DE102017100876B4

DE102017100876B4 - Checkweigher for measuring shear forces of electric space propulsion drives

Info

Publication number: DE102017100876B4
Application number: DE102017100876.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Neumann; Patrick Dahm
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2019-02-07
Anticipated expiration: 2037-01-19
Also published as: DE102017100876A1

Abstract

Schubwaage (1) zum Messen einer Schubkraft eines Triebwerks mit
- einer Basis (2);
- einer Plattform (8) zum Befestigen des in einer horizontalen Schubrichtung (9) ausgerichteten Triebwerks;
- in der Schubrichtung (9) hintereinander angeordneten Festkörpergelenken (7), die in einer Grundstellung der Schubwaage (1) von der Basis (2) vertikal nach oben zu der Plattform (8) verlaufen und in der Schubrichtung (9) aus der Grundstellung eine Relativbewegung der Plattform (8) gegenüber der Basis (2) gegen eine von null ansteigende elastische Gegenkraft erlauben; und
- einer elektrischen Kompensationskraftquelle (20), mit der in der Schubrichtung (9) eine die Schubkraft des Triebwerks kompensierende variable Kompensationskraft zwischen der Plattform (8) und der Basis (2) aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Festkörpergelenke (7) durch ein zwischen der Basis (2) und der Plattform (8) angeordnetes Stabwerk gebildet sind, das in der Grundstellung von der Basis (2) vertikal nach oben zu der Plattform (8) verlaufende Stäbe (17) aus einem keramischen Material oder einem Glasmaterial umfasst.

Push balance (1) for measuring a thrust of an engine with
- a base (2);
- A platform (8) for fixing the aligned in a horizontal thrust direction (9) engine;
- In the thrust direction (9) successively arranged solid joints (7) extending in a basic position of the push scale (1) from the base (2) vertically upwards to the platform (8) and in the thrust direction (9) from the basic position a Allow relative movement of the platform (8) with respect to the base (2) against a zero increasing elastic reaction force; and
- An electric compensation force source (20), with the in the thrust direction (9) a thrust force of the engine compensating variable compensation force between the platform (8) and the base (2) can be applied, characterized in that the solid state joints (7) by a between the base (2) and the platform (8) arranged truss, which in the basic position of the base (2) vertically upwards to the platform (8) extending rods (17) made of a ceramic material or a glass material.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schubwaage zum Messen einer Schubkraft eines Triebwerks. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Schubwaage zum Messen einer Schubkraft eines Triebwerks, die (i) eine Basis, (ii) eine Plattform zum Befestigen des in einer horizontalen Schubrichtung ausgerichteten Triebwerks, (iii) in der Schubrichtung hintereinander angeordnete Festkörpergelenke, die in einer Grundstellung der Schubwaage von der Basis vertikal nach oben zu der Plattform verlaufen und in der Schubrichtung aus der Grundstellung eine Relativbewegung der Plattform gegenüber der Basis gegen eine von null ansteigende elastische Gegenkraft erlauben, und (iv) eine elektrische Kompensationskraftquelle aufweist, mit der in der Schubrichtung eine die Schubkraft des Triebwerks kompensierende variable Kompensationskraft zwischen der Plattform und der Basis aufbringbar ist.The invention relates to a push balance for measuring a thrust of an engine. In particular, the invention relates to a thrust scale for measuring a thrust of an engine, the (i) a base, (ii) a platform for securing the oriented in a horizontal thrust direction engine, (iii) in the thrust direction successively arranged solid state joints in a Starting position of the thrust scale from the base vertically upwards to the platform and allow in the thrust direction from the basic position, a relative movement of the platform relative to the base against a zero-increasing elastic reaction force, and (iv) has an electrical compensation force source with the in the thrust direction an engine compensating the thrust force compensating variable compensation force between the platform and the base can be applied.

Hinsichtlich des Triebwerks, dessen Schubkraft mit der Schubwaage gemessen werden soll, geht es insbesondere um einen elektrischen Raumfahrtantrieb, bei dem ein Schub zu MasseVerhältnis eine ungefähre Größenordnung von 0,01 N/kg aufweist. Dies bedeutet, dass ein Triebwerk mit einer Masse von 1 kg eine Schubkraft in der ungefähren Größenordnung von 10 mN liefert. Aktuelle elektrische Raumfahrtantriebe stellen Schubkräfte in einem typischen Bereich von wenigen mN bis wenigen 100 mN bereit. Grundsätzlich können aber auch Triebwerke mit Schubkräften von einigen 100 µN bis 500 mN und mehr von Interesse sein.With regard to the engine whose thrust force is to be measured with the push balance, it is particularly concerned with an electric space propulsion drive in which a thrust to mass ratio has an approximate order of magnitude of 0.01 N / kg. This means that an engine with a mass of 1 kg provides thrust in the approximate order of 10 mN. Current electric space propulsion systems provide thrust forces in a typical range of a few mN to a few 100 mN. In principle, however, engines with thrust forces of a few 100 μN to 500 mN and more may be of interest.

Eine Schubwaage zum Messen von Schubkräften derartiger elektrischer Raumfahrtantriebe muss in der Lage sein, die relativ große Masse des Triebwerks abzustützen und zugleich die relativ kleinen Schubkräfte quantitativ zu erfassen.A push scale for measuring shear forces of such electric space propulsion systems must be able to support the relatively large mass of the engine and at the same time to quantitatively detect the relatively small thrust forces.

