(57)【要約】  本発明は、射出開口部（３）を有する筐体（２）を備える、パラシュートを射出するための装置（１）に関し、当該筐体（２）は、パラシュートを少なくとも部分的に収容するのに好適である。ロバストかつ反復的なパラシュートの射出を低重量の装置（１）で可能とするべく、本発明によれば、移動可能な基体（４）が筐体（２）内に配され、基体（４）は、少なくとも１つのスプリング要素を介して筐体（２）に接続され、基体（４）は、固定手段（５）を用いて筐体（２）内で解放可能に固定配置されることができ、装置（１）は、パラシュートが筐体（２）内に配される場合、固定手段（５）が解放されたときに基体（４）がスプリング要素により加速されることで、パラシュートが基体（４）を利用して射出開口部（３）を通って射出されるように構成される。さらに、本発明は、パラシュートを射出するための方法に関する。
2019521038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラシュートを射出するための装置であって、射出開口部を有する筐体を備え、前記筐体は、前記パラシュートを少なくとも部分的に収容するのに好適であり、移動可能な基体が前記筐体内に配され、前記基体は、少なくとも１つのスプリング要素を介して前記筐体に接続され、前記基体は、固定手段を用いて前記筐体内で解放可能に固定配置されることができ、前記装置は、パラシュートが前記筐体内に配される場合、前記固定手段が解放されたときに前記基体が前記スプリング要素により加速されることで、前記パラシュートが前記基体を利用して前記射出開口部を通って射出されるように構成される、
装置。
【請求項２】
前記スプリング要素は、弾性バンド、特にゴム製バンドを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記弾性バンドは、好ましくはローラーを含む折返し手段にわたってガイドされる、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記基体は、２つの端部位置の間において前記筐体に対して移動されることができる、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのスプリング要素は、前記筐体の外側に配され、前記基体のガイドピンを介して前記基体に接続され、前記ガイドピンは、前記筐体のガイドにおいてガイドされ、前記筐体から突出する、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記筐体は、略円柱状で具現され、複数のスプリング要素は、周縁にわたって等間隔に分散配置される、請求項１または５に記載の装置。
【請求項７】
前記スプリング要素は、前記基体の各位置において予張力を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記固定手段は、前記スプリング要素の張力に抗して前記基体を保持するべく対応するノッチに係合する形状適合接続要素、特にキャッチまたはカムを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記固定手段の解放が電磁的に可能である、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定手段を解放するべく、レバー機構、特にトグルレバーが設けられる、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記固定手段の解放を追加的な外部エネルギー供給なしで可能とするエネルギー蓄積装置が設けられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記固定手段が無線信号を利用して解放されることができるよう、無線レシーバが設けられて前記固定手段に接続される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
規定値を超える加速度が計測されたときに前記固定手段が解放されるよう、前記固定手段に動作可能に接続される少なくとも１つの加速度計が設けられる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記固定手段の解放が自動的に行われることを可能とするデータ処理装置が設けられる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
