DE102008010018A1 - Richtkopf mit berührungsloser Energie- und Datenübertragung - Google Patents
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Abstract
Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung durch elektrische oder magnetische Felder, deren Übertragungsmittel als Übertragungsmodule TM ausgebildet sind, die um einen zentralen Freiraum 20 als ringförmige Modulbank angeordnet sind, deren Modulhälften 22, 23 auf ineinander greifenden drehbeweglich gelagerten Lagerringen 24, 25 unter Einschluss eines Luftspaltes 26 angeordnet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung durch elektrische oder magnetische Felder, insbesondere für einen Richtkopf zum Einweisen eines Trägers, zum Beispiel eines Luftfahrzeuges, auf ein zugewiesenes Ziel.
- Solche Richtköpfe weisen optoelektrische Systeme zur Erzeugung eines eine Visierlinie bestimmenden Abtaststrahles auf, der über eine in Azimut und Elevation auszurichtende Apertur auf einen Zielpunkt auszurichten ist, über die auch die vom Zielpunkt reflektierte Strahlung aufzunehmen ist. Diese Richtköpfe umfassen daher alle bewegten mechanischen, optischen und elektrischen Komponenten, die zum Ausrichten und Nachführen der Strahlenbündel, zum Beispiel einer Laserquelle und zur Aufnahme der vom Zielpunkt reflektierten IR-Strahlung erforderlichen Sensoren.
- Um auch unter Flugbedingungen aerodynamische Einflüsse auf den Träger und das Richtsystem möglichst gering zu halten, ist bei der Auslegung des Richtsystems eine Minimierung der Baugröße sowie ein geringes Gewicht aller Komponenten erforderlich. Hierzu müssen zwecks Erzielung der gemeinsamen Apertur die Strahlengänge von La serquelle und Trackersensoren zwecks Erzielung der gemeinsamen Apertur parallel überlagert sein. Deren Ausrichtung erfolgt mit einer optischen Gimbalanordnung bestehend aus mehreren Umlenkspiegeln, die um zwei zueinander senkrechte Drehachsen-Azimut und Elevationrotieren. Dieser Aufbau erfordert eine kontaktlose Energie- und Datenübertragung mit umlaufender Bewegungsmöglichkeit der Bauteile. Die Forderung eines wartungsfreien Langzeiteinsatzes unter den Belastungen des jeweiligen Trägers schließt den Einsatz von Schleifkontakten zur störungsfreien Energie- und Datenübertragung weitestgehend aus.
- Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe es ist eine hierfür besonders geeignete neue Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung zu schaffen, die diesen Anforderungen genügt.
- Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Die erfindungsgemäße insbesondere für den Einsatz in einem Richtkopf mit in Azimut und Elevation ausrichtbarer Apertur für den gemeinsamen Austritt der zum Zielpunkt ausgesendeten und von diesem reflektierten Strahlung geeignete Anordnung ermöglicht, die Strahlengänge eines solchen Richtkopfes koaxial zu den der kontaktlosen Energie- und Datenübertragung dienenden Bauelemente zu führen, die als Übertragungsmodule nach Art einer Transformatorenbank auf miteinander korrespondie renden ringförmigen und drehbar ineinandergreifenden Lagerflanschen austauschbar angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist zur rotatorischen Grobnachführung der Übertragermodule – Ausrichtung der Apertur des Richtkopfes im Azimut – dem einen ringförmigen Lagerflansch ein antreibender Positionierantrieb zugeordnet. Die ringförmige Ausbildung der in einander greifenden drehbeweglichen Lagerflansche und die Ausbildung der Übertragungselemente als Module, ermöglicht ferner auf einfache Weise einander zugeordnete Kondensatorplatten für eine kapazitive Signalübertragung vorzusehen, die in ringförmiger oder zylinderförmiger Ausbildung in die Module integriert sind. Die als Module ausgebildeten Übertragungselemente weisen einen verlustarmen segmentierten Kernaufbau mittels radial angeordneten U-Kernen mit ringförmigen Wicklungen auf, was zu einer einfachen Größenanpassung, leichten Montierbarkeit der Wicklungen sowie einer großen der Wärmeabfuhr dienenden Oberfläche der Anordnung führt.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung eines eine Anordnung nach der Erfindung aufweisenden Richtkopfes; -