Eine weitere Herausforderung an Schubwaagen für elektrische Raumfahrtantriebe besteht darin, dass elektrische Raumfahrtantriebe nur im Vakuum betrieben und entsprechend auch nur im Vakuum gemessen werden können. Die Schubwaage muss daher auch für den Betrieb in einer Vakuumkammer geeignet sein.A further challenge in the case of electric scales for electric space propulsion systems is that electric space propulsion drives can only be operated under vacuum and, accordingly, can only be measured in a vacuum. The push balance must therefore also be suitable for operation in a vacuum chamber.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Eine Schubwaage mit den eingangs gelisteten Bestandteilen, die damit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entspricht, ist aus K .G .Xu und M L. R. Walker, Rev. Sci. Instrum. 80, 055103 (2009) bekannt. Hier sind die Festkörpergelenke durch Blattfedern ausgebildet, wobei jedes Festkörpergelenk zwei in einem seitlichen Abstand nebeneinander angeordnete und in einer Ebene verlaufende Blattfedern umfasst. Die unteren Enden der Blattfedern sind starr an der Basis eingespannt, während die oberen Enden der Blattfedern starr an der Plattform eingespannt sind. In der Grundstellung der Schubwaage verlaufen die Blattfedern vertikal von der Basis zu der Plattform. So bildet die Schubwaage ein umgekehrtes Federpendel, das mit der Kompensationskraftquelle in dem labilen Gleichgewicht gehalten wird, in dem es sich in der Grundstellung befindet. Dazu muss die Kompensationskraftquelle die von dem jeweiligen Triebwerk auf die Plattform ausgeübte Schubkraft genau kompensieren. Somit zeigt eine Stromstärke eines in der elektrischen Kompensationskraftquelle fließenden Stroms die zu messende Schubkraft an. In dem Paper von K. G. Xu und M. L. R. Walker ist ausgeführt, dass Temperaturänderungen die Steifigkeit der Festkörpergelenke ändern können, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt.A reciprocating balance with the initially listed components, which thus corresponds to the preamble of claim 1, is known from K.G.Xu and M. L. R. Walker, Rev. Sci. Instrum. 80, 055103 (2009). Here, the solid-state joints are formed by leaf springs, each solid-body joint comprising two leaf springs arranged side by side at a lateral spacing and extending in one plane. The lower ends of the leaf springs are rigidly clamped to the base, while the upper ends of the leaf springs are rigidly clamped to the platform. In the basic position of the balance, the leaf springs run vertically from the base to the platform. Thus, the push balance forms an inverted spring pendulum, which is held in the unstable equilibrium with the compensation force source in which it is in the basic position. For this purpose, the compensation power source must compensate exactly for the thrust exerted by the respective engine on the platform thrust. Thus, a current of a current flowing in the electric compensation power source indicates the thrust to be measured. In the paper by K.G. Xu and M.L. R. Walker, it is stated that temperature changes can alter the stiffness of the solid-state joints, affecting measurement accuracy.

Polk, J. E. [et al.]: Recommended Practices in Thrust Measurements, 33^rd International Electric Propulsion Conference, Washington, DC, October 2013 , beschreiben eine weitere Schubwaage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, die das Prinzip eines umgekehrten Pendels verwirklicht. Hier verlaufen vertikale Seitenplatten zwischen der untenliegenden Basis und der obenliegenden Plattform zum Befestigen des Triebwerks. Die vertikalen Seitenplatten sind über untere Festkörpergelenke an die Basis und über obere Festkörpergelenke an die Plattform elastisch angekoppelt. Polk, JE [et al.]: Recommended Practices in Thrust Measurements, ^33rd International Electric Propulsion Conference, Washington, DC, October 2013 describe a further thrust balance with the features of the preamble of claim 1, which realizes the principle of an inverted pendulum. Here are vertical side plates between the underlying base and the overhead platform for attaching the engine. The vertical side plates are elastically coupled to the base via lower solid joints and to the platform via upper solid joints.

Aus der DE 10 2006 007 406 B3 ist eine Schubmessbrücke zur messtechnischen Erfassung des Schubs von Triebwerken bekannt. Die Schubmessbrücke umfasst eine Tischplatte, die über vertikal ausgerichtete deformierbare Verformungselemente an einer darunter angeordneten Basis abgestützt ist. Die Verformungselemente werden auch als Biegungselemente bezeichnet, werden aber bezüglich ihrer konkreten Ausgestaltung nicht näher beschrieben. Die Auslenkung der Tischplatte gegenüber der Basis wird berührungslos mittels eines optoelektronischen Sensors erfasst.From the DE 10 2006 007 406 B3 is a shear bridge for metrological detection of the thrust of engines known. The shear bridge comprises a table top which is supported by vertically oriented deformable deformation elements on an underlying base. The deformation elements are also referred to as bending elements, but are not described in detail with respect to their specific design. The deflection of the table top relative to the base is detected contactlessly by means of an optoelectronic sensor.

Aus der DE 10 2011 116 975 B3 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Schubkraft eines Triebwerks bekannt, das an einer Stützstruktur eines Fahrzeugs gelagert ist. Dabei wird mittels eines Dehnungsmessstreifens die Dehnung eines Strukturelements erfasst, auf das die Schubkraft des Triebwerks einwirkt. Bei dem Strukturelement handelt es sich um ein stabförmiges Schubelement, über das die Schubkraft des Triebwerks in eine Struktur des Fahrzeugs eingeleitet wird.From the DE 10 2011 116 975 B3 For example, a method and apparatus for determining the thrust of an engine mounted on a support structure of a vehicle is known. In this case, the elongation of a structural element is detected by means of a strain gauge, which acts on the thrust of the engine. The structural element is a rod-shaped pushing element, via which the thrust of the engine is introduced into a structure of the vehicle.

Aus der US 2015/0292967 A1 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen der Schubkraft eines Triebwerks bekannt, die ebenfalls einen Dehnungsmessstreifen an einer das Triebwerk tragenden Struktur aufweist. Zusätzlich ist ein Beschleunigungsaufnehmer vorgesehen, dessen Signal bei der Bestimmung des Schubs aus dem Signal des Dehnungsmessstreifens berücksichtigt wird.From the US 2015/0292967 A1 a device for determining the thrust of an engine is known, which also has a Has strain gauges on a structure supporting the engine. In addition, an accelerometer is provided, the signal of which is taken into account when determining the thrust from the signal of the strain gauge.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schubwaage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei der das Auftreten thermischer Beeinträchtigungen des Messergebnisses konstruktiv verhindert ist.The invention has for its object to show a push balance according to the preamble of claim 1, wherein the occurrence of thermal impairments of the measurement result is structurally prevented.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schubwaage mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schubwaage sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.The object is achieved by a push balance with the features of independent claim 1. Preferred embodiments of the push-balance according to the invention are defined in the dependent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Eine erfindungsgemäße Schubwaage zum Messen einer Schubkraft eines Triebwerks weist (i)eine Basis, (ii) eine Plattform zum Befestigen des in einer horizontalen Schubrichtung asugerichteten Triebwerks, (iii) in der Schubrichtung hintereinander angeordnete Festkörpergelenke, die in einer Grundstellung der Schubwaage von der Basis vertikal nach oben zu der Plattform verlaufen und in der Schubrichtung aus der Grundstellung eine Relativbewegung der Plattform gegenüber der Basis gegen eine von null ansteigende elastische Gegenkraft erlauben, und (iv) eine elektrische Kompensationskraftquelle auf, mit der in der Schubrichtung eine die Schubkraft des Triebwerks kompensierende variable Kompensationskraft zwischen der Plattform und der Basis aufbringbar ist. Erfindungsgemäß sind die Festkörpergelenke durch ein zwischen der Basis und der Plattform angeordnetes Stabwerk gebildet, das in der Grundstellung von der Basis vertikal nach oben zu der Plattform verlaufende Stäbe aus einem keramischen Material oder einem Glasmaterial umfasst.A thrust balance according to the invention for measuring a thrust of an engine has (i) a base, (ii) a platform for securing the asugerichtung in a horizontal thrust direction, (iii) in the thrust direction successively arranged solid joints, in a basic position of the thrust balance from the base extend vertically up to the platform and in the thrust direction from the home position allow relative movement of the platform relative to the base against a zero increasing elastic reaction force, and (iv) an electrical compensation force source with the thrust of the engine compensating in the thrust direction variable compensation force between the platform and the base can be applied. According to the invention, the solid-state hinges are formed by a framework arranged between the base and the platform which, in the basic position, extends from the base vertically upwards to the platform, extending rods made of a ceramic material or a glass material.

