DE102022000300A1

DE102022000300A1 - Aircraft protection system

Info

Publication number: DE102022000300A1
Application number: DE102022000300.7A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzsystem für ein Flugsystem, mit einer oder mehreren elektronischen Steuergeräten (3) mit Mikroprozessoren mit mindestens einem Signaleingang und ein oder mehreren Aktivierungsmitteln, wobei sich die Aktivierungsmittel (2, 3, 4) mit dem Signaleingang des elektronischen Steuergerätes mit Mikroprozessoren verbinden lassen und bei entsprechender Auswertung der Sensorsignale ein Schutzsystem (2, 3, 4) für ein Flugsystem ausgelöst wird, wobei die elektronische Recheneinheit (3) eine automatische Auslösung des Schutzsystems (2, 3, 4) auslöst.Dieses aktive Schutzsystem ist dazu geeignet, im Fehlerfall des Flugsystems einen Sicherheitsballon zu entfalten und mit Helium oder Wasserstoff zu füllen und somit einen entsprechenden Auftrieb zu erzeugen, um einen Absturz zu verhindern.Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Schutzsystems und ein Flugsystem mit mindestens einem erfindungsgemäßen Schutzsystem.The invention relates to a protection system for a flight system, with one or more electronic control units (3) with microprocessors having at least one signal input and one or more activation means, the activation means (2, 3, 4) being connected to the signal input of the electronic control unit with microprocessors and when the sensor signals are evaluated accordingly, a protection system (2, 3, 4) for a flight system is triggered, with the electronic processing unit (3) triggering automatic triggering of the protection system (2, 3, 4). This active protection system is suitable for to deploy a safety balloon in the event of a failure of the flight system and to fill it with helium or hydrogen and thus generate a corresponding lift to prevent a crash. The invention also relates to a method, a use of a protection system according to the invention and a flight system with at least one protection system according to the invention.

Description

Problemproblem

Es werden aktuell verstärkt Personen-Flugsysteme (auch Passagier-Drohnen genannt) und elektrisch betriebene Flugsysteme zur Ladungs- oder Warenbeförderung, die mit 4, 8, 16, 32 oder n Rotoren und entsprechenden auftriebgebenden Flügel-Systemen betrieben werden, entwickelt (1, Rotor (1)). Beispiele für autonom fliegende Personen-Flugsysteme sind z.B. EHANG 184 (8 oder 16 Rotoren, elektrisch, 30km Reichweite, 130km/h max. Geschwindigkeit des Flugsystems), Hoversurf Skorpion 3 (Design ähnlich einem fliegenden Motorrad mit 4 Rotoren, nach oben offen), 1FO (Rotoren um Insassenkapsel, 8 Rotoren nebeneinander), Project Zero (2 Rotoren, rein elektrisch, Firma Augusta Westland), Lilium (Design ähnlich wie ein Auto mit Flügeln und in die Flügel integrierte Rotoren) oder Volocopter VC200 (18 Rotoren, nebeneinander, nach oben offen, maximal 2 Personen, 30 min. Flugzeit, voll elektrisch), Surefly (8 Rotoren in Quadrokopteranordnung, Energieerzeugung durch Antrieb eines Generators durch einen Benzin verbrennenden Motor), Airbus Popup (Flugzeug und Auto Modul-System aus 3 Modulen aufgebaut: Flugmodul, Kabinemodul, Chassismodul - Kombination Flugmodul und Kabinemodul für Flugeinsatz, Kombination Kabinemodul und Chassismodul für die Autofahrt, rein elektrisch, max. 2 Personen). Die Steuerung der Flugsysteme erfolgt entweder vollautomatisch oder durch den Piloten. Das Problem ist nun, dass Flugsysteme im Fehlerfall abstürzen können, z.B. wenn mechanische Teile, wie die Rotoren, elektromechanische Teile wie die Rotor-Motoren, die Batterie oder die elektronischen Steuergeräte ausfallen (durch System-, Hardware- oder Software-Fehler). Die daraus resultierenden Gefahren sind bekannt: Flugzeugabstürze können schwere Verletzungen bis hin zum Tode der Flugzeuginsassen zur Folge haben und/oder eine Schädigung der Ladung des Flugsystems. Fallschirme könnten hier eingesetzt werden, haben jedoch den Nachteil, dass sie eine gewisse Fallhöhe brauchen, um sich ausreichend entfalten und somit die Wucht des Aufpralls verringern zu können. Bei Flugsystemen, die nahe über dem Boden fliegen, bieten Fallschirme keinen ausreichenden Schutz im Falle des Absturzes.There are currently more and more personal flight systems (also called passenger drones) and electrically operated flight systems for cargo or goods transport, which are operated with 4, 8, 16, 32 or n rotors and corresponding lifting wing systems, are being developed ( 1 , Rotor (1)). Examples of autonomously flying personal flight systems are e.g. EHANG 184 (8 or 16 rotors, electric, 30km range, 130km/h maximum speed of the flight system), Hoversurf Skorpion 3 (design similar to a flying motorcycle with 4 rotors, open at the top), 1FO (rotors around occupant capsule, 8 rotors side by side), Project Zero (2 rotors, purely electric, company Augusta Westland), Lilium (design similar to a car with wings and rotors integrated into the wings) or Volocopter VC200 (18 rotors, side by side, open at the top, maximum 2 people, 30 min. flight time, fully electric), Surefly (8 rotors in a quadrocopter arrangement, energy production by driving a generator with a petrol-burning engine), Airbus Popup (aircraft and car module system made up of 3 modules: Flight module, cabin module, chassis module - combination of flight module and cabin module for flight use, combination of cabin module and chassis module for driving in a car, purely electric, max. 2 people). The flight systems are controlled either fully automatically or by the pilot. The problem now is that flight systems can crash in the event of an error, e.g. if mechanical parts such as the rotors, electromechanical parts such as the rotor motors, the battery or the electronic control units fail (due to system, hardware or software errors). The resulting dangers are well known: plane crashes can result in serious injuries or even death for the occupants of the plane and/or damage to the cargo of the flight system. Parachutes could be used here, but have the disadvantage that they need a certain drop height in order to be able to deploy sufficiently and thus reduce the force of the impact. For flight systems that fly close to the ground, parachutes do not provide adequate protection in the event of a crash.

