[发明专利]用于纤维复合结构的状态监测的系统

说明书

一种用于状态监测纤维复合结构的系统，该纤维复合结构特别是飞行器或航天器的纤维复合结构，该系统包括：纤维复合结构；多个状态传感器，该状态传感器位于纤维复合结构上和/或复合纤维结构中，并被配置为检测纤维复合结构的状态数据；储能装置，该储能装置被配置为以可再充电的方式存储用于状态传感器的电力供给的电能；能量生成层，该能量生成层在纤维复合结构上，并被配置为产生用于状态传感器的电力供给的电能；数据处理单元，该数据处理单元被配置为与状态传感器进行无线数据通信，以进一步处理检测到的状态数据。

技术领域

本发明涉及一种用于纤维复合结构的状态监测的系统。具体地，本发明涉及一种用于飞行器或航天器的纤维复合结构的状态监测的系统。

背景技术

尽管可用于各种应用，但是将参考客机更详细地解释本发明和由此解决的问题。然而，所描述的方法和装置同样可以用于不同的车辆和运输工业的所有领域，例如用于公路车辆，用于轨道车辆，用于飞行器或用于船只。

文献EP 3 222 514 A1描述了一种用于飞行器或航天器的蒙皮板层压件，其中一个或更多个功能层被嵌入在两个结构层之间。具体地，提供结构电化学电池形式的能量生成层作为功能层。在构造中，功能层还可以包括光伏模块形式的能量生成层、电致动器层和结构监测层，该结构监测层具有用于监测蒙皮板层压件的结构参数的多个传感器。在这种情况下，具体地，通过能量生成层向致动器层和结构监测层供应电能。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于找到可用于纤维复合结构的状态监测的最自主、灵活和成本划算的解决方案。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的系统和具有权利要求15的特征的飞行器或航天器来实现。

因此，提供了一种用于纤维复合结构的状态监测的系统。该系统包括：纤维复合结构；多个状态传感器，所述多个状态传感器位于纤维复合结构上和/或纤维复合结构中，并被配置为检测纤维复合结构的状态数据；储能装置，该储能装置被配置为以可再充电的方式存储用于状态传感器的电力供给的电能；能量生成层，该能量生成层在纤维复合结构上，并被配置为生成用于状态传感器的电力供给的电能；和数据处理单元，该数据处理单元被配置为与状态传感器进行无线数据通信，以进一步处理检测到的状态数据。

此外，提供了一种包括根据本发明的系统的飞行器或航天器。

本发明的一个基本概念在于创建一种状态监测系统，该状态监测系统在很大程度上是自主的，特别是用于借助于通过无线数据连接链接的传感器对纤维复合部件进行结构监测，其中在原位生成并提供操作传感器所需的电能。以这种方式可以避免长的数据线缆和/或电力线缆，从而又可以节省材料、成本和重量。本发明特别为监测大面积或大容量纤维复合部件提供了优点，其中在该大面积或大容量纤维复合部件中，在传统方法中，必须结合非常大、敏感且易错网络的数据线缆和/或电力线缆。相比之下，本发明开辟了在需要时生成电能的可能性，而不必通过长的电力线传送所述电能。实际上可以完全省去数据线缆。相比之下，可以无线地传输检测到的状态数据，该状态数据例如可以包括纤维复合结构的结构参数，例如温度、机械载荷和/或应力等。电力线必须仅在状态传感器与能量生成层和/或储能装置之间以高度受限的方式在本地和空间上被集成。数据处理单元又可以在距离状态传感器几米的距离处(例如，在10米至30米的距离)远程布置。能量生成层可以用于对储能装置充电，该储能装置又可以借助于存储在该储能装置中用于操作传感器的电能来桥接能量生成层的瞬时故障或瞬时不可用性。因此，创建了具有自主电源和无线数据传输的特别灵活的监测系统。举例来说，可以以分布在纤维复合结构上的方式布置两组到四组或更多组的小组，并且所述两组到四组或更多组的小组可以分别连接到局部能量生成层和/或局部储能装置。以这种方式可以独立于其他组向这些组中的每一组供应电能。此外，每个组可以无线链接到系统的中央数据处理单元。然而，原则上，这些组同样可以在彼此之间进行无线通信，例如，通过为此目的提供的无线数据网络。

有利的构造和改进方案从进一步的从属权利要求以及参考附图的描述中显而易见。