Flugverkehrsmitteln oder Rettungssystem zur Rettung aus Luftnot

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Frachtabwurfsystem, insbesondere in Gestalt eines selbsttragenden Flügelsystems, bestehend aus einer Mehrzahl von Flügelelementen, die das Frachtabwurfsystem im freien Fall in eine Rotation um eine Drehachse versetzen, wodurch dessen Fallgeschwindigkeit und Aufprallgeschwindigkeit ausreichend gemindert werden kann.

Stand der Technik

Es ist bekannt, dass bei Hilfseinsätzen über den Luftweg Hilfsgüter von einem Flugobjekt, z.B. von einem Transportflugzeug oder einem Hubschrauber, aus Höhen bis zu 100 m, in betroffene Gebiete abgeworfen werden. Jedoch erfolgt der Hilfsgüterabwurf der Einsatzkräfte aus Kostengründen ohne Fallschirm. Bisher eingesetzte Transporteinheiten aus Pappe halten den enormen Kräften beim Aufprall nur wenig stand. Der dadurch resultierende hohe Verlust an Gütern schränkt eine schnelle und direkte Hilfe der Bedürftigen ein. Nur spezielle, robuste Nahrungsmittel werden über betroffenen Gebieten abgeworfen. Medizinische Hilfsmittel, Wasser oder z.B. technische Geräte können jedoch nur mit Fallschirmen oder über den Landweg unter hohem Kosten- und Zeitaufwand transportiert werden.

Den freien Fall durch Autorotation, d.h. durch eigene Aufwinderzeugung der Abwurfeinheit, zu bremsen, ist eine Möglichkeit die benötigte Fracht sicherer am Boden ankommen zu lassen und Lasten uneingeschränkt zu transportieren. Zum Abwurf schwerer Lasten sind z. B. Transportfallschirme bekannt, die Gewichte zwischen 1 Tonne und 10 Tonnen transportieren können. Der Nachteil von Transportfallschirmen ist insbesondere, dass der finanzielle Aufwand enorm ist. In der Regel werden wiederverwendbare Systeme genutzt, die sehr aufwändig und teuer in der Produktion sind. Hinzu kommen die Kosten von Bergung, regelmäßiger Wartung, einschließlich Reparaturen und Inspektionen aufgrund von Schäden aus dem operativen Einsatz, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, außerdem die Kosten der Lagerung der wiederverwendbaren Transportfallschirme. Nachteile im Einzelnen sind darüber hinaus die komplexe Handhabung, das unpräzise Landen am Zielort und im Allgemeinen der hohe Zeit- und Kostenaufwand von Transportfallschirmen, weshalb sie für Hilfseinsätze nicht sonderlich geeignet sind.

Des Weiteren sind rotationsfähige Transporteinheiten bekannt, die kleinere bis mittlere Lasten mit einer geringeren Fallgeschwindigkeit und höheren Zielgenauigkeit befördern können. Dabei ist es möglich einen genauen Zielbereich für die Landung der Fracht einzugrenzen; somit wäre ein Einsatz auch in städtischen Gebieten denkbar.

Rotationsfähige Transporteinheiten stellen in erster Linie ein ergänzendes Abwurfsystem zu Transportfallschirmen dar und stehen nicht in unmittelbarer Konkurrenz zueinander.

Eine rotationsfähige Transporteinheit ist beispielsweise aus US 6 712 317 Bl und US 5 947 419 A bekannt. Diese weist eine Transporteinheit und einen an ihrem oberen Ende befestigten Rotor auf, dessen Rotorblätter sich aufklappen und durch gespannte Seile in der Waagerechten gehalten werden, sodass eine Rotation der gesamten Transporteinheit um eine Drehachse ermöglicht wird. Zur Stabilisation und Minderung der Fallgeschwindigkeit wird in US 6 712 317 Bl zusätzlich ein Bremsfallschirm eingesetzt. Die Verbindung der einzelnen Rotorblätter zur Transporteinheit erfolgt allein über metallische Befestigungsnadeln und ist nicht stabil genug den ausgesetzten Kräften standzuhalten. Da die Rotorblätter waagerecht mit der Transporteinheit verbunden sind kann die Aerodynamik nicht ausreichend genutzt werden, da der Luftstrom gestoppt wird und nicht zirkulieren kann.

Bei Bodenkontakt wird die Last außer durch den Pappboden der Transporteinheit durch nichts vor der Aufprallkraft geschützt, die, trotz Abbremsen je nach Abwurfhöhe enorm sein kann. Durch die aufwändige Konstruktion mit diversen Materialien und einem Bremsfallschirm werden die Kosten von Material, Produktion und späterer Entsorgung erhöht. Metallrahmen und -elemente verhindern einen vollständigen umweltfreundlichen Abbau. Aus der DE 20 2007 015 768 und der DE 20 2004 017 642 sind rotationsfähige Transporteinheiten bekannt, bestehend aus einer Transporteinheit, einem Propeller in Form eines Doppelflügels und einem die Flügel miteinander verbindenden Zentralbereich. Die Fracht ist über eine zweiteilige Achse mit dem Propeller verbunden und mittig zur Drehachse am Propeller angeordnet. DE 20 2007 015 768 optimiert die Ansätze aus DE 20 2004 017 642, wobei jedoch beide rotationsfähige Transporteinheiten aufwändige Konstruktionen aufweisen, mit diversen, nicht vollständig biologisch abbaubaren Materialien und aufwändigen Herstellungswegen, wodurch die Gesamtkosten erhöht sind. Aus der GB 2 334 501 A und der FR 2 769 287 Bl ist eine rotationsfähige Transporteinheit bekannt, bestehend aus einem Propeller, wobei die Flügel als Fallschirmkappen ausgebildet sind, und einer am Propeller mit Seilen verbundenen Transporteinheit. Die drei Flügel des Propellers ragen, jeweils um 120 Grad versetzt, radial nach außen. Auch diese rotationsfähige Transporteinheit ist aufwändig und kostenintensiv.