2 einen Schnitt durch einen napfförmig ausgebildeten Montageflansch mit zwei ineinandergreifenden relativ zueinander drehbeweglichen Lagerringen zur Aufnahme der als Module ausgebildeten Übertragungselemente für die kontaktlose Energie- und Datenübertragung; -
3 im Schnitt eine Einzelheit der Anordnung nach1 im vergrößerten Maßstab und -
4 eine Draufsicht auf die Anordnung nach2 . - Als bevorzugtes Anwendungsbeispiel der nachfolgenden beschriebenen Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung durch elektrische und/oder magnetische Felder ist ein der Einweisung eines mobilen Trägers, insbesondere eines Luftfahrzeuges auf ein zugewiesenes Ziel dienender sogenannter Richtkopf
10 gewählt, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken. - Ein solcher Richtkopf umfasst, wie
1 zeigt, eine Laserbaugruppe12 , ein Wärmebildgerät13 , eine der parallelen Überlagerung der Strahlengänge von Laserbaugruppe und Wärmebildgerät dienende sowie eine Gimbalanordnung aufweisende optische Baugruppe15 , die von einem diese Baugruppen gegenüber atmosphärischen Störungen frei haltendem Dom16 verschlossen ist, welcher eine Aperturöffnung17 aufweist. Diese Aperturöffnung17 ist sowohl in Azimut als auch in Elevation im Bezug auf die zentrale Achse19 ausrichtbar angeordnet. - Die vorstehend genannten Baugruppen sind einem trägerfesten Montageflansch
18 zugeordnet in der Weise, dass die Gesamtanordnung längs der zentrischen Achse19 einen durchgehend freien Raum20 zur Strahlenführung5 aufweist, dem ein Spiegel21 zur Feinstabilisierung der Strahlenbündel zugeordnet ist. Die hierfür erforderlichen Antriebe und Regelkreise sind an sich bekannt und daher der besseren Übersicht wegen hier weggelassen. - Um einen wartungsfreien Langzeiteinsatz der Anordnung zu ermöglichen erfolgt die Energie- und Datenübertragung kontaktlos. Hierzu weist der napfförmig ausgebildete in
2 im Schnitt dargestellte Montageflansch18 Übertragungsmodule TM auf, deren Modulhälften22 ,23 – siehe3 – jeweils zu einer ringförmigen Transformatorenbank zusammengefasst sind und längs von den einander zugewandten Ringflächen zweier Lagerringe24 und25 unter Einschluss eines Luftspaltes28 gehalten sind. - Der Lagerring
24 ist mit der eine zentrische Öffnung26 aufweisenden Bodenfläche27 des Montageflansches18 mittels Schrauben29 fest verbunden, während der in diesen eingreifenden Lagerring25 über Kugellager30 im Lagerring24 drehbeweglich gelagert ist. Der Lagerring25 geht an der Bodenfläche27 des Montageflansches18 abgewandten Stirnseite in einen Flansch31 über, der mittels eines Ringsteges32 und einer Ringscheibe33 die Kugellager30 umfasst, wie3 zeigt. - Mit dem Flansch
31 ist ein Antriebsmotor34 festverbunden, über den eine Grobeinstellung des Lagerringes25 über eine nicht näher dargestellte Getriebeverbindung37 erfolgt. Über einen Schleifkontakt38 kann die jeweilige Grob-Einstelllage des Lagerringes25 abgetastet werden. - Die Hälften
22 und23 der Übertragungsmodule TM bestehen jeweils aus einer segmentierten Schalenkernanordnung aus verlustarmen, radial zur Achse19 angeordneten U-Kernen mit ringförmigen Wicklungen41 , die über den Drehantrieb34 ansteuerbare Wicklungsanzapfungen42 aufweisen, vgl.4 . - Anstelle der transformatorischen Energie- und Datenübertragung kann auch eine Übertragung mittels elektrischer Felder erfolgen, hierzu dienen ring- bzw. zylinderförmig ausgebildete Kondensatorplatten
43 und44 , die, wie2 zeigt, mit den Hälften22 und23 der Übertragungsmodule TM festverbunden sind. - Die vorstehend beschriebene Ausbildung und Anordnung der Übertragungsmodule TM ermöglicht eine kontaktlos arbeitende Anordnung zur Energie- und Datenübertragung zu schaffen, die eine mittige Baufreiheit für die Durchführung von Strahlenbündeln aufweist, wie sie insbesondere beim Einsatz dieser Anordnung in Verbindung mit Richtköpfen erforderlich ist.
