DE202008008517U1 - Energy self-sufficient lighting system for rotor blade tips, helicopters with such a lighting system and energy collector for it - Google Patents

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Abstract

Energieautarkes Beleuchtungssystem (5) für Rotorblattspitzen, insbesondere für Hubschrauberrotorblätter (3a, 3b), mit einer elektrischen Lichtquelle (7) und einer mit der Lichtquelle (7) elektrisch gekoppelten und im Rotorblatt (3a, 3b) angeordneten Energieversorgungseinheit, gekennzeichnet durch einen Energiesammler (9) als Energieversorgungseinheit, der im Betrieb des Rotorblatts (3a, 3b) elektrischen Strom aus dessen Vibrationen generiert.energy self-sufficient Lighting system (5) for rotor blade tips, in particular for helicopter rotor blades (3a, 3b), with a electric light source (7) and one with the light source (7) electrically coupled and arranged in the rotor blade (3a, 3b) power supply unit, characterized by an energy collector (9) as a power supply unit, in the operation of the rotor blade (3a, 3b) electrical power from the Generated vibrations.

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Description

Die Erfindung betrifft ein energieautarkes Beleuchtungssystem für Rotorblattspitzen, insbesondere für Hubschrauberrotorblätter, mit einer elektrischen Lichtquelle und einer mit der Lichtquelle elektrisch gekoppelten und im Rotorblatt angeordneten Energieversorgungseinheit. Außerdem betrifft sie einen Hubschrauber mit einem Beleuchtungssystem und einen Energiesammler in einem Rotorblatt für ein derartiges Beleuchtungssystem.The The invention relates to an energy self-sufficient illumination system for Rotor blade tips, in particular for helicopter rotor blades, with an electric light source and one with the light source electrically coupled and arranged in the rotor blade energy supply unit. In addition, it relates to a helicopter with a lighting system and an energy collector in a rotor blade for such Lighting system.

Für die Piloten von Hubschraubern ist es insbesondere bei Landemanövern wichtig, die Blattspitzen des Hauptrotors erkennen zu können. Die korrekte Einschätzung der Abmaße des Rotors relativ zu Hindernissen, beispielsweise Bäumen, Felswänden und Gebäuden dient speziell im dicht bebauten und/oder hügeligen Gelände der Vermeidung von Kollisionen. Die Blattspitzen werden daher beispielsweise durch spezielle Lackierungen deutlicher erkennbar gemacht, wobei sie dann üblicherweise nur bei Tageslicht erkennbar sind.For The helicopter pilots are particularly in landing maneuvers important to be able to recognize the blade tips of the main rotor. The correct assessment of the dimensions of the rotor relative to obstacles, such as trees, rock walls and Buildings are specifically used in densely built and / or hilly areas Ground avoidance of collisions. The leaf tips Therefore, for example, by special paint clearer made recognizable, whereby they usually only at Daylight can be seen.

Die US 6048172 schlägt eine energieautarke Rotorblattspitzenbeleuchtung vor, bei der eine Lichtquelle in der Rotorblattspitze durch eine Batterie oder durch einen Dynamo mit Storm versorgt wird. Batterien haben allerdings den Nachteil, dass sie ausgetauscht werden müssen. Dynamos stellen aufwändige mechanische und verhältnismäßig schwere Bauteile dar, die nur unter großem Aufwand in Rotorblätter integriert werden können.The US 6048172 proposes an energy self-sufficient rotor blade tip lighting, in which a light source in the rotor blade tip is powered by a battery or by a dynamo with Storm. However, batteries have the disadvantage that they must be replaced. Dynamos are complex mechanical and relatively heavy components that can be integrated only with great effort in rotor blades.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein energieautarkes Beleuchtungssystem für Rotorblattspitzen bereitzustellen, welches einfach zu handhaben und wartungsarm ist und einen möglichst störungsfreien Betrieb des Rotors ermöglicht.It is therefore an object of the invention, an energy self-sufficient lighting system for rotor blade tips, which is simple to handle and is low maintenance and as trouble-free as possible Operation of the rotor allows.

