DE602004001649T2

DE602004001649T2 - Mikroflugzeug und Zellulares Telefon mit solchem Mikroflugzeug

Info

Publication number: DE602004001649T2
Application number: DE602004001649T
Authority: DE
Inventors: Piero Perlo; Bartolomeo Pairetti; Roberto Finizio; Cosimo Carvignese; Piermario Repetto; Denis Bollea; Davide Capello
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Sisvel SpA
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2024-10-02
Also published as: ES2268559T3; DE602004001649D1; ITTO20030823A1; EP1524189B1; CN1610267B; ATE334045T1; EP1524189A1; JP4532230B2; US7252265B2; JP2005119654A; US20060038059A1; CN1610267A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroflugzeug, das einen im Grunde flachen Körper mit mindestens vier ringförmigen Mikrorotoren umfaßt, die im wesentlichen coplanar sind und an den Ecken eines Vierecks angeordnet sind, Motormittel zum Steuern der Mikrorotoren und einen elektronischen Mikrocontroller zum Steuern des Motormittels. Ein Mikroflugzeug dieses Typs ist aus US 2002/104921 A1 bekannt. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale von Anspruch 1.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die oben genannten Mikrorotoren Druckluftturbinen, und die oben genannten Motormittel umfassen eine Verbrennungsmikrokammer für einen Nanoteilchentreibstoff und eine oder mehrere Düsen, die mit jeder Mikroturbine assoziiert sind, um auf letztere eine oder mehrere Schockfronten zu richten, die innerhalb der Verbrennungsmikrokammer erzeugt werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform bestehen die Motormittel aus einem ringförmigen Elektromotor für jeden der Mikromotoren, wobei jeder Mikrorotor den Rotor eines entsprechenden Elektromotors darstellt.
Bevorzugt ist das Mikroflugzeug mit Multimediamitteln versehen wie etwa beispielsweise einer Miniaturkamera und einem Mikrofon und kann deshalb Audio- und Videonachrichten an das Gastmobiltelefon oder auch an andere Mobiltelefonsysteme und Internet-Netze übertragen.
Die Steuermittel der vier Mikrorotoren des Mikroflugzeugs sind so ausgelegt, daß sie die Mikrorotoren unabhängig voneinander oder paarweise steuern. Bevorzugt wird das Mikroflugzeug gesteuert durch Erzeugen einer Drehung im Uhrzeigersinn an den beiden ringförmigen Mikroturbinen, die an zwei gegenüberliegenden Ecken des Vierecks angeordnet sind, und einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn an den beiden ande ren Mikroturbinen. Das Flugzeug weist vier Freiheitsgrade auf. Durch gleichzeitiges oder differentielles Ändern der Drehzahl der Mikroturbinen kann eine vertikale Bewegung (auf und ab), eine seitliche Bewegung (rechts oder links), eine horizontale Bewegung (vor und zurück) oder eine Drehung um eine Gierachse erhalten werden.
Die vertikale Bewegung wird gesteuert durch gleichzeitiges Erhöhen oder Absenken der Leistung aller vier Mikroturbinen. Die seitliche Bewegung wird gesteuert durch Erhöhen der Leistung der beiden Turbinen auf der gleichen Seite des Vierecks bezüglich der beiden anderen. Beispielsweise durch Erhöhen der Drehzahl der Turbinen auf der linken Seite verschiebt sich das Flugzeug nach rechts. Auf gleiche Weise bewirkt eine Leistungserhöhung der beiden hinteren oder vorderen Turbinen eine Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung. Der vierte Freiheitsgrad wird gesteuert durch das durch den Motorwiderstand erzeugte induzierte Moment. Dieses Moment wirkt in der entgegengesetzten Richtung bezüglich der Rotordrehung. Um das Gieren des Flugzeugs zu eliminieren, sollte die Summe aller induzierten Momente Null betragen. Wenn jedoch ein Satz Rotoren, beispielsweise jene, die sich im Uhrzeigersinn drehen, die an den Ecken des Vierecks angeordnet sind, seine Drehzahl erhöht, erzeugt das resultierende induzierte Moment eine Drehung des Flugzeugs entgegen dem Uhrzeigersinn.
In dem spezifischen Fall, bei dem Vorschub mit Elektromotoren erhalten wird, verwendet das Mikroflugzeug bei einer bevorzugten Ausführungsform kommerziell erhältliche Dünnfilmbatterien oder Mikrobrennstoffzellen.
