DE102011105059B4

DE102011105059B4 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Auslösen eines Rettungssystems für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011105059B4
Application number: DE102011105059.4A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Weidenthaler Martin De
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: DE102011105059A1

Abstract

Verfahren zur Auslösung eines Rettungssystems und/oder eines Warnsignals für ein Luftfahrzeug, wobei der aktuelle Abstand (h) des Luftfahrzeuges über Grund (2) sowie die vertikale Sinkrate (v) ermittelt werden und ein Signal (6, 6.1, 6.2) erzeugt wird, wenn eine vorgegebene Mindesthöhe über Grund (MH) unterschritten wird bei gleichzeitiger Überschreitung einer maximalen vertikalen Sinkrate, gekennzeichnet dadurch, dass die Höhe des Luftfahrzeugs über Grund (h) anhand von Satellitennavigation und hinterlegter geographischer Daten bestimmt wird, indem die aktuelle Höhe über Meeresspiegel erfasst und davon die Höhe des unter dem Luftfahrzeug befindlichen Grundes (2) über Meeresspiegel subtrahiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Auslösen eines Rettungssystems für ein Luftfahrzeug.
Unter dem Begriff Luftfahrzeug werden nachfolgend Gleitsegel, Hängegleiter, Drohnen und Ultraleichtflugzeuge verstanden.
Unter dem Begriff Abstandsmesssystem werden nachfolgend Vorrichtungen verstanden, welche zum Ermitteln einer Distanz oder eines Abstandes verwendet werden können. Diese Vorrichtungen arbeiten beispielsweise mit Hilfe von Satellitennavigation, Lasertechnologie, akustischen Signalen oder elektromagnetischen Wellen.
Unter dem Begriff Flugdaten werden nachfolgend Werte wie Höhe über Grund [m] und Vertikalgeschwindigkeit [m/s] verstanden.
Unter dem Begriff Rettungssystem werden Rettungsfallschirme jeglicher Bauart verstanden. Bauarten können steuerbare Rettungsfallschirme oder nicht-steuerbare Rettungsfallschirme sein. Diese können entweder durch automatisches Herausziehen der Sicherungselemente oder auch durch Kappen der Sicherungsverbindungen aus einem Rettungs-Container herausfallen. Der Rettungsfallschirm kann aber auch sowohl anhand eines elastischen Elements aus dem Rettungsfallschirm-Container katapultiert werden als auch durch eine Treibladung herausgeschossen werden. Die beiden letztgenannten Möglichkeiten können zudem ein schnelleres Öffnen des Rettungsfallschirms ermöglichen. Die Möglichkeit des Auslösens des Rettungsfallschirms durch den Piloten selbst wird neben der automatischen Auslösung nach wie vor vorgesehen.
Es ist eine Anzahl von Rettungsfallschirmen und Rettungssystemen zum Auslösen von Rettungsfallschirmen für Luftfahrzeuge bekannt. In der Offenlegungsschrift DE 42 39 638 A1 ist ein automatisches Rettungssystem für kleinere Flugzeuge mit einer selbsttätig aktivierbaren Fallschirm-Einrichtung beschrieben. Hier werden Messwerte erfasst, was nach heutigem Stand der Technik anhand von Geräten, welche aktiv mit Hilfe von erzeugten Signalen die Höhe über Grund bestimmen, geschieht. Dies entspricht der Funktion eines Radars. Bei Hängegleitern und Gleitsegeln werden Rettungsfallschirme eingesetzt/verbaut. Die Auslösung erfolgt bisher manuell durch den Piloten selbst, was wiederum bei Handlungsunfähigkeit des Piloten zu schweren oder sogar tödlichen Unfällen führen kann. Im Fallschirmsport werden bereits automatische Rettungssysteme eingesetzt, die bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesthöhe und zugleich Überschreiten einer definierten Vertikalgeschwindigkeit des Fallschirmspringers den Rettungsfallschirm auslösen. Die Druckschrift DE 603 01 501 T2 beschriebt ein solches Rettungssystem. Da Fallschirmsprünge meist über einem Flugplatz und somit immer mit bekannter Höhe des Landeplatzes durchgeführt werden, kann hier die Höhe und Fallgeschwindigkeit barometrisch ermittelt werden. Der Fallschirmspringer stellt somit am Flugplatz/Boden sein barometrisches Höhenmessgerät auf die Höhe des Flugplatzes/Landeplatzes ein und kann damit im Flug und Fall seine exakte Höhe über dem Grund/Landeplatz bestimmen. Hängegleiter und Gleitsegel werden jedoch am Hang/Berg gestartet und haben deshalb nie den gleichen Abstand zum Boden. Auch bei Streckenflügen (Flüge über Bergketten und weite Strecken) ändert sich der vertikale Bodenabstand ständig, wodurch eine barometrische Höhenmessung nur die Höhe über dem Meeresspiegel oder einem bestimmten eingestellten Bezugspunkt liefert. Zudem ändert sich bei Wetteränderungen der Luftdruck und dadurch auch die vom barometrischen Höhenmessgerät ermittelte Höhe. Es kann hiermit also kein Abstand zum Boden ermittelt werden, was einen Nachteil des Standes der Technik darstellt.
