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Die Erfindung betrifft ein System zum Laden und Lagern von akkubetriebenen Flugobjekten, insbesondere Drohnen, mit wenigstens einer Lagerstelle, die mit einem mit einer Ladestation verbundenen elektrischen Kontakt ausgerüstet ist, und mit wenigstens einem Flugobjekt, welches einen mit einem Akku verbundenen, mit dem elektrischen Kontakt der wenigstens einen Lagerstelle koppelbaren Ladekontakt aufweist.
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Akkubetriebene Flugobjekte, insbesondere Drohnen, werden im Bereich der Logistik verstärkt eingesetzt und zwar häufig gleichzeitig als Drohnenschwarm. Diese Drohnen müssen bei Entladung des Akkus und /oder Nichtgebrauch geladen und geparkt werden. Einzelne Drohnen werden dazu in der Regel auf einer Stellfläche (z.B. Tisch) geparkt und über ein Ladekabel aufgeladen. Für eine Vielzahl von Drohnen ist eine solche Lösung nicht geeignet. Zum gleichzeitigen Laden und Lagern einer Mehrzahl von Drohnen werden bisher Regale eingesetzt, die auf den Drohnenlagerstellen mit Ladepads ausgerüstet sind. Der elektrische Kontakt mit der jeweiligen Drohne wird über Standfüße der Drohne hergestellt. Solche Regallösungen sind jedoch raumaufwendig. Alternativ werden auch Qi-Ladegeräte verwendet, bei denen die Ladung über Induktion erfolgt. Allerdings ist der Wirkungsgrad dieser Technik relativ schlecht.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein System zum Laden und Lagern von akkubetriebenen Flugobjekten zu schaffen, das zuverlässig, platzsparend sowie einfach aufgebaut ist und einen unbefugten Zugriff auf die Flugobjekte minimiert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Lagerstelle zum Aufhängen des wenigstens einen Flugobjektes ausgebildet ist, wobei die Lagerstelle wenigstens ein Aufhängeelement aufweist, in welches der elektrische Kontakt integriert ist, wobei das wenigstens eine Flugobjekt ein mit dem Aufhängeelement zusammenwirkendes Tragelement aufweist, in welches der Ladekontakt integriert ist.
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Es wird somit ein System vorgeschlagen, bei welchem die Lagerstellen prinzipiell beliebig im Raum angeordnet werden können, vorzugsweise in einem Freiraum in einer Raumhöhe, die nicht ohne weiteres für Unbefugte zugänglich ist. Das System ist dadurch sehr platzsparend, aber gleichzeitig zuverlässig, da ein direkter elektrischer Kontakt zwischen dem jeweiligen elektrischen Kontakt der Lagerstelle und dem Ladekontakt des Flugobjektes besteht. Der Systemaufbau ist dabei einfach und kostengünstig, da keine Regale oder dgl. benötigt werden. Die Kontakte können passiv (also einfache Berührungskontaktierung) ausgebildet sein, da das jeweilige Flugobjekt selbst durch seine Flugbewegung in die korrekte Lade- und Lagerposition gebracht werden kann.
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Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Aufhängeelement wenigstens zwei elektrisch leitfähige seil- oder stabförmige Elemente und das Tragelement wenigstens zwei elektrisch leitfähige bügel- oder hakenförmige Tragarme aufweist. Die seil- oder stabförmigen Elemente können auf einfache Weise in einem Freiraum einer Lagerhalle oder dgl., vorzugsweise in einem oberen Raumbereich angeordnet werden. Das Flugobjekt fliegt dann bevorzugt von unten zwischen die die seil- oder stabförmigen Elemente und dreht sich um seine Hochachse so, dass sich die bügel- oder hakenförmigen Elemente zwischen den seil- oder stabförmigen Elementen befinden. Anschließend steigt das Flugobjekt weiter auf, bis sich die bügel- oder hakenförmigen Elemente oberhalb der seil-oder stabförmigen Elemente befinden. Nachfolgend dreht sich das Flugobjekt erneut um seine Hochachse und senkt sich dann mit seinen bügel-oder hakenförmigen Elementen auf die seil- oder stabförmigen Elemente ab. Dadurch hängt das Flugobjekt dann bei gleichzeitigem Ladekontakt in der Lagerstelle. Die seil-oder stabförmigen Elemente können auch gleichzeitig mehrere Flugobjekte aufnehmen. Am Flugobjekt kann auch noch ein weiterer Tragarm angeordnet sein, der nicht elektrisch leitfähig sein muss und beim Aufhängen eine bessere Stabilität gewährleistet.
