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Die Erfindung betrifft eine drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung.
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Drohnen werden auf unterschiedliche Weise auch für polizeiliche oder militärische Zwecke eingesetzt.
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Beispielsweise werden Drohnen zum Schutz von Land- oder Luftfahrzeugen als einfache, unbemannte Scheinziele verwendet.
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So ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2015 015 938 A1 ein Verfahren zum Schutz von Luftfahrzeugen aller Art wie Starr- und Drehflügler durch autonome, unbemannte Drohnen beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass ein permanenter Datenaustausch zwischen dem zu schützenden Luftfahrzeug und der oder den begleitenden Drohnen erfolgt und die Drohnen sich durch eine Programmierung und eine automatisierte Steuerung stets in einem definierten relativen Abstand und Position zum zu schützenden Luftfahrzeug gehalten werden.
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Oft sind Drohnen jedoch mit weiteren Einrichtungen zur Aufklärung ausgerüstet.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2016 012 379 A1 ist eine fernsteuerbare Drohne für Polizeieinsätze mit einem oder mehreren Propellern offenbart, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Technik ausgestattet ist, die eine Kommunikation zwischen Einsatzleitung und verdächtigem Subjekt möglich macht. Also eine Gegensprechanlage bestehend aus einem Mikrofon und Lautsprechern und ein Sichtgerät und Licht.
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Über Maßnahmen zur Aufklärung hinaus sind auch bereits Drohnen mit Wirkmitteleinsatz bekannt.
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Aus der Offenlegungsschrift
WO 2006/029784 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum nicht-letalen Einwirken auf wenigstens eine Zielperson bekannt, wobei ein Wirkkörper durch eine Abschussvorrichtung abgeschossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschießen des Wirkkörpers mit einer steuerbaren, von einer Wirkentfernung zur Zielperson abhängigen, kinetischen Energie in der Abschussvorrichtung zunächst ein Treibmittel mit einem zum Einstellen der gewünschten kinetischen Energie angepassten Energiegehalt bereit gestellt wird.
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Die kinetische Energie erzeugt ein Moment, welches durch die Drohne kompensiert werden muss. Für die Ausrüstung der Drohnen mit Wirkmittel bedarf es einer einfachen und leichten Stabilisierung der Drohnen während der Schussabgabe.
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Hierfür schlägt die Offenlegungsschrift
DE 10 2020 000 138 A1 ein Verfahren zum Antrieb von schwebenden Geraten und schwebenden Teilsystemen von Geräten in der Land- und Forstwirtschaft mit der konstruktionsbedingten Fähigkeit zum Schweben auf der Stelle, insbesondere auch zur Ausbringung von Stoffen und Stoffgemischen, mit einem oder mehreren Strömungserzeugern zur Erzeugung von Luftströmungen oder Strömungen anderer Gase oder Gasgemische, die das Gerät oder Teilsystem des Gerätes vorrangig durch den erzeugten Vertikalschub im Schweben halten und Kräfte zum Vortrieb und/oder zur Änderung der Bewegung erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungen oder Teilströmungen mit einer Neigung der Mittelachse der jeweiligen Strömung oder Teilströmung von mindestens 10° und maximal 90° gegenüber der Normalen auf die horizontale Ebene des Gerätes oder Teilsystems erzeugt werden und durch wechselnde Strömungsgeschwindigkeit und/oder Strömungsrichtung der Strömungen und/oder Teilströmungen Schub erzeugt wird, der zumindest eine Komponente in der horizontalen Ebene des Gerätes oder Teilsystems hat und zum Vortrieb und/oder der Änderung der Geschwindigkeit des Gerätes oder Teilsystems und/oder der Kompensation von Strömungen in dieser Ebene, bei Beibehaltung oder der Möglichkeit zur Beibehaltung einer horizontalen oder konstant geneigten Lage des schwebenden Gerätes oder Teilsystems, genutzt wird.
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Eine weitere Alternative zur Stabilisierung während der Schussabgabe wird durch das unbemannte Fluggerät gemäß der Offenlegungsschrift
DE 10 2017 002 156 A1 zur Bekämpfung von Bedrohungsflugkörpern in einem Luftraum vorgeschlagen, welches nach Zielzuordnung durch eine Bedienperson weitgehend autonom gesteuert durch den Luftraum bewegbar ist, wobei das unbemannte Fluggerät eine fliegende Trägerplattform aufweist, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, die Distanz zwischen dem Fluggerät und einem in einen Luftraumabschnitt eingedrungenen Bedrohungsflugkörper zu verringern und das Fluggerät optimal zu positionieren, wobei das Fluggerät mit einer Bekämpfungsvorrichtung versehen ist, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, den Bedrohungsflugkörper zu bekämpfen, und wobei die fliegende Trägerplattform wenigstens ein Antriebsmittel aufweist, welches von der Bekämpfungsvorrichtung gelieferte Querbeschleunigungsbefehle an der Trägerplattform physikalisch umsetzt.