特に最大加速度に関する最大値データが格納されるデータ格納装置が設けられ、動作中における現在の対応するデータを決定するためのセンサが設けられ、前記装置は、格納された最大値データを現在計測中のデータが超えることが前記データ処理装置を利用して決定されたときに前記固定手段が解放されるように構成される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記データ処理装置は、前記装置が接続される物体の通常動作中に発生するデータ、特に加速度を決定し格納するよう構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
パラシュートを射出するための装置を有する空中輸送体、特にドローンであって、前記装置は、請求項１から１６のいずれか一項に従って具現される、空中輸送体。
【請求項１８】
装置、特に請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置の筐体内の基体が、スプリング要素の張力下で固定手段上に解放可能に固定配置され、次いで予め定められた状態が発生したときに前記固定手段が解放され、次いで前記パラシュートが、前記スプリング要素の張力の少なくとも部分的な解放と共に前記基体を利用して射出開口部を通って前記筐体から射出される、パラシュートを射出するための方法。
【請求項１９】
前記装置が接続される物体に関する特徴データ、特に加速度が計測され、好ましくは前記計測されたデータが１または複数の規定された許容可能最大値を超える場合に前記固定手段が自動的に解放される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
許容可能最大値が通常動作中に自動的に決定されてデータ格納装置に格納され、次いで、異常動作状態を特定するべく、計測されたデータが前記格納されたデータと比較される、請求項１８または１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出開口部を有する筐体を備える、パラシュートを射出するための装置に関し、当該筐体は、パラシュートを少なくとも部分的に収容するのに好適である。
【０００２】
さらに、本発明は、パラシュートを射出するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭に挙げた種類の装置および方法は、例えば、推進ユニットの故障した空中輸送体の軟着陸を保証することで、地上における空中輸送体および物体に対する損傷を回避できるようにするためのものとして、従来技術から知られている。
【０００４】
従来技術における装置によれば、一般的にはコードを介して筐体に接続されるパラシュートの射出は、空中輸送体のエネルギーネットワークにより供給されるサーボモータを利用して、または例えば交換式のＣＯ２カートリッジにおいて供給されるガス圧を利用して行われる。この種類の装置は、いくつかの欠点を有する。例えば、サーボモータによってトリガを発動させる場合、内蔵のエネルギーネットワークが故障した場合にパラシュートの射出が不可能となる。ＣＯ２カートリッジなどの蓄圧装置を用いてパラシュートを要求に応じて射出する場合は、パラシュートが射出された後に蓄圧装置の交換が必要となる。
【０００５】
そのため、この種類の装置は特に、市場が急激に発展しつつある、飛行ドローンなどの無人で費用効果が高く小型の飛行物体には好適でない。これは、この種類の飛行ドローンの場合、内蔵エネルギーネットワークの故障保護を保証することが不可能であることが多く、またパラシュート射出後の蓄圧装置の交換は、特にその結果として迅速な再配備が不可能になるという理由から、望ましくないためである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明はこのことに対処する。本発明の目的は、要素が交換されることなく高信頼にかつ反復的にも用いることのできる、冒頭に挙げた種類の装置を明示することである。
【０００７】
さらに、パラシュートの高信頼かつ反復的な射出を可能とする、冒頭に挙げた種類の方法を明示する。
【０００８】