Aus der US 2009/0 272 852 AI ist eine rotationsfähige Transporteinheit bekannt, die eine Analogie zu einem Ahornsamen, mit nur einem Flügel aufweist. Jedoch ist dieses System nicht auf größere Lasten anwendbar und bietet auch vor der Kraft des Aufpralls keinen Schutz. US 2007/0205329 AI und US 4,844,384 offenbaren ein Fallschirmsystem mit Fallschirm- Gewebebahnen, die in den Eckbereichen des Fallschirmsystems angeordnet sind, und einer zentralen Öffnung in der Mitte des Fallschirmsystems, über die eine Last eingeführt und eingehängt werden kann. Die Eckbereiche des Fallschirmsystems können jedoch nicht elastisch von einer geschlossenen Position in eine geöffnete Position überführt werden. Vielmehr erfolgt die Entfaltung des Fallschirmsystems durch Luftströmungen während des freien Falls.

US 3,860,203 offenbart einen Flügelrotor mit drei Rotorblättern, die platzsparend zusammengeklappt und gegen eine Rückstellkraft auseinander gedrückt werden können. US 2,064,845 offenbart einen Propeller zum Antreiben von Fluiden, der aus einem flexiblen plattenförmigen Material durch Biegen von Flügelelementen ausgebildet wird. Die Flügelelemente werden nahe deren jeweiliger Basis jeweils in Aussparungen eingehängt. Die Scheitelpunkte der Flügelelemente sind jedoch nicht miteinander verbunden. Eine selbständige Entfaltung der Flügelelemente ist nicht offenbart.

US 4,856,737 und DE 660 793 A offenbaren aufblasbare Rotoranordnungen aus einem flexiblen, aufblasbaren Luftsack. Eine selbständige Entfaltung der Rotorblätter ist nicht offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig herstellbares und einfach zu beladendes und zu verstauendes passives Fluggerät bereitzustellen, insbesondere zur Verwendung als Frachtabwurfsystem zum Abwurf aus Flugverkehrsmitteln oder als Rettungssystem zur Rettung aus Luftnot.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein passives Fluggerät nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche. Ferner wird die Verwendung eines solchen passiven Fluggeräts als Frachtabwurfsystem zum Abwurf aus Flugverkehrsmitteln oder als Rettungssystem zur Rettung einer Person aus Luftnot offenbart. Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein passives Fluggerät bereitgestellt, das zumindest zwei identisch ausgebildete Flügelelemente aufweist, die unter Ausbildung einer Aufnahmeöffnung miteinander verbunden sind, wobei die Flügelelemente jeweils einen Scheitelpunkt und eine dem Scheitelpunkt gegenüberliegende Basis aufweisen. Erfindungsgemäß sind jeweils die Basen der Flügelelemente sowie Abschnitte einer den jeweiligen Scheitelpunkt mit der zugeordneten Basis verbindenden Flügelkante miteinander verbunden, um ein selbsttragendes Flügelsystem auszubilden, das um eine Drehachse rotierbar ist, wobei die Flügelelemente aus einem plattenförmigen Material ausgebildet sind, das zumindest abschnittsweise elastisch oder flexibel ist, und wobei die Flügelelemente elastisch von einem geschlossenen Zustand, in welchem die Scheitelpunkte bzw. Flügelspitzen nahe beieinander angeordnet sind, in einen geöffneten Zustand überführbar sind, in welchem die Scheitelpunkte bzw. Flügelspitzen ausreichend weit nach außen abragen, um eine geeignete Auftriebskraft zur Stabilisierung des Fluggeräts bewirken zu können. Bevorzugt ist dabei das Flügelsystem so ausgebildet, dass sich eine Drehbewegung um die genannte Drehachse automatisch ergibt, sobald des Fluggerät angeströmt wird, sei es im Falle des Abwurfs aus einem fliegenden Flugverkehrsmittel, sei es durch einen eingeleiteten freien Fall oder ein Werfen des Fluggeräts. Hierzu ist eine geeignete, bevorzug rotationssymmetrische, Verdrillung und Verwölbung der einzelnen Flügelelemente jedenfalls im entfalteten Zustand der Flügelelemente hilfreich, die sich aufgrund der vorgenannten Verbindung der Flügelelemente automatisch einstellt. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Flügelelemente aus einem ausreichend elastischen Material ausgebildet sind oder in sich, oder gegen ein anderes Flügelelement, elastisch vorgespannt ist, sodass sich die Flügelelemente automatisch entfalten, sobald sich das Fluggerät in einem freien Fall befindet.

Aufgrund der Elastizität, die aufgrund der Materialeigenschaften der Flügelelemente selbst und/oder durch die Anordnung und gegenseitige Verbindung der Flügelelemente miteinander oder mittels zusätzlicher elastischer Elemente induziert wird, werden die Flügelelemente ausgehend vom geschlossenen Zustand automatisch in den geöffneten Zustand aufgeklappt bzw. entfaltet, sobald sich das Fluggerät in einem freien Fall befindet. Dabei kann der geschlossene Zustand durch eine Gewichtskraft, beispielsweise durch die Aufhängung bzw. Abstützung einer Last (beispielsweise abzuwerfende Fracht, Transport- oder Rettungsbehälter, Gewicht, etc.), induziert sein und solange bestehen, als das Fluggerät auf einer Unterlage, beispielsweise einer Ladefläche, abgestützt ist. Wenn diese Gewichtskraft nicht länger einwirkt, kann der geschlossene Zustand beispielsweise mittels eines Bands, das das Fluggerät umschlingt, vorübergehend fixiert werden. Sobald das Fluggerät dann in einen freien Fall übergeht, wirkt diese Gewichtskraft nicht mehr oder nur in reduziertem Maße, was zum automatischen Entfalten bzw. Aufklappen der Flügelelemente führt.