Weitere Charakteristiken und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die lediglich als nichteinschränkende Beispiele angegeben sind. Es zeigen:
1 eine perspektivische Vorderansicht auf eine Mobiltelefon-Mikroflugzeug-Baugruppe gemäß der Erfindung in auseinandergenommenem Zustand,
2 eine perspektivische Rückansicht der Baugruppe von 1,
3 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Perspektivansicht des zu der Baugruppe der 1, 2 gehörenden Mikroflugzeugs,
3A eine Variante,
4 ein Diagramm, das die auf die vier Mikrorotoren des Mikroflugzeugs angewendeten Steuerkriterien zeigt,
5 und 6 Perspektivansichten möglicher Ausführungsformen jedes Mikrorotors und
7 ein Blockdiagramm des Steuersystems des Mikroflugzeugs gemäß der Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 bezeichnet Zahl 1 global ein Mikromobiltelefon, das mit Mitteln für die entfernbare Verbindung eines Mikroflugzeugs 2 versehen ist. Die dritte Generation von Mobiltelefonen kann nach analoger TACS-Erzeugung und digitaler GSM-Erzeugung Übertragungsraten von bis zu zwei Megabits pro Sekunde erreichen, das heißt das 200fache mehr bezüglich der Grenzen des GSM-Systems, was hochauflösende Audio- und Videoübertragungen ermöglicht. Der Erfolg des Standards als globaler Mobilkommunikationsstandard gestattet eine virtuelle Konnektivität weltweit. Das Mikroflugzeug 2 umfaßt, wie in 3 gezeigt, einen im Grunde flachen Körper 3 mit vier Mikrorotoren 4, die an den Ecken eines Vierecks angeordnet sind und im wesentlichen coplanar zueinander sind. Ein durch ein Ventil 6 versorgter Druckgas- (oder Druckluft-)-Tank 5 ist innerhalb des Körpers 3 definiert. Jeder Mikrorotor 4 ist mit einer oder mehreren Düsen 7 assoziiert, die mit einer Verbrennungsmikrokammer 8 verbunden sind, in der ein Nanoteilchentreibstoff eine Mikroverbrennung erzeugt, die eine oder mehrere Schockfronten zum Steuern jedes Mikrorotors verursacht. Die Düsen 7 können an den beiden gegenüberliegenden Enden der gleichen Verbrennungsmikrokammer zwischen zwei benachbarten Turbinen plaziert angeordnet sein (3A), um beide Turbinen zu steuern. Das System, um einen gepulsten Strahl zu erhalten, kann vom "ventillosen" oder "Detonations"-Typ sein. Der Rotor jeder Mikroturbine kann vom "Magnethub"-Typ sein.
In 4 sind die Mikrorotoren 4 kurz als "AS" (links vorne), "AD" (rechts vorne), "PS" (links hinten) und "PD" (rechts hinten) bezeichnet. Die beiden Rotorpaare AS, PD und AD, PS werden, wie in 4 gezeigt, in entgegengesetzten Richtungen gedreht, um die gegenseitige Aufhebung von Giermomenten sicherzustellen. Wie bereits oben erwähnt, werden die vertikale, die seitliche, die horizontale Bewegung und eine Gierdrehung mit Hilfe einer selektiven Steuerung der Drehzahl der vier Mikrorotoren erhalten.
Die 5, 6 sind Perspektivansichten zweier möglicher Ausführungsformen jedes Mikrorotors 4.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist jeder Rotor 4 der innerhalb des ringförmigen Stators eines ringförmigen Elektromotors angeordnete Rotor.
Der Körper 3 des Mikroflugzeugs nimmt einen elektronischen Mikrocontroller 5 auf, der über eine Entfernung mit dem Mobiltelefon 1 kommuniziert. Weiterhin sind Multimediamittel an Bord des Mikroflugzeugs angeordnet, wie etwa eine Miniaturkamera, ein Mikrofon oder verschiedene Sensoren, die Audio- und Videonachrichten an das Gastmobiltelefon oder an andere Mobiltelefonsysteme oder Internet-Netze übertragen.
7 zeigt die Struktur des Steuersystems, in dem zwei Hauptelemente identifiziert werden können, das heißt das Mikroflugzeug 2 und die Basisstation. Das Mikroflugzeug 2 umfaßt die vier Mikrorotoren 4 mit ihren Steuermotoren 7, die mit Hilfe eines elektronischen Drehzahlcontrollers 8 von einem Mikroprozessor 5 gesteuert werden. Letzterer kommuniziert mit Hilfe von Sensoren 20 und einer GPS-Antenne 21 auf Vorfrequenz mit dem Mobiltelefon oder einer Internetstation, die Steuerdaten sendet, wohingegen das Flugzeug Audio-Video-Daten überträgt. Das Ergebnis wird mit Hilfe einer oder mehrerer Miniaturkameras 22 erreicht, die über einen Videosender 23 und eine Antenne 24 mit der Antenne 25 eines Videobasisempfängers 26 verbunden sind. Die Miniaturkameras (CCD oder CMOS) sind auch als dynamische Sichtsensoren zur Selbstbewegung ausgelegt. Steuersignale werden von der Steuerstation 27 oder durch das Mobiltelefon mit Hilfe eines Fernsteuersenders 28 und einer Senderantenne 29 gesendet, um mit Hilfe einer Antenne 30 von einem Datenempfänger 31 empfangen zu werden, der eine Stromleitung 32 empfängt und auf einer Vierkanalleitung 33 zu dem Mikroprozessor 5 überträgt. Das Mikroflugzeug ist schließlich mit einer Batteriebaugruppe 34 assoziiert.
