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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für
einen Gleitschirm, mit einem Elektromotor, einem Propeller und einer
Steuereinrichtung für den Elektromotor,
- – wobei
am Elektromotor eine Befestigungseinrichtung angeordnet ist, mittels
derer der Elektromotor am Rücken eines den Gleitschirm
benutzenden Gleitschirmfliegers befestigbar ist,
- – wobei der Elektromotor auf eine Welle wirkt, die bei
am Rücken des Gleitschirmfliegers befestigtem Elektromotor
auf der vom Gleitschirmflieger abgewandten Seite des Elektromotors
angeordnet ist und an deren vom Elektromotor abgewandten Ende drehfest
der Propeller angeordnet ist,
- – wobei die Steuereinrichtung mit dem Elektromotor
datentechnisch verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass sie
im Betrieb kontinuierlich vom Gleitschirmflieger Steuerbefehle entgegen
nimmt und den Elektromotor in Abhängigkeit von den entgegen
genommenen Steuerbefehlen ansteuert.
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Gleitschirme
sind in Form von „einfachen", antriebslosen Gleitschirmen
und in Form von Motorgleitschirmen bekannt. Bei einfachen Gleitschirmen erfolgt
ein Winden- oder Hangstart, danach versucht der Gleitschirmflieger,
einen Thermikkanal zu finden, von dem er sich in die Höhe
tragen lässt. Bei Motorgleitschirmen ist auch ein Selbststart
möglich.
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Bei
Motorgleitschirmen ist der Antrieb in der Regel als Verbrennungsmotor
ausgebildet. Ein derartiger Antrieb weist verschiedene Nachteile
auf. So ist ein Verbrennungsmotor nicht nur laut, sondern entwickelt
auch große Hitze (Verbren nungsgefahr). Weiterhin stellen
die Abgase eine Geruchsbelästigung dar. Weiterhin sind
Gleitschirme mit Verbrennungsmotor für einen antriebslosen
Gleitflug ungeeignet. In rechtlicher Hinsicht sind Gleitschirmflieger
von Motorgleitschirmen weiterhin oftmals gezwungen, nur auf speziell
hierfür zugelassenen Flugplätzen zu starten.
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In
jüngerer Zeit ist vorgeschlagen worden, anstelle des Verbrennungsmotors
einen Elektromotor einzusetzen, siehe beispielsweise das Gebrauchsmuster
DE 20 2008 012 191
U1 . Der Elektromotor ist akkumulatorgespeist. Die Kapazität
des Akkumulators ist aus Gewichtsgründen derart begrenzt, dass
sie zwar für einen Start und gegebenenfalls auch mehrere
Starte ausreichend ist, für einen Dauerbetrieb jedoch nicht
ausreicht. Motorgleitschirme mit einem als Elektromotor ausgebildeten
Antrieb leiden jedoch unter dem gleichen Nachteil wie Motorgleitschirme
mit Verbrennungsmotor: Sie sind für einen antriebslosen
Flug nur begrenzt geeignet.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung
für einen Gleitschirm derart weiterzuentwickeln, dass – analog
zu Segelflugzeugen mit Hilfsmotor – es möglich
ist, mittels des Motors zu starten und sodann in der Luft in den
motorlosen, sogenannten aktiven Flug überzugehen, wobei
das sich ergebende Flugverhalten möglichst weitgehend dem
eines reinen (antriebslosen) Gleitschirms entsprechen soll.
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Die
Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinrichtung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 18.
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Erfindungsgemäß ist
eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch weiter
ausgestaltet,
- – dass bei am Rücken
des Gleitschirmfliegers befestigtem Elektromotor und stabil über
dem Gleitschirmflieger befind lichem Gleitschirm der Propeller in
Wellenrichtung gesehen derart vom Gleitschirmflieger beabstandet
ist, dass die Schirmleinen des Gleitschirms außerhalb eines
bei Rotation des Propellers vom Propeller abgekämmten Propellervolumens
verlaufen,
- – dass die Steuereinrichtung zusätzlich zu
den Steuerbefehlen von ersten Sensoreinrichtungen erste Sensorsignale
und/oder von zweiten Sensoreinrichtungen zweite Sensorsignale entgegen nimmt
und den Elektromotor auch in Abhängigkeit von den ersten
und/oder zweiten Sensorsignalen ansteuert,
- – dass die ersten Sensorsignale dafür charakteristisch
sind, ob der Gleitschirm sich stabil über dem Gleitschirmflieger
befindet oder nicht, und die zweiten Sensorsignale für
eine Lage des Gleitschirmfliegers relativ zum Propellervolumen charakteristisch
sind.