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Der Nachteil dieser bekannten Lösung für Drohnen, die geeignet sind Wirkmittel zu verschießen, besteht darin, dass die Abschussenergie immer geringer sein muss wie die flugmechanischen Eigenschaften der Drohne. Dies ist ein wesentlicher Nachteil, da insbesondere Multikopter hauptsächlich zur Kompensation von senkrecht wirkenden Kräften, wie Lasten, ausgerüstet sind, jedoch nur geringen Querkräften standhalten können.
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Um dieses Problem zu lösen offenbart die Patentschrift
DE 10 2014 117 913 B4 eine Schussvorrichtung für Geschosse, insbesondere urban-wirkfähige Flugdrohnen, bei der beim Auslösen eines Schlagbolzens mittels Gasdruck die Zündung einer pyrotechnischen Ladung ausgelöst wird, wobei durch die Ausdehnung der Explosionsgase der gezündeten Ladung das Geschoss aus dem Lauf der Schussvorrichtung getrieben wird, wobei die Schussvorrichtung eine Kompensationsvorrichtung mit mindestens einem Kompensationsteil aufweist, wobei das Kompensationsteil durch eine weitere durch einen Schlagbolzen auszulösende, pyrotechnische Ladung in einer im Wesentlichen zur Geschossbewegungsrichtung entgegengesetzten und zum Lauf axialen Richtung antreibbar ist, wodurch der Geschossimpuls mindestens teilweise kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schussvorrichtung zwei Munitionstrommeln und eine Schlagbolzentrommel umfasst.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Wirkmittel-Verschusseinrichtung vorzuschlagen, deren Leistung durch die Reduzierung der auf die Drohne wirkenden Querkräfte gesteigert ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung eine Trägereinrichtung aufweist, wodurch sie mit jeder beliebigen Drohne verbindbar ist. Voraussetzung ist selbstverständlich, dass die Nutzlast der Drohne ausreichend ist. Besonders vorteilhaft sind jedoch Drohnen geeignet, die als Multikopter ausgelegt sind und daher im Verhältnis zu ihrem Gewicht eine besonders hohe Nutzlast aufweisen. Multikopter-Drohnen sind auch besonders geeignet eine Position im Raum einzunehmen und zu halten. Diese Eigenschaft kommt der erfindungsgemäßen drohnengetragenen Wirkmittel-Verschusseinrichtung besonders entgegen, indem zunächst mit der Präsenz gedroht werden kann und es erst danach in einer weiteren Eskalationsstufe zur Schussabgabe kommen kann.
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Die Trägereinrichtung schafft nicht nur die Verbindung zur Drohne, sondern verbindet auch alle weiteren Baugruppen, wie Energieerzeugungseinrichtung, Energieübertragungseinrichtung, Richteinrichtung und Wirkmittelbecher miteinander. Vorteilhaft ist die Trägereinrichtung mit einer Grundplatte ausgeführt, in deren Zentrum die Drohne mittels eines Gelenkes verbunden ist. An der Peripherie der Grundplatte sind die Wirkmittelbecher über ein Scharnier rotationssymmetrisch angeordnet und über eine Richteinrichtung gegeneinander und im Verhältnis zur Grundplatte gehalten. Oberhalb oder unterhalb der Grundplatte sind die eine oder mehrere Gaskartuschen derart befestigt, dass der Schwerpunkt direkt unterhalb des Verbindunggelenks liegt. Die Energieübertragungseinrichtung muss nicht direkt mit der Grundplatte verbunden sein, sondern kann nur daran geführt sein, jedoch sind die Absperrventile auf der Grundplatte oder den Wirkmittelbechern fixiert.