Zur Verbindung können grundsätzliche beliebige Verbindungstechniken eingesetzt werden. Beispielhaft seien genannt: Kleben, Vernieten, Verheilen, Verschrauben, Verclipsen. Die Flügelelemente können grundsätzlich einzeln bevorratet und angeliefert werden und erst kurz vor der Verladung miteinander verbunden werden. Das Fluggerät kann jedoch auch vollständig montiert bevorratet und angeliefert werden. Dies erfolgt bevorzugt im geschlossenen Zustand, da in dieser die Grundfläche des Fluggeräts minimal ist. Die Aufnahmeöffnung steht dabei zur Aufnahme eines Gegenstands, einer abzuwerfenden Last oder Fracht, einer zu rettenden Person oder eines Transport- oder Schutzbehälters zur Verfügung, ermöglicht jedoch auch eine einfache Zugänglichkeit der einzelnen Flügelelemente auch im zusammengebauten Zustand, etwa zu Wartungs- oder Montagezwecken.

Der Aufbau des Fluggeräts zeichnet sich durch eine Schlichtheit aus, die dennoch ein zuverlässiges Flugverhalten ermöglicht. Die Flügelelemente können dabei aus einem einfachen tafelförmigen Material vorgefertigt werden, insbesondere nach einfachen Schnittschablonen ausgeschnitten, mit Hilfe von Stanzwerkzeugen ausgestanzt oder beispielsweise mittels Laserschneiden ausgeschnitten werden.

Als Materialien eignen sich insbesondere elastische oder flexible plattenförmige Materialien, die ausreichend luftundurchlässig sind, um als Flugkörper wirken zu können. Eine Biegsamkeit des Materials der Flügelelemente kann dabei ausreichend sein, wenn die Elastizität entweder durch zusätzlich einzubringende Elemente oder durch die gegenseitige Verspannung der Flügelelemente bei der Montage des Fluggeräts aus den einzelnen Flügelelementen bewirkt wird. Als Materialien kommen insbesondere in Betracht: Pappen, Papier- Verbundmaterialien oder Papp- Verbundmaterialien, Kunststoff oder Kunststoff- Verbundmaterialien, dünne Metallbleche, Holz oder Holz-Verbundmaterialien.

Das Fluggerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann kostengünstig aus biologisch abbaubaren Materialien hergestellt werden. Besonders bevorzugt werden dabei jedoch vollständig oder weitestgehend biologisch abbaubare Materialien, wie Pappen oder Karton. Das Material kann insbesondere auch ein laminierter Verpackungskarton sein, beispielsweise mit einer Materialstärke von 500-2000 Gramm pro m ² . Das Material kann dabei auch mehrlagig ausgebildet sein. So kann ein Verkleben von zwei oder mehr (dünnen) Schichten mit Silikaten (Wasserglas) eine enorme Steigerung der Biegesteifigkeit von Pappen oder Karton bewirken.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet jedes der Flügelelemente einen Rahmen aus, der sich ausgehend von der Basis zunächst verbreitert und sich dann zum Scheitelpunkt hin wieder verjüngt. Eine solche Flügelform ergibt besonders vorteilhafte Flugeigenschaften und ermöglicht eine elastische Verspannung der einzelnen Flügelelemente gegeneinander. Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die dem Scheitelpunkt gegenüberliegende Basis eine untere Verbindungslasche aus und weist eine der beiden zum Scheitelpunkt zulaufenden Flügelkanten eine Öffnung auf, welche eine obere Verbindungslasche ausbildet. Zur Ausbildung des Fluggeräts brauchen dabei die Flügelelemente jeweils einfach nur über die unteren und die oberen Verbindungslaschen miteinander verbunden zu werden, sei es durch unmittelbare Verbindung derselben, wobei diese dann überlappen können, oder indirekt über weitere Verbindungselemente, die grundsätzlich auch aus dem gleichen Material wie die Flügelelemente ausgebildet sein können. Die Verbindungslaschen stellen präzise und einfach zu erfassende Verbindungsbereiche dar, sodass eine präzise Formgestaltung des Fluggeräts in einfacher Weise ermöglicht ist. Die Öffnung an der einen der beiden Flügelkanten kann dabei als Einfuhröffhung in den ausgebildeten Aufnahmeraum des Fluggeräts dienen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fluggerät weiterhin ein oberes horizontal angeordnetes Verbindungselement und/oder ein unteres horizontal angeordnetes Verbindungselement, wobei die unteren Verbindungslaschen mit dem unteren Verbindungselement verbunden sind und/oder wobei die oberen Verbindungslaschen mit dem oberen Verbindungselement verbunden sind. Bei einer solchen indirekten Verbindung der Flügelelemente miteinander dienen die Verbindungselemente einerseits einer weiteren Versteifung des Fluggeräts und andererseits auch einer weiteren Festlegung der späteren Form des Fluggeräts, insbesondere wenn die Verbindungselemente Verbindungsabschnitte aufweisen oder ausbilden, die korrespondierend zu der jeweils zugeordneten Verbindungslasche ausgebildet sind. Die Verbindungselemente können dabei aus dem gleichen oder einem anderen, bevorzugt aus einem steiferen, Material ausgebildet sein. Das untere und obere Verbindungselement können dabei insbesondere als gleichseitiges Vieleck ausgebildet sein, dessen Anzahl Längsseiten der Anzahl von Flügelelementen entspricht und die Zähligkeit der Rotationssymmetrie des Frachtabwurfsystems in einfacher Weise festlegt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Flügelelemente unter Verwindung bezüglich einer Mittel- oder Symmetrieachse, welche eine Mitte der Basis mit dem zugeordneten Scheitelpunkt verbindet, miteinander verbunden. Durch diese gezielte Verwindung, die insbesondere um einen Winkel von funfundvierzig Grad erfolgen kann und auch begleitet sein kann von einer gleichzeitigen Aufwölbung der Flügelelemente, wird erfindungsgemäß eine definierte Profilform der Flügelelemente bereitgestellt, die in dem automatischen Einsetzen der vorgenannten Rotation um die Drehachse resultieren kann. Diese Verwindung kann auch zu einer elastischen Verspannung der Flügelelemente gegeneinander verwendet werden. Durch geeignete Formgebung der Verbindungsbereiche und Flügelelemente sowie durch Wahl des Materials der Flügelelemente kann die elastische Rückstellkraft in einfacher Weise geeignet eingestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Flügelelemente elastisch vorgespannt und/oder elastisch gegeneinander vorgespannt. Dies begünstigt ein stabiles Flugverhalten des Fluggeräts selbst dann, wenn nur vergleichsweise dünne und leichtgewichtige Materialien eingesetzt werden. Gleichzeitig wird dadurch auch die mechanische Stabilität des Fluggeräts verbessert.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform ist das Fluggerät als Frachtabwurfsystem oder Rettungssystem ausgebildet, wobei die zumindest zwei Flügelelemente unter Ausbildung einer Aufnahmeöffnung miteinander verbunden sind und die Last bzw. Fracht oder eine zu rettende Person oder ein diese aufnehmender Transport- oder Schutzbehälter über einen Sicherungs- oder Verschlussbolzen unmittelbar in diese Aufnahmeöffnung einhängbar ist.