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Durch
diese Ausgestaltung wird insbesondere erreicht, dass der Elektromotor
und damit indirekt der Propeller in einen sicheren Zustand überführt werden
kann, wenn die Gefahr besteht, dass Schirmleinen des Gleitschirms
und/oder – beispielsweise bei einem Sturz – Gliedmaßen
des Gleitschirmfliegers in das Propellervolumen geraten können.
Es wird also sozusagen ein „virtueller Schutzkäfig"
für den Propeller realisiert. Dementsprechend ist es bei einer
erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung möglich,
dass der Propeller nicht von einem Schutzkäfig umgeben
ist. Durch den Wegfall des Schutzkäfigs verbessern sich
die Gleitflugeigenschaften bereits erheblich.
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Der
sichere Zustand des Elektromotors kann nach Bedarf gewählt
werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung
den Elektromotor aktiv abstoppt. Alternativ ist es möglich,
dass die Energiezufuhr zum Elektromotor abgeschaltet wird, der Elektromotor
also ausläuft. Weiterhin ist es möglich, dass
der Elektromotor bei einer niedrigen Drehzahl drehzahlbegrenzt betrieben
wird und/oder bei einem niedrigen Drehmoment momentbegrenzt betrieben
wird.
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Die
Gleitflugeigenschaften können noch weiter verbessert werden,
wenn der Propeller eine Klappeinrichtung aufweist, mittels derer
die Propellerblätter des Propellers an die Welle anklappbar sind.
Prinzipiell ist es hierbei möglich, die Propellerblätter
nach hinten (also vom Gleitschirmflieger weg) zu klappen. Vorzugsweise
ist die Klappeinrichtung jedoch derart ausgebildet, dass sie die
Propellerblätter beim Anklappen an die Welle auf den Gleitschirmflieger
zu klappt. Diese Ausgestaltung verbessert das Flugverhalten durch
die günstigere Massenverteilung.
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Besonders
bevorzugt ist, dass die Klappeinrichtung als arretierungsfreie Federeinrichtung
ausgebildet ist, so dass sich die Klappstellung der Propellerblätter
in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors selbsttätig
einstellt. Beim Anlaufen des Elektromotors öffnen sich
im Falle dieser Ausgestaltung die Propellerblätter durch
die sich erhöhende Fliehkraft ganz von selbst.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist,
dass sie den Elektromotor zumindest beim Anlauf zunächst
mit einem niedrigen Drehmoment betreibt und das Drehmoment erst
später erhöht. Der Begriff „Anlauf" bezieht sich
hierbei auf das Anlaufen des Elektromotors, nicht auf die Beinbewegungen
des Gleitschirmfliegers, die dieser beim Starten vornimmt. Durch
diese Art der Motoransteuerung wird insbesondere erreicht, dass
die Verletzungsgefahr des Gleitschirmfliegers minimiert wird, wenn
dieser beispielsweise beim Startlauf hinfällt.
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In
einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung ist vorgesehen, dass bei am Rücken
des Gleitschirmfliegers befestigtem Elektromotor der Propeller in
Wellenrichtung gesehen derart vom Gleitschirmflieger beabstandet
ist, dass das Propellervolumen außerhalb der Armreichweite
des Gleitschirmfliegers liegt. Dadurch kann es nicht geschehen,
dass der Gleitschirmflieger, falls er – egal, aus welchen
Gründen – mit den Armen nach hinten greift, in
das Propellervolumen gerät. Vorzugsweise ist der Propeller
sogar so weit vom Gleitschirmflieger beabstandet, dass das Propellervolumen
außerhalb der Beinreichweite des Gleitschirmfliegers liegt.
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In
einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist
vorgesehen, dass am Elektromotor Befestigungselemente für
Schubstangen angeordnet sind, über die der vom Propeller
gelieferte Vortrieb unter Umgehung des Gleitschirmfliegers beidseitig
direkt in die Schirmgurte einleitbar ist. Dadurch wird erreicht,
dass der Gleitschirmflieger selbst von den Vortriebskräften
des Propellers entlastet wird.
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Auf
Grund der Länge der Welle kann es erforderlich sein, dass
die Welle in der Nähe des Propellers in einer Lagerung
gelagert ist. Die Lagerung ist in diesem Fall vorzugsweise über
eine konisch verlaufende Tragstruktur am Elektromotor befestigt. Dadurch
ergibt sich auf einfache Weise eine stabile Positionierung der Lagerung.
