WO2020043288A1 - Drohne - Google Patents

Abstract

Bei einer Drohne mit einem Drohnenkörper weist dieser eine Mehrzahl Arme (1) auf, an denen jeweils ein Antriebsmotor und ein mit dem Antriebsmotor gekoppelter in einer ersten Drehrichtung (D1) um eine erste Drehachse (A) drehender Rotor (5) angeordnet ist. An jedem Arm (1) ist ein zweiter Antriebsmotor und ein mit dem zweiten Antriebsmotor gekoppelter in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten Drehrichtung (D2) um dieselbe erste Drehachse (A) drehender Rotor (4) angeordnet, wobei weiter die beiden an jedem Arm (1) angeordneten Motoren für jeden Arm (1) eine Antriebseinheit (3) bilden, wobei die Antriebseinheit (3) gegenüber dem jeweiligen Arm (1) um eine weitere Drehachse (B) drehbar gelagert ist, und wobei die Drohne eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Drehlage der Antriebseinheit (3) gegenüber dem Arm (1) zu verändern.

Description

DROHNE

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft eine Drohne, die eine Mehrzahl Arme aufweist, an deren Endabschnitten Antriebsmotoren und Rotoren angeordnet sind.

STAND DER TECHNIK

Drohnen, auch Multikopter genannt, verfügen über mehrere Motoren mit Propellern, um das Fluggerät in der Luft zu halten. Bei einem sogenannten Koaxialaufbau sind pro Arm zwei Motoren übereinander mit entgegengesetzter Drehrichtung angeordnet. Die häufigste Bauform ist der Quadcopter, bei welchem vier Arme X-förmig angeordnet sind. Bei einem Koaxialaufbau finden sich dann also insgesamt 8 Motoren am Fluggerät . Diese Konfiguration nennt man auch X8-Auslegung. Bekannt sind überdies auch Y-förmige Konfigurationen, welche dann entsprechend drei Arme aufweisen, an denen jeweils ein bzw. in Koaxialaufbau zwei Motoren angeordnet sind. Im letzteren Fall spricht man von einer Y6-Auslegung.

Solche Drohnen oder Multikopter ändern dabei ihre Flugrichtung, indem die Motoren mit mehr oder weniger Drehzahl betrieben werden. Soll die Drohne etwa nach vorne fliegen, so wird die Drehzahl der hinteren Motoren erhöht. Dabei kippt die gesamte Drohne nach vorne und beschleunigt in diese Richtung. Da sich die Drohne in diesem Fall aufstellt, bietet sie dem Wind zusätzliche Angriffsfläche . Aus aerodynamischen Gesichtspunkten bewegt sich die Drohne also ungüns- tig. Da der Anstellwinkel im Beschleunigungsfall der Drohne je nach Fluggeschwindigkeit und Flugrichtung unterschiedlich ausfällt, kann dieses Problem auch nicht durch eine Änderung der Bauform der Drohne gelöst werden.

DIE ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Drohne der eingangs genannten Art anzugeben, mit der sich die obigen Nachteile vermeiden lassen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Drohne mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß ist eine Drohne mit einem Drohnenkörper vorgesehen, welcher eine Mehrzahl Arme aufweist, an denen jeweils ein Antriebsmotor und ein mit dem Antriebsmotor gekoppelter in einer ersten Drehrichtung um eine erste Drehachse drehender Rotor angeordnet ist. Ferner ist weiter an jedem Arm ein zweiter Antriebsmotor und ein mit dem zweiten Antriebsmotor gekoppelter in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung, um dieselbe erste Drehachse drehender Rotor angeordnet. Die beiden an jedem Arm angeordneten Motoren bilden dabei für jeden Arm eine Antriebseinheit. Erfindungsgemäß ist nun die Antriebseinheit gegenüber dem jeweiligen Arm um eine weitere Drehachse drehbar gelagert. Ferner weist die Drohne eine Steu- ereinheit auf, die dazu ausgelegt ist, die Drehlage der Antriebseinheit gegenüber dem Arm zu verändern.

Die erfindungsgemäße Drohne verfügt also über einzelne bewegliche Antriebseinheiten oder Antriebsgondeln. Dadurch, dass die Antriebseinheiten unabhängig voneinander während des Fluges mithilfe der Steuereinheit gedreht werden können, lässt sich der Anstellwinkel der Drohne frei wählen. Anders ausgedrückt: es kann durch Nachregeln der Drehlage eines oder einer Mehrzahl von Motoren erreicht werden, dass die Drohne sich beim Beschleunigen nicht aerodynamisch ungünstig aufrichtet und den Luftwiderstand vergrößert.