LösungSolution

Die Erfindung besteht in dem hier beschriebenen Leichter-als-Luft-Sicherheitsballon-System, welches im Absturzfall sehr schnell mit Wasserstoff oder Helium gefüllt wird, zum Schutz der Insassen im Flugzeug bzw. der Ladung der Flugsysteme. Somit können schwere Verletzungen, Todesfolgen oder eine Beschädigung der Ladung des Flugsystems bestmöglich verhindert und/oder verringert werden. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Systems ist, dass im Fall, dass das Flugsystem auf eine Person oder einen Gegenstand fallen würde, eine Verletzung der Person oder eine Beschädigung des Gegenstandes verringert oder verhindert werden kann, d.h. es wird nicht nur der Insasse oder die Ladung des Flugsystems geschützt, sondern auch Personen oder Gegenstände, auf die das abstürzende Flugsystem fallen könnte.The invention consists in the lighter-than-air safety balloon system described here, which is very quickly filled with hydrogen or helium in the event of a crash to protect the occupants in the aircraft or the cargo of the flight systems. In this way, serious injuries, consequences of death or damage to the cargo of the flight system can be prevented and/or reduced in the best possible way. A further advantage of the system described is that in the event that the flight system would fall on a person or an object, injury to the person or damage to the object can be reduced or prevented, i.e. not only the occupant or the load of the flight system is protected, but also people or objects that the crashing flight system could fall on.

Systembeschreibungsystem description

Die Erfindung betrifft ein Schutzsystem für ein Flugsystem, mit einer oder mehreren elektronischen Steuergeräten (3) mit Mikroprozessoren mit mindestens einem Signaleingang und ein oder mehreren Aktivierungsmitteln, wobei sich die Aktivierungsmittel (2, 3, 4) mit dem Signaleingang des elektronischen Steuergerätes mit Mikroprozessoren verbinden lassen und bei entsprechender Auswertung der Sensorsignale ein Schutzsystem (2, 3, 4) für ein Flugsystem ausgelöst wird, wobei die elektronische Recheneinheit (3) eine automatische Auslösung des Schutzsystems (2, 3, 4) auslöst.The invention relates to a protection system for a flight system, with one or more electronic control units (3) with microprocessors having at least one signal input and one or more activation means, the activation means (2, 3, 4) being connected to the signal input of the electronic control unit with microprocessors and when the sensor signals are evaluated accordingly, a protection system (2, 3, 4) for a flight system is triggered, with the electronic processing unit (3) triggering an automatic triggering of the protection system (2, 3, 4).