本発明によれば、第１の目的は、冒頭に挙げた種類の装置であって、移動可能な基体が筐体内に配され、基体は、少なくとも１つのスプリング要素を介して筐体に接続され、基体は、固定手段を用いて筐体内で解放可能に固定配置されることができ、当該装置は、パラシュートが筐体内に配される場合、固定手段が解放されたときに基体がスプリング要素により加速されることで、パラシュートが基体を利用して射出開口部を通って射出されるように構成される、装置により達成される。
【０００９】
本発明の範囲内において、射出に必要なエネルギーを予張力がかけられたスプリング要素に蓄えれば、高信頼でかつ外部エネルギー源に依存することもないパラシュートの射出が可能であることが特定された。そのため、トリガのためには基体の固定手段を解放することのみが必要となり、次いでスプリング要素に蓄えられたエネルギーを利用して基体が加速され、パラシュートが射出される。さらに、当該装置は、着陸後に、例えば固定手段を用いてスプリング要素の張力下において筐体内の下端部に手動で基体を再び固定配置すれば、容易に復元可能および／または反復的に配備可能である。本発明に係る装置はそのため、費用効果の高い無人飛行ドローンに著しく好適である。ただし当該装置の用途は、この種類の飛行ドローンに限定されない。
【００１０】
スプリング要素は、基本的に任意の所望の様式で具現することができる。著しく低重量で同時にロバストな設計の装置を実現するには、スプリング要素が弾性バンド、特にゴム製バンドを含む、または１または複数のゴム製バンドから構成されると効果的であることが判明している。このようにすることで、例えば鋼製スプリングと比較して装置重量の低減が実現される。同時に、弾性バンド、特にゴム製バンドは、材料疲労の点で有利であることが判明しており、そのため、装置を頻繁に使用しても一定の射出力を保証することができる。これはパラシュートの迅速な開傘を実現するのに有益であり、そのため、パラシュートがより低い高度までトリガされないときであってもなお、パラシュートを利用して空中輸送体を地面まで安全に降下させることができる。
【００１１】
筐体は、多種多様な態様で具現することができる。一般的に、筐体は、パラシュートが基体を利用して射出されることができるよう、通常時の折り畳み状態におけるパラシュートを基体に対してある位置に維持するのに好適であるよう具現される。折り畳まれたパラシュートは、全体が筐体内に収容できることが好ましい。筐体は、パラシュートを保護するよう閉じたものとして、または重量を低減するよう開口部を有してもしくは格子として具現することができる。
【００１２】
有利には、弾性バンドが、好ましくはローラーを含む折返し手段にわたってガイドされるものとする。このようにすることで、弾性バンドは、基体が固定手段により固定配置された張力状態において、装置の全長を超える全長まで伸張することができる。そのため、コンパクトな設計の装置であっても、射出に必要な射出力を保証することができる。
【００１３】
これにより種々様々な設計が可能となることは明らかである。例えば、弾性バンドは、一端部において固定的に筐体に接続され、同様に筐体に接続された折返し手段にわたってガイドされ、第２の端部において基体に固定的に接続されることができる。しかしながら、基体または筐体のいずれにも固定的に接続されることなく、単に折返し手段を介して基体および筐体に接続されることでパラシュートの射出に必要な基体と筐体との間の力を生じさせる周縁バンドを用いることもできる。
【００１４】
射出動作中における弾性バンドの長さの変化は通常、パラシュートが射出されるときに基体が装置内を進む距離に対応する。弾性バンドのための折返し手段が設けられる場合、装置に張力をかける間および／または基体を筐体内において下端部に固定配置する間における弾性バンドの相対的な伸長を低減することができ、それにより頻繁な使用の間に伸張ひずみにより生じる弾性バンドへの損傷を簡単に防止することができる。
【００１５】
基体を２つの端部位置の間で筐体に対して移動させることができると有益である。これにより、パラシュートの射出においても基体が筐体と共にまたはその内側に残ることが保証される。一般的に、端部位置は、基体が筐体内でガイドされるガイド上の止め部により画定される。
【００１６】