In Offenlegungsschrift DE 10 2008 020 534 A1 wird ein Verfahren zur Rettung eines bemannten oder unbemannten Fluggeräts, insbesondere einer Drohne, beschrieben, bei welchem einerseits das Unterschreiten einer Höhe kein Auslösekriterium ist und andererseits wird die Vorrichtung nur scharfgeschalten nachdem eine bestimmt Höhe überschritten wurde. In Abschnitt [0011] wird dieses „Scharfschalten” dazu verwendet um schneller zu reagieren und somit die Flugsicherheit zu erhöhen. Patentanspruch 5 der Offenlegungsschrift DE 10 2008 020 534 A1 beschreibt ebenfalls, dass die Notauslöseeinheit nur bei einem Überschreiten einer bestimmten Höhe scharfgeschalten wird. Zudem wird hier die Höhe vor dem jeweiligen Start in die Steuereinrichtung eingegeben. Dies zeugt wiederum davon, dass nur eine vorab definierte Höhe über dem Meeresspiegel und nicht die Höhe über Grund als Auslösekriterium verwendet wird. In Absatz [0013] und auch laut Patentanspruch 7 der Druckschrift DE 10 2008 020 534 A1 wird die Höhe barometrisch ermittelt, was, wie bereits zuvor beschrieben, zur Folge hat, dass auch hier anhand dieses barometrisch ermittelten Druckes lediglich die Höhe über dem Meeresspiegel gemessen wird. Das heißt, das hier genannte bemannte oder unbemannte Fluggerät muss den Rettungsfallschirm in immer ausreichender Höhe (höher als die höchste Erhebung im Einsatzgebiet) auslösen, da die Vorrichtung den Bodenabstand zum unterhalb befindlichen Grund nicht ermitteln kann.
Die Auslegeschrift DE 27 32 589 B2 beschreibt eine Warneinrichtung für Luftfahrzeuge bei zu großer Sinkgeschwindigkeit. In Abschnitt 1, Zeile 9 und in Abschnitt 5, Zeile 24/25 der Auslegeschrift DE 27 32 589 B2 kommt ein „funktechnischer Höhenmesser” zum Einsatz, welcher wiederum, wie bei Offenlegungsschrift DE 4239638 A1 bereits beschrieben wurde, die Höhe über Grund aktiv mit Hilfe von erzeugten Signalen bestimmt (siehe auch 2 der Auslegeschrift DE 27 32 589 B2 ), was wiederum der Funktion eines Radars entspricht. Bei Hängegleitern und Gleitsegeln kann allerdings eine aktive Abstandsmessung in bestimmten Flugzuständen oder Fluglagen in Extremsituationen zu einer Fehlmessung führen, da in solchen Situationen die aktive Messung nicht senkrecht zum Boden erfolgen könnte sondern in einem bestimmten Winkel, wobei hierdurch die Entfernung zum Grund falsch gemessen werden würde. Des Weiteren ist eine aktive Messeinrichtung meist sehr groß und schwer, was wiederum einen Nachteil für Hängegleiter und Gleitsegel darstellt. Auslegeschrift DE 27 32 589 B2 beschreibt zudem eine reine Warneinrichtung und keine Rettungsauslösung.
Das United States Patent mit der Patentnummer US 4 527 758 A handelt wiederum von einer Messung der Höhe über dem Meeresspiegel. Das heißt, der hier referenzierte Schleudersitz eines Flugzeugs muss den Rettungsfallschirm in immer ausreichender Höhe (höher als die höchste Erhebung im Einsatzgebiet) auslösen, da die Vorrichtung den Bodenabstand zum unterhalb befindlichen Grund nicht ermitteln kann (siehe Spalte 1, Zeile 47–50). Des Weiteren ist das hier verwendete System für ein Flugzeug, beispielsweise einem Düsenjäger gedacht. Hier ist wichtig, wie in Spalte 1, Zeile 42–44 beschrieben wird, dass die Öffnungssequenz und damit die Öffnungsgeschwindigkeit optimiert werden. Allerdings wird hier der Bodenabstand nicht herangezogen sondern die Höhe über dem Meeresspiegel und die Sinkgeschwindigkeit des Flugobjekts.
Herkömmliche Rettungsfallschirme benötigen nach der Aktivierung eine gewisse Zeit, um sich komplett zu öffnen. In diesem Zeitraum erfährt das Luftfahrzeug meist einen massiven Höhenverlust. Bei extremen Flugmanövern, Störungen des Luftfahrzeuges (Materialversagen, o. ä.) oder anderen Flugsituationen, die mit schnellem Höhenverlust verbunden sind, tritt meist ein Höhenverlust von etwa 30–50 m nach Aktivierung des Rettungssystems auf, bis der Rettungsfallschirm vollständig geöffnet ist. Dieser Höhenverlust tritt während des Öffnungsvorganges des Rettungsfallschirms auf und kann in Abhängigkeit der Öffnungsgeschwindigkeit variieren. Um eine möglichst schnelle Öffnungsgeschwindigkeit zu erreichen und den Höhenverlust möglichst gering zu halten, ist es notwendig, dass die vorgeschriebenen Packintervalle und die vom Hersteller empfohlene Wartung des Gerätes eingehalten werden.
Bisherige Flugunfälle speziell mit Hängegleitern und Gleitsegeln ereigneten sich sehr häufig bei Störeinflüssen mit geringem Bodenabstand. Hauptursache dieser Flugunfälle ist meist die verspätete oder gar unterlassene Aktivierung des Rettungsfallschirms durch den Piloten. Gründe dafür sind beispielsweise Ohnmächtigkeit des Piloten, Erschwernis der Aktivierung aufgrund hoher g-Kräfte oder Überforderung des Piloten durch die momentane extreme Flugsituation. Zudem sind Piloten beim Auftreten einer derartigen Ausnahmesituation während des Fluges häufig zu sehr mit der Behebung der Problemursache beschäftigt und übersehen dabei sehr leicht den schnellen Höhenverlust und dadurch den Abstand zum Grund. Der Zeitpunkt für eine rechtzeitige Aktivierung des Rettungsfallschirms kann dann übersehen werden.
