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Die Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung zur Ausrichtung eines mit einem über eine Seilwinde eines Fluggeräts aufgenommenen Stückgutteils um eine bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Ausrichtvorrichtung zu einer Gierachse des Fluggeräts parallelen Rotationsachse.
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Als Fluggeräte zum Transport von Stückgut werden heutzutage senkrecht startende Fluggeräte, beispielsweise sogenannte Quadrocopter eingesetzt. Ein Quadrocopter ist ein Fluggerät, bei dem vier in einer Ebene angeordnete und senkrecht nach unten wirkenden Rotoren oder Propeller benutzt werden, um Auftrieb zu erzeugen. Der Vortrieb des Quadrocopters wird durch eine Neigung der Rotorebene erzeugt. Diese Fluggeräte können je nach Antriebsleistung eine gewisse Nutzlast über eine bestimmte Strecke transportieren. Die Reichweite ist je nach Antriebsleistung und je nach aufgenommener Nutzlast durch die zur Verfügung stehende Akkukapazität begrenzt.
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Aus dem Stand der Technik sind Fluggeräte bekannt, die mit einer Seilwinde ausgestattet sind mit der eine Aufnahme von Stückgutteilen möglich ist. Die Beladung beziehungsweise Entladung des Fluggeräts erfolgt typischerweise dadurch, dass die Seilwinde bis zum Beladeort beziehungsweise bis zum Entladeort herabgelassen wird und das Stückgutteil mittels einer am Ende des Seils der Seilwinde angebrachten Aufnahmevorrichtung befestigt wird. Die Aufnahmevorrichtung kann dabei beispielsweise als Haken, als Öse oder als Magnet ausgestaltet sein. Die Befestigung des Stückgutteils an der Aufnahmevorrichtung der Seilwinde erfolgt zumeist in einem manuellen Schritt einen am Boden stehenden Bediener. Anschließend wird das Stückgutteil mittels der Seilwinde bis an eine Position nahe zu der Unterseite des Fluggeräts hochgezogen, in der es auch während des Flugbetriebs verbleibt. Dabei kann das an der Seilwinde angehängte Stückgutteil während des Flugbetriebs aufgrund von seitlichen oder frontalen Windstößen in eine pendelnde Bewegung geraten und aufschaukeln. Dies hat eine instabile Fluglage des Fluggeräts zur Folge.
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Dadurch, dass das Stückgutteil während des Flugbetriebs in der Regel frei an der Seilwinde des Fluggeräts hängt, richtet sich ein Stückgutteil während der Flugbewegung mit der Seitenfläche mit der größten angeströmten Fläche in Richtung der Flugbewegung bzw. in Richtung der Anströmung aus. Somit dreht sich insbesondere ein länglich ausgestaltetes Stückgutteil während des Flugbetriebs in die Richtung der Flugbewegung aus. Während des Flugbetriebs wird dadurch ein sehr großer Luftwiderstand in Flugrichtung erzeugt. Dies hat einen hohen Energieverbrauch während des Flugbetriebs zur Folge. Dadurch resultiert direkt eine geringe Flugdauer aufgrund der begrenzten Akkukapazität und damit außerdem eine kurze Flugstrecke.
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Wie oben beschrieben kann sich aufgrund der hängenden Befestigung des Stückgutteils an der Seilwinde des Fluggeräts die Orientierung des Stückgutteils während der Beladung, während des Flugbetriebs und während der Entladung verändern und unterscheiden. Somit muss der für eine Entladung des Stückgutteils durch herablassen der Seilwinde neu beurteilt werden, da sich der Platzbedarf für das Entladen im Vergleich zum Platzbedarf beim Beladen verändert haben kann. Eine derartige Kontrolle und Beurteilung des zur Verfügung stehenden Platzbedarfs kann eine zeitaufwendige Aufnahme beziehungsweise Entladeprozess zur Folge haben. Insbesondere im Hinblick auf die begrenzte Flugdauer von derartigen Fluggeräten aufgrund der begrenzten Akkukapazität kann ein zeitaufwendiger Aufnahme- und Entladeprozess zu einer verringerten Restflugzeit führen und damit die Reichweite für den Transport des Stückgutteils verkürzen.