コンパクトで軽量かつ同時に高信頼な装置を実現するには、当該少なくとも１つのスプリング要素が、筐体の外側に配され、基体のガイドピンを介して基体に接続されると有益である。当該ガイドピンは、筐体のガイドにおいてガイドされ、筐体から突出する。本実施形態における基体のガイドピンはまた、スプリング要素の作用点を構成するので、追加のコンポーネントが排除され、それにより装置をさらに著しく高い費用効果で生産することができる。
【００１７】
著しくコンパクトな設計を実現するには、筐体が略円柱状で具現され、複数のスプリング要素が周縁にわたって等間隔に分散配置されると有益である。さらに、このとき基体はスプリング要素により非常に均等に加速され、それにより筐体内における基体の均等な移動が保証され、間隙寸法が小さい場合であっても基体が筐体内で詰まることが高信頼に防止される。
【００１８】
小さい設置面積であっても十分に大きな射出力または必要な射出距離を実現するには、スプリング要素が各基体位置において予張力を有するものとすることが好ましい。このようにすることで、スプリング要素を利用して移動または加速される基体によるパラシュートの加速が、例えば第１の止め部から第２の止め部までの全体にわたり、連続的に可能となる。スプリング要素として弾性バンドを用いる場合、バンドを折返し手段の周囲にガイドすることにより、これを著しく容易に実現することができる。この目的で、例えば、弾性バンドを、一端部では基体に固定的に、別の端部では筐体の下端部位置において筐体に固定的に取り付けることができ、また筐体の上端部に位置する折返し手段にわたってガイドすることができ、これにより軽量でロバストかつ著しくコンパクトな設計が高い射出力と共に実現される。
【００１９】
スプリング要素の予張力は一般的に、筐体の下端部から射出開口部が配置される筐体の上端部まで基体が移動するパラシュートの射出の間に減少し、基体が固定手段を用いて下端部に固定配置されたときに最大となることは明らかである。
【００２０】
固定手段が、スプリング要素の張力に抗して基体を保持するべく対応するノッチに係合する形状適合接続要素、特にキャッチまたはカムを含む場合、固定手段の高信頼な解放が簡単に可能となる。例えば、基体の下側において、ノッチを有するマンドレルを設けることができ、基体が固定配置されたときにキャッチまたはカムがこのノッチに係合することで、基体が固定手段を用いて下端部においてスプリング要素の張力に抗して保持される。
【００２１】
一般的に、当該装置は、固定手段の解放が電磁的に可能であるよう具現される。そのため、従来技術における装置と比較して、固定手段の電磁的解放のみが必要となり、パラシュートの電磁的射出の必要がないので、装置の作動がより大幅に小さい電気的エネルギーで可能となる。例えば、形状適合接続要素のキャッチまたはカムは、小さいエネルギー量で固定手段の解放を実現するべく、電磁石により作動できるように具現することができる。
【００２２】
著しく軽量かつ小型の装置を実現するには、レバー機構、特にトグルレバーが固定手段の解放のために設けられると有益である。このとき、例えば著しく小さい設置面積を有し小さい力のみを発生できる電磁石を用いることができるが、これは電磁石が発生する力がレバー機構を介して伝達されるためであり、これにより固定手段のロバストな解放が実現される。
【００２３】
トグルレバーを用いる場合、当該装置は通常、トグルレバーが過拡張位置にあるときにトグルレバーにより基体を筐体内に固定配置することができるよう具現される。トグルレバーの場合、死点を過ぎてトグルレバー止め部に達し安定位置となる移動により過拡張位置が実現され、それによりトグルレバーがロックされる。トグルレバー止め部は例えば、電磁石などの、トグルレバーに動力供給するアクチュエータ内の止め部により形成することができる。このようにすることで、簡単にかつエネルギーを費やすことなく、スプリング要素の大きな張力をトグルレバーを利用して保持する、またはトグルレバー止め部を介して抱持することもできる。固定手段を解放するには、次いでトグルレバーを簡単にかつ最小限の力を働かせて過拡張位置から死点よりも下方に不安定位置となるまで移動させ、それにより、基体がスプリング要素により加速され、パラシュートが射出される。
【００２４】
トグルレバーを用いる場合、トグルレバーを過拡張位置から不安定位置となるまで移動させることのみが必要であるので、トリガには小さいエネルギー量のみが必要となり、それによりトリガのためのエネルギー蓄積装置を小型かつ軽量なものとして具現することもできる。
