Vorrichtung zur Bodendruckmessung sowie Verfahren zur Auswertung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bodendruckmessung von Fahrzeugen und / oder Geräten bzw. Systemen, insbesondere zur Räumung von Landminen, sowie ein Verfahren zur Auswertung.

[0002] 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, der DE 34 33 203 und der DE 68 916 898 T2. Schlagarmsysteme sind in der DE 34 33 217 beschrieben, Rollersysteme oder stempelartige Systeme in der DE 102 59 436 offenbart.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Nachteilig hierbei ist, dass die Schlauchsonden schräg in den Boden gesteckt werden. So können die Messergebnisse keiner konkreten Bodentiefe zugeordnet werden.

[0007] Die US 5,074,793 A, welche die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruches 1 bildet, beschreibt ein Mineneffektsimulationssystem, d.h., die Simulation der Effekte bzw. Auswirkungen auf ein Fahrzeug. Dabei werden die Landminen vom Fahrzeug überfahren, ausgelöst und ein möglicher Schaden, wie Totalausfall oder Mobilitätseinbuße des Fahrzeuges, elektronisch simuliert. Die ermittelten Werte dienen zur späteren Gestaltung einer reelen Landmine. Überfahren wird eine Landmine ohne Sprengstoff und ist mit Signalübertragungsmitteln ausgestattet. Die Landmine kann offen oder verdeckt liegen.

[0008] Mit der DE 41 40 068 C1 wird eine Anordnung zum Erfassen von Verkehrsgrößen aufgezeigt, mit welcher die Anzahl der Fahrzeuge, die Geschwindigkeit, die Verkehrsdichte, das Gewicht der Fahrzeuge und eine Unterscheidung zwischen LKW, PKW, Gespann Motorrad etc. festgestellt werden kann. Dazu sind in dem zu überwachenden Abschnitt mehrere Dehnmessstreifen derart angeordnet, dass sie beim Überfahren eines der vorgenannten Fahrzeuge deformiert werden. Die dabei erzeugten Signale werden dann mit in einem Speicher der Auswerteeinheit hinterlegten typischen Imputsfolgen verglichen.

[0009] Hier greift die Erfindung die Aufgabe auf, eine Vorrichtung zur Bodendruckmessung von Fahrzeugen und / oder Geräten bzw. Systemen aufzuzeigen.

[0010] Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Ein Verfahren zur Auswertung dieser Bodenmessung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 4 beschrieben.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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-ZeitVerlauf gemessen wird. Die Messsignale werden dann in einer Auswerteeinheit des Messsystems verarbeitet.

[0014] Die Messminen können in unterschiedlichen Bodenarten und Bodentiefen vergraben werden. Das damit verbundene Auswerteverfahren liefert bessere Aussagen über die Wirkung des entsprechenden Räumsystems.

[0015] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

[0016] Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1

zwei Messkörper in einer Perspektivdarstellung,

Fig. 2

in einer Schnittdarstellung einen Messkörper aus Fig. 1,

Fig. 3

eine Messanordnung mit mehreren Messkörpern.

[0017] In Fig. 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.

[0018] In den Messkörpern 1, 10 befinden sich, mechanisch an die Druckplatten 2 (12) gekoppelte Sensoren 4 mit einem, wenn notwendig, nachgeschalteten Messverstärker 5 (Fig.2). Hierdurch lassen sich die Größe und der zeitliche Verlauf, der Druckanstieg und die Einwirkungsdauer der auf die Druckplatten 2 (12) aufgebrachten Druckkräfte messen.

[0019] 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 (Fig.3). Im Rechner 7 werden die Messsignale der einzelnen Messkörper 1, 10 für eine Auswertung vor Ort oder auch später aufgezeichnet.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

[0024] 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.

[0025] 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.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Bodendruckmessung unter Berücksichtigung der Bodenart und/oder der Bodentiefe, insbesondere zur Räumung von Landminen, gekennzeichnet durch:

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

- Sensoren (4), die mit der wenigstens eine Druckplatte (2, 12) verbunden sind und die den Druck auf die wenigstens eine Druckplatte (2, 12) messen, der beim Überfahren eines Fahrzeugs (9) oder Minenräumsystems über den Messkörper (1, 10) hervorgerufen wird,

- eine Auswerteeinheit (7), die von den Sensoren (4) erfassten Messwerte derart auswerte, dass ein Vergleich mit Werten von reellen Minen durchgeführt und auf dieser Grundlage einer Aussage darüber getroffen wird, ob das den Messkörper (1, 10) überfahrende Fahrzeuge (9) oder Minenräumsystem eine in der vorbestimmten Bodenart und / oder Bodentiefe verlegte Mine ausgelöst hätte.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Beschwerungen auf dem Fahrzeug (9) angebracht werden können, um den erforderlichen Bodendruck zum Auslösen der Mine aufzubringen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (4) Dehnmessstreifen aufweisen, denen ein Messverstärker (5) nachgeschaltet sein kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegmesssystem eingebunden sein kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches Element eingebunden wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu berücksichtigende Bodenart Schotter, Sand oder Kiesel sein kann.

7. Verfahren zur Bodendruckmessung unter Berücksichtigung der Bodenart und/oder der Bodentiefe, insbesondere zur Räumung von Landminen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- 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 Bodendrücke durch Sensoren (4), die mit der mindestens einen Druck-platte (2, 12) verbunden sind, und

- 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 / oder Bodentiefe verlegte Mine ausgelöst hätte.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Messergebnissen der real erzeugte Bodendruck des konkreten Fahrzeugs (9) ermittelbar und anhand der Vergleichswerte der benötigte Bodendruck bekannt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (9) oder das Minenräumsystem beschwert werden können, um den zur Auslösung der Mine notwendigen Bodendruck aufzubringen.

