DE9007523U1 - Device for measuring the forces and moments of stationary and moving objects - Google Patents

Description

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Vorrichtung zur Messung der Kräfte und Momente ruhender und bewegter ObjekteDevice for measuring the forces and moments of stationary and moving objects

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

In verschiedenen Bereichen der Technik sind die Kräfte und Momente ruhender und bewegter Objekte zu messen. Als typisches Beispiel hierfür diene die Messung der Kräfte und Momente ruhender und bewegter Flugobjekte im Windkanal. Dazu stehen sogenannte "Meßwaagen" zur Verfügung, z.B. "Pyramidenwaagen" (Deutsches Patentamt, Offenlegungsschrift 2926 213). Die bekannten Meßwaagen haben jedoch unter anderem einen oder mehrere der folgenden Nachteile:In various areas of technology, the forces and moments of stationary and moving objects have to be measured. A typical example of this is the measurement of the forces and moments of stationary and moving flying objects in a wind tunnel. So-called "measuring scales" are available for this purpose, e.g. "pyramid scales" (German Patent Office, published application 2926 213). However, the known measuring scales have one or more of the following disadvantages:

- Die Kräfte und Momente der Prüfobjekte werden nicht vollständig in allen 6 Komponenten erfaßt, Reibungseinflüsse, Kraftnebenschlüsse und statische Überbestimmtheiten führen zu Verfälschungen.- The forces and moments of the test objects are not fully recorded in all 6 components; frictional influences, force shunts and static overdeterminations lead to falsifications.

- Eine geführte Bewegung der Objekte in allen 6 Freiheitsgraden der Bewegung ist nicht vollständig möglich. - A guided movement of the objects in all 6 degrees of freedom is not completely possible.

- Die Kraftübertragung zwischen der Kraftmeßeinrichtung und der Bewegungseinrichtung sowie zwischen Prüfobjekt und Vorrichtung erfolgt statisch ungünstig, so daß schwer gebaute, wenig steife und schwingungsanfällige Vorrichtungen bestehen, die sowohl hohe Kosten verursachen, als auch verschlechterte Meßqualität zur Folge haben.- The force transmission between the force measuring device and the movement device as well as between the test object and the device is statically unfavorable, so that devices are heavy, not very rigid and susceptible to vibration, which cause high costs and also result in poor measurement quality.

- Die Eignung für unterschiedliches Einsatzspektrum, z.B. für Messung in freier Strömung einerseits und im Bodeneffekt andererseits ist mangelhaft.- The suitability for different application spectrum, e.g. for measurement in free flow on the one hand and in ground effect on the other hand, is inadequate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Einrichtung die genannten Nachteile durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche zu beheben, sowie weitere Vorteile und Einsatzbereiche zu ermöglichen. Die fachwerkartige Verbindung der zwei Oktaeder-FachwerkeThe invention is based on the task of eliminating the above-mentioned disadvantages in a generic device by means of the characterizing features of the claims, as well as enabling further advantages and areas of application. The lattice-like connection of the two octahedral lattices

und Op zu einem einheitlichen Gesamtfachwerk gestattet die einheitliche Kraftmessung und Bewegungserzeugung in den jeweils natürlich vorgegebenen 6 Komponenten der Kraft und der Bewegung: In den 6 Stäben, welche sich zwischen den Oktaeder-Ebenen Z. und A befinden, werden die 6 Kraftkomponenten gemessen, und in den 6 Stäben, welche sich zwischen den Oktaeder-Ebenen Zp und B befinden, werden durch Längenänderung die 6 Freiheitsgrade der Bewegung erzeugt. Die einheitliche Kraftmessung und Bewegungserzeugung in den zwei statisch bestimmten Oktaeder-Fachwerken bedeuten genauest mögliche Kraftmessung und Bewegungserzeugung einerseits und größte Festigkeit und Steifigkeit andererseits bei geringstmöglichem Aufwand. Infolge der Geometrie eines Oktaeders entstehen auf den Oktaeder-Ebenen A, B, Z₁, Zp im Dreieck angeordnete Knoten, welche die Lage der genannten Ebenen fixieren. Hierdurch sind diese Ebenen geeignet sowohl zur momentenfesten Verankerung der ganzen Vorrichtung als auch zur momentenfesten Aufnahme der Objekte, insbesondere zur Befestigung schwerster Prüfobjekte, z.B. kompletter Original-Flugzeuge.and Op to form a uniform overall framework allows uniform force measurement and movement generation in the 6 naturally given components of force and movement: In the 6 bars located between the octahedral planes Z. and A, the 6 force components are measured, and in the 6 bars located between the octahedral planes Zp and B, the 6 degrees of freedom of movement are generated by changing the length. The uniform force measurement and movement generation in the two statically determined octahedral frameworks mean the most precise possible force measurement and movement generation on the one hand and the greatest strength and rigidity on the other with the least possible effort. Due to the geometry of an octahedron, nodes arranged in a triangle are created on the octahedral planes A, B, Z ₁ , Zp, which fix the position of the aforementioned planes. This makes these levels suitable both for the moment-proof anchoring of the entire device and for the moment-proof support of the objects, in particular for the fastening of the heaviest test objects, e.g. complete original aircraft.