In Bezug auf die Mängel des Standes der Technik, ausgehend von den zuvor beschriebenen Nachteilen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rettungssystem von Luftfahrzeugen so zu gestalten, dass der Flug permanent überwacht wird und unabhängig von Eingriffen durch den Piloten/Nutzer eine rechtzeitige Auslösung erfolgen kann, sobald die Auslösekriterien erfüllt sind. Damit soll beispielsweise bei unbeherrschbaren Flugmanövern, technischem Schaden des Luftfahrzeuges oder bei verspäteten oder falschen Reaktionen oder Bewusstlosigkeit des Piloten eine höhere Sicherheit erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1, 5, 9 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Anhand der erfindungsgemäßen Auslösevorrichtung soll dem Piloten bei unvorhergesehenen extremen Flugsituationen wie eingangs im Stand der Technik beschrieben eine höhere Sicherheit anhand einer automatischen und schnelleren Auslösung des Rettungsfallschirms geboten werden. Diese automatische Auslösevorrichtung funktioniert wie folgt:
Die Auslösevorrichtung ermittelt die Höhe des Luftfahrzeuges über Grund und seine vertikale Sinkgeschwindigkeit. Die Ermittlung dieser beiden Flugdaten erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Satellitennavigation und hinterlegter geographischer Daten. Des Weiteren kann die Ermittlung der Höhe über Grund auch anhand von Lasertechnologie, akustischen Signalen oder elektromagnetischer Wellen erfolgen. Die Höhe über Grund wird mit einem voreingestellten oder gespeicherten Wert (z. B. 200 m) kontinuierlich verglichen und kontrolliert. Wird dieser Bodenabstand unterschritten, werden in der Vorrichtung die beiden Werte, vertikale Sinkgeschwindigkeit und Höhe des Luftfahrzeuges über Grund, in einer UND-Funktion verknüpft. Die Vertikalgeschwindigkeit wird wiederum mit einem voreingestellten oder gespeicherten Wert (z. B. 4 m/s) kontinuierlich verglichen und kontrolliert. Wird nun von der Vorrichtung unterhalb des kritischen Bodenabstandes eine höhere Sinkgeschwindigkeit (z. B. > 4 m/s) erkannt und für eine bestimmte Zeit überschritten (z. B. 1–2 Sekunden), wird der Rettungsfallschirm automatisch aktiviert.
Wird jedoch nur ein Grenzwert über- oder unterschritten (z. B. hohe Sinkgeschwindigkeit in sehr großer Höhe), erfolgt keine automatische Auslösung, um dem Piloten die eigenständige Wiederherstellung des normalen Flugzustandes zu ermöglichen. Gelingt es dem Piloten allerdings nicht, den normalen Flugzustand wieder herzustellen und es wird der Mindestbodenabstand unterschritten, löst die Vorrichtung wiederum automatisch den Rettungsfallschirm aus.
Eine weitere Funktion der Auslösevorrichtung wäre folgende: Wenn sich das Luftfahrzeug in einem Flugzustand befindet, der hohe vertikale Sinkgeschwindigkeiten aufweist, die zu Verletzungen des Piloten oder zu Beschädigungen des Luftfahrzeugs führen könnten, aber sich das Luftfahrzeug noch oberhalb eines definierten Höhenbandes, z. B. zwischen 200 m und 400 m vertikaler Bodenabstand, befindet, geschieht vorerst nichts. Sobald sich das Luftfahrzeug innerhalb des definierten Höhenbandes mit solch zu hohen Vertikalgeschwindigkeiten bewegt, ertönt ein akustisches Signal, das den Piloten warnen und gleichzeitig in Kenntnis setzen soll, dass der Rettungsfallschirm automatisch ausgelöst wird, wenn die vertikale Sinkgeschwindigkeit nicht innerhalb des definierten Höhenbandes unterhalb einer bestimmten maximalen Vertikalgeschwindigkeit absinkt. Der Pilot hat in diesem Höhenband noch die Möglichkeit zu reagieren und den normalen Flugzustand wieder herzustellen. Ist er dazu allerdings nicht in der Lage, so löst die Vorrichtung automatisch den Rettungsfallschirm aus, sobald der Pilot mit einer zu hohen vertikalen Geschwindigkeit die Mindesthöhe (z. B. 200 m) unterschreitet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehöriger Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
: die Funktionsweise des Auslöseverfahrens des Rettungsfallschirms und der zugehörigen Vorrichtung mit Geschwindigkeitsvektoren und Höhendifferenzangaben,
: die Funktionsweise des Auslöseverfahrens des Rettungsfallschirms und der zugehörigen Vorrichtung mit Geschwindigkeitsvektoren innerhalb eines bestimmten Höhenbandes und anschließender Unterschreitung einer bestimmten Mindesthöhe,
: die Komponenten der Vorrichtung zur automatischen Rettungsauslösung mit Höhen- und Geschwindigkeitserkennung anhand von Satellitennavigationssystemen,
: die Komponenten der Vorrichtung zur automatischen Rettungsauslösung mit Höhen- und Geschwindigkeitserkennung anhand von Lasertechnologie,
: die Komponenten der Vorrichtung zur automatischen Rettungsauslösung mit Höhen- und Geschwindigkeitserkennung anhand von Generatoren zur Erzeugung akustischer Signale oder Wellen anderer Frequenzen,
: die Komponenten einer Warnvorrichtung anhand von akustischen Signalen,
: die Komponenten der Vorrichtung zur automatischen Warnung und anschließender möglicher automatischer Rettungsauslösung,
: eine schematische Darstellung der logischen Schaltelemente des Auswertemoduls der Vorrichtung zur automatischen Rettungsfallschirmauslösung und dessen Auswerteverfahren,
: eine schematische Darstellung der logischen Schaltelemente des Auswertemoduls der Vorrichtung zur akustischen Warnung des Piloten und zusätzlicher möglicher automatischer Rettungsfallschirmauslösung und dessen Auswerteverfahren,
: eine schematische Darstellung der logischen Schaltelemente des Auswertemoduls der Vorrichtung zur automatischen Rettungsfallschirmauslösung und Positionsübermittlung zur Ortung verunglückter Piloten und dessen Auswerteverfahren.
