WO2009087164A1 - Aufprallerfassungselement für ein luftfahrzeug, damit aufgebaute aufprallerfassungsvorrichtung sowie verfahren zur überwachung von aufprallvorgängen auf ein luftfahrzeug - Google Patents

Aufprallerfassungselement für ein luftfahrzeug, damit aufgebaute aufprallerfassungsvorrichtung sowie verfahren zur überwachung von aufprallvorgängen auf ein luftfahrzeug Download PDF

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WO2009087164A1
WO2009087164A1 PCT/EP2009/050113 EP2009050113W WO2009087164A1 WO 2009087164 A1 WO2009087164 A1 WO 2009087164A1 EP 2009050113 W EP2009050113 W EP 2009050113W WO 2009087164 A1 WO2009087164 A1 WO 2009087164A1
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WO
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impact
impact detection
detection element
energy
sensor
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Application number
PCT/EP2009/050113
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English (en)
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Inventor
Thomas Becker
Estibalitz Ochoteco
Holger Kappert
Josef Schalk
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Eads Deutschland Gmbh
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D45/04—Landing aids; Safety measures to prevent collision with earth's surface
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0052—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to impact

Definitions

  • the present invention relates to an impact detecting element for an airplane and to an impact detecting device constructed with a plurality of such impact detecting elements. Moreover, the invention relates to a method for monitoring an aircraft for impact.
  • a damaged surface of the outer skin is more susceptible to corrosion and fatigue.
  • the object is to create an element which can be used on an aircraft for the reliable detection of impacts on structures of the aircraft.
  • the object is achieved by an impact detection element having the features of appended patent claim 1.
  • An impact detection device employing a plurality of the impact detecting elements for monitoring an endangered portion of the aircraft, and a monitoring method for securely detecting dangerous shocks are subject matter of the subsidiary claims.
  • an impact detection element for mounting in or on a wall of an aircraft in order to detect impacts from the outside is proposed with a sensor unit for detecting shocks and a data transmission device.
  • the impact detection element according to the invention has the advantage that an impact can be detected immediately and thus can be reacted immediately to the eventual damage. Furthermore, the time-consuming visual inspections can be reduced to a minimum.
  • the impact detection element can be designed such that it can operate at least partially autonomously, so that the wiring outlay can be reduced. In addition to the expense of wiring can be so particular material and thus save weight. This makes it particularly advantageous to monitor components made of fiber-reinforced composite materials for impacts without impairing their advantage of lower weight compared to light metal structures.
  • the power supply unit has a power generation unit that converts impact energy into energy usable for powering the impact detection element. As a result, shocks to be detected can also be used to supply energy to the impact detection element. As a result, the effort to provide operating energy and in particular a necessary material use can be further reduced.
  • the impact energy for complete energy supply over the life of the impact detection element.
  • a particularly compact and cost-effective design can be achieved if the power generation unit is integrated in the sensor unit and together with this forms a sensor and power generation unit.
  • the sensor and power generation unit is formed by or has a shock detection and energy generation layer.
  • This layer can simultaneously serve to detect a shock as well as to convert mechanical impact energy into operating energy for the impact sensing element.
  • charge carriers are released, for example, in the shock detection and energy generation layer, which can be stored in a suitable energy store.
  • the stored energy can on the one hand be a measure of the received impact energy and thus a measure of a possible risk of damage and on the other hand serve to operate the circuitry of the impact detection element, which is preferably implemented in ultra-low energy electronics.
  • the sensor unit is therefore preferably designed such that it emits energy in a pressure change, which is used for the operation of the impact detection element.
  • the sensor unit preferably has at least one pressure-sensitive sensor for impact detection or is provided by one or more such sensors Sensors formed.
  • the sensor unit could comprise at least one piezoelectric sensor. This could, for example, comprise as a sensitive element a preferably formed in layered piezoelectric ceramic.
  • a flat layer shape for the sensor unit and / or the entire impact element is preferred in view of a slight areal applicability to a wall to be monitored.
  • the shock detection and energy generation layer comprises a piezoelectric layer.
  • the sensor unit can also have at least one sensor made of an electroactive polymer (EAP).
  • EAP electroactive polymer
  • the sensor unit has at least one plastic film or plastic plate as a carrier material, it can be easily and inexpensively build and attach to a wall to be monitored.
  • this plastic material is designed to be flexible so that it can easily adapt to the contours of an aircraft.
  • a corresponding material can serve as a protective cover of the sensor unit on the outside.
  • the sensor unit and / or the impact detection element as a whole has a rectangular shape, an array of several of these impact detection elements can easily be used to monitor a larger area and to locate a possible impact on one of the impactors. build up the mounting elements. Due to the rectangular shape not sensitive intermediate areas can be kept small and yet the production relatively simple, for example in sheet form, are designed. Further advantageous forms would be, for example, regular triangles or hexagons or other polygons with which honeycomb-like surface structures can be built up.
  • each impact detection element has several square centimeters of shock-sensitive detection surface. Therefore, it is preferable that the sensor unit has at least a pressure-sensitive detection area of about 1 to 100 cm 2 .
  • the sensor unit may also have a plurality of individual detection surfaces.
  • the impact detection element has a signal processing and storage unit for processing and storing signals supplied by the sensor element.
  • the signal processing and storage unit further preferably comprises an energy store, which is preferably also assigned to the energy supply device, in particular a storage capacitor or an accumulator.
  • the energy store can be used for storing charge carriers delivered by the sensor unit when shocks are detected-possibly amplified by a charge pump-and thus as an information store to be read out.
  • the energy storage is also used to supply energy for the impact detection element.
  • the energy store can also be charged from the outside, for example via wireless or wired data communication channels or via other energy application (heat rays, light, vibration energy, electrical or electrostatic charge, etc.).
  • the sensor unit it is preferable for the sensor unit to supply energy in the energy store.
  • energy can be stored.
  • the signal processing and storage unit detects the energy stored in the energy store for determining the sum of the impact energy detected by the sensor unit.
  • the signal processing and memory unit has a memory element, in particular a non-volatile memory element for storing information about the impact energy.
  • the information about detected shocks can be stored until the next readout or as a sum for detecting the entire impact structure on the impact element and thus on the monitored structure of the aircraft during its lifetime.
  • the data transmission device is designed for wireless data communication.
  • the impact elements which are present for example as a planar layer structure or as a sticker, to a structure to be monitored, in particular to adhere it.
  • the reading out of the information about the detected shocks can in particular be done wirelessly, for example via a handheld device, which is brought into the vicinity of the impact detection element.
  • the data transmission device is designed for wireless data communication with further impact detection elements that are designed accordingly, it is also possible to construct a network of individual impact detection elements, wherein the data transmission from element to element can take place up to a read-out point.
  • a stationary read-out device may also be provided, for example, to permanently monitor the aircraft for shocks and appropriate information, especially about a critical condition, for example, directly into the cockpit or to a central interface for maintenance purposes to deliver.
  • an embodiment of an impact-detection element is advantageous, in which the data transmission device is designed both for wireless data communication and for wired data communication.
  • this configuration may be merged into a network along with a series of second impingement sensing elements that communicate purely wirelessly.
  • the first impact detection element capable of wired communication may then collect the information about impacts detected by the associated simple impact detection elements wirelessly via the network of adjacent impact detection elements and then send in a bundled manner via wire-based information to a central evaluation point.
  • the data transmission device can also be used as part of the energy supply unit for supplying the impact detection element with energy from the outside. Accordingly, it is further preferred for the energy supply device to be connected to the data transmission device and to be able to be received externally by the impactor during and for the purpose of data communication.
  • the charging element applied energy is designed for use for the power supply of the impact detection element.
  • an impact detection device for an aircraft can be constructed according to the invention by a plurality of impact detection elements which communicate with each other, wherein the impact detection elements are arranged in at least one hazardous area and are designed to pass on information about impact events to an evaluation electronics.
  • the impact detection device it is preferable for the impact detection device to combine several impact detection elements into one or more groups in which at least one first impact detection element uses wireless data transmission and at least one second impact detection element uses wireless data transmission.
  • each of a first impact detection element is associated with a plurality of adjacent second impact detection elements.
  • the data transmission device of the at least one impact detection element further comprises a reception unit configured to wirelessly receive data wirelessly transmitted by the data transmission device of the at least one second impact detection element configured for wireless data communication.
  • a method according to the invention for monitoring an aircraft for external impacts is characterized by using at least one of the impact detection elements explained above and / or the impact detection device described above, wherein the information mation of the impact detection elements used at least in the course of a start preparation or in the course of maintenance.
  • Fig. 2 is a schematic block diagram of an embodiment of a
  • Fig. 3 is a block diagram as an example of a practical design of
  • FIG. 5 is a plan view of a sensor array
  • FIG. 6 shows a detailed view of an embodiment of a signal processing and signal storage unit
  • Fig. 8 is a schematic illustration of a first impact detecting element
  • Fig. 9 is a schematic diagram of a second impact detecting element.
