DE102008003498A1

DE102008003498A1 - Aufprallerfassungselement für ein Luftfahrzeug, damit aufgebaute Aufprallerfassungsvorrichtung sowie Verfahren zur Überwachung von Aufprallvorgängen auf ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008003498A1
Application number: DE102008003498A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr.-Ing. Becker; Estibalitz Dr. Ochoteco; Holger Dipl.-Ing. Kappert; Josef Schalk
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: DE102008003498B4; WO2009087164A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Element, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sicheren Überwachung der Struktur eines Luftfahrzeuges auf Stöße von außen, beispielsweise beim Bodenservice an Flughäfen. Hierzu schafft die Erfindung ein Aufprallerfassungselement (30) zur Anordnung in oder an einer Struktur des Luftfahrzeugs (10), um Stöße von außen zu erfassen, mit einer Sensoreinheit (38) zur Erfassung von Stößen und einer Datenübertragungseinrichtung (36).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufprallerfassungselement für ein Flugzeug sowie eine mit mehren solcher Aufprallerfassungselemente aufgebaute Aufprallerfassungsvorrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines Luftfahrzeuges auf Stöße.
Beschädigungen der Außenhaut von Flugzeugen können fatale Folgen haben. Bereits kleine Verformungen oder Risse beeinträchtigen die Stabilität der Außenhaut beträchtlich. Dies kann zu einem Nachgeben oder gar zur teilweisen Zerstörung der Außenhaut unter Belastung, insbesondere während des Fluges, führen.
Gleichzeitig ist eine beschädigte Oberfläche der Außenhaut anfälliger für Korrosion und Materialermüdung.
Oft werden Beschädigungen an Flugzeugen durch Serviceeinrichtungen am Boden verursacht. So kann bereits ein kleiner Fehler beim Andocken eines Cateringfahrzeugs an die entsprechende Ladeluke zu einem Zusammenprall von Teilen des Servicefahrzeugs mit Abschnitten der Außenhaut des Flugzeugs führen. Bei diesem Aufprall kann die Außenhaut beschädigt werden.
Derartige Beschädigungen der Außenhaut müssen rechtzeitig und zuverlässig erkannt werden, um die Betriebsgefahr für die Passagiere gering zu halten.
Das Problem verschärft sich durch die Tendenz, immer mehr die bisher für den Aufbau von Außenwandungen von Luftfahrzeugen üblichen Leichtmetallmaterialien durch faserverstärkte Verbundmaterialien zu ersetzen. Die faserverstärkten Verbundmaterialien bieten zwar gegenüber den Leichtmetallen erhebliche Gewichtsvorteile und Vorteile durch gezielte Anpassung von Faserstrukturen an die zu erwartenden Kräfte. Während aber Leichtmetalle bei Stößen bleibend verformbar sind, so dass Beeinträchtigungen der Außenhaut bei einer Sichtprüfung vor dem Start leicht erkennbar sind, können Stöße an faserverstärkten Verbundmaterialien jedoch zu inneren Schäden – z. B. Faserrisse, Delaminierungen – führen, die bei einer reinen Sichtprüfung von außen nicht immer erkennbar sind.
Zur Feststellung von Beschädigungen durch Stöße an Wandungen von Luftfahrzeugen ist es Stand der Technik, Methoden der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, insbesondere Sicht-, Ultraschall- und Durchstrahlungsprüfungen, zu verwenden. Diese Prüfungen müssen regelmäßig beziehungsweise auf Anforderung durchgeführt werden und sind sehr kosten- und zeitintensiv. Gleichzeitig ist es von der Aufmerksamkeit des Durchführenden abhängig, ob Beschädigungen einwandfrei erkannt werden.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein an einem Luftfahrzeug verwendbares Element zur sicheren Erfassung von Stößen auf Strukturen des Luftfahrzeuges zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Aufprallerfassungselement mit den Merkmalen des beigefügten Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Aufprallerfassungsvorrichtung, die mehrere der Aufprallerfassungselemente zum Überwachen eines gefährdeten Bereichs des Luftfahrzeuges einsetzt, sowie ein Überwachungsverfahren zum sicheren Erfassen von gefährlichen Stößen sind Gegenstand der Nebenansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Aufprallerfassungselement zum Anbau in oder an einer Wandung eines Luftfahrzeugs, um Stöße von außen zu erfassen, mit einer Sensoreinheit zur Erfassung von Stößen und einer Datenübertragungseinrichtung vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Aufprallerfassungselement hat den Vorteil, dass ein Aufprall sofort erkannt werden kann und dadurch unverzüglich auf die eventuelle Beschädigung reagiert werden kann. Weiter können die zeitintensiven Sichtkontrollen auf ein Minimum reduziert werden.
Wenn eine Energieversorgungseinheit vorgesehen ist, die das Aufprallerfassungselement mit Energie versorgt, lässt sich das Aufprallerfassungselement so ausbilden, dass es zumindest teilweise autonom arbeiten kann, so dass der Verdrahtungsaufwand verringert werden kann. Außer dem Aufwand für die Verdrahtung lässt sich so insbesondere Material und damit auch Gewicht einsparen. Dadurch lassen sich besonders vorteilhaft Bauteile aus faserverstärkten Verbundmaterialien auf Stöße überwachen, ohne deren Vorteil ge ringeren Gewichts gegenüber Leichtmetallstrukturen zu beeinträchtigen.
Vorteilhafterweise weist die Energieversorgungseinheit eine Energieerzeugungseinheit auf, die Stoßenergie in zur Energieversorgung des Aufprallerfassungselements verwendbare Energie umwandelt. Dadurch lassen sich zu erfassende Stöße gleich auch zur Energieversorgung des Aufprallerfassungselements nutzen. Dadurch lässt sich der Aufwand zur Bereitstellung von Betriebsenergie und insbesondere ein hierzu notwendiger Materialeinsatz weiter verringern. In einer bevorzugten Ausgestaltung reicht die Stoß energie zur vollständigen Energieversorgung über die Lebensdauer des Aufprallerfassungselements aus.
