TY - CHAP A1 - Kallweit, Stephan A1 - Schleupen, Josef A1 - Dahmann, Peter A1 - Bagheri, Mohsen A1 - Engemann, Heiko T1 - Entwicklung eines Kletterroboters zur Diagnose und Instandsetzung von Windenergieanlagen (SMART) T2 - Automatisierung im Fokus von Industrie 4.0 : Tagungsband AALE 2016 ; 13. Fachkonferenz, Lübeck Y1 - 2016 SN - 978-3-8356-7312-0 N1 - AALE-Konferenz <13., 2016, Lübeck> SP - 207 EP - 212 PB - DIV Deutscher Industrieverlag GmbH CY - München ER - TY - JOUR A1 - Hammer, Thorben A1 - Quitter, Julius A1 - Mayntz, Joscha A1 - Bauschat, J.-Michael A1 - Dahmann, Peter A1 - Götten, Falk A1 - Hille, S. A1 - Stumpf, E. T1 - Free fall drag estimation of small-scale multirotor unmanned aircraft systems using computational fluid dynamics and wind tunnel experiments JF - CEAS Aeronautical Journal N2 - New European Union (EU) regulations for UAS operations require an operational risk analysis, which includes an estimation of the potential danger of the UAS crashing. A key parameter for the potential ground risk is the kinetic impact energy of the UAS. The kinetic energy depends on the impact velocity of the UAS and, therefore, on the aerodynamic drag and the weight during free fall. Hence, estimating the impact energy of a UAS requires an accurate drag estimation of the UAS in that state. The paper at hand presents the aerodynamic drag estimation of small-scale multirotor UAS. Multirotor UAS of various sizes and configurations were analysed with a fully unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes approach. These simulations included different velocities and various fuselage pitch angles of the UAS. The results were compared against force measurements performed in a subsonic wind tunnel and provided good consistency. Furthermore, the influence of the UAS`s fuselage pitch angle as well as the influence of fixed and free spinning propellers on the aerodynamic drag was analysed. Free spinning propellers may increase the drag by up to 110%, depending on the fuselage pitch angle. Increasing the fuselage pitch angle of the UAS lowers the drag by 40% up to 85%, depending on the UAS. The data presented in this paper allow for increased accuracy of ground risk assessments. KW - Multirotor UAS KW - Drag estimation KW - CFD KW - Wind tunnel experiments KW - Wind milling Y1 - 2023 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s13272-023-00702-w SN - 1869-5590 (Online) SN - 1869-5582 (Print) N1 - Corresponding author: Thorben Hammer PB - Springer CY - Wien ER - TY - CHAP A1 - Bagheri, Mohsen A1 - Schleupen, Josef A1 - Dahmann, Peter A1 - Kallweit, Stephan T1 - A multi-functional device applying for the safe maintenance at high-altitude on wind turbines T2 - 20th International Conference on Composite Materials : Copenhagen, 19 - 24th July 2015 Y1 - 2015 SP - 1 EP - 6 ER - TY - CHAP A1 - Bagheri, Mohsen A1 - Schleupen, Josef A1 - Dahmann, Peter A1 - Kallweit, Stephan T1 - Kletternde Wartungsplattform für die wetterunabhängige Instandhaltung von Rotorblättern an Windenergieanlagen - SMART T2 - AKIDA 2016 Aachener Kolloquium für Instandhaltung, Diagnose und Anlagenüberwachung (AKIDA) am 15. und 16.11.2016, Technologiezentrum Aachen N2 - In Deutschland liegt der Anteil der Windkraft an der Gesamtstromerzeugung bei 13,3% mit mehr als 25.000 installierten Windenergieanlagen (WEA). Weltweit erfährt die Windbranche ein rasantes Wachstum. Indien und China berichten eine jährliche Wachstumsrate an Neuinstallationen von 45%. Die Technologie zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windkraft ist noch vergleichsweise jung. Durch die weltweit steigende Anzahl an Windenergieanlagen wächst zunehmend der Bedarf an innovativen Wartungslösungen. Komponenten wie Generator oder Getriebe sind inzwischen weitestgehend ausgereift. Der Fokus richtet sich zunehmend auf die wesentliche Kernkomponente - die Rotorblätter. Industriekletterer inspizieren die Rotorblätter oder Türme i.d.R. in einem zwei Jahres Rhythmus. Sie werden zunehmend durch Seilarbeitsbühnen unterstützt. Für größere Reparaturen kommen Kräne zum Einsatz, mit denen das Rotorblatt für die Instandhaltung demontiert wird. Die Standardinspektion besteht aus Sicht- und Klopfprüfung der Rotorblattoberfläche und ist nur bei sehr ruhiger Wetterlage durchführbar. Seit September 2014 wird das Forschungsprojekt SMART (Scanning, Monitoring, Analysis, Repair and Transportation), Entwicklung einer Wartungsplattform für WEA, vom BMWi gefördert. Das Konsortium besteht aus zwei Firmen und der Fachhochschule Aachen. Die SMART-Anlage klettert reibschlüssig am Turm der WEA mittels speziellen Kettenfahrwerken (Abbildung) auf- und abwärts. Ein ringförmiges Spannsystems, basierend auf dem Konzept der „Nürnberger“-Schere, erzeugt die erforderliche Anpresskraft für den Kletterprozess. Wettergeschützte Arbeitskabinen ermöglichen die ganzjährige Instandhaltung von Rotorblättern und ebenso Türmen. Dadurch können Wartungsarbeiten auf 24 Stunden am Tag ausgeweitet werden. Der kombinierte Einsatz (Sensorfusion) bildgebender Messtechnik wie Thermografie, Ultraschall, und Terahertz in der Arbeitskabine kann die Dokumentation, Effizienz und Qualität der Instandhaltungsarbeiten erheblich verbessern. Langfristiges Ziel von SMART ist ein Condition Monitoring für Rotorblätter und Türme auf Basis digitalisierter dreidimensionaler Volumenscans. Der kooperative Einsatz mit UAVs erweitert die Instandhaltungsstrategie. UAVs ermöglichen die schnelle, kostengünstige globale optische Inspektion von Rotorblattoberflächen zur Detektion potentieller Fehlstellen. Der „Proof-of-Concept“ Meilenstein wurde mit der Demonstration eines funktionsfähigen Modells im Dezember 2015 erfolgreich abgeschlossen. Y1 - 2016 ER -