  • FIG. 10 shows an impact detection device constructed from first and second impact detection elements for monitoring impacts in the area of an aircraft door
  • the aircraft 10 shown in FIG. 1 is supplied by various mobile and stationary service facilities during a stay in an airport. These may in particular be electrical connection units 12, catering vehicles 14, pallet or container loaders 16, belt loaders 18, mobile service stairs 20, refueling devices 22, mobile water tanks 24 and / or passenger bridges 26.
  • FIG. 2 shows a schematic overview of the components of the impact detection element 30, and FIG. 3 shows a practical design example of the impact detection element 30.
  • the impact detection element 30 the schematic block diagram of which is shown in FIGS. 2 and 3, has a sensor and power generation unit 32, a signal processing and signal storage unit 34 and a data transmission device 36.
  • the transfer of charges q is once the detection of the shock and its impact energy.
  • the charges q are used to power the signal processing and latch unit 34. Function of the signal processing and latch unit:
  • the signal processing and signal storage unit 34 collects the charges q supplied thereto from the sensor and power generation unit 32.
  • a charge counter measures the information 47 contained in the size of the respective charge q about the strength of the pressure p acting on sensor elements 38 and stores data D with information about the number and / or size of the charge (s) q in an (internal) information store , Furthermore, the charge q is also used to operate the signal processing and signal storage unit 34.
  • At least one energy storage unit is associated with the information store, which is charged by means of the charge q and energy r transferred by the data transfer device 36.
  • double-layer capacitors for example supercaps, are used as energy storage units.
  • the use of other electrostatic or electrochemical energy storage is also possible.
  • the at least one energy storage unit is arranged near the information storage.
  • the at least one energy storage unit is chargeable by the in the pressure-sensitive material of the sensor and power generation unit 32 and / or by RF power feed.
  • the communication device 36 wirelessly communicates with a receiver 48, for example in the form of an RF reader, or with adjacent impact detectors.
  • This wireless communication 50 is similar in nature to communication with RFIDs.
  • the data transmission device 36 uses a preferably energy-saving RF electronics and an antenna.
  • the RF part of the impact detection element 30, which is essentially formed by the data transmission device 36, is also used for energy transfer from the outside to the impact detection element 30 for the input of energy r.
  • the injected energy r is supplied to the at least one energy storage unit in the signal processing and latch unit 34.
  • the data transfer device 36 further has direct access to the information memory of the signal processing and signal storage unit 34, for reading and relaying data D.
  • an RF reader or one or more comparably constructed impact detection elements (s) 30 can serve as receiver 48.
  • the receiver 48 communicates with the data transmission device 36 for the exchange of data D and / or for the transmission of energy.
  • a power supply unit 39 for supplying the impact detection element 30 with operating energy accordingly has as components a charge generation element due to pressure of the sensor and power generation unit 32, the at least one energy storage unit of the signal processing and signal storage unit and an energy supply from the outside suitable element of the data transmission device.
  • the sensor and power generation unit 32 has at least one pressure-sensitive sensor unit 38, in particular essentially formed by a pressure-sensitive layer.
  • piezoelectric materials can be used to construct the sensor unit 38.
  • FIG. 4 A preferred embodiment of the sensor unit 38 is shown in FIG.
  • This sensor unit 38 is based on a technology in which electrically conductive polymers and plastic films 40 are used as a carrier material. The technology is described in more detail in WO2007 / 006833 A2, to which reference is made for further details.
  • an electroactive polymer (EAP) 42 is used.
  • the size of the sensor unit 38 can be adapted to the wishes.
  • Conductive plastic surfaces 44 are obtained by lithography and form conductive paths on the plastic films 40.
  • the structure and the distribution The conductive paths are defined by the size of the sensor elements 38 and their distribution on the plastic film 40.
  • a plurality of sensor elements 38 are combined in this way on a plastic film 40, they form a sensor field 46.
  • a sensor field 46 forms a distributed pressure sensor with which not only the pressure but also its distribution at one Impact is measurable.
  • 16 sensor units 38 are combined in a rectangular pattern to form a sensor field 46.
  • the measurement ranges to be achieved are adapted to the insert by modifications of the electroactive polymer 42 and its spatial configuration.
  • Some electroactive polymers 42 and piezo materials are capable of generating charge for further processing and storage.
  • the power consumption is low and is in the range of 500 mW / cm 2 , which energy is needed only during an impact event.
  • the signal processing and signal storage unit 34 has a power management device 52, a signal processing device 54 and the information memory 56.
  • the energy management device 52 is the energy storage unit 58, here for example shown in the form of a (double-layer) capacitor, assigned. This is charged by means of the charge q and the energy r from the power management device 52.
  • the energy storage unit 58 can be discharged from the energy management device 52 and the energy obtained from it can be used to supply the signal processing device 54 and the information memory 56.
  • the signal processing and latch unit 34 is powered by two different mechanisms.
  • the charge generated by the sensor and power generation unit 32 is collected and stored in the energy storage unit 58 - for example a high performance capacitor or accumulator.
  • the signal processing and signal storage unit 34 is powered via a transponder unit as part of a passive transponder. During this time, the energy storage unit 58 is charged.
  • the charging process and the supply of the various components are controlled by the power management device 52.
  • Two different implementations are possible in principle: a completely passive implementation and a semi-active implementation.
  • the signal processing and latch unit 34 operates only upon impact via the sensor and power generation unit 32 or during active wireless communication 50 via the data transfer device 36. In this case, only a small energy storage device 58, such as a capacitor, is necessary.
  • the energy storage unit 58 should be sized sufficiently to operate the signal processing and latch unit 34 continuously.
  • a double-layer capacitor or a rechargeable battery will be used as the energy storage unit 58. The energy storage unit 58 should then be charged regularly by the data transmission device 36.
  • the signal processing and latch unit 34 accumulates the charge q supplied thereto from the sensor and power generation unit 32.
  • the incoming charge q is analyzed once the signal processing and latch unit 34 is started.
  • the type and severity of the impact can be quantified.
  • the resulting data D 1 for example, the quantified information and the frequency of an impact, are stored in the information memory 56.
  • the information storage 56 in a preferred embodiment comprises a non-volatile memory such as EEPROM or FRAM. Thereby it is avoided that the information memory 56 continuously energy must be supplied.
  • the information memory 56 can be read out by the data transmission device 36. Likewise, it is possible to have parameters, for example for signal processing, stored by the data transmission device 36 in the information memory 56.
  • the data transmission device 36 is designed as an interface between the receiver 48 - RF reader or adjacent impact detection elements 30 - and the memory device 56. It comprises a transmitting and receiving device for radio signals, an antenna and electronics, mainly for logical processing. The electronics address the information store 56 to retrieve data D. This data is then transferred to the receiver 48 using methods in accordance with ISO 15693 or similar.
  • the transmitting and receiving device for radio signals and the antenna are used simultaneously for transmitting the energy r.
  • the impact sensing element 30 has a unique identification number for locating the impact.
  • the preferred frequencies are in an ISM (Industrial, Scientific and Medical) band, which is preferably available throughout the world (for example, 13.56 MHz or 2.4 GHz).
  • the distance should be less than 1 m, preferably a few centimeters.
  • a first embodiment of the impact detection elements 30 - referred to below as the first impact detection element 30a - can communicate both wired and wireless due to a correspondingly expanded configuration of the data transmission device 36.
  • a second embodiment of the impact detection elements 30 - hereinafter referred to as second impact detection elements 30b - are equipped with a simple data transmission device 36, as explained above with reference to FIGS. 2 and 3, which can only communicate wirelessly.
  • the first impact detection elements 30a which communicate by wire, for example, with onboard electronics of the aircraft, in addition to their already described function can also be designed as a readout element and / or interface to forward data from other impact detection elements 30 to the on-board electronics and / or energy from the on-board electronics to the second impact detection elements 30b forward.
  • Such a first impact detection element 30a is preferably connected to a power supply line of the aircraft and is powered by the on-board electronics. In this way, the purely wireless second impact detection elements 30b can be supplied with energy r.
  • the impact detection elements 30 are preferably designed as flat flexible elements (patches). This allows them to be mounted together with other modules on or in the aircraft. In particular, the impact sensing elements 30 may be adhered to the structure of the aircraft or integrated into the structure.
  • FIG. 1 An exemplary arrangement of impact calipers formed by the impact sensing elements 30 on an aircraft structure is shown in FIG.
  • the aim is to cover hazard areas 28, here for example around a cargo hatch 62, with impact detection elements 30 and thus to form an impact detection device 60.
  • Such an impact detection device 60 is mainly composed of the two embodiments 30a, 30b of the impact detection element 30.
  • the simpler second impact sensing element 30b forms a wireless sensor node 64.
  • the wireless sensor node 64 includes the sensor and power generation unit 32, the signal processing and storage unit 34, and the data communications device 36, which is purely for wireless communication.
  • the first impact sensing element 30a forms a wired sensor node 66 shown in FIG.
  • a wiring node 68 is provided in addition to the assemblies of the wireless sensor node 64, or the data transmission device 36 is additionally equipped with such a wiring node 68.
  • Impact sensing device 60 is formed by a plurality of sensor nodes 64, 66 arranged for impact detection in a hazardous area 28 (e.g., cargo hatch 62). Such an impact could be caused for example for loading / unloading vehicles for aerospace containers or the like. An impact could cause damage, such as cracking or delamination of composite materials.