Wenn der Propeller und die Welle leicht genug sind und die Welle
hinreichend biegesteif ist, kann es jedoch ausreichen, wenn die Welle
keine eigene Lagerung aufweist, so dass sie ausschließlich
indirekt über die Lager des Elektromotors gelagert ist.
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Die
Antriebseinrichtung weist vorzugsweise zusätzlich eine
Akkumulatoreinrichtung auf, über die der Elektromotor mit
elektrischer Energie versorgbar ist. In diesem Fall weist die Akkumulatoreinrichtung vorzugsweise
Befestigungselemente auf, mittels derer sie vor dem Körperschwerpunkt
am Gleitschirmflieger befestigbar ist. Durch diese Ausgestaltung
ergibt sich eine gute Massenverteilung. Insbesondere kompensieren
sich, bezogen auf den Gleitschirmflieger, die durch den Elektromotor
und den Propeller einerseits und die Akkumulatoreinrichtung andererseits
ausgeübten Drehmomente zumindest teilweise. Im Ergebnis
kann durch diese Ausgestaltung erreicht werden, dass der Gleitschirmflieger
nahezu die gleiche Körperhaltung einnimmt, die er einnehmen
würde, wenn er völlig antriebslos (also ohne Vorhandensein
der Antriebseinrichtung) fliegen würde. Gleiches gilt für
für die Steuerung des Gleitschirms erforderliche Gewichtsverlagerungen
des Gleitschirmfliegers.
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Die
Ausgestaltung der ersten Sensoreinrichtungen kann nach Bedarf gewählt
werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die ersten
Sensoreinrichtungen Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren umfassen
und die ersten Sensorsignale die translatorischen und/oder rotatorischen
Beschleunigungen des Gleitschirms oder von Schirmelementen – beispielsweise
des linken und rechten Schirmendes – umfassen. Alternativ
oder zusätzlich können die ersten Sensoreinrichtungen
Zugmesselemente umfassen und die ersten Sensorsignale die im linken und
im rechten Traggurt des Gleitschirms wirkenden Tragkräfte
umfassen. Ebenso ist es – alternativ oder zusätzlich – möglich,
dass die ersten Sensoreinrichtungen Abtasteinrichtungen für
eine das Propellervolumen umgebende Gefahrenzone umfassen und dass
die ersten Sensorsignale ein Anwesenheitssignal für einen
Fremdkörper in der Gefahrenzone umfassen.
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Ebenso
können die zweiten Sensoreinrichtungen nach Bedarf ausgebildet
sein. Insbesondere können die zweiten Sensoreinrichtungen
Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren umfassen und die zweiten
Sensorsignale die translatorische und/oder rotatorische Beschleunigung
des Gleitschirmfliegers umfassen. Insbesondere in dem Fall, dass
die ersten Sensoreinrichtungen als Abtasteinrichtungen für
die Gefahrenzone ausgebildet sind, können die ersten Sensoreinrichtungen
und die zweiten Sensoreinrichtungen auch identisch sein.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass
ihr im Betrieb kontinuierlich von dritten Sensoreinrichtungen dritte
Sensorsignale zuführbar sind, die für einen Neigungswinkel
der Welle relativ zur Horizonta len charakteristisch sind, und dass
die Steuereinrichtung im Betrieb die dritten Sensorsignale auswertet.
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Die
Auswertung der dritten Sensorsignale kann beispielsweise darin bestehen,
dass die Steuereinrichtung die dritten Sensorsignale bei der Ansteuerung
des Elektromotors berücksichtigt. Insbesondere kann die
Steuereinrichtung den Elektromotor in einen sicheren Zustand überführen
bzw. in einem sicheren Zustand halten, wenn der Neigungswinkel gegenüber
der Horizontalen zu groß wird. Alternativ oder zusätzlich
ist es möglich, dass die Steuereinrichtung im Betrieb anhand
der dritten Sensorsignale Ansteuersignale für eine Nachführeinrichtung
ermittelt, mittels derer der Neigungswinkel der Welle relativ zur
Horizontalen beeinflussbar ist. Dadurch ist eine aktive Nachführung
des Neigungswinkels möglich. Es kann sogar ausreichen,
den Elektromotor lediglich elastisch aufzuhängen, da bei
rotierendem Propeller die Rotation des Propellers stabilisierend wirkt.
