[發(fā)明專利]用于纖維復合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910443246.9
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110530418A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 彼得·林德;卡里姆·格拉澤
• 申請（專利權(quán)）人: 空中客車德國運營有限責任公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;H02J7/35
• 代理公司: 11021 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪洋<國際申請>=<國際公布>=<進入國

一種用于狀態(tài)監(jiān)測纖維復合結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，該纖維復合結(jié)構(gòu)特別是飛行器或航天器的纖維復合結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)包括：纖維復合結(jié)構(gòu)；多個狀態(tài)傳感器，該狀態(tài)傳感器位于纖維復合結(jié)構(gòu)上和/或復合纖維結(jié)構(gòu)中，并被配置為檢測纖維復合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；儲能裝置，該儲能裝置被配置為以可再充電的方式存儲用于狀態(tài)傳感器的電力供給的電能；能量生成層，該能量生成層在纖維復合結(jié)構(gòu)上，并被配置為產(chǎn)生用于狀態(tài)傳感器的電力供給的電能；數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元被配置為與狀態(tài)傳感器進行無線數(shù)據(jù)通信，以進一步處理檢測到的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種用于纖維復合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及一種用于飛行器或航天器的纖維復合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

盡管可用于各種應用，但是將參考客機更詳細地解釋本發(fā)明和由此解決的問題。然而，所描述的方法和裝置同樣可以用于不同的車輛和運輸工業(yè)的所有領域，例如用于公路車輛，用于軌道車輛，用于飛行器或用于船只。

文獻EP 3 222 514 A1描述了一種用于飛行器或航天器的蒙皮板層壓件，其中一個或更多個功能層被嵌入在兩個結(jié)構(gòu)層之間。具體地，提供結(jié)構(gòu)電化學電池形式的能量生成層作為功能層。在構(gòu)造中，功能層還可以包括光伏模塊形式的能量生成層、電致動器層和結(jié)構(gòu)監(jiān)測層，該結(jié)構(gòu)監(jiān)測層具有用于監(jiān)測蒙皮板層壓件的結(jié)構(gòu)參數(shù)的多個傳感器。在這種情況下，具體地，通過能量生成層向致動器層和結(jié)構(gòu)監(jiān)測層供應電能。

發(fā)明內(nèi)容

在此背景下，本發(fā)明的目的在于找到可用于纖維復合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測的最自主、靈活和成本劃算的解決方案。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的系統(tǒng)和具有權(quán)利要求15的特征的飛行器或航天器來實現(xiàn)。

因此，提供了一種用于纖維復合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：纖維復合結(jié)構(gòu)；多個狀態(tài)傳感器，所述多個狀態(tài)傳感器位于纖維復合結(jié)構(gòu)上和/或纖維復合結(jié)構(gòu)中，并被配置為檢測纖維復合結(jié)構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；儲能裝置，該儲能裝置被配置為以可再充電的方式存儲用于狀態(tài)傳感器的電力供給的電能；能量生成層，該能量生成層在纖維復合結(jié)構(gòu)上，并被配置為生成用于狀態(tài)傳感器的電力供給的電能；和數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元被配置為與狀態(tài)傳感器進行無線數(shù)據(jù)通信，以進一步處理檢測到的狀態(tài)數(shù)據(jù)。

此外，提供了一種包括根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的飛行器或航天器。

本發(fā)明的一個基本概念在于創(chuàng)建一種狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在很大程度上是自主的，特別是用于借助于通過無線數(shù)據(jù)連接鏈接的傳感器對纖維復合部件進行結(jié)構(gòu)監(jiān)測，其中在原位生成并提供操作傳感器所需的電能。以這種方式可以避免長的數(shù)據(jù)線纜和/或電力線纜，從而又可以節(jié)省材料、成本和重量。本發(fā)明特別為監(jiān)測大面積或大容量纖維復合部件提供了優(yōu)點，其中在該大面積或大容量纖維復合部件中，在傳統(tǒng)方法中，必須結(jié)合非常大、敏感且易錯網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)線纜和/或電力線纜。相比之下，本發(fā)明開辟了在需要時生成電能的可能性，而不必通過長的電力線傳送所述電能。實際上可以完全省去數(shù)據(jù)線纜。相比之下，可以無線地傳輸檢測到的狀態(tài)數(shù)據(jù)，該狀態(tài)數(shù)據(jù)例如可以包括纖維復合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如溫度、機械載荷和/或應力等。電力線必須僅在狀態(tài)傳感器與能量生成層和/或儲能裝置之間以高度受限的方式在本地和空間上被集成。數(shù)據(jù)處理單元又可以在距離狀態(tài)傳感器幾米的距離處(例如，在10米至30米的距離)遠程布置。能量生成層可以用于對儲能裝置充電，該儲能裝置又可以借助于存儲在該儲能裝置中用于操作傳感器的電能來橋接能量生成層的瞬時故障或瞬時不可用性。因此，創(chuàng)建了具有自主電源和無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶貏e靈活的監(jiān)測系統(tǒng)。舉例來說，可以以分布在纖維復合結(jié)構(gòu)上的方式布置兩組到四組或更多組的小組，并且所述兩組到四組或更多組的小組可以分別連接到局部能量生成層和/或局部儲能裝置。以這種方式可以獨立于其他組向這些組中的每一組供應電能。此外，每個組可以無線鏈接到系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)處理單元。然而，原則上，這些組同樣可以在彼此之間進行無線通信，例如，通過為此目的提供的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。

有利的構(gòu)造和改進方案從進一步的從屬權(quán)利要求以及參考附圖的描述中顯而易見。