zeigt ein Luftfahrzeug im Flugzustand 1 mit einer bestimmten Höhe h1 über Grund 2 und einer bestimmten Vertikalgeschwindigkeit v1. Das Auswertemodul 5 in , 5.1 in , 5.2 in oder 5.3 in ermittelt kontinuierlich den Abstand zum Boden, die Höhe h über Grund und die Vertikalgeschwindigkeit v. Diese beiden Werte werden ständig mit definierten Grenzwerten verglichen. Die aktuelle Höhe h wird mit einem Minimalwert (minimale Höhe über Grund, z. B. 200 m) und die momentane Vertikalgeschwindigkeit v mit einem Maximalwert (maximale Sinkgeschwindigkeit, z. B. 4 m/s) verglichen. Wenn nur ein Wert außerhalb des akzeptablen Bereiches liegt, das heißt entweder der Minimalwert des Bodenabstandes unterschritten oder der Maximalwert der Vertikalgeschwindigkeit überschritten wird, dann wird keinerlei Maßnahme eingeleitet. Werden jedoch zugleich die minimal definierte Höhe h unterschritten und die maximal vorgegebene vertikale Geschwindigkeit v überschritten, oder erfolgt dies nacheinander, dann löst die Vorrichtung automatisch den Rettungsfallschirm 10 aus. Das Luftfahrzeug im Flugzustand 1 soll darstellen, dass es sich oberhalb des minimalen Bodenabstandes (z. B. > 200 m) befindet und die maximal zulässige Sinkgeschwindigkeit (z. B. 4 m/s) nicht überschritten hat. In diesem Flugzustand 1 oder einem Vergleichbaren wird von der automatischen Rettungsauslösevorrichtung keinerlei Rettungsmaßnahme eingeleitet. Angenommen, das Luftfahrzeug bewegt sich weiter und die Höhe über Grund 2 nimmt so weit ab, wie es der Flugzustand 1.1 darstellt, dass sich das Luftfahrzeug unterhalb des minimalen Bodenabstandes h1.1 befindet, geschieht vorerst nichts, außer die Vertikalgeschwindigkeit ändert sich zusätzlich, z. B. von v1 auf v1.1, welche eine größere Sinkgeschwindigkeit als das definierte Maximum darstellen soll (z. B. > 4 m/s). In diesem Fall erkennt die Vorrichtung eine zu hohe Sinkgeschwindigkeit unterhalb des minimal definierten Bodenabstandes und löst automatisch den Rettungsfallschirm 10 aus. Das heißt zusammenfassend, wenn: v_aktuell > v_maximal ∩ h_aktuell < h_minimal → Rettungsfallschirm 10 wird nicht ausgelöst v_aktuell > v_maximal ∪ h_aktuell < h_minimal → Rettungsfallschirm 10 wird ausgelöst
zeigt das Luftfahrzeug zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t1 und t2. Der Zeitpunkt t1 befindet sich zeitlich vor dem Zeitpunkt t2. Zum Zeitpunkt t1 befindet sich das Luftfahrzeug in einem bestimmten Höhenband HB, wie eingangs beschrieben beispielsweise zwischen 200 m und 400 m über Grund 2. Zudem weist dieser Flugzustand eine hohe vertikale Sinkgeschwindigkeit v2 auf, die zu Verletzungen des Piloten oder zu Beschädigungen des Luftfahrzeugs führen könnten. In diesem Fall ertönt ein akustisches Warnsignal 18, das den Piloten warnen und gleichzeitig in Kenntnis setzen soll, dass der Rettungsfallschirm 10 automatisch ausgelöst wird, wenn die vertikale Sinkgeschwindigkeit v2 nicht innerhalb des definierten Höhenbandes HB unterhalb einer bestimmten maximalen Vertikalgeschwindigkeit (z. B. < 4 m/s) absinkt. Der Pilot hat in diesem Höhenband HB noch die Möglichkeit zu reagieren und den normalen Flugzustand, z. B. 1 in , wieder herzustellen. Der Flugzustand zum Zeitpunkt t2 stellt dar, was geschieht, wenn der Pilot nicht in der Lage war, die vertikale Sinkgeschwindigkeit v2 innerhalb des definierten Höhenbandes HB unterhalb einer bestimmten maximalen Vertikalgeschwindigkeit (z. B. < 4 m/s) abzusenken. Sobald das Höhenband HB mit der zu hohen Sinkgeschwindigkeit v2 durchschritten wurde und die minimale Höhe MH über Grund, beispielsweise 200 m über Grund 2, unterschritten wurde, löst die Vorrichtung 19 ( ) zudem automatisch den Rettungsfallschirm 10 aus.
zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten der Rettungsauslöse-Vorrichtung 14. Das Auswertemodul 5 wird mit den Informationen 4, die es benötigt, um die aktuelle Höhe über Grund und die Vertikalgeschwindigkeit zu verarbeiten und zu überwachen, anhand eines Satellitenempfängers 3 versorgt. Wie bereits in beschrieben, vergleicht das Auswertemodul 5 den minimalen Bodenabstand und die maximale Vertikalgeschwindigkeit im Vergleich zu den jeweiligen Grenzwerten. Werden beide Grenzwerte zugleich erreicht, oder aufeinanderfolgend zum einen der minimale Bodenabstand unterschritten und zum anderen die maximale Vertikalgeschwindigkeit überschritten, wird vom Auswertemodul 5 ein Signal 6 ausgegeben und die Auslöseeinheit 7 aktiviert. Die Auslöseeinheit 7 löst den Rettungsfallschirm 10 aus. Die Auslösung kann auf verschiedenste Weise funktionieren. Zum einen könnte der Sicherungssplint 8 von der Auslöseeinheit 7 aus der Sicherungsschlaufe 9 herausgezogen werden, oder der Sicherungssplint 8 könnte zum anderen eine Kappvorrichtung beinhalten und die Sicherungsschlaufe 9 bei Aktivierung durch die Auslöseeinheit 7 durchtrennen. Um eine schnelle Öffnung des Rettungsfallschirms 10 zu gewährleisten, wird der im Rettungsfallschirm-Container befindliche Fallschirm 10 beispielsweise anhand einer Rakete oder einer vorgespannten Feder, wie oben beschrieben, herausgeschleudert.
zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten der Rettungsauslöse-Vorrichtung 15. Das Auswertemodul 5.1 erhält alle zur Überwachung und zur Verarbeitung notwendigen Informationen von einem lasergestützten Abstands- und Geschwindigkeitsmessgerät 12. Die dem Auswertemodul 5.1 nachfolgenden Komponenten 6, 7, 8, 9 und 10 funktionieren auf gleiche Weise wie in beschrieben.
zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten der Rettungsauslöse-Vorrichtung 16. Das Auswertemodul 5.2 erhält alle zur Überwachung und zur Verarbeitung notwendigen Informationen von einem wellengestützten Abstands- und Geschwindigkeitsmessgerät 13, das anhand von akustischen Signalen oder Wellen anderer Frequenzen, insbesondere elektromagnetischer Wellen, die Messungen von Bodenabstand und Vertikalgeschwindigkeit durchführt. Die dem Auswertemodul 5.2 nachfolgenden Komponenten 6, 7, 8, 9 und 10 funktionieren auf gleiche Weise wie in beschrieben.
zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten einer Warn-Vorrichtung 17. Das Auswertemodul 5.3 erhält alle zur Überwachung und zur Verarbeitung notwendigen Informationen von einem Satellitenempfänger 3. Wie in und beschrieben, können die Informationen aber auch von einem laser- 12 oder wellengestützten 13 Abstands- und Geschwindigkeitsmessgerät zum Auswertemodul übertragen werden. Der Unterschied der Warn-Vorrichtung 17 im Vergleich zu den Rettungsauslöse-Vorrichtungen 14, 15 und 16 besteht darin, dass keine aktive Rettungsauslösung stattfindet, sondern der Pilot durch ein akustisches Signal gewarnt wird sobald beide Grenzwerte zugleich erreicht werden oder aufeinanderfolgend zum einen der minimale Bodenabstand unterschritten und zum anderen die maximale Vertikalgeschwindigkeit überschritten werden. Das Auswertemodul 5.3 sendet in dem soeben beschriebenen Fall ein Signal 6 beispielsweise zu einem Lautsprecher 18, der zum Beispiel im Helm des Piloten oder am Gurtzeug integriert ist und den Piloten somit durch ein akustisches Signal warnt. Durch diese akustische Warnung soll der Pilot unterstützt werden, indem er im Falle einer extremen Flugsituation unter einer bestimmten Mindesthöhe und bei Überschreiten einer bestimmten Maximalgeschwindigkeit in vertikaler Richtung, signalisiert bekommt, den Rettungsfallschirm 10 zu aktivieren. Dadurch soll verhindert werden, dass Piloten, die in einer Art Schockzustand verharren und handlungsunfähig oder auch überfordert sind, aus diesem Zustand gerissen werden und den Rettungsfallschirm 10 aktivieren.
zeigt die schematische Darstellung der Komponenten einer Vorrichtung zur automatischen Warnung und anschließender möglicher automatischer Rettungsauslösung. Diese beinhaltet eine Warn-Vorrichtung 17, wie in beschrieben und zudem eine automatische Rettungsauslösevorrichtung 14, 15 oder 16, wie in , oder beschrieben. Mit dieser Vorrichtung wird der Pilot zuerst gewarnt wenn seine Vertikalgeschwindigkeit größer ist als das definierte Limit und er sich in einem sehr geringen Abstand zur Minimalhöhe MH (in ) innerhalb des definierten Höhenbandes HB, wie in beschrieben, befindet. Anschließend, wenn sich der Pilot weiterhin mit zu hohen vertikalen Sinkraten bewegt und die Mindesthöhe MH (in ) mit dieser hohen Vertikalgeschwindigkeit unterschreitet, löst die Vorrichtung automatisch den Rettungsfallschirm 10 aus. Dies erfolgt, indem das Auswertemodul 5.4 alle zur Überwachung und zur Verarbeitung notwendigen Informationen 4 von einem Satellitenempfänger 3 erhält. Wie in und beschrieben, können die Informationen aber auch von einem laser- 12 oder wellengestützten 13 Abstands- und Geschwindigkeitsmessgerät zum Auswertemodul 5.4 übertragen werden. Befindet sich der Pilot/das Luftfahrzeug innerhalb des definierten Höhenbandes HB (in ), beispielsweise zwischen 200 bis 400 m Höhe über Grund und seine Vertikalgeschwindigkeit ist kleiner als der Maximalwert (< 4 m/s), dann gibt das Auswertemodul 5.4 keinerlei Signale 6.1 oder 6.2 aus. Wenn innerhalb des Höhenbandes HB (in ) die vertikale Sinkgeschwindigkeit den Maximalwert von beispielsweise 4 m/s überschreitet, dann gibt das Auswertemodul 5.4 ein Signal 6.1 an beispielsweise einen Lautsprecher 18 aus und es ertönt ein Signal, das den Piloten warnen und gleichzeitig in