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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Kraftmesssystem zur Erfassung von Kräften und Momenten eines rotierenden Körpers, ein Verfahren zum Erfassen von Kräften eines rotierenden Körpers und einen Windkanal mit einem darin angeordneten und zumindest einen Propeller aufweisenden Modell, wobei das Modell ein Kraftmesssystem besitzt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Zur Erfassung von Kräften und Momenten an einem rotierenden Körper werden üblicherweise Kraftmesseinrichtungen eingesetzt, die auf dem rotierenden Körper angeordnet sind. Es bietet sich an, zur Bestimmung der Kraftrichtungen für jede in Frage kommende Kraftrichtung mindestens eine entsprechend ausgerichtete Kraftmesseinrichtung einzusetzen, wobei die einzelnen Kraftmesseinrichtungen bevorzugt in einem 90° Winkel zueinander angeordnet sind. Zur Bestimmung der Richtung und Größe der Kräfte können die von den einzelnen Kraftmesseinrichtungen erfassten Kraftwerte zu einem Kraftvektor komponentenweise zusammengesetzt werden.
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Um etwa die Kräfte eines Propellers an einem Windkanalmodell erfassen zu können, wird üblicherweise eine rotierende Kraftmesseinrichtung in Form einer Propellerkraftwaage (auch als „rotating shaft balance”, RSB, bekannt) eingesetzt. Diese ist mechanisch mit dem Propeller an dessen Nabe verbunden. Die Übermittlung gemessener Kräfte erfolgt dabei telemetrisch über eine Paarung aus einer rotierenden und einer feststehenden Spule, alternativ auch über einen oder mehrere Schleifringe an eine feststehende Einrichtung, beispielsweise eine Auswerteeinheit oder einen Messwertaufnehmer.
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Bei einem bekannten Verfahren zum Erfassen von Propellerkräften an Windkanalmodellen werden die auftretenden Propellerkräfte in allen relevanten Raumrichtungen nur einmal für jede Umdrehung des Propellers gemessen, um dann daraus einen Kraftvektor zu berechnen. Nach dem Nyquist-Shannon-Theorem werden dabei jedoch Signalanteile, die größer als die halbe Drehfrequenz des Propellers sind, nicht erfasst. Auch höherfrequente Störungen werden nicht erfasst und können nicht vom eigentlichen Signal getrennt werden. Da mit der Rotation von rotierenden Kraftsensoren relativ zu einer im Raum feststehenden Kraft stets nur positionsabhängige Kraftkomponenten erfasst werden, die etwa einen sinusförmigen Verlauf über eine Umdrehung besitzen, ist für eine präzise Bestimmung der eigentlich vorliegenden Kraft eine ausreichende Abtastrate erforderlich.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die auftretenden Kräfte für jede Umdrehung mit einer konstanten, ausreichend hohen Abtastrate erfasst. Die Zusammenfassung zu Kraftvektoren erfolgt dann durch eine rechnerische Positionsbestimmung basierend auf dem Rotationsfortschritt über der eingestellten Drehzahl. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch die direkte Abhängigkeit der ermittelten Kraftrichtung und des Kraftwerts von der Rotationsgeschwindigkeit, so dass für eine korrekte Positionsermittlung zwingend eine konstante Umdrehungsgeschwindigkeit vorausgesetzt werden muss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist demnach als eine Aufgabe der Erfindung anzusehen, ein System und Verfahren zum Messen von an einem rotierenden Körper auftretenden Kräften und Momenten vorzuschlagen, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere ist eine Aufgabe der Erfindung, ein solches System und Verfahren vorzuschlagen, das möglichst flexibel eine präzise Ermittlung von Kräften und Momenten an einem rotierenden Körper erlaubt und dabei unabhängig von der vorherrschenden Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Körpers ist.
