FI127947B

FI127947B - Laukaisulaite esineen laukaisemiseksi

Info

Publication number: FI127947B
Application number: FI20160062A
Authority: FI
Inventors: Henri Hiisilä
Original assignee: Skycat Oy
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2019-05-31
Also published as: WO2017158234A1; FI20160062A; US20190047725A1; US11072431B2

Abstract

Keksinnön kohteena on laukaisulaite esineen laukaisemiseksi laukaisualustalta, joka mainittu laite käsittää laukaisualustaan kiinnitetyn rungon, työntöelimen (2) esineen työntämiseksi irti laukaisulaitteesta, joustavan voimaa varastoivan elimen (3) työntöelimen (2) kääntämiseksi runkoon (l) nähden, vaipan (4) laukaistavan esineen pitämiseksi paikallaan työntöelintä (2) vasten ja lukituselimen (6) vaipan 4 lukitsemiseksi valmiusasentoon ja laukaisulaitteen saattamiseksi käyttövalmiiksi siten, että päällekkäin asetetut, toisiinsa olennaisesti laitteen yhdeltä sivulta yhdistetyt runko (1) ja työntölaite (2) ovat olennaisesti samansuuntaiset, voimaa varastoivaan elimeen (3) on varastoitunut voimaa työntöelimen siirtämiseksi ja että mainittu varastoitu voima on vapautettavissa esineen laukaisuhetkellä. voimaa varastoiva elin (3) on koostettu vähintään yhdestä jousesta (Y) tai kuminauhasta (3") tai kuminauhan tavoin toimivasta vetojousesta ja vaippa (4) on kiinnitetty kiinteästi runkoon (1) sen kiinnityskohdassa (9).

Description

LAUKAISULAITE ESINEEN LAUKAISEMISEKSI

20160062 prh 09 -02- 2017

Tämän keksinnön kohteena on laukaisulaite esineen laukaisemiseksi laukaisualustalta, joka mainittu laite käsittää laukaisualustaan kiinnitetyn rungon, työntöelimen esineen 5 työntämiseksi irti laukaisulaitteesta, joustavan voimaa varastoivan elimen työntöelimen kääntämiseksi runkoon nähden, vaipan laukaistavan esineen pitämiseksi paikallaan työntöelintä vasten ja lukituselimen vaipan lukitsemiseksi valmiusasentoon ja laukaisulaitteen saattamiseksi käyttövalmiiksi siten, että päällekkäin asetetut, toisiinsa olennaisesti laitteen yhdeltä sivulta yhdistetyt runkoja työntölaite ovat olennaisesti saman10 suuntaiset tai tietyssä edullisessa kulmassa toisiinsa nähden, voimaa varastoivaan elimeen on varastoitunut voimaa työntöelimen siirtämiseksi ja että mainittu varastoitu voima on vapautettavissa esineen laukaisuhetkellä.

Keksinnön edullisia käyttökohteita ovat esim, laskuvarjolla tyypillisesti varustettavat 15 lentävät laitteet kuten, multikopterit, pienoislentokoneet, lentokoneet, avaruussukkulat, luotaimet jne. ja tietyt maanpinnalla etenevät, jarruvarjolla varustettavat laitteet kuten kiihdytysautot ja nopeusennätysajoneuvot.

Keksintöä käytetään tilanteissa joissa laukaistavan esineen tulee pysyä hyvin paikallaan 20 aina laukaisuhetkeen asti mutta jossa tilanteessa laukaisun tulee tapahtua varmasti ja ilman häiriöitä. Laukaisulaitteet joutuvat tällöin olemaan hyvinkin pitkiä aikoja valmiustilassa ja useimmassa tapauksessa tämä valmiustila kestää koko laitteen eliniän. Tästä johtuen laukaistavan esineen lukitustilaa joudutaan pitämään yllä jatkuvasti ja on hyvin tärkeää että lukituslaitteet toimivat häiriöttömästi pitkiäkin aikoja. Haasteen tälle 25 asettaa se, että tällainen riittävän tiukka lukitus saadaan varmistettua, mutta samalla kuitenkin kyetään takaamaan sen avautuminen tarpeen vaatiessa. Haastetta lisää se, että koska laukaisun pitää olla riittävän voimakas, on myös lukituksen oltava tämän laukaisuvoiman tasoinen.

