DE202014010962U1

DE202014010962U1 - Selbstangetriebener bewegbarer Gegenstand mit einem selbstspannendem Rotor

Info

Publication number: DE202014010962U1
Application number: DE202014010962.1U
Authority: DE
Original assignee: SZ DJI Technology Co Ltd
Current assignee: SZ DJI Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2024-04-17
Also published as: EP3543111B1; US20190176978A1; US10160538B2; US20180327087A1; EP2808251A1; CN104583073A; EP3222517B1; US9057273B2; EP3222517A1; US20160016654A1; WO2014190774A1; CN104583073B; US10196138B2; US20160200418A1; EP2808251B1; US20170217578A1; JP2016522117A; CN203306224U; US11267565B2; US20140356174A1

Abstract

Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb (700), wobei das bewegliche Objekt Folgendes umfasst: (a) eine erste Rotorbaugruppe (702), die Folgendes umfasst: eine erste Nabe (210), die mit mehreren ersten Blättern (220) gekoppelt ist; einen ersten Adapter, der mit der ersten Nabe gekoppelt ist und ein erstes Befestigungsmerkmal (211) umfasst; eine erste Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst und über den ersten Adapter durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale mit der ersten Nabe gekoppelt ist, wobei die erste Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der ersten Nabe (210) in einer ersten Richtung zu bewirken, und die Passverbindung des ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung der ersten Antriebswelle in nur der ersten Richtung festgezogen werden kann; und (b) eine zweite Rotorbaugruppe (706), die Folgendes umfasst: eine zweite Nabe, die mit mehreren zweiten Blättern gekoppelt ist; einen zweiten Adapter, der mit der zweiten Nabe gekoppelt ist und ein drittes Befestigungsmerkmal umfasst; eine zweite Antriebswelle, die ein viertes Befestigungsmerkmal umfasst und über den zweiten Adapter durch eine Passverbindung der dritten und vierten Befestigungsmerkmale mit der zweiten Nabe gekoppelt ist, wobei die zweite Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der zweiten Nabe in einer zweiten Richtung zu bewirken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, und die Passverbindung der dritten und vierten Befestigungsmerkmale durch die Drehung der zweiten Antriebswelle in nur der zweiten Richtung festgezogen werden kann; und wobei i) das erste Befestigungsmerkmal des ersten Adapters mit einem rechtsläufigen Gewinde versehen ist und das dritte Befestigungsmerkmal des zweiten Adapters mit einem linksläufigen Gewinde versehen ist, oder ii) das erste Befestigungsmerkmal des ersten Adapters mit einem linksläufigen Gewinde versehen ist und das dritte Befestigungsmerkmal des zweiten Adapters mit einem rechtsläufigen Gewinde versehen ist, wobei das zweite Befestigungsmerkmal mit einem solchen Gewinde versehen ist, dass es mit dem ersten Befestigungsmerkmal des ersten Adapters zusammenpasst, und das vierte Befestigungsmerkmal mit einem solchen Gewinde versehen ist, dass es mit dem dritten Befestigungsmerkmal zusammenpasst.

Description

QUERVERWEIS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Anmeldung Nr. 201320311523.9 , eingereicht am 31. Mai 2013. Die Offenbarung dieser Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang in den vorliegenden Text aufgenommen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Unbemannte Fahrzeuge, wie zum Beispiel unbemannte Luftfahrzeuge, können zum Ausführen von Überwachungs-, Aufklärungs- und Erforschungsaufgaben für militärische und zivile Anwendungen verwendet werden. Solche unbemannten Fahrzeuge enthalten in der Regel ein Vortriebssystem für eine ferngesteuerte und/oder autonome Bewegung in der Umgebung. Zum Beispiel kann ein unbemanntes Luftfahrzeug durch einen oder mehrere Rotoren angetrieben werden, die ein vertikales Starten und Landen, Fliegen und Schweben ermöglichen.
Existierende Rotordesigns für unbemannte Luftfahrzeuge können jedoch suboptimal sein. In der Regel werden Rotoren unter Verwendung von Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Schrauben, Mutter und Stiften an der Antriebswelle befestigt. In einigen Fällen können sich solche Befestigungsmittel jedoch lösen, wenn Vibrationen und andere Reibungsverschleiß verursachende Bewegungen auf sie einwirken, wodurch ein Lösen des Rotors und eine Beeinträchtigung der Funktion und Sicherheit des Fahrzeugs verursacht werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Beispiele der vorliegenden Erfindung werden in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt.
Es besteht Bedarf an verbesserten Rotoren für bewegliche Objekte, wie zum Beispiel unbemannte Luftfahrzeuge. Die vorliegende Erfindung stellt Systeme, Verfahren und Vorrichtungen für den Vortrieb beweglicher Objekte mit Eigenantrieb bereit. Ein solcher Vortrieb kann mit Hilfe eines oder mehrerer Rotoren erfolgen. In einigen Ausführungsformen stellen die im vorliegenden Text beschriebenen Systeme, Verfahren und Vorrichtungen einen verbesserten Rotor bereit, der Befestigungsmerkmale enthält, die sich durch den Betrieb des Rotors (zum Beispiel seine Drehung) selbst festziehen. Die im vorliegenden Text offenbarten selbstfestziehenden Befestigungsmerkmale verbessern die Beständigkeit des Rotors gegen ungewolltes Lösen, wodurch Belastbarkeit und Sicherheit verbessert werden. Des Weiteren ermöglichen die Befestigungsmerkmale der vorliegenden Erfindung eine Montage des Rotors auf einer Antriebswelle ohne zusätzliche Befestigungselemente, wodurch das Rotordesign vereinfacht wird.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Rotorbaugruppe für ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb beschrieben. Die Rotorbaugruppe enthält: eine Nabe, die ein erstes Befestigungsmerkmal enthält; eine Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal enthält und durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale direkt mit der Nabe gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Nabe zu bewirken, dergestalt, dass die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung festgezogen wird; und mehrere Rotorblätter, die mit der Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser zu drehen, um eine Antriebskraft zu generieren.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Rotorbaugruppe für ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb beschrieben. Die Rotorbaugruppe enthält: eine Nabe; einen Adapter, der mit der Nabe gekoppelt ist und ein erstes Befestigungsmerkmal enthält; eine Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal enthält und über den Adapter durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale mit der Nabe gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Nabe zu bewirken, dergestalt, dass die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung festgezogen wird; und mehrere Rotorblätter, die mit der Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser zu drehen, um eine Antriebskraft zu generieren.
In einigen Ausführungsformen ist das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb ein unbemanntes Luftfahrzeug.
In einigen Ausführungsformen enthalten die ersten und zweiten Befestigungsmerkmale zusammenpassende Schraubgewinde. Die Schraubgewinde können rechtsläufige Schraubgewinde sein, und die Nabe kann sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehen. Die Schraubgewinde können linksläufige Schraubgewinde sein, und die Nabe kann sich im Uhrzeigersinn drehen. Das erste Befestigungsmerkmal kann ein Außenschraubgewinde enthalten, und das zweite Befestigungsmerkmal kann ein Innenschraubgewinde enthalten. Das erste Befestigungsmerkmal kann ein Innenschraubgewinde enthalten, und das zweite Befestigungsmerkmal kann ein Außenschraubgewinde enthalten.
In einigen Ausführungsformen enthalten die ersten und zweiten Befestigungsmerkmale zusammenpassende Arretierungsmerkmale, die dafür konfiguriert sind, die Nabe in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung relativ zu der Antriebswelle zu arretieren. Das erste Befestigungsmerkmal kann eine Öffnung in der Nabe enthalten, und das zweite Befestigungsmerkmal kann einen Vorsprung der Antriebswelle enthalten, der in die Öffnung eingeführt werden kann.
In einigen Ausführungsformen sind die mehreren Rotorblätter integral mit der Nabe ausgebildet.
In einigen Ausführungsformen sind die mehreren Rotorblätter lösbar mit der Nabe gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen enthält die Antriebseinheit einen Motor, der sich dreht, wodurch die Antriebswelle gedreht wird.
In einigen Ausführungsformen ist das erste Befestigungsmerkmal integral mit der Nabe ausgebildet.
In einigen Ausführungsformen ist das erste Befestigungsmerkmal in eine Kavität der Nabe angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist das erste Befestigungsmerkmal an einem Vorsprung der Nabe angeordnet.
In einigen Ausführungsformen besteht der Adapter aus einem Material, das eine größere Belastbarkeit aufweist als ein Material der Nabe.
In einigen Ausführungsformen ist das erste Befestigungsmerkmal integral mit dem Adapter ausgebildet.
In einigen Ausführungsformen ist der Adapter mit einer Kavität der Nabe gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen ist der Adapter mit einem Vorsprung der Nabe gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen ist der Adapter fest mit der Nabe gekoppelt.
In einigen Ausführungsformen ist der Adapter lösbar mit der Nabe gekoppelt.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb beschrieben. Das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb enthält: einen Körper; eine der oben angesprochenen Rotorbaugruppen, die mit dem Körper gekoppelt ist; und eine Antriebseinheit, die mit dem Körper gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, die Antriebswelle anzutreiben, um die Drehung der Nabe zu bewirken.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Objekts mit Eigenantrieb beschrieben. Das Verfahren enthält: Bereitstellen des oben angesprochenen beweglichen Objekts mit Eigenantrieb; Antreiben, mittels der Antriebseinheit, der Antriebswelle, wodurch die Drehung der Nabe bewirkt wird; und Herbeiführen einer Bewegung des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb durch die Antriebskraft, die durch die mehreren Rotorblätter generiert wird.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb bereitgestellt. Das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb enthält: einen Körper, der ein Stützelement enthält; mindestens eine Vortriebseinheit, die mit dem Stützelement gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Antriebskraft zu generieren, wenn sie gedreht wird; und einen Aktuator, der mit dem Körper gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit zu bewirken, wobei die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit bewirkt, dass die mindestens eine Vortriebseinheit fester mit dem Stützelement gekoppelt wird.
In einigen Ausführungsformen ist das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb ein unbemanntes Luftfahrzeug.
In einigen Ausführungsformen ist das Stützelement eine Antriebswelle, die mit dem Aktuator wirkgekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen enthält die mindestens eine Vortriebseinheit einen Rotor, der mehrere Rotorblätter aufweist. Der Rotor kann ein vertikal orientierter Rotor sein. Der Rotor kann ein horizontal orientierter Rotor sein.
In einigen Ausführungsformen ist die mindestens eine Vortriebseinheit mit dem Stützelement durch zusammenpassende Schraubgewinde gekoppelt. Die Schraubgewinde können rechtsläufige Schraubgewinde sein, und die mindestens eine Vortriebseinheit kann sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehen. Die Schraubgewinde können linksläufige Schraubgewinde sein, und die mindestens eine Vortriebseinheit kann sich im Uhrzeigersinn drehen.
In einigen Ausführungsformen ist die mindestens eine Vortriebseinheit mit dem Stützelement durch zusammenpassende Arretierungsmerkmale gekoppelt, die dafür konfiguriert sind, die mindestens eine Vortriebseinheit in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung relativ zu der Antriebswelle zu arretieren.
In einigen Ausführungsformen enthält der Aktuator einen Motor, der sich dreht, wodurch die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit herbeigefüht wird.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Objekts mit Eigenantrieb bereitgestellt. Das Verfahren enthält: Bereitstellen des oben angesprochenen beweglichen Objekts mit Eigenantrieb; Antreiben des Aktuators, um die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit zu bewirken; und Herbeiführen einer Bewegung des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb durch die Antriebskraft, die durch die mindestens eine Vortriebseinheit generiert wird.
Es versteht sich, dass verschiedene Aspekte der Erfindung einzeln, zusammen oder in Kombination miteinander realisiert werden können. Verschiedene Aspekte der im vorliegenden Text beschriebenen Erfindung können auf jede der unten konkret dargelegten Anwendungen oder für jegliche sonstige Arten beweglicher Objekte angewendet werden. Jede Beschreibung eines Luftfahrzeugs im vorliegenden Text kann für jedes bewegliche Objekt, wie zum Beispiel jedes Fahrzeug, angewendet und verwendet werden. Außerdem können die Systeme, Vorrichtungen und Verfahren, die im vorliegenden Text im Zusammenhang mit einer Bewegung in der Luft (zum Beispiel einem Flug) offenbart sind, auch im Kontext anderer Fortbewegungsarten verwendet werden, wie zum Beispiel einer Fortbewegung auf dem Land oder auf dem Wasser, unter Wasser oder im Weltraum. Des Weiteren kann jede Beschreibung eines Rotors oder einer Rotorbaugruppe im vorliegenden Text für jegliche Vortriebssysteme, Vortriebsvorrichtungen oder Vortriebsmechanismen gelten und verwendet werden, die dafür konfiguriert sind, durch Drehung (zum Beispiel Propeller, Räder, Achsen) eine Antriebskraft zu generieren.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand des Studiums der Spezifikation, der Ansprüche und der beiliegenden Figuren offenbar.
AUFNAHME DURCH BEZUGNAHME
Alle in dieser Spezifikation erwähnten Publikationen, Patente und Patentanmeldungen sind durch Bezugnahme in gleichem Maße in den vorliegenden Text aufgenommen, als wenn jede einzelne Publikation, jedes einzelne Patent oder jede einzelne Patentanmeldung ausdrücklich und einzeln durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen worden wäre.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die neuartigen Merkmale der Erfindung sind konkret in den beiliegenden Ansprüche ausgeführt. Ein besseres Verständnis der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die veranschaulichende Ausführungsformen darlegt, in denen die Prinzipien der Erfindung Anwendung finden, und aus den beiliegenden Zeichnungen, in denen Folgendes zu sehen ist:
1 veranschaulicht einen Rotor zum Antreiben eines beweglichen Objekts gemäß Ausführungsformen;
2 ist ein Querschnitt des Rotors von 1 entlang der Linie I-I;
3 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Rotors für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen;
4 veranschaulicht ein alternatives Beispiel eines Rotors für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen;
5 ist ein Querschnitt des Rotors von 5 entlang der Linie II-II;
6 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Rotors für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen;
7A veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Rotors für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen;
7B ist ein Querschnitt des Rotors von 7A entlang der Linie III-III;
8A ist eine Draufsicht eines Abschnitts einer Antriebswelle für eine Rotorbaugruppe gemäß Ausführungsformen;
8B ist ein Querschnitt der Antriebswelle von 8A entlang der Linie IV-IV;
8C ist ein Querschnitt der Antriebswelle von 8A entlang der Linie V-V;
9 veranschaulicht den Rotor von 7A vor der Montage auf der Antriebswelle von 8A;
10 veranschaulicht die Antriebswelle von 8A, die in den Rotor von 7A eingesetzt wurde;
11 veranschaulicht den Rotor von 7A, der auf der Antriebswelle von 8A festgezogen wird;
12 veranschaulicht die endgültige arretierte Position des Rotors von 7A auf der Antriebswelle von 8A;
13 veranschaulicht ein unbemanntes Luftfahrzeug gemäß Ausführungsformen;
14 veranschaulicht ein bewegliches Objekt, das einen Träger und eine Nutzlast enthält, gemäß Ausführungsformen; und
15 ist eine schematische Veranschaulichung anhand eines Blockschaubildes eines Systems zum Steuern eines beweglichen Objekts gemäß Ausführungsformen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das System, die Vorrichtungen und das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellen verbesserte Rotoren für bewegliche Objekte, wie zum Beispiel ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb (zum Beispiel ein unbemanntes Luftfahrzeug (Unmanned Aerial Vehicle, UAV)), bereit. In einigen Ausführungsformen enthalten die im vorliegenden Text beschriebenen Rotoren und Rotorbaugruppen Befestigungsmerkmale, die dafür konfiguriert sind, sich während des Rotorbetriebes selbst festzuziehen, um ein ungewolltes Lösen des Rotors zu verhindern. Vorteilhafterweise verbessern die offenbarten selbstfestziehenden Merkmale die Sicherheit, Stabilität und Belastbarkeit von Rotorbaugruppen für bewegliche Objekte mit Eigenantrieb.