Es versteht sich, dass die Stäbe des Stabwerks der erfindungsgemäßen Schubwaage, um die Festkörpergelenke auszubilden, mit ihren Enden jeweils einerseits an der Basis und andererseits an der Plattform eingespannt sind.It is understood that the rods of the framework of the push balance according to the invention to form the solid joints are clamped with their ends on the one hand to the base and on the other hand to the platform.

Stäbe aus den genannten anorganischen Materialien sind zwar relativ steif, weisen aber dennoch eine für den Aufbau einer Schubwaage zum Messen der kleinen Schubkraft eines elektrischen Raumfahrtantriebs ausreichende Elastizität auf. Zugleich sind sie mit ausreichend hohen Druckkräften belastbar, um die Masse solcher Triebwerke abzustützen. Vor allem aber weisen Stäbe aus den genannten anorganischen Materialien über einen großen Temperaturbereich nur einen kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und eine geringe Abhängigkeit ihrer physikalischen Eigenschaften von ihrer Temperatur auf. Hinzu kommt eine bei Glas und auch bei vielen Keramiken geringe thermische Leitfähigkeit, die die Übertragung von Wärme aus dem Bereich des Triebwerks über das Stabwerk minimiert.Although rods of the inorganic materials mentioned are relatively stiff, they nevertheless have sufficient elasticity for the construction of a push scale for measuring the small thrust of an electric space propulsion system. At the same time they can be loaded with sufficiently high compressive forces to support the mass of such engines. Above all, however, rods of the inorganic materials mentioned have only a small coefficient of thermal expansion over a wide temperature range and a low dependence of their physical properties on their temperature. In addition, there is a low thermal conductivity in glass and also in many ceramics, which minimizes the transfer of heat from the area of the engine via the framework.

Die erfindungsgemäße ungewöhnliche Ausbildung der Festkörpergelenke durch ein Stabwerk aus keramischem oder Glasmaterial bietet die genannten Vorteile hinsichtlich der thermischen Stabilität der Schubwaage. Potentielle Nachteile, beispielsweise die Gefahr von Brüchen der relativ sprödem Stäbe des Stabwerks aufgrund ihrer geringen Biegefestigkeit, kann dabei durch Gegenmaßnahmen begegnet werden, wie sie im Folgenden beschrieben werden.The inventive unusual embodiment of the solid state joints by a framework of ceramic or glass material offers the advantages mentioned in terms of thermal stability of the reciprocating balance. Potential disadvantages, for example the risk of fractures of the relatively brittle rods of the framework due to their low flexural strength, can be countered by countermeasures, as described below.

Jedes Festkörpergelenk kann zwei in der Grundstellung vertikal nach oben zu der Plattform verlaufende Stäbe, die in einem quer zu der Schubrichtung verlaufenden Abstand zueinander angeordnet sind, und zwei zwischen den Enden dieser Stäbe als Kreuzstreben verlaufende weitere Stäbe umfassen. Das die Festkörpergelenke ausbildende Stabwerk wird durch die Kreuzstreben in der horizontalen Querrichtung zu der Schubrichtung ausgesteift. Die Kreuzstreben sorgen dabei nicht nur für eine seitliche Führung der Plattform quer zu der Schubrichtung, sondern verhindern auch eine Biegebeanspruchung der vertikalen Stäbe quer zu der Schubrichtung. Die als Kreuzstreben angeordneten weiteren Stäbe sind Teile der Festkörpergelenke; das heißt, auch die weiteren Stäbe werden bei Auslenkung der Plattform gegenüber der Basis in der Schubrichtung elastisch gebogen.Each solid-body joint may comprise two rods extending vertically upwards to the platform in the basic position, which are arranged at a distance to one another transversely to the direction of thrust, and two further rods extending between the ends of these rods as cross struts. The solid structure joints forming framework is stiffened by the cross struts in the horizontal transverse direction to the thrust direction. The cross struts not only provide for a lateral guidance of the platform transverse to the thrust direction, but also prevent a bending stress of the vertical bars transverse to the thrust direction. The crossbars arranged further rods are parts of the solid state joints; that is, the other rods are bent elastically upon deflection of the platform relative to the base in the thrust direction.

Der Abstand der beiden in der Grundstellung vertikal verlaufenden Stäbe jedes Festkörpergelenks kann 0,7- bis 3-mal, das heißt beispielsweise 1,5-mal, so groß sein wie die Länge dieser vertikalen Stäbe zwischen ihren Enden. Mit größer werdendem Abstand der vertikalen Stäbe steigt die Quersteifigkeit der Festkörpergelenke. Bezogen auf die Gesamtlänge aller Stäbe nimmt aber auch ihre Steifigkeit in der Schubrichtung zu. In diesem Zusammenhang erweist sich ein Abstand der vertikalen Stäbe als günstig, der etwas größer ist als ihre Länge.The distance between the two vertically extending rods of each solid-state joint may be 0.7 to 3 times, that is, for example, 1.5 times, as large as the length of these vertical rods between their ends. As the distance between the vertical bars increases, the transverse rigidity of the solid-state joints increases. In relation to the total length of all rods but also increases their rigidity in the thrust direction. In this context, a distance of the vertical bars proves to be favorable, which is slightly larger than their length.