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Die
Steuereinrichtung kann beliebig ausgebildet sein, sofern sie die
obenstehend beschriebene Funktionalität aufweist. Meist
ist die Steuereinrichtung als softwareprogrammierbare Steuerung
ausgebildet, die mit einem Steuerprogramm programmiert ist. In diesem
Fall ist die Steuereinrichtung auf Grund der Programmierung mit
dem Steuerprogramm so ausgebildet, wie dies obenstehend erläutert
wurde. Die vorliegende Erfindung umfasst daher weiterhin ein Steuerprogramm,
das Maschinencode umfasst, mittels dessen eine softwareprogrammierbare
Steuereinrichtung für einen Elektromotor einer Antriebseinrichtung
für einen Gleitschirm unmittelbar programmierbar ist, wobei
die Steuereinrichtung auf Grund der Programmierung mit dem Steuerprogramm
so ausgebildet ist, wie dies obenstehend erläutert wurde.
Das Steuerprogramm kann beispielsweise in maschinenlesbarer Form
auf einem Datenträger gespeichert sein.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen.
Es zeigen in Prinzipdarstellung
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1 schematisch
einen Gleitschirmflieger von hinten,
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2 ein
Detail von 1 von der Seite und
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3 eine
schaltungstechnische Darstellung der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung.
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Gemäß den 1 und 2 weist
eine Antriebseinrichtung für einen Gleitschirm 1 einen
Elektromotor 2, einen Propeller 3 und eine Steuereinrichtung 4 (siehe 3)
für den Elektromotor 2 auf. In der Regel ist zusätzlich
eine Akkumulatoreinrichtung 5 vorhanden. Die Akkumulatoreinrichtung 5 dient
der Versorgung des Elektromotors 2 mit elektrischer Energie.
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Die 1 und 2 zeigen
die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung in ihrem
Betriebszustand. In diesem Zustand ist der Elektromotor 2 über eine
am Elektromotor 2 angeordnete Befestigungseinrichtung 6 am
Rücken eines Gleitschirmfliegers 7 angeordnet.
Beispielsweise kann der Elektromotor 2 mit einer Sitzschale 8 verbunden
sein und können an der Sitzschale 8 Gurte zum
Anschnallen des Gleitschirmfliegers 7 in der Sitzschale 8 vorhanden
sein.
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Die
Akkumulatoreinrichtung 5 kann am Elektromotor 2 oder
an der Sitzschale 8 angeordnet oder befestigt sein. Vorzugsweise
jedoch weist die Akkumulatoreinrichtung 5 Befestigungselemente
(nicht dargestellt) auf, mittels derer sie vor dem Körperschwerpunkt
des Gleitschirmfliegers 7 am Gleitschirmflieger 7 befestigbar
ist. Beispielsweise kann die Akkumulatoreinrichtung 5 im
Bauch- oder Hüftbereich des Gleitschirmfliegers 7 befestigt
sein. Dadurch ergibt sich eine günstige Gewichtsverteilung.
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Der
Gleitschirm 1 ist über Schirmgurte 9 und Schirmleinen 10 mit
dem Gleitschirmflieger 7 verbunden. Zwischen den Schirmgurten 9 und
dem Schirmleinen 10 befinden sich Übergangselemente 11,
beispielsweise Karabinerhaken 11. Der Gleitschirm 1 befindet
sich im Normalzustand – also wenn der Gleitschirmflieger 7 mit
dem Gleitschirm 1 durch die Luft gleitet und auch bereits
beim Starten – stabil über dem Gleitschirmflieger 7.
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Die
nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf den Normalzustand,
in dem der Elektromotor 2 am Rücken des Gleitschirmfliegers 7 befestigt
ist und der Gleitschirm 1 sich stabil über dem
Gleitschirmflieger 7 befindet. Falls die nachfolgenden Ausführungen
sich auf einen anderen Zustand beziehen sollen, wird nachstehend
jeweils ausdrücklich hierauf hingewiesen werden.
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Der
Elektromotor 2 wirkt auf eine Welle 12. Die Welle 12 ist
auf der vom Gleitschirmflieger 7 abgewandten Seite des
Elektromotors 2 angeordnet. Am Ende der Welle 12 ist – selbstverständlich – drehfest
der Propeller 3 angeordnet. Der Propeller 3 kämmt,
wenn er rotiert, ein Propellervolumen V ab.
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Die
Welle 12 weist eine große Länge l auf.
