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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, das über einen Auftriebskörper und einen Antrieb verfügt. Dieses Fahrzeug kann insbesondere als Luftfahrzeug verwendet werden.
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Unter einem Auftrieb ist diejenige Kraft zu verstehen, die der Schwerkraft entgegenwirkt und auf Körper, die sich in einem Medium, wie bspw. in Flüssigkeiten oder Gasen befinden, wirkt. Dabei ist zu unterscheiden zwischen einem statischen Auftrieb, der durch Verdrängung des umgebenden Mediums entsteht, und einem dynamischen Auftrieb, der durch Umströmung hervorgerufen wird. Im folgenden wird insbesondere der statische Auftrieb betrachtet.
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Der statische Auftrieb entspricht der Gewichtskraft des Mediums, das durch den Körper verdrängt wird. Dieser statische Auftrieb wird bspw. in der Schiff- und der Luftfahrt ausgenutzt. Das hierin beschriebene Fahrzeug wird insbesondere als Luftfahrzeug genutzt.
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Unter einem Luftfahrzeug ist ein Fluggerät zu verstehen, das sich innerhalb der Erdatmosphäre aufhält und in dieser schwebt oder fliegt bzw. fährt. Dabei wird bei Luftfahrzeugen grundsätzlich unterschieden zwischen solchen, die leichter als Luft sind und sich mittels des statischen Auftriebs in der Luft halten, und solchen, die schwerer als Luft sind und sich mittels des dynamischen Auftriebs in der Luft halten. Weiterhin wird unterschieden zwischen Luftfahrzeugen mit eigenem Antrieb und Luftfahrzeugen ohne eigenen Antrieb.
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Luftfahrzeuge, die leichter als Luft sind und über keinen eigenen Antrieb verfügen, sind bspw. Freiballone und Fesselballone. Luftfahrzeuge mit Kraftantrieb sind bspw. Luftschiffe und Heißluftballone. Luftfahrzeuge, die schwerer als Luft sind und ohne eigenen Kraftantrieb ausgestattet sind, sind bspw. Segelflugzeuge, Hängegleiter und Gleitschirme. Mit eigenem Antrieb sind dies bspw. Drehflügler und Flugzeuge.
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Luftfahrzeuge, die leichter als Luft sind, schweben in der Luft aufgrund des statischen Auftriebs, der durch die Verdrängung bewirkt ist.
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Anwendungen für solche Luftfahrzeuge sind vielfältig. So werden diese als Aufklärungs- und Überwachungsgeräte aber auch als Transportmittel und zur Unterhaltung eingesetzt. Eine mögliche Anwendung besteht darin, mit einem Luftfahrzeug eine autarke Plattform bereitzustellen, die beliebig im Raum orientiert und positioniert werden kann.
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Derzeit werden für solche Anwendungen Drehflügler und sogenannte LTAs (Lighter Than Air) bzw. Aerostaten in verschiedenen Ausführungen eingesetzt. Drehflügler haben den Vorteil, dass diese gut zu manövrieren sind. Ein großer Nachteil der Drehflügler besteht darin, dass bei diesen ständig eine hohe Leistung aufgebracht werden muss, um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Bei Ausfall des Antriebssystems stehen nur wenige Möglichkeiten zur Verfügung, um überhaupt eine sichere Landung zu bewerkstelligen. Der Vorteil der LTAs besteht darin, dass bei diesen bedingt durch den Auftrieb keine Kraft aufgebracht werden muss, um diese in der Schwebe zu halten. Durch den permanent vorhandenen inhärenten Auftrieb ist eine hohe Betriebssicherheit gegeben. Durch den Einsatz von LTAs ist auch eine ungleich längere Betriebsdauer gegeben, doch ist deren Wendigkeit eher gering.
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Aus der Druckschrift
WO 2008/051638 A2 ist ein Fluggerät bekannt, das einen äußeren ringförmigen Körper mit einer zentralen Öffnung aufweist. In diesem Körper sind zwei Abschnitte vorgesehen, in denen jeweils ein Gas aufgenommen ist. Die beiden Gase unterscheiden sich. Mittels einer Steuerung wird der Fluss des ersten Gases in den und aus dem ersten Abschnitt gesteuert und damit aktiv ein Steigen und Absinken des Fluggeräts bewirkt.
