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Dokumentenidentifikation DE102005021753B4 31.10.2007
Titel Vorrichtung zur Bodendruckmessung sowie Verfahren zur Auswertung
Anmelder Rheinmetall Landsysteme GmbH, 24107 Kiel, DE
Erfinder Eisenkolb, Uwe, 21335 Lüneburg, DE;
Eckhoff, Detlev, 24238 Martensrade, DE;
Kaspari, Axel, 21337 Lüneburg, DE
DE-Anmeldedatum 11.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005021753
Offenlegungstag 23.11.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2007
IPC-Hauptklasse G01L 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F41H 11/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bodendruckmessung von Fahrzeugen und/oder Geräten bzw. Systemen, insbesondere zur Räumung von Landminen, sowie ein Verfahren zur Auswertung.

Zum Räumen von Landminen oder aber auch zur Qualitätssicherung von Minensuchsensoren sind Systeme bekannt, die auf unterschiedliche Art und Weise Bodendruck erzeugen Bekannt sind Schlegelsysteme, beispielsweise aus der US 2,496,423 A der DE 34 33 203 A1 und der DE 68 916 898 T2. Schlagarmsysteme sind in der DE 34 33 217 A1 schrieben, Rollersysteme oder stempelartige Systeme in der DE 102 59 436 A1 offenbart.

Für die Entwicklung und Beurteilung derartiger Systeme ist es inzwischen wichtig, die vom Räumsystem erzeugte Druckverteilung im Erdboden zu messen, da sich dadurch beurteilen lässt, ob das bzw. welches entsprechende System zum Auslösen der insbesondere im Erdboden versteckten Landminen geeignet ist.

Eine Methode ist die Messung und Erprobung mit Hilfe eines Prototyps des Systems an einer reell, scharfen Landmine. Da hierbei jedoch von einer Zerstörung, zumindest aber einer Beschädigung des die Landmine auslösenden Systems ausgegangen werden kann, ist diese Möglichkeit in der Regel unpraktikabel.

Aus dem Bereich der Landwirtschaft sind Systeme zum Messen eines Bodendrucks bekannt, bei denen mit Hilfe einer flüssigkeitsgefüllten Schlauchsonde mit elektronischem Drucksensor die Druckverteilung im Boden beim Überfahren mit unterschiedlichen Fahrzeugen oder Fahrzeug-/Reifenkombinationen ermittelt wird.

Nachteilig hierbei ist, dass die Schlauchsonden schräg in den Boden gesteckt werden. So können die Messergebnisse keiner konkreten Bodentiefe zugeordnet werden.

Die DE 1 793 130 U beschreibt eine Bodendruck-Messdose, mittels welcher die Beanspruchung des Baugrundes infolge Belastung gemessen werden können. Die Messdose wird dabei als eine Forderung möglichst niedrig gehalten und in Folge der anderen Forderung mit einem starren Deckel versehen, damit die zu messende Spannung möglichst genau ist. Das wiederum setzt eine Messdose voraus, die gleiche Formänderungen bei der Druckmessung erfahren. Da der Deckel selbst starr ist, werden die Dehnmessstreifen auf eine besondere Konstruktion aufgeklebt.

Die DE 26 33 964 C2 offenbart eine Gefechts-Simulationseinrichtung mit mindestens einer Sendeeinrichtung zum Aussenden eines elektromagnetischen Strahlungsbündels als Schusssignal in Richtung auf ein Ziel und mindestens einer Empfangseinrichtung. Diese dient zugleich zum Auslösen einer Trefferanzeige und/oder -wirkung. Simuliert wird das Treffen eines Fahrzeuges, unter anderem, wenn dieses über einen Minengürtel oder in den Zündbereich einer Quermine gefahren ist. Genutzt werden Funktionen der ohnehin am Fahrzeug vorhandenen montierbaren Laser-Schusssimulationseinrichtungen. Auf das bisherige bloße Verlegen von formgetreuen Modellen wird nunmehr verzichtet.

Die DD 122 139 A1 widerspiegelt eine Bodendruckmessdose für statische und dynamische Lasten mit Dehnmessstreifen. Der Deformationskörper ist dabei derart gelagert, dass die mit Dehnmessstreifen gemessene Gesamtverformung nur durch die Last, nicht aber durch den Ort der Lasteinwirkung bestimmt wird. Dadurch wird eine Vorrichtung geschaffen, die zum Messen statischer und dynamischer Druckverläufe auch im Baugrund dient.

