DE750022C - Kreiselgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreiselgerät mit drei Freiheitsgraden des Kreisels und mit einem diesen stützenden Drehmomenterzeuger, der sowohl durch ein Regelorgan als auch zusätzlich durch ein Zeitrelais gesteuert wird, das bei besonders großen Abweichungen des Kreisels von der Sollstellung eingeschaltet wird und für eine begrenzte Zeit das auf den Läuferträger ausgeübte Stützmoment vervielfacht und dadurch die Rückstellung des Kreisels in die Sollstelrung beschleunigt. Bei einem bekannten Kreiselgerät dieser Art kann das Zeitrelais nur durch die Ingangsetzung des Kreiselantriebes eingeschaltet werden, um für die Kreiselanlaßzeit ein vervielfachtes Stützmoment zu erzeugen und dadurch den Kreisel möglichst schnell in die gewünschte Lage präzedieren zu lassen.

Erfindungsgemäß erfolgt indessen die Einschaltung des Zeitrelais während des normalen Betriebes des Kreiselgerätes durch in Abhängigkeit von der Stellung des Läuferträgers zum Gerätegehäuse gesteuerte Mittel.

Eine bedarfsweise von Hand einschaltbare Einrichtung zur Erhöhung des Stützmomentes ist bereits an einem anderen Horizontkreisel bekanntgeworden. -

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß das Stützmoment selbsttätig für eine begrenzte Zeit dann vervielfacht wird, wenn der Lauf erträger während des Betriebes des Kreiselgerätes vorher von seiner normalen Stellung zum Gerätegehäuse besonders stark abgewichen war. Nach einem derartigen starken Anschlag des Läuferträgers gegenüber dem Gerätegehäuse wird nämlich die Läuferachse häufig ihre Sollstellung zum

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wahren Lot verlassen haben, was im allgemeinen eintritt, nachdem der Kardanrahmen oder der Läuferträger bei Kunstflugfiguren seinen Grenzanschlag erraiciht und der S Kreisel dadurch einen Freiheitsgrad eingebüßt hatte. Die auf den starken Ausschlag des Läuferträgers folgende zeitweilige Erhöhung des Stützmomentes bewirkt eine schnelle Wiedereinsteuerung der Läuferachse in ihre Sollstellung zum wahren Lot,

Es gibt allerdings auch Kreiselgeräte, bei denen der Schwenkbereich des Läuferträgers gegenüber dem Gerätegehäuse unbegrenzt ist. Für dieses Gerät kommt die Erfindung nicht !5 in Betracht. Die Begrenzung des Schwenkbereichs nimmt man aber vielfach vor, z. B. zugunsten einer vereinfachten Ausgestaltung der zur Stromzuführung dienenden Mittel.

so Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mittel zur Einschaltung des Zeitrelais als eine Kontaktanordnung ausgebildet, deren miteinander zusammenwirkende Kontakte mit dem Läuferträger sowie mit dam Kardanrahmen und/oder Gerätegehäuse verbunden sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, und zwar in Anwendung auf einen Kreiselhorizont mit elektrisch regelbaren Drehmomenterzeugern. Die Zeichnung zeigt den Kardanrahmen mit dem Läuferträger und den Drehmomenterzeugern unter schematischer Darstellung der Stromkreisschaltung ³^ und des Zeitrelais.

Der Kreiselläufer, der elektrisch angetrieben wird, ist in einem Träger ι gelagert, und dieser ist kardanisch aufgehängt, so daß der Kreisel drei Freiheitsgrade hat. Zu diesem Zweck ist der Läuferträger ι mit zwei Zapfen 20 in dem Kardanrähmen 2 um eine Achse α drehbar gelagert. Der Kardanrahmen ist seinerseits mit zwei Zapfen 21 in Lagern 22 des nicht näher dargestellten fahrzeugfesten Gerätegehäuses um eine Achse b drehbar angeordnet. Die Achsen α und b sowie die für gewöhnlich lotrechte Läuferachse stehen senkrecht aufeinander und schneiden sich in einem Punkt, der mit dem Schwerpunkt des Kreisels und seines Trägers zusammenfällt, so daß der Kreiselläufer indifferent aufgehängt ist. Um die Läuferachse trotz des unvermeidlichen Einflusses der Lagerreibungen an den Zapfen 20 und 21 und der Ungenauigkeiten der Schwerpunktlage in ihrer lotrechten Sollstellung zu erhalten, sind zwei Drehmomenterzeuger 3, 4 vorgesehen. Der Stator des Drehmomenterzeugers 3 sitzt am Kardanrahmen 2 und sein Rotor am Zapfen 20. Wird ein Drehmoment von ihm ausgeübt, so spricht hierauf der Kreisel mit einer Präzessionsbewegung an, die in einer Schwenkung um die Achse, b besteht. Dementsprechend wird der Drehmomenterzeuger 3 durch ein schwerkraftempfindliches Organ, etwa ein Pendel, gesteuert, das am Kardanrahmen sitzt und auf dessen Schwenkungen um die Achse b anspricht. Der Stator des Drehmomenterzeugers 4 sitzt an dsm nicht näher dargestellten Gehäuse des Gerätes, während sein Rotor auf den Zapfen 21 einwirkt und dementsprechend den Kreiselträger um die Achse b zu kippen sucht. Hierauf spricht der Kreisel mit einer Präzessionsbewegung um die Achse a an. Dementsprechend wird der Drehmomenterzeuger 4 von einem schwerkraftempfindlichen Organ, z. B. einem Pendel, gesteuert, das am Kreiselrahmen 2 angeordnet ist und auf dessen Schwenkungen um die Achse a anspricht.