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Die Druckschrift
WO 2005/032939 A1 beschreibt ein toroidales bzw. toroidförmiges Fluggerät mit einem toroidförmigen Flugkörper und Drehflügeln, die mit dem Auftriebskörper verbunden sind und eine Auftriebskraft erzeugen.
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Die Druckschrift
EP 0 457 710 A2 beschreibt ein Fluggerät mit einem toroidförmigen Rumpf, der konzentrisch zu einer Achse angeordnet ist, und mit zwei gegensinnig drehenden Rotoren, die innerhalb des Rumpfes angeordnet sind.
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Die Druckschrift
US 3 083 934 A beschreibt ein Luftfahrzeug mit einem Rotationsflügel, wobei das Luftfahrzeug über einen rotationssymmetrischen Auftriebskörper verfügt, der als mit Helium aufblasbarer Ring ausgebildet ist. Seitlich an diesem Ring ist eine Kabine angebracht.
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Die Druckschrift
US 4 685 640 A beschreibt ein Luftfahrzeug mit einer Torus-förmigen Hülle als Auftriebskörper, bei dem der Antriebskörper seitlich zu der Rotationsachse des Auftriebskörpers angebracht ist.
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Die Druckschrift
FR 2 539 383 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem Auftriebskörper und einem nicht mittig angebrachten Motor, bei dem der Schwerpunkt des gesamten Fahrzeugs nicht mit dem Schwerpunkt des gesamten Fahrzeugs zusammenfällt.
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Die Druckschrift
WO 00/32469 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem Auftriebskörper und einer dezentral angebrachten Antriebseinheit.
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Die Druckschrift
FR 2 366 989 A1 beschreibt einen Ballon als Flugfahrzeug, bei dem Teile des Antriebs versetzt zu einer Rotationsachse angeordnet sind
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Die Druckschrift
FR 2 851 224 A1 beschreibt ein Fluggerät mit zwei im seitlichen Bereich angebrachten Antrieben.
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Vor diesem Hintergrund wird ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung. Im Gegensatz zu den Ausführungen des Stands der Technik ist bei dem vorgestellten Fahrzeug eine nahezu freie Orientierbarkeit gegeben. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig. So ist u.a. ein Einsatz in Luft, Wasser und extraterrestrischer Atmosphäre denkbar.
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Das beschriebene Fahrzeug weist einen Auftriebskörper auf, der im wesentlichen punktsymmetrisch zu seinem Schwerpunkt ist. Es sind somit vielfältige Ausführungen, wie bspw. ein Viereck, Fünfeck, Sechseck usw., denkbar. Von Bedeutung ist, dass der Schwerpunkt des Auftriebskörpers genau in der Mitte bzw. zentral liegt. Der Auftriebskörper ist mit einem Medium gefüllt. Dieses Medium ist dem Umgebungsmedium angepasst, d.h. das Medium ist in der Regel leichter als das Umgebungsmedium, so dass der Auftrieb des Auftriebskörpers sichergestellt ist.
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Weiterhin umfasst das Fahrzeug einen Antrieb, der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Schwerpunkt des gesamten Fahrzeugs mit dem Schwerpunkt des Auftriebskörpers im wesentlichen zusammenfällt. Dies bedeutet, dass der Antrieb mittig bzw. zentral angeordnet ist und im wesentlichen ebenfalls symmetrisch zum Schwerpunkt des Auftriebskörpers liegt.
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In einer Ausführung ist der Auftriebskörper als Rotationskörper ausgebildet. Ein Rotationskörper ist ein Körper, der durch Rotation einer erzeugenden Kurve um eine Rotationsachse gebildet wird. Der Schwerpunkt des Auftriebskörpers und damit des Fahrzeugs liegt somit auf der Rotationsachse.
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Bei dem angetriebenen Fahrzeug ist folglich vorgesehen, dass der durch das Volumen bzw. die Verdrängung bewirkte Auftrieb ermöglicht, dass der Auftriebskörper und damit das Fahrzeug in seiner Umgebung schweben kann. Durch Variation des Auftriebs kann man auch nur durch den Auftrieb ein Steigen und Absinken des Auftriebskörpers bewirken. Von Bedeutung ist, dass das Fahrzeug in seiner Umgebung entgegen der Schwerkraft verweilen kann. Hierzu ist das Medium in dem Auftriebskörper der Umgebung angepasst. Ist das Fahrzeug zur Nutzung in der Luft vorgesehen, wählt man als Medium bspw. Helium.
