Die Erfindung betrifft ein Hub- und Transportsystem in einer Ausbildungsform als Lastdrohne nach Anspruch 1.The invention relates to a lifting and transport system in the form of a cargo drone according to claim 1.
Drohnen werden, etwa in der Form von Quadrocoptern, als Luftfahrzeuge mit vier in einer Ebene ausgerichteten und dabei eine Auftriebswirkung senkrecht nach unten erzeugend angeordneten Rotoren oder Propellern hergestellt. Die Propeller erzeugen den Auftrieb und durch eine einstellbare Neigung der Rotorflügel zur Rotorebene, der Drehflügelstellung oder der Rotordrehzahlen auch einen notwendigen Vortrieb in erwünschter Weise. Sie gehören zu der Fluggerätegattung der Hubschrauber und können wie diese senkrecht starten und landen.
Die Propeller werden meist direkt oder über ein Getriebe von Motoren angetrieben, die am äußeren Ende von Auslegern befestigt sind. Quadrocopter benötigen zur Steuerung im Gegensatz zu herkömmlichen Hubschraubern keinerlei mechanische Komponenten wie Taumelscheiben, Verstellpropeller oder Ruder. Änderungen des Auftriebs erfolgen ausschließlich durch Erhöhung oder Verringerung der Motordrehzahl. Wird die Drehzahl aller Motoren gleichzeitig erhöht oder verringert, steigt oder sinkt der Quadrocopter. Wird bei einem Motor die Drehzahl erhöht, neigt der Quadrocopter sich und kann eine horizontale Bewegung ausführen.Drones, for example in the form of quadrocopters, are manufactured as aircraft with four rotors or propellers that are aligned in one plane and generate a lift effect vertically downwards. The propellers generate the lift and, through an adjustable inclination of the rotor blades to the rotor plane, the rotating blade position or the rotor speeds, also a necessary propulsion in the desired manner. They belong to the aircraft category of helicopters and, like them, can take off and land vertically.
The propellers are usually driven directly or via a gearbox by motors that are attached to the outer end of booms. In contrast to conventional helicopters, quadrocopters do not require any mechanical components such as swash plates, controllable pitch propellers or rudders for control. Changes in lift are only made by increasing or decreasing the engine speed. If the speed of all motors is increased or decreased at the same time, the quadrocopter increases or decreases. If the speed of a motor is increased, the quadrocopter tilts and can execute a horizontal movement.
Vereinfachte bemannte Lastdrohnen können mit einem Doppelrotor aus zwei gegenläufigen Rotoren ausgeführt sein, wobei die Steuerung der Lastdrohnen durch Drehzahlsteuerung des Antriebs der beiden Rotoren erfolgt.Simplified manned load drones can be designed with a double rotor made up of two rotors rotating in opposite directions, the control of the load drones taking place by speed control of the drive of the two rotors.
Aus DE 102 24 704 A1 ist ein transportierbarer Ein-Mann-Kleinsthubschrauber bekannt. In dem Kleinsthubschrauber nehmen Tragrohre Antriebswellen auf, wobei ein Motor diese über die hohlen Antriebswellen und Zahnradelemente derart treibt, dass ineinander kämmende Elemente Rotorblätter zum Momentenausgleich gegenläufig drehen. Über ein Stellgestänge kann mittels Stellelementen durch deren elektromechanisch wirksame Bewegungsveränderung in axialer und radialer Richtung auf die Anstellwinkelveränderung und Schwenkbewegungsveränderung über die Stellelemente auf die Rotorblätter Einfluss genommen werden, so dass mittels der direkten oder indirekten Motordrehzahlveränderung alle Flugbewegungen eines Hubschraubers dargestellt werden können. Die zerlegbare und transportierbare Konstruktion hat ein geringes Gewicht. Ein wirksamer Drehmomentenausgleich und ein tiefliegender Schwerpunkt ergeben stabile Flugeigenschaften.Out DE 102 24 704 A1 a transportable one-man miniature helicopter is known. In the miniature helicopter, support tubes take on drive shafts, with a motor driving them via the hollow drive shafts and gearwheel elements in such a way that intermeshing elements rotate rotor blades in opposite directions to compensate for moments. An actuating linkage can be used to influence the change in the angle of attack and the change in the pivoting movement of the rotor blades by means of actuating elements by means of their electromechanically effective change of movement in the axial and radial direction, so that all flight movements of a helicopter can be represented by means of the direct or indirect change in engine speed. The dismountable and transportable construction has a low weight. An effective torque compensation and a low center of gravity result in stable flight characteristics.
Aus DE 37 29 231 A1 ist ein senkrecht startendes und landendes Luftfahrzeug bekannt. Der beschriebene Hubschrauber hat ein Landegestell mit Landekufen, ein Traggestell für einen Motor, ein Umlenkgetriebe und Antriebswellen für zwei Rotorblattpaare. Zur Vereinfachung der Steuerung und zur Vermeidung von Taumelscheiben zur Veränderung des Anstellwinkels der Rotorblattpaare ist das Landegestell mit dem Pilotensitz mittels eines Traggelenkes am Traggestell aufgehängt. Durch einen Handgriff, der mit dem Traggestell fest verbunden ist, kann der Pilot die Lage des Pilotensitzes und damit sein Gewicht gegenüber dem Traggestell und damit gegenüber den Rotorblattpaaren verändern, so dass die Steuerung der Flugrichtung des Hubschraubers durch Gewichtsverlagerung erfolgt. Daher können die Rotorblattpaare an ihren Antriebswellen starr befestigt.Out DE 37 29 231 A1 an aircraft that takes off and lands vertically is known. The helicopter described has a landing gear with landing skids, a support frame for a motor, a deflection gear and drive shafts for two pairs of rotor blades. To simplify the control and to avoid swash plates to change the angle of attack of the rotor blade pairs, the landing gear with the pilot's seat is suspended on the support frame by means of a support joint. By means of a handle that is firmly connected to the support frame, the pilot can change the position of the pilot's seat and thus his weight relative to the support frame and thus relative to the rotor blade pairs, so that the helicopter's flight direction is controlled by shifting weight. Therefore, the rotor blade pairs can be rigidly attached to their drive shafts.
Aus DE 38 42 897 A1 ist ein Luftfahrzeug bekannt, das mit einem Hubrotor mit zwei Rotoren versehen ist. In einem gestellartigen Rahmen mit Fahrgestell ist ein Pilotensitz angebracht. Ein Antriebsmotor treibt über eine Kardanwellenanordnung die Rotoren an. Antriebsmotor, Fahrgestell und Pilotensitz sind zusammen mit weiteren Komponenten am Rahmen angebracht. Am oberen Ende des Rahmens ist eine Einheit aus einem in einem Getriebegehäuse untergebrachten Getriebe und den Rotoren gebildet und kardanisch angelenkt. An dem Getriebegehäuse ist ein Steuerknüppel befestigt, mit dessen Hilfe das Getriebegehäuse zusammen mit den Rotoren gegenüber den übrigen Komponenten verschwenkt werden kann.Out DE 38 42 897 A1 an aircraft is known which is provided with a lifting rotor with two rotors. A pilot's seat is attached in a rack-like frame with a chassis. A drive motor drives the rotors via a cardan shaft arrangement. The drive motor, chassis and pilot seat are attached to the frame along with other components. At the upper end of the frame, a unit is formed from a gear unit accommodated in a gear unit housing and the rotors and is articulated in a cardanic manner. A control stick is attached to the gear housing, with the aid of which the gear housing can be pivoted together with the rotors relative to the other components.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktionalität einer Lastdrohne bei kompakter Bauweise zu erweitern und gleichzeitig zu vereinfachen.The object of the invention is to expand the functionality of a cargo drone with a compact design and at the same time to simplify it.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to this problem results from the features according to claim 1. Advantageous further developments result from the subclaims.
Eine Lastdrohne ist mit einem Antriebsmotor zum gegenläufigen Antreiben eines unteren Rotors und eines oberen Rotors versehen. Die Rotoren sind mit einem Traggestell, das ein Bodenelement zur Lastübertragung auf die Rotoren über einen Aufhängerahmen trägt, verbunden. Der Antriebsmotor ist mit dem unteren Rotor und dem oberen Rotor über einen Antriebszug verbunden. Mit einer Schwenkplatte innerhalb des Aufhängerahmens ist ein Rotormast und weiterhin ein Steuergestänge verbunden. Die Schwenkplatte ist dazu ausgebildet, dass mittels des Steuergestänges eine Verlagerung zwischen den Rotationsebenen des unteren Rotors und des oberen Rotors über den Rotormast gemeinsam gegenüber dem Traggestell ausführbar ist. Daraus ergibt sich eine Gewichtsverlagerung des Traggestells in Bezug auf die Position der Rotationsachse der Rotoren, die zu einer Verlagerung der Rotoren und einer gesteuerten Vortriebsbewegung führt.A cargo drone is provided with a drive motor for driving a lower rotor and an upper rotor in opposite directions. The rotors are connected to a support frame which carries a floor element for load transfer to the rotors via a suspension frame. The drive motor is connected to the lower rotor and the upper rotor via a drive train. A rotor mast and also a control linkage are connected to a swivel plate within the suspension frame. The swivel plate is designed so that, by means of the control linkage, a shift between the planes of rotation of the lower rotor and the upper rotor via the rotor mast can be carried out jointly with respect to the support frame. This results in a weight shift of the support frame in relation to the position of the rotation axis of the rotors, which leads to a shift of the rotors and a controlled propulsion movement.
In bevorzugter Weiterbildung ist in der Lastdrohne der Antriebzug vor dem Bereich des Aufhängerahmens, der das Traggestell zur Lastübertragung mit den Rotoren verbindet, mit Antriebswellengelenken verbunden. Damit kann die Verlagerung der Rotationsebenen der Rotoren gemeinsam durchgeführt werden und eine Verlagerung der Antriebswelle ist im Bereich einer Ausgleichswelle möglich.In a preferred development, the drive train in the cargo drone is connected with drive shaft joints in front of the area of the suspension frame that connects the support frame to the rotors for load transmission. In this way, the planes of rotation of the rotors can be shifted together and the drive shaft can be shifted in the area of a balance shaft.
In bevorzugter Weiterbildung sind in der Lastdrohne in dem unteren Rotor und dem oberen Rotor jeweils ein erstes Rotorblatt und ein zweites Rotorblatt vorgesehen, die in einem festen und den jeweils anderen Rotorblättern entgegengesetzt gleich groß ausgebildeten Anstellwinkel gegenüber der Rotationsebene der Rotoren angeordnet sind. Die ersten und die zweiten Rotorblätter jedes Rotors sind dabei mit einem mit der Antriebswelle gekoppelten Ankopplungselement starr oder verstellbar gekoppelt.In a preferred development, a first rotor blade and a second rotor blade are provided in the load drone in the lower rotor and the upper rotor, which are arranged at a fixed angle of incidence opposite the plane of rotation of the rotors. The first and the second rotor blades of each rotor are rigidly or adjustably coupled to a coupling element coupled to the drive shaft.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand zeichnerischer Darstellungen erläutert. Darin zeigen
- 1 eine erfinderische Lastdrohne in perspektivischer Ansicht,
- 2 eine Ansicht eines Rahmens der Lastdrohne,
- 3 eine Ansicht eines Antriebs der Lastdrohne,
- 4 eine Ansicht eines Rahmens mit Rotoren der Lastdrohne,
- 5 eine Ansicht einer Einheit aus zwei Rotoren,
- 5a eine Schnittansicht durch einen Rotormast der Lastdrohne,
- 6 eine Ansicht einer Koppelverbindung der Rotoren,
- 7 eine Ansicht eines Heckleitwerks der Lastdrohne,
- 7a eine Ansicht eines einflügeligen Heckleitwerks und
- 8 eine schematische Darstellung zur Steuerbarkeit der Lastdrohne.
The invention is explained below with the aid of drawings. Show in it - 1 an inventive cargo drone in perspective view,
- 2 a view of a frame of the cargo drone,
- 3 a view of a drive of the cargo drone,
- 4th a view of a frame with rotors of the cargo drone,
- 5 a view of a unit consisting of two rotors,
- 5a a sectional view through a rotor mast of the cargo drone,
- 6th a view of a coupling connection of the rotors,
- 7th a view of a tail unit of the cargo drone,
- 7a a view of a single-wing tailplane and
- 8th a schematic representation of the controllability of the cargo drone.
In 1 ist die erfinderische Vorrichtung in einer ersten Form eines Flugkörpers einer Lastdrohne in perspektivischer Darstellung gezeigt.
Die Konstruktion des Flugkörpers der Lastdrohne weist einen auf Laufrädern LR stehenden quadratischen oder rechteckigen Basisrahmen 1 auf. Auf einer zum Begehen durch die Bedienperson und für die Ausführung von Transporten vorgesehenen Bodenplatte 19 ist ein für den Rotorantrieb erforderlicher Antriebsmotor 2 aufgesetzt. An den vier Ecken des Basisrahmens 1 ist ein Traggestell 3 befestigt, das aus vier jeweils einer Ecke zugeordneten Tragstangen 3a, 3b, 3c und 3d besteht, die zum oberen Abschluss innerhalb des Traggestelles 3 in einem Aufhängerahmen 5 zusammengeführt sind.
Die Flug- und Hubbewegung der Lastdrohne wird mittels der Rotationsbewegungen eines zweiflügeligen unteren Rotors 6 um eine vertikale Rotationsachse X und eines parallel zu diesem oberhalb in der gleichen Rotationsachse X angeordneten zweiflügeligen oberen Rotors 8 erzeugt. Jeder der zweiflügeligen Rotoren 6, 8 ist aus je einem ersten Rotorblatt 16 und einem zweiten Rotorblatt 17 gebildet, die im Bereich von deren Rotationsachse X miteinander gekoppelt sind. Der obere Rotor 8 wird in einer ersten Drehrichtung R8 und der untere Rotor 6 wird über ein Zwischengetriebe 7 in einer zweiten Drehrichtung R6 in Rotationsbewegung versetzt, so dass die Rotoren 6, 8 sich in zwei zueinander parallel angeordneten Rotationebenen E (siehe 5) gegenläufig rotierend bewegen.In 1 the inventive device is shown in a first form of a missile of a cargo drone in a perspective view.
