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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flugkörper, insbesondere einen unbemannten Flugkörper, wie beispielsweise einen Lenkflugkörper, und ein System mit einem Flugkörper.
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Flugkörper, insbesondere unbemannte Flugkörper, wie z.B. Lenkflugkörper oder ballistische Raketen, werden nach deren Herstellung häufig über einen längeren Zeitraum gelagert. Während dieser Zeit ist der Flugkörper bestimmten, wechselnden Umgebungsbedingungen oder Umweltbedingungen, wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, ausgesetzt. Dies kann dazu führen, dass sich physikalische oder chemische Eigenschaften bestimmter Komponenten des Flugkörpers, wie z.B. Treibstoff, Sprengladung, Bauteilpositionen oder dergleichen, verändern. Dies beeinträchtigt unter Umständen die Einsatzfähigkeit des Flugkörpers. Ferner kann auch der Transport des Flugkörpers oder dessen Einsatz an einem Trägerfahrzeug, wie z.B. einem Flugzeug, zu einer Veränderung oder Beschädigung von Komponenten des Flugkörpers führen.
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Es ist deshalb üblich, bestimmte Umgebungsbedingungen an dem Flugkörper oder Strukturdaten des Flugkörpers mittels an dem Flugkörper angebrachten Sensoren zu überwachen, um Rückschlüsse auf die Einsatzfähigkeit des Flugkörpers ziehen zu können. Beispielsweise beschreibt die
US 2011/0018703 A1 einen Flugkörper mit einem sogenannten Health Monitoring System, das mehrere innerhalb des Flugkörpers angeordnete Sensoren zur Erfassung von Umgebungsbedingungen aufweist. Die Sensoren sind dabei mittels einer Verkabelung an ein Rechenmodul angeschlossen. Da in Flugkörpern üblicherweise enge Platzverhältnisse herrschen, ist es wünschenswert, dass derartige Systeme möglichst platzsparend aufgebaut sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zur platzsparenden Integration eines Monitoringsystems in einen Flugkörper bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird jeweils durch einen Flugkörper gemäß Anspruch 1 und ein System gemäß Anspruch 8 gelöst.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Flugkörper vorgesehen. Dieser weist einen Trägerkörper zur Aufnahme von Funktionskomponenten, ein Sensorsystem mit Sensoren zum Erfassen von Flugkörperdaten, eine Sensorausleseeinheit zum Auslesen der mittels der Sensoren erfassbaren Flugkörperdaten und Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material auf, welche die Sensoren an die Sensorausleseeinheit koppeln. Hierbei ist das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen direkt auf den Trägerkörper aufgebracht. Ferner weist der Flugkörper eine Kommunikationsschnittstelle auf, welche dazu ausgelegt ist, eine Datenkommunikationsverbindung zwischen der Sensorausleseeinheit des Flugkörpers und einer externen Ausleseeinrichtung herzustellen.
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Der erfindungsgemäße Flugkörper weist demnach einen Trägerkörper, beispielsweise in Form einer Trägerhülse oder eines Trägerrohrs, ein Sensorsystem und eine Sensorausleseeinheit auf. Der Trägerkörper definiert einen Innenraum des Flugkörpers und dient der Aufnahme von Funktionskomponenten des Flugkörpers, wie beispielsweise Treibstoff, Sprengmittel, Navigationssysteme, Flugführungselektronik oder dergleichen. Ferner bildet der Trägerkörper einen aerodynamischen Rumpf des Flugkörpers und dient optional auch zur Halterung von aerodynamischen Steuerflächen, wie Finnen oder ähnlichem.