Zum Beispiel kann ein unbemannter Tragschrauber durch Vortriebskräfte, die durch die Drehung eines Rotors generiert werden, durch die Luft vorangetrieben werden. Der Rotor kann an dem Tragschrauber über eine Antriebswelle montiert werden, die dafür geeignet ist, den Rotor zu drehen. Um sicherzustellen, dass der Rotor selbst dann gesichert bleibt, wenn er Vibrationen und anderen Bewegungen ausgesetzt ist, die ein Lösen verursachen könnten, kann der Rotor mit der Antriebswelle durch integral ausgebildete Schraubgewinde gekoppelt sein, die eine Richtungsgebundenheit aufweisen, die dafür konfiguriert ist, sich mit der Drehung des Rotors selbst festzuziehen. Die Verwendung integrierter Schraubgewinde kann auch die Montage des Tragschraubers vereinfachen, indem die Gesamtzahl der Teile verringert wird.
Somit stellt die vorliegende Erfindung in einem Aspekt eine Rotorbaugruppe für ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb bereit, das eines oder mehrere der folgenden einzigartigen Merkmale aufweist. In einer ersten Ausführungsform umfasst eine Rotorbaugruppe: eine Nabe, die ein erstes Befestigungsmerkmal umfasst; eine Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst und durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale direkt mit der Nabe gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Nabe zu bewirken, dergestalt, dass die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung festgezogen wird; und mehrere Rotorblätter, die mit der Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser zu drehen, um eine Antriebskraft zu generieren.
Ein Rotor der vorliegenden Erfindung kann mehrere Rotorblätter enthalten, die mit einer mittigen Nabe gekoppelt sind. Eine Rotorbaugruppe kann einen Rotor und eine Antriebswelle enthalten, die dafür konfiguriert ist, die Drehung des Rotors anzutreiben. Die Nabe des Rotors und die Antriebswelle können jede ein jeweiliges Befestigungsmerkmal enthalten, wobei die Befestigungsmerkmale zueinander dergestalt komplementär sind, dass eine Passverbindung gebildet werden kann, um die Nabe mit der Antriebswelle zu koppeln. Die Passverbindung kann dafür konfiguriert sein, durch die Drehung der Nabe und der Rotorblätter festgezogen zu werden, um dadurch zu verhindern, dass sich der Rotor während des Betriebes von der Antriebswelle löst. Diese Herangehensweise verbessert vorteilhafterweise die Sicherheit und Stabilität des Rotors, ohne zusätzliche Teile zu erfordern.
In einer zweiten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine alternative Rotorbaugruppe für ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb bereit. Die Rotorbaugruppe umfasst: eine Nabe; einen Adapter, der mit der Nabe gekoppelt ist und ein erstes Befestigungsmerkmal umfasst; eine Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst und über den Adapter durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale mit der Nabe gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Nabe zu bewirken, dergestalt, dass die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung festgezogen wird; und mehrere Rotorblätter, die mit der Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser zu drehen, um eine Antriebskraft zu generieren.
Die Nabe, die Rotorblätter und die Antriebswelle, die oben beschrieben wurden, sind gleichermaßen auf diese Ausführungsform anwendbar. Gewünschtenfalls kann die Nabe modifiziert werden, um einen Adapter mit einem Befestigungsmerkmal zu koppeln. Dementsprechend kann die Nabe mit der Antriebswelle durch eine Passverbindung zwischen den Befestigungsmerkmalen des Adapters und der Antriebswelle gekoppelt werden. Die Passverbindung kann eine selbstfestziehende Verbindung sein, wie zuvor beschrieben. Der Adapter kann vorteilhafterweise aus einem widerstandsfähigeren Metall als die Nabe gebildet werden, wodurch die Verschleißfestigkeit der Passverbindung verbessert und somit die Gesamtlebensdauer der Rotorbaugruppe verlängert wird.
In einem separaten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb bereit, das eines oder mehrere der folgenden einzigartigen Merkmale aufweist. In einer Ausführungsform umfasst ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb: einen Körper; die Rotorbaugruppe der ersten oder zweiten Ausführungsform, die mit dem Körper gekoppelt ist; und eine Antriebseinheit, die mit dem Körper gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, die Antriebswelle anzutreiben, um die Drehung der Nabe zu bewirken.
Die Nabe, die Rotorblätter, der Adapter und die Antriebswelle, die oben mit Bezug auf die Rotorbaugruppen der ersten und zweiten Ausführungsformen beschrieben wurden, sind gleichermaßen auf diese Ausführungsform anwendbar. Das bewegliche Objekt kann außerdem eine Antriebseinheit enthalten, die dafür geeignet ist, die Antriebswelle zu betätigen, um den Rotor zu drehen. Dementsprechend kann die Rotorbaugruppe an dem Körper des beweglichen Objekts montiert werden, um Vortriebskräfte bereitzustellen, mit denen eine Bewegung (zum Beispiel eine translationale und/oder rotationale Bewegung) des beweglichen Objekts herbeigeführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein weiteres alternatives bewegliches Objekt mit Eigenantrieb bereit. Das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb umfasst: einen Körper, der ein Stützelement umfasst; mindestens eine Vortriebseinheit, die mit dem Stützelement gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Antriebskraft zu generieren, wenn sie gedreht wird; und einen Aktuator, der mit dem Körper gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit zu bewirken, wobei die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit bewirkt, dass die mindestens eine Vortriebseinheit fester mit dem Stützelement gekoppelt wird.
Die Vortriebseinheit kann ein Rotor, eine Rotorbaugruppe oder irgend eine sonstige rotierende Vortriebsvorrichtung (zum Beispiel ein Propeller, ein Rad, eine Achse) sein, und jede Beschreibung im vorliegenden Text in Bezug auf einen Rotor oder eine Rotorbaugruppe kann auf jede geeignete rotierende Vortriebseinheit Anwendung finden. Die Vortriebseinheit kann an dem Körper des beweglichen Objekts durch ein Stützelement montiert werden, das eine Welle (zum Beispiel eine Antriebswelle, wie im vorliegenden Text beschrieben), ein Rahmen, eine Strebe oder jedes beliebige sonstige Element sein kann, das dafür geeignet ist, die Vortriebseinheit mit dem beweglichen Objekt zu koppeln und daran zu stützen. Der Aktuator, der eine Antriebseinheit und/oder Kraftübertragungselemente umfassen kann, kann die Drehung der Vortriebseinheit veranlassen, um das bewegliche Objekt anzutreiben. Die Drehung der Vortriebseinheit kann ein Selbstfestziehen der Kopplung zwischen der Vortriebseinheit und dem Stützelement veranlassen, ähnlich der oben beschriebenen selbstfestziehenden Passverbindung.
In einem separaten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Objekts mit Eigenantrieb bereit, das einen oder mehrere der folgenden Schritte aufweist. In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren Folgendes: Bereitstellen des oben angesprochenen beweglichen Objekts mit Eigenantrieb, das einen Körper, die Rotorbaugruppe der ersten oder zweiten Ausführungsform und eine Antriebseinheit umfasst; Antreiben, mittels der Antriebseinheit, der Antriebswelle, wodurch die Drehung der Nabe bewirkt wird; und Herbeiführen einer Bewegung des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb durch die Vortriebskräfte, die durch die mehreren Rotorblätter generiert werden.
Wie im vorliegenden Text zuvor beschrieben, kann das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb einen Körper, eine Rotorbaugruppe, die an dem Körper montiert ist, und eine Antriebseinheit enthalten. Um das bewegliche Objekt anzutreiben, kann die Antriebseinheit dafür verwendet werden, die Antriebswelle anzutreiben, um zu veranlassen, dass sich die Nabe des Rotors dreht, wodurch die Rotorblätter gedreht werden. In einigen Fällen kann die Antriebswelle die Drehung der Nabe über einen gekoppelten Adapter herbeiführen, wie oben beschrieben. Die durch die Drehung der Rotorblätter generierten Vortriebskräfte können eine Bewegung des beweglichen Objekts herbeiführen.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein weiteres alternatives Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Objekts mit Eigenantrieb bereit, das einen oder mehrere der folgenden Schritte aufweist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines beweglichen Objekts mit Eigenantrieb, wobei das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb Folgendes umfasst: einen Körper, der ein Stützelement umfasst; mindestens eine Vortriebseinheit, die mit dem Stützelement gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Antriebskraft zu generieren, wenn sie gedreht wird; und einen Aktuator, der mit dem Körper gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit zu bewirken, wobei die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit bewirkt, dass die mindestens eine Vortriebseinheit fester mit dem Stützelement gekoppelt wird. Das Verfahren umfasst außerdem: Antreiben des Aktuators, um die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit zu bewirken; und Herbeiführen einer Bewegung des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb durch die Antriebskraft, die durch die mindestens eine Vortriebseinheit generiert wird.
Das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb, das eine Vortriebseinheit, ein Stützelement und einen Aktuator, wie oben offenbart, aufweist, ist gleichermaßen auf diese Ausführungsform anwendbar. Ähnlich den anderen im vorliegenden Text beschriebenen Ausführungsformen kann der Aktuator angetrieben werden, um die Vortriebseinheit zu veranlassen, sich zu drehen, wodurch das bewegliche Objekt durch die entstehende Antriebskraft, die durch die Drehung der Vortriebseinheit generiert wird, vorangetrieben wird. Die Vortriebseinheit kann einen Rotor enthalten.
Ein Rotor der vorliegenden Erfindung kann jede geeignete Anzahl von Rotorblättern (zum Beispiel ein, zwei, drei, vier oder mehr Blätter) enthalten. Ein Rotorblatt kann jede geeignete Form haben, wie zum Beispiel eine flache Form, eine gekrümmte Form, eine verdrehte Form, eine verjüngte Form oder geeignete Kombinationen davon. Das Rotorblatt kann eine im Wesentlichen längliche Form haben. In einigen Ausführungsformen kann die Form des Blattes variiert werden (zum Beispiel durch Teleskopieren, Zusammenklappen, Biegen und dergleichen). Das Blatt kann symmetrisch sein (was bedeuten kann, dass es identische Ober- und Unterseiten hat), oder es kann asymmetrisch sein (was bedeuten kann, dass es unterschiedlich geformte Ober- und Unterseiten hat). Zum Beispiel kann das Blatt die Form eines Flügelprofils, einer Tragfläche oder einer anderen Geometrie haben, die dafür geeignet ist, aerodynamische Kräfte (zum Beispiel Hubkräfte, Schubkräfte) zu generieren, wenn das Blatt durch die Luft bewegt wird. Die Geometrie des Blattes kann so gewählt werden, dass die aerodynamischen Eigenschaften des Blattes optimiert werden, wie zum Beispiel eine Erhöhung der Hub- und Schubkräfte und eine Verringerung des Strömungswiderstands.
Das Blatt kann beliebige geeignete Abmessungen haben, wie zum Beispiel Länge, Breite, Sehnenlänge und Dicke. Zum Beispiel kann die Länge des Blattes maximal 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 12 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 50 cm, 1 m, 2 m, 5 m oder 10 m betragen. Umgekehrt kann die Länge des Blattes mindestens 0,5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 25 cm, 50 cm, 1 m, 2 m oder 5 m betragen. Die Breite oder Sehnenlänge des Blattes kann maximal 0,5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 25 cm oder 50 cm betragen. Umgekehrt kann die Breite oder Sehnenlänge des Blattes mindestens 0,5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm, 10 cm, 25 cm oder 50 cm betragen. Die Dicke des Blattes kann maximal 0,01 cm, 0,05 cm, 0,1 cm, 0,5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm oder 10 cm betragen. Umgekehrt kann die Dicke des Blattes mindestens 0,01 cm, 0,05 cm, 0,1 cm, 0,5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm, 4 cm, 5 cm, 6 cm, 7 cm, 8 cm, 9 cm oder 10 cm betragen. Die Länge des Blattes kann größer sein als die Breite des Blattes und die Dicke des Blattes. Die Breite des Blattes kann größer sein als die Dicke des Blattes. In einigen Fällen kann ein Verhältnis der Länge zur Breite mindestens 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 10:1, 12:1, 15:1 oder 20:1 betragen.
Die Blätter können mit einer mittigen Nabe gekoppelt sein. Die Kopplung kann eine feste Kopplung sein, dergestalt, dass die Position und/oder Orientierung der Blätter relativ zu der Nabe fest sind. In einigen Fällen können die Blätter integral mit der Nabe ausgebildet sein. Die Blätter und die Nabe können aus einem einzelnen integralen Stück bestehen. Alternativ können die Blätter relativ zu der Nabe mit bis zu drei Translationsfreiheitsgraden und bis zu drei Drehungsfreiheitsgraden beweglich sein, wie zum Beispiel mittels geeigneter Gelenke, Scharniere, Lager, Befestigungsmittel und anderer Kopplungselemente. Die Blätter können dauerhaft mit der Nabe gekoppelt sein. Umgekehrt können die Blätter lösbar mit der Nabe gekoppelt sein. Die Blätter können symmetrisch oder asymmetrisch um die Nabe herum angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen können die Blätter radial um die Nabe herum angeordnet sein, dergestalt, dass ein proximaler Abschnitt jedes Blattes mit der Nabe gekoppelt ist und ein distaler Abschnitt jedes Blattes sich radial von der Nabe nach außen erstreckt. Die Blätter können entlang einer radialen Richtung gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Zum Beispiel können zwei Blätter um 180° getrennt sein, drei Blätter können um 120° getrennt sein, vier Blätter können um 90° getrennt sein, und so weiter.
Die Nabe kann mit einem Stützelement gekoppelt sein, das dafür geeignet ist, den Rotor während des Betriebes zu stützen, während eine Drehung der Nabe und der Rotorblätter ermöglicht wird. Die Kopplung kann eine dauerhafte Kopplung oder eine lösbare Kopplung sein. Die Nabe kann an dem Stützelement dergestalt angelenkt sein, dass der Winkel des Rotors zwischen mehreren verschiedenen Winkeln geneigt sein kann. Alternativ kann die Nabe fest in einem eingestellten Winkel relativ zu dem Stützelement gekoppelt sein. Das Stützelement kann eine Welle, ein Rahmen, eine Strebe, eine Aussteifung oder eine sonstige Komponente des beweglichen Objekts sein. Eine Antriebswelle kann ein Beispiel eines Stützelements sein. In einigen Ausführungsformen kann das Stützelement relativ zu dem beweglichen Objekt translatiert und/oder gedreht werden, während sich das Stützelement in anderen Ausführungsformen in einer festen Position und/oder Orientierung relativ zu dem beweglichen Objekt befinden kann. Optional kann das Stützelement ein Aktuator oder eine Komponente eines Aktuators für den Rotor sein. Zum Beispiel kann die Nabe mit einer Antriebswelle gekoppelt sein, die dafür konfiguriert ist, die Drehung der Nabe zu betätigen, was eine entsprechende Drehung der gekoppelten Blätter erzeugen kann. Es versteht sich, dass jede Beschreibung einer Kopplung mit einer Antriebswelle im vorliegenden Text auch auf eine Kopplung mit anderen Arten von Stützelementen angewendet werden kann.