The construction of the missile of the cargo drone has one on wheels LR standing square or rectangular base frame 1 on. On a base plate intended for the operator to walk on and for transports 19th is a drive motor required for the rotor drive 2 put on. At the four corners of the base frame 1 is a support frame 3 attached, the four support rods each assigned to a corner 3a , 3b , 3c and 3d consists of the upper termination within the support frame 3 in a hanging frame 5 are merged.
The flight and lifting movement of the cargo drone is carried out by means of the rotational movements of a two-wing lower rotor 6th around a vertical axis of rotation X and one parallel to this above in the same axis of rotation X arranged double-bladed upper rotor 8th generated. Each of the two-bladed rotors 6th , 8th consists of a first rotor blade each 16 and a second rotor blade 17th formed in the area of their axis of rotation X are coupled to each other. The upper rotor 8th is in a first direction of rotation R8 and the lower rotor 6th is via an intermediate gear 7th in a second direction of rotation R6 set in rotation so that the rotors 6th , 8th in two planes of rotation arranged parallel to one another E. (please refer 5 ) rotate in opposite directions.
Die Antriebswelle 10 hat eine feste Drehachse D und ist mit dem Antriebsmotor 2 gekoppelt. Unter Zwischenschaltung einer Ausgleichswelle 10a wird die Antriebswelle 10 bis zum Bereich des Aufhängerahmens 5 fortgeführt.
Der durch den unteren Rotor 6 und den oberen Rotor 8 geführte Teil der Antriebswelle 10 ist als Rotorantriebswelle (hier nicht sichtbar) ausgeführt, wird durch einen rohrförmigen Rotormast 48 geführt und ist dort über eine Axiallagerung drehbar gehaltert. Weiterhin wird die Rotorantriebswelle durch den Rotormast 48 mit der Schwenkplatte 5a verbunden und dort schwenkbar mit dem Aufhängerahmen 5 gekoppelt. Mittels der Lagerung im Rotormast 48 wird die vertikal wirkende Traglast der Lastdrohne aus deren Traggestell 3 über die Rotorantriebswelle 10a zu den Rotoren 6, 8 übergeleitet. Die Hubkraft aus den Rotoren 6, 8 wird also zunächst in die Rotorantriebswelle 10a geleitet und dann auf die Schwenkplatte 5a übergeleitet, wo sie dann die Traglast im Aufhängerahmen 5 des Traggestells 3 übernimmt.The drive shaft 10 has a fixed axis of rotation D. and is with the drive motor 2 coupled. With the interposition of a balancer shaft 10a becomes the drive shaft 10 up to the area of the hanging frame 5 continued.
The one by the lower rotor 6th and the top rotor 8th guided part of the drive shaft 10 is designed as a rotor drive shaft (not visible here), is supported by a tubular rotor mast 48 guided and is rotatably supported there via an axial bearing. Furthermore, the rotor drive shaft is supported by the rotor mast 48 with the swivel plate 5a connected and pivotable there with the hanging frame 5 coupled. By means of storage in the rotor mast 48 the vertically acting payload of the cargo drone is derived from its support frame 3 via the rotor drive shaft 10a to the rotors 6th , 8th transferred. The lifting force from the rotors 6th , 8th is therefore first in the rotor drive shaft 10a and then on the swivel plate 5a transferred, where they then put the load in the suspension frame 5 of the support frame 3 takes over.
Zum Einleiten der Steuerbewegungen für die Lastdrohne ist die Schwenkplatte 5a mit dem Rotormast 48 kardanisch in dem Aufhängerahmen 5 aufgehängt. Hierbei kann der Rotormast 48 um eine Längsachse L innerhalb der Schwenkplatte 5a beweglich sein und die Schwenkplatte 5a kann um eine im rechte Winkel zur Längsachse L angeordnete Querachse Q gegenüber dem Aufhängerahmen 5 schwenkbar beweglich sein.
Zur Antriebsweiterleitung von der Antriebswelle 10 sind in der Antriebswelle 10 ein erstes Antriebswellengelenk 49 und ein zweites Antriebswellengelenk 50 verbunden durch eine Ausgleichswelle 10b zum Bewegungsausgleich beim Verschwenken der Schwenkplatte 5a vorgesehen.
Eine definierte Ausgangslage (Nulllage) für die Bewegungen der Schwenkplatte 5a wird in dem Aufhängerahmen 5 durch dort abgestützte Federeinrichtungen eingestellt, gegen die die Schwenkplatte 5a verstellt werden kann. Die Ausgangslage ist vorzugsweise so eingestellt, dass die Rotoren 6, 8 jeweils in im Wesentlichen horizontaler Ebene und in einer gestreckten Ausrichtung der Antriebswelle 10 oder mit ihrer Rotationsachse X in vertikaler Lage ausgerichtet sind.The swivel plate is used to initiate the control movements for the cargo drone 5a with the rotor mast 48 gimbal in the hanging frame 5 hung up. Here the rotor mast 48 around a longitudinal axis L. inside the swivel plate 5a be movable and the swivel plate 5a can be around one at right angles to the longitudinal axis L. arranged transverse axis Q opposite the hanging frame 5 be pivotable movable.
For drive transmission from the drive shaft 10 are in the drive shaft 10 a first propeller shaft joint 49 and a second propeller shaft joint 50 connected by a balance shaft 10b to compensate for movement when pivoting the swivel plate 5a intended.
A defined starting position (zero position) for the movements of the swivel plate 5a is in the hanging frame 5 supported by there Spring devices set against which the swivel plate 5a can be adjusted. The starting position is preferably set so that the rotors 6th , 8th each in a substantially horizontal plane and in a straight alignment of the drive shaft 10 or with its axis of rotation X are aligned in a vertical position.
An dem Aufhängerahmen 5 ist ein Heckleitwerk 4 befestigt, das zur Stabilisierung der Flugbewegung der Lastdrohne gegen aus den Rotorbewegungen resultierenden Drehbewegungen dient. Das Heckleitwerk 4 besteht aus einem Trägerrohr 4a, das mit dem Aufhängerahmen 5 verbunden ist. Am Trägerrohr 4a sind zwei Leitwerksflügel 4b symmetrisch schräg stehend angebracht und stehen in Grundstellung gleichmäßig im Abwind der Rotoren 6, 8. Der Abwind der Rotoren 6, 8 strömt die Leitwerksflügel 4b von oben an und bewirkt an den Leitwerksflügeln 4b je nach Einstellung gleiche oder unterschiedliche Querkräfte, die gegeneinander wirken. So wird das Heckleitwerk 4 steuerbar, wenn es um die Achse des Trägerrohrs 4a in Richtung einer Stellbewegung S4 drehbar an dem Aufhängerahmen 5 angebracht ist, und durch Verstellen der Leitwerksflügel zur gezielten Ansteuerung einer Drehbewegung des der Lastdrohne verwendet werden.On the hanging frame 5 is a tailplane 4th attached, which is used to stabilize the flight movement of the cargo drone against rotational movements resulting from the rotor movements. The tail tail 4th consists of a support tube 4a , the one with the hanging frame 5 connected is. On the carrier tube 4a are two tail wings 4b Symmetrically positioned at an angle and in the basic position stand evenly in the downwash of the rotors 6th , 8th . The downdraft of the rotors 6th , 8th flows the tail wing 4b from above and effects on the tail unit wings 4b Depending on the setting, the same or different lateral forces that act against each other. This is how the tail fin becomes 4th controllable when it is about the axis of the support tube 4a in the direction of an actuating movement S4 rotatable on the hanging frame 5 is attached, and used by adjusting the tail wing for targeted control of a rotary movement of the cargo drone.
Zur Steuerung der horizontalen Flugbewegung der Lastdrohne ist in Verbindung mit der innerhalb des Aufhängerahmens 5 angeordneten Schwenkplatte 5a, die den Rotormast 48 trägt, ein Steuergestänge 9 verbunden, über das die Lage der Rotoren 6, 8 in der Ausrichtung ihrer Rotationsebenen E und ihrer Rotationsachse X zu dem Traggestell 3 verändert werden kann. Die Bedienung des Steuergestänges 9 kann eine Bedienperson von einem Sitzelement 18 aus vornehmen.
Eine derartige Steuerbewegung kann auch durch einen Steuerknüppel erzeugt und über Transmissionen auf die Schwenkplatte 5a in dem Aufhängerahmen 5 übertragen werden. Steuergestänge der genannten Art sind aus Ultraleicht-Fluggeräten, Steuerknüppel der genannten Art sind aus Tragschraubern bekannt.To control the horizontal flight movement of the cargo drone is in connection with the inside of the suspension frame 5 arranged swivel plate 5a who have favourited the rotor mast 48 carries a control linkage 9 connected via which the position of the rotors 6th , 8th in the alignment of their planes of rotation E. and its axis of rotation X to the support frame 3 can be changed. The operation of the control linkage 9 an operator can use a seat element 18th make out.
Such a control movement can also be generated by a control stick and via transmissions to the swivel plate 5a in the hanging frame 5 be transmitted. Control linkages of the type mentioned are known from ultralight aircraft, control sticks of the type mentioned are known from gyrocopes.
Um die Steuerbarkeit der Lastdrohne zu ermöglichen wird die vom Antriebsmotor 2 erzeugte Drehbewegung auf den oberen Rotor 8 und den unteren Rotor 6 mittels der Antriebswelle 10 im Bereich des Aufhängerahmens 5 über zwei, wie in 1, 3 und 4 dargestellte, und in der Antriebswelle 10 in Verbindung mit einer Ausgleichswelle 10b angeordnete Antriebswellengelenke 49, 50 realisiert. Ein erstes Antriebswellengelenk 49 kann dabei im Bereich direkt unterhalb des Aufhängerahmens 5 und der Schwenkplatte 5a und ein zweites Antriebswellengelenk 50 kann weiter unten innerhalb der Antriebswelle 10 angeordnet sein. Die zwischen dem ersten und dem zweiten Antriebswellengelenk 49, 50 angeordnete Ausgleichswelle 10b dient der Längenanpassung bei Auslenkungen der Antriebswellengelenke 49, 50 durch Steuerbewegungen an der Schwenkplatte 5a.To enable the drone to be controlled, the drive motor 2 generated rotary movement on the upper rotor 8th and the lower rotor 6th by means of the drive shaft 10 in the area of the hanging frame 5 over two, as in 1 , 3 and 4th shown, and in the drive shaft 10 in connection with a balance shaft 10b arranged drive shaft joints 49 , 50 realized. A first propeller shaft joint 49 can be in the area directly below the hanging frame 5 and the swivel plate 5a and a second propeller shaft joint 50 can be found further down inside the drive shaft 10 be arranged. The one between the first and second propeller shaft joints 49 , 50 arranged balancer shaft 10b is used for length adjustment in the event of deflections of the drive shaft joints 49 , 50 by control movements on the swivel plate 5a .
In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Flugkörpers einer Lastdrohne mit den Elementen eines trapezförmigen Basisrahmens 20, einem diesem zugeordneten dreiteiligen Traggestell 21 und einem Aufhängerahmen 22 in vereinfachter Darstellung gezeigt. Der trapezförmige Basisrahmen 20 wird aus zwei äußeren Rahmenstreben 20a und 20b und einer mittleren Rahmenstrebe 20c gebildet. Quer zu den Rahmenstreben 20a, 20b und 20c ist ein stabförmiges Lastaufnahmeelement 26 für die Ausführung von Transporten mit dem Basisrahmen 20 verbunden. An dem Basisrahmen 20 sind drei oder aus Stabilitätsgründen vorzugsweise vier Laufräder LR vorgesehen.
Das Traggestell 21 ist in der zweiten Ausführungsform der Lastdrohne aus drei Tragstangen 23, 24 und 25 gebildet, wobei die eine in Ausrichtung zum Flugkörper vordere Tragstange 24 mit der mittleren Rahmenstrebe 20b verbunden ist und die beiden hinteren Tragstangen 23, 25 an je eine der beiden äußeren Rahmenstreben 20a, 20c angekoppelt sind.
Die drei Tragstangen 23, 24 und 25 sind zur Ableitung der Traglast auf die Rotoren 6, 8 an ihren oberen Enden über den Aufhängerahmen 22 miteinander gekoppelt. Im Aufhängerahmen 22 ist eine Schwenkplatte 22a schwenkbar vorgesehen, die mit den Rotoren 6, 8 über einen Rotormast 48 in Verbindung steht. Die Lage der Antriebsachse 10 innerhalb des Flugkörpers ist durch die Darstellung der Drehachse D und der Rotationsachse X gezeigt.
Zum Einleiten der Steuerbewegungen für die Lastdrohne ist die Schwenkplatte 22a mit dem Rotormast 48 kardanisch in dem Aufhängerahmen 22 aufgehängt. Hierbei kann der Rotormast 48 um eine Längsachse L innerhalb der Schwenkplatte 22a beweglich sein und die Schwenkplatte 22a kann um eine im rechte Winkel zur Längsachse L angeordnete Querachse Q gegenüber dem Aufhängerahmen 22 schwenkbar beweglich sein.In 2 is a second embodiment of a missile of a cargo drone with the elements of a trapezoidal base frame 20th , a three-part support frame assigned to this 21st and a hanging frame 22nd shown in a simplified representation. The trapezoidal base frame 20th is made from two outer frame struts 20a and 20b and a middle frame strut 20c educated. Across the frame struts 20a , 20b and 20c is a rod-shaped load bearing element 26th for carrying out transports with the base frame 20th connected. On the base frame 20th are three or, for reasons of stability, preferably four wheels LR intended.
The support frame 21st is in the second embodiment of the cargo drone from three support bars 23 , 24 and 25th formed, the one in alignment with the missile front support rod 24 with the middle frame strut 20b is connected and the two rear support rods 23 , 25th to one of the two outer frame struts 20a , 20c are coupled.
The three support poles 23 , 24 and 25th are for transferring the load on the rotors 6th , 8th at their upper ends over the hanging frame 22nd coupled together. In the hanging frame 22nd is a swivel plate 22a pivotally provided with the rotors 6th , 8th over a rotor mast 48 is connected. The location of the drive axis 10 inside the missile is represented by the axis of rotation D. and the axis of rotation X shown.
The swivel plate is used to initiate the control movements for the cargo drone 22a with the rotor mast 48 gimbal in the hanging frame 22nd hung up. Here the rotor mast 48 around a longitudinal axis L. inside the swivel plate 22a be movable and the swivel plate 22a can be around one at right angles to the longitudinal axis L. arranged transverse axis Q opposite the hanging frame 22nd be pivotable movable.