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Die Sensoreinheit umfasst einen oder mehrere Sensoren, die dazu ausgebildet sind, Flugkörperdaten zu erfassen. Flugkörperdaten können dabei grundsätzlich sämtliche Daten sein, die thermodynamische Größen der Umgebung, mechanische oder chemische Zustände des Trägerkörpers oder einer der in diesem angeordneten Funktionskomponenten repräsentieren. Beispielsweise können als Daten die Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit oder der Luftdruck erfasst werden. Als chemische Daten können beispielsweise bestimmte Partikelkonzentrationen erfasst werden. Als mechanische Daten können beispielsweise eine Materialverformung oder Beschleunigungen erfasst werden. Allgemein sind die Sensoren derart angeordnet, dass sowohl innerhalb als auch außerhalb des Trägerkörpers Flugkörperdaten erfassbar sind. Bei den Sensoren kann es sich beispielsweise um resistive, induktive oder kapazitive Sensoren handeln.
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Die Sensorausleseeinheit dient zum Auslesen bzw. Archivieren der mittels des Sensorsystem erfassten Flugkörperdaten. Die Sensorausleseeinheit ist mittels Leiterbahnen funktional an die Sensoren gekoppelt. Die Leiterbahnen verbinden somit die Sensoren des Sensorsystems und die Sensorausleseeinheit elektrisch leitend.
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Die Kommunikationsschnittstelle dient dazu, eine Datenverbindung zwischen der Sensorausleseeinheit und einem externen Gerät herzustellen, um die durch die Sensorausleseeinheit archivierten Daten aus der Sensorausleseeinheit auf das externe Gerät zu übertragen. Die Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise als serielle Schnittstelle, beispielsweise in Form einer USB-Schnittstelle realisiert sein. Auch sind drahtlose Schnittstellen, wie Bluetooth, Infrarot, RFID-Schnittstellen oder dergleichen möglich.
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Erfindungsgemäß ist das elektrisch leitfähige Material, aus dem die Leiterbahnen gebildet sind, direkt auf den Trägerkörper aufgebracht. Das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen wird demnach direkt auf dem Trägerkörper hergestellt bzw. an diesen angeformt. Damit hafteten die Leiterbahnen direkt an dem Trägerkörper an. Das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen ist somit stoffschlüssig mit dem Trägerkörper verbunden, wobei das elektrisch leitfähige Material unmittelbar in Kontakt mit einer Oberfläche des Trägerkörpers steht oder über eine an die Oberfläche des Trägerkörpers kontaktierte Isolationsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material, mit welcher das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahn seinerseits stoffschlüssig verbunden ist.
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Durch das Aufbringen von Leitungen zwischen den Sensoren und der Ausleseeinheit in Form von direkt auf den Trägerkörper aufgebrachten Leiterbahnen wird der Platzbedarf der Leitungen zwischen der Ausleseeinheit und den Sensoren verringert. Insbesondere kann im Unterschied zu üblichen Verkabelungen, bei denen Leitungsdrähte in einem Isolierungsmantel untergebracht sind, auf Befestigungsschellen oder ähnliche Vorrichtung zur Befestigung an dem Trägerkörper, verzichtet werden. Dadurch kann neben der Platzersparnis das Gewicht des Flugkörpers reduziert werden. Darüber hinaus sind die Leiterbahnen aufgrund deren direkten, flächigen Haftung an dem Trägerkörper äußerst robust gegenüber mechanischen Beschädigungen, beispielsweise bei der nachträglichen Montage von Funktionskomponenten. Ferner bieten direkt an dem Trägerkörper ausgebildete Leiterbahnen den Vorteil, dass diese nahezu an beliebigen 3D-Geometrien entlang geführt werden können. Dadurch wird die Integration von Sensoren in der Flugkörperstruktur an schwer zugänglichen Stellen erleichtert. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass sich die Leiterbahnen bereits bei der Herstellung des Trägerkörpers in diesen integrieren lassen. Dadurch wird die Montage des Flugkörpers erheblich erleichtert und beschleunigt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein System, mit einem Flugkörper wie voranstehend beschrieben und einer Ausleseeinrichtung vorgesehen, wobei die Ausleseeinrichtung an die Kommunikationsschnittstelle koppelbar und dazu ausgelegt ist, Flugkörperdaten von dem Flugkörper zu empfangen. Dadurch sind die Flugkörperdaten auf einfache Weise zugänglich und können zur Beurteilung der Einsatzfähigkeit des Flugkörpers verwendet werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
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Allgemein können die Leiterbahnen mittels eines Laserstrukturierungsverfahrens (LDS, kurz für den englischen Ausdruck „Laser Direct Structuring“) hergestellt sein. Hierbei wird eine Oberfläche, auf welcher die Leiterbahn ausgebildet werden soll, aus einem Thermoplastmaterial, welchem elektrisch leitfähige Additive zugefügt sind, hergestellt, beispielsweise durch Spritzguss. Anschließend wird ein Laserstrahl auf die Oberfläche gerichtet und entsprechend dem gewünschten Verlauf der Leiterbahn entlang der Oberfläche geführt. Dadurch bilden sich in einer physikalisch-chemischen Reaktion metallische Spots oder Keime an der Oberfläche. An diesen wird in einem abschließenden Schritt in einem Bad einer Metallionen enthaltenden Lösung das elektrisch leitfähige Material abgeschieden. Als Thermoplastmaterialien kommen beispielsweise Polyetheretherketon, kurz PEEK, Polyphenylenether, kurz PPE, Polyethylenterephthalat, kurz PET, oder dergleichen in Frage.