Die Nabe kann mit der Antriebswelle unter Verwendung beliebiger geeigneter Mittel gekoppelt sein, wie zum Beispiel mit Befestigungsmitteln (zum Beispiel Schrauben, Mutter, Bolzen, Stifte, Niete), Presspassungen, Rastpassungen, Klebstoffe, Schweißen und dergleichen. In einigen Ausführungsformen kann die Nabe mit der Antriebswelle unter Verwendung einer Passverbindung zwischen einem oder mehreren Befestigungsmerkmalen der Nabe und der Antriebswelle gekoppelt sein. Zum Beispiel kann die Nabe ein erstes Befestigungsmerkmal enthalten, und die Antriebswelle kann ein zweites Befestigungsmerkmal enthalten, das zu dem ersten Befestigungsmerkmal komplementär ist und eine Passverbindung mit dem ersten Befestigungsmerkmal bildet. Zu geeigneten Befestigungsmerkmalen können eines oder mehrere von Folgendem gehören: Gewinde, Öffnungen, Durchgänge, Schlitze, Nasen, Zähne, Haken, Rastpassungen, Verriegelungen, Vorsprünge, Vertiefungen, Keilnutprofile, Nuten, Flansche, Rippen und dergleichen. Das Befestigungsmerkmal kann einen spezielle Form oder Geometrie der Nabe oder der Antriebswelle enthalten, wie zum Beispiel eine zwei- oder dreidimensionale Form einer Öffnung, eines Querschnitts, eines Profils oder einer Oberfläche, oder irgend einen anderen geeigneten Abschnitt der Nabe oder der Antriebswelle. In einigen Ausführungsformen kann die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale eine Presspassung oder irgend eine andere Kopplung sein, die in erster Linie durch Reibung zwischen den Oberflächen der Merkmale beibehalten wird. Gewünschtenfalls kann die Nabe mit der Antriebswelle nur durch Verwendung von Befestigungsmerkmalen und ohne Notwendigkeit anderer Kopplungsmittel gekoppelt sein. Alternativ kann die Nabe mit der Antriebseinheit unter Verwendung von Befestigungsmerkmalen in Verbindung mit anderen Kopplungsmitteln gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Nabe direkt mit der Antriebswelle durch Befestigungsmerkmale, wie im vorliegenden Text beschrieben, gekoppelt sein. Alternativ kann die Nabe indirekt mit der Antriebswelle durch einen Adapter oder ein anderes Verbindungselement, das mit der Nabe gekoppelt ist, gekoppelt sein. Das erste Befestigungsmerkmal kann an dem Adapter anstatt an der Nabe angeordnet sein, dergestalt, dass eine Passverbindung zwischen den Befestigungsmerkmalen der Antriebswelle und des Adapters ausgebildet ist. Zu geeigneten Adapter können zum Beispiel Ringe, Röhren, Einsätze, Vorsprünge, Verbinder und dergleichen gehören. Das Befestigungsmerkmal kann integral mit dem Adapter ausgebildet sein (zum Beispiel sind der Adapter und das Befestigungsmerkmal aus einem einzigen integralen Stück ausgebildet). Die Nabe kann dafür konfiguriert sein, viele verschiedene Arten von Adaptern aufzunehmen. Umgekehrt kann die Nabe dafür konfiguriert sein, nur einen einzelnen Typ von Adapter aufzunehmen. Der Adapter kann ein standardisiertes Teil sein, das mit vielen verschiedenen Arten von Rotoren verwendet werden kann. Optional kann der Adapter speziell für einen einzelnen Typ von Rotor konfiguriert sein. Der Adapter kann fest mit der Nabe gekoppelt sein. Alternativ kann die Kopplung es dem Adapter erlauben, relativ zu der Nabe zu translatieren (zum Beispiel mit bis zu drei Freiheitsgraden) und/oder sich zu drehen (zum Beispiel mit bis zu drei Freiheitsgraden). Der Adapter kann dauerhaft an der Nabe befestigt sein. Umgekehrt kann der Adapter lösbar mit der Nabe gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der Adapter dafür konfiguriert sein, auf einfache Weise ausgetauscht oder ersetzt zu werden, so dass der Rotor mit mehreren verschiedenen Arten von Adapter verwendet werden kann. In einigen Fällen kann der Adapter gegen andere Adapter mit anderen Arten von Befestigungsmerkmalen ausgewechselt oder ausgetauscht werden, dergestalt, dass ein einzelne Rotor mit vielen verschiedenen Arten von Antriebswellen mit verschiedenen Arten von Befestigungsmerkmalen gekoppelt werden kann.
Gewünschtenfalls kann eine Antriebswelle, die mit einem Rotor gekoppelt ist, durch einen geeigneten Aktuator oder eine geeignete Antriebseinheit angetrieben (zum Beispiel gedreht) werden, um die Drehung der Nabe und der Rotorblätter zu bewirken. Zum Beispiel kann die Antriebseinheit einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor enthalten, wie zum Beispiel einen rotierenden Motor. Die Blätter können durch die Antriebswelle angetrieben werden, um sich um eine Rotationsachse (zum Beispiel die Längsachse der Antriebswelle) im Uhrzeigersinn und/oder entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen. Die Blätter können sich alle in derselben Richtung drehen. Alternativ können ein oder mehrere Blätter eines Rotors dafür konfiguriert sein, sich unabhängig zu drehen, dergestalt, dass einige der Blätter sich in einer Richtung drehen und andere Blätter sich in der entgegengesetzten Richtung drehen. In einigen Ausführungsformen können sich die Blätter alle mit der gleichen Rate drehen, während sich in anderen Ausführungsformen einige der Blätter mit anderen Raten drehen können. Die Blätter können sich alle in derselben Drehebene drehen. Alternativ können sich einige der Blätter in verschiedenen Drehebenen drehen, und die verschiedenen Ebenen können parallele Ebenen sein. Der Rotor kann ein horizontaler Rotor sein (was einen Rotor mit einer horizontalen Drehebene meint), kann ein vertikal orientierter Rotor sein (was einen Rotor mit einer vertikalen Drehebene meint), oder kann ein Rotor sein, der in einem Winkel zwischen der horizontalen und der vertikalen Position geneigt ist. In einigen Ausführungsformen können sich horizontal orientierte Rotoren drehen und das bewegliche Objekt aufwärts bewegen. Vertikal orientierte Rotoren können sich drehen und dem beweglichen Objekt einen Schub verleihen. Rotoren, die in einem Winkel zwischen der horizontalen und der vertikalen Position ausgerichtet sind, können sich drehen und dem beweglichen Objekt sowohl eine Hub- als auch eine Schubbewegung verleihen. Es können ein oder mehrere Rotoren verwendet werden, um ein Drehmoment zu erzeugen, das einem Drehmoment entgegen wirkt, das durch das Drehen eines anderen Rotors erzeugt wird. Die durch die Drehung der Rotoren generierten Kräfte können von einer ausreichenden Größenordnung sein, um das bewegliche Objekt anzutreiben. In einigen Ausführungsformen können die Rotoren dafür konfiguriert sein, sich mit einer Rate zu drehen, die dafür geeignet ist, die gewünschten Vortriebskräfte zu generieren. Die Drehrate kann auf den Abmessungen des beweglichen Objekts (zum Beispiel Größe, Gewicht) basieren, und das bewegliche Objekt kann beliebige geeignete Abmessungen haben, wie anderenorts im vorliegenden Text beschrieben.
In einigen Fällen kann die Drehung des Rotors bewirken, dass die Kopplung der Nabe mit der Antriebswelle gelockert wird. Zum Beispiel kann eine durch Reibungsverschleiß induzierte Bewegung (zum Beispiel Vibrationen) der Nabe und der Antriebswelle während des Rotorbetriebes die Passverbindung der Befestigungsmerkmale locker. Um nun einem solchen Locker entgegenzuwirken und/oder es zu verhindern, können die Befestigungsmerkmale dafür konfiguriert sein, sich während des Rotorbetriebes selbst festzuziehen. Das Festziehen einer Passverbindung kann beinhalten, dass sich eines oder beide der Befestigungsmerkmale relativ zueinander bewegen. Umgekehrt kann das Festziehen meinen, eine momentane Disposition der Befestigungsmerkmale relativ zueinander beizubehalten, ohne dass eine Relativbewegung stattfindet. Das Festziehen des Befestigungsmerkmals kann die Bewegung des Rotors relativ zu der Antriebswelle verhindern oder blockieren. Das Festziehen kann meinen, eine makroskopische Bewegung des Rotors relativ zu der Antriebswelle zu verhindern oder zu blockieren, während eine mikroskopische Bewegung gestattet wird. Das Festziehen kann eine Bewegung in einer oder mehreren Richtungen verhindern oder blockieren. Zum Beispiel kann das Festziehen verhindern oder blockieren, dass der Rotor entlang der Längsachse der Antriebswelle (zum Beispiel an der Antriebswelle aufwärts oder abwärts) translatiert. Das Festziehen kann verhindern oder blockieren, dass der Rotor entlang der seitlichen Achse der Antriebswelle (zum Beispiel nach vorn, nach hinten, nach links oder nach rechts) translatiert. In einigen Fällen kann das Festziehen verhindern oder blockieren, dass der Rotor relativ zu der Nabe rotiert, wie zum Beispiel das Verhindern einer Drehung des Rotors entlang Richtungen, die nicht die gewünschten Vortriebskräfte bereitstellen. Optional können die Befestigungsmerkmale zusammenpassende Arretierungsmerkmale enthalten, die dafür konfiguriert sind, die Nabe und die Blätter in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung relativ zu der Antriebswelle zu blockieren oder zu verriegeln. Die im vorliegenden Text gegebenen Beschreibungen von Befestigungsmerkmalen können außerdem auf Arretierungsmerkmale. Das Selbstfestziehen, das auch als Selbstsichern oder Selbstbefestigen bezeichnet werden kann, kann sich auf ein Festziehen der Passverbindung zwischen den Befestigungsmerkmalen beziehen, das stattfindet, ohne dass speziell eine Kraft ausgeübt wird, um das Festziehen zu bewerkstelligen. Das Selbstfestziehen kann ein automatischer Prozess sein, der ohne äußeres Eingreifen (zum Beispiel eines Nutzers) stattfindet.
In einigen Ausführungsformen können Kräfte, die während des Rotorbetriebes auf die Passverbindung wirken, ein ungewolltes Festziehen der Passverbindung bewirken. Die Passverbindung kann auch durch Kräfte festgezogen werden, die ausgeübt werden, wenn der Rotor nicht arbeitet (zum Beispiel nicht rotiert). Solche Kräfte können Kräfte aufgrund von Trägheit, Reibung, Schwerkraft, Auftrieb, Schub, Strömungswiderstand, Luftwiderstand, Drehmoment und dergleichen enthalten. Die selbstfestziehende Kraft kann eine Richtungsgebundenheit aufweisen (zum Beispiel rechtsläufig, linksläufig, im Uhrzeigersinn, entgegen dem Uhrzeigersinn). Zum Beispiel braucht die Passverbindung nur durch eine Kraft oder ein Drehmoment festgezogen zu werden, die bzw. das in bestimmten Richtungen angelegt wird. In einigen Ausführungsformen können selbstfestziehende Kräfte durch Drehung des Rotors generiert werden, wie zum Beispiel eine Drehung im Uhrzeigersinn und/oder eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn, und der Rotor kann dafür konfiguriert sein, sich zu nur in der oder den Richtungen zu drehen, die ein Selbstfestziehen der Passverbindung bewirken. Die Festziehrichtung kann eine andere Richtung als die Drehrichtung des Rotors sein, wie zum Beispiel entgegengesetzt der Drehrichtung. Umgekehrt kann die Festziehrichtung die gleiche sein wie die Drehrichtung.
Die Elemente der im vorliegenden Text beschriebenen beispielhaften Rotoren und Rotorbaugruppen (zum Beispiel Blätter, Nabe, Adapter, Antriebswelle) können flexible Elemente oder starre Elemente sein und können unter Verwendung jedes geeigneten Materials oder jeder geeigneten Kombination von Materialien hergestellt werden. Zu geeigneten Materialien können gehören: Metalle (zum Beispiel Edelstahl, Aluminium), Kunststoffe (zum Beispiel Polystyrol, Polypropylen), Holz, Verbundmaterialien (zum Beispiel Kohlefaser) und dergleichen. Die Materialien für die Rotoren und Rotorbaugruppen können anhand eines oder mehrerer von Festigkeit, Gewicht, Belastbarkeit, Steifigkeit, Kosten, Verarbeitungseigenschaften und anderer Materialeigenschaften ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen können Adapter aus einem Material hergestellt werden, das eine höhere Belastbarkeit als andere Rotorbaugruppenelemente (zum Beispiel die Nabe, Blätter) aufweist, um die Verschleißfestigkeit und Langlebigkeit der Befestigungsmerkmale und Passverbindungsflächen zu verbessern. Zum Beispiel können die Nabe und die Blätter aus Kunststoffmaterialien gebildet werden, während der Adapter aus metallischen Materialien gebildet werden kann. Die im vorliegenden Text beschriebenen Kopplungen können eines oder mehrere von Befestigungsmitteln (zum Beispiel Schrauben, Mutter, Bolzen, Stifte, Niete), Presspassungen, Rastpassungen, Klebstoffe, Schweißen und dergleichen verwenden. Gewünschtenfalls können beliebige der Kopplungen zwischen Rotorbaugruppenelementen (zum Beispiel Blätter, Nabe, Adapter, Antriebswelle oder Zwischenkomponenten davon) die im vorliegenden Text offenbarten selbstfestziehenden Befestigungsmerkmale verwenden.
Wir wenden uns nun den Zeichnungen zu. 1 und 2 veranschaulichen einen Rotor 100 für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen. Der Rotor 100 enthält eine Nabe 10 und mehrere Rotorblätter 20. Obgleich der Rotor 100 so gezeigt ist, dass er zwei Rotorblätter 20 aufweist, kann jede geeignete Anzahl von Rotorblättern verwendet werden (zum Beispiel eins, zwei, drei, vier, fünf oder mehr). Jedes Rotorblatt 20 enthält ein proximales Ende 21 und ein distales Ende 22. Die Rotorblätter 20 können mit der Nabe 10 durch ihre jeweiligen proximalen Enden 21 gekoppelt werden, wie zum Beispiel durch eine dauerhafte Kopplung oder durch lösbare Kopplungen, wie zuvor im vorliegenden Text beschrieben. In einigen Fällen können die Rotorblätter 20 integral mit der Nabe 10 ausgebildet sein. Die Nabe 10 und die Rotorblätter 20 können durch eine geeignete Antriebswelle (nicht gezeigt) angetrieben werden, um sich in einer Richtung A zu drehen, die als entgegen dem Uhrzeigersinn veranschaulicht ist. Jedoch können die Nabe 10 und die Rotorblätter 20 in anderen Ausführungsformen für eine Drehung im Uhrzeigersinn oder für eine Drehung in beiden Richtungen konfiguriert sein.