Die Elemente des Flugkörpers der Lastdrohne werden in dessen Querausrichtung im Mittelbereich mittels eines ersten Stabilisierungselementes 27 und in dessen Querausrichtung im Heckbereich mittels eines zweiten Stabilisierungselementes 28 versteift. Die Stabilisierungselemente 27, 28 sind als durch über Kreuz verspannte und mit dem Flugkörper verbundene Drähte oder Seile ausgebildet.The elements of the missile of the cargo drone are in its transverse alignment in the central area by means of a first stabilizing element 27 and in its transverse alignment in the rear area by means of a second stabilizing element 28 stiffened. The stabilizing elements 27 , 28 are designed as wires or ropes braced crosswise and connected to the missile.
An dem Basisrahmen 20 ist eine Motorhalterung 29 vorgesehen. An der mittleren vorderen Tragstange 24 kann auch ein Sitzelement 18 und eine diesem auf dem Basisrahmen 20 zugeordnete Stützfläche für die Bedienperson angeordnet sein.On the base frame 20th is a motor mount 29 intended. On the middle front support rod 24 can also be a seat element 18th and one of these on the base frame 20th assigned support surface for the operator.
In 3 wird der Antriebsmotor 2 mit der für den Antrieb der Rotoren 6, 8 vorgesehenen Antriebswelle 10 in vergrößerter Ansicht dargestellt.
Der Antriebsmotor ist ein Verbrennungsmotor mit horizontal abgehender Abtriebswelle, der über ein Umlenkgetriebe antreibt. Von einer Antriebsriemenscheibe 13, die am Abtriebswellenzapfen des Umlenkgetriebes des Antriebsmotors 2 angebracht ist, wird die Antriebsbewegung über einen Antriebsriemen 12 mittels einer Riemenscheibe 11 auf die die Antriebswelle 10 übertragen. Der Antriebsmotor 2 ist als Verbrennungsmotor mit einer Luftfiltervorrichtung 2a versehen und stützt sich mittels Motorstützen 33, 34 an dem Basisrahmen 1 (1) oder dem Basisrahmen 20 oder im Bereich der Antriebsriemenscheibe 13 an der dort angebrachten Motorhalterung 29 ab. Die Riemenscheibe 11 ist über zwei auf der Antriebswelle 10 gelagerte Antriebswellenstützen 32 mit dem Basisrahmen 1 (1) oder dem Basisrahmen 20 fixiert und legt die Antriebswelle 10 in ihrer Lage zu den Basisrahmen 1 oder 20 fest. Die Antriebswelle 10 kann hierbei zusätzlich noch unterhalb der Riemenscheibe 11 im Basisrahmen 1 oder 20 gelagert sein.
In 3 sind die Richtung der Rotationsachse X der Rotoren 6, 8 und die hier identisch dargestellte Drehachse D der Antriebswelle 10 gezeigt. In die Antriebswelle 10 integriert sind ein erstes Antriebswellengelenk 49 und ein zweites Antriebswellengelenk 50, sowie eine die Antriebswellengelenke 49, 50 verbindende Ausgleichswelle 10b dargestellt.In 3 becomes the drive motor 2 with that for driving the rotors 6th , 8th provided drive shaft 10 shown in an enlarged view.
The drive motor is an internal combustion engine with a horizontally extending output shaft that drives via a deflection gear. From a drive pulley 13 on the output shaft journal of the deflection gear of the drive motor 2 is attached, the drive movement is via a drive belt 12 by means of a pulley 11 on which the drive shaft 10 transfer. The drive motor 2 is an internal combustion engine with an air filter device 2a is provided and supported by means of engine supports 33 , 34 on the base frame 1 ( 1 ) or the base frame 20th or in the area of the drive belt pulley 13 on the motor mount attached there 29 from. The pulley 11 is about two on the drive shaft 10 mounted drive shaft supports 32 with the base frame 1 ( 1 ) or the base frame 20th fixes and places the drive shaft 10 in their location to the base frame 1 or 20th firmly. The drive shaft 10 can also be placed below the pulley 11 in the base frame 1 or 20th be stored.
In 3 are the direction of the axis of rotation X the rotors 6th , 8th and the axis of rotation shown identically here D. the drive shaft 10 shown. In the drive shaft 10 a first drive shaft joint is integrated 49 and a second propeller shaft joint 50 , as well as one the drive shaft joints 49 , 50 connecting balance shaft 10b shown.
In 4 ist in Weiterbildung der Darstellung nach 2 die Lastdrohne in der zweiten Ausführungsform vollständig gezeigt.
Gezeigt ist der trapezförmige Basisrahmen 20, das diesem zugeordnete dreiteilige Traggestell 21 und der Aufhängerahmen 22 als Teil des Flugkörpers der Lastdrohne. Der Basisrahmen 20 mit zwei äußeren Rahmenstreben 20a und 20b und der mittleren Rahmenstrebe 20c, trägt das zu den Rahmenstreben 20a, 20b und 20c querliegend angeordnete stabförmige Lastaufnahmeelement 26. Am Basisrahmen 20 sind vier Laufräder LR vorgesehen.In 4th is in further development according to the representation 2 the cargo drone in the second embodiment shown in full.
The trapezoidal base frame is shown 20th , the three-part support frame assigned to this 21st and the hanging frame 22nd as part of the missile of the cargo drone. The basic frame 20th with two outer frame struts 20a and 20b and the middle frame strut 20c , that contributes to the frame struts 20a , 20b and 20c transversely arranged rod-shaped load-bearing element 26th . On the base frame 20th are four wheels LR intended.
Im Traggestell 21 sind die in Ausrichtung zum Flugkörper vordere Tragstange 24 an die mittlere Rahmenstrebe 20b und die beiden hinteren Tragstangen 23, 25 an die äußeren Rahmenstreben 20a, 20c und zur Ableitung der Traglast auf die Rotoren 6, 8 an ihren jeweils oberen Enden über den Aufhängerahmen 22 miteinander gekoppelt. Innerhalb des Aufhängerahmens 22 ist eine Schwenkplatte 22a kardanisch gelagert und zur Lastübertragung von dem Aufhängerahmen 22 auf einen Rotormast 48 angeordnet. Ein Steuergestänge 9 zum Erzeugen von Steuerbewegungen der Lastdrohne ist an der Schwenkplatte 22a angebracht
Die Antriebswelle 10 hat eine feststehende Drehachse D und ist innerhalb des Flugkörpers in Verbindung mit einer vertikalen Stellung der Rotationsachse X gezeigt. Sie weist ein durch eine Ausgleichswelle 10b mit einem ersten Antriebswellengelenk 49 gekoppeltes zweites Antriebswellengelenk 50 auf.
Der Flugkörper der Lastdrohne wird in Querausrichtung im Mittelbereich mit dem ersten Stabilisierungselement 27 und im Heckbereich mit dem zweiten Stabilisierungselement 28 durch über Kreuz verspannte Drähte oder Seile versteift.
An der mittleren vorderen Tragstange 24 ist der Antriebsmotor 2 über eine Motorhalterung 29 angebracht. An der vorderen Tragstange 24 kann ein Sitzelement 18 und diesem zugeordnet kann auf dem Basisrahmen 20 eine Fußstütze für die Bedienperson angeordnet sein.In the support frame 21st are the front support rod in alignment with the missile 24 to the middle frame strut 20b and the two rear support bars 23 , 25th to the outer frame struts 20a , 20c and to divert the load on the rotors 6th , 8th at their respective upper ends over the hanging frame 22nd coupled together. Inside the hanging frame 22nd is a swivel plate 22a gimbal and for load transfer from the suspension frame 22nd on a rotor mast 48 arranged. A control linkage 9 for generating control movements of the cargo drone is on the swivel plate 22a appropriate
The drive shaft 10 has a fixed axis of rotation D. and is within the missile in communication with a vertical position of the axis of rotation X shown. It has a balance shaft 10b with a first drive shaft joint 49 coupled second drive shaft joint 50 on.
The missile of the cargo drone is in transverse alignment in the central area with the first stabilizing element 27 and in the rear area with the second stabilizing element 28 stiffened by cross-braced wires or ropes.
On the middle front support rod 24 is the drive motor 2 via a motor mount 29 appropriate. On the front support bar 24 can be a seat element 18th and assigned to this on the base frame 20th a footrest for the operator can be arranged.
Auch hier gilt wie in der Ausführungsform nach 1, dass die Steuerbewegungen auch durch einen Steuerknüppel erzeugt und über Transmissionseinrichtungen auf die Schwenkplatte 22a in dem Aufhängerahmen 22 übertragen werden können. Steuergestänge der genannten Art sind aus Ultraleicht-Fluggeräten, Steuerknüppel der genannten Art sind aus Tragschraubern bekannt.The same applies here as in the embodiment according to 1 that the control movements are also generated by a control stick and via transmission devices on the swivel plate 22a in the hanging frame 22nd can be transferred. Control linkages of the type mentioned are known from ultralight aircraft, control sticks of the type mentioned are known from gyrocopes.
Die vom Antriebsmotor 2 angetriebene Antriebswelle 10 treibt den oberen Rotor 8 und von dort aus den unteren Rotor 6 über ein zwischen beiden Rotoren 6, 8 angeordnetes Zwischengetriebe 7 in zueinander gegenläufigen Drehrichtungen R6, R8 gemeinsam an.
Die Hubkraft aus der Rotationsbewegung der Rotoren 6, 8 wird in axialer Richtung über den Rotormast 48 auf den Flugkörper der Lastdrohne übertragen und dabei mittels einer Axiallagerung zwischen Rotormast 48 und einer Rotorantriebswelle 10a vollständig abgefangen und über die Schwenkplatte 22a im Aufhängerahmens 22 weitergeleitet.The one from the drive motor 2 driven drive shaft 10 drives the upper rotor 8th and from there the lower rotor 6th via one between both rotors 6th , 8th arranged intermediate gear 7th in opposite directions of rotation R6 , R8 together.
The lifting force from the rotational movement of the rotors 6th , 8th is in the axial direction over the rotor mast 48 transferred to the missile of the cargo drone and by means of an axial bearing between the rotor mast 48 and a rotor drive shaft 10a completely intercepted and over the swivel plate 22a in the hanging frame 22nd forwarded.
Entsprechend der genaueren Darstellung in den 5 und 6 sind die Rotoren 6, 8 jeweils aus einem ersten Rotorblatt 16 und einem zweiten Rotorblatt 17 zusammengesetzt. Die Rotorblätter 16, 17 sind im unteren Rotor 6 über ein erstes Ankopplungselement 35 miteinander und mit dem Antriebsstrang verbunden. Die Rotorblätter 16, 17 sind im Querschnitt ähnlich wie ein Flugzeugflügel gekrümmt. Die Rotorblätter 16, 17 sind im oberen Rotor 8 über ein zweites Ankopplungselement 36 miteinander und mit dem Antriebsstrang verbunden. Die Rotorblätter 16, 17 können in den Ankopplungselementen 35, 36 in einem spezifischen und zueinander gleichen Anstellwinkel W zu einer jeweiligen Rotationsebene E befestigt werden.According to the more detailed representation in the 5 and 6th are the rotors 6th , 8th each from a first rotor blade 16 and a second rotor blade 17th composed. The rotor blades 16 , 17th are in the lower rotor 6th via a first coupling element 35 connected to each other and to the drive train. The rotor blades 16 , 17th are curved in cross-section similar to an airplane wing. The rotor blades 16 , 17th are in the upper rotor 8th via a second coupling element 36 connected to each other and to the drive train. The rotor blades 16 , 17th can in the coupling elements 35 , 36 at a specific and equal angle of attack W. to a respective plane of rotation E. attached.
Das erste 35 und das zweite Ankopplungselement 36 sind mit dem Antriebsstrang der Antriebswelle 10 form- oder kraftschlüssig und starr oder beweglich verbunden. Dabei sind der untere Rotor 6 und der obere Rotor 8 mit dem Antriebsstrang über eine Verbindungsstelle in Drehrichtung der Rotationsachse X starr gekoppelt. Der Anstellwinkel W der Rotorblätter 16, 17 kann über eine Befestigungsvorrichtung in den Ankopplungselementen 35, 36 eingestellt werden.The first 35 and the second coupling element 36 are with the drive train of the drive shaft 10 positively or non-positively and rigidly or movably connected. Here are the lower rotor 6th and the top rotor 8th with the drive train via a connection point in the direction of rotation of the axis of rotation X rigidly coupled. The angle of attack W. the rotor blades 16 , 17th can via a fastening device in the coupling elements 35 , 36 can be set.
Nach 5 wird der untere Rotor 6 durch die Rotorblätter 16, 17 durch deren Zusammenkoppelung mittels des Ankopplungselementes 35 gebildet.
Weiterhin wird der obere Rotor 8 durch die Rotorblätter 17, 16 durch deren Zusammenkoppelung mittels des Ankopplungselementes 36 gebildet.
Die Rotorblätter 16, 17 sind dabei sämtlich gleich ausgebildet und werden jeweils um 180 Grad in der Rotationsebene E um die Rotationsachse X gedreht mit den Ankopplungselementen 35, 36 verbunden. Die Rotoren 6, 8 rotieren unter Wirkung des Zwischengetriebes 7 in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen R6 und R8 in ihrer jeweiligen Rotationsebene E.To 5 becomes the lower rotor 6th through the rotor blades 16 , 17th by coupling them together by means of the coupling element 35 educated.
Furthermore, the upper rotor 8th through the rotor blades 17th , 16 by coupling them together by means of the coupling element 36 educated.
The rotor blades 16 , 17th are all designed in the same way and are each 180 degrees in the plane of rotation E. around the axis of rotation X rotated with the coupling elements 35 , 36 connected. The rotors 6th , 8th rotate under the action of the intermediate gear 7th in opposite directions of rotation R6 and R8 in their respective plane of rotation E. .
Zur Erläuterung der Beschreibung werden im Folgenden jeweils die Bezeichnungen für die Schwenkplatte 5a nach 1 und die Schwenkplatte 22a nach den 2 und 4 sowie für den Aufhängerahmen 5 nach 1 und den Aufhängerahmen 22 nach den 2 und 4 kombiniert angeführt.