Eine Ausgestaltung der Erfindung vermeidet ein Zwischenfachwerk, indem die Oktaeder-Fachwerke O₁ und Op ohne weitere Stäbe direkt an den Knoten ihrer Oktaeder-Ebenen Z₁ und Z_? miteinander fachwerkartig zu einem Gesamtfachwerk verbunden sind. Hierdurch wird eine besonders kurze, einfache und steife Vorrichtung erzielt. Auch eine kurze Bauform des Oktaeder-Fachwerks O₁ ergibt sich dann, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Stäbe 1,3,5 oder 2,4,6 senkrecht auf der Oktaeder-Ebene Z₁ stehen und gleiche Länge haben. Es ist dann möglich, daß als Kraftmesser dienende, beidseitig gelenkig gelagerte Kraftmeßdosen die Länge der genannten senkrecht stehenden Stäbe bilden, so daß die zur Oktaeder-Ebene Z. senkrechte Ausdehnung des Oktaeder-Fachwerks O₁ nur etwas mehr als die Höhe einer Kraftmeßdose beträgt. Eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung besteht dann, wenn die Stäbe 1,2,3,4,5,6 gleiche Länge haben, denn dann läßt sich das Oktaeder-Fachwerk O₁ einerseits aus identischen Teilen aufbauen,One embodiment of the invention avoids an intermediate framework in that the octahedral frameworks O ₁ and Op are connected to one another in a framework-like manner to form an overall framework without further rods directly at the nodes of their octahedral planes Z ₁ and Z _? . This results in a particularly short, simple and rigid device. A short design of the octahedral framework O ₁ also results if, according to a further embodiment of the invention, the rods 1,3,5 or 2,4,6 are perpendicular to the octahedral plane Z ₁ and have the same length. It is then possible for load cells which serve as force gauges and are articulated on both sides to form the length of the vertically standing rods mentioned, so that the extension of the octahedral framework O ₁ perpendicular to the octahedral plane Z. is only slightly more than the height of a load cell. A particularly simple embodiment of the invention exists when the rods 1,2,3,4,5,6 have the same length, because then the octahedral framework O ₁ can be constructed from identical parts on the one hand,

andererseits kann^jdurch den Betrag der gewählten Stablänge eine Anpassung der vom Prüfobjekt erzeugten Kräfte und Momente an den Meßbereich der Kraftmesser K erfolgen. Es ist nicht immer nötig, die jeweils drei Knoten der Oktaeder-Ebenen A,B,Z₁₁Z- durch in diesen Ebenen verlaufende Stäbe oder Balken der Vorrichtung miteinander zu verbinden, vielmehr kann die Verbindungsaufgabe auch von den Objekten selbst übernommen werden, wie es eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vorsieht.on the other hand, the amount of the selected rod length can be ^used to adapt the forces and moments generated by the test object to the measuring range of the force gauge K. It is not always necessary to connect the three nodes of the octahedral planes A, B, Z ₁₁ Z- with one another by rods or beams of the device running in these planes; rather, the connection task can also be taken over by the objects themselves, as is provided for in a further embodiment of the invention.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden an einer oder mehreren der Oktaeder-Ebenen A(B₁Z₁ Z„ strömungsbeeinflussende Objekte, z.B. aerodynamische Leitflächen befestigt. Diese können z.B. zur Abschirmung der Vorrichtung vor Störeinflüssen dienen, oder als Leitflächen zur Erzeugung eines aerodynamischen Bodeneffekts.According to another embodiment of the invention, flow-influencing objects, e.g. aerodynamic guide surfaces, are attached to one or more of the octahedral planes A(B ₁ Z ₁ Z). These can serve, e.g., to shield the device from interference, or as guide surfaces to generate an aerodynamic ground effect.