  • the wireless sensor nodes 64 should be located near a wired sensor node 66.
  • the wired sensor node 66 is capable of communicating (read / write), on the one hand, with the wireless sensor nodes 64 and, on the other hand, powering the wireless sensor nodes 64.
  • RFID-like communication including energy transfer and communication is possible.
  • sensor nodes 64, 66 have unique identification numbers for locating the impact.
  • the preferred frequency band for wireless communication 50 is the ISM band (Industrial, Scientific and Medical). Furthermore, the frequency band should be freely available throughout the world (13.56 MHz, 2.4 GHz).
  • the distance of the wireless sensor nodes 64 from the wired sensor nodes 66 should be less than one meter to ensure near field energy transfer.
  • the wired sensor nodes 66 are connected to an on-board system for signal and data communication and to a power supply of the aircraft 10.
  • the antennas are arranged correspondingly on the two-dimensional surface of the aircraft 10.
  • the impact detection elements 30 and the entire impact detection device 60 are read out at the bottom with a read-out device, for example a separate reading device, in particular a hand-held device.
  • the readout device could also be connected to the first impact detection elements 30a, for example via an interface wired.
  • the sensor units 38 should detect an impact on the aircraft body.
  • Particularly suitable are piezoelectric ceramics or electroacoustic Active Polymers 42. These materials may be incorporated into or adhered to the structure. In order to measure an impact, their size should be on the order of several cm 2 . These materials are pressure sensitive.
  • the signal coming from the sensor elements 38 is preprocessed in the sensor node 64, 66. Due to the wireless nature of the sensor nodes 64 processing should be done in a particularly energy-efficient manner (Ultra Low Power). A complex microprocessor can not be used in the illustrated embodiments because only small batteries or capacitors can be integrated into the wireless sensor node 64.
  • the proposed solution uses charge pumps as a first step.
  • the sensor units 38 generate charges or a certain potential difference (voltage). This voltage is amplified by the charge pump.
  • the signal is stored in an information memory, for example a flip-flop.
  • the magnitude of the impact can be stored. The data is read out via the wired sensor nodes 66 as set forth above. The magnitude of the impact could be stored in a memory series.
  • Another option with regard to low energy consumption is the use of the electroactive polymers themselves for energy generation. This means to use the charge generated by the impact at least in part to operate the circuit in the wireless sensor node 64.
  • the impact sensing device 60 is capable of detecting impact on aircraft structures equipped therewith by charge generating materials whose generated charge is passed to ultra low power signal processing electronics for further storage in a memory. This data is finally read out from the wired sensor nodes 66. During the read operation, the wireless sensor nodes 64 are powered wirelessly. The energy is stored in the wireless sensor node 66 to perform the detection task. The energy balance can be optimized by using the sensor unit 38 itself for additional power generation.
  • Impact detection element a first impact detection element b second impact detection element Sensor and power generation unit Signal processing and signal storage unit Data transmission device Sensor unit Power supply unit

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Element, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sicheren Überwachung der Struktur eines Luftfahrzeuges auf Stöße von außen, beispielsweise beim Bodenservice an Flughäfen. Hierzu schafft die Erfindung ein Aufprallerfassungselement (30) zur Anordnung in oder an einer Struktur eines Luftfahrzeugs, um Stöße von außen zu erfassen, mit einer Sensoreinheit (38) zur Erfassung von Stößen und einer Datenübertragungseinrichtung (36).

Description

AUFPRALLERFASSUNGSELEMENT FÜR EIN LUFTFAHRZEUG, DAMIT AUFGEBAUTE AUFPRALLERFASSUNGSVORRICHTUNG SOWIE VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG VON AUFPRALLVORGÄNGEN AUF EIN
LUFTFAHRZEUG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufprallerfassungselement für ein Flugzeug sowie eine mit mehren solcher Aufprallerfassungselemente aufgebaute Aufprallerfassungsvorrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines Luftfahrzeuges auf Stöße.
Beschädigungen der Außenhaut von Flugzeugen können fatale Folgen haben. Bereits kleine Verformungen oder Risse beeinträchtigen die Stabilität der Außenhaut beträchtlich. Dies kann zu einem Nachgeben oder gar zur teilweisen Zerstörung der Außenhaut unter Belastung, insbesondere während des Fluges, führen.
Gleichzeitig ist eine beschädigte Oberfläche der Außenhaut anfälliger für Korrosion und Materialermüdung.
Oft werden Beschädigungen an Flugzeugen durch Serviceeinrichtungen am Boden verursacht. So kann bereits ein kleiner Fehler beim Andocken eines Cateringfahrzeugs an die entsprechende Ladeluke zu einem Zusammenprall von Teilen des Servicefahrzeugs mit Abschnitten der Außenhaut des Flugzeugs führen. Bei diesem Aufprall kann die Außenhaut beschädigt werden.
Derartige Beschädigungen der Außenhaut müssen rechtzeitig und zuverlässig erkannt werden, um die Betriebsgefahr für die Passagiere gering zu halten.
Das Problem verschärft sich durch die Tendenz, immer mehr die bisher für den Aufbau von Außenwandungen von Luftfahrzeugen üblichen Leichtmetallmaterialien durch faserverstärkte Verbundmaterialien zu ersetzen. Die faserverstärkten Verbundmaterialien bieten zwar gegenüber den Leichtmetallen erhebliche Gewichtsvorteile und Vorteile durch gezielte Anpassung von Faserstrukturen an die zu erwartenden Kräfte. Während aber Leichtmetalle bei Stößen bleibend verformbar sind, so dass Beeinträchtigungen der Außenhaut bei einer Sichtprüfung vor dem Start leicht erkennbar sind, können Stöße an faserverstärkten Verbundmaterialien jedoch zu inneren Schäden - z.B. Faserrisse, Delaminierungen - führen, die bei einer reinen Sichtprüfung von außen nicht immer erkennbar sind.
Zur Feststellung von Beschädigungen durch Stöße an Wandungen von Luftfahrzeugen ist es Stand der Technik, Methoden der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, insbesondere Sicht-, Ultraschall- und Durchstrahlungsprüfungen, zu verwenden. Diese Prüfungen müssen regelmäßig beziehungsweise auf Anforderung durchgeführt werden und sind sehr kosten- und zeitintensiv. Gleichzeitig ist es von der Aufmerksamkeit des Durchführenden abhängig, ob Beschädigungen einwandfrei erkannt werden.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, ein an einem Luftfahrzeug verwendbares Element zur sicheren Erfassung von Stößen auf Strukturen des Luftfahrzeuges zu schaffen. Die Aufgabe wird durch ein Aufprallerfassungselement mit den Merkmalen des beigefügten Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Aufprallerfassungsvorrichtung, die mehrere der Aufprallerfassungselemente zum Überwachen eines gefährdeten Bereichs des Luftfahrzeuges einsetzt, sowie ein Überwachungsverfahren zum sicheren Erfassen von gefährlichen Stößen sind Gegenstand der Nebenansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Aufprallerfassungselement zum Anbau in oder an einer Wandung eines Luftfahrzeugs, um Stöße von außen zu erfassen, mit einer Sensoreinheit zur Erfassung von Stößen und einer Datenübertragungseinrichtung vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Aufprallerfassungselement hat den Vorteil, dass ein Aufprall sofort erkannt werden kann und dadurch unverzüglich auf die eventuelle Beschädigung reagiert werden kann. Weiter können die zeitintensiven Sichtkontrollen auf ein Minimum reduziert werden.
Wenn eine Energieversorgungseinheit vorgesehen ist, die das Aufprallerfassungselement mit Energie versorgt, lässt sich das Aufprallerfassungselement so ausbilden, dass es zumindest teilweise autonom arbeiten kann, so dass der Verdrahtungsaufwand verringert werden kann. Außer dem Aufwand für die Verdrahtung lässt sich so insbesondere Material und damit auch Gewicht einsparen. Dadurch lassen sich besonders vorteilhaft Bauteile aus faserverstärkten Verbundmaterialien auf Stöße überwachen, ohne deren Vorteil geringeren Gewichts gegenüber Leichtmetallstrukturen zu beeinträchtigen. Vorteilhafterweise weist die Energieversorgungseinheit eine Energieerzeugungseinheit auf, die Stoßenergie in zur Energieversorgung des Aufprallerfassungselements verwendbare Energie umwandelt. Dadurch lassen sich zu erfassende Stöße gleich auch zur Energieversorgung des Auf prall erfas- sungselements nutzen. Dadurch lässt sich der Aufwand zur Bereitstellung von Betriebsenergie und insbesondere ein hierzu notwendiger Materialeinsatz weiter verringern. In einer bevorzugten Ausgestaltung reicht die Stoßenergie zur vollständigen Energieversorgung über die Lebensdauer des Aufprallerfassungselements aus.
Ein besonders kompakter und kostengünstiger Aufbau ist erzielbar, wenn die Energieerzeugungseinheit in die Sensoreinheit integriert ist und mit dieser zusammen eine Sensor- und Energieerzeugungseinheit bildet.