Die Rotoren 6, 8 sind auf einem Rotormast 48 angeordnet, der mit einer Schwenkplatte 5a / 22a im Aufhängerahmen 5 / 22 starr verbunden ist.
Der Rotormast 48 besteht aus einem Rohr als Führungshülse 53, durch die der obere Teil der Antriebswelle 10 als Rotorantriebswelle 10a geführt ist. Mittels einer Rotorwellensicherung 37 wird eine Lagerung der Rotorantriebswelle 10a am oberen Ende des Rohres des Rotormast 48 gesichert. Ebenso wird die Rotorantriebswelle 10a mit einem Antriebsstrang für die Rotoren 6, 8 auf dem äußeren Umfang des Rotormast 48 gekoppelt.To explain the description, the names for the swivel plate are used below 5a to 1 and the swivel plate 22a after the 2 and 4th as well as for the hanging frame 5 to 1 and the hanging frame 22nd after the 2 and 4th combined listed.
The rotors 6th , 8th are on a rotor mast 48 arranged with a swivel plate 5a / 22a in the hanging frame 5 / 22nd is rigidly connected.
The rotor mast 48 consists of a tube as a guide sleeve 53 through which the upper part of the drive shaft 10 as a rotor drive shaft 10a is led. By means of a rotor shaft fuse 37 becomes a bearing of the rotor drive shaft 10a at the top of the rotor mast tube 48 secured. So is the rotor drive shaft 10a with a drive train for the rotors 6th , 8th on the outer periphery of the rotor mast 48 coupled.
In 5a ist der Aufbau des Rotormasts 48 im Schnitt dargestellt. Der Rotormast 48 ist auf einer Schwenkplatte 5a / 22a aufgesetzt und über die Schwenkplatte 5a / 22a innerhalb des Aufhängerahmens 5 / 22 kardanisch gelagert und in zwei Richtungen schwenkbar aufhängt.
Das zentrale Element im Rotormast 48 ist eine Führungshülse 53, die über eine Koppelbuchse 54 mit der Schwenkplatte 5a / 22a verbunden ist. Die Schwenkplatte 5a / 22a ist um eine Querachse Q im Aufhängerahmen 5 / 22 schwenkbar angeordnet. Die Koppelbuchse 54 ist um eine Längsachse L innerhalb der Schwenkplatte 5a / 22a schwenkbar angeordnet. Somit ist der Rotormast 48 über die Führungshülse 53 kardanisch schwenkbar in dem Aufhängerahmen 5 / 22 angeordnet.
Durch die Führungshülse 53 ist in Richtung der Rotationsachse X eine Rotorantriebswelle 10a geführt, welche sich über ein Antriebswellengelenk 49 an eine Ausgleichswelle 10b anschließt (siehe 4). Die Rotorantriebswelle ist in der Führungshülse 53 axial unverschieblich drehbar gelagert und am oberen Ende mittels einer Rotorwellensicherung 37 gesichert. Im Bereich der Rotorwellensicherung 37 ist die Rotorantriebswelle 10a starr mit einem oberen Rotorflansch 55 verbunden, der auf der Führungshülse 53 drehbar gelagert ist.
Im Anschluss daran ist an den oberen Rotorflansch 55 ein ebenfalls auf der Führungshülse 53 gelagertes erste Kegelrad 57 innerhalb des Zwischengetriebes 7 angekoppelt. Das erste Kegelrad 57 kämmt mit einem Wendekegelrad 58, welches auf einer mit der Führungshülse 53 fest verbundenen Stützachse 59 drehbar gelagert ist. Das Wendekegelrad 58 kämmt weiterhin mit einem zweiten auf der Führungshülse 53 drehbar gelagerten Kegelrad 60 innerhalb des Zwischengetriebes 7. Ein Gehäuse 61 schirmt in dem Zwischengetriebe 7 die Kegelräder 58, 60 und das Wendekegelrad 58 nach außen ab.
An das zweite Kegelrad 60 ist ein unterer Rotorflansch 56 angekoppelt, der wiederum auf der Führungshülse 53 drehbar gelagert ist.
Mit dem oberen Rotorflansch 55 ist das obere Ankoppelelement 36 des oberen Rotors 8 drehstarr verbunden.
Mit dem unteren Rotorflansch 56 ist das untere Ankoppelelement 35 des unteren Rotors 8 drehstarr verbunden.
Die Antriebsbewegung erfolgt ausgehend von dem Antriebsmotor 2 über die Antriebswelle 10, die Ausgleichswelle 10b mit den Antriebswellengelenken 49, 50 auf die Rotorantriebswelle 10a. Die Rotorantriebswelle 10 treibt den oberen Rotorflansch 55 gemeinsam mit dem ersten Kegelrad 57 im Zwischengetriebe 7 auf der feststehenden Führungshülse 53 an. Über das relativ zur Rotationsachse X mit der Führungshülse 53 feststehende und um die Stützachse 59 rotierende Wendekegelrad 58 wird der Antrieb im Zwischengetriebe 7 mit Drehrichtungsumkehr auf das zweite Kegelrad 60 gemeinsam mit dem unteren Rotorflansch 56 weitergeleitet. Damit werden die Rotoren 6, 8 über die Ankoppelelemente 35, 36 angetrieben.In 5a is the structure of the rotor mast 48 shown in section. The rotor mast 48 is on a swivel plate 5a / 22a put on and over the swivel plate 5a / 22a inside the hanging frame 5 / 22nd gimbal-mounted and can be swiveled in two directions.
The central element in the rotor mast 48 is a guide sleeve 53 that have a coupling socket 54 with the swivel plate 5a / 22a connected is. The swivel plate 5a / 22a is around a transverse axis Q in the hanging frame 5 / 22nd pivotally arranged. The coupling socket 54 is about a longitudinal axis L. inside the swivel plate 5a / 22a pivotally arranged. Thus the rotor mast is 48 over the guide sleeve 53 gimbal swiveling in the hanging frame 5 / 22nd arranged.
Through the guide sleeve 53 is in the direction of the axis of rotation X a rotor drive shaft 10a out, which is via a drive shaft joint 49 to a balance shaft 10b connected (see 4th ). The rotor drive shaft is in the guide sleeve 53 Axially immovable rotatable and at the upper end by means of a rotor shaft lock 37 secured. In the area of rotor shaft locking 37 is the rotor drive shaft 10a rigid with an upper rotor flange 55 connected, the one on the guide sleeve 53 is rotatably mounted.
This is followed by the upper rotor flange 55 one also on the guide sleeve 53 first bevel gear on bearings 57 within the intermediate gear 7th coupled. The first bevel gear 57 meshes with a reversing bevel gear 58 , which on one with the guide sleeve 53 firmly connected support axis 59 is rotatably mounted. The reversing bevel gear 58 continues to comb with a second on the guide sleeve 53 rotatable bevel gear 60 within the intermediate gear 7th . One housing 61 shields in the intermediate gear 7th the bevel gears 58 , 60 and the bevel gear 58 outwards.
To the second bevel gear 60 is a lower rotor flange 56 coupled, which in turn is on the guide sleeve 53 is rotatably mounted.
With the upper rotor flange 55 is the upper coupling element 36 of the upper rotor 8th torsionally rigidly connected.
With the lower rotor flange 56 is the lower coupling element 35 of the lower rotor 8th torsionally rigidly connected.
The drive movement is based on the drive motor 2 via the drive shaft 10 , the balance shaft 10b with the drive shaft joints 49 , 50 on the rotor drive shaft 10a . The rotor drive shaft 10 drives the upper rotor flange 55 together with the first bevel gear 57 in the intermediate gear 7th on the fixed guide sleeve 53 at. About that relative to the axis of rotation X with the guide sleeve 53 fixed and around the support axis 59 rotating bevel gear 58 the drive is in the intermediate gear 7th with reversal of the direction of rotation on the second bevel gear 60 together with the lower rotor flange 56 forwarded. This will make the rotors 6th , 8th via the coupling elements 35 , 36 driven.
Nach 6 wird spezifisch dargestellt, in welcher Weise der untere Rotor 6 aus den Rotorblättern 16, 17 durch deren Zusammenkoppelung an Hand des Ankopplungselementes 35 aufgebaut wird. Bezüglich der Winkelstellungen der Rotorblätter 16, 17 ist 5 hinzuzuziehen.
Das erste Rotorblatt 16 ist mittels einer ersten Befestigungswelle 14 in einem festgelegten Anstellwinkel W1 gegenüber der Rotationsebene E mit dem Ankopplungselement 35 zur Erzeugung einer Auftriebskraft verbunden.
Weiterhin ist das zweite Rotorblatt 17 mittels einer zweiten Befestigungswelle 15 in einem festgelegten Anstellwinkel W2 gegenüber der Rotationsebene E mit dem Ankopplungselement 36 zur Erzeugung einer der vom ersten Rotorblatt 16 erzeugten Auftriebskraft gleichwertigen Auftriebskraft verbunden.
Das erste Rotorblatt 16 ist dazu in einer ersten Rotorblattaufnahme 38 aufgenommen und über diese mit einer ersten Befestigungswelle 14 verbunden.To 6th is shown specifically in what way the lower rotor 6th from the rotor blades 16 , 17th by coupling them together using the coupling element 35 is built. Regarding the angular positions of the rotor blades 16 , 17th is 5 to consult.
The first rotor blade 16 is by means of a first mounting shaft 14th at a fixed angle of attack W1 opposite the plane of rotation E. with the coupling element 35 connected to generate a lift force.
Furthermore, the second rotor blade is 17th by means of a second mounting shaft 15th at a fixed angle of attack W2 opposite the plane of rotation E. with the coupling element 36 to generate one of the first rotor blades 16 generated buoyancy force equivalent buoyancy force connected.
The first rotor blade 16 is in a first rotor blade holder 38 added and over this with a first mounting shaft 14th connected.
Das zweite Rotorblatt 17 ist dazu in einer zweiten Rotorblattaufnahme 39 aufgenommen und über diese mit einer zweiten Befestigungswelle 15 verbunden.
Die Zusammenkoppelung der Rotorblätter 16, 17 erfolgt in dem Ankopplungselement 35, das rahmenförmig ausgebildet ist. In dem Ankopplungselement 35 sind Aufnahmen für die Befestigungswellen 14, 15 der Rotorblätter 16, 17 in Form von Klemmelementen 40 vorgesehen. Die Befestigungswellen 14, 15 sind bei Festlegung in den Klemmelementen 40 auf einer gemeinsamen Drehachse Y angeordnet. Um diese Drehachse Y werden die Rotorblätter 16, 17 zur Einstellung des Anstellwinkels W oder der Anstellwinkel W1, W2 jedes Rotorblattes 16, 17 gegenüber der Rotationsebene E innerhalb des Ankopplungselementes 35 in Richtung einer Stellbewegung S16 oder S17 gedreht und danach in der richtigen Winkellage für identische Werte des Anstellwinkels W1 sowie des Anstellwinkels W2 mittels der Klemmelemente 40 über die Befestigungswellen 14, 15 festgelegt.The second rotor blade 17th is in a second rotor blade holder 39 added and over this with a second mounting shaft 15th connected.
The coupling of the rotor blades 16 , 17th takes place in the coupling element 35 , which is frame-shaped. In the coupling element 35 are recordings for the mounting shafts 14th , 15th the rotor blades 16 , 17th in the form of clamping elements 40 intended. The mounting shafts 14th , 15th are determined in the clamping elements 40 on a common axis of rotation Y arranged. Around this axis of rotation Y are the rotor blades 16 , 17th to adjust the angle of attack W. or the angle of attack W1 , W2 every rotor blade 16 , 17th opposite the plane of rotation E. within the coupling element 35 in the direction of an actuating movement S16 or S17 rotated and then in the correct angular position for identical values of the angle of attack W1 as well as the angle of attack W2 by means of the clamping elements 40 over the mounting shafts 14th , 15th set.
Zur verbesserten Steuerung kann für jedes Rotorblatt 16, 17 je ein Stellantrieb 40a oder 40b vorgesehen sein, der im Ankoppelungselement 35 befestigt ist und sich auf der jeweiligen ersten oder zweiten Befestigungswelle 14, 15 der Rotorblätter 16, 17 abstützt. Mittels der Stellantriebe 40a, 40b können die Anstellwinkel W1 und W2 der Rotorblätter 16, 17 für verschiedene Betriebszustände der Lastdrohne in Richtung der Stellbewegungen S16 oder S17 angepasst werden.
Jeder Stellantrieb 40a, 40b kann beispielsweise als selbsthemmendes Schneckengetriebe (hier nicht dargestellt) ausgebildet sein, wobei jeweils ein Schneckenrad auf der ersten oder zweiten Befestigungswelle 14, 15 sitzt und ein Antrieb für eine Schnecke sich am Ankoppelungselement 35 abstützt.
Für den Anforderungsfall, dass die Rotorblätter 16, 17 in jeweils fest definierten Stellbewegungen zur Erzeugung zweier verschiedener Anstellwinkel W1 oder W2 an jedem der Rotorblätter 16, 17 verstellt werden sollen, kann ein betreffender Stellantrieb mit einer Stellbewegung zwischen zwei Endlagen ausgebildet sein. Dies ist beispielsweise mittels eines pneumatischen Antriebs möglich, der sich über einen festgelegten Hubweg oder Hubwinkel bewegt und leicht ansteuerbar ist.For improved control, each rotor blade 16 , 17th one actuator each 40a or 40b be provided in the coupling element 35 is attached and on the respective first or second mounting shaft 14th , 15th the rotor blades 16 , 17th supports. By means of the actuators 40a , 40b can adjust the angle of attack W1 and W2 the rotor blades 16 , 17th for different operating states of the cargo drone in the direction of the positioning movements S16 or S17 be adjusted.
Every actuator 40a , 40b can be designed, for example, as a self-locking worm gear (not shown here), with one worm gear on the first or second fastening shaft 14th , 15th sits and a drive for a screw is attached to the coupling element 35 supports.
For the requirement that the rotor blades 16 , 17th in each case with clearly defined positioning movements to generate two different angles of attack W1 or W2 on each of the rotor blades 16 , 17th are to be adjusted, a relevant actuator can be designed with an adjusting movement between two end positions. This is possible, for example, by means of a pneumatic drive that moves over a defined stroke path or stroke angle and can be easily controlled.
