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Die Erfindung betrifft ein unbemanntes Luftfahrzeug, insbesondere Drohne, mit einem Antriebsmechanismus zum Antrieb des unbemannten Luftfahrzeugs und mindestens einem aufblasbaren Airbag.
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Ein solches unbemanntes Luftfahrzeug ist bspw. durch die
EP 3 093 239 B1 bekannt geworden.
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Es wird immer wieder darüber spekuliert, dass Drohnen eingesetzt werden könnten, um bspw. Päckchen auszuliefern. Solche Drohnen würden jedoch über bewohnte Bereiche fliegen, insbesondere Bereiche, in denen sich Personen aufhalten. Es muss vermieden werden, dass Personen verletzt werden, wenn eine Drohne abstürzt, bspw. aufgrund einer Fehlfunktion, weil sie gegen ein Hindernis prallt, oder dergleichen.
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Aus der eingangs erwähnten Druckschrift ist es bereits bekannt, eine Drohne mit einem Airbag zu versehen, um derartige Gefahrensituationen abzumildern. Problematisch dabei ist, dass zur Befüllung des Airbags eine CO2-Kartusche vorgesehen ist. Solche Kartuschen sind üblicherweise relativ schwer. Das Gewicht des unbemannten Luftfahrzeugs wird dadurch wesentlich bestimmt. Die Reichweite des unbemannten Luftfahrzeugs leidet darunter. Außerdem müssen die Kartuschen nach einer Entleerung ausgetauscht werden, was die Kosten zusätzlich erhöht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein unbemanntes Luftfahrzeug bereitzustellen, welches ein geringes Gewicht aufweist und kostengünstig ausgebildet ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein unbemanntes Luftfahrzeug, insbesondere Drohne, mit
- a. einem Antriebsmechanismus zum Antrieb des unbemannten Luftfahrzeugs,
- b. mindestens einem aufblasbaren Airbag,
- c. mindestens einer mehrmals mit einem Gas, insbesondere Luft, befüllbaren Druckkammer,
- d. mindestens einem zwischen dem mindestens einen Airbag und der mindestens einen Druckkammer angeordneten Absperrorgan,
- e. einer Auslöseeinrichtung, die mit dem Absperrorgan zum Öffnen des Absperrorgans zusammenwirkt, sodass bei geöffnetem Absperrorgan Gas aus der mindestens einen Druckkammer in den mindestens einen Airbag strömt.
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Die Druckkammer kann ein Ventil zum Befüllen der Druckkammer mit Gas, insbesondere komprimierter Luft, aufweisen. Somit kann an die Druckkammer eine externe Gasquelle, bspw. eine Druckluftquelle, angeschlossen werden, um die Druckkammer mit unter Druck stehendem Gas, insbesondere Luft, zu befüllen. Dadurch ist es problemlos möglich, die Druckkammer nach einer Airbagauslösung wieder zu befüllen. Eine Kartusche muss nicht mitgeführt werden. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Gewichtsersparnis. Das erfindungsgemäße unbemannte Luftfahrzeug ist demnach kartuschenlos, patronenlos und gebläselos. Außerdem ist das System weniger fehleranfällig als bekannte Systeme. Das System kann so ausgelegt werden, dass die Airbagauslösung stromlos funktioniert. Die Druckkammer ist vorzugsweise geeignet, Gas bei einem Druck größer 200 bar aufzunehmen.
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Durch den Begriff Druckkammer wird zum Ausdruck gebracht, dass die Druckkammer geeignet ist, Gase aufzunehmen, die einen Druck deutlich über einem bar aufweisen. An die Druckkammer kann auch eine Handpumpe angeschlossen werden, um die Druckkammer aufzublasen und Gase unter Druck in der Druckkammer zu speichern. Weiterhin ist es denkbar, Kartuschen vorübergehend an die Druckkammer anzuschließen, um die Druckkammer zu befüllen.
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Es können mehrere Druckkammern vorgesehen sein, die mit einem Airbag verbunden sind. Es können auch mehrere Airbags vorgesehen sein. An jeden Airbag können eine oder mehrere Druckkammern angeschlossen sein. Es ist so auch denkbar, dass eine Druckkammer vorgesehen ist, um mehrere Airbags aufzublasen.
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Es können mehrere Absperrorgane zwischen einer Druckkammer und einem Airbag vorgesehen sein. Wenn alle Absperrorgane gleichzeitig geöffnet werden, kann der Airbag besonders schnell befüllt werden. Ein Absperrorgan kann bspw. als Rückschlagventil ausgebildet sein. Es können mehrere separate Druckkammern vorgesehen sein. Es können mehrere Druckkammern vorgesehen sein, die miteinander verbunden sind.