Grundsätzlich eignet sich das Fluggerät jedoch auch als Spielgerät oder Flugmodell, etwa für spielende Kinder, die beispielsweise zunächst die Flügelelemente selber unter Zuhilfenahme einer Schablone aus einem geeigneten Material ausschneiden können, dann nach einer Anleitung in einfacher Weise selbst zusammensetzen und miteinander verbinden können und dann spielen können, beispielsweise durch einfaches Werfen oder Fortschleudern desselben. Dabei kann grundsätzlich in den vorgenannten Aufnahmeraum in gleicher Weise eine kleine Last eingehängt werden.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform laufen die Scheitelpunkte bzw. Flügelspitzen der Flügelelemente im geschlossenen Zustand insbesondere konisch auf einen gemeinsamen Mittelpunkt zu, wobei die Flügelelemente aufgrund der Elastizität in einen geöffneten Zustand überführt werden können, in welcher ihre Scheitelpunkte bzw. Flügelspitzen in ausreichendem Maße nach außen ragen, beispielsweise für eine maximale Erzeugung von Auftrieb annähernd horizontal nach außen abragen. Ein derartiges Fluggerät kann somit platz- und volumensparend bevorratet, mit einer Last bzw. Fracht oder einem Transport- oder Schutzbehälter bestückt werden, und in einen Frachtraum eines Flugzeugs verladen werden. Beim Auswerfen aus der Laderaumklappe des Flugzeugs öffnen sich dann automatisch die Flügelelemente im freien Fall des Fluggeräts, bis sich die bestimmungsgemäße Fluglage des Fluggeräts ergibt.

Das erfindungsgemäße Frachtabwurfsystem zeichnet sich durch ein stabiles zielgenaues Flugverhalten mit geringer Sinkgeschwindigkeit aus und ermöglicht einen nahezu uneingeschränkten Transport von Gütern bzw. Fracht und somit einen schnellen strukturierten Ablauf eines Einsatzes. Weiterhin werden die abzuwerfenden Güter durch ein aufprallabsorbierendes Frachtabwurfsystem geschützt. Denn die Last bzw. Fracht des Luftgeräts wird insbesondere durch die Gestaltung des unteren Bereichs mit den Verbindungslaschen geschützt. Da diese miteinander verbunden sind, jedoch aus einem elastischen oder flexiblen Material ausgebildet sein können, kann die Wucht des Aufpralls durch elastische und/oder plastische Verformung des Materials der Flügelelemente erheblich gemindert werden.

Das erfindungsgemäße Frachtabwurfsystem ermöglicht einen schnellen Hilfseinsatz und ermöglicht einen durchdachten planbaren Ablauf. Verluste der Last bzw. Fracht durch den Aufprall am Zielort können gering gehalten werden, um ein Maximum an Hilfe leisten zu können. Deshalb ist das Frachtabwurfsystem so gestaltet, dass eine Autorotation ohne Bremsfallschirm möglich ist. Dazu kommt ein integrierter Aufprallschutz, der ein sicheres Aufkommen der Güter am Boden gewährleistet.

Des Weiteren ist das erfmdungsgemäße Frachtabwurfsystem skalierbar, sodass es beispielsweise je nach Flugzeugtyp und Situation am Einsatzgebiet beliebig angepasst werden kann. Der Frachtraum im Flugobjekt wird dabei sehr effizient genutzt. Der schnelle und effiziente Einsatz, insbesondere der strukturierte Ablauf eines Einsatzes, steht dabei im Vordergrund. Die vorzugsweise geordnete Situation im Flugzeug sowie bei der Verladung soll durch Formveränderung nicht beeinträchtigt werden. Das Frachtabwurfsystem kann auf recyclebare Materialien zurückgreifen und so unnötigen Müll am Einsatzort vermeiden helfen, wodurch es den finanziell häufig sehr limitieren Budget von Hilfsorganisationen etc. entgegenkommt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Konstruktion des Frachtabwurfsystems selbsttragend ist, somit sehr stabil dazu leicht und einfach. Des Weiteren ist das Frachtabwurfsystem Rotor und Transporteinheit in einem. Es werden vorzugsweise keine zusätzlichen Materialien außer Pappe oder einem biologisch abbaubarem Kunststoff benötigt. Die einfache Produktion ist durch das Schnittmuster des Flügelsystems gewährleistet, was skaliert und ausgestanzt werden kann. Mindestens zwei Flügelelemente werden mit z.B. emissionsarmem Klebstoffe mit den horizontal angeordneten Elementen verbunden. Die Last befindet sich im Zentralbereich des Flügelsystems und wird von diesem getragen. Das Flügelsystem ermöglicht einen offenen und geschlossenen Zustand.