Tunnetun tekniikan mukaiset laukaisulaitteet koostetaan siten, että laukaisulaite kiinnitetään rungostaan laukaisualustaan ja laukaisun toteuttava työntöelin yhdistetään ja nivelletään tähän runkoon. Tämän jälkeen asetetaan työntöelintä vasten laukaistava esine ja se ympäröidään vaipalla, joka lukitaan runkoon kiinnitettyyn lukituselimeen. Kun

20160062 prh 09 -02- 2017 vaipan lukitus avataan, niin tarkoitukseen sopivat viritetyt kuminauhat vetävät työntöelimen nivelen ympäri kääntyvään liikkeeseen ja työntöelintä vasten asetettu laukaistava esine sinkoutuu siitä pois. Lukituselintä ohjataan avaamaan lukitus laukaisuhetkellä. Lukituselimenä käytetään tunnetusti servoa, jonka akselille on kiinnitetty vipu, 5 joka pitää tietyssä asennossa lukituksen yllä ja poistaa lukituksen kun sitä käännetään.

Edellä kuvattua tunnettua tekniikkaa käytetään mm. Opale Paramodels:in tuotannossa.

Tunnetun laukaisulaitteen suurimpana epäkohtana voidaan pitää sitä, että vaippaa lau10 kaistavan esineen ympärillä pitävään lukituslaitteen mainittuun vipuun vaipan kautta vaikuttava voima on olennaisesti samansuuruinen kuin työntöelimen kääntymisen estävää vaippaa rasittava voima. Voima välittyy vaippaa pitkin lukituselimeen olennaisesti samansuuruisena kuin voimaa varastoiva elin sen vaipalle tuottaa, koska kitkavoimat eliminoivat sitä ainoastaan vaipan lukituspäätä lähellä olevassa rungon päädyn nur15 kassa.

Edellä esitetystä epäkohdasta seuraa se, että vaipan lukitusta ylläpitävän laitteen kuten servon teho täytyy mitoittaa tämän voiman mukaan. Tehon ylläpitämiseksi niin että lukitus ei aukea väärään aikaan tarvitaan kooltaan ja varausteholtaan tämän tehon mukaan 20 mitoitettu akku/ patteri tai vaihtoehtoisesti joudutaan tyytymään lyhyempään akun valmiusaikaan. Lentävän laitteen ollessa kyseessä on painon optimointi aina ensisijainen tavoite. Se paino mitä ei voida välttää, joudutaan aina kumoamaan tehon lisäyksellä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen laukaisulaite esineen laukai25 semiseksi jolla voidaan välttää tunnetussa tekniikassa esiintyviä haittoja. Keksinnönmukaiselle ratkaisulle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön suurimpana etuna tunnettuun tekniikkaan nähden voidaan pitää sitä, että vai30 pan laukaistavan esineen ympärille lukitsevan lukituslaitteen mainittuun vipuun vaipan kautta vaikuttava voima on olennaisesti pienempi kuin vaippaa rasittava voima sillä kohdalla, jossa se estää työntöelimen kääntymisen jousivoiman johdosta. Kun voima välittyy vaipan siitä osasta, joka sitoo yhteen mainitun rungon ja työntöelimen, lukituselimelle ja sen vipuun, niin kitkavoimat eliminoivat siitä matkalla suurimman osan.

20160062 prh 09 -02- 2017

Vaipan painautuessa laukaistavaa esinettä ja työntöelimen sekä rungon nurkkia vasten syntyy keksinnöllisen rakenteen ansiosta niin suuret vaippaan vaikuttavat kitkavoimat, että vaipan kautta lukituslaitteeseen vaikuttava voima on olennaisesti pienempi kuin runkoa ja työntöelintä yhdessä pitävä voima.

Edellä esitetystä seuraa se välitön etu, että lukituslaitteen kuten esim, servon teho ja sille energiaa antavan akun/ pariston varauskapasiteetti sekä fyysinen paino voidaan toteuttaa pienempinä.

Tässä asiakirjassa käsitetään termillä sivu olennaisesti kulmikkaan kappaleen sivun lisäksi myös pyöreän tai kaarevamuotoisen kappaleen tiettyä kaaren osaa tai kaarevaan muotoon yhtyvää suoraa osaa.