Die Nabe 10 kann ein Befestigungsmerkmal 11 zum Koppeln der Nabe mit der Antriebswelle enthalten. Das Befestigungsmerkmal kann an jedem geeigneten Abschnitt der Nabe 10 angeordnet sein, wie zum Beispiel auf der Außenseite, im Inneren, oben, unten oder an den Seiten der Nabe 10. Zum Beispiel kann das Befestigungsmerkmal 11 in eine Kavität 12 der Nabe 10 angeordnet sein, wobei die Kavität 12 dafür geformt ist, ein Ende einer Antriebswelle aufzunehmen. Das Befestigungsmerkmal 11 kann integral mit der Nabe 10 ausgebildet sein, dergestalt, dass die Nabe direkt mit der Antriebswelle gekoppelt werden kann. Alternativ kann die Nabe 10 indirekt mit der Antriebswelle gekoppelt werden, wie zum Beispiel durch einen Adapter, wie zuvor im vorliegenden Text beschrieben. Zum Beispiel kann der Adapter dafür konfiguriert sein, in die Kavität 12 der Nabe 10 eingeschoben zu werden. Dementsprechend kann das Befestigungsmerkmal 11 an dem Adapter dergestalt angeordnet sein, dass die Passverbindung zwischen dem Adapter und der Antriebswelle gebildet wird anstatt direkt zwischen der Nabe 10 und der Antriebswelle. Der Adapter kann so ausgebildet sein, dass er eine höhere Belastbarkeit besitzt als die Nabe, um die Lebensdauer des Befestigungsmerkmals 11 und der Passverbindung zu verbessern, wie an anderer Stelle im vorliegenden Text beschrieben.
Das Befestigungsmerkmal 11 kann ein Innenschraubgewinde enthalten, das dafür konfiguriert ist, eine Passverbindung mit einem komplementären Befestigungsmerkmal an der Antriebswelle (zum Beispiel ein Außenschraubgewinde) zu bilden. Obgleich das Befestigungsmerkmal 11 in den 1 und 2 als ein Schraubgewinde gezeigt ist, soll dies keine Einschränkung sein, und jegliche Beschreibungen im vorliegenden Text bezüglich Schraubgewinden können auch alle geeigneten Arten von Befestigungsmerkmalen angewendet werden. Das Befestigungsmerkmal 11 kann eine Richtungsgebundenheit aufweisen, dergestalt, dass die Passverbindung durch Drehung in einer Richtung B festgezogen wird, die als im Uhrzeigersinn gezeigt ist. In einigen Fällen können die Drehachsen der Drehrichtung A und der Festziehrichtung B koaxial sein. Alternativ brauchen die Drehachsen nicht koaxial zu sein.
In einigen Ausführungsformen ist die Festziehrichtung B dafür konfiguriert, der Drehrichtung A entgegengesetzt zu sein, dergestalt, dass die Passverbindung, die durch das Befestigungsmerkmal 11 gebildet wird, sich selbst festzieht, wenn sich der Rotor dreht. Wenn zum Beispiel die Drehrichtung A entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft, so kann die Festziehrichtung B im Uhrzeigersinn verlaufen (zum Beispiel bei rechtsläufigen Schraubgewinden), wie in den 1 und 2 gezeigt. Wenn umgekehrt die Drehrichtung A im Uhrzeigersinn verläuft, so kann die Festziehrichtung B entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen (zum Beispiel bei linksläufigen Schraubgewinden). Indem man die Drehrichtung A und die Festziehrichtung B einander entgegengesetzt konfiguriert, kann des Weiteren der Luftwiderstand, der auf die Rotorblätter 20 während des Betriebes wirkt, durch die Reibung ausgeglichen werden, die auf die Passverbindung des Befestigungsmerkmals 11 wirkt, wodurch die Größenordnung von Vibrationen und anderen Reibungsverschleiß verursachenden Bewegungen, die auf den Rotor 100 wirken, reduziert werden.
3 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Rotors 200 für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen. Der Rotor 200 enthält eine Nabe 210 und Rotorblätter 220. Die Nabe 210 kann als ein Einsatz 213 mit einem zylindrischen Körper 210a und einer konischen Kappe 210b konfiguriert sein. Die Rotorblätter 220 können mit einer zylindrischen Aufnahme 220a ausgebildet sein, die einen Durchgang zum Aufnehmen des Einsatzes 213 aufweist. Die Rotorblätter 220 können miteinander über die Aufnahme 220a verbunden sein. In einigen Fällen können die Rotorblätter 220 in einem einzelnen integralen Stück mit der Aufnahme 220a integriert sein. Die Rotorblätter 220 können mit der Nabe 210 durch Einführen des Einsatzes 213 in die Aufnahme 220a gekoppelt werden. Optional kann die Kappe 210b des Einsatzes 213 eine größere maximale Querschnittsfläche haben als der Körper 210a, um die Tiefe zu steuern, auf die der Einsatz 213 in die Aufnahme 220a eingefügt werden kann. Der Einsatz 213 kann dauerhaft befestigt oder lösbar in der Aufnahme 220a gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der Einsatz 213 in der Aufnahme 220a durch Befestigungsmittel, Presspassungen, Rastpassungen, Klebstoffe, Schweißen und dergleichen gekoppelt werden.
Der Körper 210a des Einsatzes 213 kann ein Befestigungsmerkmal 211 (zum Beispiel ein Innenschraubgewinde) enthalten, das in einer Kavität 211a angeordnet ist, ähnlich der Konfiguration des Rotors 100. Gleichermaßen kann das Befestigungsmerkmal 211 dafür konfiguriert sein, in einer Richtung festgezogen zu werden, die der Drehung des Rotors 200 entgegengesetzt ist, um ein Selbstfestziehen während des Rotorbetriebes bereitzustellen. Optional kann das Befestigungsmerkmal 211 auf einem Adapter angeordnet sein, der in der Kavität 211a eingefügt und mit dem Körper 210a gekoppelt wurde.
4 und 5 veranschaulichen ein weiteres Beispiel eines Rotors 300 für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen. Die Konfiguration des Rotors 300 ist ähnlich der Konfiguration des Rotors 200, und alle Elemente des Rotors 300, die nicht ausdrücklich im vorliegenden Text beschrieben sind, können die gleichen sein wie bei dem Rotor 200, oder ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften des Rotors 200 können auf den Rotor 300 angewendet werden. Der Rotor 300 kann dafür konfiguriert sein, sich im Uhrzeigersinn zu drehen. Das Befestigungsmerkmal 311 des Rotors 300 kann entlang einer Festziehrichtung C festgezogen werden. Die Festziehrichtung C kann entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen, so dass die Passverbindung, die durch das Befestigungsmerkmal 311 gebildet wird, durch die Drehung des Rotors 300 im Uhrzeigersinn von selbst festgezogen wird. Zum Beispiel kann das Befestigungsmerkmal 311 ein linksläufiges Innenschraubgewinde sein, das dafür konfiguriert ist, mit einem komplementären linksläufigen Außenschraubgewinde einer Antriebswelle gekoppelt zu werden. Alternativ kann die Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen, und die Festziehrichtung C kann im Uhrzeigersinn verlaufen.
6 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Rotors 400 für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen. Die Konfiguration des Rotors 400 ist ähnlich der Konfiguration des Rotors 100, und alle Elemente des Rotors 400, die nicht speziell im vorliegenden Text beschrieben werden, können die gleichen sein wie bei dem Rotor 100, oder ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften des Rotors 100 können auf den Rotor 400 angewendet werden. Der Rotor 400 enthält eine Nabe 410 mit Befestigungsmerkmalen 411, die an einem Vorsprung 410a der Nabe 410 angeordnet sind. Der Vorsprung 410a kann dafür geformt sein, in eine Kavität in einer Antriebswelle (nicht gezeigt) eingeschoben zu werden. Dementsprechend kann das Befestigungsmerkmal 411 ein Außenschraubgewinde sein, das dafür konfiguriert ist, mit einem komplementären Innenschraubgewinde zusammenzupassen, das in der Kavität der Antriebswelle angeordnet ist. Optional kann das Befestigungsmerkmal 411 auf einem Adapter angeordnet sein, der auf oder über dem Vorsprung 410a sitzt und so geformt ist, dass er in die Kavität der Antriebswelle eingeschoben werden kann. Wie zuvor im vorliegenden Text beschrieben, kann die Festziehrichtung des Befestigungsmerkmals 411 der Drehrichtung des Rotors 400 entgegengesetzt sein, um ein Selbstfestziehen während des Rotorbetriebes zu ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen kann das Befestigungsmerkmal 411 an der Nabe 410 mittels eines Verbindungselements 31a angebracht werden, das an der Nabe 410 angeordnet ist. Das Verbindungselement 31a kann mit der Nabe 410 integral ausgebildet sein. Umgekehrt kann das Verbindungselement 31a von der Nabe 410 separat ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Verbindungselement 31a auf der Unterseite der Nabe 410 ausgebildet und dafür konfiguriert sein, die Oberseite des Vorsprungs 410a in Eingriff zu nehmen, um das Befestigungsmerkmal 411 mit der Nabe 410 zu koppeln. Das Verbindungselement 31a kann mit dem Vorsprung 410a unter Verwendung jedes geeigneten Mittels gekoppelt werden, wie zum Beispiel Befestigungsmittel, Presspassungen, Rastpassungen, Klebstoffe, Schweißen und dergleichen. Das Verbindungselement 31a und der Vorsprung 410a können fest miteinander gekoppelt sein. Alternativ kann das Verbindungselement 31a lösbar mit dem Vorsprung 410a gekoppelt sein.
7A und 7B veranschaulichen einen Rotor 500 für ein bewegliches Objekt gemäß Ausführungsformen. Der Rotor 500 enthält eine Nabe 510 und Blätter 520. Die Blätter 520 können integral mit der Nabe 510 ausgebildet sein. Die Nabe 510 kann ein Befestigungsmerkmal 511 zum Koppeln des Rotors mit einer Antriebswelle enthalten. Das Befestigungsmerkmal 511 kann selbstfestziehend sein, dergestalt, dass eine Drehung des Rotors 500 die Passverbindung des Befestigungsmerkmals 511 an der Antriebswelle festzieht, wie im vorliegenden Text beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Befestigungsmerkmal 511 ein Arretierungsmerkmal sein, das dafür konfiguriert ist, die Nabe 510 in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung relativ zu der Antriebswelle zu arretieren. Zum Beispiel kann das Befestigungsmerkmal 511 eine Öffnung 512, ein Paar Führungen 513 und ein Paar Endanschläge 514 enthalten, die dafür konfiguriert sind, den Rotor 500 an einer Antriebswelle zu arretieren, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird. Die Öffnung 512 kann einen Durchgang durch die Mitte der Nabe 510 bereitstellen. Die Führungen 513 können gekrümmte Schrägen sein, die innerhalb des Durchgangs angeordnet sind und den Umfang eines Abschnitts der Öffnung 512 reduzieren. Die Führungen 513 können den Umfang der Öffnung 512 teilweise umspannen, dergestalt, dass jede Führung an einem Ende durch einen Spalt 515 und am anderen Ende durch einen Endanschlag 514 begrenzt wird. Die Endanschläge 514 können Vorsprünge sein, die sich in die Öffnung 512 in Richtung der Rotationsachse des Rotors 500 erstrecken. Die Endanschläge 514 können eine größere Dicke haben als die Führungen 513, dergestalt, dass die Oberseiten der Endanschläge 514 mit der Oberseite des Rotors 500 bündig sind, während die Oberseiten der Führungen 513 von der Oberseite des Rotors 500 versetzt sind. Die Oberseite kann die Flächen meinen, die in der Darstellung von 7A sichtbar sind.
8A, 8B und 8C veranschaulichen einen Abschnitt einer Antriebswelle 600 eines Rotors gemäß Ausführungsformen. Die Antriebswelle 600 kann einen Wellenkörper 602, eine Basis 604 und ein Befestigungsmerkmal 606 enthalten. Das Befestigungsmerkmal 606 kann dafür konfiguriert sein, eine Passverbindung mit komplementären Befestigungsmerkmalen eines Rotors zu bilden. Optional kann das Befestigungsmerkmal 606 ein selbstfestziehendes Befestigungsmerkmal sein, wie im vorliegenden Text beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Befestigungsmerkmal 606 ein Arretierungsmerkmal sein, das dafür konfiguriert ist, einen Rotor in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung relativ zu der Antriebswelle 600 zu arretieren. Zum Beispiel können die Befestigungsmerkmale ein Paar Vorsprünge 608 enthalten, die so geformt sind, dass sie die Nabe 510 des Rotors 500 montieren und arretieren, indem sie die Öffnung 512, die Führungen 513 und die Endanschläge 514 in Eingriff nehmen, wie unten beschrieben. Die Vorsprünge 608 können gerundete Strukturen sein, die sich von dem Wellenkörper 602 in einer geeigneten Höhe oberhalb der Basis 604 auswärts erstrecken. Die Vorsprünge 608 können symmetrisch um die Rotationsachse der Antriebswelle 600 angeordnet sein und können so geformt sein, dass sie in die Lücken 515 des Rotors 500 passen.
9–12 veranschaulichen den Rotor 500, der an der Antriebswelle 600 montiert ist. In 9 sind der Rotor 500 und ein Abschnitt der Antriebswelle 600 vor der Montage gezeigt. In 10 wird das Ende der Antriebswelle 600 in die Nabe 510 eingeführt, dergestalt, dass die Vorsprünge 608 durch die Lücken 515 reichen, die durch die Führungen 513 in der Öffnung 512 gebildet werden. Um den Rotor 500 an der Antriebswelle 600 festzuziehen, kann der Rotor 500 entlang einer Festziehrichtung relativ zu der Antriebswelle 600 gedreht werden, die in 11 als im Uhrzeigersinn gezeigt ist. Während sich der Rotor 500 dreht, gleiten die Vorsprünge 608 in der Öffnung 512 und über die Oberseiten der Führungen 513, bis sie gegen die Endanschläge 514 gedrückt werden, wodurch die Kopplung zwischen dem Rotor 500 und der Antriebswelle 600 festgezogen wird. Optional können die Oberseiten der Führungen 513 aufwärts gewinkelt sein, dergestalt, dass die Passverbindung festgezogen werden kann, wenn die Vorsprünge 608 entlang den Führungen 513 vorangeschoben werden. Alternativ können die Oberseiten der Führungen 513 flach sein. 12 veranschaulicht die endgültige arretierte Position des Rotors 500 und der Antriebswelle 600. In der arretierten Position können die Vorsprünge 608 dafür konfiguriert sein, an den Führungen 513 in einer Position zu ruhen, welche die Endanschläge 514 in Eingriff nimmt, dergestalt, dass verhindert wird, dass sich der Rotor 500 von der Antriebswelle 600 abkoppelt. Zum Beispiel können die Vorsprünge 608 gegen die Oberseiten der Führungen 513 gedrückt werden, um zu verhindern, dass sich der Rotor 500 relativ zu der Antriebswelle 600 in Längsrichtung bewegt. Des Weiteren kann der Rotor 500 in einigen Ausführungsformen dafür konfiguriert sein, sich in einer Richtung zu drehen, die der Festziehrichtung entgegengesetzt ist, dergestalt, dass der Rotor 500 an der Antriebswelle 600 durch die bei der Drehung generierten Kräfte von selbst festgezogen wird, wie im vorliegenden Text beschrieben. Zum Beispiel ist in den Ausführungsformen der 9–12 die Festziehrichtung als im Uhrzeigersinn gezeigt, und die Drehrichtung ist entgegen dem Uhrzeigersinn gezeigt, dergestalt, dass die Vorsprünge 608 durch die Drehung des Rotors 500 entgegen dem Uhrzeigersinn bündig gegen die Endanschläge 514 gehalten werden. Wenn jedoch der Rotor 500 dafür konfiguriert ist, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, so können die Befestigungsmerkmale 511, 606 dergestalt konfiguriert sein, dass die Festziehrichtung zum Arretieren des Rotors 500 entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft.