Kenntnis setzen soll, dass der Rettungsfallschirm 10 automatisch ausgelöst wird, wenn die vertikale Sinkgeschwindigkeit nicht innerhalb des definierten Höhenbandes HB (in ) unterhalb einer bestimmten maximalen Vertikalgeschwindigkeit (z. B. < 4 m/s) wieder absinkt. Sinkt die Vertikalgeschwindigkeit innerhalb des Höhenbandes HB (in ) wieder unterhalb des Maximalwertes (< 4 m/s), dann erlischt auch das Signal 6.1 und der Flug kann fortgesetzt werden. Sinkt die Vertikalgeschwindigkeit allerdings nicht innerhalb des Höhenbandes HB (in ) wieder unterhalb des Maximalwertes, d. h. die Vertikalgeschwindigkeit ist größer als beispielsweise 4 m/s und der Pilot/das Luftfahrzeug erreicht und unterschreitet die Minimalhöhe über Grund MH (in ), dann wird anhand der automatischen Auslösevorrichtung 19 der Rettungsfallschirm 10 aktiviert, indem die Auslöseeinheit 7 vom Auswertemodul 5.4 ein Signal 6.2 erhält und den Sicherungssplint 8 aktiviert, welcher die Sicherungsschlaufe 9, beispielsweise wie in beschrieben, durchtrennt. Somit kann der im Rettungsfallschirm-Container befindliche Fallschirm 10 beispielsweise anhand einer Rakete oder einer vorgespannten Feder, wie oben beschrieben, herausgeschleudert werden. Es kann auch vorgesehen sein, nach Auslösung des akustischen Warnsignals 18, dem Piloten die Möglichkeit zu geben, die automatische Auslösung zu verhindern, z. B. weil dieser im Begriff ist, das Luftfahrzeug wieder unter Kontrolle zu bekommen und den Sinkflug zu beenden. Wird nicht innerhalb der kurzen Zeitspanne durch manuelle Deaktivierung die automatische Auslösung unterbunden, so löst diese aus, sofern zu diesem Zeitpunkt die Auslösekriterien noch erfüllt sind.
zeigt das schematische Schaltbild der logischen Parameter des Auslösemoduls 5, 5.1, 5.2 oder 5.3. Der vom Satellitenempfänger 3, von einem laser- 12 oder einem wellengestützten 13 Abstands- und Geschwindigkeitsmessgerät ausgegebene Datensatz 4 wird im Schaltelement 30 ausgelesen und nach den benötigten Daten 30.1, 30.2 und 30.3 gefiltert. Das Schaltelement 30 sendet drei Signale 30.1, 30.2 und 30.3 aus. Signal 30.1 beinhaltet die aktuelle Höhe über dem Meeresspiegel, Signal 30.2 beinhaltet die aktuellen Positionsdaten des Luftfahrzeugs und/oder des Piloten und Signal 30.3 beinhaltet die aktuelle Vertikalgeschwindigkeit. Anhand der Positionsdaten 30.2 wird über das Schaltelement 31, dem geographische Daten, beispielsweise anhand einer topographischen Karte, zugrunde liegen, die Höhe des unterhalb befindlichen Grundes über dem Meeresspiegel 31.1 ausgelesen und an das Schaltelement 32 weitergegeben. In diesem Schaltelement 32 wird von dem Wert der „aktuellen Höhe über dem Meeresspiegel” 30.1 der Wert der „Höhe des unterhalb befindlichen Grundes über dem Meeresspiegel” 31.1 subtrahiert. Als Ergebnis wird die Höhe über Grund 32.1 ausgegeben. Der Wert der Höhe über Grund 32.1 wird in der KLEINER-GLEICH-Verknüpfung 33 mit einem vorab definierten Wert „a” 37.1, welcher entweder fest eingestellt wurde, oder in einem bestimmten Wertebereich anhand eines Reglers 37 eingestellt werden kann, verglichen. Wenn der Wert der „Höhe über Grund” 32.1 kleiner oder gleich groß des vorab definierten Wertes 37.1 ist, wird von der KLEINER-GLEICH-Verknüpfung (33) der Wert „wahr” 33.1 ausgegeben. Zeitgleich wird von der GRÖSSER-GLEICH-Verknüpfung 34 der Wert der „Vertikalgeschwindigkeit” 30.3 mit einem vorab definierten Wert „b” 38.1, welcher entweder fest eingestellt wurde, oder in einem bestimmten Wertebereich anhand eines Reglers 38 eingestellt werden kann, verglichen. Wenn der Wert der „Vertikalgeschwindigkeit” 30.3 größer oder gleich groß des vorab definierten Wertes 38.1 ist, wird von der GRÖSSER-GLEICH-Verknüpfung (34) der Wert „wahr” 34.1 ausgegeben. Die Werte 33.1 und 34.1 werden dann in einem UND-Glied 35 zusammengeführt. Wird von beiden Vergleichselementen 33 und 34 der Wert „wahr” ausgegeben, aktiviert das UND-Glied 35 anhand eines Signals 6 die Auslöseeinheit 7, wie in , und beschrieben, oder den Lautsprecher 18, wie in beschrieben. Wird nur von einem der beiden Verknüpfungen 33 oder 34 ein „wahr”-Wert ausgegeben und von der anderen Verknüpfung ein „falsch”-Wert, dann werden die Auslöseeinheit 7 oder der Lautsprecher 18 nicht aktiviert.