Ein besonders kompakter und kostengünstiger Aufbau ist erzielbar, wenn die Energieerzeugungseinheit in die Sensoreinheit integriert ist und mit dieser zusammen eine Sensor- und Energieerzeugungseinheit bildet.
Beispielsweise ist die Sensor- und Energieerzeugungseinheit durch eine Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht gebildet oder weist eine solche auf. Diese Schicht kann gleichzeitig zur Detektion eines Stoßes als auch zur Umwandlung mechanischer Stoßenergie in Betriebsenergie für das Aufprallerfassungselement dienen. In praktischer Ausführung werden zum Beispiel in der Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht Ladungsträger freigesetzt, die sich in einem geeigneten Energiespeicher speichern lassen. Die gespeicherte Energie kann einerseits ein Maß für die empfangene Stoßenergie und damit ein Maß für eine eventuelle Beschädigungsgefährdung sein und andererseits auch zum Betreiben der vorzugsweise in Ultra-Niedrigenergie-Elektronik ausgeführten Schaltung des Aufprallerfassungselements dienen. Die Sensoreinheit ist demnach vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie bei einer Druckänderung Energie abgibt, die zum Betrieb des Aufprallerfassungselements verwendbar ist.
Die Sensoreinheit weist vorzugsweise wenigstens einen druckempfindlichen Sensor für die Stoßerfassung auf oder ist durch einen oder mehrere solcher Sensoren gebildet. Zum Beispiel könnte die Sensoreinheit wenigstens einen piezoelektrischen Sensor aufweisen. Dieser könnte zum Beispiel als sensitives Element eine vorzugsweise in Schichtform ausgebildete piezoelektrische Keramik umfassen.
Eine flache Schichtform für die Sensoreinheit und/oder das gesamte Aufprallelement ist im Hinblick auf eine leichte flächenhafte Anbringbarkeit an einer zu überwachenden Wandung bevorzugt.
Demnach weist bei einer Ausführungsform die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine piezoelektrische Schicht auf.
Alternativ oder zusätzlich zu dem wenigstens einen piezoelektrischen Sensor kann die Sensoreinheit auch wenigstens einen Sensor aus einem elektroaktiven Polymer (EAP) aufweisen. Bei einer solchen Ausführungsform ist weiter aus den gleichen Gründen wie zuvor erläutert bevorzugt, wenn die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine Schicht aus dem elektroaktiven Polymer aufweist.
Wenn die Sensoreinheit wenigstens eine Kunststofffolie oder Kunststoffplatte als Trägermaterial aufweist, lässt sie sich leicht und kostengünstig aufbauen und an eine zu überwachende Wandung anbringen. Vorzugsweise ist hierzu das Kunststoffmaterial flexibel ausgebildet, damit es sich an die Konturen eines Luftfahrzeuges leicht anpassen kann. Ein entsprechendes Material kann als schützende Abdeckung der Sensoreinheit auf der Außenseite dienen.
Wenn die Sensoreinheit und/oder das Aufprallerfassungselement insgesamt eine rechteckige Form aufweist, lässt sich damit leicht ein Array aus mehreren dieser Aufprallerfassungselemente zur Überwachung einer größeren Fläche und zur Lokalisierung eines eventuellen Stoßes an einem der Aufprallerfassungselemente aufbauen. Durch die Rechteckform können nicht sensitive Zwischenbereiche klein gehalten werden und dennoch die Herstellung relative einfach, beispielsweise in Bahnenform, gestaltet werden. Weitere vorteilhafte Formen wären zum Beispiel regelmäßige Dreiecke oder Sechsecke oder sonstige Vielecke, mit denen sich wabenartige Flächenstrukturen aufbauen lassen.
Um sinnvoll Stöße erfassen zu können, ist bevorzugt, dass jedes Aufprallerfassungselement mehrere Quadratzentimeter an stoßsensitiver Erfassungsfläche aufweist. Daher ist bevorzugt, dass die Sensoreinheit wenigstens eine druckempfindliche Erfassungsfläche von etwa 1 bis 100 cm² aufweist. Die Sensoreinheit kann aber auch mehrere einzelne Erfassungsflächen aufweisen.
Weiter bevorzugt weist das Aufprallerfassungselement eine Signalverarbeitungs- und Speichereinheit zur Verarbeitung und zur Speicherung von von dem Sensorelement gelieferten Signalen auf. Die Signalverarbeitungs- und Speichereinheit umfasst weiter bevorzugt einen – vorzugsweise auch der Energieversorgungseinrichtung zugeordneten – Energiespeicher, insbesondere einen Speicherkondensator oder einen Akkumulator.
Der Energiespeicher kann einerseits zum Speichern von von der Sensoreinheit bei erfassten Stößen gelieferten Ladungsträgern – eventuell verstärkt durch eine Ladungspumpe– und somit als auszulesender Informationsspeicher dienen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Energiespeicher auch zur Energieversorgung für das Aufprallerfassungselement genutzt. In einer weiteren Ausgestaltung lässt sich der Energiespeicher auch von außen laden, beispielsweise über drahtlose oder drahtgebundene Datenkommunikationskanäle oder über sonstigen Energieauftrag (Wärmestrahlen, Licht, Vibrationsenergie, elektrische oder elektrostatische Aufladung...). Insbesondere ist bevorzugt, dass in dem Energiespeicher von der Sensoreinheit gelieferte Energie speicherbar ist. Weiter ist bevorzugt, dass die Signalverarbeitungs- und Speichereinheit die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie zur Bestimmung der Summe der durch die Sensoreinheit erfassten Aufprallenergie erfasst. Wenngleich der Energiespeicher in einer einfachen Version auch selbst unmittelbar auslesbar ist, insbesondere bei einer aktuellen Stoßüberwachung, so ist weiter bevorzugt, dass die Signalverarbeitungs- und Speichereinheit ein Speicherelement, insbesondere ein nichtflüchtiges Speicherelement, zur Speicherung einer Information über die Aufprallenergie aufweist. Darin kann die Information über erfasste Stöße bis zum nächsten Auslesen oder als Summe zum Erfassen der gesamten auf das Aufprallelement und damit auf die damit überwachte Struktur des Luftfahrzeuges während dessen Lebensdauer gespeichert werden. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich feststellen, ob die insgesamt erhaltene Stoßenergie im Verlauf einer längeren Einsatzdauer zum Beispiel durch mehrere einzelne kleinere Stöße einen bestimmten Wert überschreitet, der einen Austausch oder eine Reparatur oder Verstärkung der überwachten Struktur empfehlenswert macht, und kann rechtzeitig entsprechende Maßnahmen ergreifen.
