DE720678C - Nachsteuereinrichtung fuer einen Richtungsanzeiger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachsteuereinrichtung für einen Richtungsanzeiger, der durch um die waagerechte Empfindlichkeitsachse eines astatischen Kreisels wirkende Drehmomente in seiner Azimutstellung gehalten wird, wobei die die Präzessionsbewegungen des Kreisels auslösenden Drehmomente von einem Magnetkompaß gesteuert werden. Das zur Überwachung des Kreisels dienende Magnetsystem kann getrennt von diesem aufgestellt und in bekannter Weise mit einer · Fernübertragungseinrichtung versehen sein.

Besonders vorteilhaft ist jedoch eine An-Ordnung, wie sie in der Patentschrift 640 131 beschrieben ist. Diese besteht aus einem im Azimut drehbaren und um eine waagerechte Achse kippbaren System, auf dem sowohl der Kreisel als auch das Magnetsystem gelagert sind. Der Kreisel dient hierbei zur Stabilisierung des Magnetsystems gegen Neigungen um eine in Nordsüdrichtung liegende Achse und wird dabei der Stellung des Magnetnadelsystems nachgesteuert.

Zur Erzeugung der die Präzessionsbewegungen auslösenden Drehmomente dienen vorteilhaft gegen die Umgebung gerichtete Druckmittelstrahlen. Bei der Inbetriebnahme des Gerätes muß dafür gesorgt werden, daß, der Kreisel und das Magnetnadelsystem in ungefähr gleiche relative Stellung zueinander gebracht werden. Hierzu ist eine besondere Einstellung von Hand erforderlich, weil infolge der verhältnismäßig langsamen Präzessionsgeschwindigkeit des Kreisels sonst eine unter Umständen recht erhebliche Zeitspannevergeht, bis Übereinstimmung zwischen der Kreisel- und Magnetsystemstellung erreicht ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung dieses Nachteils. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine bei der Inbetriebnahme des Richtungsanzeigers vorüber-

gehend in Tätigkeit tretende Vorrichtung vorgesehen, durch die die Nachsteuerkräfte bei solchen Stellungsabweichungen zwischen dem Kompaß und dem diesen nachgesteuerten System, die den normalen Bereich der Kompaßschwingungen überschreiten, in ihrer Wirkung vervielfacht sind.

Das Einsteuern des Kreisels in die Sollstellung kann z. B. dadurch geschehen, daß ίο bei den den normalen Schwingungsbereich des Kompasses überschreitenden Stellungsabweichungen die vom Magnetkompaß gegebenen Steuerimpulse durch Zwischenschaltung eines Relais verstärkt auf den Kreisel zur Einwirkung gebracht werden.

Die Zwischenschaltung des Verstärkerrelais ist bei Azimutkreiseln, die von einem Erdinduktorkompaß überwacht werden, bekannt. Dort handelt es sich aber darum, die äußerst geringen Induktionsströme auf einen Wert zu bringen, der für die normale Überwachung des Kreisels ausreicht. Im vorliegenden Fall dient die Verstärkung dem Zweck der Erzielung einer vielfach höheren Nachsteuergeschwindigkeit während der Inbetriebnahme der Anlage.

Wenn in bekannter Weise die Rückstoßkräfte durch in Abhängigkeit von der Kompaßstellung gesteuerte Druckmittelstrahlen ausgelöst werden, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung die Verstärkung der Steuerwirkung zweckmäßig durch Freigeben eines großen Ausströmquerschnittes oder zusätzliche Rückstoßstrahlen höheren Betriebsdruckes erreicht.

Bei Verwendung eines nicht gegen Fahrzeugneigungen stabilisierten Kompaßsystems, beispielsweise eines in Flugzeugen üblichen Fernkompasses, zur Überwachung des Azimutkreiseis ergeben sich bei unruhigem Wetter starke Kompaßschwingungen, die bei Überschreiten des normalen Ausschlagbereiches des Kompasses ein unerwünschtes Einschalten der Schnellsteuerung zur Folge haben könnten. Um dies zu verhindern, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung die Schnellsteuerung selbsttätig abschaltbar ausgebildet.