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Die Aufgabe wird bezüglich des Systems gelöst durch ein Kraftmesssystem zur Erfassung von Kräften an einem rotierenden Körper mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung der Erfindung zur Erläuterung auch auf eine Ausführungsform eingegangen wird, die sich auf ein Verfahren zum Erfassen von Kräften an einem Propeller an einem Windkanalmodell z. B. eines Flugzeugs orientiert. Dort werden teilweise Achsen benannt oder durch einen Index angedeutet, die der Norm EN 9300 (auch ISO 1151) entnommen sind. Diese beziehen sich auf das fachübliche körperfeste Koordinatensystem eines Flugzeugs, bei dem die X-Achse die Längsachse des Flugzeugs repräsentiert, die Y-Achse die Querachse und die Z-Achse die Hochachse. Demnach wird die Rotationsebene eines Propellers eines Windkanalmodells durch die y-z-Achsen aufgespannt, so dass dort wirkende Kräfte mit FY und FZ bezeichnet werden können, und Momente um diese beiden Achsen mit MY und MZ. Sämtliche Kräfte, die in X-Richtung verlaufen, liegen demnach nicht in der Rotationsebene, sondern senkrecht dazu. Hierbei ist FX die Schubkraft des Propellers und MX beispielsweise ein notwendiges Moment zur Rotation des Propellers.
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Das erfindungsgemäße Kraftmesssystem weist mindestens eine rotierende Kraftmesseinrichtung, eine Positionserfassungseinheit und eine Auswerteeinheit auf. Die Auswerteeinheit ist dabei sowohl mit der Positionserfassungseinheit als auch mit der Kraftmesseinrichtung verbunden.
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Die rotierende Kraftmesseinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Kraft in einer bestimmten, von einer Ausgestaltung und Einbausituation der Kraftmesseinrichtung abhängigen Kraftrichtung zu erfassen. Hierzu sind Kraftsensoren zu verwenden.
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Ein Kraftsensor könnte bevorzugt als ein Dehnungsmessstreifen (DMS) ausgeführt sein, der zum Messen einer Dehnung verwendet werden kann, aus der über Kenntnis des betreffenden, der Dehnung unterworfenen Materials die zugehörige Kraft ermittelbar ist. Die Kraftmesseinrichtung weist bevorzugt mehrere Kraftsensoren auf, bevorzugt mindestens einen Kraftsensor für jede betreffende Kraft- bzw. Raumrichtung.
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Die Positionserfassungseinheit ist zum Erfassen der jeweiligen Position der Kraftmesseinrichtung eingerichtet. Bei rotierenden Kraftmesseinrichtungen könnte die Position insbesondere eine Winkelposition sein, die einen Winkel zu einer Referenzposition angibt.
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Die Auswerteeinheit ist weiterhin dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der jeweils erfassten Position einen gemessenen Kraftwert im Raum zuzuordnen, um für jede Umdrehung des rotierenden Körpers die auftretende Kraft präzise zu erfassen. Die Auswerteeinheit kann dabei eine Erfassung von Kraftwerten veranlassen, indem bei vorbestimmten Zwischenpositionen des rotierenden Körpers die Kraftmesseinrichtung ausgelesen wird und deren bereitgestellten Werte für eine weitere Verwendung festgehalten werden.
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Durch die direkte Verkopplung einer Positionserfassungseinheit mit einer Auswerteeinheit, die für mehrere Positionen eine Kraftmessung erlaubt, kann bei jeder beliebigen Position des rotierenden Körpers ein Datenpunkt erfasst werden, der sich aus der aktuellen Position und der an dieser Position gemessenen Kraft zusammensetzt.
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Durch die wiederholte Messung an unterschiedlichen Positionen kann damit ein Feld von Kräften auf der gesamten Rotationsebene und in senkrechter Richtung dazu gebildet werden, was einer Auswerteeinheit abhängig von der Anzahl der verwendeten Datenpunkte die Auswertung der auftretenden Kräfte insbesondere in der Rotationsebene deutlich vereinfacht.
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Einem Fachmann wird anhand des beschriebenen allgemeinen Aufbaus klar, dass hier sämtliche Kräfte und Momente in sämtlichen Raumrichtungen erfasst werden können. Dies betrifft demnach nicht nur Kräfte in der Rotationsebene, sondern auch Kräfte, die senkrecht zu der Rotationsebene verlaufen. In der weiter nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Figuren wird der Schwerpunkt auf der Bestimmung von Kräften und Momenten in der Rotationsebene gerichtet, da diese Kräfte eine direkte Abhängigkeit von der Umdrehung des rotierenden Körpers aufweisen. Dies ist jedoch nicht so zu verstehen, dass sämtliche Kräfte und Momente senkrecht zu der Rotationsebene ausgeklammert werden, oder die Erfindung auf sämtliche Kräfte innerhalb der Rotationsebene beschränkt ist.