Die im vorliegenden Text beschriebenen Systeme, Vorrichtungen und Verfahren können auf eine breite Vielfalt beweglicher Objekte angewendet werden. Wie zuvor angesprochen, kann jede Beschreibung eines Luftfahrzeugs im vorliegenden Text für jedes bewegliche Objekt gelten und verwendet werden. Ein bewegliches Objekt der vorliegenden Erfindung kann dafür konfiguriert sein, sich in jeder geeigneten Umgebung zu bewegen, wie zum Beispiel in der Luft (zum Beispiel ein Starrflügler, ein Drehflügler oder ein Flugzeug, das weder ein Starrflügler noch ein Drehflügler ist), im Wasser (zum Beispiel ein Schiff oder ein Unterseeboot), an Land (zum Beispiel ein Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel ein Pkw, ein Lkw, ein Bus, ein Van, ein Motorrad, eine bewegliche Struktur oder ein beweglicher Rahmen, wie zum Beispiel ein Stab, eine Angelrute; oder ein Zug), unter Grund (zum Beispiel eine U-Bahn), im Weltraum (zum Beispiel ein Raumschiff, ein Satellit oder eine Sonde), oder beliebige Kombinationen dieser Umgebungen. Das bewegliche Objekt kann ein Fahrzeug sein, wie zum Beispiel ein Fahrzeug, wie es an anderer Stelle im vorliegenden Text beschrieben ist. In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Objekt an einem lebenden Subjekt angebracht werden, wie zum Beispiel an einem Menschen oder einem Tier. Zu geeigneten Tieren können gehören: Vögel, Hunde, Katzen, Pferde, Rinder, Schafe, Schweine, Delfine, Nagetiere, und Insekten.
Das bewegliche Objekt kann befähigt sein, sich frei in der Umgebung in sechs Freiheitsgraden zu bewegen (zum Beispiel drei Freiheitsgrade in Translation und drei Freiheitsgrade in Rotation). Alternativ kann die Bewegung des beweglichen Objekts auf einen oder mehrere Freiheitsgrade beschränkt werden, wie zum Beispiel durch einen zuvor festgelegten Pfad, eine zuvor festgelegte Bahn oder eine zuvor festgelegte Orientierung. Die Bewegung kann durch jeden geeigneten Betätigungsmechanismus betätigt werden, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor. Der Betätigungsmechanismus des beweglichen Objekts kann durch jede geeignete Energiequelle versorgt werden, wie zum Beispiel elektrische Energie, magnetische Energie, Solarenergie, Windenergie, Schwerkraftenergie, chemische Energie, Kernenergie oder jede geeignete Kombination davon. Das bewegliche Objekt kann einen Eigenantrieb über ein Vortriebssystem besitzen, wie an anderer Stelle im vorliegenden Text beschrieben ist. Das Vortriebssystem kann optional über eine Energiequelle versorgt werden, wie zum Beispiel elektrische Energie, magnetische Energie, Solarenergie, Windenergie, Schwerkraftenergie, chemische Energie, Kernenergie oder jede geeignete Kombination davon. Alternativ kann das bewegliche Objekt von einem Lebewesen getragen werden.
In einigen Fällen kann das bewegliche Objekt ein Fahrzeug sein. Zu geeigneten Fahrzeugen können Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Raumfahrzeuge oder Landfahrzeuge gehören. Zum Beispiel können Luftfahrzeuge Starrflügler (zum Beispiel Flugzeuge, Gleiter), Drehflügler (zum Beispiel Hubschrauber, Tragschrauber), Flugzeuge mit sowohl starren Flügeln als auch drehenden Flügeln oder Flugzeuge mit keinem davon (zum Beispiel Prallluftschiffe, Heißluftballons) sein. Ein Fahrzeug kann einen Eigenantrieb haben, wie zum Beispiel einen Eigenantrieb durch die Luft, auf oder im Wasser, im Weltraum oder auf oder unter dem Land. Ein Fahrzeug mit Eigenantrieb kann ein Vortriebssystem nutzen wie zum Beispiel ein Vortriebssystem, das einen oder mehrere Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Räder, Achsen, Magnete, Rotoren, Propeller, Blätter, Düsen oder geeignete Kombinationen davon enthält. In einigen Fällen kann das Vortriebssystem verwendet werden, um es dem beweglichen Objekt zu ermöglichen, von einer Oberfläche abzuheben, auf einer Oberfläche zu landen, seine momentane Position und/oder Orientierung zu halten (zum Beispiel zu schweben), seine Orientierung zu ändern und/oder seine Position zu ändern.
Das bewegliche Objekt kann durch einen Nutzer ferngesteuert oder vor Ort durch eine Insassen in oder auf dem beweglichen Objekt gesteuert werden. In einigen Ausführungsformen ist das bewegliche Objekt ein unbemanntes bewegliches Objekt, wie zum Beispiel ein UAV (Unmanned Aerial Vehicle). Ein unbemanntes bewegliches Objekt, wie zum Beispiel ein UAV, hat keinen Insassen an Bord des beweglichen Objekts. Das bewegliche Objekt kann durch einen Menschen oder ein autonomes Steuerungssystem (zum Beispiel ein Computersteuerungssystem) oder eine geeignete Kombination davon gesteuert werden. Das bewegliche Objekt kann ein autonomer oder halbautonomer Roboter sein, wie zum Beispiel ein Roboter, der mit einer künstlichen Intelligenz konfiguriert ist.
Das bewegliche Objekt kann jede geeignete Größe und/oder Abmessung haben. In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Objekt eine Größe und/oder Abmessungen haben, die den Zustieg eines Menschen in oder auf das Fahrzeug gestatten. Alternativ kann das bewegliche Objekt eine Größe und/oder Abmessungen haben, die kleiner sind als solche, die den Zustieg eines Menschen in oder auf das Fahrzeug gestatten. Das bewegliche Objekt kann eine Größe und/oder Abmessungen haben, die es erlauben, dass es von einem Menschen angehoben und getragen werden kann. Alternativ kann das bewegliche Objekt eine Größe und/oder Abmessungen haben, die größer sind als solche, die es erlauben, dass es von einem Menschen angehoben und getragen werden kann. In einigen Fällen kann das bewegliche Objekt eine maximale Abmessung (zum Beispiel Länge, Breite, Höhe, Durchmesser, Diagonale) von ungefähr 2 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm, 1 m, 2 m, 5 m oder 10 m haben, oder die Mindestabmessung kann ungefähr 2 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm, 1 m, 2 m, 5 m oder 10 m betragen. Zum Beispiel kann die Distanz zwischen Wellen gegenüberliegender Rotoren des beweglichen Objekts maximal ungefähr 2 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm, 1 m, 2 m, 5 m oder 10 m betragen. Alternativ kann die Distanz zwischen Wellen gegenüberliegender Rotoren mindestens ungefähr 2 cm, 5 cm, 10 cm, 50 cm, 1 m, 2 m, 5 m oder 10 m betragen.
In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Objekt ein Volumen von weniger als 100 cm × 100 cm × 100 cm, weniger als 50 cm × 50 cm × 30 cm oder weniger als 5 cm × 5 cm × 3 cm haben. Das Gesamtvolumen des beweglichen Objekts kann maximal ungefähr 1 cm³, 2 cm³, 5 cm³, 10 cm³, 20 cm³, 30 cm³, 40 cm³, 50 cm³, 60 cm³, 70 cm³, 80 cm³, 90 cm³, 100 cm³, 150 cm³, 200 cm³, 300 cm³, 500 cm³, 750 cm³, 1000 cm³, 5000 cm³, 10.000 cm³, 100.000 cm³, 1 m³ oder 10 m³ betragen. Umgekehrt kann das Gesamtvolumen des beweglichen Objekts mindestens ungefähr 1 cm³, 2 cm³, 5 cm³, 10 cm³, 20 cm³, 30 cm³, 40 cm³, 50 cm³, 60 cm³, 70 cm³, 80 cm³, 90 cm³, 100 cm³, 150 cm³, 200 cm³, 300 cm³, 500 cm³, 750 cm³, 1000 cm³, 5000 cm³, 10.000 cm³, 100.000 cm³, 1 m³ oder 10 m³ betragen.
In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Objekt eine Aufstandsfläche (womit die seitliche Querschnittsfläche gemeint sein kann, die das bewegliche Objekt in Anspruch nimmt) von maximal ungefähr 32.000 cm², 20.000 cm², 10.000 cm², 1.000 cm², 500 cm², 100 cm², 50 cm², 10 cm² oder 5 cm² haben. Umgekehrt kann die Aufstandsfläche mindestens ungefähr 32.000 cm², 20.000 cm², 10.000 cm², 1.000 cm², 500 cm², 100 cm², 50 cm², 10 cm² oder 5 cm² betragen.
In einigen Fällen kann das bewegliche Objekt maximal 1000 kg wiegen. Das Gewicht des beweglichen Objekts kann maximal ungefähr 1000 kg, 750 kg, 500 kg, 200 kg, 150 kg, 100 kg, 80 kg, 70 kg, 60 kg, 50 kg, 45 kg, 40 kg, 35 kg, 30 kg, 25 kg, 20 kg, 15 kg, 12 kg, 10 kg, 9 kg, 8 kg, 7 kg, 6 kg, 5 kg, 4 kg, 3 kg, 2 kg, 1 kg, 0,5 kg, 0,1 kg, 0,05 kg oder 0,01 kg betragen. Umgekehrt kann das Gewicht mindestens ungefähr 1000 kg, 750 kg, 500 kg, 200 kg, 150 kg, 100 kg, 80 kg, 70 kg, 60 kg, 50 kg, 45 kg, 40 kg, 35 kg, 30 kg, 25 kg, 20 kg, 15 kg, 12 kg, 10 kg, 9 kg, 8 kg, 7 kg, 6 kg, 5 kg, 4 kg, 3 kg, 2 kg, 1 kg, 0,5 kg, 0,1 kg, 0,05 kg oder 0,01 kg betragen.
In einigen Ausführungsformen kann ein bewegliches Objekt relativ zu einer von dem beweglichen Objekt getragenen Last klein sein. Die Last kann eine Nutzlast und/oder einen Träger enthalten, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird. In einigen Beispielen kann ein Verhältnis des Gewichts eines beweglichen Objekts zum Gewicht einer Last größer als, kleiner als oder gleich ungefähr 1:1 sein. In einigen Fällen kann ein Verhältnis des Gewichts eines beweglichen Objekts zum Gewicht einer Last größer als, kleiner als oder gleich ungefähr 1:1 sein. Optional kann ein Verhältnis eines Trägergewichtes zum Gewicht einer Last größer als, kleiner als oder gleich ungefähr 1:1 sein. Gewünschtenfalls das kann Verhältnis des Gewichts eines beweglichen Objekts zum Gewicht einer Last maximal 1:2, 1:3, 1:4, 1:5 oder 1:10 betragen. Umgekehrt kann das Verhältnis des Gewichts eines beweglichen Objekts zum Gewicht einer Last auch mindestens 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 10:1 betragen.
In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Objekt einen niedrigen Energieverbrauch haben. Zum Beispiel kann das bewegliche Objekt weniger als ungefähr 5 W/h, 4 W/h, 3 W/h, 2 W/h oder 1 W/h verbrauchen. In einigen Fällen kann ein Träger des beweglichen Objekts einen niedrigen Energieverbrauch haben. Zum Beispiel kann der Träger weniger als ungefähr 5 W/h, 4 W/h, 3 W/h, 2 W/h oder 1 W/h verbrauchen. Optional kann eine Nutzlast des beweglichen Objekts einen niedrigen Energieverbrauch haben, wie zum Beispiel weniger als ungefähr 5 W/h, 4 W/h, 3 W/h, 2 W/h oder 1 W/h.
13 veranschaulicht ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) 700 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das UAV kann ein Beispiel eines beweglichen Objekts sein, wie im vorliegenden Text beschrieben. Das UAV 700 kann ein Vortriebssystem mit vier Rotoren 702, 704, 706 und 708 enthalten. Es kann jede beliebige Anzahl von Rotoren verwendet werden (zum Beispiel eins, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr). Die Rotoren können Ausführungsformen der selbstfestziehenden Rotoren sein, die an anderer Stelle im vorliegenden Text beschrieben sind. Die Rotoren, Rotorbaugruppen oder anderen Vortriebssysteme des unbemannten Luftfahrzeugs können es dem unbemannten Luftfahrzeug ermöglichen, zu schweben oder seine Position beizubehalten, seine Orientierung zu ändern und/oder seine Position zu ändern. Die Distanz zwischen Wellen gegenüberliegender Rotoren kann jede geeignete Länge 710 betragen. Zum Beispiel kann die Länge 710 maximal 2 m betragen oder maximal 5 m betragen. In einigen Ausführungsformen kann die Länge 710 im Bereich von 40 cm bis 7 m, von 70 cm bis 2 m oder von 5 cm bis 5 m liegen. Jede Beschreibung eines UAV im vorliegenden Text kann für ein bewegliches Objekt gelten, wie zum Beispiel ein bewegliches Objekt eines anderen Typs, und umgekehrt.
In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Objekt dafür konfiguriert sein, eine Last zu transportieren. Die Last kann eines oder mehrere von Passagieren, Fracht, Ausrüstung, Instrumente und dergleichen enthalten. Die Last kann in einem Gehäuse untergebracht werden. Das Gehäuse kann von dem Gehäuse des beweglichen Objekts getrennt sein oder kann Teil eines Gehäuses für ein bewegliches Objekt sein. Alternativ kann die Last mit einem Gehäuse versehen werden, während das bewegliche Objekt kein Gehäuse hat. Alternativ können Teile der Last oder die gesamte Last ohne ein Gehäuse auskommen. Die Last kann relativ zu dem beweglichen Objekt starr befestigt werden. Optional kann die Last relativ zu dem beweglichen Objekt beweglich (zum Beispiel relativ zu dem beweglichen Objekt translatierbar oder drehbar) sein.
In einigen Ausführungsformen enthält die Last eine Nutzlast. Die Nutzlast kann dafür konfiguriert sein, keinerlei Operationen oder Funktionen auszuführen. Alternativ kann die Nutzlast eine Nutzlast sein, die dafür konfiguriert ist, Operationen oder Funktionen auszuführen, auch als eine funktionale Nutzlast bekannt. Zum Beispiel kann die Nutzlast einen oder mehrere Sensoren zum Vermessen eines oder mehrerer Ziele enthalten. Es kann jeder geeignete Sensor in die Nutzlast integriert werden, wie zum Beispiel eine Bildaufnahmevorrichtung (zum Beispiel eine Kamera), eine Tonaufnahmevorrichtung (zum Beispiel ein Parabolmikrofon), eine Infrarotbildgabevorrichtung oder eine Ultraviolettbildgabevorrichtung. Der Sensor kann statische Lesedaten (zum Beispiel ein Foto) oder dynamische Lesedaten (zum Beispiel ein Video) bereitstellen. In einigen Ausführungsformen stellt der Sensor Lesedaten für das Ziel der Nutzlast bereit. Alternativ oder in Kombination kann die Nutzlast einen oder mehrere Sender zum Aussenden von Signalen an ein oder mehrere Ziele enthalten. Jeder geeignete Sender kann verwendet werden, wie zum Beispiel ein Lichtquelle oder eine Schallquelle. In einigen Ausführungsformen enthält die Nutzlast einen oder mehrere Transceiver, wie zum Beispiel für die Kommunikation mit einem Modul, das von dem beweglichen Objekt räumlich entfernt ist. Optional kann die Nutzlast dafür konfiguriert sein, mit der Umgebung oder einem Ziel zu interagieren. Zum Beispiel kann die Nutzlast ein Werkzeug, ein Instrument oder einen Mechanismus enthalten, das bzw. der in der Lage ist, Objekte, wie zum Beispiel einen robotischen Arm, zu bewegen.