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Alternativ kann auch ein Siebdruckverfahren, wie z.B. Strahldruckverfahren, Tief-, Offset- oder Flexodruckverfahren eingesetzt werden. Ferner sind auch Verfahren wie Sputtern oder dergleichen denkbar.
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Gemäß einer Ausführungsform des Flugkörpers ist der Trägerkörper zumindest bereichsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet und das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen ist direkt auf einer Oberfläche des Trägerkörpers ausgebildet sind. Demnach sind insbesondere die Bereiche des Trägerkörpers, in denen die Leiterbahnen verlaufen, aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, wie z.B. Polyetheretherketon, kurz PEEK, Polyphenylenether, kurz PPE, Polyethylenterephthalat, kurz PET, oder dergleichen. Die Leiterbahnen sind gemäß dieser Ausführungsform direkt auf einer Oberfläche, also einer Außenfläche oder einer Innenfläche des Trägerkörpers hergestellt. Beispielsweise kann der Trägerkörper aus einem für ein LDS-Verfahren geeignetes Material hergestellt werden und die Leiterbahnen direkt an dessen Oberfläche mit dem LDS-Verfahren hergestellt werden. Auf diese Weise lässt sich der Flugkörper besonders effizient Herstellen, da die Montage von Verkabelungen für das Sensorsystem komplett entfällt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen auf einer Isolationsschicht gelegen ist, die auf eine Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht ist. Hierbei ist in den Bereichen der Oberfläche des Trägerkörpers, in denen die Leiterbahnen verlaufen, eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, vorgesehen. Die Leiterbahnen werden auf dieser Isolationsschicht hergestellt. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass mechanisch sehr robuste Metallmaterialen für den Trägerkörper verwendet werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Flugkörpers ist vorgesehen, dass die Leiterbahnen in an dem Trägerkörper ausgebildeten Nuten verlaufen. Die Oberfläche des Trägerkörpers bildet mit den Nuten somit einen Aufnahmeraum für die Leiterbahnen. Dadurch wird der Platzbedarf für den Anschluss der Sensoren weiter verringert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein Sensor des Sensorsystems durch eine Sensorleiterbahn aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, das an direkt auf den Trägerkörper aufgebracht ist. Demnach kann ein Sensor in gleicher Weise auf den Trägerkörper aufgebracht sein, wie oben für die Leiterbahn beschrieben. Der Sensor ist somit durch einen Abschnitt der Leiterbahn ausgebildet. Beispielsweise kann in diesem Abschnitt die Leiterbahn in einem bestimmten Muster verlaufen, insbesondere relativ zu der Erstreckung des Trägerkörpers. Als Muster kommt beispielsweise ein schlangenlinienförmiger Verlauf in Frage. Auf diese Weise lassen sich insbesondere resistive Sensoren, wie Dehnmessstreifen oder Temperatursensoren auf einfache Weise ausbilden. Auch die Ausbildung von kapazitiven und induktiven Sensoren ist auf diese Weise denkbar. Durch die Ausbildung direkt auf dem Trägerkörper als Leiterbahn kann zusätzlich Platz eingespart werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass auf diese Weise auch an schwer zugänglichen Bereichen des Trägerkörpers auf einfache Weise Sensoren integriert werden können. Dadurch wird eine noch genauere Erfassung von Flugkörperdaten ermöglicht. Ferner sind die Sensoren auf diese Weise