Keksintöä kuvataan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuviot la ja Ib, esittävät erästä keksinnön sovellusta, kuvio 2, esittää erästä toista keksinnön sovellusta, kuviot 3a ja 3b esittävät eräitä muita keksinnön sovelluksia, kuvio 4, esittää tunnetun laukaisulaitteen eräitä olennaisia osia ja toimintaperiaatetta,

Seuraavassa selitetään keksinnön erään edullisen sovelluksen rakenne ja toiminta edellä mainittuihin kuvioihin viittaamalla.

Kuviossa 4 on esitetty asetelma, joka on tunnetun tekniikan perusta. Laukaisulaitteen runko 1 ja työntöelin 2 on asetettu päällekkäin ja ne on kiinnitetty toisiinsa asetelman 25 yhdeltä reunalta siten, että työntöelin pääsee kääntymään runkoon nähden, kiinnityskohtana toimivan nivelen 10 ympäri, tietyllä laukaisuhetkellä. Työntöelintä 2 vasten on asetettu (laukaistava) esine 8 ja se on ympäröity vaipalla 4, jonka yksi pää on kiinnitetty työntöelimeen, nivelen vieressä olevaan kiinnityskohtaan 9 ja toinen pää runkoon 1 kiinnitettyyn lukituselimeen 6, asetelman toisella laidalla. Lukituselimeen 6 lukittu 30 vaippa 4 pitää työntöelimen 2 paikallaan ja estää työntöelimen nivelen puoleisen pään ulokkeista 20 runkoon ulottuvia viritettyjä kuminauhoja 3” (joita on tässä esimerkissä 2 kpl) vetämästä työntöelintä nivelen 10 ympäri kääntyvään liikkeeseen. Kun vaipan lukitus vapautetaan niin kuminauhat 3” kääntävät työntöelintä, joka taas työntää esineen 8 pois laukaisulaitteesta.

20160062 prh 09 -02- 2017

Kuvioissa la ja Ib on esitetty sellainen laukaisulaitteen keksinnöllinen ratkaisu, jossa runko 1 ja työntöelin 2 on yhdistetty toisiinsa niiden väliin sovitetulla jousella 3'. Jousi on asetelman yhdellä laidalla, lähellä rungon j a työntöelimen kolmansia sivuja(1.3, 2.3) ja se on jännitystilassa silloin kun runkoja työntöelin ovat kuvion mukaisesti päällek5 käin. Vaippa 4 on kiinnitetty (kiinteästi) rungon 1 neljännelle sivulle 1.4 ja sovitettu etenemään rungon ja työntöelimen ensimmäisten sivujen 1.1, 2.1 yli, laukaistavan esineen 8 yli ja edelleen työntöelimen ja rungon kolmansien sivujen 2.3, 1.3 ja rungon alanurkan yli, rungon neljännellä sivulla olevalle lukituselimelle 6, kiinnittimen 5 välityksellä. Jousi 3' aiheuttaa kiinnityskohtaan 9 ja vaippaan sen läheisyydessä voiman F.

Vaipan 4 edetessä kiinnityskohdasta 9 esineen 8 yli ja edelleen, aiheuttaa vaipan 4 puristuminen esinettä 8, työntöelimen ja rungon kolmansia sivuja 2.3, 1.3 sekä rungon alanurkkaa vasten, kitkavoimia, jotka eliminoivat voimasta F suurimman osan. Tästä johtuen lukituselintä 6 ja sen vipua 6.1 rasittava voima Fi on olennaisesti voimaa F pienempi. Toteuttamalla esineen 8 sitominen paikalleen edellä kuvatun periaatteen mukaan voidaan lukituselin 6 ja sitä käyttävät elektroniset laitteet mitoittaa voiman Fi mukaan eli huomattavasti aiempaa pienempinä.

Kun lukituselimen 6 lukitus avataan, niin kuvion Ib jousen 3', joka on kierrejousen tyyppinen vääntöjousi, jousivoiman aikaansaama vääntömomentti M kääntää työntö20 elintä 2 jousen keskiakselin a ympäri.

Jousi 3' voi olla myös puristusjousi tai useamman jousen yhdistelmä, joka toimii kierrejousen, kaarijousen tai lehtijousen periaatteella.

Nivelen 10 käsittävissä sovelluksissa momentin M vaikutusakseli muodostuu mngon 1 ja työntöelimen 2 yhdistävän nivelen 10 keskiakselille. Kuviossa 2 on esitetty eräs tällainen ratkaisu.