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Eine zum Erfassen einer Drehbewegung geeignete Positionserfassungseinheit kann auf vielfältige Weise realisiert werden. Grundsätzlich erfolgt eine Sensierung einer Drehbewegung zwischen einem feststehenden Bauteil und einem sich drehenden Bauteil. Eines der Bauteile könnte etwa eine Lochscheibe oder einen Zahnring aufweisen, wobei eine Positionserfassungseinheit dann einen Metallsensor aufweisen könnte. Bei einer derartigen Ausgestaltung werden am Ausgang des Metallsensors der Positionserfassungseinheit impulsförmige Signale generiert, wenn sich die Lochscheibe oder der Zahnring am Metallsensor vorbeibewegt, wobei dann der Rotationsfortschritt durch Zählung der impulsförmigen Signale und die Rotationsgeschwindigkeit durch Ermittlung der Impulsfrequenz bestimmbar ist.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, voneinander beabstandete und auf dem Umfang eines achszentrischen Umfangs Magnetelemente einzusetzen, die sich bei Drehung des rotierenden Körpers an einem Magnetfeldsensor vorbeibewegen. Auch bei einer solchen Ausgestaltung werden am Ausgang des Magnetfeldsensors impulsförmige Signale generiert, die zur Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit unter Ermittlung der Impulsfrequenz oder zur Bestimmung der Position aus der Zählung der Impulse verwendet werden können.
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In einer anderen, ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform wird eine Lochscheibe oder ein Zahnring eingesetzt, wobei die Positionserfassungseinheit ein photoelektrischer Sensor und insbesondere eine Lichtschrankeneinrichtung ist, welche dazu eingerichtet ist, bei Rotation des rotierenden Körpers impulsförmige Signale zu produzieren, die gemäß vorangehender Beschreibung zur Positionsbestimmung bzw. Rotationsgeschwindigkeitsermittlung verwendet werden können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform könnte die Positionserfassungseinheit eine erste Positionsmarkierung und eine erste Positionsmarkierungserfassungseinheit aufweisen. Die erste Positionsmarkierung könnte eine optische Markierung, eine lichtdurchlässige Öffnung, ein Magnetelement oder eine Ausnehmung sein, die über eine optische oder magnetische Positionsmarkierungserfassungseinheit bei einer Relativbewegung periodisch erfasst werden kann und dazu dient, eine vollständige Umdrehung des rotierenden Körpers zu markieren.
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Gleichzeitig weist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zwei oder mehr zweite Positionsmarkierungen auf, die wie die erste Positionsmarkierung ausgeführt sein können und Zwischenschritte oder -positionen, d. h. Inkremente, einer Umdrehung des rotierenden Körpers markieren. Zur Erfassung werden zweite Positionsmarkierungserfassungseinheiten eingesetzt, die diese Zwischenpositionen erfassen können und auf die gleiche Weise ausgeführt sein können, wie die ersten Positionsmarkierungserfassungseinheiten.