sehr leicht herstellbar, beispielsweise bereits bei der Herstellung des Trägerkörpers. Somit wird die Integration des Sensorsystems in den Flugkörper weiter erleichtert und der Montageaufwand verringert. Insbesondere ist kein zusätzlicher Installationsaufwand für als separate Bauelemente ausgebildete Sensoren erforderlich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Flugkörpers weist das Sensorsystem einen oder mehreren der folgenden Sensoren auf: einen Feuchtigkeitssensor zum Erfassen einer Feuchte, insbesondere eines Feuchtegehalts der Luft, einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur, einen Beschleunigungssensor zum Erfassen von auf den Trägerkörper wirkenden Beschleunigungen, einen Dehnungssensor zum Erfassen von Verformungen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensorausleseeinheit einen Datenspeicher, der dazu ausgelegt ist, die mittels der Sensoren erfassbaren Flugkörperdaten zu speichern, und einen Prozessor aufweist, der mittels der Leiterbahnen mit den Sensoren verbunden ist. Der Prozessor ist dazu ausgelegt, Daten in den Datenspeicher zu schreiben und aus diesem auszulesen. Die Sensorausleseeinheit kann hierbei beispielsweise als Mikrocontroller realisiert sein, bei der Prozessor und Speicher auf einem Chip angeordnet sind. Der Prozessor kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die von den Sensoren erfassten Daten mit einem Zeitstempel zu versehen, also mit einer Information darüber, wann diese Daten von dem Sensor erfasst wurden. Dies bietet den Vorteil, dass ein zeitlicher Verlauf bzw. eine Entwicklung der Daten erfassbar ist. Ferner sind die verschiedenen erfassten Größen auf diese Weise leichter untereinander vergleichbar.
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Der Prozessor ist insbesondere auch mit der Kommunikationsschnittstelle funktional gekoppelt und dazu ausgelegt, über die Kommunikationsschnittstelle Flugkörperdaten auf die Ausleseeinrichtung zu übertragen.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Flugkörpers in einer Seitenansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematisch-funktionelle Darstellung eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine abgebrochene schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Flugkörpers, die sich bei einem Schnitt entlang der in 1 gezeigten Linie A-A ergibt;
- 4 eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten Flugkörpers, die sich bei einem Schnitt entlang der in 3 gezeigten Linie B-B ergibt;
- 5 eine Detailansicht des in der 4 durch den Buchstaben Y gekennzeichneten Bereichs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine Detailansicht des in der 4 durch den Buchstaben Y gekennzeichneten Bereichs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine Detailansicht des in der 4 durch den Buchstaben Y gekennzeichneten Bereichs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 8 eine abgebrochene perspektivische Ansicht eines Trägerkörpers eines Flugkörpers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt beispielhaft einen Flugkörper 1 in einer Seitenansicht. In 2 ist schematisch ein System 100 mit diesem Flugkörper 1 und einer Ausleseeinrichtung E dargestellt.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist der Flugkörper 1 einen Trägerkörper 10, einen optionalen Suchkopf 11, optionale aerodynamische Leitflossen 12, ein Sensorsystem 20, eine Sensorausleseeinheit 30, Leiterbahnen 40 und eine optionale elektrische Energiequelle 50 auf.