Zu diesem Zweck kann bei Auslösung der Präzessionsbewegungen durch Druckluft ein von der Betriebsluft beaufschlagter, unter Federsparmung stehender Kolben dienen, der mit vorzugsweise einstellbarer Undichtigkeit einen Hohlraum abschließt, derart, daß beim Einschalten der Druckluft die Schnellsteuerung durch die erfolgende Kolbenbewegung so lange wirksam ist, bis infolge Druckausgleiches auf beiden Seiten des Kolbens dieser seine Ausgangsstellung wieder einnimmt. Statt dessen kann die beim Anlaufen des Kreisels in Tätigkeit tretende Vorrichtung für die Schnellsteuerung beim Erreichen der neutralen Impulsgeberstellung selbsttätig abgeschaltet werden. Es lassen sich auch beide Maßnahmen gleichzeitig anwenden, indem der Kolben in seiner ausgelenkten Stellung verriegelt und die Verriegelung bei neutraler Stellung der Impulsgeberteile bzw. des zwischengeschalteten Relais selbsttätig ausgelöst wird.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das eine Weiterentwicklung des im .Patent 640 13 j beschriebenen Richtungsanzeigers ist. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch in keiner Weise hierauf beschränkt. Sie kann z. B. auch in Verbindung mit einer im Patent 693 699 beschriebenen Anlage Verwendung finden, bei der ein mit einer Fernübertragungseinrichtung versehener Kompaß auf einen getrennt davon aufgestellten Azimutkreisel einwirkt und diesen am Auswandern hindert.

Die Abb. 1 zeigt einen senkrecht zur Kreiselumlaufachse gelegten Längsschnitt durch das Gerät.

Abb. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in Abb. i.

Abb. 3 zeigt das Gerät von unten gesehen. In den Abb. 4 und 5 ist ein Teil des Gerätes in etwas anderer Ausführungsform im Längsschnitt und in einer Ansicht von unten dargestellt.

Die horizontale Umlaufachse des Kreiselläufers ι ruht in den Lagern 3 des Kreiselumlaufachsenträgers 4. Dieser trägt eine Luftzuführungsleitung 5 für den Kreiselantrieb, zwei symmetrisch einander gegenüberliegende Membrangehäuse 6, ein Magnetsystem 7 sowie eine Schnellsteuereinrichtung 9, 10, deren Zweck im Laufe der Beschreibung noch erläutert wird. Auf der lotrechten Drehachse

32 des Magnetsystems 7, die in den Lagern

33 ruht, sitzt eine Steuerscheibe 8, die aus zwei Düsen 18 austretende Luftstrahlen in Abhängigkeit von der Stellung des Magnetsystems steuert.

Der Kreiselumlaufachsenträger 4 ist um eine zur Kreiselachse senkrechte horizontale Achse in den Lagern 11 des Kardanrahmens 12 drehbar, der seinerseits in Lagern 13 um eine lotrechte Achse beweglich ist.

Die Betriebsluft tritt durch das untere Lager 13 des Kardanrahmens, strömt durch dessen hohle linke Seite und das Lager 11 hindurch in den Hohlraum 14 des Kreiselumlaufachsenträgers 4. Von dort gelangt die Antriebsluft für den Kreisel durch die Leitung s und die Antriebsdüse 1S in das Gehäuse 16 des Kreiselläufers und beaufschlagt dessen Schaufehl.

Mit dem Hohlraum 14 steht in nicht weiter ezeigter Weise die Kompaßkammer 17 in

• Verbindung, aus der die Druckluft durch die Düsen 18 in einen Hohlraum 22 und von dort durch Öffnungen 21 ins Freie gelangt. Dem Düsenpaar 18 gegenüber liegen zwei Düsen ig, die je nach der Stellung der exzentrischen Scheibe 8 verschieden stark abgeschirmt werden. Dadurch entsteht in der einen der beiden Leitungen 20, die zu den Membrangehäusen 6 führen, ein Überdruck, auf Grund dessen sich die Membranen 23 in der entsprechenden Richtung bewegen. Die Membranen sind durch ein um den Kreisel herumgeführtes rechteckförmiges Gestänge 24 miteinander starr verbunden und werden durch