Um den Aufwand für eine Verdrahtung, insbesondere bei gleichzeitiger Verwendung einer Vielzahl der Aufprallelemente, zu verringern ist weiter bevorzugt, dass die Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation ausgebildet ist. Insbesondere in Verbindung mit den vorteilhaften Maßnahmen für einen weitgehend selbständigen Energiehaushalt können so einzelne Aufprallerfassungselemente ganz ohne Verdrahtung auskommen. Es reicht aus, einfach die zum Beispiel als flächige Schichtstruktur oder als Aufkleber vorliegenden Aufprallelemente an einer zu überwachenden Struktur anzubringen, insbesondere anzukleben.
Das Auslesen der Information über die erfassten Stöße kann insbesondere drahtlos, beispielsweise über ein Handgerät, das in die Nähe des Aufprallerfassungselements gebracht wird, erfolgen.
Wenn die Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation mit weiteren Aufprallerfassungselementen, die entsprechend ausgebildet sind, ausgebildet ist, lässt sich auch ein Netzwerk einzelner Aufprallerfas sungselemente aufbauen, wobei die Datenübertragung von Element zu Element bis zu einem Auslesepunkt erfolgen kann.
Anstelle oder zusätzlich zu dem genannten Handgerät zur Auslesung kann auch eine stationär am Luftfahrzeug befindliche Auslesevorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise um das Luftfahrzeug permanent auf Stöße zu überwachen und entsprechende Informationen, insbesondere über einen kritischen Zustand zum Beispiel direkt ins Cockpit oder an eine zentrale Schnittstelle für Wartungszwecke zu liefern. Zum Aufbau einer solchen Auslesevorrichtung ist eine Ausführungsform eines Aufprallerfassungselements vorteilhaft, bei dem die Datenübertragungseinrichtung sowohl zur drahtlosen Datenkommunikation als auch zur drahtgebundenen Datenkommunikation ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung kann beispielsweise zusammen mit einer Reihe von rein drahtlos kommunizierenden zweiten Aufprallerfassungselementen zu einem Netzwerk zusammengeführt werden. Das zur drahtgebundenen Kommunikation fähige erste Aufprallerfassungselement kann dann die Informationen über Stöße, die durch die zugeordneten einfachen Aufprallerfassungselemente erfasst worden sind, drahtlos über das Netzwerk aus benachbarten Aufprallerfassungselementen sammeln und dann gebündelt über drahtgestützte Information an eine zentrale Auswertestelle senden.
Umgekehrt lässt sich bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Datenübertragungseinrichtung auch als Teil der Energieversorgungseinheit zum Versorgen des Aufprallerfassungselements mit Energie von außen nutzen. Demnach ist weiter bevorzugt, dass die Energieversorgungseinrichtung mit der Datenübertragungseinrichtung verbunden ist und zum Empfang von bei der und zum Zwecke der Datenkommunikation von außen auf das Aufprallerfassungselement aufgebrachter Energie zwecks Nutzung für die Energieversorgung des Aufprallerfassungselements ausgebildet ist.
Insbesondere durch mehrere miteinander kommunizierende Aufprallerfassungselemente lässt sich weiter erfindungsgemäß eine Aufprallerfassungsvorrichtung für ein Luftfahrzeug aufbauen, wobei die Aufprallerfassungselemente in wenigstens einem Gefährdungsbereichen angeordnet sind und zur Weitergabe von Informationen über Aufprallereignisse an eine Auswerteelektronik ausgebildet sind.
Weiter ist aus den zuvor erläuterten Gründen bevorzugt, in der Aufprallerfassungsvorrichtung mehrere Aufprallerfassungselemente zu einer oder mehreren Gruppe(n) zusammengefasst sind, in der/denen jeweils wenigstens ein erstes Aufprallerfassungselement drahtgebundene und wenigstens ein zweites Aufprallerfassungselement drahtlose Datenübertragung nutzen. Vorzugsweise ist je einem ersten Aufprallerfassungselement eine Vielzahl benachbarter zweiter Aufprallerfassungselemente zugeordnet.
Zum Sammeln der Informationen von den zugeordneten zweiten Aufprallerfassungselementen weist die Datenübertragungseinrichtung des wenigstens einen ersten Aufprallerfassungselements weiter bevorzugt eine Empfangseinheit auf, die zum drahtlosen Empfang von Daten ausgebildet ist, die durch die zur drahtlosen Datenkommunikation ausgebildete Datenübertragungseinrichtung des wenigstens einen zweiten Aufprallerfassungselements drahtlos gesendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung eines Luftfahrzeuges auf Stöße von außen, zeichnet sich durch Verwenden wenigstens eines der voranstehend erläuterten Aufprallerfassungselemente und/oder der voranstehend beschriebenen Aufprallerfassungsvorrichtung aus, wobei die Information der verwendeten Aufprallerfassungselemente zumindest im Zuge einer Startvorbereitung oder im Zuge von Wartungsarbeiten erfolgt.
Durch die Erfindung und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erzielbare Vorteile sind:

• Es lässt sich eine kontinuierliche/ständige Stoßüberwachung durchführen.
• Eine autonome Überwachung ist möglich.
• Komplexe Verdrahtungen sind vermeidbar.
• Eine Überwachung nicht oder nur sehr schwer zugänglicher Bereiche wird ermöglicht.
