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Auf dem Beharrungsgesetz beruhender Beschleunigungsmesser.
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Ausgestaltung zur Bestimmung der Ortsveränderung von Fortbewegungsmittel aller Art im Verhältnisse zur festen Erdoberfläche. Da es sich bei den zwei erstgenannten Messungsergebnissen um gerichtete
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Methoden auch die gewünschte Relativität zwischen Fahrzeug und Erdoberfläche nicht bestimmbar. die erhaltenen Messungsergebnisse stellen daher mindestens unsichere, wenn nicht unrichtige Werte dar.
Die zweckmässigste Ortsbestimmung ist demnach zweifellos jene. welche sich unmittelbar auf die feste Erdoberfläche selbstbezieht, welcher somit ein mit der Erde verbunden gedachtes Bezugskoordinatensystem zugrunde gelegt ist ; dabei wird als Koordinatenebene die Horizontebene und als Achsenrichtungen die den Ausgangspunkt enthaltende Meridian- und Breitenrichtung vorzugsweise zu wählen sein.
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Die der Erfindung u. zw. dem einzelnen Geschwindigkeitsintegrator als elementaren Bestandteil des zu einem System ausgestalteten Ortsveränderungsanzeigers zugrunde liegende Idee it nun folgende :
Zur Bestimmung des Weges wird kinematisch von der Beschleunigung ausgegangen, welche xnr
Einleitung jeder Bewegung. wie jeder Änderung derselben notwendig ist.
Da bei Bewegungszuständen im allgemeinen, insbesondere bei Fahrzeugen, die Beschleunigung mit der Zeit veränderlich ist, ist es notwendig, dass unter strengster Einhaltung der Kontinuität die auf- einanderfolgenden Momentanbeschleunigungen an einer Masse derart sinnfällig gemacht werden. dass sie zur weiteren Umformung in Geschwindigkeit und Weg mechanisch ausgewertet werden können. Es ist dies nur durch Feststellung der Relativität, also in der Weise erreichbar, dass in der der Beschleunigung unter- worfenen Vorrichtung eine. wenn auch in beschränktem Masse frei bewegliche Masse vorhanden ist, welehe in den einzelnen aufeinanderfolgenden Zeitdifferentialen von dem Beschleunigungszwange ansgenommen
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standes.
Soll die notwendige Kontinuität vorhanden sein, dann darf diese Trägheitsmasse die ihr mitgeteilte Energie nicht in irgendeine Form umsetzen, sie darf daher. trotzdem sie zur Geltendmachung ihres Baharrungsvermögens eines Freiheitsgrades bedarf, ihre Lage in bezug auf die Vorrichtung bis auf
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sein, wobei die Achse ihrer Bewegungsfreiheit selbstverständlcih mit jener, worauf der Bewegungszustand bezogen werden soll, dauernd gleichgerichtet zu sein hat. Die möglichen Schwingungen müssen jedoch trotz pendelartiger Aufbängung behindert sein, aber nur insoweit, dass im Ruhezustand des Systems die Hinder-
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Nach bekannter Art gelangt jedoch auch hier werder der Trägheitswiderstand noch der durch ihn hervorgerufene Beschleunigungsdruck zur Auswertung. sondern es wird eine durch einen äusserst geringen Bruchteil des Bjschleunigungsdruekes unter Zuhilfenahme einer unabhängigen Kraftwelle aufgelöste. dem jeweiligen Trägheitswiderstande das Gleichgewicht haltende Gegenkraft, d. h. deren kinetische Energie ausgewertet.
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Wirkung geringer Beschleunigungen oder deren Änderungen nicht hinreichen, um die Bewegungswider- stände des Apparates zu überwinden, kleine Beschleunigungen würden durch die inneren Widerstände aufgezehrt werden und könnten somit überhaupt nicht zur Anzeige gebracht werden.
woduch eine Grund-
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sprechend gewählten Trägheitsmasse ein verschwindend kleiner ist. so wird diee einzige, vom Trägheits- widerstand unmittelbar zu leistende Arbeit von derartigem Ausmasse sein, dass auch kleine Beschleuni- gunges oder deren Änderungen verlässlich angezeigt werden können.
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und deren Änderungen angezeigt und ausgewertet werden können.
Behufs Erzielung der möglichsten Genauigkeit wird natürlich der Messbereich nur auf die praktisch vorkommenden Beschleunigungen zu beschränken sein. Ausser von diesem Umstande und selbstverständlich dem der Ausführung an sich wird sodann der Genauigkeitgsrad noch davon abhängen, dass die Vorrichtung möglichst stabil in der Bzugskoordinatenebene bzw. Achse erhalten wird. Die dem jeweiligen Trägheitswiderstand gleichwertige, das dauernde Kräftegleichgewicht herbeiführende Gegenkraft wird durch entsprechende, selbstverständlich innerhalb der Proportionalitätsgrenze erfolgende Längendeformation (Dehnung) elastischer Mittel erreicht, wobei zur Formänderungsarbeit, wie erwähnt, eine unabhängige Kraftquelle verwendet wird.
Die Länge der Dehnung ist bereits eine Masszahl der Momentanbeschleunigung.
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Lagenform und deren mechanische Integration nach der Zeit. Dieser Vorgang kann in exakter Anpassung an die Kinematik in mehrfacher Weise. so z. B. durch Hintereinanderschaltung zweier besonderer Wheatstonscher Bruckensysteme oder nach bekannter Art durch Hintereinanderschaltung zweier Reibungsgetriebe erfolgen.