Alle Stäbe des Stabwerks weisen zwischen ihrem maximalen Durchmesser und ihrer Länge zwischen ihren Enden ein Streckungsverhältnis von typischerweise mindestens 1 : 15 auf. Häufig beträgt es 1 : 20. Es kann aber auch 1 : 25 oder größer sein. In jedem Fall sind die Stäbe verglichen mit Ihrer Länge vergleichsweise dünn. Absolut liegt der Durchmesser der Stäbe typischer Weise im Bereich von 3 bis 10 mm, zum Beispiel bei etwa 5 mm.All rods of the framework have an aspect ratio of typically at least 1:15 between their maximum diameter and their length between their ends. Often it is 1:20. It can also be 1:25 or greater. In any case, the bars are comparatively thin compared to their length. In absolute terms, the diameter of the bars is typically in the range of 3 to 10 mm, for example about 5 mm.

Auch wenn die Stäbe des Stabwerks einen anderen mindestens zweifach rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen können, sind sie vorzugsweise sämtlich von kreisrundem Querschnitt. Although the rods of the framework may have another at least two-fold rotationally symmetrical cross-section, they are preferably all of circular cross-section.

Hinsichtlich des Materials der Stäbe ist die Verwendung von Quarzglas oder anderen Materialien mit einer zumindest annähernd gleich kleinen Wärmeausdehnung und einem annähernd gleich kleinen Elastizitätsmodul bevorzugt. Wegen der Verfügbarkeit und der günstigen Kosten ist jedoch die tatsächliche Ausbildung aller Stäbe des Stabwerks aus Quarzglas günstig. Grundsätzlich können aber auch beispielsweise die vertikalen Stäbe aus einem anderen Material ausgebildet sein als die weiteren als Kreuzstreben dienenden Stäbe. Auch die Querschnitte der vertikalen und der weiteren Stäbe können unterschiedlich gewählt werden. Darüber hinaus können auch die Stäbe der einzelnen Festkörpergelenke unterschiedlich ausgebildet sein. Dies sind jedoch sämtlich keine bevorzugten Maßnahmen; das heißt, in der Regel sind keine besonderen Vorteile mit ihnen verbunden. Es kann jedoch günstig sein, wenn die die Kreuzstreben ausbildenden weiteren Stäbe dünner sind als die vertikalen Stäbe, um ihren Einfluss auf die Steifigkeit der Festkörpergelenke klein zu halten.With regard to the material of the rods, the use of quartz glass or other materials having at least approximately equal thermal expansion and an approximately equal modulus of elasticity is preferred. However, due to availability and low cost, the actual design of all rods of the quartz glass framework is favorable. In principle, however, for example, the vertical bars may be formed of a different material than the other rods serving as cross struts. The cross sections of the vertical and the further rods can be chosen differently. In addition, the rods of the individual solid-state joints can be designed differently. However, these are not all preferred measures; that is, there are usually no special benefits associated with them. However, it may be favorable if the further bars forming the cross struts are thinner than the vertical bars, in order to minimize their influence on the rigidity of the solid-body joints.

Zumindest in der Schubrichtung - aber auch in allen horizontalen Richtungen - können starr an der Basis abgestützte Anschläge für die Plattform vorgesehen sein, die die Auslenkung der Plattform in der jeweiligen horizontalen Richtung so begrenzen, dass eine Überschreitung der Biegefestigkeit der Stäbe des Stabwerks ausgeschlossen ist. Da bei der erfindungsgemäßen Schubwaage die Auslenkung der Plattform gegenüber der Basis durch die Schubkraft des jeweiligen Triebwerks kompensiert wird, ist es für die Funktion der erfindungsgemäßen Schubwaage nicht erforderlich, dass sich die Plattform stärker gegenüber der Basis verschieben lässt. Typischerweise ist es ausreichend, wenn sich die Plattform in der Schubrichtung aus der Grundstellung um plus/minus 1 % der Länge der Stäbe gegenüber der Basis auslenken lässt, die in der Grundstellung von der Basis vertikal nach oben zu der Plattform verlaufen. Dies entspricht einer absoluten Auslenkung von plus/minus wenigen Millimetern. Dabei ist es unschädlich, wenn die unkompensierte Schubkraft die Plattform soweit gegenüber der Basis auslenkt, dass die Plattform an die Anschläge anschlägt, so lange diese Möglichkeit bei der Ansteuerung der Kompensationskraftquelle berücksichtigt wird.At least in the thrust direction - but also in all horizontal directions - can be provided rigidly supported on the base stops for the platform, which limit the deflection of the platform in the respective horizontal direction so that exceeding the flexural strength of the bars of the framework is excluded. Since in the push balance according to the invention, the deflection of the platform relative to the base is compensated by the thrust of the respective engine, it is not necessary for the function of the push balance according to the invention that the platform can move more towards the base. Typically, it is sufficient if the platform is deflectable in the thrust direction from the home position by plus / minus 1% of the length of the bars relative to the base, which in the home position extend vertically upwardly from the base to the platform. This corresponds to an absolute displacement of plus / minus a few millimeters. It is harmless if the uncompensated thrust deflects the platform so far relative to the base that the platform abuts the attacks, as long as this possibility is taken into account in the control of the compensation power source.

In einer konkreten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schubwaage weist die Plattform zwei in einem vertikalen Plattenabstand parallel zueinander verlaufende Platten auf, die durch Stützelemente punktuell starr aneinander abgestützt sind, wobei die Stützelemente mit begrenztem horizontalen Spiel durch eine starr an der Basis gelagerte Isolierplatte verlaufen. Dieses begrenzte Spiel der Stützelemente in der Isolierplatte stellt die Anschläge für die Plattform bereit. Zugleich schirmt die Isolierplatte die Kompensationskraftquelle aber auch das Stabwerk thermisch gegenüber dem Triebwerk ab. Dies gilt insbesondere dann, wenn die die beiden Platten der Plattform verbindenden Stützelemente aus thermisch isolierendem Material, wie beispielsweise Quarzglas, oder zumindest aus schlecht Wärme leitendem Material, wie beispielsweise Edelstahl, ausgebildet sind.In a concrete embodiment of the push balance according to the invention, the platform has two plates running parallel to each other in a vertical plate spacing, which are supported by supporting elements selectively fixed to each other, wherein the support elements extend with limited horizontal play by a rigidly mounted on the base insulating. This limited play of the support elements in the insulating plate provides the stops for the platform. At the same time the insulating plate shields the compensation power source but also the framework thermally against the engine. This is especially true when the two plates of the platform connecting support elements of thermally insulating material, such as quartz glass, or at least from poor heat conductive material, such as stainless steel, are formed.