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Bevorzugt sind dabei die seil- oder stabförmigen Elemente horizontal und parallel zueinander angeordnet. Je nach Einbausituation ist aber auch eine geneigte oder windschiefe Anordnung möglich, die Elemente können auch stufenförmig ausgebildet sein.
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Nach einer zweiten, alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Aufhängeelement und das Tragelement ineinander steckbar ausgebildet sind. Die Steckverbindung ist dann so gestaltet, dass sie sowohl den Ladekontakt herstellen als auch das hängende Flugobjekt tragen kann.
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Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Aufhängeelement buchsen- oder stiftförmig und das Tragelement stift- oder buchsenförmig ausgebildet ist. Das Flugobjekt fliegt dann die Lagerstelle so an, dass der Steckkontakt hergestellt wird, ohne dass dazu irgendwelche zusätzlichen Elemente notwendig sind. Neben dieser Ausgestaltung sind auch andere Steckverbindungen, z.B. mit kegel- oder ellipsenförmigen Elementen möglich.
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Um auf einfache Weise eine sichere elektrische Kontaktierung und mechanische Verriegelung zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Aufhängeelement und das Tragelement bajonettverschlussartig ausgebildet sind. Die zum Öffnen bzw. Verschließen erforderliche Relativbewegung wird dabei vom Flugobjekt selbst ausgeführt.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das stiftförmige Tragelement oder das stiftförmige Aufhängeelement seitliche Kontaktstifte aufweisen, welche den Ladekontakt oder den elektrischen Kontakt bilden.
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Alternativ zu einer bajonettverschlußartigen Verbindung ist vorgesehen, dass das Aufhängeelement und das Tragelement korrespondierende Gewinde aufweisen. Die zum Öffnen bzw. Verschließen der Verbindung erforderliche Drehbewegung wird dabei wiederum vom Flugobjekt selbst ausgeführt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Ladekontakt und der elektrische Kontakt eine Klinkensteckerverbindung bilden.
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Alternativ dazu können der Ladekontakt und der elektrische Kontakt auch eine Hohlsteckerverbindung bilden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch weitere, bekannte elektrische Verbindungen möglich.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen in
- 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer seilförmigen Lagerstelle mit einem darunter schwebendem Flugobjekt,
- 2 die Lagerstelle nach 1 mit um etwa 90° um die Hochachse gedrehtem Flugobjekt,
- 3 die Lagerstelle nach 2 mit aufgestiegenem Flugobjekt,
- 4 die Lagerstelle nach 3 mit wiederum um etwa 90° um die Hochachse gedrehtem Flugobjekt,
- 5 die Lagerstelle nach 4 mit abgesenktem, auf der Lagerstelle aufliegendem Flugobjekt,
- 6 eine Seitenansicht einer Lagerstelle nach einer zweiten Ausführungsform mit einem Flugobjekt in Lade- und Lagerposition und in
- 7 bis 16 jeweils in perspektivischer Darstellung verschiedene Positionen während des An- und Abfliegens des vereinfacht nur mit seinem stiftförmigen Tragelement dargestellten Flugobjektes.
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In den 1 bis 5 ist eine erste Ausführungsform eines Systems zum Laden und Lagern von akkubetriebenen Flugobjekten dargestellt. Dabei weist das System wenigstens eine allgemein mit 1 bezeichnete Lagerstelle und wenigstens ein allgemein mit 2 bezeichnetes akkubetriebenes Flugobjekt auf, welches vorzugsweise eine im Logistikbereich einsetzbare Drohne ist. Anders als dargestellt sind in den meisten Anwendungsfällen selbstverständlich eine Vielzahl von Lagerstellen 1 und Flugobjekten 2 vorhanden.
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Die jeweilige Lagerstelle 1 weist jeweils einen mit einer nicht dargestellten elektrischen Ladestation verbundenen elektrischen Kontakt auf, wobei dieser elektrische Kontakt in der Regel zweipolig ist, also zwei Kontaktanschlüsse aufweist. Erfindungsgemäß ist dabei die jeweilige Lagerstelle 1 zum Aufhängen des wenigstens einen Flugobjektes 2 ausgebildet. Dazu weist die Lagerstelle 1 wenigstens ein Aufhängeelement auf, in welches der elektrische Kontakt integriert ist.