Im geschlossenen Zustand des Frachtabwurfsystems laufen die Flügelelemente senkrecht konisch auf einen gemeinsamen Mittelpunkt zu. Was bedeutet, dass im Frachtraum eines Flugobjekts, der vorhandene Raum optimal genutzt werden kann und aufgrund des Flügelsystems kaum nennbarer Raum unbenutzt bleibt. Die horizontal angeordneten Ebenen bestimmen die gegebene Grundform des Frachtabwurfsystems, was eine gut strukturier- sowie planbare Verladung ermöglicht.

Im geöffneten Zustand ist das Frachtabwurfsystem abwurfbereit und somit rotierfahig. Das Frachtabwurfsystem ändert seinen Zustand von geschlossen in offen, sobald der Kontakt zu festem Boden aufgehoben ist und kein Druck auf den Zentralbereich mehr ausgeübt wird. Durch den Luftwiderstand richtet sich das Frachtabwurfsystem stabil im Flug aus und beginnt zu rotieren. Die durch den Aufwind erzeugte, der Erdanziehung entgegenwirkende, Beschleunigung, hebt die Erdbeschleunigung auf, wodurch das Frachtabwurfsystem mit nahezu konstanter Fallgeschwindigkeit zu Boden sinkt. Die Transporteinheit wird mithilfe eines Verschlussbolzens oder dergleichen in das Flügelsystem eingespannt und von diesem getragen. Dabei ist der Abstand zwischen den horizontal angeordneten Elementen bevorzugt stets größer sein als die Höhe der Transporteinheit um einen doppelten Boden zu erzeugen. Dieser absorbiert die Aufprallkräfte beim Auftreffen der Transporteinheit am Boden und dämpft den Aufprall womit ein vorzugsweise schadenfreies Landen der Fracht bzw. Last ermöglicht wird.

Durch die Verbindung von Rotation und doppeltem Boden ist ein Maximum an Schutz für die zu transportierenden Güter gewährleistet, was bedeutet, dass auch sensible Güter, wie Wasser, Medizin oder technisches Gerät auf diesem Wege transportierbar sind und den Einsatz von Transportfallschirmen erübrigt.

Die Senkung der Kosten wird durch mehrere Faktoren der Erfindung ermöglicht. Zum einen sind Produktion und Materialien des Frachtabwurfsystems besonders einfach und somit günstig. Zum anderen erlaubt die selbsttragende Konstruktion den Transport von Gütern, die sonst nur mithilfe teuren und aufwändigen Transportfallschirmen möglich wäre. Da der Transport mit speziellen Flugzeugen und Lufteinsätze allgemein besonders kostenintensiv sind, darf auch der zeitliche Aspekt nicht unterschlagen werden. Das Frachtabwurfsystem erlaubt durch die Möglichkeit des geschlossenen Zustands einen minutiös planbaren, zeit- und somit kostensparenden Einsatz.

Figurenübersicht

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines aus drei Flügelelementen bestehenden Flügelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, das in Verbindung mit einer Transporteinheit das erfindungsgemäße Frachtabwurfsystem bildet;

Fig.2 in schematischer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines Schnittmuster eines

Flügelelements und die horizontal angeordneten Ebenen bzw. Verbindungselemente; Fig. 3 in schematischer perspektivischer Darstellung das Flügelsystem in geöffnetem Zustand ohne Transporteinheit und in geschlossenem Zustand mit Transporteinheit;

Fig.4 in schematischer Draufsicht das Flügelsystem in geöffnetem Zustand ohne

Transporteinheit und in geschlossenem Zustand mit Transporteinheit;

Fig.5 in schematischer Unteransicht das Flügelsystem in geöffnetem Zustand ohne

Transporteinheit und in geschlossenem Zustand mit Transporteinheit;

Fig. 6 in schematischer perspektivischer Darstellung das Frachtabwurfsystem gemäß Fig.l im

Rotationsflug um die Drehachse;

Fig. 7 in schematischer perspektivischer Darstellung wie die Transporteinheit in das

Frachtabwurfsystem gemäß Fig. 3 bis 5 eingespannt wird; Fig. 8 in schematischer perspektivischer Darstellung mehrere Frachtabwurfsysteme in ihrem Verladezustand;

Fig. 9 in schematischer Draufsicht die Grundform der Frachtabwurfsysteme in ihrem Verladezustand;

Fig. 10 in schematischer perspektivischer Darstellung die Verladung einer Vielzahl von Frachtabwurfsystemen in ein Transportflugzeug;

Fig. 11 in schematischer perspektivischer Darstellung den Abwurf einer Vielzahl von Frachtabwurfsystemen aus einem Transportflugzeug mit Aufklappen der Flügelelemente;

Fig. 12 in schematischer perspektivischer Darstellung das Auftreffen eines Frachtabwurfsystems gemäß Fig.l auf Untergrund, sowie den Abfedermechanismus