Keksintöä voidaan soveltaa myös käyttämällä yhtä tai useampaa kuminauhaa 3 tai 30 vetojousta laukaisuvoiman tuottamiseen. Tällöin kuminauhat ja/ tai vetojouset toimivat kuvion 4 periaatteella, mutta vaippa 4 on sovitettu paikalleen keksinnöllisesti, aiemmin edellä kerrotulla tavalla.

20160062 prh 09 -02- 2017

Laukaisu voiman tuottajana on siis voimaa varastoiva elin 3, joka koostuu yhdestä tai useammasta (vääntö-, puristus- tai lehti-) jousesta 3', kuminauhasta 3 tai sen tavoin toimivasta vetojousesta.

Rungon 1 ja työntöelimen 2 katsotaan olevan tässä keksinnöllisessä ratkaisussa olennaisesti samansuuntaisia myös silloin, kun niiden välisen kulman a arvo eroaa nollasta niissä rajoissa, että keksinnönmukainen laukaisulaite kykenee toimimaan aiemmin edellä esitetyn periaatteen mukaan.

Keksinnönmukainen laukaisulaite kiinnitetään rungosta 1 sen toiminta-alustaan 12 kiinnityslaitteella 11, jolloin laukaisun tapahtuessa runko 1 säilyttää asemansa alustaan 12 nähden ja työntöelin 2 kääntyy ja sinkoaa esineen 8 irti laukaisulaitteesta.

Alustan 12 suunta voi olla sen käyttöympäristöön nähden mikä tahansa. Jos vaippa 4 15 kiinnitetään kiinnityslaitteeseen 11 tai alustaan 12, niin sen katsotaan olevan silloin osa runkoa 1.

Alusta 12 voi olla esim, multikopteri, pienoislentokone, lentokone, avaruussukkula, luotain, varjoliidin, kuumailmapallo jne. tai tietty maanpinnalla etenevä, jarruvarjolla 20 varustettu laite kuten kiihdytysauto tai nopeusennätysajoneuvo, jolloin laukaistava esine 8 on laskuvarjo tai laskuvarjoasetelma.

Työntöelin 2 on levymäinen osa, jonka päälle laukaistava esine 8 voidaan asettaa.

Vaippa 4 voidaan muodostaa kankaasta, muovi- tai kumilevystä tai mistä tahansa elastisesta tai joustamattomasta aineesta. Oleellista on, että esine 8 voidaan asemoida sillä tukevasti työntöelintä 2 vasten.

Lukituselin 6 voi olla esim, servo ja vipu 6.1 voi toimia vaipan 4 tai siihen kiinnitetyn 30 kiinnittimen 5, kuten esim, lenkin lukitsijana. Lukituselin 6 voi olla myös joku muu tunnetun tekniikan mukainen edellä esitettyyn lukitsemiseen ja lukituksen ylläpitoon sopiva laite. Lukituksen avaaminen voi tapahtua kauko-ohjauksella tai anturin tunnistamaan olosuhteen muutokseen perustuvana automaattisena laukaisuna.

Vaipan kiinnityskohta 9 voi sijaita myös rungon ensimmäisellä tai toisella sivulla 1.1, 1.2 tai muussa edullisessa kohdassa runkoa ja lukituselin 6 rungon neljännen sivun 1.4 sijasta sen kolmannella sivulla 1.3, tai muussa edullisessa kohdassa runkoa tai joissakin tapauksissa työntöelimen toisella tai kolmannella sivulla 2.2, 2.3.

Kuten aiemmin edellä on esitetty, niin voimaa varastoiva elin 3 voidaan muodostaa myös useammasta kuin yhdestä voimaa varastoivasta osasta, kuten jousesta ja/tai kuminauhasta tai -langasta. Esimerkkinä voidaan mainita laitteen kummallekin reunalle asetetut jouset tai kuminauhat. Myös nivel 10 voidaan toteuttaa siten, että se koostuu esim.

kahdesta, laitteen reunoille sijoitetusta nivelen osasta. Vaippa 4 tai kiinnitin 5 voidaan tällöin johtaa lukituselimelle 6 nivelen osien välistä.