Eine typische Ausgestaltung der Erfindung besteht dann, wenn die Vorrichtung an der Oktaeder-Ebene B verankert ist - z.B. am Boden eines Windkanals, und wenn an der Oktaeder-Ebene A das Prüfobjekt, z.B. ein Flugzeug befestigt ist. In diesem Fall ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn Objekte, welche die Bewegung messen und aufzeichnen, &zgr;.B.Wegmesser, Winkelmesser, Beschleunigungsmesser, Kameras an der Oktaeder-Ebene Z befestigt sind, denn dann befinden sie sich in bester Meßposition, nah am Prüfobjekt und mitbewegt, jedoch noch unterhalb der Kraftmesser K, so daß die an diesen Objekten wirkenden Kräfte und Momente keinen verfälschenden Einfluß auf die Kräfte und Momente der Prüfobjekte ausüben können.A typical embodiment of the invention is when the device is anchored to the octahedral plane B - e.g. on the floor of a wind tunnel, and when the test object, e.g. an aircraft, is attached to the octahedral plane A. In this case, according to a further embodiment of the invention, it is advantageous if objects that measure and record the movement, e.g. odometers, protractors, accelerometers, cameras, are attached to the octahedral plane Z, because then they are in the best measuring position, close to the test object and moving with it, but still below the force gauges K, so that the forces and moments acting on these objects cannot have a distorting influence on the forces and moments of the test objects.

Die Oktaeder-Ebenen A₁B₁Z₁₁Z₂ werden jeweils durch drei Knoten in Position gehalten. Dieses Knoten-Dreieck eignet sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Verankerung von Tragarmen, welche entlang der Winkelhalbierenden des Knoten- Dreiecks verlaufen, und auf welchen Objekte befestigt sind. Solche Tragarme leiten die Kräfte und Momente auch sperriger Objekte statisch günstig in die Struktur der Vorrichtung ein. Auch wenn die Tragarme das Knoten-Dreieck, auf dem sie befestigt sind, unter der Kraft der Objekte verformen, so bleiben doch die Knoten selbst in ihrer Lage unverändert, soThe octahedral planes A ₁ B ₁ Z ₁₁ Z ₂ are each held in position by three nodes. According to a further embodiment of the invention, this node triangle is suitable for anchoring support arms that run along the bisector of the node triangle and on which objects are attached. Such support arms transfer the forces and moments of even bulky objects into the structure of the device in a statically favorable manner. Even if the support arms deform the node triangle on which they are attached under the force of the objects, the nodes themselves remain unchanged in their position, so

daß die Bewegungslänge" und" diei Messung der Kräfte und Momente unverfälscht bleiben.that the "length of movement" and the measurement of the forces and moments remain unadulterated.

Die letzte beschriebene Ausgestaltung der Erfindung betrifft ihren Einsatz zur Messung der Kräfte und Momente von Prüfobjekten im Bodeneffekt nach Anspruch 11. Das Knoten-Dreieck der Oktaeder-Ebene Z. ist hier ein gleichseitiges Dreieck, wobei auf ihm entlang aller seiner Winkelhalbierenden strahlenförmig nach außen weglaufende Tragarme befestigt sind.Werden konzentrisch zum Mittelpunkt dieses Knoten-Dreiecks auf den Tragarmen Trapez-Paneele befestigt, so ergibt sich eine regelmäßige Sechseckfläche beliebiger Ausdehnung. Diese simuliert durch ihre Nähe zum Prüfobjekt den Bodeneffekt, ohne daß die an ihr wirkenden Kräfte und Momente die Kraftmesser K beeinflussen, so daß die Messung der Kräfte und Momente des Prüfobjekts unverfälscht bleibt. Die Sechseckfläche simuliert jedoch nicht nur den potentialtheoretischen Bodeneffekt nach dem Spiegelungsprinzip der Aerodynamik. Eine Schrägstellung oder Drehbewegung der Sechseckfläche erzeugt nämlich überdies einen Gradienten der auf das Prüfobjekt einwirkenden Anströmgeschwindigkeit, wie er beim natürlichen Wind in Bodennähe auftritt. Damit erlaubt die Vorrichtung die bisher nicht mögliche naturgetreue Untersuchung von Schiffsegeln, Windenergieanlagen und Gebäudemodellen.The last described embodiment of the invention relates to its use for measuring the forces and moments of test objects in the ground effect according to claim 11. The node triangle of the octahedral plane Z. is here an equilateral triangle, with support arms radiating outwards attached to it along all of its bisectors. If trapezoid panels are attached to the support arms concentrically to the center of this node triangle, a regular hexagonal surface of any size is obtained. This simulates the ground effect due to its proximity to the test object, without the forces and moments acting on it influencing the force gauge K, so that the measurement of the forces and moments of the test object remains unadulterated. However, the hexagonal surface not only simulates the potential-theoretical ground effect according to the reflection principle of aerodynamics. An inclination or rotational movement of the hexagonal surface also creates a gradient of the flow velocity acting on the test object, as occurs with natural wind near the ground. The device thus enables the lifelike examination of ship sails, wind turbines and building models, which was previously not possible.