In der Regel ist die Länge l mindestens so groß wie
der Propellerradius r. In jedem Fall aber ist die Länge
l derart bemessen, dass der Propeller 3 in Wellenrichtung
gesehen derart vom Gleitschirmflieger 7 beabstandet ist,
dass die Schirmleinen 10 des Gleitschirms 1 außerhalb
des Propellervolumens V verlaufen. Diese letztgenannte Aussage gilt
für gerade verlaufende Schirmleinen 10. Vorzugsweise
ist die Länge l weiterhin derart bemessen, dass der Propeller 3 in
Wellenrichtung gesehen so weit vom Gleitschirmflieger 7 beabstandet
ist, dass das Propellervolumen V außerhalb der Arm- oder
besser sogar der Beinreichweite des Gleitschirmfliegers 7 verläuft.
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Die
Steuereinrichtung 4 ist mit dem Elektromotor 2 datentechnisch
verbunden. Die datentechnische Verbindung kann beispielsweise über
ein (nicht dargestelltes) Kabel erfolgen. Alternativ kann eine drahtlose
Verbindung über Funk oder dergleichen bestehen. Mittels
der Steuereinrichtung 4 wird der Elektromotor 2 gesteuert.
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Zum
Zwecke der Steuerung des Elektromotors 4 ist gemäß 3 eine
Bedieneinrichtung 13 vorhanden. Mittels der Bedieneinrichtung 13 kann der
Gleitschirmflieger 7 der Steuereinrichtung 4 Steuerbefehle
SB vorgeben. Die Steuereinrichtung 4 fragt im Betrieb kontinuierlich
die Bedieneinrichtung 13 ab und nimmt daher kontinuierlich
die entsprechenden Steuerbefehle SB vom Gleitschirmflieger 7 entgegen.
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Im
Stand der Technik erhält die Steuereinrichtung 4 keine
weiteren Eingangssignale. Erfindungsgemäß sind
jedoch erste und/oder zweite Sensoreinrichtungen 14, 15 vorhanden.
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Mittels
der ersten Sensoreinrichtungen 14 werden – automatisch
und kontinuierlich – erste Sensorsignale S1 erfasst. Die
ersten Sensorsignale S1 sind dafür charakteristisch, ob
der Gleitschirm 1 sich stabil über dem Gleitschirmflieger 7 befindet
oder nicht. Die ersten Sensorsignale S1 werden – zusätzlich
zu den Steuerbefehlen SB – im Betrieb der Steuereinrichtung 4 kontinuierlich
der Steuereinrichtung 4 zugeführt.
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Die
zweiten Sensoreinrichtungen 15 können alternativ
oder zusätzlich zu den ersten Sensoreinrichtungen 14 vorhanden
sein. Mittels der zweiten Sensoreinrichtungen 15 werden – automatisch
und kontinuierlich – zweite Sensorsignale S2 erfasst. Die zweiten
Sensorsignale S2 sind für eine Lage des Gleitschirmfliegers 7 relativ
zum Propellervolumen V charakteristisch. Die zweiten Sensorsignale
S2 werden – zusätzlich zu den Steuerbefehlen SB
und gegebenenfalls auch zusätzlich zu den ersten Sensorsignalen
S1 – im Betrieb der Steuereinrichtung 4 kontinuierlich
der Steuereinrichtung 4 zugeführt.
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Die
Steuereinrichtung 4 nimmt im Betrieb kontinuierlich die
ihr zugeführten Steuerbefehle SB und Sensorsignale S1,
S2 entgegen. Sie steuert den Elektromotor 2 in Abhängigkeit
von den ihr zugeführten Steuerbefehlen SB und Sensorsignalen
S1, S2 an. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 4 den Elektromotor 2 und
damit indirekt den Propeller 3 stets und zwangsweise – insbesondere
unter Vorrang der aus den Sensorsignalen S1, S2 abgeleiteten Zustände
vor den Steuerbefehlen SB – in einen sicheren Zustand überführen
bzw. in einem sicheren Zustand halten, wenn die Steuereinrichtung 4 anhand
der ersten und/oder zweiten Sensorsignale S1, S2 einen gefährlichen
Zustand erkennt. Ein gefährlicher Zustand besteht insbesondere
dann, wenn die Gefahr besteht, dass die Schirmleinen 10 des
Gleitschirms 1 und/oder Extremitäten des Gleitschirmfliegers 7,
also dessen Arme und Beine, in das Propellervolumen V gelangen könnten.
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Der
sichere Zustand kann nach Bedarf bestimmt sein. Insbesondere kann
entsprechend den Ausführungen in der Beschreibungseinleitung
beispielsweise der Elektromotor 2 stillgesetzt werden oder
drehzahl- und/oder momentbegrenzt betrieben werden.