Da die Pendel nicht auf die Richtung des wahren Lotes, sondern nur auf die Richtung des Scheinlotes ansprechen, also den Einflüssen von Flieh- und Bahnbeschleunigungen unterliegen, lassen sie die Läuferachse vorübergehend aus der Sollstellung auswandern, wenn das Flugzeug gleichgerichteten Beschleunigungen unterliegt, z. B. eine Kurve ausführt. Damit diese nur vorübergehend wirksamen störenden Einflüsse keinen zu großen Fehler in der Anzeige verursachen, müssen die von den Drehmomenterzeugern 3 und 4 ausgeübten Stützmomente verhältnismäßig schwach sein. Mangels besonderer Vorkehrungen hat das aber den Nachteil, daß, wenn sich aus besonderen, noch zu erläuternden Gründen wesentliche Abweichungen der Läuferachse von der Sollstellung ergeben haben, es dann verhältnismäßig lange dauert, bis die Läuferachse wieder in die Sollstellung' zurückgekehrt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beheben. Bevor die hierzu dienenden Einrichtungen näher beschrieben werden, sei zunächst noch eine weitere Ursache für das Abwandern der Läuferachse erklärt.

Die Winkel, um die der Rahmen 2 um die Achse b und der Kreiselträger 1 um die "^ο Achse α schwingen können, sind beschränkt. Sie belaufen sich im allgemeinen auf nicht mehr als etwa 300⁰. Wenn sich das Flugzeug etwa bei einem Sturzflug oder in einer Kurve um die Achse α oder die Achse b sehr stark neigt und hierbei eine Winkelbewegung ausführt, die den Schwenkbereich der kardanisehen Aufhängung überschreitet, dann gelangen der Kardanrahmen 2 oder der Läuferträger ι oder beide in eine Grenzstellung, in der sie an einen Anschlag anstoßen. In der Zeichnung sind derartige Anschläge bei 5 für

die Begrenzung der Winkelbewegung des Läuferträgers ι veranschaulicht. Dieser hat einen Stift 6, der auf die Anschläge S trifft. Am Gehäuse des Gerätes sitzen Anschläge 7, zwischen denen ein Stift 8 des Kardan-' rahmens 2 spielt. Durch das Anstoßen verliert der Kreisel einen oder zwei Freiheitsgrade, was zur Folge hat, daß seine Achse eine heftige Präzessionsbewegung- ausführt

to und sehr erheblich von der Sollstellung abwandert. Wenn sich dann das Flugzeug wieder aufrichtet — Schräglagen der erläuterten Art kommen in der Regel nur vorübergehend in Frage —, dann soll der Kreisel möglichst schnell wieder in seine Sollstellung selbsttätig zurücklaufen.

Zu diesem Zweck sind die Drehmomenterzeuger derart umschaltbar, daß sie vorübergehend das Vielfache des für die normale Stützung ^v der Läuferachse erforderlichen Drehmomentes erzeugen können -und dadurch den Läuferträger sehr schnell in die SoIlstellung präzedieren lassen. Diese Umschaltbarkeit wird in bekannter Weise dadurch erzielt, daß ein in der Stromzuleitung 23 des Drehmomenterzeugers 3 liegender Widerstand 19 und ein in der Zuleitung 24 des Drehmomenterzeugers 4 liegender Widerstand 17 kurzgeschlossen werden. Diesem Zweck dient ein Schalter mit einem schwenkbaren Kontaktträger 12, der Schleifkontakte 15 und 16 hat. Diese sind durch biegsame Leitungen 27 und 28 mit dem einen Ende der Widerstände 17 und 19 verbunden. Die Kontakte 15 und 16 schleifen auf einer Fläche aus Isolierstoff, in die Kontakte 29 und 30 eingelassen sind. Diese Kontakte sind durch Leitungen 25 und 26 mit dem anderen Ende der Widerstände 17 und 19 verbunden. Solange der Kontaktträger 12 die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt, sind die Widerstände 17 und 19 in Reihe mit den Drehmomenterzeugern geschaltet. Dadurch wird das Drehmoment auf den für normalen