【００２５】
固定手段の解放を追加的な外部エネルギー供給なしで可能とするエネルギー蓄積装置が設けられると有利である。これにより、外部エネルギー供給に依存しない固定手段の電磁的解放による場合であっても、著しく高信頼なパラシュートの射出が可能となる。例えば、エネルギー蓄積装置は、装置が接続される輸送体の内蔵ネットワークを用いて、例えば飛行ドローンの内蔵ネットワークを用いて配備前または動作中に充電される蓄電池として具現することができる。
【００２６】
特に上述のようにトグルレバーを用いる場合、エネルギー蓄積装置は、著しく小型かつ軽量な構造を可能とするべくキャパシタとして具現することもできる。これは特に、トグルレバーを用いるとトリガのためのエネルギー必要量が小さくなるためである。キャパシタの使用は、とりわけ、装置が接続される輸送体の内蔵ネットワークへの接続後直ちにキャパシタが満充電となるという利点を有する。これに対して、蓄電池を用いる場合は、通常数分後または数時間後になるまで満充電状態に達しない。勿論、キャパシタの代わりに、任意の他の種類の、特に容量性のエネルギー蓄積装置を用いることもできる。
【００２７】
固定手段が無線信号を利用して解放されることができるよう、無線レシーバが設けられて固定手段に接続されると有益である。これにより、遠隔制御式の飛行ドローンの場合に、例えば他の方法で損傷が避けられないことが予見可能な場合は、手動または自動の遠隔制御により容易にパラシュートをトリガすることができる。
【００２８】
規定値を超える加速度が計測されたときに固定手段が解放されるよう、固定手段に動作可能に接続される少なくとも１つの加速度計が設けられることが有益であると判明している。これにより、例えば、装置が接続される物体が危機的状態にある、例えば自由落下するときにパラシュートの自動射出を実現することができる。当該装置は、規定値が所望のとおりに設定される、または恒久的に事前設定されることができるよう具現することができる。
【００２９】
通常、加速度計を傾角計として用いることもできる。しかしながら、危機的状態を信頼性高く特定してパラシュートを十分早期にトリガすることができるよう、別個の傾角計を補助として設けることもできるのは勿論である。これに関連して、地面からの高さ、気候条件、および推進ユニット用のエネルギー蓄積装置の充電状態および／またはフィルレベル（ｆｉｌｌ  ｌｅｖｅｌ）等のような、パラシュートのトリガに関する状態変数を決定するべく、従来技術から既知の他のセンサを設けることもできるのは勿論である。特に、高度、高度変化ならびに鉛直速度および鉛直加速度を決定するべく気圧高度計を設けることができる。
【００３０】
固定手段の解放を自動的に行うことができるようにするデータ処理装置が設けられると有益である。その結果、固定手段が解放されパラシュートが射出される種々様々な状態を規定することができる。これにより、大部分の多種多様な物体、特に種々の空中輸送体であって、様々な許容可能な動作条件を有する物体に対して装置の簡単かつフレキシブルな適応が可能となる。通常、データ処理装置は、マイクロコントローラとして具現され、それにより空間の節約を図りつつ低重量かつ低エネルギー必要量で装置を設計することができる。
【００３１】
通常、特に最大加速度に関する最大値データが格納されるデータ格納装置であって、動作中における現在の対応するデータを決定するためのセンサが設けられ、当該装置は、格納された最大値データを現在計測中のデータが超えることがデータ処理装置を利用して決定されたときに固定手段が解放されるように構成される、データ格納装置が設けられる。そのため、現在の飛行高度、速度、および気候条件等のような多種多様なデータを決定するためのセンサが設けられることがあり、これらのデータがパラシュートの自動トリガに用いられることがある。このようにすることで、本発明に係る装置により、地上での空中輸送体、物体に対する損傷および地上での人に対する被害を自動的に効果的に回避することができる。
【００３２】