Mit einer derartigen Ausführungsform kann der Drehwiderstand der Rotorblätter 16, 17 der Rotoren 6, 8 beim Anlassen des Antriebsmotors 2 verändert werden, indem die Anstellwinkel W1, W2 der Rotorblätter 16, 17 in Richtung der Stellbewegung S16 oder S17 zunächst verkleinert werden. Auf diese Weise wird der Drehwiderstand der beiden Rotoren 6, 8 gleichmäßig verringert und der Antriebsmotor 2 kann die Rotoren 6, 8 leichter und schneller auf eine erwünschte ausreichende Grunddrehzahl beschleunigen. Zum Einleiten der Hubbewegung können danach die Anstellwinkel W1, W2 der Rotorblätter 16, 17 in Richtung der Stellbewegung S16 oder S17 wieder auf ihren Standardwert zur Erzeugung einer ausreichenden Hubkraft vergrößert werden.With such an embodiment, the rotational resistance of the rotor blades 16 , 17th the rotors 6th , 8th when starting the drive engine 2 can be changed by changing the angle of attack W1 , W2 the rotor blades 16 , 17th in the direction of the adjusting movement S16 or S17 must first be reduced in size. In this way the rotational resistance of the two rotors 6th , 8th evenly reduced and the drive motor 2 can the rotors 6th , 8th Accelerate more easily and quickly to a desired, sufficient basic speed. The angle of attack can then be used to initiate the lifting movement W1 , W2 the rotor blades 16 , 17th in the direction of the adjusting movement S16 or S17 can be increased back to their standard value to generate sufficient lifting force.
Die Übertragung des Drehantriebs auf den Rotor 6 wird sichergestellt, indem im Bereich zwischen den Enden der ersten und zweiten Befestigungswelle 14, 15 ein Antriebselement, das mit der Antriebswelle 10 gekoppelt ist, innerhalb des Ankoppelelementes 35 gehaltert wird. Dazu ist ein unterer Rotorflansch 56 vorgesehen, der das Ankopplungselement 35 in Richtung der Rotationsachse X durchgreift, aber die Führungshülse 53 und die Rotorantriebswelle 10a umgreift: Ein Befestigungselement 51 kann dabei den Rotorflansch 56 und das Ankoppelelement 35 starr oder pendelnd miteinander verbinden. Bei pendelnder Verbindung ist der Rotor 6 in der Lage, sich selbständig in der Rotationsebene E auszurichten.
Entsprechendes gilt auch für den Rotor 8 und dessen Befestigung an dem oberen Rotorflansch 55 über das Ankopplungselement 36.The transmission of the rotary drive to the rotor 6th is ensured by placing in the area between the ends of the first and second mounting shafts 14th , 15th a drive element connected to the drive shaft 10 is coupled, within the coupling element 35 is held. There is also a lower rotor flange 56 provided that the coupling element 35 in the direction of the axis of rotation X reaches through, but the guide sleeve 53 and the rotor drive shaft 10a encompassed: a fastener 51 can use the rotor flange 56 and the coupling element 35 connect rigidly or pendularly. When the connection is oscillating, the rotor is 6th able to move independently in the plane of rotation E. align.
The same applies to the rotor 8th and its attachment to the upper rotor flange 55 via the coupling element 36 .
In 7 ist ein Heckleitwerk 46 für die zweite Ausführungsform der Lastdrohne nach den 2 und 4 in der Verbindung zum Aufhängerahmen 22 gezeigt. Das Heckleitwerk 4 nach 1 ist analog zu diesem Heckleitwerk 46 aufgebaut und angeordnet.
Der Aufhängerahmen 22 ist in seinen Umrissen angedeutet, außerdem sind die zugehörigen Tragstangen 23, 24 und 25 umrissen dargestellt. Das Heckleitwerk 46 ist der Vorrichtungsbestandteil des Flugkörpers, mit dessen Hilfe die Flugbewegung der Lastdrohne in Vorwärts-, Seitwärts- und Kurvenflugbewegung stabilisiert, aber auch gesteuert und gesichert werden kann.In 7th is a tailplane 46 for the second embodiment of the cargo drone according to the 2 and 4th in connection with the hanging frame 22nd shown. The tail tail 4th to 1 is analogous to this tail unit 46 constructed and arranged.
The hanging frame 22nd is indicated in its outlines, as well as the associated support bars 23 , 24 and 25th outlined. The tail tail 46 is the device component of the missile, with the help of which the flight movement of the cargo drone in forward, sideways and turning movements can be stabilized, but also controlled and secured.
Das Heckleitwerk 46 ist aus einem Trägerrohr 47a mit einem daran angebrachten doppelten Leitwerksflügel 47b gebildet.
Das Heckleitwerk 46 ist mittels des Trägerrohrs 47a über eine Leitwerksaufnahme 44 mit dem Aufhängerahmen 22 verbunden. Die Leitwerksaufnahme 44 steht dadurch über den Aufhängerahmen 22 in Verbindung mit den Tragstangen 23, 24, 25 und dem Traggestell 21. Das Trägerrohr 47a kann in der Leitwerksaufnahme 44 in einer Lagereinrichtung drehbar aufgenommen sein, so dass der an dem Trägerrohr 47a beidseitig schräg stehend angebrachte Leitwerksflügel 47b in Richtung einer Stellbewegung S46 um die Längsachse des Trägerrohres 47a geschwenkt werden kann. Dabei verändert sich die Winkelstellung jedes Teils des doppelten Leitwerksflügel 47b zu dem von den Rotoren 6, 8 erzeugten Abwind AB, so dass diese unterschiedlich stark von oben angeströmt werden.
Weiterhin kann das Trägerrohr 47a des Heckleitwerks 46 auch gemäß den 2 und 4 drehbar durch die zweite, den Flugkörper in seiner Querrichtung versteifende Stabilisierungselement 28 geführt sein.The tail tail 46 is made from a support tube 47a with a double tail wing attached to it 47b educated.
The tail tail 46 is by means of the support tube 47a via a tail unit mount 44 with the hanging frame 22nd connected. The tail mount 44 stands over the hanging frame 22nd in connection with the support bars 23 , 24 , 25th and the support frame 21st . The carrier tube 47a can in the tail unit mount 44 be rotatably received in a bearing device, so that the on the support tube 47a Tail wing mounted at an angle on both sides 47b in the direction of an actuating movement S46 around the longitudinal axis of the support tube 47a can be swiveled. The angular position of each part of the double tail unit wing changes 47b to that of the rotors 6th , 8th generated downdraft FROM , so that these are flown to different degrees from above.
Furthermore, the carrier tube 47a of the tail unit 46 also according to the 2 and 4th rotatable by the second stabilizing element stiffening the missile in its transverse direction 28 be led.
In 7a ist die bevorzugte Variante für das Heckleitwerk 46 dargestellt, wobei an dem Trägerrohr 47a nur ein einzelner Leitwerksflügel 47c angebracht ist. Damit wird vermieden, dass der Abwind AB der Rotoren 6, 8 eine nach unten gerichtete Querkraft auf den doppelten Leitwerksflügel 47b ausübt, was zu ungewollten Flugbewegungen führen könnte.
Diese bevorzugte Variante kann entsprechend auch in dem Heckleitwerk 4 der Ausführungsform der Lastdrohne nach 1 eingesetzt werden.In 7a is the preferred variant for the tailplane 46 shown, with on the support tube 47a only a single tail wing 47c is appropriate. This avoids the downdraft FROM the rotors 6th , 8th a downward lateral force on the double tail wing 47b exercises, which could lead to unwanted flight movements.
This preferred variant can accordingly also be used in the tail unit 4th according to the embodiment of the cargo drone 1 can be used.
Die Steuerungseinrichtung des Heckleitwerk 46 ist hier wie folgt ausgeführt: In Verbindung mit der Anbringung der Leitwerksaufnahme 44, die am Aufhängerahmen 22 angebracht ist, sind zwei Zugelemente 45 (als Riemen, Kette oder Seil) vorgesehen, mittels derer das Heckleitwerk 46 in seiner Lage relativ zum Flugkörper gleichzeitig gesichert, aber auch gezielt bewegt werden kann. Damit wird die Lastdrohne spezifisch steuerbar gemacht.
Die Zugelemente 45 können zur Verstellung mit dem Steuergestänge 9 oder mit dort angebrachten Bedienelementen verbunden sein. Zur Verstellung des Heckleitwerks 46 ist im Bereich der Leitwerksaufnahme 44 ein Stellmechanismus 52 (hier nur schematisch angedeutet) angeordnet, an dem die Zugelemente 45 zur Erzeugung eine Stellbewegung angreifen. Durch Ansteuerung der Zugelemente 45, z.B. über das Steuergestänge 9 oder am Steuergestänge 9 angeordnete Bedienelemente, wird eine Verdrehung des Heckleitwerks 46 in Richtung der Stellbewegung S46 über den Stellmechanismus 52 bewirkt, so dass die Leitwerksflügel 47b oder der einzelne Leitwerksflügel 47c in ihre Stellung zum Abwind AB der Rotoren 6, 8 verändert werden. Daraus ergibt sich je nach Einstellung eine gleiche oder je nach Richtung der Einstellung unterschiedlich große Kraftwirkung auf die beiden Leitwerksflügel 47b, so dass der Flugkörper seine Drehlage bzgl. der Rotationsachse X beibehält oder in Richtung der überwiegenden Kraftwirkung verändert.
Im Fall des einzelnen Leitwerksflügels 47c wird nur dann eine Kraftwirkung im Abwind AW erzeugt, wenn der Leitwerksflügel 47c in einer Richtung verstellt wird. Die Stabilisierungswirkung des Leitwerksflügels 47c ist damit verbessert.
Mittels der Steuerung der Leitwerksflügel 47b, 47c werden unkontrollierte Querbewegungen vermieden oder gedämpft und daraus folgend auch unkontrollierte Gier- oder Rotationsbewegungen der Lastdrohne vermieden.The control device of the tail stabilizer 46 is carried out as follows: In connection with the attachment of the tail unit mount 44 attached to the hanging frame 22nd attached are two tension elements 45 (as a belt, chain or rope) by means of which the tail fin 46 at the same time secured in its position relative to the missile, but can also be moved in a targeted manner. This makes the cargo drone specifically controllable.
The tension elements 45 can be adjusted with the control linkage 9 or be connected to the operating elements attached there. For adjusting the tail unit 46 is in the area of the tail unit mount 44 an adjusting mechanism 52 (here only indicated schematically) arranged on which the tension elements 45 attack to generate an actuating movement. By controlling the tension elements 45 , e.g. via the control linkage 9 or on the control linkage 9 arranged controls, a twist of the tail unit 46 in the direction of the adjusting movement S46 via the adjusting mechanism 52 causes so the tail wing 47b or the individual tail wing 47c in their position to the downdraft FROM the rotors 6th , 8th to be changed. Depending on the setting, this results in the same force effect or, depending on the direction of the setting, a different force on the two tail unit wings 47b , so that the missile its rotational position with respect to the axis of rotation X retained or changed in the direction of the predominant force effect.
In the case of the single tail wing 47c a force in the downdraft AW is only generated when the tail unit wing 47c is adjusted in one direction. The stabilizing effect of the tail wing 47c is thus improved.
Using the control of the tail wing 47b , 47c uncontrolled transverse movements are avoided or dampened and, as a result, uncontrolled yaw or rotation movements of the cargo drone are avoided.
Nach 7 ist weiterhin in Verbindung mit dem Aufhängerahmen 22 ist ein Steuerkreuz 41 dargestellt. Das Steuerkreuz 41 ist mit der hier nicht explizit gezeigten Schwenkplatte 22a innerhalb des Aufhängerahmens 22 verbunden. Die Schwenkplatte 22a ist in Gelenken um eine Längsachse L (z.B. in Längsrichtung zum Flugkörper und senkrecht zur Rotationsachse X) schwenkbar im Aufhängerahmen 22 gehaltert. Weiterhin ist der Rotormast 48 innerhalb der Schwenkplatte 22 in Gelenken um eine im rechten Winkel zur Längsachse L angeordnete Querachse Q (senkrecht zur Rotationsachse X) schwenkbar.
Ein Steuerkreuz 41 soll mit allen beschriebenen Merkmalen an Schwenkplatten 5a nach 1 und Schwenkplatten 22a nach 2, 4 und 5 vorgesehen sein.To 7th is still in connection with the hanging frame 22nd is a control pad 41 shown. The control pad 41 is with the swivel plate not explicitly shown here 22a inside the hanging frame 22nd connected. The swivel plate 22a is in joints around a longitudinal axis L. (e.g. in the longitudinal direction to the missile and perpendicular to the axis of rotation X ) swiveling in the hanging frame 22nd held. Furthermore the rotor mast is 48 inside the swivel plate 22nd in joints around one at right angles to the longitudinal axis L. arranged transverse axis Q (perpendicular to the axis of rotation X ) pivotable.
A control pad 41 should with all the features described on swivel plates 5a to 1 and swivel plates 22a to 2 , 4th and 5 be provided.
Mit dem Steuerkreuz 41 sind wenigstens zwei oder mehrere Steuerkreuzdämpfer 42 gekoppelt und gegenüber dem Aufhängerahmen 22 abgestützt. Mit dem Steuerkreuz 41 ist über die Schwenkplatte 22a der Rotormast 48 gekoppelt. Die Antriebswelle 10 ist hier nur durch die Rotationsachse X angedeutet. Unter Wirkung der Antriebswellengelenke 49, 50 (hier ist nur das erste Antriebswellengelenk 49 gezeigt) können daher die Rotoren 6, 8 über das Steuerkreuz 41 mit dem Rotormast 48 um die Längsachse L und um die Querachse Q gegenüber dem Traggestell 21 der Lastdrohne pendelnd bewegt werden.With the control pad 41 are at least two or more control cross dampers 42 coupled and opposite the hanging frame 22nd supported. With the control pad 41 is about the swivel plate 22a the rotor mast 48 coupled. The drive shaft 10 is here only through the axis of rotation X indicated. Under the action of the drive shaft joints 49 , 50 (here is only the first drive shaft joint 49 shown) can therefore the rotors 6th , 8th via the control pad 41 with the rotor mast 48 around the longitudinal axis L. and around the transverse axis Q opposite the support frame 21st the cargo drone can be moved in a pendulum motion.