On huomattava, että vaikka tässä selityksessä on pitäydytty yhdentyyppisessä keksinnölle edullisessa toteuttamisesimerkissä, niin tällä ei kuitenkaan haluta mitenkään ra15 joittaa keksinnön käyttöä vain tämän tyyppistä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims

Patenttivaatimukset

1. Laukaisulaite esineen laukaisemiseksi laukaisualustalta, joka mainittu laite käsittää:

5 a. laukaisualustaan kiinnitetyn rungon (1),

b. työntöelimen (2) esineen työntämiseksi irti laukaisulaitteesta,

c. vähintään yhden jousen (3'), kuminauhan (3) tai kuminauhan tavoin toimivan vetojousen työntöelimen (2) kääntämiseksi runkoon (1) nähden,

d. vaipan (4) laukaistavan esineen (8) pitämiseksi paikallaan työntöelintä (2) vasto ten,

e. lukituselimen (6) vaipan (4) lukitsemiseksi valmiusasentoon ja laukaisulaitteen saattamiseksi käyttövalmiiksi siten, että päällekkäin asetetut, toisiinsa olennaisesti laitteen yhdeltä sivulta yhdistetyt runko (1) ja työntöelin (2) ovat olennaisesti samansuuntaiset tai tietyssä kulmassa toisiinsa nähden, että vähintään yh-

15 teen jouseen (3'), kuminauhaan (3) tai kuminauhan tavoin toimivaan vetojouseen on varastoitunut voimaa työntöelimen siirtämiseksi ja että mainittu varastoitu voima on vapautettavissa esineen laukaisuhetkellä, tunnettu siitä, että vähintään yhden jousen (3') tai kuminauhan (3) tai kuminauhan tavoin toi20 mivan vetojousen

f. ollessa jousi (3'), on laitteen runko (1) ja työntöelin (2) yhdistetty toisiinsa tämän jousen (3') ja/ tai nivelen (10) avulla,

g. ollessa kuminauha (3) tai vetojousi, on laitteen runko (1) ja työntöelin (2) yhdistetty toisiinsa nivelen (10) avulla,

25 työntöelintä (2) vasten asetettu laukaistava esine (8) on ympäröity vaipalla (4), joka on kiinnitetty kiinteästi runkoon (1) sen kiinnityskohdassa (9) ja jonka vaipan (4) toinen pää on kiinnitetty jousen (3') ja/tai nivelen (10) vieressä olevaan lukituselimeen (6) asetelman toisella laidalla, siten että lukituselin (6) on sovitettu lukitsemaan vaippa (4) laukaistavan esineen (8) ympärille mainitun esineen laukaisuhet30 keen asti, jolloin vaipan (4) ja siihen kosketuksessa olevien elimien, kuten ainakin työntöelimen (2) sekä laukaistavan esineen (8) osien välinen kitka on asetettu eliminoimaan olennainen osa jousen (3'), kuminauhan (3) tai vetojousen aikaansaamasta voimasta (F).

20160062 prh 09 -02- 2017
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että vaippa (4) on sovitettu etenemään sen kiinnityskohdasta (9) ainakin työntöelimen ensimmäisen sivun (2.1) ja työntöelimen (2) toisen sivun (2.2) päälle asetetun esineen (8) yli ja edelleen työntöelimen (2) toisella sivulla (2.2) tai sitä kauempana sijaitsevalle lu-

5 kituselimelle (6), joko suoraan tai kiinnittimen (5) välityksellä.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että jousi (3') on vääntöjousi ja voiman (F) aikaansaavan momentin (M) vaikutusakseli on vääntöjousen keskiakseli (a).
4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että vähintään yhden jousen (3'), kuminauhan (3) tai kuminauhan tavoin toimivan vetojousen ollessa kuminauha (3), voiman (F) aikaan saavan momentin (M) vaikutusakseli on nivelen (10) keskiakseli.
5. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 4 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että laukaisulaite käsittää vähintään kaksi seuraavista: jousi (3'), kuminauha (3) tai kuminauhan tavoin toimiva vetojousi.

20
6. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 5 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että laukaistava esine (8) on laskuvarjo tai laskuvarjoasetelma.
7. Jonkun patenttivaatimuksista 1-6 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että alusta (12) on multikopteri, pienoislentokone, lentokone, avaruussukkula, luotain,

25 varjoliidin, kuumailmapallo tai tietty maanpinnalla etenevä, jarruvarjolla varustettu laite kuten kiihdytysauto tai nopeusennätysajoneuvo.
8. Jonkun patenttivaatimuksista 1-7 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että vaippa (4) on kangasta, muovia tai kumia.
9. Jonkun patenttivaatimuksista 1- 8 mukainen laukaisulaite tunnettu siitä, että lukituselin (6) on servoja vipu (6.1).