Gleichzeitig bietet die erfindungsgemäße Konfiguration auch die Möglichkeit, die Drohne beispielsweise mit einem voreingestellten Anstellwinkel schräg in der Luft stehen zu lassen. So entsteht ein neuartiges Flugverhalten, bei dem nicht die Drohne selbst, sondern nur noch die Motoren ihren Anstellwinkel verändern. Auf Grund dieser Maßnahme kann eine eventuell an der Drohne vorhandene Kamera ohne zusätzliches Kameragimbal betrieben werden, weil durch die Ansteuerung der Drehlage der Motoren die Funktion eines solchen Kameragimbals bereits nachgebildet werden kann.

Zur weiteren aerodynamischen Verbesserung kann die erfindungsgemäße Drohne beispielsweise mit einem Drohnengehäuse in Gestalt einer Tragfläche ausgestattet werden, um dadurch zusätzlichen Auftrieb zu erzeugen, was die maximale Flugzeit erhöht .

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die weitere Drehachse senkrecht zur ersten Drehachse liegt. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die zweite Drehachse parallel oder koaxial zur HauptlängserStreckungsrichtung des jeweiligen Armes verläuft. Hiermit lässt sich die für die zum Betrei- ben der Steuereinheit erforderliche Steuersoftware relativ einfach gestalten.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur 1 schematisch näher erläutert.

BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In der Figur 1 ist exemplarisch eine an einem Arm 1 drehbar angebrachte Antriebseinheit dargestellt. Die Antriebseinheit 3 umfasst im gezeigten Beispiel zwei Motoren, mit denen jeweils ein Rotor 4, 5 drehbar angetrieben ist. Die Rotoren 4, 5 weisen Drehachsen D2, Dl auf, die koaxial zur Achse A angeordnet sind. Die um die Drehachsen Dl und D2 drehbaren Rotoren 5, 4 drehen zueinander entgegengesetzt, d.h. der Rotor 4 dreht gegenüber dem Motor 5 in die entgegengesetzte Drehrichtung. Durch die entgegengesetzte Drehrichtung der Rotoren 4, 5 wird erreicht, dass etwaige durch Drehen eines Rotors auf dem Drohnenkörper ausgeübte Drehmomente kompensiert werden und die Drohne dadurch ruhiger fliegt.

Die Antriebseinheit 3 ist über ein Drehlager 2 mit dem Arm 1 verbunden. Dies gilt für alle Arme, die die erfindungsgemäße Drohne aufweist, in gleicher Weise. Anders ausgedrückt, alle Arme 1 der Drohne - wie viele es auch immer sein mögen - weisen eine dem Am 1 gegenüber drehbare An- triebseinheit 3, bevorzugt in der in Figur 1 dargestellten Form, auf .

Über die nicht gezeigte Steuerung der Drohne kann die Drehstellung der Antriebseinheit 3 gegenüber dem Am 1 durch Drehen in Richtung des Pfeils P oder in die entgegengesetzte Richtung um die Drehachse B verändert werden. Die Drehachse B liegt bevorzugt senkrecht zur Achse A, um welche die beiden Rotoren 4, 5 drehen. Zudem liegt die Achse B bevorzugt koaxial zur Hauptlängserstreckungsrichtung des Ar- mes 1.

Die Erfindung lässt sich für alle Drohnenformen einsetzen, unabhängig von der Anzahl der Arme. Je nach Ansteuerung mithilfe der Steuerung der Drohne lassen sich unterschiedliche Flugkonfigurationen einstellen, die beispielsweise ein Aufrichten der Drohne beim Beschleunigen verhindern oder ein gezieltes Aufrichten, bzw. einen vorgegebenen Anstellwinkel der Drohne ermöglichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Drohne, mit einem Drohnenkörper, welcher eine Mehrzahl Arme (1) aufweist, an denen jeweils ein Antriebsmotor und ein mit dem Antriebsmotor gekoppelter in einer ersten Drehrichtung (D1) um eine erste Drehachse (A) drehender Rotor (5) angeordnet ist, wobei weiter an jedem Arm (1) ein zweiter Antriebsmotor und ein mit dem zweiten Antriebsmotor gekoppelter in einer zweiten, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung (D2) um dieselbe erste Drehachse (A) drehender Rotor (4) angeordnet ist, wobei weiter die beiden an jedem Arm (1) angeordneten Motoren für jeden Arm (1) eine Antriebseinheit (3) bilden, wobei die Antriebseinheit (3) gegenüber dem jeweiligen Arm (1) um eine weitere Drehachse (B) drehbar gelagert ist, und wobei die Drohne eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Drehlage der Antriebseinheit (3) gegenüber dem Arm (1) zu verändern.

2. Drohne nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass die weitere Drehachse (B) senkrecht zur ersten Drehachse (A) liegt.

3. Drohne nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die zweite Drehachse (B) parallel oder koaxial zur Hauptlängserstreckungsrichtung des jeweiligen Armes (1) verläuft.