Am vorderen längeren Arm des Steuerkreuzes 41 ist ein Befestigungselement 43 für das Steuergestänge 9 befestigt, um durch Verlagerung des Steuergestänges 9 eine Steuerbewegung auf das Steuerkreuz 41 und eine gewünschte Verlagerung der Rotoren 6, 8 gegenüber dem Gestell des Flugkörpers zu bewirken. Die Steuerkreuzdämpfer 42 sorgen bei der Bedienung für eine stetig verlaufende Steuerbarkeit der Lastdrohne, ohne dass unkontrollierbare Schwingbewegungen entstehen können. Außerdem bewirken die Steuerkreuzdämpfer 42 eine Rückstellkraft der Steuerbewegungen der Rotoren 6, 8 gegenüber dem Flugkörper in eine kontrollierte Ausgangslage der Rotoren 6, 8, wobei die Rotationsachse X vorzugsweise senkrecht steht, so dass diese nicht gezielt vom Bediener angesteuert werden muss.On the front longer arm of the control pad 41 is a fastener 43 for the control linkage 9 attached to by shifting the control linkage 9 a control movement on the control pad 41 and a desired displacement of the rotors 6th , 8th to effect against the frame of the missile. The control pad damper 42 ensure constant controllability of the cargo drone during operation, without uncontrollable oscillating movements. In addition, the control pad damper 42 a restoring force of the control movements of the rotors 6th , 8th in relation to the missile in a controlled starting position of the rotors 6th , 8th , where the axis of rotation X preferably stands vertically so that it does not have to be specifically controlled by the operator.
Für die Flugbewegung der Lastdrohne hat dies in Bezug auf jede der zuvor geschilderten Ausführungsvarianten folgende Wirkung:
- Durch kann eine Steuerbewegung am Steuergestänge 9 durch eine Verlagerung des Steuerkreuzes 41 in Längs- und/oder Querrichtung generiert werden. Damit wird die Lage des Traggestells 21 über die Lagerung der Schwenkplatte 5 / 22 gegenüber den parallelen Rotationsebene E und der Rotationsachse X der Rotoren 6, 8 verändert. Verbunden mit der Verlagerung des Steuerkreuzes 41 ergibt sich eine aus der Steuerbewegung resultierende Schwerpunktverlagerung des Flugkörpers gegenüber der Rotationsachse X der Rotoren 6, 8 (Siehe Schwerpunkt Z, Z' in 8). Aus der Verlagerung der Gewichtskraft aus der Traglast gegenüber der Rotationsachse X wird eine Kraftkomponente auf die Rotoren 6, 8 ausgeübt, die die Rotationsachse X neigt und eine Richtungsänderung der Flugbewegung der Lastdrohne in Richtung der Schwerpunktsverlagerung bewirkt.
- Die Hub- und Senkbewegungen des Flugkörpers werden durch Änderungen der Drehzahl der Rotoren 6, 8 über den Antriebsmotor 2 erzeugt.
Die Steuerung der Vorwärts- oder Seitwärtsbewegung erfolgt also über eine gewichtsbedingte Verlagerung des Traggestells 3, 21 gegenüber den Rotoren 6, 8 mittels des Steuergestänges 9, das an einer kardanisch in dem Aufhängerahmen 5 / 22 aufgehängten Schwenkplatte 5a / 22a über das Steuerkreuz 41 angreift. Mit der Schwenkplatte 5a / 22a sowie dem daran montierten Steuerkreuz 41 ist der rohrförmige Rotormast 48 und in diesem eine Lagerung für die als Rotorantriebswelle 10a benannten Teile der Antriebswelle 10 an den Rotoren 6, 8 zum Lastabtrag in Richtung der Rotationsachse X in Verbindung mit den Rotoren 6, 8 vorgesehen.This has the following effect on the flight movement of the cargo drone in relation to each of the previously described design variants: - Can a control movement on the control linkage 9 by moving the control pad 41 can be generated in the longitudinal and / or transverse direction. This is the position of the support frame 21st about the storage of the swivel plate 5 / 22nd opposite the parallel plane of rotation E. and the axis of rotation X the rotors 6th , 8th changed. Associated with the relocation of the control pad 41 there is one resulting from the tax movement Shift in the center of gravity of the missile relative to the axis of rotation X the rotors 6th , 8th (See focus Z , Z ' in 8th ). From the shift in weight from the load against the axis of rotation X becomes a force component on the rotors 6th , 8th exercised which is the axis of rotation X tends and causes a change in the direction of flight movement of the cargo drone in the direction of the shift in the center of gravity.
- The lifting and lowering movements of the missile are caused by changes in the speed of the rotors 6th , 8th via the drive motor 2 generated.
The forward or sideways movement is therefore controlled via a weight-related displacement of the support frame 3 , 21st opposite the rotors 6th , 8th by means of the control linkage 9 that is attached to a gimbal in the hanging frame 5 / 22nd suspended swivel plate 5a / 22a via the control pad 41 attacks. With the swivel plate 5a / 22a as well as the control pad mounted on it 41 is the tubular rotor mast 48 and in this a bearing for the rotor drive shaft 10a named parts of the drive shaft 10 on the rotors 6th , 8th for load transfer in the direction of the axis of rotation X in connection with the rotors 6th , 8th intended.
Rotationsbewegungen des Flugkörpers können durch Steuereinstellungen an den Rotoren 6, 8 eingeleitet werden. Hierbei kann der Anstellwinkel W der Rotorblätter 16, 17 durch Verstellung in Richtung der Stellbewegungen S16, S17 ungleich verändert werden, so dass sich unterschiedliche Drehwiderstände für die Rotation der Rotoren 6, 8 ergeben.
Weiterhin können am Heckleitwerk 4, 46 die Leitwerksflügel 4b oder 47b oder 47c durch Verdrehung in Richtung der Stellbewegungen S4 oder S46 so verstellt werden, dass mittels des Heckleitwerks 4, 46 eine Drehlage der Lastdrohne relativ zur Rotationsachse X der Rotoren 6, 8 bestimmt wird, so dass die Drehlage der Lastdrohne beibehalten oder verändert wird.Rotational movements of the missile can be controlled by control settings on the rotors 6th , 8th be initiated. Here the angle of attack W. the rotor blades 16 , 17th by adjusting in the direction of the adjusting movements S16 , S17 are changed unevenly, so that there are different rotational resistances for the rotation of the rotors 6th , 8th surrender.
You can also use the tailplane 4th , 46 the tail wing 4b or 47b or 47c by turning in the direction of the adjustment movements S4 or S46 can be adjusted so that by means of the tailplane 4th , 46 a rotational position of the cargo drone relative to the axis of rotation X the rotors 6th , 8th is determined so that the rotational position of the cargo drone is maintained or changed.
Weitere verbesserte Antriebskonzepte der Lastdrohne ergeben sich aus den folgenden Entwicklungsgegenständen im Rahmen der Lösung des Prinzips des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Koaxial-Helikopters mit Gewichtskraftsteuerung.Further improved drive concepts for the cargo drone result from the following development objects in the context of solving the principle of the previously described coaxial helicopter according to the invention with weight control.
Antriebsmotor mit vertikaler AntriebsachseDrive motor with vertical drive axis
Eine weitere Verbesserung der Lastdrohne lässt sich mit dem Einsatz von Antriebsmotoren 2 mit vertikaler Abtriebsachse zur Anbindung an die Antriebswelle 10 der Rotoren 6, 8 erzielen. Die Gestaltung des Antriebs dann wird wesentlich vereinfacht und der Antrieb der Rotoren 6, 8 kann ggf. mit einem Untersetzungsgetriebe und nachgeschaltetem Freilauf kombiniert werden, um die Zuschaltung der Rotoren 6, 8 auf den Antrieb der Antriebswelle 10 einfacher ausführen zu können.
Bei Antriebsmotoren mit horizontaler Antriebsachse muss die Antriebsbewegung über ein Winkelgetriebe auf die vertikale Rotationsachse der Rotoren umgelenkt werden. Die Antriebsumlenkung verbraucht Antriebsenergie und schlägt mit einem erheblichen Zusatzgewicht zu Buche.A further improvement of the cargo drone can be achieved with the use of drive motors 2 with vertical output shaft for connection to the drive shaft 10 the rotors 6th , 8th achieve. The design of the drive is then significantly simplified and the drive of the rotors 6th , 8th can be combined with a reduction gear and a downstream freewheel to activate the rotors 6th , 8th on the drive of the drive shaft 10 easier to do.
In the case of drive motors with a horizontal drive axis, the drive movement must be diverted to the vertical rotation axis of the rotors via an angular gear. The drive redirection consumes drive energy and has a considerable additional weight.
Bei bekannten Fluggeräten eingesetzte Verbrennungsmotoren sind zur Erreichung ausreichend hoher Drehmomente bei einem gleichzeitig möglichst geringen Antriebsgewicht relativ hohe Drehzahlen erforderlich. Damit muss die hohe Motordrehzahl von mehreren Tausend UPM auf die relativ niedrige Rotordrehzahl von wenigen Hundert UPM herabgesetzt werden. Die dazu notwendigen Untersetzungsgetriebe verbrauchen Energie und erhöhen das Fluggewicht.
Daher ist es vorteilhaft Antriebsmotoren 2 mit vertikal rotierender Antriebsachse zu verwenden, so dass ein Umlenkgetriebe zur Umsetzung der Rotationsbewegung aus einer horizontalen Antriebsbewegung an die vertikale Antriebswelle 10 entfällt. Hierfür kommen sowohl Verbrennungsmotoren etwa in einer Bauart in Frage, die von Außenbordmotoren für Boote her bekannt ist.
Wenn die Antriebsbewegung infolge der Leistungscharakteristik des Antriebsmotors bei hoher Motornenndrehzahl über ein Untersetzungsgetriebe auf die niedrigere Rotordrehzahl herabgesetzt werden muss, entfällt wieder ein Teil des zuvor genannten Gewichtsvorteils.Internal combustion engines used in known aircraft are required to achieve sufficiently high torques with the lowest possible drive weight at the same time, relatively high speeds. This means that the high engine speed of several thousand RPM has to be reduced to the relatively low rotor speed of a few hundred RPM. The reduction gears required for this consume energy and increase the flight weight.
Therefore, it is beneficial to drive motors 2 to be used with a vertically rotating drive shaft, so that a deflection gear for converting the rotational movement from a horizontal drive movement to the vertical drive shaft 10 not applicable. For this purpose, both internal combustion engines come into question, for example of a type that is known from outboard motors for boats.
If the drive movement has to be reduced to the lower rotor speed via a reduction gear due to the power characteristics of the drive motor at a high nominal motor speed, part of the aforementioned weight advantage is again omitted.
Antriebsmotor in Form eines ElekroantriebssystemsDrive motor in the form of an electric drive system
Daher ist es vorteilhaft als Antriebsmotor 2 einen langsam laufenden Elektromotor zu verwenden. Ein solcher Antriebsmotor 2 vereinfacht die Konstruktion der Lastdrohne beträchtlich, da keine Hilfsaggregate wie Kühlung, Luftfilter, Tank, Abgasführung und Schalldämpfer erforderlich sind. Weiterhin ist es äußerst einfach die Motorlage mit der vertikale stehenden Antriebswelle 10 in der Rotationssachse X der Rotoren 6, 8 anzupassen. Auch die Motorkühlung ist durch die freie Luftumströmung leicht lösbar. Besonders vorteilhaft ist die einfache Bereitstellung einer standardisierten Grundantriebsdrehzahl und die Bereitstellung von steuerbaren Antriebsdrehzahlen. Langsamlaufenden Elektromotoren können mit hohen Antriebsmomenten bereitgestellt werden, so dass das Starten der Lastdrohne vereinfacht wird. Bei Verwendung von schnelllaufenden Elektromotoren ist zur Erzeugung der Rotordrehzahl wieder auf Untersetzungsgetriebe zurückzugreifen.It is therefore advantageous as a drive motor 2 use a slow running electric motor. Such a drive motor 2 considerably simplifies the construction of the cargo drone, since no auxiliary units such as cooling, air filters, tanks, exhaust gas ducts and silencers are required. Furthermore, it is extremely easy to position the engine with the vertical drive shaft 10 in the axis of rotation X the rotors 6th , 8th adapt. The engine cooling can also be easily removed thanks to the free air flow. The simple provision of a standardized basic drive speed and the provision of controllable drive speeds are particularly advantageous. Slow-running electric motors can be provided with high drive torques, so that starting the cargo drone is simplified. When using high-speed electric motors, a reduction gear must be used again to generate the rotor speed.
Antriebssystem mit DrehmomentwandlerDrive system with torque converter
Zur Übertragung der Antriebsleistung vom Antriebsmotor 2 über die Antriebswelle 10 auf die Rotoren 6, 8 kann ein Drehmomentwandler vorgesehen werden. Ein
Drehmomentwandler (in den Figuren nicht dargestellt) soll als Kupplungseinheit wirken und kann hinter dem Antriebsmotor 2 in den Antriebsstrang zu den Rotoren 6, 8 eingesetzt werden. Zur Leistungsübertragung soll sich der Drehmomentwandler dabei an dem Antriebsmotor 2 oder dem Traggestell 3, 21 abstützen. Mittels eines derartigen Drehmomentwandlers ist eine Entkoppelung des Antriebsmotors 2 von den Rotoren 6, 8 beabsichtigt, damit sich das Antriebsverhalten insbesondere beim Starten durch Entlastung des Antriebsmotors 2 verbessert.To transfer the drive power from the drive motor 2 via the drive shaft 10 on the Rotors 6th , 8th a torque converter can be provided. On
Torque converter (not shown in the figures) is intended to act as a clutch unit and can be behind the drive motor 2 in the drive train to the rotors 6th , 8th can be used. To transmit power, the torque converter should be located on the drive motor 2 or the support frame 3 , 21st prop up. Such a torque converter is used to decouple the drive motor 2 from the rotors 6th , 8th intended so that the drive behavior, especially when starting, by relieving the drive motor 2 improved.
Steuerung des Rotorbetriebs im Leerlauf und bei Hub-, Senkbewegung.Control of the rotor operation when idling and during lifting and lowering movements.
Die Gestaltung der Steuerung des Hubantriebes kann abweichend von der Ausführung mit einer starren Rotorblattanbindung an die Antriebsachse oder deren Pendelhalterung verbessert werden.