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Mit dem Antrieb ist es nunmehr möglich, das gesamte Fahrzeug unter Nutzung möglichst aller sechs Freiheitsgrade zu manövrieren, d.h. dieses translatorisch in alle drei Richtungen, d.h. nach oben und unten, nach rechts und links, vorwärts und rückwärts, sowie um alle drei Raumachsen zu drehen. Diese unterschiedlichen Bewegungen, sowohl die translatorischen als auch die rotatorischen, können durch geeignetes Ansteuern des Antriebs nach Bedarf überlagert werden.
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Diese freie Orientierbarkeit wird durch den symmetrischen Aufbau des gesamten Fahrzeugs erreicht. Dies bedeutet, dass der Antrieb des Auftriebskörpers derart angeordnet ist, dass dieser sich mittig im Bereich der Rotationsachse des Auftriebskörpers befindet. Somit fallen der Schwerpunkt des Auftriebskörpers und der Schwerpunkt des gesamten Fahrzeugs zumindest weitgehend nahezu zusammen. Der Antrieb bewirkt somit nicht eine Verschiebung des Schwerpunkts.
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Somit ist es möglich, das Fahrzeug beliebig im Raum zu positionieren und auszurichten. Durch die Entkopplung von der Schwerkraft und bedingt durch den symmetrischen Aufbau ist jede Orientierung und Positionierung des Fahrzeugs möglich.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Auftriebskörper als Torus ausgebildet ist. Ein Torus ist ein Rotationskörper, der durch Rotation eines Kreises gebildet wird.
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Es ist zusätzlich eine Stützstruktur vorgesehen, wobei der Auftriebskörper bspw. die Stützstruktur umschließt. Die Stützstruktur ist somit zentral bzw. mittig zum Auftriebskörper angeordnet.
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Es ist eine umlaufende Felge als Stützstruktur vorgesehen. Diese Felge hält dann in der Art einer Fahrradfelge eine Hülle und bildet mit dieser zusammen den Auftriebskörper.
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Die Hülle ist in Bezug zu der Felge verdrehbar angeordnet. Das bedeutet, dass die Hülle, die üblicherweise am oberen und unteren Rand der Felge geführt ist, sowohl oben als auch unten gegensinnig bewegbar ist. Auf diese Weise wird das Volumen des Auftriebskörpers und damit der Auftrieb des gesamten Fahrzeugs geändert.
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Zur Bewegung ist eine geeignete Vorrichtung vorgesehen, bspw. ein Schneckenantrieb, der an der Hülle im Bereich der Führung der Hülle, also ggf. oben und unten, angreift. Hierzu ist bspw. die Hülle über Wälzlager in der Felge geführt, die eine Bewegung zulassen, dennoch aber eine luftdichte Verbindung zwischen Hülle und Felge gewährleisten.
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Der Antrieb umfasst in Ausgestaltung mindestens einen Motor und wenigstens zwei Rotoren. In einer möglichen Ausführung sind dann den mindestens zwei Rotoren jeweils ein Motor zugeordnet. Alternativ ist genau ein Motor vorgesehen, der über eine Kupplungseinrichtung mit den mindestens zwei Rotoren verbunden ist.
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Bei einem Luftfahrzeug der beschriebenen Art ist grundsätzlich auch die sogenannte Prallhöhe zu berücksichtigen. Unter der Prallhöhe ist die Höhe zu verstehen, bei der der maximal zulässige Hüllendruck erreicht wird.
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Um äußere wie innere Druckänderungen jeglicher Art ausgleichen zu können, benötigen Auftriebssysteme Mechanismen, um sich zu stabilisieren, sowohl gegenüber Ihrer Umgebung als auch in ihrer eigenen Form.
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Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems besteht in der aktiven Verformung des Auftriebskörpers, um eine Änderung des Volumens zu erreichen. So kann durch Verdrehung der Hülle in Bezug zur Felge typischerweise oben und unten gegenläufig, durch Aufrollen an der Stützstruktur bzw. Felge oder durch eine Kombination der beiden Maßnahmen das Volumen geändert werden.
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Die Führung der Hülle kann durch einen oberen und unteren Abschnitt bzw. Bereich der Felge gegeben sein. In der Felge ist dann oben und unten die Hülle des Auftriebskörpers abgedichtet geführt.