Die Erfindung ist nicht nur einsetzbar für Strömungsuntersuchungen im Windkanal oder auf einem Meßfahrzeug, sondern überall, wo Kräfte und Momente unter Bewegung erzeugt und gemessen werden, z.B in der Produktionstechnik. Ein weites Einsatzfeld könnte der Erfindung auch daraus erwachsen, daß sie zur experimentellen Bestimmung der Trägheitsmomente und des Schwingungsverhaltens kompletter Systeme eingesetzt wird.The invention can be used not only for flow investigations in a wind tunnel or on a measuring vehicle, but also anywhere where forces and moments are generated and measured during movement, e.g. in production technology. The invention could also have a wide field of application if it is used for the experimental determination of the moments of inertia and the vibration behavior of complete systems.

Verschiedene Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Abbildungen besprochen. Es zeigen Fig. 1: Die Vorrichtung mit Zwischenfachwerk Z Fig. 2: Die Vorrichtung ohne ZwischenfachwerkVarious embodiments of the invention are discussed below using the figures. They show Fig. 1: The device with intermediate framework Z Fig. 2: The device without intermediate framework

Fig. 3: Die Vorrichtung mit senkrecht zur Oktaeder-Ebene 1. verlaufenden Stäben, sowie mit Tragarmen zur Befestigung eines FlugzeugsFig. 3: The device with rods running perpendicular to the octahedral plane 1 , as well as with support arms for attaching an aircraft

Fig. 4: Die Vorrichtung auf einem Meßwagen mit Sechseckfläche zur Simulation des BodeneffektsFig. 4: The device on a measuring carriage with hexagonal surface for simulating the ground effect