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Die Auswerteeinheit ist ferner dazu eingerichtet, bei Erkennung einer ersten Positionsmarkierung ein neues Datenfeld für erfasste Kräfte anzulegen, das während einer gesamten Umdrehung mit erfassten Kraftwerten gefüllt werden könnte. Dadurch könnten, etwa in Form einer Matrix, eine Vielzahl von Datenfeldern bereitgestellt werden, in denen jeweils die erfassten Kräfte über eine gesamte Rotation des rotierenden Körpers abgelegt sind. Dadurch kann bei einer Auswertung leicht auf zeitlich diskrete Abschnitte eines Messverlaufs zugegriffen und ein zeitlicher Winkel- und Kraftverlauf erstellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der rotierende Körper eine Mehrzahl von zweiten Positionsmarkierungen auf, die über einen zu einer Drehachse des rotierenden Körpers konzentrisch angeordneten Kreises verteilt sind. Eine derartige Konstellation kann als Indexierung bezeichnet werden, die in äquidistanter Weise auf dem Umfang des rotierenden Körpers angeordnet ist. Durch eine Erfassungseinheit kann diese Abfolge von zweiten Positionsmarkierungen jeweils ein Impuls oder Signal gewonnen werden, dass ein Rotationsinkrement zurückgelegt wurde. Diese Signale können mit den erfassten Kraftwerten über der Zeit korreliert werden, so dass eine genaue Angabe der Position des rotierenden Körpers angegeben werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, gesteuert von den zweiten Positionsmarkierungen die Erfassung der Kraft über die Kraftmesseinheit zu veranlassen. Dies stellt demnach eine Umkehrung des vorangehend geschilderten Vorgehens dar, denn es werden für vorgegebene Positionen die Kräfte erfasst, statt für erfasste Kräfte die Positionen zu ermitteln. Dadurch kann bei einer für den jeweiligen Anwendungszweck vorteilhaften Ausführung der Indexierung in vorher festgelegten Schritten eine Krafterfassung auf der Rotationsebene durchgeführt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der rotierende Körper oder ein damit verbundener und mitrotierender Körper mindestens drei zweite Positionsmarkierungen auf. Nach dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem ist es üblich, dass ein kontinuierliches, bandbegrenztes Signal mit einer Frequenz abgetastet wird, die mehr als der zweifachen Maximalfrequenz entspricht. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass für jede Rotation mehr als zwei Abtastungen vorgenommen werden sollten. Eine höhere Abtastrate als die zweifache Drehfrequenz sollte demnach verwendet werden, um höherfrequente Störungen ausreichend genau identifizieren zu können. Dementsprechend bietet es sich an, für jede Rotation insgesamt drei oder mehr Abtastungen vorzunehmen, so dass durch drei zweite Positionsmarkierungen insgesamt drei Abtastschritte initiiert werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der rotierende Körper oder ein damit verbundener und mitrotierender Körper mindestens 12 zweite Positionsmarkierungen auf. Höherfrequente Störungen machen sich im Frequenzspektrum bis 4. Ordnung bemerkbar. Um sie zu erfassen, sollten bei der Abtastung mindestens 12 Abtastschritte pro Umdrehung realisiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, ein Auswerteverfahren basierend auf einer Fourier-Analyse durchzuführen, um Signalanteile, die höhere Frequenzen als die Drehfrequenz haben, auszufiltern. Mit folgenden prinzipiellen Gleichungen würden Kräfte F
y, F
z sowie die Momente M
y, M
z in der Rotationsebene des rotierenden Körpers bei der Drehfrequenz ermittelt werden, wenn nur eine Kraftmesseinheit rotieren würde:
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Dabei bedeuten:
- Fy, Fz, My, Mz:
- berechnete, auf Drehfrequenz gefilterte Kräfte im ruhenden Koordinatensystem,
- N:
- Anzahl der Triggerpositionen für eine Umdrehung, insbesondere die Anzahl von ersten und zweiten Positionsmarkierungen
- Fy,i, Fz,i, My,i, Mz:
- Signalamplitude des Kraftsensors an der Position i,
- φ:
- aktueller Drehwinkel an der Position i im ruhenden Koordinatensystem.
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Das erfindungsgemäße Kraftmesssystem ist beispielsweise besonders dafür geeignet, die Kräfte von Propeller zu erfassen, die sich an einem Windkanalmodell befinden. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Kraftmesssystems für diese Aufgabe kann die Variabilität der Drehzahl der Propeller während einer Messung im Windkanal gewährleistet werden, wobei gleichzeitig die an dem Propeller wirkenden Kräfte und Momente drehzahlunabhängig sehr präzise erfasst werden können.
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Der rotierende Körper ist dabei als ein Propeller realisiert, der über eine Nabe an einem feststehenden Motor angeordnet ist. Die Positionserfassungseinheit könnte zwischen dem Motor und dem Propeller angeordnet sein, so dass etwa der Propeller auf einer zu dem Motor gewandten Fläche Positionsmarkierungen oder andere Indexierungs- oder Markierungselemente aufweist. Da bei der Anordnung von Messvorrichtungen an Windkanalmodellen darauf geachtet werden sollte, weder die Strömung noch die charakteristischen Bewegungseigenschaften von Körpern zu beeinflussen, könnte die Positionserfassungseinheit auch an einer Antriebswelle zwischen einer Antriebseinheit und dem Propellers oder an einem Wellenfortsatz hinter dem Motor angeordnet sein. Eine über der Antriebseinheit üblicherweise angeordnete. Verkleidung führt dazu, dass die Strömung dann nicht beeinflusst wird. Da weiterhin die Positionserfassungseinheit von dem Propeller entfernt angeordnet ist, ist zu erwarten, dass dessen Eigenschaften bezüglich rotationsinduzierter Vibrationen oder anderer Bewegungsphänomene nicht beeinflusst werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bezüglich des Verfahrens gelöst durch ein Verfahren zum Erfassen von Kräften an einem rotierenden Körper gemäß dem weiteren unabhängigen Anspruch.