Beispielsweise ist die Sensor- und Energieerzeugungseinheit durch eine Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht gebildet oder weist eine solche auf. Diese Schicht kann gleichzeitig zur Detektion eines Stoßes als auch zur Umwandlung mechanischer Stoßenergie in Betriebsenergie für das Aufprallerfassungselement dienen. In praktischer Ausführung werden zum Beispiel in der Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht Ladungsträger freigesetzt, die sich in einem geeigneten Energiespeicher speichern lassen. Die gespeicherte Energie kann einerseits ein Maß für die empfangene Stoßenergie und damit ein Maß für eine eventuelle Beschädigungsgefährdung sein und andererseits auch zum Betreiben der vorzugsweise in Ultra- Niedrigenergie-Elektronik ausgeführten Schaltung des Aufprallerfassungselements dienen. Die Sensoreinheit ist demnach vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie bei einer Druckänderung Energie abgibt, die zum Betrieb des Aufprallerfassungselements verwendbar ist.
Die Sensoreinheit weist vorzugsweise wenigstens einen druckempfindlichen Sensor für die Stoßerfassung auf oder ist durch einen oder mehrere solcher Sensoren gebildet. Zum Beispiel könnte die Sensoreinheit wenigstens einen piezoelektrischen Sensor aufweisen. Dieser könnte zum Beispiel als sensitives Element eine vorzugsweise in Schichtform ausgebildete piezoelektrische Keramik umfassen.
Eine flache Schichtform für die Sensoreinheit und/oder das gesamte Aufprallelement ist im Hinblick auf eine leichte flächenhafte Anbringbarkeit an einer zu überwachenden Wandung bevorzugt.
Demnach weist bei einer Ausführungsform die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine piezoelektrische Schicht auf.
Alternativ oder zusätzlich zu dem wenigstens einen piezoelektrischen Sensor kann die Sensoreinheit auch wenigstens einen Sensor aus einem elektroak- tiven Polymer (EAP) aufweisen. Bei einer solchen Ausführungsform ist weiter aus den gleichen Gründen wie zuvor erläutert bevorzugt, wenn die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine Schicht aus dem elektroakti- ven Polymer aufweist.
Wenn die Sensoreinheit wenigstens eine Kunststofffolie oder Kunststoff platte als Trägermaterial aufweist, lässt sie sich leicht und kostengünstig aufbauen und an eine zu überwachende Wandung anbringen. Vorzugsweise ist hierzu das Kunststoffmaterial flexibel ausgebildet, damit es sich an die Konturen eines Luftfahrzeuges leicht anpassen kann. Ein entsprechendes Material kann als schützende Abdeckung der Sensoreinheit auf der Außenseite dienen.
Wenn die Sensoreinheit und/oder das Aufprallerfassungselement insgesamt eine rechteckige Form aufweist, lässt sich damit leicht ein Array aus mehreren dieser Aufprallerfassungselemente zur Überwachung einer größeren Fläche und zur Lokalisierung eines eventuellen Stoßes an einem der Aufpraller- fassungselemente aufbauen. Durch die Rechteckform können nicht sensitive Zwischenbereiche klein gehalten werden und dennoch die Herstellung relative einfach, beispielsweise in Bahnenform, gestaltet werden. Weitere vorteilhafte Formen wären zum Beispiel regelmäßige Dreiecke oder Sechsecke oder sonstige Vielecke, mit denen sich wabenartige Flächenstrukturen aufbauen lassen.
Um sinnvoll Stöße erfassen zu können, ist bevorzugt, dass jedes Aufprallerfassungselement mehrere Quadratzentimeter an stoßsensitiver Erfassungsfläche aufweist. Daher ist bevorzugt, dass die Sensoreinheit wenigstens eine druckempfindliche Erfassungsfläche von etwa 1 bis 100 cm2 aufweist. Die Sensoreinheit kann aber auch mehrere einzelne Erfassungsflächen aufweisen.
Weiter bevorzugt weist das Aufprallerfassungselement eine Signalverarbei- tungs- und Speichereinheit zur Verarbeitung und zur Speicherung von von dem Sensorelement gelieferten Signalen auf. Die Signalverarbeitungs- und Speichereinheit umfasst weiter bevorzugt einen - vorzugsweise auch der Energieversorgungseinrichtung zugeordneten - Energiespeicher, insbesondere einen Speicherkondensator oder einen Akkumulator.
Der Energiespeicher kann einerseits zum Speichern von von der Sensoreinheit bei erfassten Stößen gelieferten Ladungsträgern - eventuell verstärkt durch eine Ladungspumpe - und somit als auszulesender Informationsspeicher dienen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Energiespeicher auch zur Energieversorgung für das Aufprallerfassungselement genutzt. In einer weiteren Ausgestaltung lässt sich der Energiespeicher auch von außen laden, beispielsweise über drahtlose oder drahtgebundene Datenkommunikationskanäle oder über sonstigen Energieauftrag (Wärmestrahlen, Licht, Vibrationsenergie, elektrische oder elektrostatische Aufladung...). Insbesondere ist bevorzugt, dass in dem Energiespeicher von der Sensoreinheit gelie- ferte Energie speicherbar ist. Weiter ist bevorzugt, dass die Signalverarbei- tungs- und Speichereinheit die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie zur Bestimmung der Summe der durch die Sensoreinheit erfassten Aufprallenergie erfasst. Wenngleich der Energiespeicher in einer einfachen Version auch selbst unmittelbar auslesbar ist, insbesondere bei einer aktuellen Stoßüberwachung, so ist weiter bevorzugt, dass die Signalverarbeitungs- und Speichereinheit ein Speicherelement, insbesondere ein nichtflüchtiges Speicherelement, zur Speicherung einer Information über die Aufprallenergie aufweist. Darin kann die Information über erfasste Stöße bis zum nächsten Auslesen oder als Summe zum Erfassen der gesamten auf das Aufprallelement und damit auf die damit überwachte Struktur des Luftfahrzeuges während dessen Lebensdauer gespeichert werden. Mit dieser Ausgestaltung lässt sich feststellen, ob die insgesamt erhaltene Stoßenergie im Verlauf einer längeren Einsatzdauer zum Beispiel durch mehrere einzelne kleinere Stöße einen bestimmten Wert überschreitet, der einen Austausch oder eine Reparatur oder Verstärkung der überwachten Struktur empfehlenswert macht, und kann rechtzeitig entsprechende Maßnahmen ergreifen.
Um den Aufwand für eine Verdrahtung, insbesondere bei gleichzeitiger Verwendung einer Vielzahl der Aufprallelemente, zu verringern ist weiter bevorzugt, dass die Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation ausgebildet ist. Insbesondere in Verbindung mit den vorteilhaften Maßnahmen für einen weitgehend selbständigen Energiehaushalt können so einzelne Aufprallerfassungselemente ganz ohne Verdrahtung auskommen. Es reicht aus, einfach die zum Beispiel als flächige Schichtstruktur oder als Aufkleber vorliegenden Aufprallelemente an einer zu überwachenden Struktur anzubringen, insbesondere anzukleben.
Das Auslesen der Information über die erfassten Stöße kann insbesondere drahtlos, beispielsweise über ein Handgerät, das in die Nähe des Aufprallerfassungselements gebracht wird, erfolgen. Wenn die Datenübertragungseinrichtung zur drahtlosen Datenkommunikation mit weiteren Aufprallerfassungselementen, die entsprechend ausgebildet sind, ausgebildet ist, lässt sich auch ein Netzwerk einzelner Aufprallerfassungselemente aufbauen, wobei die Datenübertragung von Element zu Element bis zu einem Auslesepunkt erfolgen kann.
Anstelle oder zusätzlich zu dem genannten Handgerät zur Auslesung kann auch eine stationär am Luftfahrzeug befindliche Auslesevorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise um das Luftfahrzeug permanent auf Stöße zu überwachen und entsprechende Informationen, insbesondere über einen kritischen Zustand zum Beispiel direkt ins Cockpit oder an eine zentrale Schnittstelle für Wartungszwecke zu liefern. Zum Aufbau einer solchen Auslesevorrichtung ist eine Ausführungsform eines Aufprallerfassungselements vorteilhaft, bei dem die Datenübertragungseinrichtung sowohl zur drahtlosen Datenkommunikation als auch zur drahtgebundenen Datenkommunikation ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung kann beispielsweise zusammen mit einer Reihe von rein drahtlos kommunizierenden zweiten Aufprallerfassungselementen zu einem Netzwerk zusammengeführt werden. Das zur drahtgebundenen Kommunikation fähige erste Aufprallerfassungselement kann dann die Informationen über Stöße, die durch die zugeordneten einfachen Aufprallerfassungselemente erfasst worden sind, drahtlos über das Netzwerk aus benachbarten Aufprallerfassungselementen sammeln und dann gebündelt über drahtgestützte Information an eine zentrale Auswertestelle senden.
Umgekehrt lässt sich bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Datenübertragungseinrichtung auch als Teil der Energieversorgungseinheit zum Versorgen des Aufprallerfassungselements mit Energie von außen nutzen. Demnach ist weiter bevorzugt, dass die Energieversorgungseinrichtung mit der Datenübertragungseinrichtung verbunden ist und zum Empfang von bei der und zum Zwecke der Datenkommunikation von außen auf das Aufpraller- fassungselement aufgebrachter Energie zwecks Nutzung für die Energieversorgung des Aufprallerfassungselements ausgebildet ist.