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Wie in 1 beispielhaft dargestellt, ist der Trägerkörper 10 vorzugsweise als länglicher, insbesondere zylinder- oder rohrförmiger Körper realisiert. Der Trägerkörper 10 dient der Aufnahme von Funktionskomponenten (nicht dargestellt), wie beispielsweise Sprengmitteln, Treibstoff oder dergleichen. Der optionale Suchkopf 11 ist an einem ersten Endabschnitt 10A des Trägerkörpers 10 angeordnet bzw. befestigt. Der optionale Suchkopf 11 umfasst insbesondere eine Einrichtung zur Erkennung eines Objekts, beispielsweise eine optische Einrichtung (nicht dargestellt). Die optionalen Leitflossen 12 sind an einem in Bezug auf die Längserstreckung des Trägerkörpers 10 entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitt 10A gelegenen zweiten Endabschnitt 10B des Trägerkörpers 10 angeordnet. In 1 umfasst der beispielhaft dargestellte Flugkörper 1 insgesamt vier Leitflossen 12, die in einem Winkelabstand von 90 Grad zueinander beabstandet sind, wobei in 1 aufgrund der Seitenansicht nur drei dieser Leitflossen 12 erkennbar sind. Die Seitenleitflossen 12 dienen zum Steuern bzw. bewirken von Richtungsänderungen des Flugkörpers 1 während des Fluges. Bei dem in 1 beispielhaft gezeigten Flugkörper 1 handelt es sich somit um einen Lenkflugkörper.
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In 2 ist der Flugkörper 1 bzw. der Trägerkörper 10 symbolisch als Block dargestellt. Wie in 2 gezeigt ist, weist das Sensorsystem 20 mehrere Sensoren 21 auf. Diese sind zum Erfassen von Flugkörperdaten ausgebildet. Beispielsweise können als Sensoren 21 einer oder mehrere der folgenden Sensoren vorgesehen sein: ein Feuchtigkeitssensor zum Erfassen einer Feuchte, ein Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur, z.B. in Form eines temperaturabhängigen elektrischen Widerstands, ein Beschleunigungssensor zum Erfassen von auf den Trägerkörper 10 wirkenden Beschleunigungen, ein Dehnungssensor zum Erfassen von Verformungen, z.B. in Form eines Dehnmessstreifens, also eines Leiterelements, dessen elektrischer Widerstand sich abhängig von der Dehnung des Leiterelements ändert. Als Feuchtigkeitssensoren können beispielsweise kapazitive Sensoren verwendet werden, bei denen eine hygroskopische Schicht als Dielektrikum zwischen zwei Elektroden eines Kondensator angeordnet ist. Durch die Absorption von Feuchte im Dielektrikum ändern sich dessen Eigenschaften und in Folge die elektrische Kapazität des Sensors. Auch können resistive Sensoren eingesetzt werden, bei denen eine hygroskopische Schicht zwischen zwei Elektroden, deren ohmscher Widerstand sich durch die Absorption von Feuchte ändert, angeordnet ist. Ein Beschleunigungssensor kann beispielsweise mittels eines piezoelektrischen Streifens realisiert werden. Dieser verformt sich bei einer auftretenden Schwingung, wodurch aufgrund der piezoelektrischen Eigenschaften des Streifens ein elektrisches Signal erzeugt wird.
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Die Sensoren 21 sind in einem durch eine Innenoberfläche 10a des Trägerkörpers 10 definierten Innenraum I des Trägerkörpers 10 und/oder an einer Außenseite des Trägerkörpers 10, insbesondere an einer Außenoberfläche 10b des Trägerkörpers 10 angeordnet.