!5 eine Feder 25 in ihrer Mittelstellung gehalten. Durch die Membranbewegungen werden Drehschieber 27 gesteuert, die um einen Drehpunkt 34 beweglich sind und die aus zwei Düsen 26 austretende, einander entgegenwirkende Luftströme steuern. Diese üben auf den Kreisel ein Drehmoment um dessen waagerechte Empfindlichkeitsachse aus, wodurch je nach Überwiegen der Stärke des einen oder des anderen Luftstrahles eine Prä-Zessionsbewegung um die lotrechte Kardanachse im einen oder anderen Sinne erfolgt. Auf diese Weise wird der Kardanrahmen 12 stets in gleicher relativer Stellung zu dem Magnetnadelsystem 7 gehalten. Die aus den Öffnungen 26 austretende Luft kann entweder unmittelbar von der Leitung 14 abgezweigt sein, oder es kann hierzu Luft von geringerem Druck Verwendung finden, die bereits zum Antrieb des Kreisels gedient hat. Die Präzessionskräfte sind jedenfalls so klein gehalten, daß kurze Kompaßschwingungen praktisch ohne Einfluß auf die Stellung des Kardanrahmens bleiben.

Zum Zweck eines schnelleren Einsteuerns der richtigen Azimutstellung des Kardanrahmens bei Inbetriebnahme des Gerätes werden zusätzliche Ausströmöffnungen 28 mit Druckluft gespeist. Die selbsttätige Abschaltung dieser Luftstrahlen erfolgt durch den im Zylinder ι ο beweglichen Kolben 9, dessen untere Seite durch eine Druckluftleitung 30 mit dem Hohlraum 14 des Kreiselumlauf achsenträgers 4 in Verbindung steht. Beim Einschalten der Druckluft wird der Kolben 9 unter Überwindung der Spannung der Feder 29 und des in dem Zylinder 10 eingeschlossenen Luftvolumens nach oben gedrückt und gibt dadurch eine Leitung 31 frei, die mit den zusätzlichen Ausströmöffnungen 28 in Verbindung steht. Der Kolben 9 ist mit einer gewissen Undichtigkeit in den Zylinder 10 eingepaßt, so daß unter der Wirkung der Feder 29 der Kolben nach erfolgtem Druckausgleich sich wieder nach unten bewegt und dadurch nach einer bestimmten Zeit die Leitung 31 abgesperrt wird und somit aus der Öffnung 28 keine Druckluft mehr austreten kann. Die Rücklaufzeit des Kolbens 9 ist so zu bemessen, daß bei der größtmöglichen Abweichung zwischen Kreisel- und Magnet-Systemstellung von i8o° die Leitung 31 nicht eher geschlossen wird, bis die Stellung des Kreisels mit der des Magnetsystems übereinstimmt.

In den Abb. 4 und 5 ist eine Abwandlung der die Schnellsteuerung einschaltenden Einrichtung gezeigt. Der Kolben 9 wird in diesem Falle in der angehobenen Stellung durch einen Stift 38 verriegelt, der unter der Wirkung einer Feder 37 in die Aussparung 35 eines an dem Kolben 9 sitzenden Ansatzes 36 geschoben wird. Die Entriegelung erfolgt durch einen exzentrischen Ansatz 39 an dem Schieber 27, wenn dieser seine neutrale Stellung erreicht hat. Die Druckluft strömt somit aus der Öffnung 28 zusätzlich aus, bis die beiden Schieber 27 ihre Mittelstellung erreicht haben, was dann der Fall ist, wenn die Exzenterscheibe 8 die Düsen 19 in gleichem Maße bei Übereinstimmung der Stellung des Magnetnadelsystems 7 und des Kardanrahmens 12 abschirmt. Zweckmäßig wird der am Kolben 9 sitzende Ansatz 3 6 so ausgebildet, daß nach der Entriegelung beim Herabfallen des Kolbens der Stift 38 außer Eingriff mit dem Ansatz 39 gebracht wird, um so ein reibungsfreies Arbeiten des Schiebers 27 zu gewährleisten. Hierfür wird der Ansatz 36 zweckmäßig mit einer leichten Schräge versehen, wie in Abb. 4 gezeigt ist.