• Eine kosteneffiziente Überwachung von Luftfahrzeug-Strukturen wird ermöglicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 ein Flugzeug mit möglichen Aufprallpunkten und Aufprallursachen;
2 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Aufprallerfassungselements in einer Überblick- und Funktionsdarstellung;
3 ein Blockschaltbild als Beispiel für ein praktisches Design des Aufprallerfassungselements;
4 einen Querschnitt durch eine Sensoreinheit, welche bei dem Aufprallerfassungselement gemäß 2 und 3 verwendbar ist;
5 eine Draufsicht auf ein Sensorfeld;
6 eine Detailansicht einer Ausführungsform einer Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit;
7 eine beispielhafte Anordnung von Sensoreinheiten an einem Flugzeug;
8 eine schematische Darstellung eines ersten Aufprallerfassungselements;
9 eine schematische eine schematische Darstellung eines zweiten Aufprallerfassungselements; und
10 eine aus ersten und zweiten Aufprallerfassungselementen aufgebaute Aufprallerfassungsvorrichtung zur Überwachung von Stößen im Bereich einer Luftfahrzeugs-Tür
Das in 1 gezeigte Flugzeug 10 wird bei einem Aufenthalt in einem Flughafen von diversen mobilen und stationären Serviceeinrichtungen versorgt. Dies können insbesondere elektrische Anschlusseinheiten 12, Cateringfahrzeuge 14, Paletten- oder Containerlader 16, Bandlader 18, mobile Servicetreppen 20, Betankungseinrichtungen 22, fahrbare Wassertanks 24 und/oder Passagierbrücken 26 sein.
Diese Serviceeinrichtungen können bei einem Aufprall auf das Flugzeug 10 dessen Außenhaut beschädigen. An dem Flugzeug 10 gibt es aufgrund der Anordnung der Lademöglichkeiten des Flugzeugs bekannte Gefährdungsbereiche 28, in denen derartige Beschädigungen häufig auftreten.
Zur Detektion von Aufprallereignissen sind in den Gefährdungsbereichen 28 Aufprallerfassungselemente 30, wie sie im folgenden anhand der Darstellung in den 2 und 3 näher erläutert werden, angeordnet. 2 zeigt dabei eine schematische Übersicht über die Komponenten des Aufprallerfassungselements 30 und 3 zeigt ein praktisches Designbeispiel für das Aufprallerfassungselement 30.
Das Aufprallerfassungselement 30, dessen schematisches Blockschaltbild in 2 und 3 gezeigt ist, weist eine Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, eine Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 und eine Datenübertragungseinrichtung 36 auf.
Im folgenden wird nun anhand des Beispiels der 2 zunächst die Funktion des Aufprallerfassungselementes 30 anhand der Funktionen seiner Einzelkomponenten im Überblick näher dargestellt, bevor weiter auf die Einzelheiten im Aufbau der einzelnen Komponenten dieser Aufprallerfassungselemente 30, 31 eingegangen wird.
Funktion der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32:
Wird auf eine Sensoreinheit 38 der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, wie in 2 gezeigt, beispielsweise durch einen Aufprall eines Cateringfahrzeugs 14, ein Stoß p(t) – dargestellt als Druck p in 2 – ausgeübt, so entsteht in einer Erfassungsschicht der Sensoreinheit 38 eine elektrische Ladung q. Die elektrische Ladung q wird an die Signalverarbeitungs- und Signalspeicherungseinheit 34 weitergegeben.
Die Weitergabe von Ladungen q dient einmal der Erfassung des Stoßes und dessen Stoßenergie. Zusätzlich werden die Ladungen q zur Energieversorgung der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 verwendet.
Funktion der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit:
Die Signalverarbeitungs- und Signalspeicherungseinheit 34 sammelt die Ladungen q, die ihr von der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 zugeführt werden. Ein Ladungszähler misst dabei die in der Größe der jeweiligen Ladung q enthaltene Information 47 über die Stärke des auf Sensorelemente 38 wirkenden Drucks p und legt Daten D mit Information über Anzahl und/oder Größe der Ladung(en) q in einem (internen) Informationsspeicher ab. Des Weiteren wird die Ladung q ebenfalls zum Betrieb der Signalverarbeitungs- und Signalspeicherungseinheit 34 verwendet.
Dem Informationsspeicher ist wenigstens eine Energiespeichereinheit beigeordnet, die mittels der Ladung q und von der Datenübertragungseinrichtung 36 übertragener Energie r geladen wird. In dem Ausführungsbeispiel werden als Energiespeichereinheiten Doppelschichtkondensatoren, beispielsweise Supercaps, verwendet. Die Verwendung von anderen elektrostatischen oder elektrochemischen Energiespeichern ist ebenfalls möglich.
Die wenigstens eine Energiespeichereinheit ist nahe dem Informationsspeicher angeordnet. Die wenigstens eine Energiespeichereinheit ist durch die in dem drucksensitiven Material der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 und/oder durch RF-Leistungseinspeisung aufladbar.
Funktion der Datenübertragungseinrichtung 36:
Wie in 2 gezeigt kommuniziert die Datenübertragungseinrichtung 36 drahtlos mit einem Empfänger 48, zum Beispiel in Form eines RF-Lesers, oder mit benachbarten Aufprallerfassungselementen. Diese Drahtloskommunikation 50 läuft ähnlich ab wie die Kommunikation bei RFIDs. Die Datenübertragungseinrichtung 36 nutzt hierzu eine möglichst energiesparende RF-Elektronik und eine Antenne.
Der im wesentlichen durch die Datenübertragungseinrichtung 36 gebildete RF-Teil des Aufprallerfassungselements 30 wird außerdem zum Energietransfer von außen auf das Aufprallerfassungselement 30 zur Einspeisung von Energie r genutzt. Die eingespeiste Energie r wird zur wenigstens einen Energiespeichereinheit in der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 geliefert.
Die Datenübertragungseinrichtung 36 hat weiter direkten Zugriff auf den Informationsspeicher der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34, zum Auslesen und Weitersenden von Daten D.