Insbesondere durch mehrere miteinander kommunizierende Aufprallerfassungselemente lässt sich weiter erfindungsgemäß eine Aufprallerfassungsvorrichtung für ein Luftfahrzeug aufbauen, wobei die Aufprallerfassungselemente in wenigstens einem Gefährdungsbereichen angeordnet sind und zur Weitergabe von Informationen über Aufprallereignisse an eine Auswerteelektronik ausgebildet sind.
Weiter ist aus den zuvor erläuterten Gründen bevorzugt, in der Aufprallerfassungsvorrichtung mehrere Aufprallerfassungselemente zu einer oder mehreren Gruppe(n) zusammengefasst sind, in der/denen jeweils wenigstens ein erstes Aufprallerfassungselement drahtgebundene und wenigstens ein zweites Aufprallerfassungselement drahtlose Datenübertragung nutzen. Vorzugsweise ist je einem ersten Aufprallerfassungselement eine Vielzahl benachbarter zweiter Aufprallerfassungselemente zugeordnet.
Zum Sammeln der Informationen von den zugeordneten zweiten Aufprallerfassungselementen weist die Datenübertragungseinrichtung des wenigstens einen ersten Aufprallerfassungselements weiter bevorzugt eine Empfangseinheit auf, die zum drahtlosen Empfang von Daten ausgebildet ist, die durch die zur drahtlosen Datenkommunikation ausgebildete Datenübertragungseinrichtung des wenigstens einen zweiten Aufprallerfassungselements drahtlos gesendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Überwachung eines Luftfahrzeuges auf Stöße von außen, zeichnet sich durch Verwenden wenigstens eines der voranstehend erläuterten Aufprallerfassungselemente und/oder der voranstehend beschriebenen Aufprallerfassungsvorrichtung aus, wobei die Infor- mation der verwendeten Aufprallerfassungselemente zumindest im Zuge einer Startvorbereitung oder im Zuge von Wartungsarbeiten erfolgt.
Durch die Erfindung und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erzielbare Vorteile sind:
• Es lässt sich eine kontinuierliche/ständige Stoßüberwachung durchführen.
• Eine autonome Überwachung ist möglich.
• Komplexe Verdrahtungen sind vermeidbar.
• Eine Überwachung nicht oder nur sehr schwer zugänglicher Bereiche wird ermöglicht.
• Eine kosteneffiziente Überwachung von Luftfahrzeug-Strukturen wird ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 ein Flugzeug mit möglichen Aufprallpunkten und Aufprallursachen;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines
Aufprallerfassungselements in einer Überblick- und Funktionsdarstellung;
Fig. 3 ein Blockschaltbild als Beispiel für ein praktisches Design des
Aufprallerfassungselements;
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Sensoreinheit, welche bei dem
Aufprallerfassungselement gemäß Fig. 2 und 3 verwendbar ist; Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Sensorfeld;
Fig. 6 eine Detailansicht einer Ausführungsform einer Signalverarbei- tungs- und Signalspeichereinheit;
Fig. 7 eine beispielhafte Anordnung von Sensoreinheiten an einem Flugzeug;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines ersten Aufprallerfassungselements;
Fig. 9 eine scnernatische eine schematische Darstellung eines zweiten Aufprallerfassungselements; und
Fig. 10 eine aus ersten und zweiten Aufprallerfassungselementen aufgebaute Aufprallerfassungsvorrichtung zur Überwachung von Stößen im Bereich einer Luftfahrzeugs-Tür
Das in Fig. 1 gezeigte Flugzeug 10 wird bei einem Aufenthalt in einem Flughafen von diversen mobilen und stationären Serviceeinrichtungen versorgt. Dies können insbesondere elektrische Anschlusseinheiten 12, Cateringfahr- zeuge 14, Paletten- oder Containerlader 16, Bandlader 18, mobile Servicetreppen 20, Betankungseinrichtungen 22, fahrbare Wassertanks 24 und/oder Passagierbrücken 26 sein.
Diese Serviceeinrichtungen können bei einem Aufprall auf das Flugzeug 10 dessen Außenhaut beschädigen. An dem Flugzeug 10 gibt es aufgrund der Anordnung der Lademöglichkeiten des Flugzeugs bekannte Gefährdungsbereiche 28, in denen derartige Beschädigungen häufig auftreten. Zur Detektion von Aufprallereignissen sind in den Gefährdungsbereichen 28 Aufprallerfassungselemente 30, wie sie im folgenden anhand der Darstellung in den Fig. 2 und 3 näher erläutert werden, angeordnet. Fig. 2 zeigt dabei eine schematische Übersicht über die Komponenten des Aufprallerfassungselements 30 und Fig. 3 zeigt ein praktisches Designbeispiel für das Aufprallerfassungselement 30.
Das Aufprallerfassungselement 30, dessen schematisches Blockschaltbild in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, weist eine Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, eine Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 und eine Datenübertragungseinrichtung 36 auf.
Im folgenden wird nun anhand des Beispiels der Fig. 2 zunächst die Funktion des Aufprallerfassungselementes 30 anhand der Funktionen seiner Einzelkomponenten im Überblick näher dargestellt, bevor weiter auf die Einzelheiten im Aufbau der einzelnen Komponenten dieser Aufprallerfassungselemente 30, 31 eingegangen wird.
Funktion der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32:
Wird auf eine Sensoreinheit 38 der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, wie in Fig. 2 gezeigt, beispielsweise durch einen Aufprall eines Catering- fahrzeugs 14, ein Stoß p(t) - dargestellt als Druck p in Fig. 2 - ausgeübt, so entsteht in einer Erfassungsschicht der Sensoreinheit 38 eine elektrische Ladung q. Die elektrische Ladung q wird an die Signalverarbeitungs- und Signalspeicherungseinheit 34 weitergegeben.
Die Weitergabe von Ladungen q dient einmal der Erfassung des Stoßes und dessen Stoßenergie. Zusätzlich werden die Ladungen q zur Energieversorgung der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 verwendet. Funktion der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit:
Die Signalverarbeitungs- und Signalspeicherungseinheit 34 sammelt die Ladungen q, die ihr von der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 zugeführt werden. Ein Ladungszähler misst dabei die in der Größe der jeweiligen Ladung q enthaltene Information 47 über die Stärke des auf Sensorelemente 38 wirkenden Drucks p und legt Daten D mit Information über Anzahl und/oder Größe der Ladung(en) q in einem (internen) Informationsspeicher ab. Des Weiteren wird die Ladung q ebenfalls zum Betrieb der Signalverarbeitungs- und Signalspeicherungseinheit 34 verwendet.
Dem Informationsspeicher ist wenigstens eine Energiespeichereinheit beigeordnet, die mittels der Ladung q und von der Datenübertragungseinrichtung 36 übertragener Energie r geladen wird. In dem Ausführungsbeispiel werden als Energiespeichereinheiten Doppelschichtkondensatoren, beispielsweise Supercaps, verwendet. Die Verwendung von anderen elektrostatischen oder elektrochemischen Energiespeichern ist ebenfalls möglich.
Die wenigstens eine Energiespeichereinheit ist nahe dem Informationsspeicher angeordnet. Die wenigstens eine Energiespeichereinheit ist durch die in dem drucksensitiven Material der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 und/oder durch RF-Leistungseinspeisung aufladbar.
Funktion der Datenübertragungseinrichtung 36:
Wie in Fig. 2 gezeigt kommuniziert die Datenübertragungseinrichtung 36 drahtlos mit einem Empfänger 48, zum Beispiel in Form eines RF-Lesers, oder mit benachbarten Aufprallerfassungselementen. Diese Drahtloskommunikation 50 läuft ähnlich ab wie die Kommunikation bei RFIDs. Die Datenübertragungseinrichtung 36 nutzt hierzu eine möglichst energiesparende RF- Elektronik und eine Antenne. Der im wesentlichen durch die Datenübertragungseinrichtung 36 gebildete RF-Teil des Aufprallerfassungselements 30 wird außerdem zum Energietransfer von außen auf das Aufprallerfassungselement 30 zur Einspeisung von Energie r genutzt. Die eingespeiste Energie r wird zur wenigstens einen Energiespeichereinheit in der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 geliefert.
Die Datenübertragungseinrichtung 36 hat weiter direkten Zugriff auf den Informationsspeicher der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34, zum Auslesen und Weitersenden von Daten D.
Empfänger 48, mit dem das Aufprallerfassungselement 30 in Verbindung steht:
Als Empfänger 48 können insbesondere ein RF-Leser oder ein oder mehrere vergleichbar aufgebaute(s) Aufprallerfassungselement(e) 30 dienen. Der Empfänger 48 kommuniziert mit der Datenübertragungseinrichtung 36 zum Austausch von Daten D und/oder zur Übertragung von Energie.
Energieversorgung:
Eine Energieversorgungseinheit 39 zur Versorgung des Aufprallerfassungselements 30 mit Betriebsenergie weist demnach als Komponenten ein zur Ladungserzeugung aufgrund von Druck geeignetes Element der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, die wenigstens eine Energiespeichereinheit der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit und ein zur Energieeinspeisung von außen geeignetes Element der Datenübertragungseinrichtung auf.