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In dieser Ausführung ist somit vorgesehen, dass durch ein Verdrehen das Volumen des Auftriebskörpers zu ändern ist.
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In einer Ausführung wird mindestens ein Ballonet verwendet, das Außenluft unter leichtem Überdruck im Inneren des Auftriebskörpers hält. Bei sinkendem Außendruck entleert sich dieses, bis die maximal mögliche Flughöhe, die Prallhöhe, erreicht ist.
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In dieser Ausführung ist somit bei dem Fahrzeug mindestens ein Ballonet vorgesehen, das auf den Auftriebskörper einwirkt, um dessen Volumen zu ändern.
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Das vorgestellte Fahrzeug kann vielseitig eingesetzt werden, beispielsweise für bekannte klassische Aufklärungs- und Überwachungsszenarien, Werbeträger, audiovisuelle Präsentation, SAR, Katastrophenschutz, Minensuche, Forschung, Robotik, Wartungsaufgaben, Transport, Sport, Unterhaltung und Touristik.
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Grundsätzlich stellt das Fahrzeug eine autarke Plattform dar, die beliebig im Raum orientiert und positioniert werden kann. Das beschriebene Fahrzeug ist dabei in weiten Bereichen skalierbar. Es sind sowohl bemannte als auch unbemannte Einsätze denkbar.
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Bei dem vorgestellten Fahrzeug entkoppelt der Auftriebskörper das System von der Gravitation, ein ausgeglichener symmetrischer Aufbau ermöglicht jede Orientierung im Raum. Der punktsymmetrische, in Ausführung rotationssymmetrische, bspw. torusförmige, Auftriebskörper, der die Stützstruktur umschließen kann, in deren Inneren dann der Antrieb vorgesehen ist, ermöglicht die Nutzung aller sechs Freiheitsgrade.
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Es könnten medienfreie Antriebe eingesetzt werden. In einer Ausführung sind hingegen zwei gegenläufige Rotoren mit voneinander unabhängiger zyklischer und kollektiver Blattverstellung vorgesehen. Diese können von einer zwischen ihnen liegenden oder für jeden Rotor einzeln vorgesehenen Motor-Getriebe-Einheit angetrieben werden.
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Nutzlasten können in der Verlängerung der Rotorachsen symmetrisch verteilt angehängt werden, so dass die Balance gehalten wird. Eine asymmetrische Belastung ist zwar grundsätzlich möglich, diese könnte aber ggf. die Orientierbarkeit beeinträchtigen.
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Bei dem vorgestellten Fahrzeug sind Stützkonstruktionen unterschiedlicher Art einsetzbar. Diese können auch zur Formstabilisierung oder gar zur Formgebung des Auftriebskörpers vorgesehen sein.
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Eine Segmentierung des Auftriebskörpers dient der Erhöhung der Sicherheit. In dieser Ausführung ist vorgesehen, dass der Auftriebskörper in Segmente bzw. Kammern unterteilt ist. Bei einer Beschädigung der Außenhülle entweicht dann nur noch das Medium, bspw. Helium, aus den Kammern, in deren Bereich die Außenhülle beschädigt ist.
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Die Anwendungen und Einsatzgebiete für das vorgestellte Fahrzeug sind vielfältig. Zu beachten ist, dass dieses einen leisen und sicheren Einsatz ermöglicht. Insbesondere ist von Bedeutung, dass dieses beliebig orientierbar und steuerbar ist. Weiterhin können beliebige Aktuatoren, wie bspw. Roboterarme, mit beliebiger Sensorik angebaut werden. Eine dynamische Auftriebsanpassung ist ebenfalls möglich.
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Einsatzgebiete sind klassische Aufklärungs- und Überwachungsszenarien, hierfür ist die stabile Langzeitpräsenz auch in großer Höhe von Bedeutung. Auch eine geräuscharme Nahaufklärung kann durchgeführt werden.
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Ebenfalls als Werbeträger kann der Auftriebskörper eingesetzt werden. So sind luftdurchlässige Leichtbauformen, die um die Plattform aufgebaut werden, möglich. Auch eine audiovisuelle Präsentation, bspw. als Projektionsplattform für Musikvisualisierungen, ist denkbar.
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Durch die geräuscharme Antriebsauslegung kann bei Aufklärungs- und Überwachungsszenarien auch akustisch gesucht werden.