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Die
Steuereinrichtung 4 realisiert auf Grund ihrer Ausgestaltung
sozusagen einen „virtuellen Schutzkäfig" um den
Propeller 3. Aus diesem Grund ist es – im Gegensatz
zum Stand der Technik – nicht erforderlich, dass der Propeller 3 von
einem (realen) Schutzkäfig umgeben ist. Der (reale) Schutzkäfig kann
vielmehr entfallen. Auf Grund dieses Umstands werden das Gewicht
und der Luftwiderstand reduziert und das Flugverhalten verbessert.
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Bereits
in der bisher beschriebenen Ausgestaltung ergeben sich viele Vorteile.
Insbesondere ergeben sich ein relativ niedriges Gewicht und ein
sicherer Betrieb. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
kann jedoch auf verschiedene Weise vorteilhaft ausgestaltet werden.
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So
kann beispielsweise entsprechend der Darstellung von 2 der
Propeller 3 eine Klappeinrichtung 16 aufweisen.
Mittels der Klappeinrichtung 16 können die Propellerblätter 17 des
Propellers 3 an die Welle 12 angeklappt werden.
Dadurch kann der Luftwiderstand im Gleitflug reduziert werden. Falls die
Propellerblätter 17 an die Welle 12 anklappbar sind,
bezieht sich das oben definierte Propellervolumen V auf das Volumen,
das die Propellerblätter 17 in ausgeklappten Zustand
abkämmen.
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Es
ist möglich, die Propellerblätter 17 nach hinten
zu klappen, also vom Gleitschirmflieger 7 weg. Vorzugsweise
aber ist die Klappeinrichtung 16 derart ausgebildet, dass
sie die Propellerblätter 17 beim Anklappen an
die Welle 12 auf den Gleitschirmflieger 7 zu klappt
(siehe die Pfeile A in 2). Dadurch kann eine vorteilhafte
Massenverteilung erreicht werden.
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Unabhängig
davon, ob die Klappeinrichtung 16 die Propellerblätter 17 auf
den Gleitschirmflieger 7 zu oder vom Gleitschirmflieger 7 weg
klappt, ist die Klappeinrichtung 16 entsprechend der Darstellung von 2 jedoch
vorzugsweise als arretierungsfreie Federeinrichtung 16 ausgebildet.
Dadurch stellt sich die Klappstellung der Propellerblätter 17 in
Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors 2 selbsttätig
ein, so dass sich ein Gleichgewicht von Federkraft und Zentrifugalkraft
ergibt. Beispielsweise kann zu diesem Zweck entsprechend der Darstellung
von 2 die Welle 12 als Hohlwelle ausgebildet
sein, in deren Innerem die Federeinrichtung 16 angeordnet ist.
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Die
Steuereinrichtung 4 ist vorzugsweise derart ausgebildet,
dass sie den Elektromotor 2 beim Anlaufen des Elektromotors 2 zunächst
mit einem niedrigen Drehmoment betreibt. Erst später, wenn eine
nennenswerte Drehzahl erreicht ist, wird das Drehmoment erhöht.
Durch diese Ausgestaltung kann die Gefahr einer Verletzung des Gleitschirmfliegers 7 minimiert
werden, wenn dieser – egal aus welchen Gründen – nach
hinten greift, beispielsweise in die sich gerade aufklappenden Propellerblätter 17 hinein.
In Verbindung mit selbsttätig aufklappenden Propellerblättern 17 fallen
die Erhöhung des Drehmoments und das Aufklappen der Propellerblätter 17 vorzugsweise
zeitlich zusammen.
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Der
Propeller 3 liefert auf Grund seiner Drehung um die Welle 12 einen
Vorschub. Es ist möglich den Vorschub über den
Gleitschirmflieger 7 in die Schirmgurte 9 einzuleiten.
Beispielsweise kann der Propeller 3 auf die Sitzschale 8 wirken.
Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass am Elektromotor 2 Befestigungselemente
für Schubstangen 18 angeordnet sind. Über
die Schubstangen 18 ist es möglich, den Vortrieb,
den der Propeller 3 liefert, direkt in die Schirmgurte 9 einzuleiten,
also unter Umgehung des Gleitschirmfliegers 7. Das Einleiten
erfolgt hierbei beidseitig des Gleitschirmfliegers 7, also
links und rechts von dem Gleitschirmflieger 7.
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Auf
Grund der Länge l der Welle 12 kann es erforderlich
sein, die Welle 12 in der Nähe des Propellers 3 in
einer Lagerung zu lagern. Die Lagerung ist in diesem Fall vorzugsweise über
eine konisch verlaufende Tragstruktur am Elektromotor 2 befestigt.