Die Minimalanzahl und zugleich die bevorzugte Anzahl der Stützelemente ist drei.The minimum number and at the same time the preferred number of support elements is three.

Die Isolierplatte kann an der Basis insbesondere über mindestens ein Paar von parallel zueinander ausgerichteten Rahmenelementen gelagert sein. Bevorzugt sind zwei solcher Paare von Rahmenelementen, die jeweils an den Längskanten und den Querkanten der Basis und der Isolierplatte befestigt sind.The insulating plate may be mounted on the base in particular via at least one pair of parallel aligned frame members. Preferred are two such pairs of frame members which are respectively secured to the longitudinal edges and the transverse edges of the base and the insulating plate.

Um flexible Versorgungsleitungen für das auf der Plattform befestigte Triebwerk mit möglichst geringem Einfluss auf das Messen der Schubkraft vorzusehen, können die flexiblen Versorgungsleitungen jeweils U-förmig zwischen einer ortsfest an der Plattform angeordneten ersten Einspannstelle und einer auf etwa gleicher Höhe erhöht und ortsfest gegenüber der Basis angeordneten zweiten Einspannstelle verlaufen. Dabei kann sich der U-förmige Verlauf der Versorgungsleitungen zwischen einer Grundplatte und einer mit vertikalem Abstand dazu verlaufenden weiteren Platte der Basis hindurch erstrecken, und die Versorgungsleitungen können jeweils zu zweit im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer in Schubrichtung verlaufenden vertikalen Längsmittelebene der Schubwaage verlaufen und angeordnet sein.In order to provide flexible supply lines for the mounted on the platform engine with the least possible impact on measuring the thrust, the flexible supply lines each U-shaped between a fixedly arranged on the platform first clamping and one increases to about the same height and fixed relative to the base arranged second clamping point. In this case, the U-shaped course of the supply lines between a base plate and a vertically spaced extending further plate of the base extend therethrough, and the supply lines can each extend in pairs substantially mirror-symmetrical to a direction of thrust extending vertical longitudinal center plane of the thrust balance and arranged ,

Eine Steuerung der erfindungsgemäßen Schubwaage steuert die Kompensationskraft der elektrischen Kompensationskraftquelle vorzugsweise abhängig von einem Positionssignal eines zwischen der Plattform und der Basis angeordneten Positionssensors oder Wegaufnehmers so aus, dass das Positionssignal das Einhalten der Grundstellung anzeigt. Dann zeigt eine Stromstärke eines in der elektrischen Kompensationskraftquelle zur Erzeugung der Kompensationskraft fließenden Stroms die zu messende Schubkraft an. Diese Funktion und der entsprechende Aufbau der Kompensationskraftquelle sind grundsätzlich bekannt, ebenso dass die Kompensationskraftquelle vorzugsweise kontaktlos arbeitet, beispielsweise indem sie eine magnetische Kraft zwischen einer Tauchspule und einem Permanentmagneten hervorruft. Der Positionssensor arbeitet vorzugsweise ebenfalls kontaktlos, beispielsweise optisch.A control of the push balance according to the invention controls the compensation force of the electric compensation force source preferably in response to a position signal of a position sensor or displacement sensor arranged between the platform and the base so that the position signal indicates the maintenance of the home position. Then, a current of a current flowing in the electric compensation force source for generating the compensation force indicates the thrust to be measured. This function and the corresponding construction of the compensation force source are basically known, and the compensation force source preferably operates without contact, for example by causing a magnetic force between a plunger coil and a permanent magnet. The position sensor preferably also operates without contact, for example optically.

Um die erfindungsgemäße Schubwaage zu kalibrieren, kann eine beispielsweise mit einem Servo- oder Schrittmotor gegenüber der Basis in der horizontalen Schubrichtung definiert verfahrbare Kalibriereinrichtung vorgesehen sein, die ab einem ersten Verfahrweg über eine Feder mit einer bekannten Federkennlinie an der Plattform anschlägt. Über ihren weiteren Verfahrweg bringt die Kalibiereinrichtung eine aufgrund der bekannten Federkennlinie in bekanntem Maße ansteigende Kraft auf die Plattform auf. Genau diese Kraft sollte dann von der Schubwaage gemessen werden, oder die Schubwage ist auf diese Kraft zu kalibrieren. Die Kalibrierung mit dieser federbasierten Kalibriereinheit ist auch im Vakuum durchführbar. In order to calibrate the thrust balance according to the invention, a calibrating device which can be moved, for example, with a servo or stepper motor relative to the base in the horizontal thrust direction, can be provided which abuts against the platform from a first traverse path via a spring with a known spring characteristic. Via its further travel path, the calibration device applies a force which increases to a known degree due to the known spring characteristic to the platform. It is this force that should be measured by the wheel balance, or the wheelbarrow should be calibrated to this force. Calibration with this spring-based calibration unit can also be carried out in a vacuum.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Festkörpergelenk die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Festkörpergelenk, zwei Festkörpergelenke oder mehr Festkörpergelenke vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die die jeweilige Schubwaage aufweist.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". So if, for example, a solid-state joint is mentioned, this is to be understood as meaning that exactly one solid-body joint, two solid-state joints or more solid-state joints are present. The features cited in the claims can be supplemented by other features or be the only features that has the respective thrust balance.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.

Figurenlistelist of figures

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 ist eine Explosionszeichnung von Teilen einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schubwaage.
2 zeigt einen Zusammenbau von Teilen gemäß 1.
3 ist eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schubwaage mit Versorgungsleitungen für ein auf deren Plattform zu befestigendes Triebwerk und
4 ist eine perspektivische Ansicht der Schubwaage gemäß 3.

In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.