Claims

1. Apparatus for ground pressure measurement taking account of the ground type and/or the ground depth, in particular for clearance of landmines, characterized by:

- at least one measurement body (1, 10), which is located in the ground and whose shape and size simulate a real mine, and which comprises a robust housing (3) and at least one pressure plate (2, 12) arranged on it,

- sensors (4) which are connected to the at least one pressure plate (2, 12) and measure the pressure on the at least one pressure plate (2, 12) which is caused when a vehicle (9) or a mine clearance system moves over the measurement body (1, 10),

- an evaluation unit (7), which evaluates the measured values detected by the sensors (4) such that a comparison is carried out with values of real mines and a statement is made on this basis as to whether the vehicle (9) or mineclearance system moving over the measurement body (1, 10) would have triggered a mine laid in the predetermined ground type and/or at the predetermined ground depth.

2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that weights can be fitted to the vehicle (9) in order to apply the necessary ground pressure to trigger the mine.

3. Apparatus according to Claim 1 or 2, characterized in that the sensors (4) have strain gauges, downstream from which a measurement amplifier (5) may be connected.

4. Apparatus according to Claim 1 or 2, characterized in that a distance measurement system can be included.

5. Apparatus according to Claim 1 or 2, characterized in that a hydraulic element is included.

6. Apparatus according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the ground type to be considered may be gravel, sand or pebbles.

7. Method for ground pressure measurement taking account of the ground type and/or the ground depth, in particular for clearance of landmines, characterized by the following steps:

- introduction of at least one measurement body (1, 10) whose size and shape simulates a real mine, into the ground,

- movement over the measurement body (1, 10) and the at least one pressure plate (2, 12) located on it with a vehicle (9) or a mine clearance system,

- detection of ground pressures by sensors (4) which are connected to the at least one pressure plate (2, 12), and

- evaluation of the measured values by comparison with values of real mines, with a statement being made on the basis of this comparison as to whether the vehicle (9) or mineclearance system moving over the measurement body would have triggered a mine laid in the predetermined ground type and/or at the predetermined ground depth.

8. Method according to Claim 7, characterized in that the ground pressure actually produced by the specific vehicle (9) can be determined from the measurement results, and the required ground pressure is known on the basis of the comparison values.

9. Method according to Claim 7 or 8, characterized in that the vehicle (9) or the mine clearance system can have weights added to it in order to apply the ground pressure required in order to trigger the mine.

Revendications

1. Dispositif de mesure de la pression au sol en tenant compte du type de sol et/ou de la profondeur du sol, notamment pour l'enlèvement de mines enterrées, caractérisé par :

- au moins un corps de mesure (1, 10) qui se trouve dans le sol, lequel est réalisé sous la forme et avec la taille d'une mine réelle et se compose d'un robuste boîtier (3) et d'au moins une plaque de compression (2, 12) disposée sur celui-ci,

- des capteurs (4) qui sont reliés avec l'au moins une plaque de compression (2, 12) et qui mesurent la pression sur l'au moins une plaque de compression (2, 12) qui est provoquée lors du passage d'un véhicule (9) ou du système de déminage sur le corps de mesure (1, 10),

- une unité d'interprétation (7) qui interprète les valeurs mesurées acquises par les capteurs (4) de manière à effectuer une comparaison avec les valeurs de mines réelles et d'obtenir à partir de celle-ci une information indiquant si le véhicule (9) ou le système de déminage qui est passé sur le corps de mesure (1, 10) aurait déclenché une mine déposée dans le type de sol et/ou à la profondeur de sol prédéfini.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des alourdissements peuvent être appliqués au véhicule (9) afin d'exercer la pression au sol nécessaire pour déclencher la mine.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les capteurs (4) présentent des extensomètres à résistance après lesquels peut être branché un amplificateur de mesure (5).

4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un système de mesure de course peut être intégré dans le système.

5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un élément hydraulique y est intégré.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le type de sol à prendre en compte peut être constitué de pierres concassées, de sable ou de gravier.

7. Procédé de mesure de la pression au sol en tenant compte du type de sol et/ou de la profondeur du sol, notamment pour l'enlèvement de mines enterrées, caractérisé par les étapes suivantes :

- introduction dans le sol d'au moins un corps de mesure (1, 10) dont la forme et la taille simulent une mine réelle.

- passage sur le corps de mesure (1, 10) et sur l'au moins un plaque de compression (2, 12) qui se trouve sur celui-ci avec un véhicule (9) ou un système de déminage,

- détection des pressions au sol par des capteurs (4) qui sont reliés avec l'au moins une plaque de compression (2, 12) et

- interprétation des valeurs mesurées par une comparaison avec les valeurs de mines réelles, une information étant obtenue à partir de cette comparaison, laquelle indique si le véhicule (9) ou le système de déminage qui est passé sur le corps de mesure aurait déclenché une mine déposée dans le type de sol et/ou à la profondeur de sol prédéfini.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pression au sol réelle produite par le véhicule (9) concret peut être déterminée à partir des résultats de la mesure et la pression au sol nécessaire est connue grâce aux valeurs de comparaison.

9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le véhicule (9) ou le système de déminage peuvent être alourdis afin d'exercer la pression au sol nécessaire pour déclencher la mine.

Zeichnung