Praktisch mögliches Design: Ein praktisch mögliches Design des Aufprallerfassungselements 30 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 nimmt hierbei den größten Raum in dem Aufprallerfassungselement 30 ein.
Im folgenden wird nun auf einen möglichen Aufbau der einzelnen Komponenten des Aufprallerfassungselements 30 näher eingegangen.
Zunächst wird anhand der Darstellungen der Fig. 4 und 5 die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 näher erläutert.
Die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 weist wenigstens eine auf Druck sensitive Sensoreinheit 38, insbesondere im wesentlichen gebildet durch eine drucksensitive Schicht, auf.
In nicht näher dargestellten Ausführungsformen können zum Aufbau der Sensoreinheit 38 piezoelektrische Materialien verwendet werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Sensoreinheit 38 ist in Fig. 4 gezeigt. Diese Sensoreinheit 38 beruht auf einer Technologie, bei der elektrisch leitende Polymere und Kunststofffolien 40 als Trägermaterial eingesetzt werden. Die Technologie ist näher in der WO2007/006833 A2 beschrieben, auf die für weitere Einzelheiten verwiesen wird. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird ein elektroaktives Polymer (EAP) 42 eingesetzt.
Da die verwendete Technologie preiswert erhältlich ist, kann die Größe der Sensoreinheit 38 den Wünschen angepasst werden.
Leitende Kunststoffoberflächen 44 werden durch Lithographie erhalten und bilden leitende Pfade auf den Kunststofffolien 40. Der Aufbau und die Vertei- lung der leitenden Pfade legt die Größe der Sensorelemente 38 und ihre Verteilung auf der Kunststofffolie 40 fest.
Werden auf diese Weise auf einer Kunststofffolie 40 mehrere Sensorelemente 38 zusammengefasst, so bilden sie ein Sensorfeld 46. Ein solches Sensorfeld 46 bildet, wie in Fig. 5 gezeigt, einen verteilten Drucksensor, mit dem nicht nur der Druck, sondern auch dessen Verteilung bei einem Aufprall messbar ist. In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind 16 Sensoreinheiten 38 in einem rechtwinkligen Muster zu einem Sensorfeld 46 zusammengefügt.
Die zu erreichenden Messbereiche werden durch Modifikationen des elektro- aktiven Polymers 42 und seiner räumlichen Ausbildung an den Einsatz an- gepasst.
Versuche haben gezeigt, dass mit derartigen Sensoreinheiten 38 und/oder Sensorfeldern 46 der Druck auf diese angemessen gemessen werden kann. Dabei wird während eines Aufprallereignisses ein Absinken einer Spannung oder eine Erhöhung eines Stroms beobachtet. Nach dem Aufprallereignis kehren die elektrischen Eigenschaften zu ihren Ausgangswerten zurück. Solche Messungen können beispielsweise jede Millisekunde einmal durchgeführt werden.
Einige elektroaktive Polymere 42 und Piezomaterialien sind in der Lage, Ladung für die weitere Verarbeitung und Speicherung zu erzeugen. Bei der Verwendung von leitenden Polymeren ist der Energieverbrauch niedrig und bewegt sich im Bereich von 500 mW/cm2, wobei diese Energie nur während eines Aufprallereignisses benötigt wird.
Im folgenden wird der Aufbau der Signalverarbeitungs- und Speichereinheit 34 anhand der Darstellung in Fig. 6 näher erläutert. Die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 weist eine Energieverwaltungseinrichtung 52, eine Signalverarbeitungseinrichtung 54 und den Informationsspeicher 56 auf.
Der Energieverwaltungseinrichtung 52 ist die Energiespeichereinheit 58, hier beispielsweise dargestellt in Form eines (Doppelschicht-)Kondensator, beigeordnet. Diese wird mit Hilfe der Ladung q und der Energie r von der Energieverwaltungseinrichtung 52 geladen.
Dies erfolgt insbesondere dann, wenn eine Druckänderung an einem Sensorelement 38 erfolgt und/oder die Datenübertragungseinrichtung 36 von dem Empfänger 48 aktiviert wird. Ist beides nicht der Fall, so kann die Energiespeichereinheit 58 von der Energieverwaltungseinrichtung 52 entladen werden und die daraus gewonnene Energie zur Speisung der Signalverarbeitungseinrichtung 54 und des Informationsspeichers 56 verwendet werden.
Die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 ist über zwei unterschiedliche Mechanismen mit Energie versorgbar.
1 ) Während eines Stoßes wird die durch die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 erzeugte Ladung gesammelt und in der Energiespeichereinheit 58 - beispielsweise einem leistungsstarken Kondensator oder einem Akkumulator gespeichert.
2) Im Falle einer aktiven Transponderverbindung über die Datenübertragungseinrichtung wird die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 über eine Transpondereinheit als Teil eines passiven Transponders mit Energie versorgt. Während dieser Zeit wird die E- nergiespeichereinheit 58 geladen.
Der Ladevorgang und die Versorgung der verschiedenen Komponenten werden von der Energieverwaltungseinrichtung 52 gesteuert. Zwei verschiedene Implementierungen sind im Prinzip möglich: eine vollständig passive Implementierung und eine semiaktive Implementierung.
Bei der vollständig passiven Implementation wird die Signalverarbeitungsund Signalspeichereinheit 34 nur bei einem Aufprall über die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 oder während einer aktiven Drahtloskommunikation 50 über die Datenübertragungseinrichtung 36 betrieben. In diesem Fall ist nur eine kleine Energiespeichereinrichtung 58, beispielsweise ein Kondensator, notwendig.
Wenn die von der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 erzeugte Energie nicht für den Betrieb der Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 ausreicht, kann auf eine semiaktive Implementierung zurückgegriffen werden. In diesem Fall sollte die Energiespeichereinheit 58 ausreichend dimensioniert werden, um die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 kontinuierlich zu betreiben. Beispielsweise wird ein Doppelschichtkondensator oder eine wiederaufladbare Batterie als Energiespeichereinheit 58 verwendet werden. Die Energiespeichereinheit 58 sollte dann regelmäßig von der Datenübertragungseinrichtung 36 aufgeladen werden.
Die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 sammelt die Ladung q, die ihr von der Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32 zugeführt wird. Bei einem Aufprallereignis wird die ankommende Ladung q analysiert, sobald die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit 34 gestartet ist. Abhängig davon, welche Art von Signalverarbeitung implementiert ist, können Art und Stärke des Aufpralls quantifiziert werden. Die sich dabei ergebenden Daten D1 also beispielsweise die quantifizierte Information und die Häufigkeit eines Aufpralls, werden in dem Informationsspeicher 56 gespeichert.
Der Informationsspeicher 56 umfasst in einer bevorzugten Ausführung einen nichtflüchtigen Speicher wie beispielsweise EEPROM oder FRAM. Dadurch wird vermieden, dass dem Informationsspeicher 56 kontinuierlich Energie zugeführt werden muss.
Der Informationsspeicher 56 kann von der Datenübertragungseinrichtung 36 ausgelesen werden. Ebenso ist es möglich, Parameter, beispielsweise für die Signalverarbeitung, von der Datenübertragungseinrichtung 36 in dem Informationsspeicher 56 ablegen zu lassen.
Die Datenübertragungseinrichtung 36 ist als Schnittstelle zwischen dem Empfänger 48 - RF-Leser oder benachbarte Aufprallerfassungselemente 30 - und der Speichereinrichtung 56 ausgebildet. Sie umfasst eine Sende- und Empfangseinrichtung für Funksignale, eine Antenne und Elektronik, hauptsächlich für logische Verarbeitung. Die Elektronik adressiert den Informationsspeicher 56 zur Entnahme von Daten D. Diese Daten werden dann mit Verfahren entsprechend ISO 15693 oder ähnlichen an den Empfänger 48 übertragen.
Die Sende- und Empfangseinrichtung für Funksignale und die Antenne werden gleichzeitig zur Übertragung der Energie r verwendet.
Wie in RFID-Systemen auch hat das Aufprallerfassungselement 30 eine einzigartige Identifikationsnummer zur Lokalisierung des Aufpralls. Für die Funkkommunikation liegen die bevorzugten Frequenzen in einem ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical), das bevorzugt auf der ganzen Welt verfügbar ist (zum Beispiel 13,56 MHz oder 2,4 GHz).