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Die Auslöseeinrichtung kann mindestens einen Sensor umfassen. Der mindestens eine Sensor kann als Crashsensor ausgebildet sein. Insbesondere kann der Sensor als Geschwindigkeitssensor, Beschleunigungssensor, G-Kraft-Sensor, Gierratensensor oder dergleichen ausgebildet sein. Der Sensor ist dabei eingerichtet, ein Ereignis zu signalisieren, dass zur Befüllung des Airbags führen soll. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Auslöseeinrichtung mit einer Steuerung des unbemannten Luftfahrzeugs verbunden ist und durch die Steuerung ausgelöst werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Auslöseeinrichtung eine Empfangseinheit aufweist, über die die Auslöseeinrichtung ein Auslösesignal empfangen kann.
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Der Sensor kann eingerichtet sein, eine Fehlfunktion einer Komponente des unbemannten Luftfahrzeugs zu erkennen und bei Erkennen einer solchen Fehlfunktion der Auslöseeinrichtung, gegebenenfalls mittelbar über eine Steuerung, ein Auslösesignal zu geben.
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Der Antriebsmechanismus kann bspw. einen Propeller umfassen. Weiterhin kann der Antriebsmechanismus einen Motor zum Antrieb eines Propellers aufweisen.
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Besondere Vorteile ergeben sich, wenn mindestens eine Druckkammer als Druckschlauch ausgebildet ist. Ein Druckschlauch kann einen Innendurchmesser im Bereich 5 - 11 mm, vorzugsweise im Bereich 6 - 10 mm, aufweisen. Wenn eine Druckkammer als Druckschlauch ausgebildet ist, kann sie besonders platzsparend angeordnet werden. Außerdem ist eine solche Druckkammer besonders leicht. Druckschläuche können Gase mit einem hohen Druck aufnehmen. Somit können größere Airbags befüllt und am Fahrzeug verwendet werden. Druckschläuche mit geringem Durchmesser können unsichtbar am Fahrzeug verbaut werden.
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Ein Druckschlauch kann aus Kunststoff, insbesondere Teflon, oder Gummi ausbildet sein und eine Ummantelung aufweisen. Ein solcher Schlauch ist besonders gut geeignet, Gas bei Drücken über 200 bar zu speichern.
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Die Ummantelung des Druckschlauchs kann Metall, insbesondere Edelstahl, Carbon und/oder Kunststoff aufweisen. Weiterhin kann die Ummantelung als Helix, Geflecht oder Gewebe ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Ummantelung flexibel ausgebildet, sodass der Druckschlauch geeignet am Luftfahrzeug angeordnet werden kann.
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Zwischen der oder den Druckkammern und dem mindestens einen Airbag kann mindestens ein Verstärker, insbesondere eine mit der Umgebungsluft des Airbags kommunizierende Venturi-Düse, vorgesehen sein. Die Venturi-Düse kann dafür sorgen, dass auch Umgebungsluft in den Airbag geleitet werden kann. Sie unterstützt das Befüllen des Airbags. Die Venturi-Düse kann in Strömungsrichtung vor oder nach einem Absperrorgan angeordnet sein. Ein Absperrorgan, insbesondere ein Rückschlagventil, und eine Venturi-Düse können als ein Bauteil ausgebildet sein. Alternativ kann der Verstärker einen Lüfter oder eine Turbine umfassen, die durch das Gas der Druckkammer angetrieben sind.
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Das Luftfahrzeug kann einen Drucksensor aufweisen. Insbesondere kann ein Manometer vorgesehen sein. Der Drucksensor kann mit einem Mobilgerät kommunizieren, zum Beispiel über Bluetooth, sodass der erfasste Druck am Mobilgerät ablesbar ist. Der Drucksensor kann insbesondere an der Druckkammer vorgesehen sein, sodass kontrolliert werden kann, ob der Druck des gespeicherten Gases für ein schnelles Aufblasen des Airbags ausreichend ist.
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Eine weitere Möglichkeit, Gewicht einzusparen, ist, zumindest ein strukturelles Element des unbemannten Luftfahrzeugs als Druckkammer auszubilden. Bspw. kann ein Ausleger, dessen Ende am Antriebsmechanismus angeordnet ist, als Druckkammer, insbesondere Druckschlauch, ausgebildet werden. Weiterhin ist es denkbar, Kufen, auf denen das unbemannte Luftfahrzeug landen kann, als Druckkammer auszubilden.