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Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird es angesehen, eine Ausrichtvorrichtung zur Ausrichtung eines mit einem über eine Seilwinde eines Fluggeräts aufgenommenen Stückgutteils um eine bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Ausrichtvorrichtung zu einer Gierachse des Fluggeräts parallelen Rotationsachse bereit zu stellen, sodass das Stückgutteil relativ zum Fluggerät ausrichtbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausrichtvorrichtung gelöst, wobei die Ausrichtvorrichtung einen auf einer Unterseite des Fluggeräts befestigbaren Ausrichtkörper und ein an einem Stückgutteil festlegbaren Ausrichtgegenstück aufweist, wobei das Ausrichtgegenstück bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Ausrichtvorrichtung eine in eine Richtung des Fluggeräts weisende Ausrichtnase aufweist, wobei der Ausrichtkörper eine Führungsbahn aufweist, wobei eine Gleitoberfläche der Führungsbahn in Richtung des Ausrichtgegenstücks orientiert ist, wobei die Ausrichtnase des Ausrichtgegenstücks bei einer Verlagerung des Ausrichtgegenstücks in Richtung des Fluggeräts durch ein Einfahren der Seilwinde mit der Gleitoberfläche in Anlage gebracht wird und bei einer weiteren axialen Verlagerung des Ausrichtgegenstücks in Richtung des Fluggeräts entlang der Rotationsachse durch ein weiteres Einfahren der Seilwinde die Ausrichtnase auf der Gleitoberfläche entlang gleitet und eine Drehung des Ausrichtgegenstücks um die Rotationsachse bewirkt, sodass das Stückgutteil relativ zum Fluggerät ausrichtbar ist. Dadurch das eine Ausrichtung des Stückgutteils ausschließlich durch ein Einfahren der Seilwinde erfolgen kann, sind keine Komplexen und damit möglicherweise fehleranfälligen Steuerungs- oder Kommunikationseinrichtungen notwendig. Dadurch kann die Ausrichtvorrichtung besonders kostengünstig hergestellt werden.
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Dadurch, dass das Stückgutteil relativ zum Fluggerät ausrichtbar ist, kann eine Vorzugsrichtung des Stückgutteils relativ zum Fluggerät eingestellt werden. Somit kann besonders vorteilhaft der Luftwiderstand im Flugbetrieb in Richtung der Flugbewegung eingestellt werden und ein möglichst geringer Luftwiderstand erreicht werden. Somit kann ein besonders energiesparender Flugbetrieb erfolgen, sodass eine große Flugrestzeit des Fluggeräts und damit eine große Flugstrecke zur Verfügung steht.
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In einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Gleitoberfläche der Führungsbahn derart ausgebildet ist, dass diese zumindest abschnittsweise einen Steigungswinkel aufweist, wobei der Steigungswinkel durch eine senkrecht zu der Gleitoberfläche orientierte Normalachse und der Rotationsachse festgelegt ist. Durch die Ausgestaltung der Gleitoberfläche mit einem Steigungswinkel, kann die Richtung und die Größe der Ausrichtbewegung des Stückgutteils besonders vorteilhaft festgelegt werden. Damit die Drehung des Ausrichtgegenstücks um die Rotationsachse beziehungsweise die Drehung des Stückgutteils um die Rotationsachse besonders gut einstellbar ist und um ein besonders großen Rotationswinkel erfolgen kann, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung vorgesehen, dass ein Verlauf des Steigungswinkels entlang der Führungsbahn kontinuierlich ist.
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Eine kontinuierliche Steigung der Gleitoberfläche kann besonders vorteilhaft dadurch umgesetzt werden, dass die Führungsbahn schraubenförmig um eine zu der Gierachse des Fluggeräts parallel verlaufende Längsachse des Ausrichtkörpers verläuft. Die Rotationsachse um die bei einem Einfahren der Seilwinde das Ausrichtgegenstück beziehungsweise das Stückgutteil rotiert kann mit der Längsachse des Ausrichtkörpers übereinstimmen.
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Damit eine Rotation des Ausrichtgegenstücks beziehungsweise des Stückgutteils in einer Vorzugsrichtung erfolgen kann, ist in einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass die Führungsbahn um einen Winkel von 360 Grad schraubenförmig um die Längsachse des Ausrichtkörpers verläuft. Dadurch, dass die Führungsbahn eine volle Drehung um 360 Grad um die Längsachse des Ausrichtkörpers vollführt, erfordert es vorteilhafterweise keine bestimmte Ausrichtung das Ausrichtgegenstück. Unabhängig davon welchen Bereich der Gleitoberfläche das Ausrichtgegenstück bei einem Einfahren der Seilwinde mit der Gleitoberfläche in Anlagen gebracht wird kann bei einem weiteren Einfahren der Seilwinde die Ausrichtnase auf der Gleitoberfläche entlang gleiten und eine Drehung des Ausrichtgegenstücks beziehungsweise des Stückgutteils in eine durch das Ende der um 360 Grad rotierten Führungsbahn definierteLage oder Orientierung gebracht werden. Somit kann besonders vorteilhaft eine eindeutige und definierte Ausrichtung des Stückgutteils erfolgen.