Diese Aufgabe wird durch ein energieautarkes Beleuchtungssystem der eingangs genannten Art gelöst, mit einem Energiesammler als Energieversorgungseinheit, der im Betrieb des Rotorblatts elektrischen Strom aus dessen Vibrationen generiert. Ein derartiger Energiesammler, englisch „energy harvester", kann unmittelbar und sehr verlustarm Energie aus der Vibration des Rotorblatts gewinnen. Die Vibration muss nicht zunächst in eine Rotationsbewegung für einen Dynamo und dann erst in elektrische Energie umgewandelt, sondern kann direkt in elektrische Energie transformiert werden.These Task is by an energy self-sufficient lighting system of the beginning mentioned type solved with an energy collector as a power supply unit, in the operation of the rotor blade electrical current from the vibrations generated. Such an energy collector, English "energy harvester ", can directly and very low-loss energy from the Vibration of the rotor blade win. The vibration does not have to be first in a rotational movement for a dynamo and then only converted into electrical energy, but can directly into electrical Energy to be transformed.

Ein Energiesammler ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er den Strom im Wesentlichen aus senkrecht zur Rotationsbewegung gerichteten Vibrationen des Rotorblatts generiert. Die Richtung der Rotationsbewegung ist im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Rotors. Diese Vibrationen stellen im Betrieb des Rotors typische unvermeidbare Nebeneffekte dar, die allerdings für den Betrieb eigentlich keinen Zusatznutzen bieten. Daher ist die Generierung von elektrischer Energie aus diesen Vibrationen mit Hilfe des Energiesammlers eine einfache Möglichkeit, eine typische Art von Verlustenergie nutzbringend anzuwenden.One Energy collector is preferably designed so that it has the power essentially directed perpendicular to the rotational movement Vibrations of the rotor blade generated. The direction of the rotational movement is substantially parallel to the axis of rotation of the rotor. These vibrations In the operation of the rotor typical unavoidable side effects which, however, does not really add value to the operation Offer. Therefore, the generation of electrical energy from these Vibrations with the help of the energy collector an easy way to use a typical type of energy loss beneficial.

Als elektrische Lichtquelle können herkömmliche Lampen verwendet werden, jedoch insbesondere LEDs (light emitting diodes) oder Elektrolumineszenzfolien, die beide üblicherweise einen geringeren Energieverbrauch und eine höhere Lebensdauer als Glühlampen aufweisen.When electric light source can be conventional lamps be used, but in particular LEDs (light emitting diodes) or electroluminescent films, both commonly lower energy consumption and longer life as incandescent lamps.

Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem hat unter anderem den Vorteil, dass es vollkommen autark betrieben werden kann und sehr wartungsarm ist. Es kann daher fest und unter hermetischem Verschluss in das Rotorblatt integriert werden, wodurch ein Eindringen von Feuchtigkeit ausgeschlossen werden kann. Der Ab dichtungsaufwand für Revisionsklappen oder ähnliche Vorrichtungen kann deshalb entfallen.The Lighting system according to the invention has under Another advantage is that it operates completely independently can and is very low maintenance. It can therefore be firm and under hermetic Closure can be integrated into the rotor blade, creating a penetration can be excluded from moisture. From the sealing effort for Inspection hatches or similar devices can therefore omitted.

Die Lichtquelle des Beleuchtungssystems ist sinnvollerweise in der Rotorblattspitze angeordnet, also dem Ende des Rotorblatts, das dem achsenseitigen Ende des Rotors gegenüber liegt. Dort kann sie den kompletten Platzbedarf des sich drehenden Rotors anzeigen. Der Energiesammler dagegen kann auch getrennt von der Lichtquelle an nahezu jedem anderen Ort im Rotorblatt angeordnet sein, wenn dies beispielsweise aus Platz- oder Gewichtsgründen erforderlich ist. Günstigerweise wird er jedoch ebenfalls in der Nähe der Rotorblattspitze positioniert, weil dort die Auslenkung des Rotorblatts aufgrund der Vibrationen am größten ist. Durch eine solche Anordnung steht schnell nach Inbetriebnahme des Rotors ausreichend Energie zur Verfügung, um die Lichtquelle zu betreiben und so die Abmaße des Rotors sichtbar zu machen. Der Bedarf an Leitungsverbindungen zwischen der Lichtquelle und dem Energiesammler reduzieren sich damit erheblich.The The light source of the lighting system is usefully in the rotor blade tip arranged, so the end of the rotor blade, the axis-side End of the rotor is opposite. There she can do the complete Show space requirements of the rotating rotor. The energy collector however, it can also be separated from the light source to almost any other Place be arranged in the rotor blade, if this example off Space or weight reasons is required. conveniently, However, it is also near the rotor blade tip positioned because there the deflection of the rotor blade due the vibration is greatest. By such Arrangement is sufficient quickly after commissioning of the rotor Energy available to operate the light source and to make the dimensions of the rotor visible. The need on line connections between the light source and the energy collector reduce considerably.