Optional kann die Last einen Träger enthalten. Der Träger kann für die Nutzlast bereitgestellt sein, und die Nutzlast kann mit dem beweglichen Objekt über den Träger entweder direkt (zum Beispiel in direktem Kontakt mit dem beweglichen Objekt) oder indirekt (zum Beispiel ohne Kontakt mit dem beweglichen Objekt) gekoppelt werden. Umgekehrt kann die Nutzlast an dem beweglichen Objekt montiert werden, ohne dass ein Träger erforderlich ist. Die Nutzlast kann integral mit dem Träger ausgebildet sein. Alternativ kann die Nutzlast lösbar mit dem Träger gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann die Nutzlast ein oder mehrere Nutzlastelemente enthalten, und ein oder mehrere der Nutzlastelemente können relativ zu dem beweglichen Objekt und/oder dem Träger beweglich sein, wie oben beschrieben.
Der Träger kann integral mit dem beweglichen Objekt ausgebildet sein. Alternativ kann der Träger lösbar mit dem beweglichen Objekt gekoppelt sein. Der Träger kann mit dem beweglichen Objekt direkt oder indirekt gekoppelt sein. Der Träger kann die Nutzlast stützen (zum Beispiel mindestens einen Teil des Gewichts der Nutzlast tragen). Der Träger kann eine geeignete Montagestruktur (zum Beispiel eine Kardanringplattform) enthalten, die in der Lage ist, die Bewegung der Nutzlast zu stabilisieren und/oder zu richten. In einigen Ausführungsformen kann der Träger dafür ausgelegt sein, den Zustand der Nutzlast (zum Beispiel Position und/oder Orientierung) relativ zu dem beweglichen Objekt zu steuern. Zum Beispiel kann der Träger dafür konfiguriert sein, sich relativ zu dem beweglichen Objekt (zum Beispiel mit Bezug auf einen, zwei oder drei Translationsgrade und/oder einen, zwei oder drei Rotationsgrade) dergestalt zu bewegen, dass die Nutzlast seinen Position und/oder Orientierung relativ zu einem geeigneten Bezugsrahmen ungeachtet der Bewegung des beweglichen Objekts beibehält. Der Bezugsrahmen kann ein fester Bezugsrahmen sein (zum Beispiel die Umgebung). Alternativ kann der Bezugsrahmen ein beweglicher Bezugsrahmen sein (zum Beispiel das bewegliche Objekt, ein Nutzlastziel).
In einigen Ausführungsformen kann der Träger dafür konfiguriert sein, eine Bewegung der Nutzlast relativ zu dem Träger und/oder dem beweglichen Objekt zu gestatten. Die Bewegung kann ein Translation mit Bezug auf bis zu drei Freiheitsgrade (zum Beispiel entlang einer, zwei oder drei Achsen) oder eine Drehung mit Bezug auf bis zu drei Freiheitsgrade (zum Beispiel um einen, zwei oder drei Achsen) oder eine geeignete Kombination davon sein.
In einigen Fällen kann der Träger eine Trägerrahmenbaugruppe und eine Trägerbetätigungsbaugruppe enthalten. Die Trägerrahmenbaugruppe kann die Nutzlast strukturell stützen. Die Trägerrahmenbaugruppe kann einzelne Trägerrahmenkomponenten enthalten, von denen einige relativ zueinander beweglich sein können. Die Trägerbetätigungsbaugruppe kann einen oder mehrere Aktuatoren (zum Beispiel Motoren) enthalten, die eine Bewegung der einzelnen Trägerrahmenkomponenten betätigen. Die Aktuatoren können die Bewegung mehrerer Trägerrahmenkomponenten gleichzeitig erlauben oder können dafür konfiguriert sein, die Bewegung einer einzelnen Trägerrahmenkomponente auf einmal zu gestatten. Die Bewegung der Trägerrahmenkomponenten kann eine entsprechende Bewegung der Nutzlast hervorrufen. Zum Beispiel kann die Trägerbetätigungsbaugruppe eine Drehung einer oder mehrerer Trägerrahmenkomponenten um eine oder mehrere Drehachsen betätigen (zum Beispiel Rollachse, Längsneigungsachse oder Querneigungsachse). Die Drehung der einen oder mehreren Trägerrahmenkomponenten kann eine Nutzlast veranlassen, sich um eine oder mehrere Drehachsen relativ zu dem beweglichen Objekt zu drehen. Alternativ oder in Kombination kann die Trägerbetätigungsbaugruppe eine Translation einer oder mehrerer Trägerrahmenkomponenten entlang einer oder mehrerer Translationsachsen betätigen und dadurch eine Translation der Nutzlast entlang einer oder mehrerer entsprechender Achsen relativ zu dem beweglichen Objekt erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann die Bewegung des beweglichen Objekts, des Trägers und der Nutzlast relativ zu einem festen Bezugsrahmen (zum Beispiel der Umgebung) und/oder zueinander durch einen Terminal gesteuert werden. Der Terminal kann eine Fernsteuerung an einer Stelle sein, die von dem beweglichen Objekt, dem Träger und/oder der Nutzlast entfernt ist. Der Terminal kann an einer Stützplattform angeordnet oder auf einer Stützplattform befestigt sein. Alternativ kann der Terminal eine handgehaltene oder am Körper getragene Vorrichtung sein. Zum Beispiel kann der Terminal ein Smartphone, ein Tablet, einen Laptop, einen Computer, eine Brille, Handschuhe, ein Helm, ein Mikrofon oder geeignete Kombinationen davon enthalten. Der Terminal kann eine Benutzerschnittstelle enthalten, wie zum Beispiel eine Tastatur, eine Maus, ein Joystick, ein Touchscreen oder ein Display. Es kann jede geeignete Benutzereingabevorrichtung verwendet werden, um mit dem Terminal zu interagieren, wie zum Beispiel manuell eingegebene Befehle, Sprachsteuerung, Gestensteuerung oder Positionssteuerung (zum Beispiel über eine Bewegung, eine Position oder eine Neigung des Terminals).
Der Terminal kann dafür verwendet werden, jeden geeigneten Zustand des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast zu steuern. Zum Beispiel kann der Terminal dafür verwendet werden, die Position und/oder die Orientierung des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast relativ zu einem festen Bezug von- und/oder zueinander zu steuern. In einigen Ausführungsformen kann der Terminal dafür verwendet werden, einzelne Elemente des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast zu steuern, wie zum Beispiel die Betätigungsbaugruppe des Trägers, einen Sensor der Nutzlast oder einen Sender der Nutzlast. Der Terminal kann eine Drahtloskommunikationsvorrichtung enthalten, die dafür ausgelegt ist, mit einem oder mehreren des beweglichen Objekts, des Trägers oder der Nutzlast zu kommunizieren.
Der Terminal kann eine geeignete Displayeinheit zum Betrachten von Informationen des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast enthalten. Zum Beispiel kann der Terminal dafür konfiguriert sein, Informationen des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast mit Bezug auf Position, Translationsgeschwindigkeit, Translationsbeschleunigung, Orientierung, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung oder eine geeignete Kombinationen davon anzuzeigen. In einigen Ausführungsformen kann der Terminal Informationen anzeigen, die durch die Nutzlast generiert werden, wie zum Beispiel Daten, die durch eine funktionale Nutzlast generiert werden (zum Beispiel Bilder, die durch eine Kamera oder eine andere Bildaufnahmevorrichtung aufgezeichnet werden).
Optional kann derselbe Terminal sowohl das bewegliche Objekt, den Träger und/oder die Nutzlast oder einen Zustand des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast steuern als auch Informationen von dem beweglichen Objekt, dem Träger und/oder der Nutzlast empfangen und/oder anzeigen. Zum Beispiel kann ein Terminal das Positionieren der Nutzlast relativ zu einer Umgebung steuern, während Bilddaten, die durch die Nutzlast erfasst wurden, oder Informationen über die Position der Nutzlast angezeigt werden. Alternativ können verschiedene Terminals für verschiedene Funktionen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein erster Terminal die Bewegung oder einen Zustand des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast steuern, während ein zweiter Terminal Informationen von dem beweglichen Objekt, dem Träger und/oder der Nutzlast empfangen und/oder anzeigen kann. Zum Beispiel kann ein erster Terminal dafür verwendet werden, das Positionieren der Nutzlast relativ zu einer Umgebung zu steuern, während ein zweiter Terminal Bilddaten anzeigt, die durch die Nutzlast erfasst wurden. Es können verschiedene Kommunikationsmodi zwischen einem beweglichen Objekt und einem integrierten Terminal, der sowohl das bewegliche Objekt steuert als auch Daten empfängt, oder zwischen dem beweglichen Objekt und mehreren Terminals, die sowohl das bewegliche Objekt steuern und als auch Daten empfangen, verwendet werden. Zum Beispiel können mindestens zwei verschiedene Kommunikationsmodi zwischen dem beweglichen Objekt und dem Terminal, der sowohl das bewegliche Objekt steuert als auch Daten von dem beweglichen Objekt empfängt, gebildet werden.
14 veranschaulicht ein bewegliches Objekt 800, das einen Träger 802 und eine Nutzlast 804 enthält, gemäß Ausführungsformen. Obgleich das bewegliche Objekt 800 als ein Flugzeug gezeigt ist, soll diese Darstellung nicht einschränkend sein, und es kann jeder geeignete Typ von beweglichem Objekt verwendet werden, wie zuvor im vorliegenden Text beschrieben wurde. Dem Fachmann ist klar, dass jede der im vorliegenden Text im Kontext von Flugzeugsystemen beschriebenen Ausführungsformen auf jedes geeignete bewegliche Objekt (zum Beispiel ein UAV) angewendet werden kann. In einigen Fällen kann die Nutzlast 804 auf dem beweglichen Objekt 800 angeordnet werden, ohne dass der Träger 802 erforderlich ist. Das bewegliche Objekt 800 kann Vortriebsmechanismen 806, ein Abfühlsystem 808 und ein Kommunikationssystem 810 enthalten.
Die Vortriebsmechanismen 806 können eines oder mehrere von Rotoren, Propellern, Blättern, Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Rädern, Achsen, Magneten oder Düsen enthalten, wie zuvor beschrieben. Zum Beispiel können die Vortriebsmechanismen 806 selbstfestziehende Rotoren, Rotorbaugruppen oder andere rotierende Vortriebseinheiten sein, wie an anderer Stelle im vorliegenden Text offenbart ist. Das bewegliche Objekt kann einen oder mehr, zwei oder mehr, drei oder mehr oder vier oder mehr Vortriebsmechanismen haben. Die Vortriebsmechanismen können alle vom gleichen Typ sein. Alternativ können ein oder mehrere Vortriebsmechanismen unterschiedliche Typen von Vortriebsmechanismen sein. Die Vortriebsmechanismen 806 können an dem beweglichen Objekt 800 unter Verwendung jedes geeigneten Mittels montiert werden, wie zum Beispiel eines Stützelements (zum Beispiel einer Antriebswelle), wie an anderer Stelle im vorliegenden Text beschrieben. Die Vortriebsmechanismen 806 können an jedem geeigneten Abschnitt des beweglichen Objekts 800 montiert werden, wie zum Beispiel oben, unten, vorn, hinten, seitlich oder geeigneten Kombinationen davon.
In einigen Ausführungsformen können die Vortriebsmechanismen 806 es dem beweglichen Objekt 800 ermöglichen, vertikal von einer Oberfläche abzuheben oder vertikal auf einer Oberfläche zu landen, ohne dass eine horizontale Bewegung des beweglichen Objekts 800 erforderlich ist (zum Beispiel, ohne dass eine Start- oder Landebahn entlang gefahren werden muss). Optional können die Vortriebsmechanismen 806 dafür geeignet sein, es dem beweglichen Objekt 800 zu gestatten, in der Luft in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung zu schweben. Ein oder mehrere der Vortriebsmechanismen 800 können unabhängig von anderen Vortriebsmechanismen gesteuert werden. Alternativ können die Vortriebsmechanismen 800 dafür konfiguriert sein, gleichzeitig gesteuert zu werden. Zum Beispiel kann das bewegliche Objekt 800 mehrere horizontal orientierte Rotoren haben, die dem beweglichen Objekt Auftrieb und/oder Schub verleihen können. Die mehreren horizontal orientierten Rotoren können so betätigt werden, dass dem beweglichen Objekt 800 vertikales Starten, vertikales Landen und Schweben ermöglicht wird. In einigen Ausführungsformen können sich einer oder mehrere der horizontal orientierten Rotoren im Uhrzeigersinn drehen, während sich einer oder mehrere der horizontalen Rotoren entgegen dem Uhrzeigersinn drehen können. Zum Beispiel kann die Anzahl der im Uhrzeigersinn arbeitenden Rotoren gleich der Anzahl der entgegen dem Uhrzeigersinn arbeitenden Rotoren sein. Die Drehrate jedes der horizontal orientierten Rotoren kann unabhängig variiert werden, um den Auftrieb und/oder Schub, der durch jeden Rotor erzeugt wird, zu steuern und dadurch die räumliche Lage, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des beweglichen Objekts 800 (zum Beispiel mit Bezug auf bis zu drei Translationsgrade und bis zu drei Rotationsgrade) zu justieren.
Das Abfühlsystem 808 kann einen oder mehrere Sensoren enthalten, die die räumliche Lage, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des beweglichen Objekts 800 (zum Beispiel mit Bezug auf bis zu drei Translationsgrade und bis zu drei Rotationsgrade) abfühlen. Der eine oder die mehreren Sensoren können Global Positioning System(GPS)-Sensoren, Bewegungssensoren, Trägheitssensoren, Näherungssensoren oder Bildsensoren enthalten. Die durch das Abfühlsystem 808 erzeugten Abfühldaten können dafür verwendet werden, die räumliche Lage, die Geschwindigkeit und/oder die Orientierung des beweglichen Objekts 800 zu steuern (zum Beispiel unter Verwendung einer geeigneten Verarbeitungseinheit und/oder eines geeigneten Steuerungsmoduls, wie unten beschrieben). Alternativ kann das Abfühlsystem 808 dafür verwendet werden, Daten bezüglich der Umgebung des beweglichen Objekts bereitzustellen, wie zum Beispiel Wetterbedingungen, die Nähe zu potenziellen Hindernissen, die Position geografischer Merkmale, die Position künstlicher Strukturen und dergleichen.
Das Kommunikationssystem 810 ermöglicht eine Kommunikation mit dem Terminal 812, der ein Kommunikationssystem 814 aufweist, über drahtlose Signale 816. Die Kommunikationssysteme 810, 814 können jede Anzahl von Sendern, Empfängern und/oder Transceivern enthalten, die für eine Drahtloskommunikation geeignet sind. Die Kommunikation kann eine Einwegkommunikation sein, dergestalt, dass Daten in nur einer einzigen Richtung übertragen werden können. Zum Beispiel kann eine Einwegkommunikation beinhalten, dass nur das bewegliche Objekt 800 Daten an den Terminal 812 sendet, oder umgekehrt. Die Daten können von einem oder mehreren Sendern des Kommunikationssystems 810 zu einem oder mehreren Empfängern des Kommunikationssystems 812 gesendet werden, oder umgekehrt. Alternativ kann die Kommunikation eine Zweiwegkommunikation sein, dergestalt, dass Daten in beiden Richtungen zwischen dem beweglichen Objekt 800 und dem Terminal 812 gesendet werden können. Die Zweiwegkommunikation kann beinhalten, dass Daten von einem oder mehreren Sendern des Kommunikationssystems 810 an einen oder mehrere Empfänger des Kommunikationssystems 814 gesendet werden, und umgekehrt.