これに関連して、データ処理装置が、装置が接続される物体の通常動作中に発生するデータ、特に加速度を決定し格納するよう構成されると有益である。したがって、本実施形態においては、予め許容可能最大値データを規定する必要がなく、代わりに装置自体がこれにより許容可能最大値データを決定することが可能となる。これにより、自己学習型の装置が実現され、その結果として、例えば、いかなるプログラミングの変更も必要とすることなく、飛行ドローンなどの高速でおよび／または急激な加速度で移動する物体、および風船またはグライダーなどの移動の遅い物体の両方に対して当該装置を効果的に用いることができる。
【００３３】
本発明に係る装置は、原理的に任意の物体、例えば輸送体に対して用いることができる。パラシュートを射出するための装置を有する空中輸送体、特に飛行ドローンの場合に、当該装置が本発明に従って具現されると著しく有益である。このようにすることで、高い信頼性と同時に低重量が実現される。
【００３４】
もう１つの目的は、冒頭に挙げた種類の方法であって、特には本発明に従って具現される装置の筐体内の基体が、スプリング要素の張力下で固定手段上に解放可能に固定配置され、次いで予め定められた状態が発生したときに固定手段が解放され、次いでパラシュートが、スプリング要素の張力の少なくとも部分的な解放と共に基体を利用して射出開口部を通って筐体から射出される、方法により、本発明に従って達成される。
【００３５】
この種類の方法は、ロバストであり、複数回反復的に用いることができ、装置が配される輸送体のエネルギー供給に依存することなく実装することができる。
【００３６】
通常、基体は、射出開口部と反対側の筐体の端部における筐体内の底部に固定配置され、固定手段もまた筐体の下端部に配置される。
【００３７】
装置が接続される物体に関する特徴データ、特に加速度が計測され、好ましくは計測されたデータが１または複数の規定された許容可能最大値を超えるときに固定手段が自動的に解放されると有益である。これにより、物体、例えば空中輸送体が許容不可能な動作状態に達したときに、著しく効果的に損傷を防止することができる。
【００３８】
許容可能最大値が通常動作中に自動的に決定されてデータ格納装置に格納され、次いで、異常動作状態を特定するべく、計測されたデータが格納されたデータと比較されることが有利である。これにより、手動調整なしで多種多様な空中輸送体に対して実装できる自己学習方法が実現され、それにより、一方では許容可能な動作条件下におけるパラシュートの誤射出を回避することができ、他方では許容不可能な動作条件下におけるパラシュートの高信頼な射出を保証することもできる。
【００３９】
本発明のさらなる特徴、利点および効果が、以下で説明する例示的実施形態から生じる。これに関して参照される図面は、以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】異なる図における本発明に係る装置の第１の例示的実施形態である。
【図２】異なる図における本発明に係る装置の第１の例示的実施形態である。
【図３】異なる図における本発明に係る装置の第１の例示的実施形態である。
【図４】異なる図における本発明に係る装置の第１の例示的実施形態である。
【図５】本発明に係るさらなる装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１から図４は、本発明に係る装置１の第１の例示的実施形態を示す。図１は、装置１を等角図で示し、図２から図４は、装置１の様々な詳細を示す。装置１は、基体４が２つの端部位置の間で移動することができる略円柱状の筐体２を備えることがわかる。これらの端部位置は、筐体２から突出するガイドピン１０により基体４がガイドされるガイド９における止め部２０により画定される。基体４は、ガイド９に沿って端部位置の間で筐体２に対して移動させることができ、ここで基体４は、弾性バンド６として具現された３つのスプリング要素を介して筐体２に接続され、筐体２の射出開口部３の領域または筐体２の上端部から筐体２の対向する下端部まで基体４が移動するときにスプリング要素の張力が増大することで装置１に張力がかかるようにしている。射出開口部３と反対側の下端部において、基体４は、固定手段５により固定配置される。
【００４２】
固定手段５を用いて、基体４は、下端部において筐体２内で解放可能に固定配置されることができ、ここでこの締結は、電磁石１６に接続されたキャッチを利用して形状適合的に行われ、このキャッチは、基体４に接続されたマンドレル１４のノッチ１５に係合する。これによりマンドレル１４は、筐体２内の下端部に位置するマウント２１のマンドレルガイド１９に収容される。このマンドレルガイド１９は、図３において見ることができる。マウント２１の下側には、電磁石１６およびキャッチが配される。