Das Schutzsystem für Flugsysteme ist derart aufgebaut, dass im Falle eines Ausfalls des Auftrieb gebenden Flugsystems, z.B. Düsen oder Rotoren - elektrisch oder mit Verbrennungsmotor angetrieben - oder Helium/Wasserstoffgefüllte bzw. leichter als Luft-Gase-Ballons oder weitere Auftrieb erzeugende Flugsysteme, der Absturz über entsprechende Sensoren erkannt wird, z.B. ein elektronisches Steuergerät (3) mit Höhenmesser oder abstandsmessenden Sensoren, z.B. Radarsensoren, die den Abstand zum Boden messen und über die Beschleunigung bzw. Annäherung an den Boden einen Absturz erkennen können und beim Unterschreiten eines festgelegten Abstandswertes und Überschreiten eines festgelegten Fallbeschleunigungswertes das Sicherheitsballon-Schutzsystem (2) entsprechend ausgelöst wird, wobei der Sicherheitsballon (4) mit Helium oder Wasserstoff gefüllt und entfaltet wird, so dass ein entsprechender Auftrieb erreicht wird, der den Absturz des Flugsystems verhindert oder zumindest abmildert (2).
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Schutzsystems und ein Flugsystem mit mindestens einem erfindungsgemäßen Schutzsystem.The protection system for flight systems is designed in such a way that in the event of a failure of the flight system that provides lift, e.g. nozzles or rotors - powered electrically or with a combustion engine - or helium/hydrogen-filled or lighter than air-gas balloons or other flight systems that generate lift, the crash is detected via appropriate sensors, e.g. an electronic control unit (3) with an altimeter or distance-measuring sensors, e.g. radar sensors, which measure the distance to the ground and can detect a crash via the acceleration or approach to the ground and when the distance falls below or exceeds a specified value a fixed fall acceleration value, the safety balloon protection system ( 2 ) is triggered accordingly, whereby the safety balloon (4) is filled with helium or hydrogen and unfolded, so that a corresponding buoyancy is achieved which prevents or at least mitigates the crash of the flight system ( 2 ).
The invention also relates to a method, a use of a protection system according to the invention and a flight system with at least one protection system according to the invention.

In einer Ausführungsform wird zum Aufblasen des Sicherheitsballon Wasserstoff aus einem Wasserstofftank genutzt, der auch als Energiequelle für die Brennstoffzelle oder einen Wasserstoffmotor dient, der zum Erzeugen der elektrischen Generator-Energie für die Auftriebsrotoren eingesetzt wird.In one embodiment, hydrogen is used to inflate the safety balloon from a hydrogen tank that also serves as a power source for the fuel cell or hydrogen engine used to generate electrical generator power for the lift rotors.

In einer weiteren Ausführungsform ist im Wasserstoff Tank ein Ventil für die Zuführung des Wasserstoff für die Brennstoffzelle, den Wasserstoff-Verbrennungs-Motor und in den Sicherheitsballon integriert.In a further embodiment, a valve for the supply of the hydrogen tank is in the hydrogen tank Hydrogen for the fuel cell, the hydrogen combustion engine and integrated into the safety balloon.

In einer weiteren Ausführungsform sind im Wasserstoff oder Helium-Tank eine Berstscheibenvorrichtung für die sehr schnelle Freisetzung des Wasserstoffs oder Heliums in den Sicherheitsballon integriert.In a further embodiment, a bursting disc device for the very rapid release of the hydrogen or helium is integrated into the safety balloon in the hydrogen or helium tank.

In einer weiteren Ausführungsform kann der in den Sicherheitsballon abgelassene Wasserstoff / das Helium über eine Pumpe wieder in den Wasserstoff-/Helium-Druck-Tank zurückgepumpt werden.In a further embodiment, the hydrogen/helium released into the safety balloon can be pumped back into the hydrogen/helium pressure tank via a pump.

In einer weiteren Ausführungsform wird nach Absturz des Flugsystems und Auslösen der Airbags ein Notsignal an die Flugleitstelle mit Informationen zum Absturzort (GPS-Daten,(3)) gesendet, so dass anschließend eine schnelle Bergung des Flugsystems und/oder der Insassen erfolgen kann.In another embodiment, after the flight system crashes and the airbags are deployed, an emergency signal is sent to the air traffic control center with information on the crash site (GPS data, (3)), so that the flight system and/or the occupants can then be quickly recovered.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Abstandsensoren mit einer Recheneinheit (3) verbunden, die wiederum einen Kondensator oder eine Batterie enthält, damit im Falle eines Stromausfalls die Befüllung und Entfaltung des Sicherheitsballons gewährleistet ist.In a further embodiment, the distance sensors are connected to a computing unit (3), which in turn contains a capacitor or a battery, so that the filling and deployment of the safety balloon is guaranteed in the event of a power failure.