Hierzu können die Rotorblätter 16, 17 in den Ankoppelungselementen 35, 36 auf den Befestigungswellen 14, 15 drehbar in ihrem Anstellwinkel W zur Rotationsebene E variabel gelagert und durch eine Verstelleinrichtung (mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch) während des Betriebes gesteuert werden. Auf diese Weise lässt sich die Auftriebskraft der Lastdrohne verändern ohne, dass dabei die Motordrehzahl variiert werden müsste.
Um den beim Rotieren entstehenden Drehwiderstand der beiden Rotorblätter 16, 17 in einer Rotorebene während des Betriebes gleich zu halten, sind die Verstelleinrichtungen der einzelnen Rotorblätter 16, 17 so gekoppelt, dass die Einstellung der Anstellwinkel W, W1, W2 nur synchron erfolgen kann.
Weiterhin kann der Drehwiderstand der Rotoren 6, 8 für das Starten des Antriebsmotors 2 und zum Erreichen der Drehzahl der Autorotation (Leerlauf) durch verkleinern der Anstellwinkel W1, W2 verringert und in eine Autorotationsposition gestellt werden. Für den Flugbetrieb und zur Erhöhung des Auftriebs kann dann der Anstellwinkel W1, W2 wieder vergrößert und in eine Auftriebsposition verstellt werden. Hierzu kann eine pneumatisch betätigte Anstellwinkelsteuerung an der Aufhängung der Rotorblätter 16, 17 angebracht sein.The design of the control of the lifting drive can differ from the version with a rigid rotor blade connection to the drive axle or its pendulum bracket.
The rotor blades 16 , 17th in the coupling elements 35 , 36 on the mounting shafts 14th , 15th rotatable in their angle of attack W. to the plane of rotation E. variably mounted and controlled by an adjustment device (mechanical, hydraulic or pneumatic) during operation. In this way, the buoyancy force of the cargo drone can be changed without having to vary the engine speed.
About the rotational resistance of the two rotor blades that occurs when rotating 16 , 17th The adjustment devices of the individual rotor blades must be kept constant in one rotor plane during operation 16 , 17th coupled so that the adjustment of the angle of attack W. , W1 , W2 can only be done synchronously.
Furthermore, the rotational resistance of the rotors 6th , 8th for starting the drive motor 2 and to achieve the speed of the autorotation (idle) by reducing the angle of attack W1 , W2 reduced and placed in an autorotation position. The angle of attack can then be used for flight operations and to increase lift W1 , W2 be enlarged again and adjusted to a lift position. For this purpose, a pneumatically operated angle of attack control on the suspension of the rotor blades 16 , 17th to be appropriate.
Steuerung des Rotorbetriebs bei Drehbewegung.Control of rotor operation when rotating.
Die Steuerung für die Drehbewegungen der Lastdrohne kann über bereits bekannte Maßnahmen hinaus, wie einer Drehzahlverstellung je eines der beiden Rotoren 6, 8 allein zur Drehung der Drohne, verbessert werden.
Hierzu kann der Anstellwinkel W der Rotorblätter 16, 17 eines der beiden Rotoren 6 oder 8 für nur eine der beiden Rotorebenen so verändert werden, dass sich die gewünschte Drehung der Lastdrohne durch Veränderung des Drehwiderstandes des entsprechenden unteren Rotors 6 oder des oberen Rotors 8 entsprechend steuern lässt. Die Lastdrohne dreht sich dann entgegen der Rotationsrichtung R6 oder R8 des Rotors 6, 8 mit dem entsprechend dem Anstellwinkel W der Rotorblätter 16, 17 höheren Drehwiderstand.The control for the rotary movements of the cargo drone can go beyond already known measures, such as adjusting the speed of one of the two rotors 6th , 8th just to rotate the drone.
The angle of attack W. the rotor blades 16 , 17th one of the two rotors 6th or 8th can be changed for only one of the two rotor levels so that the desired rotation of the cargo drone can be achieved by changing the rotational resistance of the corresponding lower rotor 6th or the upper rotor 8th can be controlled accordingly. The cargo drone then rotates against the direction of rotation R6 or R8 of the rotor 6th , 8th with the corresponding to the angle of attack W. the rotor blades 16 , 17th higher rotational resistance.
Lastabhängige Schwerpunktsverlagerung zu den RotorenLoad-dependent shift of the center of gravity to the rotors
Es ist vorteilhaft, wenn je nach Traglast die Steuerbarkeit der Lastdrohne beeinflussbar ist. So kann die Lastdrohne bei niedrigeren Traglasten wendiger steuerbar sein und bei höheren Traglasten ein trägeres Steuerverhalten zeigen. Hierzu kann eine vertikale Verschiebung der Anbindung des Traggestells 3 / 21 an den Rotormast in dem Aufhängerahmen 5 / 22 vorgesehen werden. Durch Verschiebung des Traggestells 3 / 21 an dem Aufhängerahmen 5 / 22 verschiebt sich der Schwerpunkt des Flugkörpers relativ zu den Rotoren 6, 8 in etwa vertikal nach oben oder unten. Dadurch wird die Steuerwirkung am Flugkörper infolge der Gewichtskraft verändert.
In 8 ist die Lastdrohne in vereinfachter Darstellung gezeigt, so dass die Lage des Schwerpunkts Z für zwei verschiedene Positionen der Rotoren 6, 8 und des Traggestells 3 / 21 besser dargestellt werden kann. Neben Rotoren 6, 8 und Traggestell 3 / 21 sind der Antriebsmotor 2, die Antriebswelle 10, die Ausgleichswelle 10b, die Antriebswellengelenke 49, 50, der Aufhängerahmen 5 / 22 und die Schwenkplatten 5a / 22a und das Steuerkreuz 41 wenigstens schematisch gezeigt. Die Bezugszeichen sind für korrelierende Vorrichtungselemente der beiden Ausführungsvarianten nach den 1 und 3 sowie den 2, 3 und 4 angegeben. Der Arbeitsraum der Bedienperson sowie die in dessen Eingriffsbereich erforderlichen Einrichtungen sind zur Verdeutlichung quasi als Lastbereich in einem Karomuster schraffiert markiert. It is advantageous if, depending on the payload, the controllability of the cargo drone can be influenced. In this way, the cargo drone can be steered more manoeuvrable with lower payloads and show a more sluggish control behavior with higher payloads. For this purpose, a vertical shift of the connection of the support frame 3 / 21st to the rotor mast in the suspension frame 5 / 22nd are provided. By moving the support frame 3 / 21st on the hanging frame 5 / 22nd the center of gravity of the missile shifts relative to the rotors 6th , 8th roughly vertically up or down. This changes the control effect on the missile as a result of the weight.
In 8th the cargo drone is shown in a simplified representation, so that the position of the center of gravity Z for two different positions of the rotors 6th , 8th and the support frame 3 / 21st can be represented better. In addition to rotors 6th , 8th and support frame 3 / 21st are the driving motor 2 , the drive shaft 10 , the balance shaft 10b , the drive shaft joints 49 , 50 , the hanging frame 5 / 22nd and the swivel plates 5a / 22a and the control pad 41 shown at least schematically. The reference symbols are for correlating device elements of the two embodiment variants according to 1 and 3 as well as the 2 , 3 and 4th specified. The operator's workspace as well as the equipment required in his intervention area are marked as a load area in a cross-hatched pattern for clarity.
Wichtig für die Betrachtung ist eine Schwenkachse innerhalb des Aufhängerahmens 5 / 22. Diese gibt an, wo die Rotoren 6, 8 am Rotormast 48 im Aufhängerahmen 5 / 22 gegenüber dem Traggestell 3 / 21 geschwenkt werden können. Im Detail gibt die Schwenkachse dabei auch an, wo Schwenkplatten 5a / 22a und Steuerkreuz 41 jeweils in dem zugehörigen Aufhängerahmen 5 / 22 schwenkbar sind. Die Schwenkachse ist für jede Steuerbewegung oder für kombinierte Steuerbewegungen mit den Bewegungsachsen, nämlich der Längsachse L und der Querachse Q der Schwenkplatten 5a / 22a in den Aufhängerahmen 5 / 22 vorgegeben.A swivel axis within the suspension frame is important for viewing 5 / 22nd . This indicates where the rotors are 6th , 8th on the rotor mast 48 in the hanging frame 5 / 22nd opposite the support frame 3 / 21st can be swiveled. The swivel axis also indicates in detail where the swivel plates are 5a / 22a and control pad 41 each in the corresponding hanging frame 5 / 22nd are pivotable. The pivot axis is for each control movement or for combined control movements with the movement axes, namely the longitudinal axis L. and the transverse axis Q the swivel plates 5a / 22a in the hanging frame 5 / 22nd given.
8 zeigt eine Schwenkung der Rotoren 6, 8 mit dem Rotormast 48 in Längsrichtung um die Querachse Q gegenüber dem Flugkörper der Lastdrohne. Die Ausgleichswelle 10b wird hierbei im Bereich der Antriebswellengelenke 49, 50 gegenüber der Antriebswelle 10 und dem Rotormast 48 ausgelenkt.
Eine Schwenkung in Querrichtung hierzu um die Längsachse L ist ebenfalls möglich und auch vorgesehen, um Flugbewegungen in Querrichtung zu initiieren. 8th shows a pivoting of the rotors 6th , 8th with the rotor mast 48 in the longitudinal direction around the transverse axis Q opposite the missile of the cargo drone. The balance shaft 10b is here in the area of the drive shaft joints 49 , 50 across from the drive shaft 10 and the rotor mast 48 deflected.
A pivoting in the transverse direction about the longitudinal axis L. is also possible and also intended to initiate flight movements in the transverse direction.
In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass die Rotationsachse X sich in allen dargestellten Fällen dieser Anmeldung auf Bewegung und Lage der Rotoren 6, 8 bezieht. Die Rotationsachse X ist daher nur dann mit der Drehachse D der Antriebswelle 10 identisch, wenn die Rotoren 6, 8 rechtwinklig zur Antriebswelle 10 und deren Drehachse D ausgerichtet sind.In this context it should be noted that the axis of rotation X in all cases shown in this application on the movement and position of the rotors 6th , 8th relates. The axis of rotation X is therefore only with the axis of rotation D. the drive shaft 10 identical if the rotors 6th , 8th perpendicular to the drive shaft 10 and their axis of rotation D. are aligned.
Hervorgehoben ist in 8 zur besseren Erkennbarkeit ein übertrieben dargestellter Winkel der Schrägstellung der Rotoren 6, 8 mit dem Rotormast 48 in Relation zum Traggestell 3 / 21. Die Rotoren 6, 8 sind in Schrägstellung strichliiert eingezeichnet. Die Schrägstellung der Rotoren 6, 8 wird dadurch bewirkt, dass das Traggestell 3 / 21 durch Ziehen am Steuergestänge 9 nach rechts um die Querachse Q nach links geschwenkt wird. Dadurch entsteht entgegen deren Beharrungswirkung aus der Rotation eine nach rechtsgerichtete Stellkraft auf die Rotoren 6, 8. Durch Kraftausgleich neigen sich dabei die Rotoren 6, 8 in die gezeigte Richtung. Damit ergibt sich ein Flugantrieb mit eine Antriebskomponente nach links, wenn am Steuergestänge 9 in entgegengesetzter Richtung gezogen wird.Highlighted in 8th For better visibility, an exaggerated angle of the inclination of the rotors 6th , 8th with the rotor mast 48 in relation to the support frame 3 / 21st . The rotors 6th , 8th are drawn in an inclined position with dashed lines. The inclination of the rotors 6th , 8th is caused by the support frame 3 / 21st by pulling on the control linkage 9 to the right around the transverse axis Q is pivoted to the left. As a result, contrary to their inertia, the rotation creates a right-hand force on the rotors 6th , 8th . The rotors tilt through force compensation 6th , 8th in the direction shown. This results in an aircraft drive with a drive component to the left when on the control linkage 9 is pulled in the opposite direction.
Bei der Schrägstellung der Rotoren 6, 8 und bei einer gleichzeitigen Verschiebung des Schwerpunktes Z durch eine Verlagerung des Traggestells 3 / 21, wie etwa einer Verlagerung der Aufhängung des Traggestells 3 / 21 im Aufhängerahmen 5 / 22 gegenüber der Lagerung der Rotoren 6, 8 werden folgende Parameter wirksam: Eine erste Ausgangsposition P1 des Schwerpunkts Z in der vertikalen Normallage der Rotationsachse X und eine erste Verstellungsposition P2 des Schwerpunkts Z in vertikaler Normallage der Rotationsachse X und eine zweite Ausgangsposition P1' des Schwerpunkts Z in der ausgelenkten Schräglage der Rotationsachse X' und eine zweite Verstellungsposition P2' des Schwerpunkts Z in der ausgelenkten Schräglage der Rotationsachse X'
Die Schwerpunktverstellung wird aus der dargestellten Lage des Schwerpunkt Z in der Ausgangsposition P1 und der Verstellungsposition P2 verdeutlicht, wobei beide Positionen auf der vertikalen Normallage der Rotationsachse X liegen. Die Verstellung des Schwerpunktes Z des Flugkörpers der Lastdrohne relativ zu den Rotoren 6, 8 wird an Stellmitteln des Traggestells 3 / 21 vorgenommen, so dass dessen Abstand zu der Schwenkachse in der Querachse Q sich ausgehend von der Ausgangsposition P1 bis zur Verstellungsposition P2 vergrößert.
Weiterhin wird zur Ansteuerung einer Flugbewegung der Lastdrohne die Rotationsachse X aus der vertikalen Lage in eine Steuerposition mit Schräglage der Rotationsachse X' gegenüber dem Traggestell 3 / 21 gekippt.
Aus der Relativlage der Rotationsachse X in vertikaler Normallage und der Rotationsachse X' in eingestellter Schrägstellung, sowie der Ausgangsposition P1 des Schwerpunktes Z in Normallage und in Verstellungsposition P2 ergibt sich der Einfluss der Schwerpunktregulierung abhängig zur Traglast auf die Steuerwirkung. Es ist erkennbar, dass in der unteren Schwerpunktlage in verstellter Position P2' für die gleiche Winkelstellung der Rotoren 6, 8 ein größerer Verlagerungsweg des Schwerpunktes Z erforderlich ist als in der oberen Schwerpunktlage in Ausgangsposition P. Aus den Kraftwirkungen im Schwerpunkt Z ergibt sich für die Bewegungsrichtung am Aufhängepunkt eine horizontale Komponente.