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Die Aufgabe bezüglich der Vorrichtung wird ebenso gelöst durch einen Windkanal mit einem darin angeordneten und zumindest einen Propeller aufweisenden Modell, bei dem der Propeller angetrieben wird und zumindest eine Kraftmesseinrichtung an zumindest einer Propellerantriebswelle angeordnet sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kraftmesssystems an einem Motor für einen Propeller eines Windkanal-Flugzeugmodells.
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2 zeigt ein Windkanalmodell eines Flugzeugs mit Propellern und einem erfindungsgemäßen Kraftmesssystem.
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3a–3c zeigen verschiedene mögliche Positionserfassungseinheiten.
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4 zeigt ein schematisches, blockbasiertes Diagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 1 wird in einer schematischen Darstellung eine Anwendung der erfindungsgemäßen Kraftmesseinrichtung dargestellt. Ein etwa an einem Windkanal-Flugzeugmodell angeordneter, feststehender Motor 2 treibt einen Propeller 4 als rotierenden Körper an, der eine mit dem Motor 2 verbundene Propellernabe 6 und an der Propellernabe 6 angeordnete Propellerblätter 7 aufweist. In Längsrichtung (x-Achse) vor dem Motor 2 ist eine Kraftmesseinrichtung 8 in Form einer Propellerkraftwaage angeordnet, die mit dem Propeller 4 rotiert und dazu eingerichtet ist, an dem Propeller 4 auftretende Kräfte und Momente zu messen.
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Zur Übertragung der von der Kraftmesseinrichtung 8 ermittelten Größen an eine Auswerteeinheit 10 wird beispielhaft eine Spulenpaarung eingesetzt, bei der eine Spule in der Kraftmesseinrichtung und eine dem Propeller 4 nachgeschaltete Spule 12 einen Übertrager bilden, wobei die nachgeschaltete Spule 12 mit der Auswerteeinheit 10 zum Übermitteln der Daten drahtlos oder drahtgebunden gekoppelt ist. Diese Anordnung kann auch zur Übertragung elektrischer Leistung an eine Kraftmesseinrichtung verwendet werden, falls dies bauartbedingt erforderlich sein sollte und zeichnet sich besonders durch einen wartungsfreien und reibungslosen Betrieb aus.
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Die Auswerteeinheit 10 ist lediglich symbolisch dargestellt und kann sowohl in der Nähe des Motors 2 als auch an einem weiter entfernten Ort eines Windkanalmodells oder gänzlich in einem benachbarten oder entfernten Raum angeordnet sein, solange die elektrische Verbindung zu der Kraftmesseinrichtung 8 zur Übertragung der Kraft abhängigen elektrischen Signale gewährleistet bleibt.
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Bevorzugt zwischen dem Propeller 4 und der Spule 12 ist eine Positionserfassungseinheit 14 angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die Rotation in Form des Winkels φ bzw. dessen zeitliche Ableitung als Winkelgeschwindigkeit zu insbesondere in einer inkrementellen Weise zu erfassen, auf das in nachfolgender 3a und 3b näher eingegangen wird.
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Ziel der Kombination aus der Kraftmesseinrichtung 8, der Positionserfassungseinheit 14 und der Auswerteeinheit 10 ist, eine Kraft F zu ermitteln, die beispielsweise auf der Rotationsebene in y-z-Erstreckung liegt. Das Kraftmesssystem ist dabei dazu eingerichtet, eine Abhängigkeit zwischen dem aktuellen Winkel φ und der aufgenommenen Kraft bzw. den Momenten erfassen zu können, völlig unabhängig von der jeweiligen Rotationsgeschwindigkeit. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit 10 dazu eingerichtet, für vorgegebene Winkelpositionsinkremente Messwerte zu erfassen und auszuwerten.