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Bei der ersten Ausführungsform nach den 1 bis 5 weist das Aufhängeelement zwei elektrisch leitfähige seil-oder stabförmige Elemente 3 auf. Diese seil-oder stabförmigen Elemente 3 sind in den Figuren nur bereichsweise dargestellt. Sie werden in einem nicht dargestellten Lagerraum oder dgl. vorzugsweise unterhalb der Raumdecke in einem Freiraum angeordnet bzw. gespannt, wobei jedes Element 3 entsprechend mit der elektrischen Ladestation elektrisch leitend verbunden wird.
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Das jeweilige Flugobjekt 2 ist in den Figuren nur schematisch dargestellt und weist einen allgemein mit 4 bezeichneten Flugkörper mit zum Beispiel vier sternförmig angeordneten Armen 5 auf, an deren freien Enden jeweils ein Propeller 6 angeordnet ist. Jeder Propeller 6 steht in an sich bekannter Weise mit einem nicht dargestellten elektrischen Antriebsmotor in Verbindung, der mit einem ebenfalls nicht dargestellten Akku verbunden ist, der innerhalb des Flugkörpers 4 angeordnet ist. Dieser nicht dargestellte Akku ist mit einem mit dem elektrischen Kontakt der Lagerstelle 2 koppelbaren Ladekontakt verbunden, wobei dieser Ladekontakt in der Regel zweipolig ist, also zwei Kontaktanschlüsse aufweist.
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Dieser Ladekontakt ist in ein mit dem Aufhängeelement der Lagerstelle 2 zusammenwirkendes Tragelement integriert, wobei das Tragelement zwei elektrisch leitfähige bügel-oder hakenförmige Tragarme 7 aufweist, die beim Ausführungsbeispiel an der Oberseite des Flugkörpers 4 befestigt sind. Die Enden dieser Tragarme 7 sind mit 7a bezeichnet, zumindest die Enden 7a sind elektrisch leitfähig ausgebildet. Die elektrisch leitfähigen Enden 7a sind jeweils in geeigneter Weise elektrisch mit dem Akku innerhalb des Flugkörpers 4 verbunden. Die Tragarme 7 sind so ausgebildet, dass sie einerseits den elektrischen Kontakt mit den Elementen 3 der Lagerstelle herstellen können und andererseits ein Aufhängen des Flugobjektes 2 an den Elementen 3 der Lagerstelle 1 ermöglichen.
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In 1 befindet sich das Flugobjekt 2 im Anflug auf die Lagerstelle 1 und zwar noch unterhalb der Elemente 3. Dabei sind in der 1 dargestellten Situation die Tragarme 7 so ausgerichtet, dass diese von unten nicht durch den Zwischenraum zwischen den beiden Elementen 3 hindurch passen. Deshalb wird anschließend über die nicht näher dargestellte Steuerung des Flugobjektes 2 das Flugobjekt 2 um seine Hochachse (Vertikalachse) um etwa 90° gedreht, diese Situation ist in 2 dargestellt. Die Tragarme 7 des Flugobjektes 2 passen nun durch den Zwischenraum zwischen den beiden Elementen 3 hindurch, worauf sich anschließend das Flugobjekt 2 vertikal nach oben bewegt. Diese Situation ist in 3 dargestellt, die Enden 7a der Tragarme 7 sind nun bereits höher als die beiden seil-oder stabförmigen Elemente 3 der Lagerstelle 1.
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Nachfolgend dreht sich das schwebende Flugobjekt 2 wiederum um seine Hochachse um etwa 90° und befindet sich dann in der in 4 dargestellten Position, die abgewinkelten Enden 7a befinden sich oberhalb der Elemente 3. Nachfolgend bewegt sich das Flugobjekt 2 vertikal nach unten, bis es mit den Enden 7a der Tragarme 7 auf den Elementen 3 der Lagerstelle 1 aufliegt (5). Nunmehr besteht Ladekontakt und der Akku wird aufgeladen. In dieser Lade-und Lagerposition verbleibt das Flugobjekt 2, bis sein Akku wieder aufgeladen ist und/oder es wieder benötigt wird. Zum Verlassen der Lagerstelle 1 ist der Flugablauf entsprechend umgekehrt.
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Je nach Ausgestaltung der Lagerstelle 1, also der Dimensionierung und Gestaltung der seil- oder stabförmigen Elemente 3 kann die jeweilige Lagerstelle 1 auch gleichzeitig mehrere Flugobjekte 2 nebeneinander aufnehmen und laden.
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In den 6 bis 16 ist eine zweite Ausführungsform eines Systems zum Laden und Lagern von akkubetriebenen Flugobjekten dargestellt.