In Fig.l ist das Oktaeder-Fachwerk 0. mit dem Oktaeder-Fachwerk Op durch das Zwischenfachwerk Z verbunden, welches hier ebenfalls als Oktaeder-Fachwerk ausgebildet ist. Das Zwischenfachwerk Z verbindet die Knoten IV₁V₁VI von O₁ mit den Knoten VII₁VIII₁IX von 0„ fachwerkartig, so daß eine äußerst feste und steife Verbindung besteht. Im Oktaeder-Fachwerk O₁ sind die einander gegenüberliegenden Oktaeder-Ebenen Z₁ und A durch die an ihren Enden gelenkig gelagerten Stäbe 1 bis 6 miteinander verbun den, wobei in diese Stäbe Kraftmesser K₁ hier als Kraftmeßdosen dargestellt, eingebaut sind. Die Oktaeder-Ebene A, welche durch die Knoten I₁II₁III definiert ist, hat mit der Oktaeder-Ebene Z₁ eine statisch bestimmte Verbindung, wobei alle Kräfte dieser Verbindung über die Stäbe 1 bis 6 gemessen werden. Sind also Prüfobjekte auf der Oktaeder-Ebene A befestigt, so werden deren Kräfte und Momente gegenüber der Oktaeder-Ebene Z₁ vollständig und mit höchster Genauigkeit erfaßt. Dieselbe Aussage gilt auch dann, wenn die Prüfobjekte auf der Oktaeder-Ebene B befestigt sind, und die Vorrichtung z.B.an der Oktaeder-Ebene A verankert ist, auch dann ist die Kraftübertragung zwischen den Oktaeder-Ebenen A und B statisch bestimmt, und die Kräfte werden vollständig gemessen. Das Oktaeder-Fachwerk &Ogr;« ist analog aufgebaut wie O₁, wobei die 6 Stäbe von den Knoten X,XI,XII der Oktaeder-Ebene B zu den Knoten VII₁VIII₁IX der Oktaeder-Ebene Z„ verlaufen. In diese 6 Stäbe sind Longitudinalbeweger L eingebaut, hier als elektromotorische Spindelantriebe dargestellt. Mit den 6 Longitudinalbewegern lassen sich durch die frei wählbare Längeneinstellung der 6 Stäbe wie beim Flugsimulator beliebige Lage- und Bewegungszustände erzeugen.In Fig.l, the octahedral framework 0 is connected to the octahedral framework Op by the intermediate framework Z, which is also designed as an octahedral framework here. The intermediate framework Z connects the nodes IV ₁ V ₁ VI of O ₁ with the nodes VII ₁ VIII ₁ IX of 0" in a truss-like manner, so that an extremely strong and rigid connection exists. In the octahedral framework O ₁ , the opposing octahedral planes Z ₁ and A are connected to one another by the rods 1 to 6 which are articulated at their ends, with force gauges K ₁ , shown here as load cells, being built into these rods. The octahedral plane A, which is defined by the nodes I ₁ II ₁ III, has a statically determined connection with the octahedral plane Z ₁ , with all forces in this connection being measured via the rods 1 to 6. If test objects are attached to the octahedral plane A, their forces and moments relative to the octahedral plane Z ₁ are recorded completely and with the highest accuracy. The same statement also applies if the test objects are attached to the octahedral plane B and the device is anchored, for example, to the octahedral plane A; in this case too, the force transmission between the octahedral planes A and B is statically determined and the forces are measured completely. The octahedral framework �O« is constructed in a similar way to O ₁ , with the 6 bars running from the nodes X, XI, XII of the octahedral plane B to the nodes VII ₁ VIII ₁ IX of the octahedral plane Z”. Longitudinal movers L are built into these 6 bars, shown here as electromotor spindle drives. With the 6 longitudinal movers, any position and movement conditions can be created by freely adjusting the length of the 6 rods, just like in a flight simulator.

^Fig.2 zeigt die Ausgestaltung der Erfindung, wenn das Zwischenfachwerk Z ganz weggelassen wird, so daß die zwei Oktaeder-Fachwerke O₁ und Op unmittelbar fachwerkartig miteinander verbunden sind. Die Oktaeder-Ebene Z„ ist damit überflüssig, ihre Aufgabe wird von der Oktaeder-Ebene Z₁ mit übernommen. Die Knoten der Oktaeder-Ebene Z„ können aus Gründen der gegenseitigen Behinderung im praktischen fall'^aum/miit cfen^ri der Oktaeder-Ebene Z^ ^Fig.2 shows the embodiment of the invention when the intermediate framework Z is completely omitted, so that the two octahedral frameworks O ₁ and Op are directly connected to one another in a framework-like manner. The octahedral plane Z" is thus superfluous, its function is taken over by the octahedral plane Z _1. The nodes of the octahedral plane Z" can, in practical cases, be connected to the octahedral plane Z^ due to mutual interference.

zusammenfallen, scr daß inr'dargestellten Beispiel die Knoten IV,V,VI etwas oberhalb der Oktaeder-Ebene Z₁ sich befinden, und die Knoten VII₁VIII₁IX etwas unterhalb davon. Die Longitudinalbeweger L sind hier als hydraulische Linearantriebe dargestellt. Das Prüfobjekt kann an der Oktaeder-Ebene A befestigt sein, die Vorrichtung an der Oktaeder-Ebene B. Jedoch ist auch eine umgekehrte Montage durchführbar: Die Vorrichtung ist an der Oktaeder-Ebene A z.B.am Boden eines Windkanals verankert, das Prüfobjekt ist an der Oktaeder-Ebene B befestigt. A,B,Z,.,Z„ sind zur optischen Hervorhebung schraffiert gezeichnet.coincide, so that in the example shown the nodes IV, V, VI are located slightly above the octahedral plane Z ₁ and the nodes VII ₁ VIII ₁ IX are located slightly below it. The longitudinal movers L are shown here as hydraulic linear drives. The test object can be attached to the octahedral plane A, the device to the octahedral plane B. However, a reverse assembly is also possible: The device is anchored to the octahedral plane A, e.g. on the floor of a wind tunnel, the test object is attached to the octahedral plane B. A, B, Z,., Z" are shown hatched for visual emphasis.