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Das Kraftmesssystem bietet sich, wie in 2 dargestellt, besonders für Kraftmessungen an Propeller 104 eines Windkanalmodells 108 an. Diese Propeller 104 weisen Propellernaben 102 auf, welche über einen Motor 106 angetrieben werden. Der Motor 106 und der Propeller 104 sind an einem Windkanalmodell 108 angeordnet, welches sich in einem Windkanal 110 befindet. Hierdurch kann eine besonders effektive und sehr präzise Kraftmessung erreicht werden, die gemäß 3a–3c durch eine Positionserfassungseinheit und einen entsprechenden Auswertealgorithmus sehr vorteilhaft gegenüber bekannten Vorgehensweisen aus dem Stand der Technik ist.
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3a zeigt eine der Spule 12 zugewandte rotierende Fläche in einer Draufsicht in x-Richtung, die sich etwa an einer Welle zwischen dem Propeller 4 und dem Motor 2 befindet oder an einem Wellenfortsatz hinter dem Motor 2 auf dessen dem Propeller 4 abgewandten Seite. Auf dieser Fläche sind beispielhaft optische Positionsmarkierungen 202, 204 und 206 angeordnet, die zur Erfassung der Rotation verwendet werden. Eine Positionserfassungseinheit 212 könnte hiermit beispielsweise in Form von Kombinationen aus Lichtemitter und -empfänger oder optische Bildaufnehmer 208 und 210 realisiert sein, die dazu eingerichtet sind, die Positionsmarkierungen 202, 204 und 206 beim Vorbeistreichen zu erkennen. Die erste Positionsmarkierung 206 dient beispielsweise dazu, eine vollständige Umdrehung des Körpers 8 festzustellen, um einen Referenzpunkt für jede Umdrehung zu definieren. Um optische Bildaufnehmer und die Anzahl der angeordneten Positionsmarkierungen zu minimieren könnte beispielhaft die erste Positionsmarkierung 206 länger als die zweiten Positionsmarkierungen 202 und 204 ausgeführt sein, so dass die erste Positionsmarkierung 206 sowohl als erste, als auch als zweite Positionsmarkierung verwendet werden kann. Durch den optischen Aufnehmer 208 kann ein Überstreichen der ersten Positionsmarkierung 206 festgestellt werden, wobei der zweite optische Aufnehmer 210 das Vorbeistreichen der ersten Positionsmarkierung 202 und der ersten Positionsmarkierung 206 feststellen kann.
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Wie vorangehend erläutert ist die in 3a dargestellte Anzahl von zweiten Positionsmarkierungen 202, 204 (und 206) beispielhaft gewählt. Höherfrequenten Störungen, die sich in einem Frequenzspektrum bis 4. Ordnung bemerkbar machen, kann mit 12 oder mehr zweiten Positionsmarkierungen begegnet werden, um sie zu erfassen.
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Wie in 3a dargestellt, kann dies in Abhängigkeit des Winkels φ zu einer Abfolge von Signalen führen, die jeweils ein Bewegungsinkrement repräsentieren und beispielhaft auch die Vollendung einer vollständigen Umdrehung.
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In 3b und 3c sind weitere Positionserfassungseinheiten 214 und 220 gezeigt, die jeweils auf einem Umfang eines rotierenden Körpers 216 und 226 Ausnehmungen 217 und 227 aufweist, die entweder von einem Magnetsensor 218 oder durch eine Lichtschrankenanordnung mit einem Lichtemitter 222 und einem Lichtempfänger 224 beim Überstreichen erfasst werden.
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4 zeigt schließlich eine blockbasierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erfassen von Kräften eines rotierenden Körpers. Dieses weist im Wesentlichen die Schritte des Rotierens 302 des rotierenden Körpers, des Erfassens 304 der Position des rotierenden Körpers, des Messen 306 einer Kraft auf den rotierenden Körper mittels eine Kraftmesseinrichtung und des Zuordnens 308 der erfassten Position zu der ermittelten Kraft. Das Verfahren kann weiterhin auch den Schritt des Veranlassens 310 des Messens einer Kraft bei Erreichen einer vorbestimmten Position umfassen.
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Ergänzend sei darauf hinzuweisen, dass „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein” oder „eine” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm EN 9300 [0008]
- ISO 1151 [0008]