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Zumindest ein Airbag kann an einer Druckkammer angeordnet sein. Somit kann ein Airbag in unmittelbarer Nähe zu einer Druckkammer angeordnet werden. Dabei kann der Airbag von einer Umhüllung umgeben sein, die eine Sollreißstelle aufweist, die aufreißt, wenn der Airbag aufgeblasen wird. Bspw. kann die Druckkammer ein strukturelles Element bilden, wie bspw. einen Ausleger zu einem Antriebsmechanismus, und an der Druckkammer kann ein Airbag angeordnet sein.
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Grundsätzlich können Airbags so angeordnet und ausgebildet sein, dass wesentliche Teile des unbemannten Luftfahrzeugs, die nicht beschädigt werden dürfen, durch einen aufgeblasenen Airbag geschützt sind. Besonders vorteilhaft ist jedoch, wenn ein Airbag unten an dem unbemannten Luftfahrzeug angeordnet ist und eingerichtet ist, im aufgeblasenen Zustand einen durch das unbemannte Luftfahrzeug transportierten Gegenstand zumindest abschnittsweise zu umgeben. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auch einen transportierten Gegenstand zu schützen, wenn das unbemannte Luftfahrzeug abstürzt oder mit einem Hindernis kollidiert.
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Weitere Vorteile ergeben sich, wenn ein Versorgungskabel zu einem Antrieb entlang einer Druckkammer verläuft. Somit ergibt sich eine platzsparende Anordnung des Versorgungskabels.
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Das unbemannte Luftfahrzeug kann weiterhin dadurch geschützt werden, dass es einen Fallschirm aufweist. Dabei kann der Fallschirm zeitgleich mit der Auslösung des Airbags ausgelöst werden. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Schutz des unbemannten Luftfahrzeugs.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Es zeigen:
- 1: eine erste Ausführungsform eines unbemannten Luftfahrzeugs;
- 2: das unbemannte Luftfahrzeug der 1 mit entfaltetem Fallschirm;
- 3: das unbemannte Luftfahrzeug der 1 und 2 mit zwei aufgeblasenen Airbags;
- 4: das unbemannte Luftfahrzeug der vorhergehenden Figuren mit weiteren aufgeblasenen Airbags;
- 5: eine alternative Ausgestaltung eines unbemannten Luftfahrzeugs;
- 6: eine Ausgestaltung eines unbemannten Luftfahrzeugs;
- 7: eine weitere Ausgestaltung eines unbemannten Luftfahrzeugs.
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Die 1 zeigt ein unbemanntes Luftfahrzeug 10, welches insbesondere als Drohne ausgebildet ist. Das unbemannte Luftfahrzeug 10 weist einen zentralen Teil 12 auf, von dem sich insgesamt vier Ausleger 14, 16, 18, 20 erstrecken. An den Enden der Ausleger 14, 16, 18, 20 ist jeweils ein Antriebsmechanismus 22, 24, 26, 28 angeordnet. Anhand des Antriebsmechanismus 22 ist geschildert, dass jeder Antriebsmechanismus 22, 24, 26, 28 einen Rotorantrieb 30 und einen Rotor 32 aufweist.
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Die Ausleger 14 - 20 weisen, wie dies anhand des Auslegers 14 geschildert ist, eine Druckkammer 34 auf, welche als Druckschlauch ausgebildet ist. An der Druckkammer 34 ist ein Airbag 36 angeordnet. Entlang der Druckkammer 34 verläuft ein Versorgungskabel 38, welches zur Energieversorgung des Antriebs 30 dient. Außerdem können Steuersignale über das Versorgungskabel 38 oder ein nicht dargestelltes paralleles Kabel übermittelt werden.
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Die Ausleger 14, 16, 18, 20 weisen auch noch jeweils einen Stützarm 40 auf, über die sich das Luftfahrzeug an einem Untergrund abstützten kann, wenn es landet. An dem Stützarm 40 ist ein Airbag unter einer Abdeckung 42 angeordnet ist. Die Abdeckung 42 weist eine Sollreißstelle 44 auf, die aufreißt, wenn sich der darunterliegende Airbag entfaltet. Die übrigen Stützarme können analog zum Stützarm 40 ausgebildet sein.
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Das unbemannte Luftfahrzeug 10 weist weiterhin einen Sensor 46 auf, durch den ein Crash detektiert werden kann. Wenn ein solcher Crash detektiert wird, kann der Sensor 46 einen Auslösemechanismus ansteuern oder auslösen, der ein Absperrorgan zwischen der Druckkammer 34 und dem Airbag 36 öffnet, sodass der Airbag 36 und ggf. weitere Airbags mit Gas befüllt werden, welches in der Druckkammer 34 gespeichert ist. Es sind noch weitere Sensoren 48, 50, 52, 54 dargestellt. Je nach Ausgestaltung kann es ausreichend sein, wenn einer der Sensoren 46 - 54 einen Crash detektiert oder kann eine Auslösung erst erfolgen, wenn eine bestimmte Anzahl der Sensoren einen Crash detektiert.