Dadurch ergibt sich auf einfache Weise eine stabile Lagerung der
Welle 12. Wenn der Propeller 3 und die Welle 12 leicht
genug sind und die Welle 12 hinreichend biegesteif ist,
kann es jedoch ausreichen, wenn die Welle 12 keine eigene
Lagerung aufweist, so dass sie ausschließlich indirekt über
die Lager des Elektromotors 2 gelagert ist. Diese letztgenannte Ausgestaltung – Stichwort
nur indirekte Lagerung der Welle 12 – ist insbesondere
von Vorteil, wenn ein Nachführen der Welle 12 vorgesehen
ist, siehe die nachfolgenden Ausführungen.
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Beim
Startlauf beugt sich der Gleichschirmflieger 7 bei noch
stehendem Elektromotor 2 in der Regel nach vorne. Er geht „in
die Vorlage". Wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, verläuft auf
Grund dieses Umstands die Welle 12 nicht mehr horizontal,
sondern nimmt relativ zur Horizontalen einen Neigungswinkel N ein.
Der Neigungswinkel N kann einen beträchtlichen Wert erreichen.
In Versuchen wurden Neigungswinkel N bis zu 40° gemessen.
Auf Grund des Neigungswinkels N erhöht sich die Gefahr,
dass die Schirmleinen 10 in das Propellervolumen V geraten
oder der Elektromotor 2 nicht anläuft. Um dieser
Gefahr entgegen zu wirken, können gemäß 3 dritte
Sensoreinrichtungen 21 vorgesehen sein. Mittels der dritten
Sensoreinrichtungen 21 werden im Betrieb der Antriebseinrichtung kontinuierlich
dritte Sensorsignale S3 erfasst. Die dritten Sensorsignale S3 sind
für den obenstehend erwähnten Neigungswinkel N
charakteristisch. Sie werden, sofern sie erfasst werden, ebenfalls
der Steuereinrichtung 4 zugeführt und im Betrieb
von der Steuereinrichtung 4 ausgewertet.
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Die
Auswertung kann beispielsweise darin bestehen, dass die Steuereinrichtung 4 die
dritten Sensorsignale S3 bei der Ansteuerung des Elektromotors 2 berücksichtigt.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung 4 – analog
zur Auswertung der ersten und/oder zweiten Sensorsignale S1, S2 – den
Elektromotor 2 stets und zwangsweise und insbesondere unter
Vorrang vor den Steuerbefehlen SB in einen sicheren Zustand überführen
bzw. in einem sicheren Zustand halten, wenn die Steuereinrichtung 4 anhand
der dritten Sensorsignale S3 erkennt, dass ein zulässiger
Neigungswinkelbereich verlassen wird. Der zulässige Neigungswinkelbereich
kann – rein beispielhaft – zwischen +20° und –10° gegenüber
der Horizontalen liegen. Auch andere Werte sind selbstverständlich
möglich. Gegebenenfalls kann das Steuerverhalten hysteresebehaftet
sein.
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Alternativ
oder zusätzlich zur Berücksichtigung der dritten
Sensorsignale S3 bei der Ansteuerung des Elektromotors 2 ist
es möglich, dass die Steuereinrichtung 4 anhand
der dritten Sensorsignale S3 Ansteuersignale für eine Nachführeinrichtung 22 ermittelt.
Mittels der Nachführeinrichtung 22 kann der Neigungswinkel
N der Welle 12 relativ zur Horizontalen beeinflusst werden.
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Die
ersten Sensoreinrichtungen 14 können nach Bedarf
ausgebildet sein. Beispielsweise können die ersten Sensoreinrichtungen 14 entsprechend
der Darstellung von 1 Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren
umfassen. Die ersten Sensoreinrichtungen 14 erfassen beispielsweise
die translatorischen und/oder rotatorischen Beschleunigungen des
linken und des rechten Schirmendes 1', 1''. Die
von den ersten Sensoreinrichtungen 14 erfassten Werte werden – leitungsgebunden
(oder bevorzugt) drahtlos der Steuereinrichtung 4 zugeführt.
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Alternativ
oder zusätzlich können die ersten Sensoreinrichtungen 14 Zugmesselemente
umfassen, welche die Tragkräfte erfassen, welche im linken und
im rechten Traggurt 9 des Gleitschirms 1 wirken. Auch
hier kann die Signalübermittlung an die Steuereinrichtung 4 leitungsgebunden
oder leitungslos erfolgen. Bevorzugt ist in diesem Fall eine leitungsgebundene
Signalübermittlung.