Empfänger 48, mit dem das Aufprallerfassungselement 30 in Verbindung steht: Als Empfänger 48 können insbesondere ein RF-Leser oder ein oder mehrere vergleichbar aufgebaute(s) Aufprallerfassungselement(e) 30 dienen. Der Empfänger 48 kommuniziert mit der Datenübertragungseinrichtung 36 zum Austausch von Daten D und/oder zur Übertragung von Energie.
Energieversorgung:
Eine Energieversorgungseinheit 39 zur Versorgung des Aufprallerfassungselements 30 mit Betriebsenergie weist demnach als Komponenten ein zur Ladungserzeugung aufgrund von Druck geeignetes Element der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, die wenigstens eine Energiespeichereinheit der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit und ein zur Energieeinspeisung von außen geeignetes Element der Datenübertragungseinrichtung auf.
Praktisch mögliches Design:
Ein praktisch mögliches Design des Aufprallerfassungselements 30 ist in 3 dargestellt. Die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 nimmt hierbei den größten Raum in dem Aufprallerfassungselement 30 ein.
Im folgenden wird nun auf einen möglichen Aufbau der einzelnen Komponenten des Aufprallerfassungselements 30 näher eingegangen.
Zunächst wird anhand der Darstellungen der 4 und 5 die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 näher erläutert.
Die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 weist wenigstens eine auf Druck sensitive Sensoreinheit 38, insbesondere im wesentlichen gebildet durch eine drucksensitive Schicht, auf.
In nicht näher dargestellten Ausführungsformen können zum Aufbau der Sensoreinheit 38 piezoelektrische Materialien verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Sensoreinheit 38 ist in 4 gezeigt. Diese Sensoreinheit 38 beruht auf einer Technologie, bei der elektrisch leitende Polymere und Kunststofffolien 40 als Trägermaterial eingesetzt werden. Die Technologie ist näher in der WO2007/006833 A2 beschrieben, auf die für weitere Einzelheiten verwiesen wird. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 wird ein elektroaktives Polymer (EAP) 42 eingesetzt.
Da die verwendete Technologie preiswert erhältlich ist, kann die Größe der Sensoreinheit 38 den Wünschen angepasst werden.
Leitende Kunststoffoberflächen 44 werden durch Lithographie erhalten und bilden leitende Pfade auf den Kunststofffolien 40. Der Aufbau und die Verteilung der leitenden Pfade legt die Größe der Sensorelemente 38 und ihre Verteilung auf der Kunststofffolie 40 fest.
Werden auf diese Weise auf einer Kunststofffolie 40 mehrere Sensorelemente 38 zusammengefasst, so bilden sie ein Sensorfeld 46. Ein solches Sensorfeld 46 bildet, wie in 5 gezeigt, einen verteilten Drucksensor, mit dem nicht nur der Druck, sondern auch dessen Verteilung bei einem Aufprall messbar ist. In der Ausführungsform gemäß 5 sind 16 Sensoreinheiten 38 in einem rechtwinkligen Muster zu einem Sensorfeld 46 zusammengefügt.
Die zu erreichenden Messbereiche werden durch Modifikationen des elektroaktiven Polymers 42 und seiner räumlichen Ausbildung an den Einsatz angepasst.
Versuche haben gezeigt, dass mit derartigen Sensoreinheiten 38 und/oder Sensorfeldern 46 der Druck auf diese angemessen gemessen werden kann. Dabei wird während eines Aufprallereignisses ein Absinken einer Spannung oder eine Erhöhung eines Stroms beobachtet. Nach dem Aufprallereignis kehren die elektrischen Eigenschaften zu ihren Ausgangswerten zurück. Solche Messungen können beispielsweise jede Millisekunde einmal durchgeführt werden.
Einige elektroaktive Polymere 42 und Piezomaterialien sind in der Lage, Ladung für die weitere Verarbeitung und Speicherung zu erzeugen. Bei der Verwendung von leitenden Polymeren ist der Energieverbrauch niedrig und bewegt sich im Bereich von 500 mW/cm², wobei diese Energie nur während eines Aufprallereignisses benötigt wird.
Im folgenden wird der Aufbau der Signalverarbeitungs- und Speichereinheit 34 anhand der Darstellung in 6 näher erläutert.
Die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 weist eine Energieverwaltungseinrichtung 52, eine Signalverarbeitungseinrichtung 54 und den Informationsspeicher 56 auf.
Der Energieverwaltungseinrichtung 52 ist die Energiespeichereinheit 58, hier beispielsweise dargestellt in Form eines (Doppelschicht-)Kondensator, beigeordnet. Diese wird mit Hilfe der Ladung q und der Energie r von der Energieverwaltungseinrichtung 52 geladen.
Dies erfolgt insbesondere dann, wenn eine Druckänderung an einem Sensorelement 38 erfolgt und/oder die Datenübertragungseinrichtung 36 von dem Empfänger 48 aktiviert wird. Ist beides nicht der Fall, so kann die Energiespeichereinheit 58 von der Energieverwaltungseinrichtung 52 entladen werden und die daraus gewonnene Energie zur Speisung der Signalverarbeitungseinrichtung 54 und des Informationsspeichers 56 verwendet werden.
Die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 ist über zwei unterschiedliche Mechanismen mit Energie versorgbar.

1) Während eines Stoßes wird die durch die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 erzeugte Ladung gesammelt und in der Energiespeichereinheit 58 – beispielsweise einem leistungsstarken Kondensator oder einem Akkumulator gespeichert.
2) Im Falle einer aktiven Transponderverbindung über die Datenübertragungseinrichtung wird die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 über eine Transpondereinheit als Teil eines passiven Transponders mit Energie versorgt. Während dieser Zeit wird die Energiespeichereinheit 58 geladen.

Der Ladevorgang und die Versorgung der verschiedenen Komponenten werden von der Energieverwaltungseinrichtung 52 gesteuert.
Zwei verschiedene Implementierungen sind im Prinzip möglich: eine vollständig passive Implementierung und eine semiaktive Implementierung.
