DE4141941C2

DE4141941C2 - Verfahren zur Bestimmung des axialen Schwerpunktes eines langgestreckten Körpers und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE4141941C2
Application number: DE19914141941
Authority: DE
Inventors: Kurt Weber; Thomas Dipl Ing Schenkel
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: DE4141941A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des axialen Schwerpunktes eines langgestreckten Körpers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Durch die US-PS 32 21 543 ist ein solches Verfahren bekanntgeworden, bei dem nach zwei Bestimmungen des auf jeder Wägezelle lastenden Gewichts und einer Änderung desselben mittels einer Auswerteeinheit eine mathematische Errechnung der Schwerpunktslage erfolgt.

Aus der DE 34 40 571 A1 und der JP 2 - 221 833 (A) in Patents Abstracts of Japan, P-1132, 19. Nov. 90, Vol. 14/No. 525 ist es bekannt, die Lage des Schwerpunktes aufgrund einer Änderung des auf den Wägezellen auflastenden Gewichts des Körpers, die durch eine andere geometrische Anordnung hervorgerufen wird, zu bestimmen.

Für die Vermessung der axialen Schwerpunktlage von langgestreckten Körpern, wie Röhren, Flugkörper und ähnliches, sind weiterhin unterschiedliche Verfahren bekannt. Die Reproduzierbarkeit bzw. die Genauigkeit der Messungen hängt hierbei in hohem Maße von dem jeweils gewählten Verfahren ab, wobei insbesondere die Auflagerung von langen zu vermessenden Körpern eine entscheidende Rolle spielt.

Wird beispielsweise die Schwerpunktlage eines solchen Körpers über eine Wägung mit zwei Wägezellen ermittelt, so muß der Abstand zwischen den Auflagern exakt bestimmbar sein, um die geforderte hohe Genauigkeit für die Schwerpunktbestimmung zu erhalten. Dies wird beim Stand der Technik dadurch erreicht, daß die Auflager des zu messenden Körpers in Prismen geführt werden, oder die Auflager als Schneiden, die in Rillen laufen, ausgebildet sind. Aus den gemessenen Gewichten dieser einen Wägung läßt sich ein Streckenverhältnis errechnen, welches die Schwerpunktlage zwischen den beiden Auflagern angibt. Damit kann mit einer Wägung die Schwerpunktlage bestimmt werden.

Die Ausgestaltung der Auflager in der vorgenannten Form ist jedoch sehr schwierig und die Führung der Auflager nicht einfach, da durch Toleranzen des zu vermessenden Körpers die Auflager nicht exakt an denselben Stellen angebracht werden können und somit eine Verschiebung der Wägezellen erforderlich ist. Dies führt zu einem sehr hohen Aufwand an Einstell- und Justierarbeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen, womit eine schnelle, zuverlässig genaue und problemlose Schwerpunktbestimmung langgestreckter Körper ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Verfahrensschritte und durch die im Anspruch 2 angegebene Einrichtung gelöst. Im weiteren Unteranspruch ist eine ausgestaltende Maßnahme angegeben. In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert und die mathematische Ableitung mit einer Fehleranalyse gebracht. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Seitenansicht des auf zwei Wägezellen gelagerten Flugkörpers mit aufgesetztem Zusatzgewicht (F).

Der allgemeine Erfindungsgedanke sieht vor, die exakte Schwerpunktlage eines langgestreckten Körpers FK, der - wie in der Figur der Zeichnung dargestellt - ein Flugkörper FK ist, durch das Auflegen eines Zusatzgewichtes und das Verschieben einer Gewichtsmasse 13 zu bestimmen. Der Abstand der Auflager mit den Wägezellen A und B ist hierbei ohne Bedeutung, so daß keine Anforderungen an deren genauen Ausrichtung zu stellen sind.

Das vorgeschlagene Verfahren sieht drei Gewichtsmessungen zur exakten Schwerpunktbestimmung vor:

a) Bei der ersten Messung wird der zu vermessende Flugkörper FK allein gewogen und das Ergebnis an den Wägezellen A und B (Meßzellen 50) abgelesen. Dieses Ergebnis wird einer Auswerteeinheit (beide nicht gezeichnet) eingegeben.
b) Anschließend wird an beliebiger, jedoch genau definierter Stelle (Element E) ein Zusatzgewicht F angebracht. Damit verschiebt sich der gemeinsame Schwerpunkt von FK und F um einen bestimmten Betrag an den Wägezellen A und B. Die jeweiligen Meßergebnisse werden abgelesen und wieder gespeichert.
c) Für die dritte Messung wird nun das Zusatzgewicht, beziehungsweise dessen verschiebbare Gewichtsmasse 13 um einen bestimmten Betrag verschoben, wobei der gemeinsame Schwerpunkt wiederum seine Lage verändert. Auch diese Werte werden wieder an den Wägezellen abgelesen und gespeichert und die Schwerpunktlage des Flugkörpers FK nun bestimmt. Die Genauigkeit ist dann nur noch von der Ablesegenauigkeit an den Wägezellen A, B abhängig.