Dies beeinflusst die Anordnung der Aufprallerfassungselemente 30 und/oder der Antennen. Bei 13,56 MHz sollte der Abstand beispielsweise weniger als 1 m, bevorzugt wenige Zentimeter betragen. Wie später noch anhand der Fig. 8 und 9 erläutert kann eine erste Ausführungsform der Aufprallerfassungselemente 30 - im folgenden erstes Aufprallerfassungselement 30a genannt - aufgrund einer entsprechend erweiterten Ausgestaltung der Datenübertragungseinrichtung 36 sowohl drahtgebunden als auch drahtlos kommunizieren. Eine zweite Ausführungsform der Aufprallerfassungselemente 30 - im folgenden zweite Aufprallerfassungselemente 30b genannt - sind mit einer einfachen Datenübertragungseinrichtung 36, wie zuvor anhand Fig. 2 und 3 erläutert ausgestattet, die lediglich drahtlos kommunizieren kann. Die ersten Aufprallerfassungselemente 30a, die drahtgebunden, beispielsweise mit einer Bordelektronik des Flugzeugs, kommunizieren, können neben ihrer bereits beschriebenen Funktion auch als Ausleseelement und/oder Schnittstelle ausgebildet sein, um Daten von anderen Aufprallerfassungselementen 30 an die Bordelektronik weiterzuleiten und/oder Energie aus der Bordelektronik an die zweiten Aufprallerfassungselemente 30b weiterzuleiten. Ein solches erstes Aufprallerfassungselement 30a ist vorzugsweise an eine Energieversorgungsleitung des Flugzeuges angeschlossen und wird von der Bordelektronik mit Energie versorgt. Damit lassen sich dann auch die rein drahtlosen zweiten Aufprallerfassungselemente 30b mit Energie r versorgen.
Die Aufprallerfassungselemente 30 sind vorzugsweise als flächige flexible Elemente (Patches) ausgebildet. Dadurch können sie zusammen mit anderen Modulen an oder in dem Flugzeug angebracht werden. Insbesondere können die Aufprallerfassungselemente 30 auf die Struktur des Flugzeugs aufkleben oder in die Struktur integrieren.
Eine beispielsweise Anordnung von durch die Aufprallerfassungselemente 30 gebildeten Stoßmesspatchen an einer Flugzeugstruktur ist in Fig. 7 dargestellt. Ziel ist es, Gefährdungsbereiche 28, hier beispielsweise um eine Frachtluke 62 herum mit Aufprallerfassungselementen 30 zu bedecken und so ein Aufprallerfassungsvorrichtung 60 zu bilden. Eine solche Aufprallerfassungsvorrichtung 60 wird hauptsächlich aus den beiden Ausführungsformen 30a, 30b des Aufprallerfassungseiements 30 aufgebaut.
Das einfachere zweite Aufprallerfassungselement 30b, das schematisch in Fig. 8 gezeigt ist, bildet einen drahtlosen Sensorknoten 64. Der drahtlose Sensorknoten 64 weist die Sensor- und Energieerzeugungseinheit 32, die Signalverarbeitungs- und Speichereinheit 34 und die rein zur drahtlosen Kommunikation ausgebildete Datenübertragungseinrichtung 36 auf.
Das erste Aufprallerfassungselements 30a bildet einen drahtgebundenen Sensorknoten 66, der in Fig. 9 dargestellt ist. Bei dem drahtgebundenen Sensorknoten 66 ist zusätzlich zu den Baugruppen des drahtlosen Sensorknotens 64 einen Verdrahtungsknoten 68 vorgesehen oder ist die Datenübertragungseinrichtung 36 zusätzlich mit einem solchen Verdrahtungsknoten 68 ausgerüstet.
Die Aufprallerfassungsvorrichtung 60, wie sie beispielhaft in Fig. 10 gezeigt ist, wird von einer Mehrzahl Sensorknoten 64, 66 gebildet, die zur Aufprallerfassung in einem Gefährdungsbereich 28 (beispielsweise der Frachtluke 62) angeordnet sind. Ein solcher Aufprall könnte beispielsweise zur Lade- /Entladefahrzeuge für Luftfahrtcontainer oder Ähnliches verursacht werden. Ein Aufprall könnte Schäden, beispielsweise Risse oder Delaminierung von Verbundmaterialien, verursachen.
Die drahtlosen Sensorknoten 64 sollten in der Nähe eines drahtgebunden Sensorknotens 66 angeordnet sein. Der drahtgebundene Sensorknoten 66 ist in der Lage, einerseits mit den drahtlosen Sensorknoten 64 zu kommunizieren (lesen/schreiben) und andererseits die drahtlosen Sensorknoten 64 mit Energie zu versorgen. Somit ist eine RFID-ähnliche Kommunikation, die Energietransfer und Kommunikation umfasst, möglich. Wie in RFID-Systemen auch haben die Sensorknoten 64, 66 einzigartige Identifikationsnummern zur Lokalisierung des Aufpralls. Das bevorzugte Frequenzband für die Drahtloskommunikation 50 ist en ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical). Weiterhin sollte das Frequenzband in der gesamten Welt frei verfügbar sein (13,56 MHz, 2,4 GHz).
Dies beeinflusst die Anordnung der Sensorknoten 64, 66. So sollte bei einer Frequenz von 13,56 MHz die Entfernung der drahtlosen Sensorknoten 64 von den drahtgebundenen Sensorknoten 66 weniger als einen Meter betragen, um eine Nahfeldenergieübertragung zu gewährleisten.
Die drahtgebundenen Sensorknoten 66 sind mit einem Bordsystem zur Signal- und Datenkommunikation und mit einer Energieversorgung des Flugzeugs 10 verbunden.
Um ausreichend Energie und Daten übertragen zu können, sind die Antennen entsprechend an der zweidimensionalen Oberfläche des Flugzeugs 10 angeordnet.
Aufgrund der drahtlosen Datenkommunikation ist es auch möglich, dass die Aufprallerfassungselemente 30 und die gesamte Aufprallerfassungsvorrichtung 60 am Boden mit einer Auslesevorrichtung, beispielsweise einem separaten Lesegerät insbesondere einem Handgerät, ausgelesen werden. Die Auslesevorrichtung könnte aber auch mit den ersten Aufprallerfassungselementen 30a zum Beispiel über eine Schnittstelle drahtgebunden verbunden werden.
Die Sensoreinheiten 38 sollten einen Aufprall auf den Flugzeugaufbau feststellen. Besonders geeignet sind piezoelektrische Keramiken oder elektroak- tive Polymere 42. Diese Materialien können in den Aufbau integriert oder darauf aufgeklebt sein. Um einen Aufprall messen zu können, sollte ihre Größe in der Größenordnung mehrerer cm2 liegen. Diese Materialien sind drucksensitiv.
Das von den Sensorelementen 38 kommende Signal wird in dem Sensorknoten 64, 66 vorbearbeitet. Aufgrund der drahtlosen Natur der Sensorknoten 64 sollte die Verarbeitung auf besonders energiesparende Weise geschehen (Ultra Low Power). Ein komplexer Mikroprozessor kann bei den dargestellten Ausführungsformen nicht verwendet werden, da nur kleine Batterien oder Kondensatoren in den drahtlosen Sensorknoten 64 integriert werden können.
Die vorgeschlagene Lösung nutzt beispielsweise Ladungspumpen als einen ersten Schritt. Die Sensoreinheiten 38 erzeugen Ladungen oder eine bestimmte Potenzialdifferenz (Spannung). Diese Spannung wird von der Ladungspumpe verstärkt. Schließlich wird das Signal in einem Informationsspeicher abgelegt, beispielsweise einem Flip-Flop. Bei Verwendung mehr als einer Speicherzelle kann die Stärke des Aufpralls gespeichert werden. Die Daten werden, wie weiter oben dargelegt, über die drahtgebundenen Sensorknoten 66 ausgelesen. Die Stärke des Aufpralls könnte in einer Speicherserie abgelegt werden.
Eine weitere Option bezüglich niedrigen Energieverbrauchs ist die Verwendung der elektroaktiven Polymere selbst zur Energieerzeugung. Dies bedeutet, die von dem Aufprall erzeugte Ladung wenigstens teilweise zum Betrieb der Schaltung in den drahtlosen Sensorknoten 64 zu verwenden.
Ein Hauptvorteil in der Verwendung von elektroaktiven Polymeren 42 im Vergleich zu piezoelektrischen Materialien liegt darin, dass die höhere Effizienz der elektroaktiven Polymere 42 zu einer Gewichtsreduktion des Sensoraufbaus führt. Insgesamt ist die Aufprallerfassungsvorrichtung 60 in der Lage, einen Aufprall auf damit ausgestattete Flugzeugaufbauten mittels ladungserzeugender Materialien festzustellen, deren erzeugte Ladung an eine Signalverarbeitungselektronik mit ultraniedrigem Energieverbrauch zur weiteren Ablage in einem Speicher weitergegeben wird. Diese Daten werden schließlich von den drahtgebundenen Sensorknoten 66 ausgelesen. Während des Auslesevorgangs werden die drahtlosen Sensorknoten 64 drahtlos mit Energie versorgt. Die Energie wird zur Durchführung der Detektionsaufgabe in den drahtlosen Sensorknoten 66 gespeichert. Die Energiebilanz kann durch eine Verwendung der Sensoreinheit 38 selbst zur zusätzlichen Energieerzeugung optimiert werden.