Bei der vollständig passiven Implementation wird die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 nur bei einem Aufprall über die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 oder während einer aktiven Drahtloskommunikation 50 über die Datenübertragungseinrichtung 36 betrieben. In diesem Fall ist nur eine kleine Energiespeichereinrichtung 58, beispielsweise ein Kondensator, notwendig.
Wenn die von der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 erzeugte Energie nicht für den Betrieb der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 ausreicht, kann auf eine semiaktive Implementierung zurückgegriffen werden. In diesem Fall sollte die Energiespeichereinheit 58 ausreichend dimensioniert werden, um die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 kontinuierlich zu betreiben. Beispielsweise wird ein Doppelschichtkondensator oder eine wiederaufladbare Batterie als Energiespeichereinheit 58 verwendet werden. Die Energiespeichereinheit 58 sollte dann regelmäßig von der Datenübertragungseinrichtung 36 aufgeladen werden.
Die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 sammelt die Ladung q, die ihr von der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 zugeführt wird. Bei einem Aufprallereignis wird die ankommende Ladung q analysiert, sobald die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 gestartet ist. Abhängig davon, welche Art von Signalverarbeitung implementiert ist, können Art und Stärke des Aufpralls quantifiziert werden. Die sich dabei ergebenden Daten D, also beispielsweise die quantifizierte Information und die Häufigkeit eines Aufpralls, werden in dem Informationsspeicher 56 gespeichert.
Der Informationsspeicher 56 umfasst in einer bevorzugten Ausführung einen nichtflüchtigen Speicher wie beispielsweise EEPROM oder FRAM. Dadurch wird vermieden, dass dem Informationsspeicher 56 kontinuierlich Energie zugeführt werden muss.
Der Informationsspeicher 56 kann von der Datenübertragungseinrichtung 36 ausgelesen werden. Ebenso ist es möglich, Parameter, beispielsweise für die Signalverarbeitung, von der Datenübertragungseinrichtung 36 in dem Informationsspeicher 56 ablegen zu lassen.
Die Datenübertragungseinrichtung 36 ist als Schnittstelle zwischen dem Empfänger 48 – RF-Leser oder benachbarte Aufprallerfassungselemente 30 – und der Speichereinrichtung 56 ausgebildet. Sie umfasst eine Sende- und Empfangseinrichtung für Funksignale, eine Antenne und Elektronik, hauptsächlich für logische Verarbeitung. Die Elektronik adressiert den Informationsspeicher 56 zur Entnahme von Daten D. Diese Daten werden dann mit Verfahren entsprechend ISO 15693 oder ähnlichen an den Empfänger 48 übertragen.
Die Sende- und Empfangseinrichtung für Funksignale und die Antenne werden gleichzeitig zur Übertragung der Energie r verwendet.
Wie in RFID-Systemen auch hat das Aufprallerfassungselement 30 eine einzigartige Identifikationsnummer zur Lokalisierung des Aufpralls. Für die Funkkommunikation liegen die bevorzugten Frequenzen in einem ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical), das bevorzugt auf der ganzen Welt verfügbar ist (zum Beispiel 13,56 MHz oder 2,4 GHz).
Dies beeinflusst die Anordnung der Aufprallerfassungselemente 30 und/oder der Antennen. Bei 13,56 MHz sollte der Abstand beispielsweise weniger als 1 m, bevorzugt wenige Zentimeter betragen.
Wie später noch anhand der 8 und 9 erläutert kann eine erste Ausführungsform der Aufprallerfassungselemente 30 – im folgenden erstes Aufprallerfassungselement 30a genannt – aufgrund einer entsprechend erweiterten Ausgestaltung der Datenübertragungseinrichtung 36 sowohl drahtgebunden als auch drahtlos kommunizieren. Eine zweite Ausführungsform der Aufprallerfassungselemente 30 – im folgenden zweite Aufprallerfassungselemente 30b genannt – sind mit einer einfachen Datenübertragungseinrichtung 36, wie zuvor anhand 2 und 3 erläutert ausgestattet, die lediglich drahtlos kommunizieren kann. Die ersten Aufprallerfassungselemente 30a, die drahtgebunden, beispielsweise mit einer Bordelektronik des Flugzeugs, kommunizieren, können neben ihrer bereits beschriebenen Funktion auch als Ausleseelement und/oder Schnittstelle ausgebildet sein, um Daten von anderen Aufprallerfassungselementen 30 an die Bordelektronik weiterzuleiten und/oder Energie aus der Bordelektronik an die zweiten Aufprallerfassungselemente 30b weiterzuleiten. Ein solches erstes Aufprallerfassungselement 30a ist vorzugsweise an eine Energieversorgungsleitung des Flugzeuges angeschlossen und wird von der Bordelektronik mit Energie versorgt. Damit lassen sich dann auch die rein drahtlosen zweiten Aufprallerfassungselemente 30b mit Energie r versorgen.
Die Aufprallerfassungselemente 30 sind vorzugsweise als flächige flexible Elemente (Patches) ausgebildet. Dadurch können sie zusammen mit anderen Modulen an oder in dem Flugzeug angebracht werden. Insbesondere können die Aufprallerfassungselemente 30 auf die Struktur des Flugzeugs aufkleben oder in die Struktur integrieren.
Eine beispielsweise Anordnung von durch die Aufprallerfassungselemente 30 gebildeten Stoßmesspatchen an einer Flugzeugstruktur ist in 7 dargestellt. Ziel ist es, Gefährdungsbereiche 28, hier beispielsweise um eine Frachtluke 62 herum mit Aufprallerfassungselementen 30 zu bedecken und so ein Aufprallerfassungsvorrichtung 60 zu bilden.
Eine solche Aufprallerfassungsvorrichtung 60 wird hauptsächlich aus den beiden Ausführungsformen 30a, 30b des Aufprallerfassungselements 30 aufgebaut.
Das einfachere zweite Aufprallerfassungselement 30b, das schematisch in 8 gezeigt ist, bildet einen drahtlosen Sensorknoten 64. Der drahtlose Sensorknoten 64 weist die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, die Signalverarbeitungs- und Speichereinheit 34 und die rein zur drahtlosen Kommunikation ausgebildete Datenübertragungseinrichtung 36 auf.