Aus der Zeichnung können die vorbeschriebenen Verfahrensschritte entnommen werden. Der Flugkörper FK ruht in den Rollringen 30, 40 der mit Meßzelle und Dämpfung versehenen Wägezellen A und B. Mit A1 und B1 ist die erste Messung und Ablesung der Werte bezeichnet, bei der lediglich der Flugkörper gewogen wird.

Mit A2 und B2 ist nun die zweite Messung bezeichnet, bei der das Zusatzgewicht F auf den Flugkörper aufgesetzt ist und bei der Linie "1" am Element E des Flugkörpers FK anliegt und die verschiebbare Gewichtsmasse 13 in der Linie "2" positioniert ist.

Mit A3 und B3 ist die dritte Messung bezeichnet, bei der die Gewichtsmasse 13 des aufgesetzten Zusatzgewichtes F um einen genau bekannten Betrag ΔA verschoben ist und bei der Linie "3" anschlägt (Position 13c).

Mit S₁ ist der schon bei der Fertigung genau vorherbestimmte Schwerpunkt des Zusatzgewichtes F bezeichnet und mit V der Abstand von S₁ zur Anlage an Linie "1". Weiterhin bedeutet X der Abstand von Anlage Linie "1" zum Schwerpunkt S des Flugköpers FK bzw. dessen Masse M, die sich aus der 1. Messung von A1 und B1 ergibt.

Das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel eines Zusatzgewichtes F setzt sich aus einem am Flugkörper FK aufsetzbaren Sattel 10, zwei Tragelementen 11a und 11b sowie einem Zentrieranschlag 11c, einer Verschiebestange 12 und einer darauf verschiebbaren Gewichtsmasse 13 zusammen. Die Anschläge, die die Linien "1", "2" und "3" bilden sind generell exakt vermessen und gehen als konstante Werte in die Berechnungen ein. Ebenso exakt ist der Schwerpunkt S₁ des Zusatzgewichtes F wertmäßig erfaßt.

Nachstehend wird die Ableitung der mathematischen Berechnung gebracht:

mit

mit (1) in (2):

mit (4) in (3):

aus (4):

aus (5):

(6) = (7):

Ein Zahlenbeispiel soll vorstehende Berechnungen verdeutlichen:

Es soll der Schwerpunkt M eines Flugkörpers ermittelt werden, der auf zwei Wägezellen A und B, welche einen angenommenen Abstand von 2500 mm voneinander haben, liegt. Der Schwerpunkt des Körpers wird mit x_K = 1500 mm angenommen und seine Masse von 500 kg ist aus der ersten Messung bekannt. Das Zusatzgewicht ist mit 10 kg exakt bekannt. Dieses Zusatzgewicht F wird an eine Stelle x_z = 1200 mm aufgelegt, wobei dieses Maß am Körper bekannt ist, und dann wird die Gewichtsmasse 13 exakt um 500 mm verschoben.

Der Abstand z des Körperschwerpunktes von x_z errechnet sich dann zu:

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des axialen Schwerpunktes eines langgestreckten Körpers, der in axialer Richtung vorne und hinten in je einem Rollring jeweils auf einer Wägezelle gelagert ist, wobei die Schwerpunktlage des Körpers durch eine erste Bestimmung des auf jeder Wägezelle lastenden Gewichtes des Körpers und einer zweiten Bestimmung desselben nach einer Änderung des auf jeder Wägezelle lastenden Gewichtes und einer mathematischen Errechnung der Schwerpunktlage aus den mit den Wägezellen bestimmten Gewichten bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des auf jeder Wägezelle (A, B) lastenden Gewichts des Körpers (FK) mit einem an beliebiger, aber genau definierter Stelle angebrachten Zusatzgewicht (F) durchgeführt wird und eine dritte Gewichtsmessung (A3-B3) des Körpers (FK) mit dem Zusatzgewicht (F) nach einer Verschiebung des Zusatzgewichtes (F) um einen bestimmten Betrag erfolgt.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zwei Rollringen, zwei Wägezellen und einer Auswerteeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Körper (FK) anbringbares und zentrierbares Zusatzgewicht (F) vorgesehen ist, das sich aus eiinem Sattel (10), zwei Tragelementen (11a, 11b), einem Zentrieranschlag (11c) für die Lagefixierung am Körper (FK), einer Verschiebestange (12) und einer auf der Verschiebestange (12) verschiebbaren Gewichtsmasse (13) zusammensetzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zentrierung das Zusatzgewicht (F) zur Anlage an einem am Körper (FK) befindlichen Element (E), vorzugsweise einem Aufhängezapfen, ausgebildet ist, an dem der Zentrieranschlag (11c) des Zusatzgewichtes (F) zur Anlage kommt.