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Um das Stückgutteil mit einer möglichst geringen Rotationsstrecke in die gewünschte Ausrichtorientierung zu überführen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Führungsbahn mindestens zwei Führungsbahnabschnitte aufweist, wobei die Führungsbahnabschnitte schraubenförmig und gegenläufig um die Längsachse des Ausrichtkörpers verlaufen. Dabei wird das Ausrichtgegenstück beziehungsweise das Stückgutteil ebenfalls in einer durch die sich treffenden Endbereiche der zwei Führungsbahnabschnitte definierten Lage gebracht. Somit kann besonders vorteilhaft eine eindeutige und definierte Ausrichtung des Stückgutteils erfolgen.
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Um das Stückgutteil besonders sicher in einer gewünschten Ausrichtorientierung festzulegen, ist es bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung vorgesehen, dass die Ausrichtnase an mindestens einem der Führungsbahnabschnitte formschlüssig festlegbar ist.
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Ein formschlüssiges festlegen der Ausrichtnase kann dadurch besonders gut erfolgen, dass die Führungsbahn der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung mindestens eine innerhalb einer Führungsbahn angeordnete Ausnehmung aufweist, wobei die Ausrichtnase innerhalb der Ausnehmung anordnenbar ist.
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Damit eine Rotation des Ausrichtkörpers besonders energieeffizient und leicht möglich ist, ist einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass eine mit der Gleitoberfläche in Anlage bringbaren Nasenoberfläche der Ausrichtnase und/oder der Gleitoberfläche einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist. Ein besonders geringer Reibungskoeffizient eines Reibflächenpaares kann dadurch erreicht werden, dass die Materialien oder die Oberflächeneigenschaften aufeinander abgestimmt sind. Beispielsweise kann eine Metall- Metall- Reibflächenpaarung besonders geringe Reibungskoeffizienten aufweisen. Alternativ kann eine Kunststoff- Metall- Reibflächenpaarung eingesetzt werden, wobei beispielsweise das Kunststoff ein PTFE-Kunststoff sein kann. Oder es wird eine Kunststoff-Kunststoff- Reibflächenpaarung gewählt, wobei insbesondere PTFE auf PTFE besonders gut gleitet.
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In einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Ausrichtgegenstück eine Befestigungsvorrichtung zum festlegen des Ausrichtgegenstücks an dem Stückgutteil aufweist. Das Ausrichtgegenstück kann beispielsweise mittels als Tackernadel oder Stecknadel ausgeführte Befestigungsvorrichtung an dem Stückgutteil festgelegt werden. Alternativ kann die Befestigungsvorrichtung beispielsweise als Lasche ausgeführt sein, durch die ein Paketband, ein Kabelbinder oder ein Seil hindurchgeführt werden kann, sodass das Ausrichtgegenstück an dem Stückgutteil festlegbar ist. Alternativ kann die Befestigungsvorrichtung als Klettverschluss ausgeführt sein, wobei die eine Seite des Klettverschlusses auf Seite des Ausrichtgegenstücks und die andere Seite des Klettverschlusses an dem Stückgutteil angebracht ist.
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Damit das Ausrichtgegenstück und das daran befestigte Stückgutteil unabhängig von der Form und den Außenabmessungen des Stückgutteils besonders gut auf der Gleitoberfläche der Führungsbahn des Ausrichtkörpers entlang gleiten kann, ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung vorgesehen, dass die Ausrichtnase in eine von dem Stückgutteil wegweisende Richtung hervorstehend ausgestaltet ist.
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Damit nach einem Einfahren der Seilwinde mittels eines Antriebsmotors der Seilwinde ein Nachgeben des an der Seilwinde befestigte Stückgutteils vermieden werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Seilwinde ein selbsthemmende Steckgetriebe aufweist. Damit kann außerdem sichergestellt werden, dass die mit der Gleitoberfläche in Anlage gebrachte Ausrichtnase nicht den Kontakt mit der Gleitoberfläche verliert, sodass eine Ausrichtung des Stückgutteils nicht verloren gehen kann.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch eine Fluggeräteanordnung gelöst, wobei die Fluggeräteanordnung ein Fluggerät und ein an einer Seilwinde des Fluggeräts angeordnete Stückgut und eine Ausrichtvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist, wobei an ein an dem Stückgutteil festgelegtes Ausrichtgegenstück der Ausrichtvorrichtung bei einer Verlagerung des Stückguts in Richtung des Fluggeräts mit einem an der Unterseite des Fluggeräts angeordneten Ausrichtkörpers der Ausrichtvorrichtung in Eingriff bringbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Ausrichtvorrichtung werden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Schnittdarstellung einer schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung während des Ausrichtvorgangs,
- 2 eine Schnittdarstellung einer schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung in einer formschlüssig festgelegten Ausrichtung des Ausrichtgegenstücks und
- 3 eine perspektivische Ansicht einer schematischen Darstellung des Ausrichtkörpers der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung.