Damit führt eine Ansteuerung für die untere Schwerpunktlage mit dem gleichen Stellweg wie an der oberen Schwerpunktlage zu einer kleineren Winkelstellung der Rotoren 6, 8 und damit auch zu einer sanfteren Steuerbewegung.When tilting the rotors 6th , 8th and with a simultaneous shift of the center of gravity Z by relocating the support frame 3 / 21st such as relocating the suspension of the support frame 3 / 21st in the hanging frame 5 / 22nd compared to the bearing of the rotors 6th , 8th the following parameters become effective: A first starting position P1 of focus Z in the vertical normal position of the axis of rotation X and a first adjustment position P2 of focus Z in the vertical normal position of the axis of rotation X and a second starting position P1 ' of focus Z in the deflected inclined position of the axis of rotation X 'and a second adjustment position P2 ' of focus Z in the deflected inclined position of the axis of rotation X '
The adjustment of the center of gravity is based on the position of the center of gravity shown Z in the starting position P1 and the adjustment position P2 made clear, with both positions on the vertical normal position of the axis of rotation X lie. Adjusting the center of gravity Z of the missile of the cargo drone relative to the rotors 6th , 8th is on adjusting means of the support frame 3 / 21st made so that its distance to the pivot axis in the transverse axis Q starting from the starting position P1 up to the adjustment position P2 enlarged.
Furthermore, the axis of rotation is used to control a flight movement of the cargo drone X from the vertical position to a control position with an inclined position of the axis of rotation X 'with respect to the support frame 3 / 21st tilted.
From the relative position of the axis of rotation X in the vertical normal position and the axis of rotation X 'in the set inclination, as well as the starting position P1 of focus Z in normal position and in adjustment position P2 the influence of the center of gravity regulation depending on the load on the control effect results. It can be seen that in the lower center of gravity in an adjusted position P2 ' for the same angular position of the rotors 6th , 8th a major shift in the center of gravity Z is required than in the upper center of gravity in starting position P. From the force effects in the center of gravity Z there is a horizontal component for the direction of movement at the suspension point.
A control for the lower center of gravity position with the same travel as at the upper center of gravity position leads to a smaller angular position of the rotors 6th , 8th and thus also to a smoother steering movement.
Integration des koaxialen Rotorsystems in TragschrauberIntegration of the coaxial rotor system in gyroplanes
Das zuvor beschriebene Flugsystem mit einem koaxialen Doppelrotor aus einem Rotor 6 und einem Rotor 8, einem Rotormast 48 mit einem die Rotoren 6, 9 koppelnden Zwischengetriebe 7 und einer Schwenkplatte 5a / 22 in einem Aufhängerahmen 5 / 22 ist auch zum Ersetzen eines an sich bekannten Rotorsystems in einem Tragschrauber geeignet. In Tragschraubern ist ein durch den Vorschub aus einem Antriebssystem (Propeller-, Schubtriebwerk) in Eigenrotation versetzter antriebsloser Rotor für den Auftrieb verantwortlich. Ein zuvor anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenes Koaxial-Doppelrotorsystem kann auf einfache Weise mit entsprechender Anpassung einer bestehenden Tragschrauber-Steuerung und erforderlichen Modifikationen des Antriebs in einem Tragschrauber eingesetzt werden. Mit einer derartigen Modifikation ergibt sich die sehr vorteilhafte Möglichkeit aus einem hochentwickelten Tragschrauber mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand einen leistungsfähigen Koaxial-Helikopter zu entwickeln.
Ein derartiger Koaxial-Helikopter kann darüber hinaus mittels einer entsprechend anzupassenden Fernsteuerung auch als Lastdrohne betrieben werden, bei der die Nutzlast durch den Wegfall einer mit zu transportierenden und den Flug steuernden Bedienperson deutlich erhöht werden kann.The flight system described above with a coaxial double rotor made of one rotor 6th and a rotor 8th , a rotor mast 48 with one the rotors 6th , 9 coupling intermediate gear 7th and a swivel plate 5a / 22nd in a hanging frame 5 / 22nd is also suitable for replacing a known rotor system in a gyroplane. In gyroplanes, a non-drive rotor set in rotation by the feed from a drive system (propeller, thrust engine) is responsible for the lift. A coaxial double rotor system described above with reference to the exemplary embodiments can be used in a gyroplane in a simple manner with appropriate adaptation of an existing gyroplane control and necessary modifications of the drive. With such a modification there is the very advantageous possibility of developing a high-performance coaxial helicopter from a highly developed gyroplane at an economically justifiable expense.
Such a coaxial helicopter can also be operated as a cargo drone by means of a remote control that can be adapted accordingly, in which the payload can be significantly increased by eliminating the need for an operator to be transported and controlling the flight.
Als Antriebssystem kann in dem angepassten Tragschrauber-Flugsystem mit einem koaxialen Doppelrotor wiederum als Antrieb ein Verbrennungsmotor mit vertikaler Antriebswelle oder ein entsprechend ausgerichteter Elektroantrieb vorgesehen sein. Eine weitergehend ausgeführte Konzeption umfasst auch einen elektrohydraulischen Antrieb für den Doppelrotor. Eine derartige Ausführungsform wäre in sehr vorteilhafter Weise auf der hydraulischen Seite für den Antrieb des koaxialen Doppelrotors steuerbar. Nachteilig ist aber, dass durch die erforderliche Kombination eines zum Antrieb des Hydraulikaggregates notwendigen Antriebsmotors (elektrisch oder Verbrennungsmotor) in einem derartigen Tragschrauber-System eine übermäßig hohe Gewichtsbelastung entsteht. Diese Ausführungsform scheidet daher wahrscheinlich aus wirtschaftlichen Gründen als nicht ausführbare Variante aus.In the adapted gyroplane flight system with a coaxial double rotor, an internal combustion engine with a vertical drive shaft or a corresponding drive system can be used as the drive system aligned electric drive be provided. A further conception also includes an electrohydraulic drive for the double rotor. Such an embodiment would be controllable in a very advantageous manner on the hydraulic side for driving the coaxial double rotor. The disadvantage, however, is that the required combination of a drive motor (electric or internal combustion engine) required to drive the hydraulic unit in such a gyroplane system creates an excessively high weight load. This embodiment is therefore likely to be ruled out as a non-feasible variant for economic reasons.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
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11
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BasisrahmenBase frame
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22
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AntriebsmotorDrive motor
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2a2a
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LuftfiltereinrichtungAir filter device
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33
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TraggestellSupport frame
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3a3a
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TragstangeSupport rod
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3b3b
-
TragstangeSupport rod
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3c3c
-
TragstangeSupport rod
-
3d3d
-
TragstangeSupport rod
-
44th
-
HeckleitwerkTail fin
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4a4a
-
TrägerrohrSupport tube
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4b4b
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LeitwerksflügelTail wing
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55
-
AufhängerahmenHanging frame
-
5a5a
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Schwenkplatte (mit einer kardanischen Lagerung des Rotormasts 48 im Aufhängerahmen 5)Swivel plate (with a cardan bearing of the rotor mast 48 in the hanging frame 5 )
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66
-
zweiflügeliger unterer Rotordouble-bladed lower rotor
-
77th
-
ZwischengetriebeIntermediate gear
-
88th
-
zweiflügeliger oberer Rotordouble-bladed upper rotor
-
99
-
Steuergestänge
Control linkage
-
1010
-
Antriebswelledrive shaft
-
10a10a
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Rotorantriebswelle (als Teil der Antriebswelle 10)Rotor drive shaft (as part of the drive shaft 10 )
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10b10b
-
Ausgleichswelle (in der Antriebswelle 10)Balance shaft (in the drive shaft 10 )
-
1111
-
RotorriemenscheibeRotor pulley
-
1212th
-
AntriebsriemenDrive belt
-
1313
-
AntriebsriemenscheibeDrive pulley
-
1414th
-
erste Befestigungswellefirst mounting shaft
-
1515th
-
zweite Befestigungswellesecond mounting shaft
-
1616
-
erstes Rotorblattfirst rotor blade
-
1717th
-
zweites Rotorblattsecond rotor blade
-
1818th
-
SitzelementSeating element
-
1919th
-
BodenplatteBase plate
-
2020th
-
BasisrahmenBase frame
-
20a20a
-
erste Rahmenstrebefirst frame strut
-
20b20b
-
zweite Rahmenstrebesecond frame strut
-
20c20c
-
mittlere Rahmenstrebemiddle frame strut
-
2121st
-
TraggestellSupport frame
-
2222nd
-
AufhängerahmenHanging frame
-
22a22a
-
Schwenkplatte (mit einer kardanischen Lagerung des Rotormasts 48 im Aufhängerahmen 22)Swivel plate (with a cardan bearing of the rotor mast 48 in the hanging frame 22nd )
-
2323
-
TragstangeSupport rod
-
2424
-
TragstangeSupport rod
-
2525th
-
TragstangeSupport rod
-
2626th
-
LastaufnahmeelementLoad bearing element
-
2727
-
Erstes StabilisierungselementFirst stabilizing element
-
2828
-
zweites Stabilisierungselement
second stabilizing element
-
2929
-
MotorhalterungEngine mount
-
3030th
-
Tanktank
-
3131
-
Instrumententafeldashboard
-
3232
-
AntriebswellenstützeDrive shaft support
-
3333
-
MotorstützeEngine support
-
3434
-
MotorstützeEngine support
-
3535
-
Erstes AnkopplungselementFirst coupling element
-
3636
-
zweites Ankopplungselementsecond coupling element
-
3737
-
RotorwellensicherungRotor shaft lock
-
3838
-
Erste RotorblattaufnahmeFirst rotor blade mount
-
3939
-
zweite Rotorblattaufnahmesecond rotor blade holder
-
4040
-
KlemmelementClamping element
-
40a40a
-
Stellantrieb (für erste Befestigungswelle 14 an Rotorblatt 16)Actuator (for first mounting shaft 14th on rotor blade 16 )
-
40b40b
-
Stellantrieb (für zweite Befestigungswelle 15 an Rotorblatt 17)
Actuator (for second mounting shaft 15th on rotor blade 17th )
-
4141
-
SteuerkreuzControl pad
-
4242
-
SteuerkreuzdämpferControl pad damper
-
42a42a
-
erster Steuerkreuzdämpfer (für Längsachse L)first control cross damper (for longitudinal axis L. )
-
42b42b
-
zweiter Steuerkreuzdämpfer (für Querachse Q)second control cross damper (for transverse axis Q )
-
4343
-
Befestigungselement für SteuergestängeFastening element for control linkage
-
4444
-
LeitwerksaufnahmeTail mount
-
4545
-
Stellantrieb für HeckleitwerkActuator for tail unit
-
4646
-
HeckleitwerkTail fin
-
47a47a
-
TrägerrohrSupport tube
-
47b47b
-
doppelte Leitwerksflügeldouble tail wing
-
47c47c
-
einfacher Leitwerksflügelsimple tail wing
-
4848
-
rohrförmiger Rotormasttubular rotor mast
-
4949
-
Erstes AntriebswellengelenkFirst drive shaft joint
-
5050
-
Zweites Antriebswellengelenk
Second drive shaft joint
-
5151
-
BefestigungselementFastener
-
5252
-
StellmechanismusAdjusting mechanism
-
5353
-
FührungshülseGuide sleeve
-
5454
-
KoppelbuchseCoupling socket
-
5555
-
Oberer RotorflanschUpper rotor flange
-
5656
-
Unterer RotorflanschLower rotor flange
-
5757
-
Erstes KegelradFirst bevel gear
-
5858
-
WendekegelradReversing bevel gear
-
5959
-
StützachseSupport axis
-
6060
-
Zweites KegelradSecond bevel gear
-
6161
-
Getriebegehäuse
Gear housing
-
ABFROM
-
AbwindDowndraft
-
DD.
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Drehachse der Antriebswelle 10 Axis of rotation of the drive shaft 10
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EE.
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Rotationsebene der Rotoren 6, 8 Rotation plane of the rotors 6th , 8th
-
LRLR
-
LaufradWheel
-
LL.
-
LängsachseLongitudinal axis
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QQ
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QuerachseTransverse axis
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P1, P1'P1, P1 '
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erste Grund- und Auslenkposition des Schwerpunktes Z first basic and deflection position of the center of gravity Z
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P2, P2'P2, P2 '
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zweite Grund und Auslenkposition des Schwerpunktes Z second reason and deflection position of the center of gravity Z
-
R6R6
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Richtungspfeil für Drehrichtung des ersten Rotors 6 Directional arrow for the direction of rotation of the first rotor 6th
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R8R8
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Richtungspfeil für Drehrichtung des zweiten Rotors 8 Directional arrow for the direction of rotation of the second rotor 8th
-
S4S4
-
Richtungspfeil für Stellbewegung des Heckleitwerks 4 Directional arrow for adjusting movement of the tail unit 4th
-
S16S16
-
Richtungspfeil für Stellbewegung des ersten Rotorblatts 16 Directional arrow for adjusting movement of the first rotor blade 16
-
S17S17
-
Richtungspfeil für Stellbewegung des zweiten Rotorblatts 17 Directional arrow for adjusting movement of the second rotor blade 17th
-
S46S46
-
Richtungspfeil für Stellbewegung des Heckleitwerks 46
Directional arrow for adjusting movement of the tail unit 46
-
WW.
-
Anstellwinkel der Rotorblätter 16, 17 Angle of attack of the rotor blades 16 , 17th
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W1W1
-
Anstellwinkel des ersten Rotorblatts 16 Angle of attack of the first rotor blade 16
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W2W2
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Anstellwinkel des zweiten Rotorblatts 17 Angle of attack of the second rotor blade 17th
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X, X'X, X '
-
Rotationsachse und ausgelenkte Lage der RotationsachseAxis of rotation and deflected position of the axis of rotation
-
YY
-
DrehachseAxis of rotation
-
ZZ
-
Schwerpunktmain emphasis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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DE 10224704 A1 [0004]DE 10224704 A1 [0004]
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DE 3729231 A1 [0005]DE 3729231 A1 [0005]
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DE 3842897 A1 [0006]DE 3842897 A1 [0006]