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein passives Fluggerät gemäß der vorliegenden Erfindung ein Frachtabwurfsystem 1 zum Bremsen des freien Falls einer nicht im Einzelnen dargestellten Last. Das Frachtabwurfsystem des dargestellten Ausführungsbeispiels dient z.B. als Transportsystem für die Lufthilfe und kann beispielsweise von einem Hubschrauber oder großen Transportflugzeugen (z.B. Transall C-160, Ilyushin IL-76) in großer Menge über einem mit Hilfsgütern zu versorgenden Krisengebiet, aber auch zum Einsatz für Forschungszwecke abgeworfen werden. Das aufwinderzeugende Frachtabwurfsystem 1 besteht aus einem im Fallwind um eine Drehachse 2 (vgl. Fig. 6) rotationsfähigen Flügelsystem aus einer Mehrzahl (drei) von Flügelelementen 7 und einer mit dem Flügelsystem verbindbaren und vom Flügelsystem getragenen Transporteinheit 10 zum Transport einer Last, wobei das Flügelsystem 3 mindestens zwei von der Drehachse (im wesentlichen) annähernd horizontal nach außen ragende Flügelelemente 7 und die Flügelelemente 7 miteinander verbindende horizontal angeordnete Elemente (Verbindungselemente) 4 und 5 aufweist, wie in den Fig. 1 und 6 gezeigt. Die Verbindungselemente 4, 5 sind jedoch nicht unbedingt notwendig, da die Verbindungslaschen auch unmittelbar miteinander verbunden sein können. Das Flügelsystem lässt sich in zwei Zustände überführen. Im Transportzustand, d.h. im geschlossenen Zustand, laufen die Flügelelemente 7 senkrecht konisch auf einen gemeinsamen Mittelpunkt zu, was in den Fig. 3 bis 5 und 8 bis 10 zu sehen ist und eine optimale Verladung und Raumausnutzung z.B. im Frachtraum des Transportflugzeuges ermöglicht.

Selbstverständlich kann die abzuwerfende Fracht auch ohne den vorgenannten Transport- oder Schutzbehälter direkt in das Flügelsystem 3 eingehängt werden.

Der Rotationszustand, d.h. der bestimmungsgemäße geöffnete Zustand des Flügelsystems tritt direkt nach dem Abwurf automatisch ein, sobald der Kontakt zu festem Boden (im dargestellten Ausführungsbeispiel Laderampe 34 des Transportflugzeuges 33 in der Fig. 10) aufgehoben ist. Durch den Luftwiderstand und die Luftzirkulation im geöffneten Flügelsystem mit ausgeklappten Flügelelementen 7, dargestellt in Fig. 6, richtet sich das Frachtabwurfsystem 1 stabil im Flug aus und beginnt zu rotieren. Die durch den Aufwind erzeugte, der Erdanziehung entgegenwirkende, Beschleunigung, hebt die Erdbeschleunigung auf oder reduziert diese zumindest ausreichend, wodurch sich die Flügelelemente 7 automatisch entfalten und das Frachtabwurfsystem 1 im geöffneten Zustand mit nahezu konstanter Fallgeschwindigkeit zu Boden sinkt. Die Transporteinheit 10 wird mithilfe eines Verschlussbolzens 15 (vgl. Fig. 1) in das Flügelsystem 3 eingespannt und von diesem getragen. Hierzu ist in dem oberen Verbindungselement 4 eine Öffnung 16 vorgesehen, über die der Verschlussbolzen 15 eingeführt und in das Flügelsystem eingehängt werden kann. Dabei sollte der Abstand zwischen den horizontal angeordneten Elementen 4 und 5 stets größer sein als die Höhe der Transporteinheit, um einen doppelten Boden zu erzeugen. Dieser absorbiert die Aufprallkräfte beim Auftreffen der Frachtabwurfsystems 1 am Boden und dämpft den Aufprall womit ein vorzugsweise scha- denfreies Landen der Fracht ermöglicht wird und die Fracht in vollem Umfang im Krisengebiet oder bei Forschungszwecken genutzt werden kann.

Im Folgenden wird das Flügelsystem 3 näher erläutert: Fig. 2 zeigt die Bestandteile, aus dem das Flügelsystem 3 gefertigt wird. Das Flügelelement 7 ist im Ausfuhrungsbeispiel dreifach vorhanden, da die im Ausführungsbeispiel dargestellten horizontal angeordneten Ebenen 4 und 5 (Verbindungselemente) drei Seiten haben. Die Anzahl der Längsseiten der Verbindungselemente 4, 5 legt die Zähligkeit der Symmetrie des Flügelsystems fest. In anderer Ausgestaltung kann das Frachtabwurfsystem 1 selbstverständlich auch zwei oder vier Flügelelemente 7 aufweisen.

Jedes Flügelelement 7 bildet einen Rahmen 14 aus, der sich ausgehend von der Basis 9 zunächst verbreitert und sich dann zum Scheitelpunkt 13 hin wieder verjüngt. Dabei bildet die dem Scheitelpunkt 13 gegenüberliegende Basis 9 eine untere Verbindungslasche aus und weist eine der beiden zum Scheitelpunkt 13 zulaufenden Flügelkanten eine Öffnung auf, wodurch - bei dem Ausführungsbeispiel am linken Rand des Flügelelements 7 - eine obere Verbindungslasche 8 ausgebildet wird. Wie durch die gestrichelten Linien 21, 22 angedeutet, können die Verbindungslaschen 8, 9 durch Umfalzen entlang der Falzlinien 21, 22 ausgebildet werden. Hierzu können entlang der Falzlinien 21, 22 gezielt Schwächungsbereiche eingebracht werden, beispielsweise Schwächungslinien oder dünnere oder schwächere Materialabschnitte.