zeigt das schematische Schaltbild der logischen Parameter des Auslösemoduls 5.4. Das Verfahren zur Auslösung des Rettungsfallschirms 10 anhand der Auslöseeinheit 7 durch das UND-Glied 35 erfolgt auf die gleiche Art und Weise wie in beschrieben. Zusätzlich ist in dieser Schaltung das Höhenband HB (in ) anhand des Wertes „c” 40.1 mit einbezogen. Wenn der Wert der „Höhe über Grund” (32.1) kleiner oder gleich groß des vorab definierten Wertes des Höhenbandes 40.1, eingestellt z. B. anhand eines Reglers 40, ist, wird von der KLEINER-GLEICH-Verknüpfung 41 der Wert „wahr” 41.1 ausgegeben. Zeitgleich wird von der GRÖSSER-GLEICH-Verknüpfung 34 der Wert der „Vertikalgeschwindigkeit” 30.3 mit einem vorab definierten Wert „b” 38.1, welcher entweder fest eingestellt wurde, oder in einem bestimmten Wertebereich anhand eines Reglers 38 eingestellt werden kann, verglichen. Wenn der Wert der „Vertikalgeschwindigkeit” 30.3 größer oder gleich groß des vorab definierten Wertes 38.1 ist, wird von der GRÖSSER-GLEICH-Verknüpfung (34) der Wert „wahr” 34.1 ausgegeben. Die Werte 41.1 und 34.1 werden dann in einem UND-Glied 35 zusammengeführt. Wird von beiden Vergleichselementen 34 und 41 der Wert „wahr” ausgegeben, aktiviert das UND-Glied 42 anhand eines Signals 6.1 den Lautsprecher 18 und ein Warnsignal ertönt, welches den Piloten warnen und gleichzeitig in Kenntnis setzen soll, dass der Rettungsfallschirm 10 automatisch ausgelöst wird, wenn die vertikale Sinkgeschwindigkeit 30.3 nicht innerhalb des definierten Höhenbandes 40.1 unterhalb einer bestimmten maximalen Vertikalgeschwindigkeit 38.1 abgesenkt wird. Geschieht dies nicht und die maximale Vertikalgeschwindigkeit 38.1 bleibt weiterhin überschritten und zudem wird die minimale Höhe 37.1 (entspricht MH in ) über Grund unterschritten, so erfolgt die automatische Rettungsauslösung auf dieselbe Weise, wie in beschrieben. Das heißt, wird von beiden Vergleichselementen 33 und 34 der Wert „wahr” ausgegeben, aktiviert das UND-Glied 35 anhand eines Signals 6.2 die Auslöseeinheit 7 und der Rettungsfallschirm 10 wird ausgelöst.
zeigt das schematische Schaltbild der logischen Parameter des Auslösemoduls 5, 5.1, 5.2 oder 5.3 mit der zusätzlichen Funktion der Positionsbestimmung im Vergleich zu . Diese Zusatzfunktion der Positionsbestimmung ist auch kombinierbar mit dem in beschriebenen Auswertemodul 5.4. Das Verfahren zur Auslösung eines Rettungssystems, beispielsweise des Rettungsfallschirms 10, oder die Aktivierung des Lautsprechers 18 durch das UND-Glied 35 erfolgt auf die gleiche Art und Weise wie in beschrieben. Zudem wird durch das UND-Glied 35 der Positionssender 39 aktiviert, welcher mit der aktuellen Position des Piloten/des Luftfahrzeugs 30.2 gespeist wird und diese auf einer definierten Frequenz oder auch auf einem Frequenzband aussendet. Diese Zusatzfunktion soll helfen, die Piloten oder die Luftfahrzeuge, bei welchen der Rettungsfallschirm 10 oder ein akustisches Warnsignal 18, aufgrund eines extremen Flugzustandes, aktiviert wurde, leichter zu lokalisieren. Wird nur von einem der beiden Verknüpfungen 33 oder 34 ein „wahr”-Wert ausgegeben und von der anderen Verknüpfung ein „falsch”-Wert, dann werden weder die Auslöseeinheit 7 oder der Lautsprecher 18, noch der Positionssender 39 aktiviert.
Bezugszeichenliste

1: Luftfahrzeug zum Zeitpunkt „1”
h1: Höhe über Grund zum Zeitpunkt „1”
v1: Vertikale Sinkgeschwindigkeit zum Zeitpunkt ”1”
1.1: Luftfahrzeug zum Zeitpunkt „1.1”
h1.1: Höhe über Grund zum Zeitpunkt „1.1”
v1.1: Vertikale Sinkgeschwindigkeit zum Zeitpunkt ”1.1”
v2: Vertikale Sinkgeschwindigkeit
2: Erdoberfläche/Grund
3: GPS-Empfänger
4: Datenleitung (Auswertemodul-Eingangssignal)
5: Auswertemodul zur automatischen Rettungsauslösung (Daten vom GPS)
5.1: Auswertemodul zur automatischen Rettungsauslösung (Daten vom Laser)
5.2: Auswertemodul zur automatischen Rettungsauslösung (Daten vom Wellengenerator)
5.3: Auswertemodul zur akustischen Warnung (Daten von einem GPS, Laser oder Wellengenerator)
5.4: Auswertemodul zur akustischen Warnung und automatischen Rettungsauslösung (Daten von einem GPS, Laser oder Wellengenerator)
6: Datenleitung (Auswertemodul-Ausgangssignal)
6.1: Datenleitung (Auswertemodul-Ausgangssignal zur akustischen Warnung)
6.2: Datenleitung (Auswertemodul-Ausgangssignal zur Rettungsauslösung)
7: Auslöseeinheit
8: Sicherungssplint
9: Sicherungsschlaufe
10: Rettungsfallschirm/Rettungsfallschirm-Container
12: Lasermodul
13: Generator für akustische Signale oder elektromagnetische Wellen
14: Automatische Rettungsauslösevorrichtung GPS-gestützt
15: Automatische Rettungsauslösevorrichtung Laser-gestützt
16: Automatische Rettungsauslösevorrichtung Wellengenerator-gestützt
17: Warnvorrichtung mit akustischem Signal
18: Lautsprecher/Sirene/akustisches Warnsignal
19: Automatische Warn- und Rettungsauslösevorrichtung
30: Ausleseeinheit
30.1: Datenleitung „aktuelle Höhe über dem Meeresspiegel”
30.2: Datenleitung „aktuelle Positionskoordinaten”