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Alternativ
oder zusätzlich können die ersten Sensoreinrichtungen 14 Abtasteinrichtungen
umfassen, welche eine Gefahrenzone Z abtasten. Die Gefahrenzone
Z umgibt das Propellervolumen V. Beispielsweise kann eine geeignete
Abtasteinrichtung als Kamera, als Lasersensor oder als Untraschallsensor
ausgebildet sein. Im Falle der Abtasteinrichtungen umfassen die
ersten Sensorsignale S1 ein Anwesenheitssignal für einen
Fremdkörper in der Gefahrenzone Z. Die Fremdkörper
können beispielsweise die Schirmleinen 10 und/oder
die Arme des Gleitschirmfliegers 7 sein.
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In
analoger Weise können auch die zweiten Sensoreinrichtungen 15 nach
Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können die zweiten
Sensoreinrichtungen 15 Gyroskope und/oder Beschleunigungssensoren
umfassen. In diesem Fall umfassen die zweiten Sensorsignale S2 die
translatorischen und/oder rotatorischen Beschleunigungen des Gleitschirmfliegers 7 (genauer:
von einzelnen Körperteilen des Gleitschirmfliegers 7).
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Auch
die dritten Sensoreinrichtungen 21 können nach
Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere können die dritten
Sensoreinrichtungen 21 analog zu den ersten und zweiten
Sensoreinrichtungen 14, 15 als Beschleunigungssensoren
oder als Gyroskope ausgebildet sein.
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Auch
die Steuereinrichtung 4 kann nach Bedarf ausgebildet sein,
sofern sie die obenstehend beschriebenen Funktionalitäten
aufweist. In der Regel ist die Steuereinrichtung 4 als
softwareprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet. In diesem
Fall ist die Steuereinrichtung 4 mit einem Steuerprogramm 23 programmiert.
Auf Grund der Programmierung mit dem Steuerprogramm 23 ist
die Steuereinrichtung 4 erfindungsgemäß ausgebildet.
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Das
Steuerprogramm 23 umfasst gemäß 3 Maschinencode 24,
mittels dessen die Steuereinrichtung 4 unmittelbar programmierbar
ist. Das Steuerprogramm 23 ist in maschinenlesbarer Form auf
einem Datenträger 25 gespeichert. Der Datenträger 25 kann
alternativ intern auf der Steuereinrichtung 4 angeordnet
sein oder lösbar mit der Steuereinrichtung 4 verbunden
sein.
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Durch
die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung werden
viele Vorteile erzielt. Über die bereits genannten Vorteile
hinaus wird insbesondere das Flugverhalten des Motorgleitschirms
an das Flugverhalten eines motorlosen Gleitschirms angenähert. Auch
kann das „normale" Gurtzeug motorloser Gleitschirme weiter
verwendet werden, das eine hohe passive Sicherheit für
den Gleitschirmflieger 7 bietet. Weiterhin ist mittels
der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung erstmals
die Möglichkeit geschaffen, auch im Flachland einen Eigenstart
durchzuführen, der bis in turbulente Thermikluft führt,
und sodann antriebslos in der Thermikluft zu gleiten. Auf Grund
des Umstands, dass die gesamte Antriebseinrichtung – mit
Ausnahme der Schubstangen 18 – nicht direkt mit
den Traggurten 9 verbunden ist, kann sich der Gleitschirmflieger 7 weiterhin
relativ frei im Gurtzeug bewegen.
-
Die
obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten
Ansprüche bestimmt sein.
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- 1
- Gleitschirm
- 1',
1''
- Schirmenden
- 2
- Elektromotor
- 3
- Propeller
- 4
- Steuereinrichtung
- 5
- Akkumulator
- 6
- Befestigungseinrichtung
- 7
- Gleitschirmflieger
- 8
- Sitzschale
- 9
- Schirmgurte
- 10
- Schirmleinen
- 11
- Übergangselemente
- 12
- Welle
- 13
- Bedieneinrichtung
- 14,
15, 21
- Sensoreinrichtungen
- 16
- Klappeinrichtung
- 17
- Propellerblätter
- 18
- Schubstangen
- 22
- Nachführeinrichtung
- 23
- Steuerprogramm
- 24
- Maschinencode
- 25
- Datenträger
- A
- Pfeile
- l
- Länge
- N
- Neigungswinkel
- r
- Radius
- S1,
S2, S3
- Sensorsignale
- SB
- Steuerbefehle
- V
- Propellervolumen
- Z
- Gefahrenzone
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202008012191
U1 [0004]