-
- 10
- Richtkopf
- 12
- Laserbaugruppe
- 13
- Wärmebildgerät
- 15
- Baugruppe
- 16
- Dom
- 17
- Aperturöffnung
- 18
- Montageflansch
- 19
- Achse
- 20
- Freiraum
- 21
- Spiegel
- 22
- Modulhälfte
- 23
- Modulhälfte
- 24
- Lagerring
- 25
- Lagerring
- 26
- Luftspalt
- 27
- Bodenfläche
- 28
- Luftspalt
- 29
- Schraube
- 30
- Kugellager
- 31
- Flansch
- 32
- Steg
- 33
- Ringscheibe
- 34
- Drehantrieb
- 37
- Getriebeverbindung
- 38
- Schleifkontakt
- 41
- Wicklungen
- 42
- Wendungsanzapfungen
- 43
- Kondensatorplatten
- 44
- Kondensatorplatten
- TM
- Übertragungsmodul
Claims (7)
- Anordnung zur kontaktlosen Energie- und Datenübertragung durch elektrische und/oder elektromagnetische Felder, deren einen Luftspalt (
26 ) kontaktlos überbrückende Übertragungsmittel als Übertragungsmodule (TM) ausgebildet und um einen zentralen Freiraum (20 ) als ringförmige Modulbank angeordnet sind mit relativ zueinander beweglich gelagerten Modulhälften (22 ,23 ). - Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in seiner Bodenfläche (
27 ) eine zentrale Öffnung (26 ) aufweisenden napfförmigen Montageflansch (18 ), dem ein Lagerring (24 ) zur Aufnahme der einen Hälfte (22 ) der Übertragungsmodule (TM) und ein dazu drehbeweglich gelagerter damit korrespondierender Lagerring (25 ) zur Aufnahme der anderen Hälfte (23 ) der Übertragungsmodule (TM) zugeordnet ist, deren einander zugewandte, Flächen einen Luftspalt (28 ) einschließen, wobei der drehbewegliche Lagerring (25 ) an seiner der Bodenfläche (27 ) des Montageflansches (18 ) abgewandten Stirnseite in einen ringförmigen, einen zur Bodenfläche (27 ) weisenden Steg (32 ) aufweisenden Flansch (31 ) zur Aufnahme der koaxialen Drehan triebes (34 ) für den drehbeweglichen Lagerring (25 ) übergeht. - Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Lagerringen (
24 ,25 ) angeordneten Kugellager (30 ) mittels einer mit dem Steg (32 ) des Lagerringes (25 ) verschraubten Ringscheibe (33 ) gehalten sind. - Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmodule (TM) transformatorische Übertragungsmodule mit einer verlustarmen aus segmentierten U-Kernen bestehenden radial zur Achse (
19 ) ausgerichteten Schalenkernanordnung mit ringförmigen Wicklungen (41 ) sind. - Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der transformatorischen Signalübertragung dienenden Übertragungsmodule (TM) Wendungsanzapfungen (
42 ) aufweisen, die über den Drehantrieb (34 ) ansteuerbar sind. - Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Übertragungsmodulen (TM) zwecks kontaktloser kapazitiver Signalübertragung ring- bzw. zylinderförmig ausgebildete Kondensatorplatten (
43 ,44 ) zugeordnet sind. - Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch deren Anwendung als Drehübertrager für einen Richtkopf (
10 ) mit einer im Azimut und Elevation ausrichtbaren Aperturöffnung (17 ) für den Durchtritt von auf einem Zielpunkt ausgesendeter und von dieser reflektierten Lese- und/oder IR-Strahlung.
Priority Applications (2)
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EP2128835A3 (de) | 2013-04-24 |
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