+5 Flug erforderlichen Wert beschränkt, bei ■ welchem sich die störenden Beschleunigungseinflüsse im zeitlichen Mittel aufheben. Sobald aber der Kontaktträger 12 in der Pfeilrichtung geschwenkt wird, laufen die Schleifkontakte 15 und 16 auf die Gegenkontakte 29 und 30 auf und schließen dadurch die Widerstände 17 und 19 kurz. Infolgedessen wird das von den Drehmomenterzeugern jeweils erzeugte Drehmoment vervielfacht. Infolgedessen wandert der Läuferträger schnell in die Sollsteilung zurück. Ein Zeitrelais sorgt dafür, daß der Kontaktträger 12 nach wenigen Sekunden in die Ausgangslage zurückkehrt und dadurch die Drehmomenterzeuger wieder auf den normalen Betriebsstrom umschaltet. Soweit bilden die Merk male des Gerätes nicht den Gegenstand des Patentes.

Erfindungsgemäß erfolgt die Einschaltung des Zeitrelais in Abhängigkeit von der Stellung des Läuferträgers zum Gerätegehäuse, und zwar dadurch, daß- die den Schwenkbereich des Läuferträgers begrenzenden Stifte 6 und 8 sowie die Anschläge 5 und 7 als Schaltkontakte für die Erregung des Zeitrelais dienen.

Bei der veranschaulichten Ausführungform sind die Anschläge 5 und 7_ federnd ausgeführt, so daß eine gewisse zeitliche Dauer des Kontaktes gewährleistet ist, durch die die Erregung des mit 9 bezeichneten Zeitrelais sichergestellt wird. Dieses Relais liegt in einem Stromkreis, der einerseits mit Abzweigungen 31 und 32 an den Kontakten 5 und 7 und andererseits mit Abzweigungen 33 an den Ge'genkontakten 6 und 8 endigt und eine Stromquelle 34 enthält.. Sobald entweder der Läuferträger 1 oder der Kardanrahmen 2 eine ihrer Grenzstellungen erreichen, wird der Stromkreis geschlossen, und das Relais 9 zieht seinen schwenkbaren Anker 10 an. Dieser ist durch eine Zugfeder 11 mit dem Kontaktträger 12 verbunden, wodurch dieser ausgeschwenkt wird. Hierbei wird gleichzeitig ein Haltestromkreis 35 geschlos- go sen. In diesem liegen zwei durch einen Arm 36 des Ankers 10 geschlossene Kontakte 37 sowie zwei Kontakte 14, die vom Kontaktträger 12 geschlossen werden, wenn dieser in Pfeilrichtung ausschlägt. Der Haltestromkreis sorgt dafür,, daß die Erregung des Magneten9 zunächst 'auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn der durch die Abzweigungen 31 bis 33 geschlossene Stromkreis sofort wieder unterbrochen werden sollte. Die Erregung des Magneten 9 für eine gewisse Zeit ist erforderlich, damit der Kontaktträger 12 Zeit findet, unter dem Zug der Feder 11 bis in . die gestrichelte Lage auszuschwingen. Seine Bewegung wird nämlich durch einen an ihm angelenkten Dämpfungskolben verzögert, der in einem Zylinder 13 verschiebbar ist.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Kreiselgerät mit drei Freiheitsgraden des Kreisels und mit einem diesen stützenden Drehmomenterzeuger, der sowohl durch ein Regelorgan als auch zusätzlich durch ein Zeitrelais gesteuert wird, das bei besonders großen Abweichungen des Kreisels von der Sollstellung eingeschaltet wird und für eine begrenzte Zeit das auf den Läuferträger ausgeübte Stützmoment vervielfacht und dadurch die Rückstellung des Kreisels in die Sollstellung beschleunigt, dadurch gekennzeich-

   net, daß die Einschaltung des Zeitrelais während des normalen Betriebes des Kreiselgerätes durch in Abhängigkeit von der Stellung des Läuferträgers zum Gerätegehäuse gesteuerte Mittel erfolgt.
2. 2. Kreiselgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Einschaltung des Zeitrelais als eine Kontaktanordnung ausgebildet ist, deren miteinander zusammenwirkende Kontakte mit dem Läuferträger sowie mit dem Kardanrähmen und/oder
   verbunden sind.

   Gerätegehäuse

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   deutsche Patentschriften Nr. 6oo 257,

   651 601;

   französische - .... - 820 614,

   833 297.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. GEDRUCKT IN ΠΕΪΙ