengewicht über zumindest eine Schiene verfahren, um das Fluggerät zu stabilisieren. Insbesondere ist das Triebwerk zu einer Stabilisierung bei Seitenwinden und vertikalen Flugmanövern vorgesehen. Unter stabilisiert soll insbesondere eine statische Position, insbesondere eine horizontale Position, insbesondere kein Kippen und Schwanken und/oder kein Drehmoment um die horizontale Achse des Ballons verstanden werden.
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Ferner sind in der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wenigstens zwei zweite Fluggeräte zu einem Transport von Fracht und/oder Personen vorgesehen. Vorzugsweise kann dadurch eine Trennung des horizontalen und vertikalen Erdatmosphärenverkehrs erreicht werden. Vorteilhafterweise wird dadurch die Effizienz gesteigert.
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Unter dem Transport von Fracht und/oder Personen soll insbesondere ein Transport von Lebensmittel, Güter, Paket und/oder Brief verstanden werden.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein System zum Transport von Fracht und/oder Personen mit mehreren Fluggeräten;
- 2 ein zweites Fluggerät in erster Ausführungsvariante zu einer Versorgung von anderen ersten Fluggeräten;
- 3 das zweite Fluggerät in zweiter Ausführungsvariante zu einer Versorgung von anderen ersten Fluggeräten;
- 4 das zweite Fluggerät in dritter Ausführungsvariante zu einer Versorgung von anderen ersten Fluggeräten.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes System zum Transport von Fracht und/oder Personen mit mehreren Fluggeräten 10, 12, 14. In dem System wird der horizontale Lufttransport 16 und vertikale Lufttransport 18 von Fracht und/oder Personen getrennt, sodass die horizontal fliegenden anderen ersten Fluggeräte 12 nur sehr eingeschränkt und mit geringen Leistungen landen und wieder abheben müssen. Zudem stellt das System einen logistischen Knotenpunkt für die Trennung des horizontalen Lufttransportes 16 und vertikalen Lufttransportes 18 in der Erdatmosphäre dar. Weiterhin wird aus 1 ersichtlich, dass das zweite Fluggerät 14 von einer Bodenstation 50 in eine wählbare Flughöhe 28 manövriert wird.
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2 zeigt eine erstes erfindungsgemäßes zweites Fluggerät 14 zu einer Versorgung von anderen ersten Fluggeräten 12. Das zweite Fluggerät 14 umfasst dabei eine Auftriebseinheit 20 mit einem Ballon 24 und mit vier äquidistant im Kreis angeordneten Triebwerken 22. Der Ballon 24 ist mit Wasserstoff oder Helium gefüllt und umfasst einen Ballonrahmen 26. Die Triebwerke 22 sind schwenkbar gelagert. Weiterhin weist das zweite Fluggerät 14 eine erste Funktionsebene 32, eine zweite Funktionsebene 34 und eine dritte Funktionsebene 36 auf. Die erste Funktionsebene 32 ist auf niedrigster Höhe, die zweite Funktionsebene 34 auf mittlerer Höhe und die dritte Funktionsebene 36 auf höchster Höhe angeordnet.
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Die erste Funktionsebene 32 ist zu einer Versorgung mit Antriebsenergie und Entladen und Beladen von anderen ersten Fluggeräten 12 vorgesehen. Die Versorgung von anderen ersten Fluggeräten 12 wird auf der ersten Funktionsebene 32 mittels mehrerer Versorgungsmanipulatoren 40 und Verbindungsmittel 39 zu mehreren Aufbewahrungsmitteln 38 auf der zweiten Funktionsebene 34 bereitgestellt. Zur Entladung und Beladung von anderen ersten Fluggeräten 12 sind mehrere Entlademanipulatoren 42 und Belademanipulatoren 44 bereitgestellt, welche auf Schienen 54 geführt werden. Zudem werden Gegengewichte 56 auf Schienen 54 geführt, welche zusammen mit den Entlademanipulatoren 42 und Belademanipulatoren 44 und den Triebwerken 22, eine Ausbalancierungseinheit 52 ausbilden.