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Aufgrund der freien Orientierbarkeit kann der Auftriebskörper auch an senkrechten oder überhängenden Wänden, in den Bergen, bei Gebäuden, Brücken usw., eingesetzt werden.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist im Katastrophenschutz, bspw. als Kommunikationsrelaisstation, als Mapping- und Leitsystem für Bodeneinsätze usw., gegeben. Bei der Minensuche in Bodennähe erfolgt kein Bodenkontakt und damit keine Gefährdung.
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Im Forschungsbereich ist das Fahrzeug bei geologischen und geographischen Vermessungen an beliebigen Punkten im Raum einsetzbar. Weiterhin sind minimalinvasive biologische Beobachtungen und Untersuchungen möglich. Auch als Forschungsplattform für extraterrestrische Atmosphären oder auch unter Wasser ist dieses einsetzbar.
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Im Bereich der Robotik ist jegliche autonome Aktion einer beliebig im Raum orientierbaren Plattform denkbar. Auch bei Wartungsarbeiten, bspw. bei der Strominspektion, Brückeninspektion usw., ist ein Einsatz möglich. Weitere Anwendungen ergeben sich im Transportwesen, der Touristik, Sport und der Unterhaltung. Weiterhin ist ein Einsatz bei Film und Fernsehen, bspw. als Kameraplattform mit höherer Flexibilität und im Vergleich zu Hubschraubern ungleich geringerem Geräuschpegel möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- 1 zeigt eine Ausführungsform des beschriebenen Fahrzeugs in einer Schnittansicht.
- 2 zeigt eine Ausführung des Fahrzeugs in einer Draufsicht.
- 3 zeigt das Fahrzeug aus 2 in einer Seitenansicht.
- 4 zeigt eine weitere Ausführung des Fahrzeugs in einer Draufsicht.
- 5 zeigt noch eine weitere Ausführung des Fahrzeugs in einer Seitenansicht.
- 6 zeigt das Fahrzeug aus 5 mit verändertem Auftriebsvolumen.
- 7 verdeutlicht unterschiedliche Bewegungen des Fahrzeugs.
- 8 zeigt weitere mögliche Ausführungen des Fahrzeugs.
- 9 zeigt eine weitere Ausführung des Fahrzeugs in einer Schnittdarstellung.
- 10 zeigt das Fahrzeug aus 9 mit verändertem Auftriebsvolumen.
- 11 zeigt einen Auftriebskörper in einer Draufsicht.
- 12 zeigt den Auftriebskörper aus 11 um 45° verdreht in einer Draufsicht.
- 13 zeigt den Auftriebskörper aus 11 um 90° verdreht in einer Draufsicht.
- 14 zeigt den Auftriebskörper aus 11 in einer Seitenansicht.
- 15 zeigt den Auftriebskörper aus 12 in einer Seitensicht.
- 16 zeigt den Auftriebskörper aus 13 in einer Seitensicht.
- 17 zeigt den Auftriebskörper aus 11 in einer leicht gekippten Darstellung.
- 18 zeigt den Auftriebskörper aus 12 in einer leicht gekippten Darstellung.
- 19 zeigt den Auftriebskörper aus 13 in einer leicht gekippten Darstellung.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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In 1 ist eine mögliche Ausführung des Fahrzeugs in einer geschnittenen Ansicht wiedergegeben, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Darstellung zeigt einen Auftriebskörper 12, der als Torus ausgebildet ist, der durch eine Hülle 14 umgrenzt ist, in der ein Auftriebsabschnitt 18 ausgebildet ist. Hierzu ist der Auftriebskörper 12 mit einem Medium gefüllt, wobei die Hülle 14 ein Austreten des Mediums verhindert. Dieses Medium ist der Umgebung bzw. dem in der Umgebung befindlichen Medium angepasst, d.h. üblicherweise leichter als das Umgebungsmedium, um den Auftrieb des Auftriebskörpers 10 sicherzustellen.
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Der Auftriebskörper 12 ist rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse 20 aufgebaut. Auf dieser Rotationsachse 20 befindet sich der Schwerpunkt des Auftriebskörper 12, typischerweise in der Mitte bzw. zentral. In dem Auftriebskörper 12 ist eine Stützstruktur 30 vorgesehen, die in diesem Fall aus einer Felge besteht. Oben und unten ist mittig jeweils eine Abdeckung 32 und 34 zum Schutz. Die Hülle 14 ist in der Felge geführt. Das bedeutet, dass die Hülle 14 mit zwei Rändern in der Felge geführt ist.