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6 zeigt ein Flugobjekt 2, das in einer Lagerstelle 1 bereits aufgehängt ist. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind das Aufhängeelement der Lagerstelle 1 und das Tragelement des Flugobjektes 2 ineinander steckbar ausgebildet. Dabei ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Aufhängeelement als buchsenförmiges Aufhängeelement 8 und das Tragelement als stiftförmiges Tragelement 9 ausgebildet, wobei das Tragelement 9 in nachfolgend näher beschriebener Weise in das Aufhängeelement 8 einsteckbar ist.
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Das stiftförmige Tragelement 9 weist beim Ausführungsbeispiel an seinem Einführende zwei seitliche, diametral gegenüberliegende Kontaktstifte 10 auf, welche den Ladekontakt bilden. Diese Kontaktstifte 10 sind innerhalb des Tragelementes 9 über elektrische Verbindungen mit dem Akku des Flugobjektes 2 innerhalb des Grundkörpers 4 verbunden. Das stiftförmige Trägerelement 9 erstreckt sich bei horizontaler Lage des Flugobjektes 2 beim Ausführungsbeispiel vertikal nach oben.
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Das buchsenförmiges Aufhängeelement 8 der Lagerstelle 1 ist an einem Träger 11 angeordnet. Dieser Träger 11 ist in geeigneter Lage in einer Lagerhalle oder dgl., vorzugsweise im Deckenbereich, angeordnet und mit einer elektrischen Ladestation verbunden, wobei am Träger 11 in ausreichendem Abstand voneinander vorzugsweise eine Mehrzahl von buchsenförmigen Aufhängeelementen 8 unterseitig angeordnet sind.
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Das buchsenförmiges Aufhängeelement 8 und das stiftförmige Tragelement 9 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel bajonettverschlussartig ausgebildet. Einen Bestandteil dieses Bajonettverschlusses bilden die Kontaktstifte 10 des Tragelementes 9. Den anderen Bestandteil des Bajonettverschlusses bildet die Gestaltung der buchsenförmigen Aufhängeelementes 8. Dieses weist in Anpassung an die Anzahl der zwei Kontaktstifte 10 des Tragelementes 9 zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Führungsaussparungen 12 auf. Jede Führungsaussparung 12 weist einen nach außen offenen, axial erstreckten Einführbereich 13 auf, an den sich ein sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckender erster Bereich 14 mit einer oberen Führungsschräge 14a anschließt, die im Sinne der 8 schräg nach links oben verläuft. Die Führungsschräge 14a geht in einen axial erstreckten, nach unten verlaufenden Anschlag 14b über. Am unteren Ende des Anschlages 14b geht der erste Bereich 14 in einen sich ebenfalls im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Bereich 15 über, der unterseitig von einer unteren Führungsschräge 15a begrenzt wird, die sich bis in den ersten Bereich 14 erstrecken kann. Die untere Führungsschräge 15a verläuft im Sinne der 8 schräg nach links unten und endet in einem unteren Kontaktbereich 15b, der in einen axial nach oben erstreckten Anschlag 15c übergeht. Wenigstens der jeweilige Kontaktbereich 15b ist elektrisch leitfähig ausgebildet und in nicht näher dargestellten Weise elektrisch leitend mit einem Pol der Ladestation der Lagerstelle 1 verbunden.
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Am oberen Ende des Anschlages 15c geht der zweite Bereich 15 in einen sich ebenfalls im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckenden dritten Bereich 16 über, der oberseitig von einer oberen Führungsschräge 16a begrenzt wird, die sich bis in den zweiten Bereich angrenzend an den Anschlag 14b erstrecken kann. Der dritte Bereich 16 ist außenseitig durch einen axial verlaufenden Anschlag 16b begrenzt, an den unterseitig ein nach außen offener axial erstreckter Ausführbereich 17 anschließt.
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In 7 befindet sich das in dieser Figur nur mit seinem stiftförmigen Tragelement 9 dargestellte Flugobjekt 2 im Anflug von unten auf die Lagerstelle 1. Dabei sind die Kontaktstifte 10 beispielsweise so ausgerichtet, dass sie nicht mit dem Einführbereich 13 des buchsenförmiges Aufhängeelementes 8 der Lagerstelle 1 fluchten. Deshalb verbleibt das Flugobjekt 2 zunächst schwebend unterhalb der Lagerstelle 1 und dreht sich um seine Hochachse, bis die beiden Kontaktstifte 10 mit dem jeweiligen Einführbereich 13 fluchten. Zur Erleichterung der Positionierung kann auch am Außenrand des buchsenförmiges Aufhängeelementes 8 angrenzend an den Einführbereich 13 eine im Sinne der 7 schräg nach oben verlaufende Führungsschräge 17 vorgesehen sein. Bei einer Steigbewegung wandern dann die beiden Kontaktstifte 10 entlang der Führungsschräge 17, wie aus 8 zu erkennen ist.