In Fig.3 ist die Vorrichtung an der Oktaeder-Ebene B am Boden E z.B. eines Winkanals verankert. Die Stäbe 1,3,5 verlaufen senkrecht zur Oktaeder-Ebene Z. und sind gleich lang, wodurch die Verlaufsrichtung der Stäbe 2,4,6 bereits festgelegt ist. Auf der Oktaeder-Ebene A sind entlang den 3 Winkelhalbierenden W verlaufende Tragarme HA befestigt, auf welchen das Prüfobjekt, hier ein Flugzeug 0 verankert ist. An der Oktaeder-Ebene Z. ist entlang einer Winkelhalbierenden ein Tragarm HZ. befestigt, auf welchem ihrerseits Windrichtungsmesser M befestigt sind.Weiter sind auf der Oktaeder-Ebene Z₁ Beschleunigungsmesser C befestigt, welche die Bewegungsbeschleunigung in mehreren Komponenten messen. Indem der Tragarm HZ. sowie die Objekte M und C zur M.essung der Bewegung auf der Oktaeder-Ebene 2. befestigt sind, machen sie wunschgemäß die Bewegung des Prüfobjekts vollständig mit, ohne jedoch durch ihre eigenen Kräfte und Momente die Messung der Kräfte und Momente des Prüfobjekts zu stören.In Fig.3, the device is anchored to the octahedral plane B on the floor E of a wind tunnel, for example. The rods 1,3,5 run perpendicular to the octahedral plane Z. and are of equal length, which means that the direction of the rods 2,4,6 is already determined. On the octahedral plane A, support arms HA are attached along the 3 bisectors W, to which the test object, in this case an aircraft 0, is anchored. On the octahedral plane Z., a support arm HZ. is attached along an angle bisector, to which wind direction meters M are attached. Furthermore, accelerometers C are attached to the octahedral plane Z ₁ , which measure the acceleration of movement in several components. By the support arm HZ. and the objects M and C for measuring the movement are attached to the octahedral plane 2. , they follow the movement of the test object completely as desired, but without disturbing the measurement of the forces and moments of the test object with their own forces and moments.

Im Ausgestaltungsbeispiel der Fig.4 ist die Vorrichtung an ihrer Oktaeder-Ebene B auf einem Meßwagen F verankert, wobei die Struktur des Meßwagendachs den Abstand der Knoten X₁XI, XII voneinander aufrechterhält. Die Knoten IV₁V₁VI der Oktaeder-Ebene Z. bilden ein gleichseitiges Dreieck, auf welchem entlang aller seiner Winkelhalbierenden Tragarme HZ₁ befestigt sind. Diese Tragarme bilden damit die Diagonalen eines regelmäßigen Sechsecks, auf ihnen werden mit 60° zu ihrer Symmetrieachse angeschrägte Trapez-Paneele P konzentrisch zum Mittelpunkt des Knotendreiecks IV₁V₁VI angeordnet und be-In the design example of Fig.4, the device is anchored at its octahedral plane B on a measuring carriage F, whereby the structure of the measuring carriage roof maintains the distance between the nodes X ₁ XI, XII. The nodes IV ₁ V ₁ VI of the octahedral plane Z. form an equilateral triangle, on which support arms HZ ₁ are attached along all of its bisectors. These support arms thus form the diagonals of a regular hexagon, on which trapezoidal panels P beveled at 60° to their axis of symmetry are arranged concentrically to the center of the nodal triangle IV ₁ V ₁ VI and are

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festigt. Auf der Oktaeder-Ebehe A verläuft entlang einer Winkelbierenden ein Tragarm HA, auf welchem das Prüfobjekt, hier ein Segel S befestigt ist.On the octahedral plane A, a support arm HA runs along an angle end, on which the test object, here a sail S, is attached.