Energiesammler können grundsätzlich auf unterschiedlichen technischen Energiegewinnungsprinzipien, beispielsweise elektromagnetischen Mechanismen, basieren. Bevorzugt wird jedoch ein Energiesammler, der Piezo-Elemente zur Stromgenerierung umfasst. Piezo-Elemente erzeugen Strom, wenn Druck auf sie ausgeübt wird. Die Vibration des Rotorblatts, das heißt die Auf- und Abbewegung, kann dazu dienen, einen solchen Druck auf Piezo-Elemente aufzubauen und hierdurch Strom zu generieren. Piezo-Elemente ermöglichen einen praktisch wartungsfreien Betrieb. Sie basieren auf dem technischen Prinzip der Anregung von Elektronen in der Außenhülle von Atomen, wobei die Elektronen nach ihrer Anregung wieder zurück in ihren Ursprungszustand fallen und dadurch Energie frei wird. Ein nennenswerter Verschleißeffekt tritt bei diesem Energiegewinnungsmechanismus nicht auf.Energy collectors can basically based on different technical energy production principles, such as electromagnetic mechanisms. However, preference is given to an energy collector comprising piezoelectric elements for generating electricity. Piezo elements generate electricity when pressure is applied to them. The vibration of the rotor blade, that is the up and down movement, can serve to build up such a pressure on piezo elements and thereby generate electricity. Piezo elements enable virtually maintenance-free operation. They are based on the technical principle of excitation of electrons in the outer shell of atoms, whereby the electrons fall back into their original state after their excitation and thus energy is released. A significant wear effect does not occur in this energy harvesting mechanism.

Grundsätzlich kann die elektrische Lichtquelle direkt mit dem Energiesammler gekoppelt sein und ständig Energie von ihm beziehen. Vorteilhafterweise umfasst das Beleuchtungssystem jedoch einen wieder aufladbaren Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator und/oder einen Kondensator, zur Speicherung von durch den Energiesammler gesammelter Energie. Er kann insbesondere der Pufferung der Energiezufuhr dienen und ermöglicht zudem eine in etwa konstante Stromspeisung der Lichtquelle. Vorzugsweise ist auch der wieder aufladbare Energiespeicher im Rotorblatt angeordnet. Hierdurch ist das gesamte Beleuchtungssystem am Ort seiner Wirkung, vollkommen unabhängig vom restlichen Bereich des Rotors und vom Hubschrauber selbst, angeordnet und betreibbar.in principle The electric light source can be directly coupled to the energy collector be and constantly draw energy from him. Advantageously the lighting system, however, a rechargeable energy storage, for example, an accumulator and / or a capacitor, for storage of energy collected by the energy collector. He can in particular serve the buffering of the energy supply and also allows an approximately constant power supply of the light source. Preferably The rechargeable energy storage is also arranged in the rotor blade. As a result, the entire lighting system is at the point of its effect, completely independent of the remaining area of the rotor and by the helicopter itself, arranged and operable.

Die Erfindung umfasst außerdem einen Hubschrauber mit einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem für die Blattspitzen seines Rotors. Zudem umfasst sie einen Energiesammler in einem Rotorblatt, insbesondere in einem Hubschrauberrotorblatt, wobei der Energiesammler mit einer elektrischen Lichtquelle zur Beleuchtung der Blattspitze elektrisch gekoppelt ist.The The invention also includes a helicopter with a Lighting system according to the invention for the blade tips of his rotor. It also includes an energy collector in a rotor blade, in particular in a helicopter rotor blade, the energy collector with an electric light source for Illumination of the blade tip is electrically coupled.