Hier greift die Erfindung die Aufgabe auf, eine Vorrichtung zur Bodendruckmessung von Fahrzeugen und/oder Geräten bzw. Systemen aufzuzeigen.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Ein Verfahren zur Auswertung dieser Bodenmessung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 4 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Messkörper bzw. in Summe ein Messsystem zu schaffen, welches im Boden verbracht und Bodenart sowie Bodentiefe berücksichtigend, den Bodendruck misst und einer Auswertung zur Verfügung stellt.

In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass der Messkörper eine reelle Landmine insbesondere in Form und Größe sowie der Größe der Druckplatten simuliert bzw. nachbildet. Für die Messung im Boden werden dann beispielsweise mehrere Messminen verwendet, so dass zusätzlich mit einem Messsystem die Anzahl von Landminen im Boden berücksichtig/simuliert werden kann.

Der einzelne Messkörper bzw. die jeweilige Messmine, zeichnet sich durch ein stabiles Gehäuse aus. Die im Gehäuse integrierten Druckplatten sind mit Drucksensoren funktional verbunden, so dass die auf die Druckplatten ausgeübten Druckkräfte beispielsweise als Kraft-Zeit-Verlauf messen und dem Messsystem zur Verfügung stellen können. Wahlweise ist auch eine Ausrüstung mit einem Wegmesssystem möglich, so dass dann der Weg-Zeit-Verlauf gemessen wird. Die Messsignale werden dann in einer Auswerteeinheit des Messsystems verarbeitet.

Die Messminen können in unterschiedlichen Bodenarten und Bodentiefen vergraben werden. Das damit verbundene Auswerteverfahren liefert bessere Aussagen über die Wirkung des entsprechenden Räumsystems.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

1 zwei Messkörper in einer Perspektivdarstellung,

2 in einer Schnittdarstellung einen Messkörper aus 1,

3 eine Messanordnung mit mehreren Messkörpern.

In 1 sind zwei unterschiedliche Messkörper bzw. Messminen 1 und 10 dargestellt, die hierbei in Form und Größe zwei reelle Landminen nachbilden. Der Messkörper 1 als auch der Messkörper 10 umfassen dabei auch die Größe einer Druckplatte 2 bzw. 12, besitzen ein stabiles Gehäuse 3, welches aus Metall oder Kunststoff bestehen kann. Die Stabilität ist dabei abhängig von den auf sie einwirkenden Kräften, die beim Überfahren mit einem Fahrzeug 9 und/oder einem Gerät bzw. System separat oder am Fahrzeug 9 angebracht (nicht näher dargestellt, da im Stand der Technik aufgezeigt) zum Räumen einer Landmine hervorgerufen werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Gehäuse 3 diesen mechanischen Einwirkungen widersteht.

In den Messkörpern 1, 10 befinden sich, mechanisch an die Druckplatten 2, 12 gekoppelte Sensoren 4 mit einem, wenn notwendig, nachgeschalteten Messverstärker 5 (2). Hierdurch lassen sich die Größe und der zeitliche Verlauf, der Druckanstieg und die Einwirkungsdauer der auf die Druckplatten 2, 12 aufgebrachten Druckkräfte messen.

Die Signale der Sensoren 4, hier beispielsweise Dehnmessstreifen, werden im Messverstärker 5 verstärkt und an eine Auswerteeinheit 7, beispielsweise einem Rechner gegeben. Die Übertragung kann über ein Bus-System, vorzugsweise einen CAN-Bus sowie ein mit dem Rechner 7 verbundenes Kabel 6 erfolgen (3). Im Rechner 7 werden die Messsignale der einzelnen Messkörper 1, 10 für eine Auswertung vor Ort oder auch später aufgezeichnet.

Wahlweise ist auch die Ausrüstung der Messkörper 1, 10 mit einem Wegmesssystem möglich, welches den Weg-Zeit-Verlauf der in den Messminen integrierten Druckplatten 2, 12 ermittelt und als Signale an den Rechner 7 ausgibt.

Es sind aber auch weitere Messprinzipien anwendbar. So kann ein hydraulisches Element eingebunden werden, bei dem sich bei Belastung der Innendruck ändert und diese Änderung gemessen sowie ausgewertet wird.

Der CAN-Bus bietet den Vorteil, dass mehrere Messkörper 1, 10 über eine einzelne Leitung 6 an die Auswerteeinheit 7 angeschlossen werden können und nicht jeder Messkörper 1, 10 mit dem Rechner 7 verbunden werden muss. Die Leitung 6 eignet sich zudem für die Spannungsversorgung der Messverstärker 5.