Zur Ausbildung des Fluggeräts werden die Flügelelemente 7 jeweils über die unteren und die oberen Verbindungslaschen 8, 9 miteinander verbunden, die dabei miteinander überlappen können.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellten drei parabolischen identischen Flügelelemente 7 werden rotationssymmetrisch an den horizontalen Ebenen 4 und 5 befestigt. Dabei werden die oberen Verbindungslaschen 8 mit dem oberen horizontal angeordneten Element 4 und die unteren Verbindungslaschen 9 mit dem unteren horizontal angeordneten Element 5 verbunden, was die Eigentragfähigkeit ermöglicht und zu enormer Stabilität führt. Die Stabilität wird insbesondere durch eine Verwendung der Flügelelemente 7 um eine zentrale Achse beim Verbinden der Flügelelemente bewirkt.

Diese Verwindung kann gemäß einer weiteren Ausführungsform auch durch das Einhängen der Last bzw. eines Transportbehälters selbst in das Flügelsystem induziert werden. So kann der Verschlussbolzen 15 so ausgelegt sein, dass dieser einerseits in die Öffnung 16 im oberen Verbindungselement eingeführt werden kann, beim Verdrehen aber schließlich an die Flügelelemente 7 ankoppelt und deren weitere Verdrehung bewirkt. Da die Flügelelemente 7 über die Verbindungselemente 4, 5 miteinander fest verbunden sind, bewirkt dies schließlich eine Verdrillung der Flügelelemente 7 um die zentrale Achse des Flügelsystems. Durch eine solche Verdrillung, die beispielsweise 60° betragen kann, können die Flügelelemente in einen geschlossenen Verladezustand überfuhrt werden (wie nachfolgend anhand der Fig. 8 beschrieben), wobei die Verdrillung beim Abwurf des Flügelsystems im freien Fall aufgehoben wird und die Flügelelemente sich entfalten. In dem geöffneten (entfalteten) Zustand ragen die Flügelelemente 7 dann so ab, wie in der Fig. 1 dargestellt, um einen ausreichenden Auftrieb zu erzeugen.

Damit das Flügelsystem nicht wieder in sich zusammenfällt, muss das Material ausreichend flexibel aber elastisch sein. Diese Elastizität kann durch die Eigenschaften des Materials selbst induziert werden. Die Elastizität kann jedoch auch mittels zusätzlicher Elemente und/oder Materialien, die auch nur abschnittsweise auf der Oberfläche der Flügelelemente vorgesehen sein können, und/oder durch Modifizierung des Materials der Flügelelemente induziert werden. Als zusätzliche Elemente kommen insbesondere elastische Rückstellelemente, wie Federn, in Betracht, die in die Flügelelemente so eingehängt sind, dass die Entfaltung der Flügelelemente durch diese Rückstellelemente angetrieben und gesichert wird. Oder als elastische Rückstellelemente können elastische Stangen, beispielsweise aus Kunststoff, mit zum gegebenen Zeitpunkt mit den Flügelelementen verbunden werden, beispielsweise in Halterungen oder Führungskanäle im Material oder auf der Oberfläche der Flügelelemente.

Das Material der Flügelelemente kann auch nur abschnittsweise elastisch sein, was sich durch Aufbringen von zusätzlichen Materialien an geeigneten Abschnitten, durch Einbringen von zusätzlichen Materialien oder Ausbildung von Verbundmaterialien an geeigneten Abschnitten der Flügelelemente in einfacher Weise realisieren lässt.

Zur Modifizierung der Eigenschaften der Flügelelemente eignen sich insbesondere Schwächungslinien, die in geeigneter Konfiguration im Material der Flügelelemente ausgebildet sein können.

Die vorstehenden Maßnahmen zur Modifizierung der Eigenschaften des Materials der Flügelelemente, insbesondere der Elastizität und Biegsamkeit, können auch in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.

Das gesamte Frachtabwurfsystem 1 kann insbesondere aus einem flexiblen und bevorzugt elastischen Material bestehen, vorzugsweise aus Pappe oder wachsbeschichteter Pappe. Nur der Verschlussbolzen 15 kann zusätzlich verstärkt sein, um eine feste Verbindung zwischen Flügelsystem 3 und Transporteinheit 10 zu gewährleisten.

Durch die gewölbte Form der Flügelelemente 7, die aufgrund des Rahmens 14 und der asymmetrischen Befestigung an den horizontalen Ebenen 4 und 5 sowie der hohen Eigenspannung des Materials bedingt ist, kann der Luftstrom während des Absinkens optimal genutzt werden, um das Frachtabwurfsystem in Autorotation zu bringen und somit Auftrieb zu erzeugen. Fig. 7 zeigt im Ausführungsbeispiel, wie sich eine Fracht oder Last 9 und das Fluggerät mit der Mehrzahl von Flügelelementen durch wenige Arbeitsschritte miteinander verbinden lassen. Zunächst wird das Fluggerät angeliefert oder die einzelnen Flügelelemente 7 miteinander verbunden. Das Fluggerät befindet sich dann in dem in der Fig. 7 dargestellten geöffneten Zustand. Mithilfe eines Gabelstaplers 31 wird die Last 9, beispielsweise eine Transporteinheit oder ein Transportbehälter, durch eine der drei seitlichen Öffnungen 6 des Flügelsystems eingeführt und in den Zentralbereich 6 (zentrale Aufnahme) des Flügelsystems eingespannt, was ein zweiter Helfer allein bewerkstelligen kann. Die Last 9 wird dann in das Flügelsystem eingehängt. Dabei zieht der zweite Helfer den dreieckigen Verschlussbolzen 15 nach oben durch den dreieckigen Zentralbereich im oberen horizontalen Element 4 (vgl. Fig. 1). Eine Drehung des Verschlussbolzens 15 um 60° Grad koppelt dann die Last 9 in das freitragende Flügelsystem.