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Zentral angeordnet ist ebenfalls ein Antrieb 40, der eine Motor-Getriebe-Einheit 42 sowie einen oberen Rotor 44 und einen unteren Rotor 46 umfasst. Die Rotoren 44 und 46 rotieren üblicherweise gegenläufig. Der Antrieb 40 ist derart ausgestaltet und angebracht, dass der Schwerpunkt des gesamten Fahrzeugs 10 zentral bzw. mittig liegt. D.h. der Schwerpunkt des gesamten Fahrzeugs 10 und derjenige des Auftriebskörpers 12 stimmen zumindest nahezu überein. Bei dieser Ausführung bedeutet das, dass der Schwerpunkt durch die Position der Motor-Getriebe-Einheit 42 gegeben ist. Hierdurch wird die freie Manövrierbarkeit des gesamten Fahrzeugs 10 gewährleistet. Mit dem Antrieb 40 wird das Fahrzeug 10 bewegt, und zwar translatorisch und rotatorisch unter Nutzung aller sechs Freiheitsgrade.
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In 2 ist eine weitere Ausführung des Fahrzeugs 100 in einer Draufsicht gezeigt. Die Darstellung zeigt den toroidalen Auftriebskörper 102, der von einer Hülle 104 umgrenzt ist. Mittig angeordnet ist eine Felge 106, die als Stützstruktur dient. An dieser Felge 106 ist die Hülle 104 gehalten. Hierzu muss sichergestellt sein, dass der Übergang zwischen Felge 106 und Hülle 104 dicht ist.
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Grundsätzlich kann die Hülle 104 in der Art eines Fahrradschlauchs in sich geschlossen an der Felge 106 angebracht sein. Alternativ ist die Hülle 104 in der Art eines Fahrradmantels ausgebildet. Dann ist eine dichte Verbindung zwischen Felge 106 und Hülle 104 erforderlich.
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Weiterhin zeigt die Darstellung zentral Rotoren 110 als Teil eines Antriebs, denen jeweils ein Motor 112 zugeordnet ist.
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In 3 ist das Fahrzeug 100 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Felge 106 ist derart ausgestaltet, dass von den Rotoren 110 angetriebene Luft bzw. angetriebenes Umgebungsmedium nach oben und unten durch die Ebene der Felge 106 strömen kann.
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In 4 ist eine weitere Ausführung des Fahrzeugs 150 in einer Draufsicht wiedergegeben. Dieses umfasst einen Auftriebskörper 152, der segmentiert ist. Dies bedeutet, dass durch Abtrennungen 154, die radial verlaufen, Kammern bzw. Fächer 158 in dem Auftriebskörper 152 gebildet sind. Die Anzahl der Kammern 158 ist wählbar. Die Segmentierung dient der Sicherheit, da im Falle einer Beschädigung der Hülle die Auswirkung auf den Auftrieb des Fahrzeugs 150 begrenzt werden kann.
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In 5 ist ein weiteres Fahrzeug 200 mit einem Auftriebskörper 202, der einen Auftriebsabschnitt 204 umfasst, gezeigt. Weiterhin zeigt die Darstellung ein Ballonet 208 und eine Felge 209. Dies ist ein quasi abgeflachter Ring im Auftriebskörper 202, welcher die Volumenänderung des Auftriebsmediums in dem Auftriebsköper 202 ausgleichen kann. Auf diese Weise kann auch ein leichter Überdruck im Inneren des Auftriebsabschnitts 204 gehalten werden, um diesen prall zu halten.
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Das Ballonet 208 besteht bspw. aus einem Luftsack, der mit Luft aufgeblasen wird. Steigt der Druck des Auftriebsmediums im Auftriebskörper 202 zu sehr an, dann kann Luft aus dem Ballonet 208 abgelassen werden, um dem Auftriebsmedium im Auftriebskörper 202 Raum zur Ausdehnung zu geben. Das Auftriebsmedium ändert sein Volumen bspw. durch Änderung der Temperatur und des Außendrucks. Selbstverständlich kann auch mehr als ein Ballonet verwendet werden.
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6 zeigt das Fahrzeug 200 aus 5, bei dem das Ballonet 208 reduziert wurde, so dass das Auftriebsvolumen des Auftriebskörpers 202 vergrößert ist.