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Die Druckkammer 34 ist wiederbefüllbar. Zu diesem Zweck ist ein Anschluss 56 vorgesehen, der ein Ventil umfassen kann. Das unbemannte Luftfahrzeug 10 weist weiterhin einen Fallschirm 58 auf, der sich entfalten kann, wenn eine Fehlfunktion detektiert wird. Insbesondere kann der Fallschirm 58 durch die Öffnung 60 mit Hochdruck geschossen werden. Der Fallschirm 58 kann dazu ebenfalls mit einer Druckkammer in Verbindung stehen, wobei das unter Druck befindliche Gas in der Druckkammer dazu verwendet werden kann, den Fallschirm 58 zu öffnen bzw. durch die Öffnung 60 herauszuschießen.
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Das unbemannte Luftfahrzeug 10 weist weiterhin an seiner Oberseite einen Airbag 62 auf, durch den die Oberseite geschützt werden kann. Auch an der Unterseite ist ein Airbag vorgesehen, der in dieser Darstellung nicht erkennbar ist. Der unterseitige Airbag kann jedoch dazu ausgelegt sein, auch einen Gegenstand 64, wie bspw. ein Paket, zu schützen.
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Die 2 zeigt das unbemannte Luftfahrzeug der 1, wobei hier der Fallschirm 58 geöffnet wurde. Die 3 zeigt das unbemannte Luftfahrzeug 10, wobei hier der obere Airbag 62 und ein unterer Airbag 66 aufgeblasen wurden, um den zentralen Teil des unbemannten Luftfahrzeugs 10 zu schützen. Insbesondere ist zu erkennen, dass der untere Airbag 66 auch den transportierten Gegenstand 64 schützend umgibt. Die 4 zeigt das unbemannte Luftfahrzeug 10, wobei vier Airbags 36, 68, 70, 72 aufgeblasen wurden, insbesondere um die Ausleger 14, 16, 18, 20 und deren Antriebsmechanismen 22, 24, 26, 28 zu schützen.
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Bei der Ausführungsform eines unbemannten Luftfahrzeugs 100 gemäß der 5 ist ein Airbag 102 vorgesehen, der in unmittelbarer Nähe zu einer Druckkammer 104 angeordnet ist. Die Druckkammer 104 ist als Druckschlauch ausgebildet, der im Wesentlichen ringförmig verlegt ist.
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Weiterhin ist zu erkennen, dass als strukturelle Teile 106, 108 Kufen vorgesehen sind, mit denen das unbemannte Luftfahrzeug 100 auf einem Untergrund landen kann. Die strukturellen Teile 106, 108 sind aus Druckkammern 110, 112 ausgebildet, an denen jeweils Airbags 114, 116 angeordnet sind. Die Druckkammern 110, 112 weisen Anschlüsse 118, 120 zum Befüllen auf. Weiterhin sind Verstärker 122, 124 vorgesehen, die bspw. als Venturi-Ventile ausgebildet sein können. Die Verstärker 122, 124 können von Gas aus den Druckkammern 110, 112 durchströmt werden und dabei Umgebungsluft mitnehmen. Dadurch kann die Befüllung der Airbags 114, 116 beschleunigt werden. Weiterhin sind Sensoren 126, 128, 130, insbesondere Crash- bzw. Näherungssensoren, dargestellt.
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Bei der Ausgestaltung eines unbemannten Luftfahrzeugs 200 gemäß der 6 sind mehrere (kreis)ringförmig ausgebildete Druckkammern 202, 204, 206, 208, 210 dargestellt, die in der Nähe besonders schützenswerter Teile des unbemannten Luftfahrzeugs 200 angeordnet sind. Auf den Druckkammern 202, 204, 206, 208, 210 ist jeweils ein Airbag 212, 214, 216, 218, 220 angeordnet. Auch hier können Verstärker zum Aufblasen und ein Auslösemechanismus, der insbesondere einen Sensor 222 umfassen kann, vorgesehen sein.
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Die Ausführungsform eines unbemannten Luftfahrzeugs 300 gemäß der 7 zeigt, dass an der Oberseite des Luftfahrzeugs 300 eine (kreis)ringförmige Druckkammer 302 angeordnet ist, an der ein Airbag 304 angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere der obere Teil des unbemannten Luftfahrzeugs 300 geschützt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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