Der Mikroprozessor ist der Kern des Mikroflugzeugs. Er empfängt Eingangssignale von Bordsensoren und Videoinformationen von Kameras und sendet Ausgangssignale für elektronische (Nanoteilchen)-Drehzahlcontroller der Mikroturborotoren. Wie bereits gesagt wurde, können bei einer alternativen Version bezüglich Druckluftmotoren die Motoren ringförmige Elektromotoren sein. Eine bevorzugte Charakteristik der Erfindung ist jedoch die Verwendung von Druckluftturborotoren, die mit Hilfe von Mikroverbrennungen aufgeladen werden.
Eine Selbstladefunktion von Turborotoren und von ringförmigen Elektromotoren kann mit Hilfe von Windenergie bereitgestellt werden.
Wie bereits gesagt wurde, kann eine Dünnfilmbatterie oder eine Mikrotreibstoffzelle verwendet werden.
Obwohl die Grundidee der Erfindung die gleiche bleibt, können offensichtlich Konstruktionsdetails und Ausführungsformen bezüglich dessen stark variieren, was lediglich beispielhaft beschrieben und gezeigt worden ist, ohne jedoch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Mikroflugzeug, das folgendes umfasst: einen Körper mit mindestens vier ringförmigen Mikrorotoren (4), die im wesentlichen coplanar sind und an den Ecken eines Vierecks angeordnet sind, Motormittel (7, 8) zum Steuern der Mikrorotoren und einen elektronischen Mikrocontroller (5) zum Steuern des Motormittels, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroflugzeug auf entfernbare Weise mit dem Körper eines Mobiltelefons verbunden ist, wobei das Telefon mit Mitteln versehen ist für die Fernsteuerung des Mikroflugzeugs.
Mikroflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oben erwähnten Mikrorotoren (4) Gasturbinen sind und die oben erwähnten Motormittel eine Verbrennungsmikrokammer (8) für einen Nanoteilchentreibstoff und eine oder mehrere Düsen (7) umfasst, die mit jeder Mikroturbine (4) assoziiert sind, um auf letztere eine oder mehrere Schockfronten zu richten, die innerhalb der Verbrennungsmikrokammer (8) erzeugt werden.
Mikroflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motormittel einen ringförmigen Elektromotor für jeden der Mikrorotoren (4) enthalten, wobei jeder Mikrorotor der Rotor eines entsprechenden Elektromotors ist.
Mikroflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrorotoren (4) vom Magnethubtyp sind.
Mikroflugzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroflugzeug mit Multimediamitteln versehen ist wie etwa beispielsweise einer Miniaturkamera (22) und einem Mikrofon und deshalb Audio- und Videonachrichten an das Gastmobiltelefon und auch an andere Mobiltelefonsysteme und Internet-Netze übertragen kann.
Mikroflugzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel der vier Mikrorotoren (4) des Mikroflugzeugs so ausgelegt sind, dass sie die Mikrorotoren unabhängig voneinander steuern.
Mikroflugzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroflugzeug gesteuert wird durch Erzeugen einer Drehung im Uhrzeigersinn an den beiden ringförmigen Mikroturbinen (4), die an zwei gegenüberliegenden Ecken des Vierecks angeordnet sind, und einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn an den beiden anderen Mikroturbinen (4).
Mikroflugzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel vorgesehen sind zum gleichzeitigen oder differentiellen Variieren der Drehzahl der Mikroturbinen (4), um eine vertikale Bewegung (auf und ab), eine seitliche Bewegung (rechts oder links), eine horizontale Bewegung (vor und zurück) oder eine Drehung um eine Gierachse zu erhalten, wobei die vertikale Bewegung gesteuert wird durch gleichzeitiges Erhöhen oder Absenken der Leistung aller vier Mikroturbinen, die seitliche und Vorwärts-/Rückwärtsbewegung gesteuert wird durch Erhöhen der Leistung der beiden Turbinen auf der gleichen Seite des Vierecks bezüglich der beiden anderen und das Giermoment gesteuert wird durch Rotieren der Rotoren mit unterschiedlichen Drehzahlen, die sich in eine Richtung drehen, bezüglich jener, die sich in die andere Richtung drehen.
Mikroflugzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroflugzeug Dünnfilmbatterien oder Mikrobrennstoffzellen verwendet.
Mikroflugzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroflugzeug Miniaturkameras (CCD oder CMOS) (22) verwendet, die auch als dynamische Sichtsensoren zur Selbstbewegung ausgelegt sind.
Mikroflugzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroflugzeug Motorselbstwiederauflademittel mit Windenergie enthält.