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7 verdeutlicht unterschiedliche Bewegungsrichtungen eines Fahrzeugs 300 durch Anstellen der Rotoren 302. In der oben gezeigten Stellung der Rotoren 302 wird eine Rotation bewirkt. Bei der in der Mitte gezeigten Stellung der Rotoren 302 wird das Fahrzeug 300 abgesenkt. Unten ist die Stellung der Rotoren 302 gezeigt, die eine translatorische Bewegung, in diesem Fall nach links, bewirkt. Die in der Figur dargestellten Pfeile beschreiben die Luftströmung.
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8 zeigt unterschiedliche Ausführungen eines Rotationskörpers 350 und 352. Zu erkennen ist, dass ein Auftriebskörper 354 bzw. 356 des Rotationskörpers 350 bzw. 352 nahezu beliebige Querschnitte annehmen kann. Wichtig ist, dass der Auftriebskörper 354 bzw. 356 als Rotationsköper durch Rotation um eine Rotationsachse gebildet ist, auf der auch, typischerweise mittig, der Schwerpunkt sitzt.
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9 und 10 zeigen einen Fahrzeug 400, das einen Auftriebskörper 402 aufweist, der wiederum von einer Hülle 404 und einem Abschnitt einer Felge 408 umgrenzt ist. 9 verdeutlicht die Volumenänderung durch ein Verdrehen. 10 zeigt die Volumenänderung durch Aufrollen.
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Zu beachten ist, dass die Hülle 404 oben und unten in der Felge 408 verankert ist, vergleichbar einer Fahrradfelge mit einem Fahrradmantel.
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11 deutet in einer Draufsicht einen Auftriebskörper 500 an, dessen Umfang durch Stützstreben 502, die innerhalb des Auftriebskörper 500 verlaufen, angedeutet ist. Der Umfang ist durch eine Hülle, die hier nicht dargestellt ist, gegeben. Weiterhin ist eine Felge 504 dargestellt. Mit Bezugsziffer 506 ist eine der Stützstreben 502 als Bezugsstrebe 506 bezeichnet. In der Darstellung ist der Auftriebskörper 500 nicht verdreht.
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12 zeigt den Auftriebskörper 500 in einer verdrehten Position. In diesem Fall ist die Hülle des Auftriebskörpers oben und unten um jeweils 45° verdreht bezüglich der Felge 504. Die Verdrehung ist gut an der Ausrichtung der Stützstreben 502 im Vergleich zur Bezugsstrebe 506, die hier nur zur Verdeutlichung eingezeichnet ist, zu erkennen. Ein Verdrehen der Hülle oben und/oder unten an der Felge 504 bewirkt eine Volumenänderung des gesamten Auftriebskörpers. Dies kann durch Krafteinleitung oben und/oder unten an der Felge 504 erfolgen. Alternativ oder ergänzend können auch Kräfte an den Stützstreben 502 eingeleitet werden oder auch ein sich verformendes Material für die Stützstreben 502 verwendet werden.
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13 zeigt den Auftriebskörper 500 in einem Zustand, in dem die Hülle oben und unten um 90° verdreht ist. Diese Verdrehung ist deutlich an der Ausrichtung der Stützstreben 502 zu erkennen.
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In 14 ist der Auftriebskörper unverdreht dargestellt. In dieser Ansicht sind auch deutlich ein oberer Rand 508 und ein unterer Rand 510 zu erkennen, in deren Bereichen die Hülle mit ihren Rändern geführt ist. Die Hülle ist somit offen, erst zusammen mit der Felge 504 bildet sich der geschlossene Auftriebskörper 504.
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15 zeigt in einer Seitenansicht den Auftriebskörper, der oben und unten um 45° verdreht ist.
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16 zeigt den Auftriebskörper mit einer 90°-Verdrehung. Die Volumenänderung wird deutlich beim Vergleich der Stützstreben 502 mit der Bezugsstrebe 506, die den Stützstreben 502 beim nicht verdrehten Auftriebskörper 500 entspricht.
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17 zeigt den nicht verdrehten Auftriebskörper 500 in einem nicht verdrehten Zustand in einer leicht gekippten Darstellung.
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18 zeigt den Auftriebskörper um 45° oben und unten in Richtung der Pfeile 520 und 522 verdreht.
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19 zeigt den Auftriebskörper 500, der oben und unten um jeweils 90° verdreht wurde.