Die konzentrisch angeordneten Paneele bilden eine zusammenhängende Plattform, welche den aerodynamischen Einfluß der Wasserfläche auf das Prüfobjekt simuliert, ohne daß die großen Kräfte und Momente dieser Plattform auf die Kraftmesser K einwirken,so daß die unverfälschten Kräfte und Momente des Segels S gemessen werden. Indem die Plattform über die Tragarme HZ₁ fest mit der Oktaeder-Ebene Z. verbunden ist, bleibt auch bei Aktivierung der Longitudinalbeweger L eine feste Zuordnung zwischen Plattform und Segel erhalten. Durch entsprechende Aktivierung der Longitudinalbeweger L läßt sich damit für das Segel S jede beliebige Windanströmung in Bodennähe simulieren, bis hin zur Simulierung des bisher im Windkanal nicht herstellbaren Windgradienten im Bodeneffekt. The concentrically arranged panels form a connected platform which simulates the aerodynamic influence of the water surface on the test object without the large forces and moments of this platform acting on the force gauges K, so that the unadulterated forces and moments of the sail S are measured. As the platform is firmly connected to the octahedral plane Z via the support arms HZ ₁ , a fixed assignment between the platform and the sail is maintained even when the longitudinal movers L are activated. By activating the longitudinal movers L accordingly, any wind flow near the ground can be simulated for the sail S, up to and including the simulation of the wind gradient in the ground effect, which was previously not possible in the wind tunnel.

Nachfolgend die Auflistung und Erläuterung der verwendeten Bezugszeichen.Below is a list and explanation of the reference symbols used.

A Oktaeder-Ebene AA Octahedral plane A

B Oktaeder-Ebene BB Octahedral plane B

C BeschleunigungsmesserC Accelerometer

E Boden, z.B. eines WindkanalsE Floor, e.g. of a wind tunnel

F MeßwagenF Measuring car

HA Tragarm, befestigt auf Oktaeder-Ebene AHA support arm, mounted on octahedral plane A

HZ₁ Tragarm, befestigt auf Oktaeder-Ebene Z.HZ ₁ support arm, fixed on octahedral plane Z.

K KraftmesserK Force gauge

L LongitudinalbewegerL Longitudinal mover

M WindrichtungsmesserM Wind direction indicator

0 _ Flugzeug (Prüfobjekt)0 _ Aircraft (test object)

0. Oktaeder-Fachwerk (Kraftmessung)0. Octahedral truss (force measurement)

Op Oktaeder-Fachwerk (Bewegungserzeugung)Op Octahedral truss (motion generation)

P symmetrisches Trapez-Paneel, mit 60° angeschrägtP symmetrical trapezoidal panel, bevelled at 60°

S Segel (Prüfobjekt)S Sail (test object)

W Winkelhalbierende eines Knoten-Dreiecks aufW Angle bisector of a nodal triangle on

Oktaeder-Ebene &Agr;,&Bgr;,&Zgr;.,&Zgr;&rgr;Octahedral plane &Agr;,&Bgr;,&Zgr;.,&Zgr;&rgr;

Z Zwischenfachwerk zwischen O₁ und 0„Z intermediate truss between O ₁ and 0”

Z. Oktaeder-Ebene 1.
Z„ Oktaeder-Ebene Z„Z. Octahedral plane 1.
Z" octahedral plane Z"

1,2,3,4,5,6 Stäbe im Oktaeder-Fachwerk O₁ 1,2,3,4,5,6 bars in the octahedral framework O ₁

I,II,III Knoten, welche die Oktaeder-Ebene A definieren IV,V,VI Knoten, welche die Oktaeder-Ebene Z. definieren VII,VIII,IX Knoten, welche die Oktaeder-Ebene Z„ definieren X,XI,XII Knoten, welche die Oktaeder-Ebene B definierenI,II,III Nodes defining the octahedral plane A IV,V,VI Nodes defining the octahedral plane Z VII,VIII,IX Nodes defining the octahedral plane Z" X,XI,XII Nodes defining the octahedral plane B

Claims (11)