【００４３】
固定手段５を解放するべく、電磁石１６が作動されることでキャッチがマンドレル１４から解放され、それにより基体４は、弾性バンド６に蓄えられたエネルギーを利用して射出開口部３に向かって筐体２に対して加速される。不図示のパラシュートが少なくとも部分的に筐体２内に配置される場合、パラシュートは、基体４により加速され、射出開口部３を通って射出される。
【００４４】
図示のとおり、弾性バンド６は、下端部または射出開口部３と反対側の筐体２の端部においてバンド固定手段１８上で固定的に筐体２に接続され、射出開口部３の領域に位置する折返し手段７にわたってガイドされる。この折返し手段７は、ローラー８を含む。さらに、弾性バンド６は、筐体２から突出するガイドピン１０を介して基体４に接続される。この弾性バンド６の基体４への接続は、折返し手段７、またはガイドピン１０上の固定されたクランプを介して行うこともできる。弾性バンド６は、射出開口部３の領域に位置する止め部２０に基体４が当接するときにも張力を呈するよう、伸張して配される。このようにすることで、止め部２０の間で基体４が移動する間に、または筐体２の一端部から反対側の端部に配置された射出開口部３へ向かって基体４が移動するときに、弾性バンド６を介して基体４に力を印加することが可能となり、それにより基体４と共に運ばれるパラシュートの高速な射出を実現することができる。これにより、低い飛行高度においても安全な着陸が可能となる。
【００４５】
本実施形態によれば、装置１のサイズが小さいことに関わらず、適切な力を印加するのに必要な長さの弾性バンド６を用いることができる。加えて、この設計によれば、止め部２０の間で基体４を移動させるには弾性バンド６を弾性バンド６のひずんでいない長さのおよそ１００％伸張させることのみが必要となる。複数の折返し手段７を用いる場合、弾性バンド６の伸長をより小さくすることも可能となる。そのため、強い伸張ひずみにより生じる弾性バンド６の疲労の兆候が回避される。
【００４６】
さらに、筐体２は、著しく低重量の装置１が実現されるよう、ガイド９に加えて開口部１７を含むことがわかる。筐体２は通常、軽量な材料、例えばプラスチック、特に繊維強化プラスチック、および／または炭素繊維複合材料から構成される。同様に、基体４は通常、プラスチックなどの軽量な材料から構成される。
【００４７】
図５は、同様に略円柱状の筐体２を備える、本発明に係るさらなる装置１の断面を模式的に示す。図示のとおり、本実施形態における固定手段５は、一方の側で電磁石１６に接続され他方の側で形状適合接続手段に接続される機構１３を含む。機構１３は、大きい移動量かつ小さい力での電磁石１６の移動が、より小さい移動量かつより大きい力での形状適合接続手段の移動に変換されるような動力伝達比を有する。図５に図示する実施形態において、形状適合接続手段は、カム軸１２を中心に回転することができるカム１１を含み、このカム１１が基体４に接続されたマンドレル１４のノッチ１５に係合することで、基体４が固定手段５を用いて形状適合的に固定配置される。固定手段５を解放するには、カム１１が電磁石１６により機構１３を介して回転され、それによりマンドレル１４が脱離する。機構１３は、レバー機構として具現することができ、図示のとおり、特にトグルレバーを含むことができる。
【００４８】
これに関して、電磁石１６によって作動させることができるトグルレバーは、第１レバー２３および第２レバー２４により形成され、これらのレバーを介してカム１１を作動させることができる。機構１３は、カム軸１２およびレバー軸２２を中心に筐体２に対して回転できるような位置にある。電磁石１６に接続された第１レバー２３は、ヒンジ２５を介して第２レバー２４に接続される。同様に第２レバー２４は、ヒンジ２５を介してカム１１に接続される。図示するもののようなロック位置において、第１レバー２３と第２レバー２４との間の角度αは、１８０°をわずかに上回る。この位置から、第１レバー２３をレバー軸２２を中心にさらに時計回り方向に回転させることはできない。これは、トグルレバーが、例えば電磁石１６により形成されるトグルレバー止め部に当接し、そのためこの方向においてロックされるためである。