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Nach Erreichen des Einführbereiches 13 und gleichzeitigem Aufsteigen des Flugobjektes 2 vertikal nach oben erreichen die Kontaktstifte 10 den Beginn der Führungsschräge 14a im ersten Bereich 14 (9). Bei weiterem Aufsteigen des Flugobjektes 2 gleiten die Kontaktstifte 10 zwangsgeführt entlang der Führungsschräge 14a, bis sie den Anschlag 14b erreichen (10). Das Flugobjekt 2 wird anschließend vertikal nach unten bewegt, bis die Kontaktstifte 10 die Führungsschräge 15a im zweiten Bereich 15 erreichen. Das Flugobjekt 2 wird nachfolgend weiter nach unten bewegt, so dass zwangsweise die Kontaktstifte 10 entlang der Führungsschräge 15a schräg nach unten bis in den Kontaktbereich 15b gelangen (12). Nunmehr ist die Lade- und Lagerposition erreicht. Die Kontaktstifte 10 sind im elektrischen Kontakt mit dem jeweiligen Kontaktbereich 15b, so dass der Akku aufgeladen wird. Gleichzeitig ist das Flugobjekt 2 sicher in der Lagerstelle 1 gehalten bzw. aufgenommen.
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Nach Abschluss des Ladevorganges kann das Flugobjekt 2 grundsätzlich in umgekehrter Reihenfolge die Lagerstelle 1 wieder verlassen. Bevorzugt wird jedoch von der weiteren Gestaltung der jeweiligen Führungsaussparung 12 Gebrauch gemacht. Ausgehend von der in 12 dargestellten Lager-und Ladeposition wird das Flugobjekt 2 vertikal nach oben bewegt, wodurch die Kontaktstifte 10 entlang des Anschlages 15c nach oben gleiten, bis sie auf die Führungsschräge 16a treffen (13). Das Flugobjekt 2 wird nachfolgend weiter nach oben bewegt, so dass die Kontaktstifte 10 entlang der Führungsschräge 16a weiter nach oben gleiten, bis sie den Anschlag 16b erreichen (14). Das Flugobjekt 2 wird anschließend vertikal nach unten bewegt, so dass die Kontaktstifte 10 in den Ausführbereich 17 gelangen (15). Nachfolgend wird das Flugobjekt 2 weiterhin vertikal nach unten bewegt und verlässt dadurch die Lagerstelle (16). Am Ende des Ausführbereiches sind vorzugsweise nur nach außen öffnende Schwenkklappen 19 vorgesehen, um zu verhindern, dass das Flugobjekt 2 durch den Ausführbereich eintreten kann.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Das in den 6 bis 16 dargestellte Ausführungsbeispiel kann auf vielfältige Weise abgewandelt werden, wenn das System elektrische und mechanische Steckverbindungen aufweisen soll. So kann anstelle einer bajonettartigen Steckverbindung zum Beispiel eine Schraubverbindung vorgesehen sein, die elektrische Kontaktierung kann auf andere Weise gestaltet sein. Ferner ist zweckmäßigerwesie vorgesehen, dass dem Bediener des Flugobjektes in geeignter Weise signalisiert wird, wenn sich das Flugobjekt in der Lade- und Lagerposition befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerstelle
- 2
- Flugobjekt
- 3
- seil- oder stabförmiges Element
- 4
- Flugkörper
- 5
- Arme
- 6
- Propeller
- 7
- Tragarme
- 7a
- Enden
- 8
- buchsenförmiges Aufhängeelement
- 9
- stiftförmiges Tragelement
- 10
- Kontaktstifte
- 11
- Träger
- 12
- Führungsaussparungen
- 13
- Einführbereich
- 14
- erster Bereich
- 14a
- obere Führungsschräge
- 14b
- Anschlag
- 15
- zweiter Bereich
- 15a
- untere Führungsschräge
- 15b
- unterer Kontaktbereich
- 15c
- Anschlag
- 16
- dritter Bereich
- 16a
- obere Führungsschräge
- 16b
- Anschlag
- 17
- Ausführbereich
- 18
- Führungsschräge
- 19
- Schwenklappen