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Die Sensorausleseeinheit 30 ist dazu ausgebildet, die mittels der Sensoren 21 erfassbaren Flugkörperdaten auszulesen. Dies umfasst insbesondere ein Speichern der Flugkörperdaten sowie optional eine Weiterverarbeitung der von den Sensoren 21 erzeugten Signale, insbesondere eine Zuordnung der Signale zu bestimmten physikalischen Werten gemäß einer Zuordnungsvorschrift, eine Signalverstärkung, eine Signalbereinigung oder dergleichen. Bei der Zuordnung der Signale kann beispielsweise ein von einem Temperatursensor abgegebenes elektrisches Signal entsprechend dessen Signalstärke einem Temperaturwert zugeordnet werden. Dies gilt analog für alle erfassbaren Größen. Ferner kann die Sensorausleseeinheit 30 auch dazu ausgebildet sein, die Flugkörperdaten zu interpretieren, also beispielsweise einen Vergleich mit Referenzdaten durchzuführen und ein Erreichen einer vorbestimmten Abweichung von den Referenzdaten zu protokollieren. Dies bietet den Vorteil, dass die Einsatzfähigkeit des Flugkörpers 1 möglicherweise beeinträchtigende Zustände frühzeitig und auf einfache Weise identifizierbar sind.
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Die in 2 beispielhaft gezeigte Sensorausleseeinheit 30 weist einen Datenspeicher 31 und einen Prozessor 32 auf. Beispielsweise kann die Sensorausleseeinheit 30 als Mikrocontroller realisiert sein. Der Datenspeicher 31 ist dazu ausgelegt, die mittels der Sensoren 21 erfassbaren Flugkörperdaten zu speichern. Der Prozessor 32 ist dazu ausgelegt, Daten in den Datenspeicher 31 zu schreiben und aus diesem auszulesen und optional weiterzuverarbeiten und/oder zu interpretieren, wie dies oben bereits erläutert wurde. In dem Datenspeicher 31 kann ein Programm abgelegt sein, das den Prozessor 32 zur Durchführung der Weiterverarbeitung oder der Dateninterpretation veranlasst.
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Die Sensoren 21 des Sensorsystems 20 sind über die Leiterbahnen 40 an die Sensorausleseeinheit 30 elektrisch leitend gekoppelt. Die Leiterbahnen 40 ermöglichen somit die Übertragung elektrischer Signale zwischen der Sensorausleseeinheit 30 und den Sensoren 21. Wie in 2 erkennbar ist, sind die Leiterbahnen 40 insbesondere mit dem Prozessor 32 verbunden.
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Die Kommunikationsschnittstelle 35 ist dazu ausgelegt, eine Datenkommunikationsverbindung zwischen der Sensorausleseeinheit 30 des Flugkörpers 1 und der externen Ausleseeinrichtung E herzustellen. Die Kommunikationsschnittstelle 35 ist hierzu an dem Prozessor 32 gekoppelt. Die Kommunikationsschnittstelle 35 kann insbesondere als Transceiver ausgebildet sein, der zum Senden als auch zum Empfangen von Daten ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Kommunikationsschnittstelle 35 als drahtgebundene Schnittstelle realisiert sein, z.B. als USB-Anschluss. Alternativ kann die Kommunikationsschnittstelle 35 aber auch als drahtlose Schnittstelle realisiert sein, beispielsweise durch eine WLAN-Schnittstelle oder eine Bluetooth-Schnittstelle, wie dies in 2 symbolisch dargestellt ist. Wie in 2 erkennbar, ist die Sensorausleseeinheit 30, insbesondere der Prozessor 35 mit der Kommunikationsschnittstelle 35 funktional gekoppelt und dazu ausgelegt, über die Kommunikationsschnittstelle 35 Flugkörperdaten auf die Ausleseeinrichtung E zu übertragen.
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Wie in 2 gezeigt, weist die Ausleseeinrichtung E ein Empfängermodul E1 auf, das zum Empfang der Daten geeignet ist. Ferner umfasst die Ausleseeinrichtung E ein optionales, mit dem Empfängermodul E1 gekoppeltes Funktionsmodul E2 auf, das zur Darstellung und optional zur Weiterverarbeitung und/oder Speicherung der empfangenen Daten ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Funktionsmodul E2 eine Displayeinheit (nicht dargestellt) zur Anzeige der Daten aufweisen.