1 is an exploded view of parts of a first embodiment of the push balance according to the invention.
2 shows an assembly of parts according to 1 ,
3 is a front view of a second embodiment of the push balance according to the invention with supply lines for an on the platform to be fixed engine and
4 is a perspective view of the balance according to 3 ,

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Die in den 1 und 2 anhand von Teilen wiedergegebene Schubwaage 1 weist eine Basis 2 auf. Zu dieser Basis 2 gehören neben einer unteren horizontal verlaufenden Platte 3 eine Isolierplatte 4 sowie die Isolierplatte 4 und die Platte 3 an ihren Längskanten und Querkanten miteinander verbindende Rahmenelemente 5 und 6. Insgesamt gibt es zwei Paare von Rahmenelementen 5 und 6, von denen 1 aber nur ein Rahmenelement 5 und ein Rahmenelement 6 und 2 nur ein einziges Rahmenelement 6 zeigt. Über zwei Festkörpergelenke 7 ist eine Plattform 8 in einer horizontalen Schubrichtung 9 elastisch an der Basis 2 abgestützt. In vertikaler Richtung sind die Festkörperelemente 7 hingegen zur steifen Abstützung der Plattform 8 und eines daran montierten, hier nicht dargestellten Triebwerks an der Basis 2 ausgebildet. Auch in horizontaler Richtung quer zu der Schubrichtung 9 ist die Plattform 8 steif an der Basis 2 abgestützt. Die Plattform 8 umfasst zwei Platten 10 und 11, von denen die obere Platte 10 als Montageplatte 12 mit Befestigungslöchern 13 zum unmittelbaren Befestigen des jeweiligen Triebwerks ausgebildet ist. Dem gegenüber ist die untere Platte 11, die unterhalb der Isolierplatte 4 verläuft skelettiert, und an ihr sind die oberen Enden der Festkörpergelenke 7 befestigt, deren unteren Enden an der Platte 3 der Basis 2 befestigt sind. Die beiden Platten 10 und 11 der Plattform 8 sind über Stützelemente 14 miteinander verbunden, die sich durch Löcher 15 in der Isolierplatte 4 hindurch erstrecken. Dabei weisen die bolzenförmig ausgebildeten Stützelemente 14 Spiel in den Durchgangslöchern 15 auf. Anders gesagt erlauben die Durchgangslöcher 15 eine begrenzte Bewegung der Plattform 8 gegenüber der Basis 2, bis die Stützelemente 14 an die Ränder der Durchgangslöcher 15 anschlagen. Auf diese Weise ist das Durchbiegen der Festkörpergelenke 7 eng begrenzt. Die Festkörpergelenke 7 umfassen jeweils vier Sockelstücke 16 zur starren Befestigung an der Platte 3 beziehungsweise der Platte 11 und je zwei in den Sockelstücken 16 eingespannte Stäbe 17 und 18. Die beiden Stäbe 17 verlaufen in einer Grundstellung der Montageplatte 8 gegenüber der Basis 2 vertikal und in einem Abstand, der quer zu der Schubrichtung 9 ausgerichtet ist. Die beiden weiteren Stäbe 18 verlaufen als Kreuzstreben 19 Andreaskreuz-förmig zwischen den Sockelstücken 16 und damit zwischen den oberen und unteren Enden der Stäbe 7. Die weiteren Stäbe 18 steifen die Festkörpergelenke 7 in horizontaler Querrichtung zu der Schubrichtung 9 aus. Die Festkörpergelenke 7 lassen damit tatsächlich nur eine Bewegung der Plattform 8 gegenüber der Basis 2 in der Schubrichtung 9 zu, wobei die Bewegung durch die zwischen den Stützelementen 11 und den Durchgangslöchern 15 gebildeten Anschläge begrenzt ist. Diese begrenzte Bewegung reicht aus, um mit der Schubwaage 1 die Schubkraft eines auf der Montageplatte 12 befestigten Triebwerks in der Schubrichtung 9 zu messen. Dazu wird mit einer Kompensationskraftquelle 20 kontaktlos eine Kompensationskraft zu der Schubkraft aufgebracht. Konkret wird diese Kompensationskraft zwischen einem Stempel 21 aufgebracht, der horizontal von einem Ausleger 22 absteht, welcher unten starr an der Platte 11 befestigt ist. Der Stempel 21 greift, ohne dieses zu berühren, in ein Gehäuse 23 ein, in dem ein Strom eine magnetische Kraft als Kompensationskraft zu der Schubkraft auf den Stempel 21 ausübt. Dabei wird beispielsweise mit einem in 2 nicht sichtbaren optischen Positionssensor oder Wegaufnehmer erfasst, ob und gegebenenfalls wie weit die Plattform 8 aus ihrer Nullstellung gegenüber der Basis 2 ausgelenkt ist. Die Kompensationskraft der Kompensationskraftquelle 20 wird so ausgesteuert, dass sich die Montageplatte 8 in ihrer Grundstellung gegenüber der Basis 2 befindet. Der dann in der Kompensationskraftquelle 20 fließende Strom ist ein direktes Maß für die Schubkraft des auf der Montageplatte 12 befestigten Triebwerks. Dabei wirkt sich auch ein stärkerer Wärmeübertrag von dem Triebwerk durch direkte Wärmeleitung oder Wärmestrahlung nicht auf das Messergebnis seiner Schubkraft aus, weil die eigentliche Messanordnung mit dem Positionssensor 24 und der Kompensationskraftquelle 20 unterhalb der Isolierplatte 4 angeordnet ist und weil die Stäbe 17, 18 der Festkörpergelenke 7 aus Quarzglas ausgebildet sind und entsprechend einen vernachlässigbar kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. So ist es mit der Schubwaage 1 problemlos möglich, auch die geringen Schubkräfte von elektrischen Raumfahrtantrieben im Bereich von 0,01 N je kg Masse des Raumfahrtantriebs präzise zu messen. Dabei ist die gesamte Schubwaage 1 geeignet, im Vakuum betrieben zu werden, weil elektrische Raumfahrtantriebe für den Betrieb im Vakuum vorgesehen und auch nur im Vakuum betreibbar sind. Die begrenzte Biegefestigkeit der Stäbe 17, 18 aus Quarzglas ist dabei unkritisch, weil die Plattform 8 nur sehr begrenzt gegenüber der Basis 2 beweglich ist, bis die Stützelemente 14 an die Ränder der Durchgangslöcher 15 anschlagen.The in the 1 and 2 Passenger scales represented by parts 1 has a base 2 on. To this base 2 belong next to a lower horizontal plate 3 an insulating plate 4 as well as the insulating plate 4 and the plate 3 at their longitudinal edges and transverse edges interconnecting frame elements 5 and 6 , There are two pairs of frame elements altogether 5 and 6 , of which 1 but only a frame element 5 and a frame member 6 and 2 only a single frame element 6 shows. About two solid joints 7 is a platform 8th in a horizontal thrust direction 9 elastic at the base 2 supported. In the vertical direction are the solid state elements 7 however, for the rigid support of the platform 8th and a mounted thereto, not shown here engine at the base 2 educated. Also in the horizontal direction transverse to the thrust direction 9 is the platform 8th stiff at the base 2 supported. The platform 8th includes two plates 10 and 11 of which the upper plate 10 as a mounting plate 12 with mounting holes 13 is designed for direct attachment of the respective engine. Opposite is the lower plate 11 which are below the insulating plate 4 is skeletonized, and on it are the upper ends of the solid joints 7 attached, their lower ends to the plate 3 the base 2 are attached. The two plates 10 and 11 the platform 8th are via support elements 14 connected with each other through holes 15 in the insulating plate 4 extend through. In this case, the bolt-shaped support elements 14 Game in the through holes 15 on. In other words, the through holes allow 15 a limited movement of the platform 8th opposite the base 2 until the support elements 14 to the edges of the through holes 15 attacks. In this way, the bending of the solid joints 7 narrowly limited. The solid joints 7 each include four socket pieces 16 for rigid attachment to the plate 3 or the plate 11 and two each in the socket pieces 16 clamped rods 17 and 18 , The two bars 17 run in a basic position of the mounting plate 8th opposite the base 2 vertically and at a distance that is transverse to the thrust direction 9 is aligned. The two other bars 18 run as cross struts 19 St. Andrew's cross-shaped between the base pieces 16 and thus between the upper and lower ends of the bars 7 , The other bars 18 stiff the solid joints 7 in horizontal transverse direction to the thrust direction 9 out. The solid joints 7 In fact, this leaves only one movement of the platform 8th opposite the base 2 in the thrust direction 9 to, being the movement through the between the support elements 11 and the through holes 15 formed stops is limited. This limited movement is enough to get on with the push balance 1 the thrust of one on the mounting plate 12 fixed engine in the thrust direction 9 to eat. This is done with a compensation power source 20 contactless applied a compensation force to the thrust. Specifically, this compensation force is between a stamp 21 Applied horizontally from a cantilever 22 protrudes, which down rigidly to the plate 11 is attached. The Stamp 21 engages, without touching, in a housing 23 in which a current is a magnetic force as a compensating force to the pushing force on the punch 21 exercises. In this case, for example, with an in 2 not visible optical position sensor or transducer detects whether and if so how far the platform 8th from their zero position to the base 2 is distracted. The compensation force of the compensation force source 20 is controlled so that the mounting plate 8th in their basic position towards the base 2 located. The then in the compensation power source 20 flowing current is a direct measure of the thrust of the mounting plate 12 attached engine. In this case, a stronger heat transfer from the engine by direct heat conduction or heat radiation does not affect the measurement result of its thrust, because the actual measurement arrangement with the position sensor 24 and the compensation force source 20 below the insulating plate 4 is arranged and because the rods 17 . 18 the solid-state joints 7 are formed of quartz glass and accordingly have a negligible coefficient of thermal expansion. So it is with the push scale 1 It is also possible to precisely measure the low shear forces of electric space propulsion systems in the range of 0.01 N per kg mass of the space propulsion system. Here is the entire load scale 1 suitable to be operated in vacuum because electrical space propulsion provided for operation in a vacuum and can only be operated in vacuum. The limited flexural strength of the bars 17 . 18 made of quartz glass is not critical, because the platform 8th only very limited to the base 2 is movable until the support elements 14 to the edges of the through holes 15 attacks.