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In 1 ist eine Schnittdarstellung einer schematischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 1 während einer Ausrichtung eines mit einem über eine Seilwinde 2 eines Fluggeräts 3 aufgenommenen Stückgutteils 4. Ein Ausrichtgegenstück 6 wird mittels eines in 2 gestrichelt dargestellten Greifers 18 an einem Seil 5 der Seilwinde 2 befestigt. Das Ausrichtgegenstück 6 der Ausrichtvorrichtung 1 ist über eine als Kabelbinder ausgeführte Befestigungsvorrichtung 7 an dem Stückgutteil 4 festgelegt. Ein Ausrichtkörper 8 der Ausrichtvorrichtung 1 ist an einer Unterseite 9 des Fluggeräts 3 befestigt. Der Ausrichtkörper 8 weist eine Führungsbahn 10 mit einer in Richtung des Ausrichtgegenstücks 6 orientierten Gleitoberfläche 11 auf. Die Führungsbahn 10 verläuft schraubenförmig um eine zu der Gierachse 12 des Fluggeräts 1 parallel verlaufenden Längsachse 13 des Ausrichtkörpers 8. Die Führungsbahn 10 weist zwei schraubenförmig und gegenläufig um die Längsachse 13 des Ausrichtkörpers 8 verlaufende Führungsbahnabschnitte 14 auf, wobei in 1 nur ein Führungsbahnabschnitt 14 dargestellt ist. Das Ausrichtgegenstück 6 weist eine in Richtung des Fluggeräts 3 weisende Ausrichtnase 15 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Einfahren der Seilwinde 2 mit der Gleitoberfläche 11 der Führungsbahn 10 in Anlage gebracht ist. Durch eine weitere axiale Verlagerung des Ausrichtgegenstücks 6 in Richtung des Fluggeräts 3 entlang einer zu der Längsachse 13 parallelen Rotationsachse 16 durch ein weiteres Einfahren der Seilwinde 2 gleitet die Ausrichtnase 15 auf der Gleitoberfläche 11 entlang und bewirkt eine Drehung des Ausrichtgegenstücks 6 um die Rotationsachse 16, sodass das Stückgutteil 4 relativ zum Fluggerät 3 ausrichtbar ist.
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In 2 ist eine Schnittdarstellung einer schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 1 abgebildet. Die Führungsbahn 10 weist eine innerhalb der Führungsbahn 10 angeordnete Ausnehmung 17 auf. Durch die axiale Verlagerung des Ausrichtgegenstücks 6 in Richtung des Fluggeräts 3 entlang der Rotationsachse 16 durch ein weiteres Einfahren der Seilwinde 2 gleitet die Ausrichtnase 15 auf der Gleitoberfläche 11 entlang, sodass die Ausrichtnase 15 innerhalb der Ausnehmung 17 anordnenbar ist und das Ausrichtgegenstück 6 relativ zum Ausrichtkörper 8 und damit relativ zum Fluggerät 3 ausgerichtet und formschlüssig festgelegt ist. Dabei ist eine durch den Greifer 6 und durch die Ausrichtnase 15 festgelegte gemeinsame Breite größer ausgeführt als ein in 3 dargestellter maximaler Abstand A einer Durchgangsbohrung des Ausrichtkörpers 8. Dadurch wird erreicht, dass sich der Greifer 6 und das Ausrichtgegenstück 6 bei einer möglichen Verkippung des Ausrichtgegenstücks 6 nicht innerhalb des Ausrichtkörpers 8 verkanten und verklemmen kann. Somit ist ein besonders sicherer Ausrichtvorgang des Stückgutteils 4 möglich.
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Zur Veranschaulichung des Ausrichtkörpers 8 ist in 3 eine perspektivische Ansicht einer schematischen Darstellung des Ausrichtkörpers 8 der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 1 gezeigt. Die Führungsbahn 10 weist zwei schraubenförmig und gegenläufig um die Längsachse 13 des Ausrichtkörpers 8 verlaufende Führungsbahnabschnitte 14 auf. In der in den beiden Führungsbahnabschnitten 14 ausgebildete Ausnehmung 17 ist die Ausrichtnase 15 des Ausrichtgegenstücks 6 anordnenbar.