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Die optionale elektrische Energiequelle 50 kann beispielsweise durch eine Batterie realisiert sein. Wie in 2 beispielhaft gezeigt, kann die Energiequelle 50 an die Sensorausleseeinheit 30 angeschlossen sein. Die Sensorausleseeinheit 30 versorgt dann ihrerseits das Sensorsystem 20 mit elektrischer Energie. Alternativ hierzu kann das Sensorsystem 20 auch getrennt von der Sensorausleseeinheit 30 direkt von der Energiequelle 50 mit elektrischer Energie versorgt werden, beispielsweise über zusätzliche Leiterbahnen 40. Darüber hinaus ist auch denkbar, anstelle der in dem Flugkörper 1 vorgesehenen elektrischen Energiequelle 50 eine elektrische Anschlussschnittstelle (nicht dargestellt) vorzusehen, über welche der Flugkörper 1 mit einer externen elektrischen Energiequelle (nicht dargestellt) verbindbar ist.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung des Flugkörpers 1 entlang der in 1 eingezeichneten Linie A-A. 4 zeigt eine Schnittdarstellung des Flugkörpers 1 entlang der in 3 eingezeichneten Linie B-B. Die 5 bis 7 zeigen jeweils eine Detailansicht des in 4 durch den Buchstaben Y gekennzeichneten Bereichs.
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Wie in 3 gezeigt ist, erstrecken sich die Leiterbahnen 40 von der Sensorausleseeinheit 30 aus zu den verschiedenen Sensoren 21. Beispielsweise können sich die Leiterbahnen 40 entlang der Innenoberfläche 10a des Trägerkörpers 10 zu den im Innenraum I des Trägerkörpers 10 angeordneten Sensoren 21 erstrecken. Auch können die Leiterbahnen 40 auf einer Außenseite, insbesondere entlang der Außenoberfläche 10b des Trägerkörpers 10 verlaufen. In den 3 und 4 sind jeweils zwei Leiterbahnen 40 an der Innenoberfläche 10a des Trägerkörpers 10 und eine Leiterbahn 40 an der Außenoberfläche 10b des Trägerkörpers 10 vorgesehen. Letztere ist in 3 als gestrichelte Linie dargestellt.
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Wie in 3 schematisch dargestellt, ist ein die Leiterbahnen 40 bildendes elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise Kupfer, direkt auf den Trägerkörper 10 aufgebracht. Dies bedeutet, die Leiterbahnen 40 wurden direkt auf dem Trägerkörper 10 hergestellt, beispielsweise durch ein Laserstrukturierungsverfahren, ein Siebdruckverfahren oder ein anderes Abscheidungsverfahren. Das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen 40 ist somit stoffschlüssig mit dem Trägerkörper 10 verbunden, entweder direkt mit einer Oberfläche 10a, 10b des Trägerkörpers 10 oder über eine auf einer Oberfläche 10a, 10b des Trägerkörpers 10 angeordnete Isolationsschicht 14 aus einem elektrisch isolierenden Material.
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In den 5 und 6 ist beispielhaft gezeigt, dass das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen 40 direkt auf der Innenoberfläche 10a oder der Außenoberfläche 10b des Trägerkörpers 10 aufgebracht ist. In diesem Fall ist der Trägerkörper 10 insgesamt oder zumindest einem Unterlagenbereich 13, in dem die Leiterbahnen 40 verlaufen, aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, gebildet. Der Unterlagenbereich 13 kann beispielsweise ein Dickenbereich des Querschnitts des Trägerkörpers 10 sein, der ein sich von der jeweiligen Oberfläche 10a, 10b aus erstreckt, wie dies beispielhaft in 6 dargestellt ist. Alternativ kann auch der gesamte Querschnitt des Trägerkörpers 10 aus dem elektrisch isolierenden Material gebildet sein, wie dies beispielhaft in 5 dargestellt ist.
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Wie in 5 weiter erkennbar ist, können die Innenoberfläche 10a und die Außenoberfläche 10b des Trägerkörpers 10 jeweils Nuten 15 ausbilden, in welchen die Leiterbahnen 40 verlaufen. Alternativ hierzu können die Leiterbahnen 40 auch ohne Nuten 15 auf den Oberflächen 10a, 10b des Trägerkörpers 10 angeordnet sein, wie in 6 gezeigt ist.