Um die erfindungsgemäße Schubwaage zu kalibrieren, ist eine mit einem in 2 nicht sichtbaren Servo- oder Schrittmotor gegenüber der Basis in der horizontalen Schubrichtung 9 definiert verfahrbare Kalibriereinrichtung 26 vorgesehen. Konkret ist die Kalibriereinrichtung 26 hier beweglich an der Isolierplatte 4 gelagert und schlägt ab einem gewissen Verfahrweg mit einem Querstab 25 an einem an der Platte 11 festliegenden Anschlag 24 an. Dieses Anschlagen erfolgt über eine in 2 nicht sichtbare Feder, die mechanisch zwischen der Basis 2 in Form der Isolierplatte 4 und dem Querstab 25 angeordnet ist und eine bekannte Federkennlinie aufweist. Über ihren weiteren Verfahrweg bringt die Kalibiereinrichtung 26 eine aufgrund der bekannten Federkennlinie in bekanntem Maße ansteigende Kraft auf die Plattform 8 auf. Genau diese Kraft sollte dann mittels der Kompensationskraftquelle 20 von der Schubwaage 1 gemessen werden, oder die Schubwage 1 ist auf diese Kraft zu kalibrieren. Die Kalibrierung mit der federbasierten Kalibriereinheit 26 kann auch bei Anordnung der Schubwaage 1 in einem Vakuum durchgeführt sowie vollständig automatisiert werden.To calibrate the push balance according to the invention, one with a in 2 invisible servo or stepper motor relative to the base in the horizontal thrust direction 9 defines movable calibration device 26 intended. Specifically, the calibration device 26 here movable on the insulating plate 4 stored and beats from a certain traverse with a crossbar 25 at one on the plate 11 fixed stop 24 at. This striking takes place via a in 2 invisible spring, mechanically between the base 2 in the form of the insulating plate 4 and the crossbar 25 is arranged and has a known spring characteristic. About her further travel brings the calibration device 26 a due to the known spring characteristic in a known extent increasing force on the platform 8th on. Exactly this power should then by means of the compensation power source 20 from the push scale 1 be measured, or the pushcart 1 is to calibrate to this force. Calibration with the spring-based calibration unit 26 can also with arrangement of the push balance 1 be carried out in a vacuum as well as fully automated.