Die Messkörper 1, 10 können in unterschiedlichen Bodenarten 8, beispielsweise Schotter, Sand, Kiesel und Bodentiefen vergraben werden. Über dieses, durch mehrere Messkörper 1, 10 simulierte Minenfeld können die Fahrzeuge 9 oder Minenräumsysteme bewegt werden, deren Bodendrücke bestimmt werden sollen. Aufgrund der ermittelten Messwerte und anhand von Vergleichswerten von realen Landminen kann dann eine Aussage darüber getroffen werden, ob ein bestimmtes Fahrzeug 9 oder Minenräumsystem eine in einer bestimmten Bodenart und Bodentiefeverlegte Mine ausgelöst hätte oder nicht.

Im Umkehrschluss kann aber auch ermittelt werden, welche Maßnahmen ergriffen werden können, damit das Fahrzeug 9 oder das Minenräumsystem, welches oftmals als einziges vor Ort zur Verfügung steht den notwendigen Bodendruck aufbringen kann. Aus den Messergebnissen ist der real erzeugte Bodendruck des konkreten Fahrzeugs 9 ermittelbar, anhand der Vergleichswerte der benötigte Bodendruck bekannt. Somit können mittels Beschwerungen etc. die Fahrzeuge 9 so gestaltet werden, dass sie den erforderlichen Bodendruck zum Auslösen der Landmine dann aufbringen.

Der Messkörper 1, 10 kann aber auch auf anderen technischen Gebieten verwendet werden, d.h., überall dort, wo ein Bodendruck insbesondere in der Tiefe gemessen werden soll. Dies könnte beispielsweise nicht nur die Landwirtschaft sondern auch den Tiefbau bzw. Rohrverlegungsbau betreffen.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Bodendruckmessung unter Berücksichtigung der Bodenart und/oder der Bodentiefe, insbesondere zur Räumung von Landminen, mit:

– wenigstens einem im Boden befindlichen Messkörper (1, 10), der in Form und Größe eine reelle Mine nachbildet und der aus einem Gehäuse (3) und wenigstens einer daran angeordneten Druckplatte (2, 12) besteht,

– Sensoren (4), die mit der mindestens eine Druckplatte (2, 12) verbunden sind und die den Druck auf die mindestens eine Druckplatte (2, 12) messen, der beim Überfahren eines Fahrzeugs über den Messkörper (1, 10) hervorgerufen wird,

– einer Auswerteeinheit (7), die die den Sensoren (4) erfassten Messwerte derart auswertet, dass ein Vergleich mit Werten von reellen Minen durchgeführt und auf dieser Grundlage eine Aussage darüber getroffen wird, ob das den Messkörper (1, 10) überfahrende Fahrzeug (9) oder Minenräumsystem eine in der vorbestimmten Bodenart und Bodentiefe verlegte Mine ausgelöst hätte.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Beschwerungen auf dem Fahrzeug (9) angebracht werden können, um den erforderlichen Bodendruck zum Auslösen der Mine aufzubringen. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (4) Dehnmessstreifen aufweisen, denen ein Messverstärker (5) nachgeschaltet sein kann. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu berücksichtigende Bodenart Schotter, Sand oder Kiesel sein kann. Verfahren zur Bodendruckmessung unter Berücksichtigung der Bodenart und/oder der Bodentiefe, insbesondere zur Räumung von Landminen mit folgenden Schritten:

– Einbringen von mindestens einem Messkörper (1, 10), der in Form und Größe eine reelle Mine nachbildet, in den Boden,

– Überfahren des Messkörpers (1, 10) und der daran befindlichen mindestens einen Druckplatte (2, 12) mit einem Fahrzeug (9) oder einem Minenräumsystem,

– Erfassen von Messwerten durch Sensoren (4), die mit der mindestens einen Druckplatte (2, 12) verbunden sind,

– Auswerten der Messwerte durch einen Vergleich mit Werten von reellen Minen, wobei auf der Grundlage dieses Vergleichs eine Aussage darüber getroffen wird, ob das den Messkörper überfahrende Fahrzeug (9) oder Minenräumsystem eine in der vorbestimmten Bodenart und Bodentiefe verlegte Mine ausgelöst hätte.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (9) oder das Minenräumsystem beschwert werden können, um den zur Auslösung der Mine notwendigen Bodendruck aufzubringen.






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