Installation des SystemsInstallation of the system

Es wird kontinuierlich mit Abstandssensoren (3) der Abstand zum Boden gemessen und die Fallbeschleunigung ermittelt und im Falle einer plötzlichen Erhöhung der Fallbeschleunigung und schnellen Verringerung des Abstandes zum Boden ein möglicher Absturz erkannt. Die Abstandsensoren sind mit einer Recheneinheit (3) verbunden, die wiederum einen Kondensator enthält, damit im Falle eines Stromausfalls die Airbag-Funktion gewährleistet ist. Die Recheneinheit (3) berechnet aufgrund der Abstandsensoren den genauen Zündzeitpunkt für die Zündung des Berstventils zur automatischen Aufblasung des Sicherheitsballons (4).The distance to the ground is continuously measured with distance sensors (3) and the fall acceleration is determined. In the event of a sudden increase in the fall acceleration and rapid reduction in the distance to the ground, a possible fall is detected. The distance sensors are connected to a computing unit (3), which in turn contains a capacitor so that the airbag function is guaranteed in the event of a power failure. Based on the distance sensors, the computing unit (3) calculates the exact ignition point for the ignition of the bursting valve for the automatic inflation of the safety balloon (4).

Vorteile des SystemsBenefits of the system

Vorteile des Systems sind, dass die Folgen der Wucht des Aufpralls wie z,.B. Verletzungen und Todesfolgen von Flugsystemabstürzen vermindert bzw. verringert werden können und/oder dass entsprechende Ladung des Flugsystems beim Absturz vor Zerstörung bewahrt wird und dass Gegenstände und Personen auf die das abstürzende Flugsystem fällt, vor Beschädigungen geschützt werden.The advantages of the system are that the consequences of the force of the impact, e.g. Injuries and fatalities from flight system crashes can be reduced or reduced and/or that the corresponding load of the flight system is protected from destruction in the event of a crash and that objects and people on which the crashing flight system falls are protected from damage.

Bezugszeichenlistereference list

11: Flugsystem / Flugzeug mit Rotoren zur AuftriebserzeugungFlight system / airplane with rotors to generate lift
22: Sicherheitsballongehäuse mit Wasserstoff oder Helium-TankSafety balloon housing with hydrogen or helium tank
33: Steuergerät mit Abstandssensoren / BewegungssensorenControl unit with distance sensors / motion sensors
44: Wasserstoff/ Helium-Sicherheitsballon im aufgeblasenen ZustandInflated hydrogen/ helium safety balloon

Claims

Protection system for flight systems, characterized in that it consists of two modules, a crash-sensing module, which calculates a protection-system-triggering signal in the event of a crash from sensor data, and a protection-system module, that before impact on the ground or on an object uses the protection system deployment signal to deploy the protection system, ie inflates and deploys the buoyancy generating lighter-than-air safety balloon with helium or hydrogen stored in a high pressure carbon fiber reinforced plastics tank to provide appropriate buoyancy to create.

Protection system for flight systems claim 1 , characterized in that the safety balloon module consists of a housing in which the folded safety balloon is located, as well as an electronic control unit, which triggers the control of the valve or the rupture disc device in the hydrogen or helium tank, for filling the safety balloon with hydrogen or helium.

Protection system for flight systems claim 1 and claim 2 , characterized in that after the protection system has been triggered, an automatic emergency call is sent to a control center by mobile radio signal, including a GPS signal with information about the location of the flight system.

Protection system for flight systems claim 1 and claim 2 , characterized in that the crash-sensing module, with one or more electronic control units (4) with microprocessors with at least one signal input and one or more activation means, wherein the activation means (2, 3, 5) with the signal input of the electronic control unit can be connected to microprocessors and, when the sensor signals are evaluated accordingly, a protection system (2, 3, 5) for a flight system is triggered, with the electronic processing unit (4) triggering an automatic triggering of the protection system (2, 3, 5).

Protection system for flight systems claim 1 , claim 2 and claim 4 characterized in that the distance measurement with Radar sensors, video sensors, lidar sensors, ultrasonic sensors and/or altimetry sensors and/or GPS or acceleration sensors is carried out.

Protection system for flight systems claim 1 , claim 2 and claim 4 characterized in that hydrogen is used to inflate and inflate the safety balloon from a hydrogen tank which also serves as a power source for the fuel cell or a hydrogen engine used to generate electrical generator power for the lift rotors.

Protection system for flight systems claim 1 , claim 2 and claim 4 characterized in that a valve for supplying the hydrogen for the fuel cell, the hydrogen combustion engine and the safety balloon is integrated in the hydrogen tank.

Protection system for flight systems claim 1 , claim 2 and claim 4 , characterized in that the hydrogen/helium drained into the safety balloon is pumped back into the hydrogen/helium pressure tank using a high-pressure pump.

Protection system for flight systems claim 1 , claim 2 and claim 4 , characterized in that the distance sensors are connected to a computing unit (3), which in turn contains a capacitor or a battery, so that in the event of a power failure the filling and deployment of the safety balloon is guaranteed.