Bei der Ausführungsform der Schubwaage 1 gemäß den 3 und 4 sind Versorgungsleitungen 27 für das Triebwerk, das auf der Montageplatte 12 zu befestigen ist, in spezieller, die Messung der Schubkraft des Triebwerks möglichst wenig beeinflussenden Weise angeordnet. Die Versorgungsleitungen 27 verlaufen jeweils U-förmig zwischen einer ortsfest an der Montageplatte 12 angeordneten ersten Einspannstelle 28 und einer ortsfest auf etwa gleicher Höhe über der Basis 2 angeordneten zweiten Einspannstelle 29. Dabei verlaufen die Versorgungsleitungen 26 jeweils von einer Seite der Montageplatte 12 unter der Platte 3 der Basis 2 hindurch auf die andere Seite der Montageplatte 12 zu der ortsfesten zweiten Einspannstelle 29. Dafür ist die Platte 3 über drei Stützstellen 30 an einer Grundplatte 31 der Basis 2 befestigt und verläuft in einem kleinen Abstand oberhalb der Grundplatte 31. Die Versorgungsleitungen 27 sind zum Beispiel zur elektrischen Versorgung oder auch zur Zu- und Abführung von Kühlflüssigkeit zu dem jeweils auf der Montageplatte 12 befestigten Triebwerk vorgesehen.In the embodiment of the push balance 1 according to the 3 and 4 are supply lines 27 for the engine, that on the mounting plate 12 is attached, arranged in a special, the measurement of the thrust of the engine as little as possible influencing manner. The supply lines 27 each U-shaped run between a fixed to the mounting plate 12 arranged first clamping point 28 and one fixed at about the same height above the base 2 arranged second clamping 29 , The supply lines run thereby 26 each from one side of the mounting plate 12 under the plate 3 the base 2 through to the other side of the mounting plate 12 to the stationary second clamping point 29 , That's what the record is for 3 over three interpolation points 30 on a base plate 31 the base 2 attached and runs at a small distance above the base plate 31 , The supply lines 27 are for example for electrical supply or for the supply and removal of coolant to the respective on the mounting plate 12 fixed engine provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: SchubwaageLibra boost
22: BasisBase
33: Platte der Basis 2Plate of the base 2
44: Isolierplatteinsulation
55: Rahmenelementframe element
66: Rahmenelementframe element
77: FestkörpergelenkSolid joint
88th: Plattformplatform
99: Schubrichtungthrust direction
1010: Platte der Plattform 8Platform 8 plate
1111: Platte der Plattform 8Platform 8 plate
1212: Montageplattemounting plate
1313: Befestigungslochmounting hole
1414: Stützelementsupport element
1515: DurchgangslochThrough Hole
1616: Sockelstücksocket piece
1717: StabRod
1818: weiterer Stabanother staff
1919: Kreuzstrebecrossbrace
2020: KompensationskraftquelleCompensation power source
2121: Stempelstamp
2222: Auslegerboom
2323: Gehäusecasing
2424: Anschlagattack
2525: Querstabcross bar
2626: Kalibriereinrichtungcalibration
2727: Versorgungsleitungsupply line
2828: erste Einspannstellefirst clamping point
2929: zweite Einspannstellesecond clamping point
3030: Stützelementsupport element
3131: Grundplatte der Basis 2Base plate of the base 2

Claims

A push balance (1) for measuring a thrust of an engine with - a base (2); - A platform (8) for fixing the aligned in a horizontal thrust direction (9) engine; - In the thrust direction (9) successively arranged solid joints (7) extending in a basic position of the push scale (1) from the base (2) vertically upwards to the platform (8) and in the thrust direction (9) from the basic position a Allow relative movement of the platform (8) with respect to the base (2) against a zero increasing elastic reaction force; and - an electric compensation force source (20), with which in the thrust direction (9) a variable force of the engine compensating variable compensation force between the platform (8) and the base (2) can be applied, characterized in that the solid state joints (7) a framework arranged between the base (2) and the platform (8) is formed, which in the basic position from the base (2) vertically upwards to the platform (8) extending rods (17) of a ceramic material or a glass material ,

Push scale (1) to Claim 1 characterized in that each solid-state hinge (7) has two of the bars (17) extending vertically upwards to the platform (8) in the normal position, arranged at a distance transverse to the direction of thrust (9), and two between the ends this bars (17) as cross struts (19) extending further rods (18).

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance of the two vertically extending in the basic position rods (17) of each solid-state joint (7) is 0.7 to 3 times as large as the length of these rods (17 ) between their ends.

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that all rods (17, 18) have an aspect ratio between their maximum diameter and their length between their ends of at least 1: 15 or 1:20 or 1:25.

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that all rods (17, 18) of the framework have a circular cross-section.

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that all rods (17, 18) of the framework are quartz glass rods.

A checkweigher (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that for the platform (8) in the thrust direction or in all horizontal directions are provided rigidly on the base (2) supported stops.

Push scale (1) to Claim 7 , characterized in that the stops a deflection of the platform (8) in the thrust direction from the basic position of not more than plus / minus 1% of the length of the basic position of the base (2) vertically allow up to the platform (8) extending rods (17).

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the platform (8) has two vertically spaced plates extending parallel plates (10, 11) which are supported by support elements (14) selectively rigidly to each other, wherein the support elements (14) extend with limited horizontal play by a rigidly on the base (2) mounted insulating plate (4).

Push scale (1) to Claim 9 , characterized in that the two plates (10, 11) by three bolt-shaped support elements (14) are supported against each other.

Push scale (1) to Claim 9 or 10 , characterized in that the insulating plate (4) via at least one pair of parallel aligned frame members (5, 6) is mounted on the base (2).

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that flexible supply lines (27) for the engine each U-shaped between a stationary on the platform (8) arranged first clamping point (28) and one increases and fixed relative to the base ( 2) arranged second clamping point (29) extend.

Push scale (1) to Claim 12 , characterized in that two supply lines (27) extend in a symmetrical arrangement in each case between a base plate (31) and a vertical distance to another extending plate (3) of the base (2).

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a controller controls the compensation force of the electric compensation force source (20) in dependence on a position signal of a between the platform (8) and the base (2) arranged position sensor or transducer so that the Position signal indicating the maintenance of the basic position, wherein a current strength of a current flowing in the electric compensation power source (20) current indicates the thrust force to be measured.

Pivot balance (1) according to one of the preceding claims, characterized in that relative to the base (2) in the horizontal thrust direction (9) defined movable calibration device (26) is provided, starting from a first travel via a spring with a known spring characteristic the platform (8) strikes.