t, &Lgr; 3 ? tt * Schutzanspr &ugr; c h et, &Lgr; 3 ? tt * Protection claims 1. Vorrichtung zur Messung der Kräfte und Momente ruhender und bewegter Objekte, bestehend aus einer feststellbaren Bewegungseinrichtung, einer Kraftmeßeinrichtung sowie aus Befestigungsmöglichkeiten für Objekte und Vorrichtung, einsetzbar z.B. in einem Windkanal oder auf einem Meßfahrzeug, dadurch gekennzeichnet,1. Device for measuring the forces and moments of stationary and moving objects, consisting of a lockable movement device, a force measuring device and fastening options for objects and devices, can be used e.g. in a wind tunnel or on a measuring vehicle, characterized in that daß in einem Oktaeder-Fachwerk O₁ in die Stäbe, welche zwei einander gegenüberliegende Oktaeder-Oberflächen-Ebenen A und Z. miteinander verbinden, Kraftmesser eingebaut sind, undthat in an octahedral framework O ₁ , dynamometers are built into the bars connecting two opposite octahedral surface planes A and Z, and daß in einem Oktaeder-Fachwerk 0_? in die Stäbe, welche zwei einander gegenüberliegende Oktaeder-Oberflächen-Ebenen B und Z„ miteinander verbinden, Longitudinalbeweger eingebaut sind, undthat in an octahedral framework 0 _? longitudinal movers are built into the rods which connect two opposite octahedral surface planes B and Z”, and daß O₁ und 0„ an Z₁ und Z„ miteinander fachwerkartig verbunden sind, undthat O ₁ and 0” are connected to each other like a lattice at Z ₁ and Z”, and daß die Befestigung von Vorrichtung und Objekten an jeweils einer oder mehreren der Oktaeder-Oberflächen-Ebenen A,B,Z₁₁Z₂ erfolgt.that the attachment of the device and objects takes place at one or more of the octahedral surface planes A, B, Z ₁₁ Z ₂ . 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Z₁ und Z„ zusammenfallen.2. Device according to claim 1, characterized in that Z ₁ and Z„ coincide. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Stab, der Z₁ mit A verbindet, auf Z₁ senkrecht steht, und gleich lang ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that every second rod connecting Z ₁ to A is perpendicular to Z ₁ and is of equal length. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe, welche Z₁ mit A verbinden, gleich lang sind.4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the rods connecting Z ₁ to A are of equal length. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that daß der Abstand der Knoten auf einer oder mehreren der Oktaeder-Oberflächen-Ebenen &Agr;,&Bgr;,&Zgr;.,&Zgr;&rgr; durch die auf diesen Ebenen befestigten Objekte selbst hergestellt wird.that the distance between the nodes on one or more of the octahedral surface planes α,β,ζ.,ζρ is established by the objects attached to these planes themselves. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Strömungsbeeinflussende Objekte, z.B. aerodynamische Leitfächen, an einer oder mehreren der Oktaeder-Oberflächen-Ebenen A₁B₁Z₁. ,Z,, befestigt sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that flow-influencing objects, eg aerodynamic guide surfaces, are attached to one or more of the octahedral surface planes A ₁ B ₁ Z ₁ . ,Z,,. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem oder mehreren der Knoten-Dreiecke, welche A₁B₁Z₁,Z_? aufspannen, Tragarme befestigt sind, die entlang den Winkelhalbierenden dieser Dreiecke verlaufen, wobei Objekte auf diesen Tragarmen befestigt sind.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that on one or more of the nodal triangles which span A ₁ B ₁ Z ₁ ,Z _? , support arms are fastened which run along the bisectors of these triangles, objects being fastened to these support arms. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung an B verankert ist, und daß Prüfobjekte an A befestigt sind.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the device is anchored to B and that test objects are attached to A. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Objekte, welche die Bewegung messen oder aufzeichnen, z.B. Wegmesser,Winkelmesser,Beschleunigungsmesser, Kameras an Z. befestigt sind.9. Device according to claim 8, characterized in that objects which measure or record the movement, e.g. odometers, protractors, accelerometers, cameras are attached to Z. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Transport der Objekte auf die Vorrichtung, z.B. Seilwinden, an Z. befestigt sind.10. Device according to claim 8 or 9, characterized in that devices for transporting the objects onto the device, e.g. cable winches, are attached to Z. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,11. Device according to one or more of claims 6 to 10, characterized in that daß die Knoten, welche I. aufspannen, ein gleichseitiges Dreieck bilden, auf welchem emtlang aller seiner Winkelhalbierenden verlaufende Tragarme befestigt sind, auf denen konzentrisch zum Dreiecksmittelpunkt angeordnete und mit 60° zu ihrer Symmetrieachse angeschrägte Trapez-Paneele befestigt sind.that the nodes which span I. form an equilateral triangle, on which support arms are attached running along all of its bisectors, on which trapezoidal panels are attached, arranged concentrically to the centre of the triangle and bevelled at 60° to their axis of symmetry.