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Der Vorteil der Erfindung besteht nun darin, dass immer zumindest zwei Wirkmittel gleichzeitig verschossen werden. In diesem Fall sind die Wirkmittelbecher in einem 180° Winkel an der Peripherie der Grundplatte angebracht. Als Grundplatte sind hier nicht nur geschlossene, ebene Flächen zu verstehen, sondern auch andere Strukturen die gemäß dem Leichtbau und der Luftfahrttechnik Öffnungen aufweisen. Je nach Anstellwinkel der Wirkmittelbecher zur Senkrechten addieren sich die Rückstosskräfte beim Verschuss zu einer senkrecht wirkenden Resultierenden, die Querkraftanteile heben sich auf. Sind die Wirkmittelbecher in einem Winkel von 0° zur Senkrechten ausgerichtet ist der Betrag der Resultierenden 2x die Rückstosskraft des Verschusses. Sind die Wirkmittel in einem Winkel von 90° zur Senkrechten angeordnet, heben sich die Rückstosskräfte auf und der Betrag der Resultierenden ist gleich Null.
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Die senkrecht wirkende Resultierende ergibt sich nur im theoretischen Fall, dass keine weiteren Querkräfte auf die erfindungsgemäße drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung einwirken. Im praktischen Einsatz wird die Resultierende nicht exakt senkrecht wirken, sondern auf den Schwerpunkt der tragenden Drohne gerichtet sein. Dieser Umstand reduziert jedoch nicht den Vorteil einer flugstabilen Einrichtung.
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Selbstverständlich können auch drei, vier oder mehr Wirkmittel gleichzeitig verschossen werden. Für diesen Fall sind die Wirkmittelbecher in einem Winkel von 120°, 90° oder 72°, 60° usw. an der Peripherie der Grundplatte platziert.
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Es ist auch möglich weitere Wirkmittelbecher an der Peripherie zu platzieren und die Zündung der Wirkmittel nacheinander nach dem o.g. Prinzip durchzuführen. Ebenfalls ist es denkbar die Winkel lediglich symmetrisch aber nicht gleich groß zu wählen. Die erfindungsgemäße drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung funktioniert ebenfalls wenn die Reihenfolge der Winkel der Wirkbecher an der Peripherie der Grundplatte beispielsweise 60°-120°-60°-120° beträgt. Die Resultierende der Rückstosskräfte ist ebenfalls eine senkrechte Kraft, koaxial zur Mittelsenkrechten, deren Betrag vom Anstellwinkel der Wirkbecher beeinflusst wird. Die koaxiale Lage der Resultierenden zur Mittelsenkrechten verhindert das Auftreten von Querkräften auf die Trägerdrohne und trägt zur stabilen Lage der Drohne nach der Schussabgabe bei.
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Nichtletale Wirkmittel wie beispielsweise großkalibrige KE-Impulsmunition (kalibergleich zum Wirkmittelbecher), kleinkalibrige KE-Impulsmunition (Streumunition zu Irritationszwecken), Farbmarkiermunition, flüssige oder pulverförmige Reizstoffmunition oder Reizstoffschwelkörper werden aus dem Wirkmittelbecher mithilfe von Druckgas, häufig einfach Druckluft, verschossen. Das vorgespannte Gas wird in den Wirkmittelbecher geleitet und erzeugt einen Impuls der das Geschoss aus dem Wirkmittelbecher schleudert. Das Druckgas befindet sich in mindestens einer vorgespannten Gaskartusche die derart auf der Grundplatte platziert ist, dass sich der Schwerpunkt unterhalb des Verbindungsgelenks befindet. Vorteilhafterweise wird das Druckgas auf mehrere Gaskartuschen verteilt. In einer besonderen Ausführungsform befindet sich für jeden Wirkmittelbehälter eine Gaskartusche auf der Grundplatte und ist über ein Absperrventil mit einem Schlauchsystem mit dem Wirkmittelbecher verbunden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Wirkmittelbecher für eine gleichzeitige Schussabgabe alle mit einem Absperrventil und einer gemeinsamen Gaskartusche verbunden. Die Vielzahl von Gaskartuschen ist in jedem Fall derart angeordnet, dass ihr gemeinsamer Schwerpunkt senkrecht unterhalb des Verbindungsgelenks liegt.
