Messung der Lasten, die eine Drohne beim Abwurf und bei der Landung erfährt
Kurz zusammengefasst
Die Nutzlast beansprucht die Zelle über ihre Aufnahmen, Haken, Schienen und ihren Abwurfmechanismus; das Fahrwerk beansprucht sie bei der Landung. Dehnungsmessstreifen (DMS) auf diesen Bauteilen oder miniature und kundenspezifische Kraftaufnehmer im Kraftfluss messen die Kräfte, ohne die Geometrie zu verändern oder unnötige Masse hinzuzufügen. Der dreiaxiale Kraftaufnehmer TR3D-B-1K misst 25,4 × 25,4 × 12,7 mm für 4,4 kN pro Achse.
- 25,4 × 25,4 × 12,7 mm
- Körper des dreiaxialen Kraftaufnehmers TR3D-B-1K
- 4,4 kN
- Kapazität pro Achse des TR3D-B-1K
- 3
- Brückenausgänge pro dreiaxialem Kraftaufnehmer
Kraftfluss
Im Flug übertragen das Gewicht der Nutzlast und die Manöverkräfte von der Nutzlast über die Halterungen und den Ausklinkmechanismus in die Zelle. Beim Ausklinken trägt der Mechanismus die zum Lösen erforderliche Kraft. Beim Aufsetzen geht die Bodenkraft über die Kufen, Füße oder Beine des Fahrwerks in das Fluggerät ein.
Der Aufnehmer kommt dorthin, wo die Kraft ohnehin verläuft: eine Halterung, ein Haken oder ein Fahrwerksbein mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehen, oder ein Kraftaufnehmer für Miniaturbauweise, der im Kraftpfad der Nutzlast verschraubt wird. Die Nutzlast erfährt statische, dynamische und transiente Kräfte: vertikale Last durch Gewicht und Manöver, Seitenkräfte durch Wind, Beschleunigung oder ein unsymmetrisches Ausklinken, Stoßkräfte beim Abwerfen sowie Ermüdungszyklen über wiederholte Missionen.
Instrumentierung
| Nutzlasthalterung, Haken, Schiene | Dehnungsmessstreifen (DMS) auf dem Serienteil oder ein Kraftaufnehmer für Miniaturbauweise im Kraftpfad |
|---|---|
| Ausklinkmechanismus | Kraftaufnehmer für Miniaturbauweise oder mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehene Serienteile |
| Fahrwerk | Dehnungsmessstreifen (DMS) an Beinen, Kufen oder Füßen; auf einem Prüfversuchsaufbau ein dreiaxialer Kraftaufnehmer unter jedem Kontaktpunkt |
| Kraftaufnehmer für Miniaturbauweise | TR3D-B-1K, 4,4 kN pro Achse, 25,4 × 25,4 × 12,7 mm, 65 N·m maximales Moment pro Achse, 4,5 mV/V |
| Messverstärker | SGA3A, Brückenspeisung ± 5 V oder ± 2,5 V, Ausgang ± 10 V pro Achse, ferne Shunt-Kalibrierung |
Ausklinken und Aufsetzen
Beim Ausklinken liefert die Aufzeichnung die zum Auslösen des Mechanismus erforderliche Kraft, zeigt, ob er unter Last klemmt oder unter außermittigen Kräften nur teilweise auslöst, und wie das Fluggerät auf die Trennung der Nutzlast reagiert. Die Daten dienen dazu, den Ausklinkzeitpunkt abzustimmen, die Reibung im Mechanismus zu verringern und zu prüfen, dass er sich bei Temperatur, Vibration und Nutzlast gleichmäßig verhält.
Beim Aufsetzen liefert die Aufzeichnung die Spitzkraft, die lateralen und torsionalen Lasten, die Dauer und Form des Aufpralls sowie die Ermüdung über wiederholte Landungen. Die Ergebnisse bestätigen die Festigkeit des Fahrwerks und leiten seine Dämpfung.
Vorgehen
- 01
Zu instrumentierende Bauteile auswählen
Nutzlasthalterung, Ausklinkmechanismus, Fahrwerksbeine oder Kufen, je nach den zu verhindernden Ausfällen.
- 02
Bauteil mit DMS versehen oder Kraftaufnehmer montieren
Das Serienbauteil wird mit Dehnungsmessstreifen (DMS) versehen, temperaturkompensiert und kalibriert, oder ein miniaturisierter Kraftaufnehmer wird in den Kraftpfad verschraubt.
Kundenspezifische Kraftaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen (DMS) - 03
Brücken aufbereiten
Ein SGA3A-Gehäuse pro dreiachsigem Kraftaufnehmer liefert ± 10 V pro Achse an den Rekorder.
SGA3A-Messverstärkergehäuse - 04
Flug, Ausklinken und Landung aufzeichnen
Die Kanäle werden ohne Nutzlast auf null gestellt und dann während der Mission aufgezeichnet.
Ergebnis
Die Kräfte im Nutzlastpfad, beim Ausklinken und beim Aufsetzen, gemessen in den Originalbauteilen oder mit Kraftaufnehmern, die klein genug für die Zelle sind. Die Halterungen, der Ausklinkmechanismus und das Fahrwerk werden auf den aufgezeichneten Lasten dimensioniert.
Häufige Fragen
Wie werden Fahrwerkslasten an einem Drohne gemessen?
Dehnungsmessstreifen (DMS) an den Beinen, Kufen oder Füßen. Auf einem Prüfstand misst ein dreiachsiges Kraftaufnehmer unter jedem Fahrwerkskontaktpunkt die Kräfte beim Aufsetzen.
Was wird am Ausklinkmechanismus einer Drohne gemessen?
Die zum Auslösen des Ausklinkens erforderliche Kraft, ob sich der Mechanismus unter Last verklemmt, ob Kräfte außerhalb der Achse ein partielles Ausklinken verursachen und wie das Luftfahrzeug auf die Trennung der Nutzlast reagiert.
Ändert die Instrumentierung eines Drohnenbauteils dessen Geometrie oder Masse?
Das Versehen des Serienbauteils mit Dehnungsmessstreifen (DMS) bewahrt seine Geometrie. Ein miniaturisierter Kraftaufnehmer wie der TR3D-B-1K fügt einen Körper von 25,4 × 25,4 × 12,7 mm in den Nutzlastpfad ein.
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