Damit schließt die Erfindung auch die Verwendung eines Energiesammlers in einem Rotorblatt, insbesondere in einem Hubschrauber-Rotorblatt, zum Betreiben einer elektrischen Lichtquelle zur Beleuchtung der Blattspitze mit ein. Außerdem umfasst sie ein Verfahren zur Beleuchtung von Rotorblattspitzen, insbesondere für Hubschrauberrotorblätter, unter Verwendung eines Beleuchtungssystems für Rotorblattspitzen, in dem eine elektrische Lichtquelle durch eine mit der elektrischen Lichtquelle elektrisch gekoppelten und am Rotorblatt angeordneten Energieversorgungseinheit mit elektrischem Strom versorgt wird, wobei ein Energiesammler als Energieversorgungseinheit verwendet wird, der im Betrieb elektrischen Strom aus den Vibrationen des Rotorblatts generiert.In order to The invention also includes the use of an energy collector in a rotor blade, in particular in a helicopter rotor blade, for operating an electric light source for illuminating the Blade tip with one. It also includes a procedure for illuminating rotor blade tips, in particular for Helicopter rotor blades, using a lighting system for rotor blade tips, in which an electric light source by an electrically coupled to the electric light source and on the rotor blade arranged power supply unit with electric current is supplied, with an energy collector as a power supply unit is used in operation electrical current from the vibrations of the rotor blade generated.

Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber noch näher erläutert.The Principle of the invention will be described below with reference to a drawing by way of example explained in more detail.

Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Hubschrauber 1 in seitlicher Ansicht. Er weist einen Rotor 3 auf, dessen beide Rotorblätter 3a, 3b sich um eine Achse A drehen. Am äußeren Ende des einen Rotorblatts 3a ist eine Lichtquelle 7 angebracht, beispielsweise eine LED-Anordnung. Sie wird gespeist durch einen Energiesammler 9. Die elektrische Lichtquelle 7 und der Energiesammler 9 ergeben zusammen ein energieautarkes Beleuchtungssystem 5.The single FIGURE shows a helicopter according to the invention 1 in lateral view. He has a rotor 3 on, whose two rotor blades 3a . 3b to turn around an axis A. At the outer end of a rotor blade 3a is a light source 7 attached, for example, an LED array. It is fed by an energy collector 9 , The electric light source 7 and the energy collector 9 together make up an energy self-sufficient lighting system 5 ,

Ein Pilot P im Cockpit des Hubschraubers 1 soll abschätzen können, ob der Rotor 3 in der Gefahr ist, an Hindernisse in seiner unmittelbaren Nähe zu stoßen. Beim Blick des Pilots P in Blickrichtung B auf die Spitze des Rotorblatts 3a macht die elektrische Lichtquelle 7 die Rotorblattspitze des Rotorblatts 3a ständig sichtbar, sodass bei schneller Rotation der Platzbedarf des Rotors 3 als leuchtender Kreis erkennbar wird. Bei der Rotation des Rotors 3 um die Achse A vibrieren die Rotorblätter 3a, 3b in etwa senkrecht zur Rotationsrichtung des Rotors 3. Die Vibrationsbewegung V ist daher entlang einer im Wesentlichen zur Rotationsachse A parallelen Bewegungslinie ausgerichtet. Der Energiesammler 9 wandelt Energie aus der Vibration des Rotorblatts 3a in elektrische Energie, d. h. in Strom, um. Die so gewonnene elektrische Energie wird zum Betrieb der Lichtquelle 7 verwendet. Dabei kann zwischen dem Energiesammler 9 und der Lichtquelle 7 ein Energiespeicher, beispielsweise eine wieder aufladbare Batterie oder ein Kondensator (nicht dargestellt) verwendet werden.A pilot P in the cockpit of the helicopter 1 should be able to estimate whether the rotor 3 is in danger of encountering obstacles in its immediate vicinity. Looking from the pilot P in the direction B to the top of the rotor blade 3a makes the electric light source 7 the rotor blade tip of the rotor blade 3a constantly visible, so that with fast rotation the space requirement of the rotor 3 becomes recognizable as a luminous circle. During the rotation of the rotor 3 around the axis A, the rotor blades vibrate 3a . 3b approximately perpendicular to the direction of rotation of the rotor 3 , The vibratory motion V is therefore aligned along a line of movement substantially parallel to the axis of rotation A. The energy collector 9 converts energy from the vibration of the rotor blade 3a into electrical energy, ie into electricity. The electrical energy thus obtained becomes the operation of the light source 7 used. It can be between the energy collector 9 and the light source 7 an energy storage, such as a rechargeable battery or a capacitor (not shown) may be used.

Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 5 ist anhand nur eines Rotorblatts 3a dargestellt. Vorzugsweise wird es an mehreren, besonders bevorzugt an allen Rotorblättern 3a, 3b eines Rotors 3 angebracht. Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit erkennt der Pilot P die Lichter der Lichtquelle 7 dann als Teile eines Kreises und nicht mehr als bewegte Lichtpunkte.The operating principle of the illumination system according to the invention 5 is based on only one rotor blade 3a shown. Preferably, it is attached to several, more preferably on all rotor blades 3a . 3b a rotor 3 appropriate. Due to the high rotational speed, the pilot P detects the lights of the light source 7 then as parts of a circle and no more as moving points of light.

Da es sich bei dem vorhergehenden, detailliert beschriebenen Hubschrauber und seinen Teilen um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.There it is in the previous, described in detail helicopter and its parts are exemplary embodiments, can They are widely modified by one skilled in the art in a conventional manner without departing from the scope of the invention. Further closes the use of the indefinite article "a" or "an" does not mean that the features in question also exist multiple times could be.

11
Hubschrauberhelicopter
33
Rotorrotor
3a, 3b3a, 3b
Rotorblätterrotor blades
55
Beleuchtungssystemlighting system
77
Lichtquellelight source
99
Energiesammlerenergy collector
AA
Achseaxis
BB
Blickrichtungline of sight
PP
Pilotpilot
VV
Vibrationsbewegungvibratory motion

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 6048172 [0003] - US 6048172 [0003]

Claims (5)

Energieautarkes Beleuchtungssystem (5) für Rotorblattspitzen, insbesondere für Hubschrauberrotorblätter (3a, 3b), mit einer elektrischen Lichtquelle (7) und einer mit der Lichtquelle (7) elektrisch gekoppelten und im Rotorblatt (3a, 3b) angeordneten Energieversorgungseinheit, gekennzeichnet durch einen Energiesammler (9) als Energieversorgungseinheit, der im Betrieb des Rotorblatts (3a, 3b) elektrischen Strom aus dessen Vibrationen generiert.Energy self-sufficient illumination system ( 5 ) for rotor blade tips, in particular for helicopter rotor blades ( 3a . 3b ), with an electric light source ( 7 ) and one with the light source ( 7 ) electrically coupled and in the rotor blade ( 3a . 3b ) arranged energy supply unit, characterized by an energy collector ( 9 ) as an energy supply unit, which in the operation of the rotor blade ( 3a . 3b ) Electricity generated from the vibrations. Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiesammler (9) so ausgebildet ist, dass er den Strom im Wesentlichen aus senkrecht zur Rotationsbewegung gerichteten Vibrationen des Rotorblatts (3a, 3b) generiert.Lighting system according to claim 1, characterized in that the energy collector ( 9 ) is formed so that it substantially the current from perpendicular to the rotational movement directed vibrations of the rotor blade ( 3a . 3b ) generated. Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiesammler (9) Piezo-Elemente zur Stromgenerierung umfasst.Illumination system according to claim 1 or 2, characterized in that the energy collector ( 9 ) Includes piezo elements for generating electricity. Hubschrauber (1) mit einem Beleuchtungssystem (5) für die Blattspitzen seines Rotors (3) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Helicopter ( 1 ) with a lighting system ( 5 ) for the blade tips of its rotor ( 3 ) according to one of the preceding claims. Energiesammler (9) in einem Rotorblatt, insbesondere in einem Hubschrauberrotorblatt (3a, 3b), dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer elektrischen Lichtquelle (7) zur Beleuchtung der Blattspitze elektrisch gekoppelt ist.Energy collector ( 9 ) in a rotor blade, in particular in a helicopter rotor blade ( 3a . 3b ), characterized in that it is provided with an electric light source ( 7 ) is electrically coupled to illuminate the blade tip.
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Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20081002

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years

Effective date: 20111117

R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years

Effective date: 20140602

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: EUROCOPTER DEUTSCHLAND GMBH, EADS DEUTSCHLAND GMBH, , DE

Effective date: 20150210

Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: EUROCOPTER DEUTSCHLAND GMBH, EADS DEUTSCHLAND GMBH, , DE

Effective date: 20150210

Owner name: AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: EUROCOPTER DEUTSCHLAND GMBH, 86609 DONAUWOERTH, DE; EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE

Effective date: 20150210

Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNERS: EUROCOPTER DEUTSCHLAND GMBH, 86609 DONAUWOERTH, DE; EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE

Effective date: 20150210

R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years
R071 Expiry of right