Bezugszeichenliste
Flugzeug elektrische Anschlusseinheit Cateringfahrzeug Paletten- oder Containerlader Bandlader
mobile Servicetreppe Betankungseinrichtung fahrbarer Wassertank Passagierbrücke Gefährdungsbereich
Aufprallerfassungselement a erstes Aufprallerfassungselement b zweites Aufprallerfassungselement Sensor- und Energieerzeugungseinheit Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit Datenübertragungseinrichtung Sensoreinheit Energieversorgungseinheit
Kunststofffolie elektroaktives Polymer
Kunststoffoberfläche
Sensorfeld
Information
Empfänger
Drahtloskommunikation 52 Energieverwaltungseinrichtung
54 Signalverarbeitungseinrichtung
56 Informationsspeicher
58 Energiespeichereinheit
60 Aufprallerfassungsvorrichtung
62 Frachtluke
64 drahtloser Sensorknoten
66 drahtgebundener Sensorknoten
68 Verdrahtungsknoten
D Daten p Druck q Ladung r eingespeiste Energie

Claims

Patentansprüche
1. Aufprallerfassungselement (30) zur Anordnung in oder an einer Struktur eines Luftfahrzeugs (10), um Stöße von außen zu erfassen, mit einer Sensoreinheit (38) zur Erfassung von Stößen und einer Datenübertragungseinrichtung (36).
2. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Energieversorgungseinheit (39), die das Aufprallerfassungselement (30) mit Energie versorgt.
3. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit (39) eine Energieerzeugungseinheit aufweist, die Stoßenergie in zur Energieversorgung des Aufprallerfassungselements (30) verwendbare E- nergie umwandelt.
4. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinheit in die Sensoreinheit (38) integriert ist und mit dieser zusammen eine Sensor- und Energieerzeugungseinheit (32) bildet.
5. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Energieerzeugungseinheit (32) durch eine Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht gebildet ist oder eine solche aufweist.
6. Aufprallerfassungselement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) bei einer Druckänderung Energie abgibt, die zum Betrieb des Aufprallerfassungselements (30) verwendbar ist.
7. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens einen druckempfindlichen Sensor aufweist.
8. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens einen piezoelektrischen Sensor aufweist.
9. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 4 und nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine piezoelektrische Schicht aufweist.
10. Aufpraüerfassungselement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens einen Sensor aus einem elektroaktiven Polymer (42) aufweist.
11. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 4 und nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßerfassungs- und Energieerzeugungsschicht eine Schicht aus dem elektroaktiven Polymer (42) aufweist.
12. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens eine Kunststofffolie (44) oder Kunststoffplatte und/oder wenigstens eine flexible Folie (44) oder Platte als Trägermaterial und/oder als Deckmaterial aufweist.
13. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) eine rechteckige Form aufweist.
14. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) wenigstens eine druckempfindliche Erfassungsfläche von etwa 1 bis 100 cm2 aufweist.
15. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (38) mehrere Erfassungsflächen (46) aufweist.
16. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit (34) zur Verarbeitung und zur Speicherung von von dem Sensorelement (38) gelieferten Signalen.
17. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit (38) eine Energiespeichereinheit (58), insbesondere einen Speicherkondensator oder einen Akkumulator, aufweist.
18. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Energiespeichereinheit (58) von der Sensoreinheit (38) gelieferte Energie speicherbar ist.
19. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungs- und Signalspeichereinheit (34) ein Speicherelement (56), insbesondere ein nichtflüchtiges Speicherelement, zur Speicherung einer Information über erfasste Aufprallvorgänge aufweist.
20. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrich- tung (36) zur drahtlosen Datenkommunikation ausgebildet ist.
21. Aufprallerfassungselement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (36) zur drahtlosen Datenkommunikation mit weiteren Aufprallerfassungselementen, die nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet sind, ausgebildet ist.
22. Aufprallerfassungselement (30a) nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (36) sowohl zur drahtlosen Datenkommunikation als auch zur drahtgebundenen Datenkommunikation ausgebildet ist.
23. Aufprallerfassungselement nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (39) mit der Datenübertragungseinrichtung (36) verbunden ist und zum Empfang von insbesondere bei einer Datenkommunikation von außen auf das Aufprallerfassungselement (30b) aufgebrachter Energie ( r ) zwecks Nutzung für die Energieversorgung des Aufprallerfas- sungselements (30, 30b) ausgebildet ist.
24. Aufprallerfassungsvorrichtung (60) für ein Luftfahrzeug (10), gekennzeichnet durch mehrere Aufprallerfassungselemente (30, 30a, 30b) nach einem der voranstehenden Ansprüche, die in Gefährdungsbereichen (28) angeordnet sind und zur Weitergabe von Informationen über Aufprallereignisse an eine Auswerteelektronik ausgebildet sind.
25. Aufprallerfassungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aufprallerfassungselemente (30, 30a, 30b) zu einer oder mehreren Gruppe(n) zusammengefasst sind, in der/denen jeweils wenigstens ein erstes Aufprallerfassungselement (30a) drahtgebundene und wenigstens ein zweites Aufprallerfassungselement (30b) drahtlose Datenübertragung nutzen.
26. Aufprallerfassungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinrichtung (36) des wenigstens einen ersten Aufprallerfassungselements (30a) eine Empfangseinheit (48) aufweist, die zum drahtlosen Empfang von Daten ausgebildet ist, die durch die zur drahtlosen Datenkommunikation (50) ausgebildete Datenübertragungseinrichtung (36) des wenigstens einen zweiten Aufprallerfassungselements (30b) drahtlos gesendet werden.
27. Verfahren zur Überwachung eines Luftfahrzeuges (10) auf Stöße von außen, gekennzeichnet durch Verwenden wenigstens eines Aufprallerfassungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 23 und/oder einer Aufprallerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26 und Auslesen der Information der verwendeten Aufprallerfassungselemente (30, 30a, 30b) zumindest im Zuge einer Startvorbereitung oder Wartungstätigkeit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012055699A1 (de) 2010-10-28 2012-05-03 Eads Deutschland Gmbh Instandhaltungsinformationsvorrichtung, zustandssensor zur verwendung darin sowie damit durchführbares verfahren zur entscheidungsfindung für oder gegen eine instandhaltung
CN114787037A (zh) * 2019-12-11 2022-07-22 赛峰电气与电源公司 撞击检测设备、关联的检测系统和配备有这种系统的航空器
CN114787038A (zh) * 2019-12-11 2022-07-22 赛峰电气与电源公司 用于检测撞击的设备、关联的检测系统和配备有这种系统的航空器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009039431B4 (de) 2009-08-31 2014-05-22 Eads Deutschland Gmbh Kollisionsverringerungsverfahren sowie Verwendung desselben
DE102013021066A1 (de) 2013-12-18 2015-06-18 Airbus Defence and Space GmbH Herstellverfahren zum Herstellen eines tragenden Rumpfpaneels sowie damit herstellbares Rumpfpaneel
JP6401735B2 (ja) * 2016-05-12 2018-10-10 三菱重工業株式会社 衝撃検知積層体、衝撃検知方法および保護対象物の検査方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4025564C1 (en) * 1990-08-11 1991-09-19 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De Impact damage registering appts. for laminated fibre components - uses piezoelectric foil pieces distributed over component and connected to monitor to ascertain changes in capacitative charge
US5896191A (en) * 1997-05-13 1999-04-20 Mcdonnell Douglas Reinforced elastomer panel with embedded strain and pressure sensors
US20070095160A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-03 The Boeing Company Structural assessment and monitoring system and associated method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005007061A1 (de) 2005-02-16 2006-08-17 Siemens Ag Vorrichtung zur Energieversorgung
EP1912051A4 (de) 2005-07-13 2014-05-21 Fundacion Cidetec Verteilte drucksensoren auf polythiophen-basis mit grossem oberflächenbereich
FR2901610B1 (fr) 2006-05-24 2009-01-16 Airbus France Sas Dispositif de controle non destructif d'une struture par analyse vibratoire
WO2008046123A2 (de) 2006-10-18 2008-04-24 Plastic Electronic Gmbh Messvorrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4025564C1 (en) * 1990-08-11 1991-09-19 Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De Impact damage registering appts. for laminated fibre components - uses piezoelectric foil pieces distributed over component and connected to monitor to ascertain changes in capacitative charge
US5896191A (en) * 1997-05-13 1999-04-20 Mcdonnell Douglas Reinforced elastomer panel with embedded strain and pressure sensors
US20070095160A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-03 The Boeing Company Structural assessment and monitoring system and associated method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012055699A1 (de) 2010-10-28 2012-05-03 Eads Deutschland Gmbh Instandhaltungsinformationsvorrichtung, zustandssensor zur verwendung darin sowie damit durchführbares verfahren zur entscheidungsfindung für oder gegen eine instandhaltung
DE102010049909A1 (de) 2010-10-28 2012-05-03 Eads Deutschland Gmbh Instandhaltungsinformationsvorrichtung, Zustandssensor zur Verwendung darin sowie damit durchführbares Verfahren zur Entscheidungsfindung für oder gegen eine Instandhaltung
CN114787037A (zh) * 2019-12-11 2022-07-22 赛峰电气与电源公司 撞击检测设备、关联的检测系统和配备有这种系统的航空器
CN114787038A (zh) * 2019-12-11 2022-07-22 赛峰电气与电源公司 用于检测撞击的设备、关联的检测系统和配备有这种系统的航空器
US20220411095A1 (en) * 2019-12-11 2022-12-29 Safran Electrical & Power Impact detection device, associated detection system and aircraft equipped with such a system

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