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Die zweite Funktionsebene 34 umfasst mindestens eine Steuereinheit, mehrere Aufbewahrungsmittel 38 und insbesondere Energiespeicher 48, welche insbesondere identisch zu dem Aufbewahrungsmittel 38 ausgebildet sind. Die zweite Funktionsebene 36 ist mit dem Ballonrahmen 26 verbunden. Der Energiespeicher 48 ist mit der dritten Funktionsebene 36, insbesondere zu einer Versorgung der Triebwerke 22 verbunden.
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Die dritte Funktionsebene 36 ist kreisringförmig ausgebildet, an welcher die Triebwerke 22 befestigt sind, die zur horizontalen Positionierung des Ballons 24 bei Seitenwinden und vertikalen Flugmanövern vorgesehen sind. Weiterhin kann der Ballon 24 durch drehen von der dritten Funktionsebene 36 oder durch Seile innerhalb des Ballons 24 verformt und somit eine Unsymmetrie des Ballons erzeugt werden. Die unsymmetrische Form des Ballons 24 hat Einfluss auf den Luftwiderstand und somit auf den Leistungsbedarf zum Halten der Position.
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Die dritte Funktionsebene 36 ist insbesondere mit einer Energieerzeugungseinheit 46 ausgerüstet, die mit dem Energiespeicher 48 verbunden wird. Die Energieerzeugungseinheit 46 kann insbesondere nur einseitig zur Gewichtsoptimierung angebracht werden und eine optimale Ausrichtung kann insbesondere durch die Triebwerke 22 erreicht werden. Zudem ist die dritte Funktionsebene 36 an dem Ballonrahmen 26 befestigt. Insbesondere ist die erste Funktionsebene 32 von der dritten Funktionsebene 36 entkoppelt. Insofern kann vorzugsweise eine gleichbleibend ausgerichtete Anflugplattform bereitgestellt werden.
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3 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsvariante zu einer Versorgung von anderen Fluggeräten. Zusätzlich zu der ersten Ausführungsvariante ist das zweite Fluggerät 14 mit Seilen 58, Signallampen 60 zu einer Sichtbarkeit der Seile und einer aktiven Aufrollvorrichtung 62 ausgestattet. Vorzugsweise wird dadurch der Energieverbrauch minimiert, da insbesondere das Fluggerät effizient auf einer konstanten Höhe gehalten werden kann, insbesondere die Landung durch die aktive Aufrollvorrichtung mit den Seilen eingeleitet werden kann und insbesondere die Seile zum vertikalen Transport von Fracht und/oder Personen und/oder als elektrische Leitung zu einer energetischen Versorgung des Fluggeräts verwendet werden kann.
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4 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsvariante zu einer Versorgung von anderen Fluggeräten. Die erste Funktionsebene 32 ist hierbei in höchster Höhe, die zweite Funktionsebene 34 in mittlerer Höhe und die dritte Funktionsebene 36 in niedrigster Höhe angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fluggerät
- 12
- erstes Fluggerät
- 14
- zweites Fluggerät
- 16
- horizontale Lufttransport
- 18
- vertikale Lufttransport
- 20
- Auftriebseinheit
- 22
- Triebwerk
- 24
- Ballon
- 26
- Ballonrahmen
- 28
- Flughöhe
- 30
- Funktionsebene
- 32
- erste Funktionsebene
- 34
- zweite Funktionsebene
- 36
- dritte Funktionsebene
- 38
- Aufbewahrungsmittel
- 39
- Verbindungsmittel
- 40
- Versorgungsmanipulator
- 42
- Entlademanipulator
- 44
- Belademanipulator
- 46
- Energieerzeugungseinheit
- 48
- Energiespeicher
- 50
- Bodenstation
- 52
- Ausbalancierungseinheit
- 54
- Schienen
- 56
- Gegengewicht
- 58
- Seil
- 60
- Signallampe
- 62
- aktive Aufrollvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7318565 [0002]
- DE 102015000703 [0002]
- US 8511613 [0002]
- DE 3644125 C2 [0002]
- US 4757959 [0002]
- US 2017259918 [0002]
- US 9302788 [0002]
- CN 106394925 A [0002]
- CN 204776048 U [0002]
- FR 2303707 A [0002]