30.3: Datenleitung „aktuelle Vertikalgeschwindigkeit”
31: Einheit zur Bestimmung der Höhe des unter dem Luftfahrzeug befindlichen Grundes über dem Meeresspiegel
31.1: Datenleitung „Höhe des unter dem Luftfahrzeug befindlichen Grundes über dem Meeresspiegel”
32: Subtraktionseinheit von „aktuelle Höhe über dem Meeresspiegel” und „Höhe des unter dem Luftfahrzeug befindlichen Grundes über dem Meeresspiegel”
32.1: Datenleitung „aktuelle Höhe des Luftfahrzeugs über Grund”
33: KLEINER-GLEICH-Verknüpfung
33.1: Datenleitung „wahr” oder „falsch”
34: GROESSER-GLEICH-Verknüpfung
34.1: Datenleitung „wahr” oder „falsch”
35: UND-Verknüpfung
37: Regler zur Definition der Minimalhöhe über Grund
37.1: Voreingestellter Wert „a” der Minimalhöhe über Grund
38: Regler zur Definition der maximalen Vertikalgeschwindigkeit
38.1: Voreingestellter Wert „b” der maximalen Vertikalgeschwindigkeit
39: Sender
40: Regler zur Definition des Höhenbandes über Grund
40.1: Voreingestellter Wert „c” des Höhenbandes über Grund
41: KLEINER-GLEICH-Verknüpfung
41.1: Datenleitung „wahr” oder „falsch”
42: UND-Verknüpfung
HB: Höhenband
MH: Mindesthöhe über Grund
t1: Luftfahrzeug zum Zeitpunkt t1
t2: Luftfahrzeug zum Zeitpunkt t2

Claims

Verfahren zur Auslösung eines Rettungssystems und/oder eines Warnsignals für ein Luftfahrzeug, wobei der aktuelle Abstand (h) des Luftfahrzeuges über Grund (2) sowie die vertikale Sinkrate (v) ermittelt werden und ein Signal (6, 6.1, 6.2) erzeugt wird, wenn eine vorgegebene Mindesthöhe über Grund (MH) unterschritten wird bei gleichzeitiger Überschreitung einer maximalen vertikalen Sinkrate, gekennzeichnet dadurch, dass die Höhe des Luftfahrzeugs über Grund (h) anhand von Satellitennavigation und hinterlegter geographischer Daten bestimmt wird, indem die aktuelle Höhe über Meeresspiegel erfasst und davon die Höhe des unter dem Luftfahrzeug befindlichen Grundes (2) über Meeresspiegel subtrahiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (6, 6.2) ein Rettungssystem des Luftfahrzeugs auslöst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (6, 6.1) ein akustisches Warnsignal (18) für den Piloten auslöst.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Signals (6) zugleich ein Sender (39) aktiviert wird, der die aktuelle Position des Luftfahrzeugs und somit des Piloten aussendet.
Verfahren zur Auslösung eines Rettungssystems für ein Luftfahrzeug, wobei der aktuelle Abstand des Luftfahrzeugs über Grund (h) sowie die vertikale Sinkrate (v) ermittelt werden und ein akustisches Warnsignal (18) erzeugt wird, wenn das Luftfahrzeug innerhalb eines definierten Höhenbandes (HB) oberhalb einer vorgegebenen Mindesthöhe (MH) über Grund eine vorgegebene maximale Sinkrate überschreitet und das Rettungssystem automatisch ausgelöst wird, sobald das Luftfahrzeug die Mindesthöhe (MH) unterschreitet und der Grenzwert der vertikalen Geschwindigkeit weiterhin überschritten bleibt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Höhe über Meeresspiegel erfasst und davon die Höhe des unter dem Luftfahrzeug befindlichen Grundes (2) über Meeresspiegel, zur Ermittlung der Höhe über Grund (h), subtrahiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Höhe des Luftfahrzeugs über Grund (h) anhand von Satellitennavigation und hinterlegter geographischer Daten bestimmt wird, indem die aktuelle Höhe über Meeresspiegel erfasst und davon die Höhe des unter dem Luftfahrzeug befindlichen Grundes (2) über Meeresspiegel subtrahiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Flugdaten anhand eines Abstands- und Geschwindigkeitsmessgerätes (3, 12, 13) ermittelt werden, wobei beim Überfliegen unterschiedlich hoher Objekte, der Abstand (h) zum jeweiligen Objekt und zugleich die vertikale Geschwindigkeit (v) des Luftfahrzeugs ermittelt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Höhenermittlungseinrichtung (3) zur Ermittlung der Höhe über Grund (h) anhand von Satellitennavigation und hinterlegter geographischer Daten und ein Auswertemodul (5, 5.3, 5.4) umfasst, die bei Unterschreitung einer vorgegebenen Mindesthöhe über Grund (MH) und gleichzeitiger Überschreitung einer maximalen vertikalen Sinkrate ein Signal (6, 6.1, 6.2) erzeugt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei diese eine Höhenermittlungseinrichtung (3, 12, 13) zur Ermittlung der Höhe über Grund (h) und ein Auswertemodul (5, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4) umfasst, die bei Überschreitung einer maximalen vertikalen Sinkrate innerhalb eines vorgebbaren Höhenbandes (HB) oberhalb einer vorgebbaren Mindesthöhe über Grund (MH) ein akustisches Warnsignal (18) erzeugt, sowie bei Unterschreitung der Mindesthöhe über Grund (MH) und gleichzeitiger Überschreitung einer maximalen vertikalen Sinkrate ein Auslösesignal (6, 6.2) für ein Rettungssystem des Luftfahrzeugs erzeugt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Rettungssystem aufweist, das einen Rettungsfallschirm (10) umfasst.