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Je nach Ausführungsbeispiel und entsprechender Anzahl der Absperrventile wird ein Schlauchsystem entlang der Grundplatte bis zu den Wirkmittelbechern geführt. Erfindungsgemäß kann jeweils ein Wirkmittelbecher über jeweils ein Absperrventil mit einer Gaskartusche verbunden sein. Alternativ können mehrere Wirkmittelbecher zunächst mit einem Schlauchsystem verbunden sein und dann über ein gemeinsames Absperrventil mit einer gemeinsamen Gaskartusche. Letztgenannte Alternative hat den Vorteil des absolut gleichen Abschussimpulses und damit ebenfalls gleich großer Rückstellkräfte von allen beteiligten Wirkmittelbechern. Die Absperrventile sind ferngesteuerte Sitz- oder Schieberventile die von einer gemeinsamen externen Leistungsquelle versorgt werden oder mit interner Speichertechnik ausgerüstet sind. Für den Fall einer gemeinsamen Leistungsquelle ist neben dem Schlauchsystem auch ein Leitungssystem für elektrische Leitungen vorgesehen.
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Neben den Rückstellkräften sind auch die Anstellwinkel aller schussabgebenden Wirkmittelbecher zur Senkrechten auschlaggebend um eine senkrecht wirkende Resultierende zu erzeugen. Vorteilhafterweise sind daher alle Wirkmittelbecher mit einer zentralen Verstelleinheit und gleichmäßig ausgeformten Stellelementen verbunden. Besonders vorteilhaft wird eine Verstellplatte parallel zur Grundplatte mit vergrößertem Querschnitt vorgesehen, an der die Wirkmittelbecher angelegt sind und deren Abstand zur Grundplatte mit einer Spindel verstellbar ist. Aufgrund des vergrößerten Querschnitts der Verstellplatte gegenüber der Grundplatte vergrößert sich der Winkel der angelehnten Wirkmittelbecher zur Senkrechten sobald sich der Abstand der Verstellplatte zur Grundplatte verringert und umgekehrt.
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Es zeigt 1 eine erfindungsgemäße drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung in der Seitenansicht. Es zeigt 2 eine erfindungsgemäße drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung in der Draufsicht.
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Es zeigt 1 eine drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung 1. Die Verschusseinrichtung kann an alle Drohnen, insbesondere Multikopter-Drohnen, mit ausreichender Nutzlast angehängt werden. Aus diesem Grund wurde auf die Darstellung der Drohne verzichtet. Zur Verbindung mit der Drohne verfügt die Verschusseinrichtung über ein Gelenk 2 in der Schwerpunktlinie 3. In der beschriebenen Ausführungsform befindet sich unterhalb des Gelenks 3 der Behälter 4 für die einzige Gaskartusche 5, die hier nicht dargestellt ist. Unterhalb des Behälters 4 ist zentral das einzige Absperrventil 6 platziert. Das Absperrventil 6 steht in direkter Verbindung zu den Wirkmittelbechern 7. Die Verbindung erfolgt über ein Schlauchsystem 8. Die Wirkmittelbecher 7 sind an der Peripherie der Grundplatte 9 mithilfe eines Scharniers 10 gelagert. Zur Einstellung des Anstellwinkels 11 stützen sich die Wirkmittelbecher 7 an einer Verstellplatte 12 ab, deren Abstand zur Grundplatte 9 mit einer Spindel 13 eingestellt ist.
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Es zeigt 2 eine alternative Ausführung der drohnengetragenen Wirkmittel-Verschusseinrichtung 1 in der Draufsicht. Zentral mittig befindet sich das Gelenk 2 zur Verbindung mit der Drohne. In dem Ausführungsbeispiel sind sechs Gaskartuschen 5 mit jeweils einem separaten Absperrventil 6 (hier nicht dargestellt) und einem Schlauchsystem 8 mit jeweils einem Wirkmittelbecher 7 verbunden. Aufgrund der Anordnung können 3x2, 2x3 oder 1x6 Wirkmittelbecher 7 gleichzeitig abgefeuert werden, wobei die Rückstosskräfte immer eine senkrechte Resultierende bilden. Die Wirkmittelbecher 7 sind mit einem Scharnier 10 gelenkig mit einer Grundplatte 9 verbunden. Die Grundplatte 9 ist im Beispiel als sechseckige Fachwerkkonstruktion ausgeführt. Die Verstellplatte 12, an der sich die Wirkmittelbecher 7 anlehnen, ist in Form eines Speichenrads ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drohnengetragene Wirkmittel-Verschusseinrichtung
- 2
- Gelenk
- 3
- Schwerpunktlinie
- 4
- Behälter
- 5
- Gaskartusche
- 6
- Absperrventil
- 7
- Wirkmittelbecher
- 8
- Schlauchsystem
- 9
- Grundplatte
- 10
- Scharnier
- 11
- Anstellwinkel
- 12
- Verstellplatte
- 13
- Spindel