In ähnlicher Weise wie bei dem in der Patentschrift 640 131 geschilderten Gerät wird die waagerechte Lage der in Ostwestrichtung liegenden Kreiselumlaufachse durch zwei Pendelschieber 40 gewährleistet, die ihren Dreh- m« punkt bei 41 haben. Von diesen werden aus Öffnungen 42 in entgegengesetzter Richtung austretende Luftstrahlen gesteuert, die bei Abweichungen der Kreiselumlaufachse und somit des Magnetsystems aus der Waagerechten ein Drehmoment um die lotrechte Kardanachse ausüben und so eine Präzessionsbewegung um die waagerechte Kardannebenachse herbeiführen. Auf diese Weise wird die fehlerhafte Beeinflussung des Magnetsystems durch die Vertikalkomponente des magnetischen Erdfeldes verhindert.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Nachsteuereinrichtung für einen Richtungsanzeiger, der durch um die waagerechte Empfindlichkeitsachse eines astatischen Kreisels wirkende, von einem Magnetkompaß gesteuerte Drehmomente infolge von dadurch ausgelösten Präzessionsbewegungen um die lotrechte Achse in

   seiner Azirnutstellung gehalten ist, gekennzeichnet durch eine bei der Inbetriebnahme des Richtungsanzeigers vorübergehend in Tätigkeit tretende Vorrichtung, durch die die Nachsteuerkräfte bei solchen Stellungsabweichungen zwischen dem Kompaß und dem diesem nachgesteuerten System, die den normalen Bereich der Kompaßschwingungen überschreiten, in ihrer Wirkung ίο vervielfacht sind.
2. 2. Nachsteuereinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei solchen Stellungsabweichungen, die den normalen Bereich der Kompaßschwingungen überschreiten, die vom Magnetkompaß gegebenen Steuerimpulse durch Zwischenschaltung eines Relais verstärkt auf den Kreisel zur Einwirkung gebracht sind.
3. 3. Nachsteuereinrichtung nach Anspruch ι oder 2, bei der die Präzessionsbewegung durch die Rückstoßkräfte von Druckmittelstrahlen ausgelöst wird, die aus in Abhängigkeit von der Kompaßstellung gesteuerten Öffnungen austreten, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des normalen Steuerbereichs nur ein kleiner Querschnitt, nach Überschreiten desselben ein vielfach größerer Querschnitt freigegeben ist.
4. 4. Nachsteuereinrichtung nach Anspruch ι oder 2, bei der die Präzessionsbewegung durch die Rückstoßkräfte von Druckmittelstrahlen ausgelöst wird, die aus in Abhängigkeit von der Kompaßstellung gesteuerten Öffnungen austreten, dadurch gekennzeichnet, daß nach Überschreiten des normalen Steuerbereichs aus vorzugsweise zusätzlich freigegebenen Öffnungen ausströmendes, unter höherem Betriebsdruck stehendes Druckmittel zur Schnellsteuerung dient.
5. 5. Nachsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der zur Auslösung der Präzessionsbewegungen Druckluft dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsluft auf einen unter Federspannung stehenden Kolben wirkt, der mit vorzugsweise einstellbarer Undichtigkeit einen Hohlraum abschließt, derart, daß beim Einschalten der Druckluft die Schnellsteuerung durch die erfolgende Kolbenbewegung so lange wirksam ist, bis infolge Druckausgleichs auf beiden Seiten des Kolbens dieser seine Ausgangsstellung wieder einnimmt.
6. 6. Nachsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Anlaufen des Kreisels in Tätigkeit tretende Vorrichtung für die Schnellsteuerung beim Erreichen der neutralen Impulsgeberstellung selbsttätig abschaltbar ist.
7. 7. Nachsteuereinrichtung nach Anspruch S und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in seiner ausgelenkten Stellung verriegelt und die Verriegelung bei neutraler Stellung der Impulsgeberteile bzw. des zwischengeschalteten Relais selbsttätig auslösbar ist.
8. 8. Nachsteuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entriegelung in der neutralen Stellung einer in Abhängigkeit von dem Magnetkompaß gesteuerten Kurvenscheibe erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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