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Wie in 7 beispielhaft gezeigt ist, kann das elektrisch leitfähige Material der Leiterbahnen 40 auch auf einer Isolationsschicht 14 gelegen sein, die auf eine der Oberflächen 10a, 10b des Trägerkörpers 10 aufgebracht ist. In 7 ist die Isolationsschicht 14 als schmaler Streifen realisiert, der sich entsprechend dem Verlauf der Leiterbahn 40 erstreckt und eine etwas größere Breite als diese aufweist. Beispielhaft ist in 7 gezeigt, dass die Isolationsschicht 14 über die Oberflächen 10a, 10b des Trägerkörpers 10 vorsteht. Selbstverständlich kann die Isolationsschicht 14 jedoch auch in einer durch die jeweilige Oberfläche 10a, 10b des Trägerkörpers 10 ausgebildete Nut 15 versenkt sein, vorzugweise mitsamt der Leiterbahn 40.
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Wie insbesondere in den 4 bis 7 erkennbar ist, weisen die Leiterbahnen 40 aufgrund deren direkter Ausbildung an dem Trägerkörper 10 einen sehr geringen Platzbedarf auf. Insbesondere sind keine zusätzlichen Fixierungsvorrichtungen notwendig, wie dies bei konventionellen Verdrahtungen der Fall wäre.
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8 zeigt beispielhaft eine abgebrochene perspektivische Außenansicht des Flugkörpers 1. Hierbei ist ein Sensor 21 auf der Außenoberfläche 10b des Trägerkörpers 10 angeordnet. Dieser ist durch eine Sensorleiterbahn 25 aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet, das an direkt auf den Trägerkörper 10 aufgebracht ist. Die Sensorleiterbahn 25 kann beispielweise auf eine der anhand der 5 bis 7 erläuterten Möglichkeiten an die Außenoberfläche 10b des Trägerkörpers 10 aufgebracht sein. Die in 8 beispielhaft dargestellte Sensorleiterbahn 25 bildet ein schlangenlinienförmig verlaufendes Verlaufsmuster mehreren nebeneinander liegenden Leiterbahnabschnitten aus. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Dehnmessstreifen zur Messung der Verformung des Trägerkörpers 10 realisiert sein. Bei einer Verformung des Trägerkörpers 10, insbesondere der Außenoberfläche 10a des Trägerkörpers 10, wirkt eine Kraft auf die Sensorleiterbahn 25, wodurch diese ebenfalls verformt wird. Dadurch ändert sich lokal der Leitungsquerschnitt der Sensorleiterbahn 25 und damit deren elektrischer Widerstand. Auf diese Weise können auch andere Typen von Sensoren 21, wie z.B. Temperatursensoren, in die Flugkörperstruktur, insbesondere an den Trägerkörper 10 integriert werden.
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Selbstverständlich können auch andere Sensoren 21 als Dehnmesstreifen mittels einer Sensorleiterbahn 25 realisiert werden. Es ist auch denkbar, lokale Schaltkreise als Sensorleiterbahn 25 zu realisieren.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flugkörper
- 10
- Trägerkörper
- 10a
- Innenoberfläche des Trägerkörpers
- 10b
- Außenoberfläche des Trägerkörpers
- 11
- Suchkopf
- 12
- Leitflossen
- 13
- Unterlagenbereich
- 14
- Isolationsschicht
- 15
- Nut
- 20
- Sensorsystem
- 21
- Sensoren
- 25
- Sensorleiterbahn
- 30
- Sensorausleseeinheit
- 31
- Datenspeicher
- 32
- Prozessor
- 35
- Kommunikationsschnittstelle
- 40
- Leiterbahnen
- 50
- elektrische Energiequelle
- E
- Ausleseeinrichtung
- E1
- Empfängermodul der Ausleseeinrichtung
- I
- Innenraum des Trägerkörpers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2011/0018703 A1 [0003]