Das erste Aufprallerfassungselements 30a bildet einen drahtgebundenen Sensorknoten 66, der in 9 dargestellt ist. Bei dem drahtgebundenen Sensorknoten 66 ist zusätzlich zu den Baugruppen des drahtlosen Sensorknotens 64 einen Verdrahtungsknoten 68 vorgesehen oder ist die Datenübertragungseinrichtung 36 zusätzlich mit einem solchen Verdrahtungsknoten 68 ausgerüstet.
Die Aufprallerfassungsvorrichtung 60, wie sie beispielhaft in 10 gezeigt ist, wird von einer Mehrzahl Sensorknoten 64, 66 gebildet, die zur Aufprallerfassung in einem Gefährdungsbereich 28 (beispielsweise der Frachtluke 62) angeordnet sind. Ein solcher Aufprall könnte beispielsweise zur Lade- /Entladefahrzeuge für Luftfahrtcontainer oder Ähnliches verursacht werden. Ein Aufprall könnte Schäden, beispielsweise Risse oder Delaminierung von Verbundmaterialien, verursachen.
Die drahtlosen Sensorknoten 64 sollten in der Nähe eines drahtgebunden Sensorknotens 66 angeordnet sein. Der drahtgebundene Sensorknoten 66 ist in der Lage, einerseits mit den drahtlosen Sensorknoten 64 zu kommunizieren (lesen/schreiben) und andererseits die drahtlosen Sensorknoten 64 mit Energie zu versorgen.
Somit ist eine RFID-ähnliche Kommunikation, die Energietransfer und Kommunikation umfasst, möglich. Wie in RFID-Systemen auch haben die Sensorknoten 64, 66 einzigartige Identifikationsnummern zur Lokalisierung des Aufpralls. Das bevorzugte Frequenzband für die Drahtloskommunikation 50 ist en ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical). Weiterhin sollte das Frequenzband in der gesamten Welt frei verfügbar sein (13,56 MHz, 2,4 GHz).
Dies beeinflusst die Anordnung der Sensorknoten 64, 66. So sollte bei einer Frequenz von 13,56 MHz die Entfernung der drahtlosen Sensorknoten 64 von den drahtgebundenen Sensorknoten 66 weniger als einen Meter betragen, um eine Nahfeldenergieübertragung zu gewährleisten.
Die drahtgebundenen Sensorknoten 66 sind mit einem Bordsystem zur Signal- und Datenkommunikation und mit einer Energieversorgung des Flugzeugs 10 verbunden.
Um ausreichend Energie und Daten übertragen zu können, sind die Antennen entsprechend an der zweidimensionalen Oberfläche des Flugzeugs 10 angeordnet.
Aufgrund der drahtlosen Datenkommunikation ist es auch möglich, dass die Aufprallerfassungselemente 30 und die gesamte Aufprallerfassungsvorrichtung 60 am Boden mit einer Auslesevorrichtung, beispielsweise einem separaten Lesegerät insbesondere einem Handgerät, ausgelesen werden. Die Auslesevorrichtung könnte aber auch mit den ersten Aufprallerfassungselementen 30a zum Beispiel über eine Schnittstelle drahtgebunden verbunden werden.
Die Sensoreinheiten 38 sollten einen Aufprall auf den Flugzeugaufbau feststellen. Besonders geeignet sind piezoelektrische Keramiken oder elektroak tive Polymere 42. Diese Materialien können in den Aufbau integriert oder darauf aufgeklebt sein. Um einen Aufprall messen zu können, sollte ihre Größe in der Größenordnung mehrerer cm² liegen. Diese Materialien sind drucksensitiv.
Das von den Sensorelementen 38 kommende Signal wird in dem Sensorknoten 64, 66 vorbearbeitet. Aufgrund der drahtlosen Natur der Sensorknoten 64 sollte die Verarbeitung auf besonders energiesparende Weise geschehen (Ultra Low Power). Ein komplexer Mikroprozessor kann bei den dargestellten Ausführungsformen nicht verwendet werden, da nur kleine Batterien oder Kondensatoren in den drahtlosen Sensorknoten 64 integriert werden können.
Die vorgeschlagene Lösung nutzt beispielsweise Ladungspumpen als einen ersten Schritt. Die Sensoreinheiten 38 erzeugen Ladungen oder eine bestimmte Potenzialdifferenz (Spannung). Diese Spannung wird von der Ladungspumpe verstärkt. Schließlich wird das Signal in einem Informationsspeicher abgelegt, beispielsweise einem Flip-Flop. Bei Verwendung mehr als einer Speicherzelle kann die Stärke des Aufpralls gespeichert werden. Die Daten werden, wie weiter oben dargelegt, über die drahtgebundenen Sensorknoten 66 ausgelesen. Die Stärke des Aufpralls könnte in einer Speicherserie abgelegt werden.
Eine weitere Option bezüglich niedrigen Energieverbrauchs ist die Verwendung der elektroaktiven Polymere selbst zur Energieerzeugung. Dies bedeutet, die von dem Aufprall erzeugte Ladung wenigstens teilweise zum Betrieb der Schaltung in den drahtlosen Sensorknoten 64 zu verwenden.
Ein Hauptvorteil in der Verwendung von elektroaktiven Polymeren 42 im Vergleich zu piezoelektrischen Materialien liegt darin, dass die höhere Effizienz der elektroaktiven Polymere 42 zu einer Gewichtsreduktion des Sensoraufbaus führt.
Insgesamt ist die Aufprallerfassungsvorrichtung 60 in der Lage, einen Aufprall auf damit ausgestattete Flugzeugaufbauten mittels ladungserzeugender Materialien festzustellen, deren erzeugte Ladung an eine Signalverarbeitungselektronik mit ultraniedrigem Energieverbrauch zur weiteren Ablage in einem Speicher weitergegeben wird. Diese Daten werden schließlich von den drahtgebundenen Sensorknoten 66 ausgelesen. Während des Auslesevorgangs werden die drahtlosen Sensorknoten 64 drahtlos mit Energie versorgt. Die Energie wird zur Durchführung der Detektionsaufgabe in den drahtlosen Sensorknoten 66 gespeichert. Die Energiebilanz kann durch eine Verwendung der Sensoreinheit 38 selbst zur zusätzlichen Energieerzeugung optimiert werden.