In einigen Ausführungsformen kann der Terminal 812 Steuerungsdaten an eines oder mehrere des beweglichen Objekts 800, des Trägers 802 und der Nutzlast 804 übermitteln und Informationen von einem oder mehreren des beweglichen Objekts 800, des Trägers 802 und der Nutzlast 804 empfangen (zum Beispiel Positions- und/oder Bewegungsinformationen des beweglichen Objekts, des Trägers oder der Nutzlast; durch die Nutzlast detektierte Daten, wie zum Beispiel Bilddaten, die durch eine Nutzlastkamera aufgenommen wurden). In einigen Fällen können Steuerungsdaten von dem Terminal Anweisungen für relative Positionen, Bewegung, Betätigungen oder Steuerungen des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast enthalten. Zum Beispiel können die Steuerungsdaten zu einer Modifizierung der Position und/oder Orientierung des beweglichen Objekts (zum Beispiel über eine Steuerung der Vortriebsmechanismen 806) oder einer Bewegung der Nutzlast mit Bezug auf das beweglichen Objekt (zum Beispiel über eine Steuerung des Trägers 802) führen. Die Steuerungsdaten von dem Terminal können zu einer Steuerung der Nutzlast führen, wie zum Beispiel einer Steuerung des Betriebes einer Kamera oder einer anderen Bildaufnahmevorrichtung (zum Beispiel das Aufnehmen von Standbildern oder bewegten Bildern, Heranzoomen oder Wegzoomen, Ein- und Ausschalten, Umschalten von Bildgabemodi, Ändern der Bildauflösung, Ändern der Scharfstellung, Ändern der Tiefenschärfe, Ändern der Belichtungszeit, Ändern des Sichtwinkels oder des Sichtfeldes). In einigen Fällen kann die Kommunikation von dem beweglichen Objekt, dem Träger und/oder der Nutzlast Informationen von einem oder mehreren Sensoren (zum Beispiel dem Abfühlsystem 808 oder der Nutzlast 804) enthalten. Die Kommunikation kann abgefühlte Informationen von einer oder mehreren verschiedenen Arten von Sensoren enthalten (zum Beispiel GPS-Sensoren, Bewegungssensoren, Trägheitssensoren, Näherungssensoren oder Bildsensoren). Solche Informationen können sich auf die Position (zum Beispiel Standort, Orientierung), Bewegung oder Beschleunigung des beweglichen Objekts, des Trägers und/oder der Nutzlast beziehen. Solche Informationen von einer Nutzlast können Daten, die durch die Nutzlast erfasst wurden, oder einen detektierten Zustand der Nutzlast enthalten. Die bereitgestellten Steuerungsdaten, die durch den Terminal 812 gesendet werden, können dafür konfiguriert sein, einen Zustand von einem oder mehreren des beweglichen Objekts 800, des Trägers 802 oder der Nutzlast 804 zu steuern. Alternativ oder in Kombination können der Träger 802 und die Nutzlast 804 außerdem jeweils ein Kommunikationsmodul enthalten, das dafür konfiguriert ist, mit dem Terminal 812 zu kommunizieren, dergestalt, dass der Terminal mit jedem des beweglichen Objekts 800, des Trägers 802 und der Nutzlast 804 unabhängig kommunizieren und diese steuern kann.
In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Objekt 800 dafür konfiguriert sein, zusätzlich zu dem Terminal 812 oder statt des Terminals 812 mit einer weiteren räumlich abgesetzten Vorrichtung zu kommunizieren. Der Terminal 812 kann außerdem dafür konfiguriert sein, mit einer weiteren räumlich abgesetzten Vorrichtung sowie dem beweglichen Objekt 800 zu kommunizieren. Zum Beispiel können das bewegliche Objekt 800 und/oder der Terminal 812 mit einem weiteren beweglichen Objekt oder einem Träger oder einer Nutzlast eines weiteren beweglichen Objekts kommunizieren. Gewünschtenfalls kann die räumlich abgesetzte Vorrichtung ein zweiter Terminal oder eine andere Computervorrichtung sein (zum Beispiel ein Computer, ein Laptop, ein Tablet, ein Smartphone oder eine andere mobile Vorrichtung). Die räumlich abgesetzte Vorrichtung kann dafür konfiguriert sein, Daten an das bewegliche Objekt 800 zu senden, Daten von dem beweglichen Objekt 800 zu empfangen, Daten an den Terminal 812 zu senden und/oder Daten von dem Terminal 812 zu empfangen. Optional kann die räumlich abgesetzte Vorrichtung mit dem Internet oder einem anderen Telekommunikationsnetz verbunden sein, dergestalt, dass Daten, die von dem beweglichen Objekt 800 und/oder dem Terminal 812 empfangen werden, zu einer Website oder einem Server heraufgeladen werden können.
15 ist eine schematische Veranschaulichung anhand eines Blockschaubildes eines Systems 900 zum Steuern eines beweglichen Objekts gemäß Ausführungsformen. Das System 900 kann in Kombination mit jeder geeigneten Ausführungsform der im vorliegenden Text offenbarten Systeme, Vorrichtungen und Verfahren verwendet werden. Das System 900 kann ein Abfühlmodul 902, eine Verarbeitungseinheit 904, ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium 906, ein Steuerungsmodul 908 und ein Kommunikationsmodul 910 enthalten.
Das Abfühlmodul 902 kann verschiedene Arten von Sensoren verwenden, die Informationen bezüglich der beweglichen Objekte auf verschiedene Weise erfassen. Verschiedene Arten von Sensoren können verschiedene Arten von Signalen oder Signale von verschiedenen Quellen abfühlen. Zum Beispiel können die Sensoren Trägheitssensoren, GPS-Sensoren, Näherungssensoren (zum Beispiel Lidar) oder Sicht-Bildsensoren (zum Beispiel eine Kamera) enthalten. Das Abfühlmodul 902 kann mit einer Verarbeitungseinheit 904 wirkgekoppelt sein, die mehrere Prozessoren aufweist. In einigen Ausführungsformen kann das Abfühlmodul mit einem Übertragungsmodul 912 (zum Beispiel einem Wi-Fi-Bildübertragungsmodul) wirkgekoppelt sein, das dafür konfiguriert ist, Abfühldaten direkt zu einer geeigneten externen Vorrichtung oder einem geeigneten externen System zu senden. Zum Beispiel kann das Übertragungsmodul 912 dafür verwendet werden, Bilder, die durch eine Kamera des Abfühlmoduls 902 aufgenommen wurden, an einen räumlich abgesetzten Terminal zu senden.
Die Verarbeitungseinheit 904 kann einen oder mehrere Prozessoren haben, wie zum Beispiel einen programmierbaren Prozessor (zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)). Die Verarbeitungseinheit 904 kann mit einem nicht-transitorischen computerlesbaren Medium 906 wirkgekoppelt sein. Das nicht-transitorische computerlesbare Medium 906 kann Logik, Code und/oder Programminstruktionen speichern, die durch die Verarbeitungseinheit 904 ausgeführt werden können, um einen oder mehrere Schritte auszuführen. Das nicht-transitorische computerlesbare Medium kann eine oder mehrere Speichereinheiten enthalten (zum Beispiel Wechselspeichermedien oder externen Speicher, wie zum Beispiel eine SD-Card oder Direktzugriffsspeicher (RAM)). In einigen Ausführungsformen können Daten von dem Abfühlmodul 902 direkt zu den Speichereinheiten des nicht-transitorischen computerlesbaren Mediums 906 übermittelt und darin gespeichert werden. Die Speichereinheiten des nicht-transitorischen computerlesbaren Mediums 906 können Logik, Code und/oder Programminstruktionen speichern, die durch die Verarbeitungseinheit 904 ausgeführt werden können, um jegliche geeigneten Ausführungsformen des im vorliegenden Text beschriebenen Verfahrens auszuführen. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit 904 dafür konfiguriert sein, Anweisungen auszuführen, die einen oder mehrere Prozessoren der Verarbeitungseinheit 904 veranlassen, Abfühldaten zu analysieren, die durch das Abfühlmodul generiert wurden. Die Speichereinheiten können Abfühldaten von dem Abfühlmodul speichern, um sie durch die Verarbeitungseinheit 904 zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen können die Speichereinheiten des nicht-transitorischen computerlesbaren Mediums 906 dafür verwendet werden, die Verarbeitungsergebnisse zu speichern, die durch die Verarbeitungseinheit 904 generiert wurden.
In einigen Ausführungsformen kann die Verarbeitungseinheit 904 mit einem Steuerungsmodul 908 wirkgekoppelt sein, das dafür konfiguriert ist, einen Zustand des beweglichen Objekts zu steuern. Zum Beispiel kann das Steuerungsmodul 908 dafür konfiguriert sein, die Vortriebsmechanismen des beweglichen Objekts zu steuern, um die räumliche Lage, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des beweglichen Objekts mit Bezug auf sechs Freiheitsgrade zu justieren. Alternativ oder in Kombination kann das Steuerungsmodul 908 einen Zustand eines oder mehrerer des Trägers, der Nutzlast oder des Abfühlmoduls steuern.
Die Verarbeitungseinheit 904 kann mit einem Kommunikationsmodul 910 wirkgekoppelt sein, das dafür konfiguriert ist, Daten an eine oder mehrere externe Vorrichtungen (zum Beispiel einen Terminal, eine Displayvorrichtung oder eine andere räumlich abgesetzte Steuereinheit) zu senden und/oder von ihnen zu empfangen. Es kann jedes geeignete Kommunikationsmittel verwendet werden, wie zum Beispiel leitungsgebundene Kommunikation oder drahtlose Kommunikation. Zum Beispiel kann das Kommunikationsmodul 910 eines oder mehrere von Nahbereichsnetzen (LAN), Fernbereichsnetzen (WAN), Infrarot, Funk, WiFi, Punkt-zu-Punkt(P2P)-Netzen, Telekommunikationsnetzen, Cloud-Kommunikation und dergleichen verwenden. Optionale Relaisstationen, wie zum Beispiel Masten, Satelliten oder Mobilstationen, können verwendet werden. Eine Drahtloskommunikation kann Näheabhängig oder Nähe-unabhängig sein. In einigen Ausführungsformen kann gegebenenfalls eine Sichtlinie für die Kommunikation erforderlich sein. Das Kommunikationsmodul 910 kann eines oder mehrere von Abfühldaten von dem Abfühlmodul 902, Verarbeitungsergebnissen, die durch die Verarbeitungseinheit 904 generiert wurden, zuvor festgelegte Steuerungsdaten, Benutzerbefehle von einem Terminal oder einer räumlich abgesetzten Steuereinheit und dergleichen senden und/oder empfangen.
Die Komponenten des Systems 900 können in jeder geeigneten Konfiguration angeordnet sein. Zum Beispiel können eine oder mehrere der Komponenten des Systems 900 an dem beweglichen Objekt, dem Träger, der Nutzlast, dem Terminal, dem Abfühlsystem oder einer zusätzlichen externen Vorrichtung, die mit einem oder mehreren der Vorgenannten kommuniziert, angeordnet sein. Außerdem zeigt 15 zwar eine einzelne Verarbeitungseinheit 904 und ein einzelnes nicht-transitorisches computerlesbares Medium 906, doch ist dem Fachmann klar, dass dies keine Einschränkung sein soll und dass das System 900 mehrere Verarbeitungseinheiten und/oder nicht-transitorische computerlesbare Medien enthalten kann. In einigen Ausführungsformen können sich eine oder mehrere der mehreren Verarbeitungseinheiten und/oder nicht-transitorischen computerlesbaren Medien an verschiedenen Orten befinden, wie zum Beispiel an dem beweglichen Objekt, dem Träger, der Nutzlast, dem Terminal, dem Abfühlmodul, einer zusätzlichen externen Vorrichtung, die mit einem oder mehreren der Vorgenannten kommuniziert, oder geeigneten Kombinationen davon, dergestalt, dass jeder geeignete Aspekt der durch das System 900 ausgeführten Verarbeitungs- und/oder Speicherfunktionen an einem oder mehreren der oben genannten Orte stattfinden kann.
Ausführungsformen der Erfindung stellen Systeme, Verfahren und Vorrichtungen für den Vortrieb eines beweglichen Objekts mit Eigenantriebe bereit. In einem Aspekt umfasst eine Rotorbaugruppe für ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb: eine Nabe, die ein erstes Befestigungsmerkmal umfasst; eine Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst und durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale direkt mit der Nabe gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Nabe zu bewirken, dergestalt, dass die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung festgezogen wird; und mehrerer Rotorblätter, die mit der Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser zu drehen, um eine Antriebskraft zu generieren.
Klauseln
DIE OFFENBARUNG DIESER ANMELDUNG ENTHÄLT AUSSERDEM DIE FOLGENDEN NUMMERIERTEN KLAUSELN

1. Rotorbaugruppe für ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb, wobei die Rotorbaugruppe Folgendes umfasst: eine Nabe, die ein erstes Befestigungsmerkmal umfasst; eine Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst und durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale direkt mit der Nabe gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Nabe zu bewirken, dergestalt, dass die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung festgezogen wird; und mehrere Rotorblätter, die mit der Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser zu drehen, um eine Antriebskraft zu generieren.
2. Rotorbaugruppe für ein bewegliches Objekt mit Eigenantrieb, wobei die Rotorbaugruppe Folgendes umfasst: eine Nabe; einen Adapter, der mit der Nabe gekoppelt ist und ein erstes Befestigungsmerkmal umfasst; eine Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst und über den Adapter durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale mit der Nabe gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der Nabe zu bewirken, dergestalt, dass die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung festgezogen wird; und mehrere Rotorblätter, die mit der Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser zu drehen, um eine Antriebskraft zu generieren.
3. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 1 oder 2, wobei das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb ein unbemanntes Luftfahrzeug ist.
4. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 1, 2 oder 3, wobei die ersten und zweiten Befestigungsmerkmale zusammenpassende Schraubgewinde umfassen.
5. Rotorbaugruppe nach Klausel 4, wobei die Schraubgewinde rechtsläufige Schraubgewinde sind und die Nabe sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht.
6. Rotorbaugruppe nach Klausel 4, wobei die Schraubgewinde linksläufige Schraubgewinde sind und die Nabe sich im Uhrzeigersinn dreht.
7. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 4, 5 oder 6, wobei das erste Befestigungsmerkmal ein Außenschraubgewinde umfasst und das zweite Befestigungsmerkmal ein Innenschraubgewinde umfasst.
8. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 4, 5 oder 6, wobei das erste Befestigungsmerkmal ein Innenschraubgewinde umfasst und das zweite Befestigungsmerkmal ein Außenschraubgewinde umfasst.
9. Rotorbaugruppe nach einem der vorangehenden Klauseln, wobei die ersten und zweiten Befestigungsmerkmale zusammenpassende Arretierungsmerkmale umfassen, die dafür konfiguriert sind, die Nabe in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung relativ zu der Antriebswelle zu arretieren.
10. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 9, wobei das erste Befestigungsmerkmal eine Öffnung in der Nabe umfasst und das zweite Befestigungsmerkmal einen Vorsprung der Antriebswelle umfasst, der in die Öffnung eingeführt werden kann.
11. Rotorbaugruppe nach einer der Klauseln 1 bis 10, wobei die mehreren Rotorblätter integral mit der Nabe ausgebildet sind.
12. Rotorbaugruppe nach einer der Klauseln 1 bis 10, wobei die mehreren Rotorblätter lösbar mit der Nabe gekoppelt sind.
13. Rotorbaugruppe nach einer der Klauseln 1 bis 12, wobei die Antriebseinheit einen Motor umfasst, der sich dreht, wodurch die Antriebswelle gedreht wird.
14. Rotorbaugruppe nach einer der Klauseln 1 bis 13, wobei das erste Befestigungsmerkmal integral mit der Nabe ausgebildet ist.
15. Rotorbaugruppe nach einer der Klauseln 1 bis 14, wobei das erste Befestigungsmerkmal in einer Kavität der Nabe angeordnet ist.
16. Rotorbaugruppe nach einer der Klauseln 1 bis 14, wobei das erste Befestigungsmerkmal an einem Vorsprung der Nabe angeordnet ist.
17. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 2, wobei der Adapter aus einem Material besteht, das eine größere Belastbarkeit aufweist als ein Material der Nabe.
18. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 2 oder 17, wobei das erste Befestigungsmerkmal integral mit dem Adapter ausgebildet ist.
19. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 2, 17 oder 18, wobei der Adapter mit einer Kavität der Nabe gekoppelt ist.
20. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 2, 7, 18 oder 19, wobei der Adapter mit einem Vorsprung der Nabe gekoppelt ist.
21. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 2, 17, 18, 19 oder 20, wobei der Adapter fest mit der Nabe gekoppelt ist.
22. Rotorbaugruppe nach den Klauseln 2, 17, 18, 19 oder 20, wobei der Adapter lösbar mit der Nabe gekoppelt ist.
23. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb, das Folgendes umfasst: einen Körper; eine Rotorbaugruppe nach den Klauseln 1 oder 2, die mit dem Körper gekoppelt ist; und eine Antriebseinheit, die mit dem Körper gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, die Antriebswelle anzutreiben, um die Drehung der Nabe zu bewirken.
24. Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Objekts mit Eigenantrieb, das Folgendes umfasst: Bereitstellen des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb nach den Klauseln 23; Antreiben, mittels der Antriebseinheit, der Antriebswelle, wodurch die Drehung der Nabe bewirkt wird; und Herbeiführen einer Bewegung des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb durch die Antriebskraft, die durch die mehreren Rotorblätter generiert wird.
25. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb, das Folgendes umfasst: einen Körper, der ein Stützelement umfasst; mindestens eine Vortriebseinheit, die mit dem Stützelement gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Antriebskraft zu generieren, wenn sie gedreht wird; und einen Aktuator, der mit dem Körper gekoppelt ist und dafür konfiguriert ist, eine Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit zu bewirken, wobei die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit bewirkt, dass die mindestens eine Vortriebseinheit fester mit dem Stützelement gekoppelt wird.
26. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Klausel 25, wobei das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb ein unbemanntes Luftfahrzeug ist.
27. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach den Klauseln 25 oder 26, wobei das Stützelement eine Antriebswelle ist, die mit dem Aktuator wirkgekoppelt ist.
28. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach den Klauseln 25, 26 oder 27, wobei die mindestens eine Vortriebseinheit einen Rotor umfasst, der mehrerer Rotorblätter aufweist.
29. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Klausel 28, wobei der Rotor ein vertikal orientierter Rotor ist.
30. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach den Klauseln 28, wobei der Rotor ein horizontal orientierter Rotor ist.
31. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach den Klauseln 25, 26, 27, 28, 29 oder 30, wobei die mindestens eine Vortriebseinheit mit dem Stützelement durch zusammenpassende Schraubgewinde gekoppelt ist.
32. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Klausel 31, wobei die Schraubgewinde rechtsläufige Schraubgewinde sind und die mindestens eine Vortriebseinheit sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht.
33. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Klausel 31, wobei die Schraubgewinde linksläufige Schraubgewinde sind und die mindestens eine Vortriebseinheit sich im Uhrzeigersinn dreht.
34. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einer der Klauseln 25 bis 33, wobei die mindestens eine Vortriebseinheit mit dem Stützelement durch zusammenpassende Arretierungsmerkmale gekoppelt ist, die dafür konfiguriert sind, die mindestens eine Vortriebseinheit in einer spezifizierten Position und/oder Orientierung relativ zu der Antriebswelle zu arretieren.
35. Bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einer der Klauseln 25 bis 34, wobei der Aktuator einen Motor umfasst, der sich dreht, wodurch die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit herbeigeführt wird.
36. Verfahren zum Antreiben eines beweglichen Objekts mit Eigenantrieb, das Folgendes umfasst: Bereitstellen des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb nach einer der Klauseln 25 bis 35; Antreiben des Aktuators, um die Drehung der mindestens einen Vortriebseinheit zu bewirken; und Herbeiführen einer Bewegung des beweglichen Objekts mit Eigenantrieb durch die Antriebskraft, die durch die mindestens eine Vortriebseinheit generiert wird.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 201320311523 [0001]

Claims

Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb (700), wobei das bewegliche Objekt Folgendes umfasst: (a) eine erste Rotorbaugruppe (702), die Folgendes umfasst: eine erste Nabe (210), die mit mehreren ersten Blättern (220) gekoppelt ist; einen ersten Adapter, der mit der ersten Nabe gekoppelt ist und ein erstes Befestigungsmerkmal (211) umfasst; eine erste Antriebswelle, die ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst und über den ersten Adapter durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale mit der ersten Nabe gekoppelt ist, wobei die erste Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der ersten Nabe (210) in einer ersten Richtung zu bewirken, und die Passverbindung des ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung der ersten Antriebswelle in nur der ersten Richtung festgezogen werden kann; und (b) eine zweite Rotorbaugruppe (706), die Folgendes umfasst: eine zweite Nabe, die mit mehreren zweiten Blättern gekoppelt ist; einen zweiten Adapter, der mit der zweiten Nabe gekoppelt ist und ein drittes Befestigungsmerkmal umfasst; eine zweite Antriebswelle, die ein viertes Befestigungsmerkmal umfasst und über den zweiten Adapter durch eine Passverbindung der dritten und vierten Befestigungsmerkmale mit der zweiten Nabe gekoppelt ist, wobei die zweite Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der zweiten Nabe in einer zweiten Richtung zu bewirken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, und die Passverbindung der dritten und vierten Befestigungsmerkmale durch die Drehung der zweiten Antriebswelle in nur der zweiten Richtung festgezogen werden kann; und wobei i) das erste Befestigungsmerkmal des ersten Adapters mit einem rechtsläufigen Gewinde versehen ist und das dritte Befestigungsmerkmal des zweiten Adapters mit einem linksläufigen Gewinde versehen ist, oder ii) das erste Befestigungsmerkmal des ersten Adapters mit einem linksläufigen Gewinde versehen ist und das dritte Befestigungsmerkmal des zweiten Adapters mit einem rechtsläufigen Gewinde versehen ist, wobei das zweite Befestigungsmerkmal mit einem solchen Gewinde versehen ist, dass es mit dem ersten Befestigungsmerkmal des ersten Adapters zusammenpasst, und das vierte Befestigungsmerkmal mit einem solchen Gewinde versehen ist, dass es mit dem dritten Befestigungsmerkmal zusammenpasst.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Anspruch 1, wobei die mehreren ersten Blätter (220) mit der ersten Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser in der ersten Richtung zu drehen, um eine erste Antriebskraft zu generieren; die mehreren zweiten Blätter mit der zweiten Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser in der zweiten Richtung zu drehen, um eine zweite Antriebskraft zu generieren.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Anspruch 2, wobei die erste Antriebskraft i) dem beweglichen Objekt (700, 800) Auftrieb verleiht und ii) über eine Kopplung zwischen der ersten Nabe, dem ersten Adapter und der ersten Antriebswelle ausgeübt wird; wobei die zweite Antriebskraft i) dem beweglichen Objekt (700, 800) Auftrieb verleiht und ii) über eine Kopplung zwischen der zweiten Nabe, dem zweiten Adapter und der zweiten Antriebswelle ausgeübt wird, wobei die Drehung der ersten Nabe in der ersten Richtung eine Drehkraftkomponente erzeugt, die von der ersten Antriebswelle zu der ersten Nabe (210) über einen Kontakt zwischen dem ersten Befestigungsmerkmal und dem zweiten Befestigungsmerkmal übertragen wird, und wobei die Drehung der zweiten Nabe in der zweiten Richtung eine Drehkraftkomponente erzeugt, die von der zweiten Antriebswelle zu der zweiten Nabe über einen Kontakt zwischen dem dritten Befestigungsmerkmal und dem vierten Befestigungsmerkmal übertragen wird.
Bewegliches Objekt nach Anspruch 3, wobei die Auftriebskomponente der ersten Antriebskraft (2) über einen Kontakt zwischen Gewinden des ersten Adapters und Gewinden der ersten Antriebswelle ausgeübt wird; und wobei die Auftriebskomponente der zweiten Antriebskraft über einen Kontakt zwischen Gewinden des zweiten Adapters und Gewinden der zweiten Antriebswelle ausgeübt wird.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb (700, 800) ein unbemanntes Luftfahrzeug ist.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Adapter aus einem Material besteht, das eine größere Belastbarkeit aufweist als ein Material der ersten Nabe (210), oder wobei der zweite Adapter aus einem Material besteht, das eine größere Belastbarkeit aufweist als ein Material der zweiten Nabe.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Adapter mit einer Kavität der ersten Nabe (210) gekoppelt ist, oder wobei der zweite Adapter mit einer Kavität der zweiten Nabe gekoppelt ist.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Befestigungsmerkmal (211) integral mit dem ersten Adapter ausgebildet ist, oder wobei das dritte Befestigungsmerkmal integral mit dem zweiten Adapter ausgebildet ist.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Adapter lösbar mit der ersten Nabe (210) gekoppelt ist oder der zweite Adapter lösbar mit der zweiten Nabe gekoppelt ist.
Bewegliches Objekt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Nabe als ein Einsatz mit einem zylindrischen Körper und einer konischen Kappe konfiguriert ist und die Rotorblätter mit einer zylindrischen Aufnahme, die einen Durchgang zum Aufnehmen des Einsatzes aufweist, ausgebildet sind.
Bewegliches Objekt nach Anspruch 10, wobei die mehreren ersten Blätter in ein einzelnes integrales Stück mit der Aufnahme integriert sind und die mehreren ersten Blätter mit der Nabe durch Einführen des Einsatzes in die Aufnahme gekoppelt sind.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb, wobei das bewegliche Objekt Folgendes umfasst: (a) eine erste Rotorbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine erste Nabe, die mit mehreren ersten Blättern gekoppelt ist und ein erstes Befestigungsmerkmal (211) umfasst; einen ersten Adapter, der mit der ersten Nabe gekoppelt ist und ein zweites Befestigungsmerkmal umfasst; eine erste Antriebswelle, die über den ersten Adapter durch eine Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale mit der ersten Nabe gekoppelt ist, wobei die erste Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der ersten Nabe in einer ersten Richtung zu bewirken, und die Passverbindung der ersten und zweiten Befestigungsmerkmale durch die Drehung der ersten Antriebswelle in nur der ersten Richtung festgezogen werden kann; und wobei die mehreren ersten Blätter, die mit der ersten Nabe gekoppelt sind, dafür konfiguriert sind, sich mit dieser in der ersten Richtung zu drehen, um eine erste Antriebskraft zu generieren; und (b) eine zweite Rotorbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine zweite Nabe, die mit mehreren zweiten Blättern gekoppelt ist und ein drittes Befestigungsmerkmal umfasst; einen zweiten Adapter, der mit der zweiten Nabe gekoppelt ist und ein viertes Befestigungsmerkmal umfasst; eine zweite Antriebswelle, die über den zweiten Adapter durch eine Passverbindung der dritten und vierten Befestigungsmerkmale mit der zweiten Nabe gekoppelt ist, wobei die zweite Antriebswelle dafür konfiguriert ist, eine Drehung der zweiten Nabe in einer zweiten Richtung zu bewirken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, und die Passverbindung der dritten und vierten Befestigungsmerkmale durch die Drehung der zweiten Antriebswelle in nur der zweiten Richtung festgezogen werden kann; und wobei die mehreren zweiten Blätter, die mit der zweiten Nabe gekoppelt sind und dafür konfiguriert sind, sich mit dieser in der zweiten Richtung zu drehen, um eine zweite Antriebskraft zu generieren; wobei i) das erste Befestigungsmerkmal des ersten Adapters mit einem rechtsläufigen Gewinde versehen ist und das dritte Befestigungsmerkmal des zweiten Adapters mit einem linksläufigen Gewinde versehen ist oder ii) das erste Befestigungsmerkmal des ersten Adapters mit einem linksläufigen Gewinde versehen ist und das dritte Befestigungsmerkmal des zweiten Adapters mit einem rechtsläufigen Gewinde versehen ist.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Anspruch 12, wobei das zweite Befestigungsmerkmal mit einem solchen Gewinde versehen ist, dass es mit dem ersten Befestigungsmerkmal des ersten Adapters zusammenpasst, und das vierte Befestigungsmerkmal mit einem solchen Gewinde versehen ist, dass es mit dem dritten Befestigungsmerkmal des ersten Adapters zusammenpasst, wobei die erste Antriebskraft i) dem beweglichen Objekt Auftrieb verleiht und ii) über eine Kopplung zwischen der ersten Nabe, dem ersten Adapter und der ersten Antriebswelle ausgeübt wird; wobei die zweite Antriebskraft i) dem beweglichen Objekt Auftrieb verleiht und ii) über eine Kopplung zwischen der zweiten Nabe, dem zweiten Adapter und der zweiten Antriebswelle ausgeübt wird.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Drehung der ersten Nabe in der ersten Richtung eine Drehkraftkomponente erzeugt, die von der ersten Antriebswelle zu der ersten Nabe über einen Kontakt zwischen dem ersten Befestigungsmerkmal und dem zweiten Befestigungsmerkmal übertragen wird, und wobei die Drehung der zweiten Nabe in der zweiten Richtung eine Drehkraftkomponente erzeugt, die von der zweiten Antriebswelle zu der zweiten Nabe über einen Kontakt zwischen dem dritten Befestigungsmerkmal und dem vierten Befestigungsmerkmal übertragen wird.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Anspruch 12, wobei das bewegliche Objekt mit Eigenantrieb ein unbemanntes Luftfahrzeug ist.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der erste Adapter aus einem Material besteht, das eine größere Belastbarkeit aufweist als ein Material der ersten Nabe, oder wobei der zweite Adapter aus einem Material besteht, das eine größere Belastbarkeit aufweist als ein Material der zweiten Nabe.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die erste Nabe als ein Einsatz mit einem zylindrischen Körper und einer konischen Kappe konfiguriert ist und die Rotorblätter mit einer zylindrischen Aufnahme, die einen Durchgang zum Aufnehmen des Einsatzes aufweist, ausgebildet sind.
Mehrrotoriges bewegliches Objekt mit Eigenantrieb nach Anspruch 17, wobei die mehreren ersten Blätter in ein einzelnes integrales Stück mit der Aufnahme integriert sind und die mehreren ersten Blätter mit der Nabe durch Einführen des Einsatzes in die Aufnahme gekoppelt sind.