Die erzeugte Spannung aufgrund des Gewichts der Last 9 im Zentrum der Konstruktion ermög- licht das automatische Zusammenfalten der Flügelelemente 7, wie in der Fig. 8 dargestellt. Somit ist ein schneller und einfacher Arbeitsablauf gewährleistet. Das Profil eines solchen Flügelsystems 1 , in Draufsicht betrachtet, ist im Wesentlichen durch die Form der Grundfläche vorgegeben, entspricht also bei der hier beschriebenen dreizähligen Symmetrie des Flügelsystems 1 einem gleichseitigen Dreieck. Insgesamt sechs solcher Flügelsysteme 1 können somit platzsparend zu einem gleichseitigen Sechseck zusammengestellt werden, wie in der Draufsicht gemäß der Fig. 9 dargestellt, in welcher jeweils die Seiten der gleichseitigen Dreiecke (der unteren Verbindungslaschen 9 (vgl. Fig. 1)) aneinander anliegen. Dadurch werden platzsparend größere Transporteinheiten 35 ausgebildet (mit in Draufsicht hexagonaler Grundform), die ihrerseits platzsparend und mit hoher Packungsdichte eine Fläche belegen können, beispielsweise die Ladefläche des Verladefahrzeugs 32 nach der Fig.10 oder im Frachtraum des in der Fig. 10 abgebildeten Transportflugzeuges 33. Einsatzflugzeuge von Armee und Hilfsorganisationen haben eine durchschnittliche Ladefläche 12 m x 3 m. Die Abmessungen der Flügelelemente 7 lassen sich in einfacher Weise darauf abstimmen. Die Flügelelemente 7 sind im geschlossenen Zustand eiförmig nach oben gebogen, somit folgen sie dem vorgegebenen radialen Formverlauf im Frachtraum.

Der Abwurf eines solchen Flügelsystems aus einem Transportflugzeug 33 ist in der Fig. 11 dargestellt. Nach Öffnen der Ladeluke gehen die Flügelsysteme 1 zunächst im geschlossenen Zustand in einen freien Fall über. Dabei entfalten sich die Flügelelemente, bis die geöffnete Stellung erreicht ist, in welcher die Flügelsysteme dann zum Erdboden sinken. Dies kann unter Rotation um die Drehachse 2 erfolgen, wie beispielhaft in der Fig. 6 für einen senkrechten Fall dargestellt.

Fig. 12 zeigt, wie der doppelte Boden, der aus der selbsttragenden Konstruktion resultiert, die Aufprallkraft um ein Vielfaches absorbiert. Auch die Flügelelemente 7 unterstützen das Abfedern und die Kraftverteilung. Die Einfachheit des erfindungsgemäßen Fluggeräts beginnt bei seiner Produktion. Das Schnittmuster wird industriell aus Karton ausgestanzt oder mit anderen Verfahren ausgeschnitten, Knicklinien werden markiert und die Verbindungslaschen im nächsten Schritt miteinander verbunden, beispielsweise verklebt oder mittels Verbindungselementen verbunden. Ökologisch und wirtschaftlich ist die Fertigung daher absolut stichhaltig und gleicht der Faltschachtelproduktion.

Zusammenfassend wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Frachtabwurfsystem in Gestalt eines selbsttragenden Flügelsystem 3 bereitgestellt, bestehend aus einem oberen horizontal angeordneten Element 4, einem unteren horizontal angeordneten Element 5 , wobei sich die Mittelpunkte dieser Elemente auf der Drehachse 2 des Frachtabwurfsystems 1 befinden und einen Zentralbereich 6 bilden, sowie mindestens zwei identischer Flügelelemente 7 mit jeweils einer oberen Verbindungslasche 8 und einer unteren Verbindungslasche 9, wobei die oberen Verbindungslaschen 8 an dem oberen horizontal angeordneten Element 4 und die unteren Verbindungslaschen 9 an dem unteren horizontal angeordneten Element 5 rotationssymmetrisch befestigt sind und eine in das Flügelsystem 3 einsetzbare und vom Zentralbereich 6 des Flügelsystems 3 getragene Transporteinheit 10, mit einem oberen Ende 11 und einem unteren Ende 12.

Das sogenannte Frachtabwurfsystem kann insbesondere als Transportsystem für die Lufthilfe dienen und weist dazu ein rotationsfähiges Flügelsystem und eine Transporteinheit auf, welches die Lasten aufnimmt und vorzugsweise im Bereich der Drehachse des Flügelsystems angeordnet ist. Die mit der Last bestückte Transporteinheit bildet bevorzugt den größten Teil der Masse des gesamten Frachtabwurfsystems. Beinhalten kann es insbesondere z.B. Medikamente, Rettungsausrüstungen, Nahrungsmittel, Wasser, technische und/oder elektronische Gerätschaften etc.

Wenngleich die vorstehende Beschreibung anhand eines Frachtabwurfsystems als bevorzugte Verwendungsform des erfindungsgemäßen Fluggeräts erfolgt, wird dem Fachmann beim Studium der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich sein, dass das Fluggerät in entsprechender Weise auch für andere Anwendungen geeignet ist, insbesondere als Rettungssystem zur Rettung einer Person aus Luftnot oder - in kleinerem Maßstab - als Flug- Spielzeug für Kinder oder als Demonstrations- oder Schauobjekt mit bedingter passiver Flugfähigkeit.

Bezugszeichenliste

I Frachtabwurfsystem

2 Drehachse

3 Flügelsystem

4 oberes horizontal angeordnetes Element

5 unteres horizontal angeordnetes Element

6 Zentralbereich /Aufnahme

7 Flügelelement

8 obere Verbindungslasche

9 untere Verbindungslasche

10 Transporteinheit

I I oberes Ende der Transporteinheit

12 unteres Ende der Transporteinheit

13 Flügelspitze

14 Rahmen

15 Verschlussbolzen

16 Öffnung

20 Öffnung

21 Falzlinie

22 Falzlinie

30 Last

31 Gabelstapler

32 Transportfahrzeug

33 Transportflugzeug

34 Ladeluke

35 Transporteinheit