10: Flugzeug
12: elektrische Anschlusseinheit
14: Cateringfahrzeug
16: Paletten- oder Containerlader
18: Bandlader
20: mobile Servicetreppe
22: Betankungseinrichtung
24: fahrbarer Wassertank
26: Passagierbrücke
28: Gefährdungsbereich
30: Aufprallerfassungselement
30a: erstes Aufprallerfassungselement
30b: zweites Aufprallerfassungselement
32: Sensor- und Energieerzeugungseinheit
34: Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit
36: Datenübertragungseinrichtung
38: Sensoreinheit
39: Energieversorgungseinheit
40: Kunststofffolie
42: elektroaktives Polymer
44: Kunststoffoberfläche
46: Sensorfeld
47: Information
48: Empfänger
50: Drahtloskommunikation
52: Energieverwaltungseinrichtung
54: Signalverarbeitungseinrichtung
56: Informationsspeicher
58: Energiespeichereinheit
60: Aufprallerfassungsvorrichtung
62: Frachtluke
64: drahtloser Sensorknoten
66: drahtgebundener Sensorknoten
68: Verdrahtungsknoten
D: Daten
p: Druck
q: Ladung
r: eingespeiste Energie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/006833 A2 [0068]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ISO 15693 [0087]

Claims

Aufprallerfassungselement (30) zur Anordnung in oder an einer Struktur eines Luftfahrzeugs (10), um Stöße von außen zu erfassen, mit einer Sensoreinheit (38) zur Erfassung von Stößen und einer Datenübertragungseinrichtung (36).
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Energieversorgungseinheit (39), die das Aufprallerfassungselement (30) mit Energie versorgt.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit (9) eine Energieerzeugungseinheit aufweist, die Stoßenergie in zur Energieversorgung des Aufprallerfassungselements (30) verwendbare Energie umwandelt.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinheit in die Sensoreinheit (38) integriert ist und mit dieser zusammen eine Sensor- und Energieerzeugungseinheit (32) bildet.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Energieerzeugungseinheit (32) durch eine Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht gebildet ist oder eine solche aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) bei einer Druckänderung Energie abgibt, die zum Betrieb des Aufprallerfassungsele ments (30) verwendbar ist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens einen druckempfindlichen Sensor aufweist.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens einen piezoelektrischen Sensor aufweist.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 4 und nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine piezoelektrische Schicht aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens einen Sensor aus einem elektroaktiven Polymer (42) aufweist.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 4 und nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine Schicht aus dem elektroaktiven Polymer (42) aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens eine Kunststofffolie (44) oder Kunststoffplatte und/oder wenigstens eine flexible Folie (44) oder Platte als Trägermaterial und/oder als Deckmaterial aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) eine rechteckige Form aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens eine druckempfindliche Erfassungsfläche von etwa 1 bis 100 cm² aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) mehrere Erfassungsflächen (46) aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit (34) zur Verarbeitung und zur Speicherung von von dem Sensorelement (38) gelieferten Signalen.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit (38) eine Energiespeichereinheit (58), insbesondere einen Speicherkondensator oder einen Akkumulator, aufweist.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Energiespeichereinheit (58) von der Sensoreinheit (38) gelieferte Energie speicherbar ist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit (34) ein Speicherelement (56), insbesondere ein nichtflüchtiges Speicherelement, zur Speicherung einer Information über erfasste Aufprallvorgänge aufweist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (36) zur drahtlosen Datenkommunikation ausgebildet ist.
Aufprallerfassungselement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (36) zur drahtlosen Datenkommunikation mit weiteren Aufprallerfassungselementen, die nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet sind, ausgebildet ist.
Aufprallerfassungselement (30a) nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (36) sowohl zur drahtlosen Datenkommunikation als auch zur drahtgebundenen Datenkommunikation ausgebildet ist.
Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (39) mit der Datenübertragungseinrichtung (36) verbunden ist und zum Empfang von insbesondere bei einer Datenkommunikation von außen auf das Aufprallerfassungselement (30b) aufgebrachter Energie (r) zwecks Nutzung für die Energieversorgung des Aufprallerfassungselements (30, 30b) ausgebildet ist.
Aufprallerfassungsvorrichtung (60) für ein Luftfahrzeug (10), gekennzeichnet durch mehrere Aufprallerfassungselemente (30, 30a, 30b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, die in Gefährdungsbereichen (28) angeordnet sind und zur Weitergabe von Informationen über Aufprallereignisse an eine Auswerteelektronik ausgebildet sind.
Aufprallerfassungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aufprallerfassungselemente (30, 30a, 30b) zu einer oder mehreren Gruppe(n) zusammengefasst sind, in der/denen jeweils wenigstens ein erstes Aufprallerfassungselement (30a) drahtgebundene und wenigstens ein zweites Aufprallerfassungselement (30b) drahtlose Datenübertragung nutzen.
Aufprallerfassungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (36) des wenigstens einen ersten Aufprallerfassungselements (30a) eine Empfangseinheit (48) aufweist, die zum drahtlosen Empfang von Daten ausgebildet ist, die durch die zur drahtlosen Datenkommunikation (50) ausgebildete Datenübertragungseinrichtung (36) des wenigstens einen zweiten Aufprallerfassungselements (30b) drahtlos gesendet werden.
Verfahren zur Überwachung eines Luftfahrzeuges (10) auf Stöße von außen, gekennzeichnet durch Verwenden wenigstens eines Aufprallerfassungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 23 und/oder einer Aufprallerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26 und Auslesen der Information der verwendeten Aufprallerfassungselemente (30, 30a, 30b) zumindest im Zuge einer Startvorbereitung oder Wartungstätigkeit.