【００４９】
そのため、キャッチによりカム１１に印加される上向きの力は、筐体内で固定的に位置付けられたトグルレバー止め部または電磁石１６を介して機械的に抱持され、それによりトグルレバーは、エネルギーの入力がなくても、カム１１を介して弾性バンド６のスプリング力に抗して基体４を保持する。したがって、基体４を保持するのに、電磁石１６において電気的エネルギーが不要である。
【００５０】
固定手段５が解放されるとき、第１レバー２３が電磁石１６の短時間の作動によりレバー軸２２を中心に反時計回りに回転され、それによりトグルレバーが死点よりも下方に再び移動されて、角度αが１８０°よりも小さい不安定位置となる。これに続く固定手段５およびトグルレバーの完全な開放または解放は、カム１１およびスプリング力を介して行われ、それにより、トグルレバーがロック解除された後またはトグルレバーが死点よりも下方の位置に移動された後は、基本的に電磁石１６にさらなるエネルギーが供給される必要はない。
【００５１】
そのため、固定手段５を解放するには、角度αが１８０°よりも大きい死点よりも上方の安定位置から角度αが１８０°よりも小さい死点よりも下方の不安定位置までトグルレバーを移動させるよう、短時間のエネルギーパルスを電磁石１６に供給することのみが必要となる。
【００５２】
そのため、電磁石１６のサイズが著しく小さくても、最小限のエネルギー必要量および電磁石１６の非常に小さい力で、固定手段５の高信頼な解放を機構１３の動力伝達比を利用して実現することができる。これにより、装置１の非常に軽量な設計が可能となる。空中輸送体は、一般的に最大飛行時間が重量により制限されるので、軽量な装置１によってより長い飛行時間を実現することができる。
【００５３】
図５においては、基体４を上端部位置においても図示しており、これは、固定手段５の解放および不図示のパラシュートの射出後に基体４が移動する位置であり、このとき基体４はガイド９の上側止め部２０に当接する。この位置から、固定手段５が配置された筐体２の下端部まで基体４を移動させることにより、装置１に再度張力をかけることができる。パラシュートは一般的に、コード等により装置１に取り付けられる。
【００５４】
電磁石１６のトリガのために、データ格納装置、および例えば加速度計などのセンサに接続された不図示のマイクロコントローラが設けられ、それにより、装置１が接続される空中輸送体が許容不可能な動作状態に入ったとき、例えば空中輸送体が自由落下する場合にパラシュートを射出するべく、装置１の移動または加速に応じて固定手段５を解放することができる。
【００５５】
これに関して、マイクロコントローラは、空中輸送体の通常動作中にデータ格納装置にデータを格納するように構成され、平常時のおよび／または許容可能な動作状態の最大許容可能値をそこから得ることができる。この目的で、マイクロコントローラを選択的に学習モードにすることができる。それにより、多種多様な空中輸送体に対して簡単に適応させることができる自己学習型の装置１が実現される。特に、無人飛行ドローンなどの空中輸送体の派生品が大きく多様化しつつあることに鑑みると、このことは、多種多様な飛行ドローンに装置１を簡単に後付けできる点で有益である。
【００５６】
本発明に係る装置１および対応する方法によれば、パラシュートの高信頼なトリガが、空間の節約および重量の低減を図りつつ高信頼に可能となり、それにより、特に、例えば推進系が故障したまたは飛行ドローンが突風にさらされたときに、自動的かつ高信頼に飛行ドローンを地面４まで降下させることができる。
【００５７】
結果として、地上での飛行ドローンおよび物体に対する損傷を回避することができ、同様に、制御不能状態で下降する飛行ドローンにより生じる地上での人への被害を回避することができる。
【００５８】
さらに、従来技術における装置１と比較して低重量であるため、飛行ドローンの飛行時間を著しく長くすることが可能となる。簡単な構造の結果として、装置１を費用効果高く生産することができ、それにより、安全な飛行動作を可能とするべく、本発明に係る装置１を既存の飛行ドローンに低費用で後付けすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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