Gemäss der Anwendung so vieler Zwischenglieder, von welchem jedes für sich verschiedene Formen aufweisen kann, ist auch die Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes eine mannigfaltige, wovon in der Zeichnung einige schematisch und beispielsweise dargestellt sind n. zw. zeigen : Fig. 1 das Schema eines vollständigen Gesehwindigkeitsintegrators, wobei die Um- formung der Momentanbeschleunigung mittels zweier Reibungsgetriebe und die Erzeugung der Längendeformation durch ein besonderes drittes Reibungsgetriebe bewirkt wird. Fig. 2 die Seitenansicht des Druckausgleichreibungsgetriebes, Fig. 3 die Seitenansicht und Fig. 4 die Draufsicht einer Einzelheit dieses
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und Schaltung eines als Stromwender wirkenden Doppelrelais in der Form einer Wheatstonschen Brücke.
Fig. 7 die Seitenansicht dieses Relais, Fig. 8 ein darauf bezügliches vereinfachtes Schaltungsschema, Fig. 9 die Verwendung eines mittels Differentialgetriebes gekuppelten Motorpaares zur Erzeugung der
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Geschwindigkeitsintegrators bei Verwendung von einfachen Wheatstonschen Brücken mit Wendemotoren. Fir. 14 eine Ausführungsform des dabei verwendeten Brückensystems.
Fig. 15 einen Querschnitt hiezu.
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staffelweise dazwischen geschaltet. Auf der Platte 1'6 sind mehrere gut leitende federnde Lamellen j : ; in der Mitte befestigt, welche mit den unterhalb befindliehen blanken Wid iständen in der XuItellung
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Wird nun eines der beiden Elektromagnetpaare erregt, so drückt der auf derselben Seite niedergezogene Bügel 74 gleichmässig auf die Lamellenfedern 7. 3, schliesst nach und nach immer mehr Wider-
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Eine dritte, andersartige Ausführungsform für die mechanische Darstellung der Momentanbesehleu- nigung ist schematisch und beispielsweise aus Fig. 9 ersichtlich. In den beiden, von der Trägheitsmasse 47 abzweigenden Stromzweigen liegt je ein, nur in einem Drehsinn umlaufender Elektromotor 83 und 86.
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Selbstverständlich kann auch hier zwecks Vergrösserung der Drehmomente eine Relaisxwi -hcil- schaltung stattfinden.
Auch die Umformung von Momentanbeschleunigung in Momentangeschwindigkeit und Weg ist auf verschiedene Arten, so z. B. in den in Fig. 11 und 13 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen möglich. Die mechanische Darstellung der Momentanbeschleunigung erfolgt bei beiden Ausführungs- formen durch entsprechende Vereinigung der früher beschriebenen Teilvorrichtungen. Die Umformung geschieht in beiden Ausführungsformen durch Hintereinanderschaltung zweier Wheatstonscher Brücken-
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kungen, als Doppglbliielzeii geschaltete. durch Differentialgetriebe mechanisch gekuppelte Motorpaare verwendet werden.
In Fig. 13 ist 109 wieder der Beschleunigungsempfänger, welcher samt der elektromagnetischen
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Elektromotor 97.
Die bei der Ausführungsform nach Fig. 13 verwendeten einheitlich angenommenen Wheatstousclo) Brücken bestehen aus den bei a sich verzweigenden und bei b sich vereinigenden unbewegliehen Wider-
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Relais der ganzen Vorrichtung der Fall ist, je ein Wendemotor 113' bzw. 113" als Brücke geschaltet. dessen Winkelgeschwindigkeit proportional veränderlich mit der Länge der im Stromkreis liegenden
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abnehmern 105 und 106 vorgesehen und derart angeordnet sind, dass die eine Brücke ihren Maximalstroni erhält, wenn die andere stromlos ist und umgekehrt. In beiden Brücken ist je ein Motor 99 bzw. 102 ein-
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wird.
In letzteren werden hiedurch proportional mit der Zeit Widerstände verlängert bzw. verkürzt, wodurch gemäss der gemachten Voraussetzung das Motorpaar zu 102"bzw. der Wendemotor 113". analog der Reibrolle 25 in Fig. 1 eine gleichförmig zunehmende Winkelgeschwindigkeit, also eine gleich- förmige Winkelbeschleunigung erfahren.
Durch Kupplung mit einem Zählwerk 22 wird sodann der zurückgelegte Weg angezeigt. Die Dar- @stellung der Momentanbeschleunigung und Momentangeschwindigkeit nach Grösse und Richtung kann z. B. durch feste Striehmarken 108'bzw. 103" und mit den Stromabnehmern verbundene drehbare
Skalen 104' bzw. 104" erfolgen. Eine beispielsweise Ausführungsform einer vollständigen Anlage zur
Bestimmung der Ortsveränderung in bezug auf die feste Erdoberfläche zeigt Fig. 10. Das zugrunde gelegte Bezugskoordinatensystem soll dabei jenes sein. welches durch die Horizontebene und die den t Ausgangspunkt enthaltende Meridian-und Breitenrichtung bestimmt ist.
Als vermittelndes Instrument dient hiefür ein kardanisch aufgehängter. mit Hilfe bekannter Vorrichtungen horizontal stabilisierter
Richtungsweiser 90, als welcher ein Magnetkompass oder Kreiselkompass, welch letzterer wegen seiner genaueren Azimuthaltung der Vorzug zu gehen wäre. in Betracht käme.
Je nach dem zur Verwendung kommenden Kompass würde dann der magnetische oder astronomische Meridian als eine der Bezugsachsen zu gelten haben.
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vollkommen getrennte. nach allen Seiten frei drehbar gelagerte Ortsveränderungsanzeiger 91 derart angeschlossen, dass der hier beispielsweise aus einem System von zwei aufeinander senkrecht stehenden Geschwindigkeitsintegratoren bestehende Apparat mit dem erst beschriebenen Richtungsweiser dauernd gleichgerichtet erhalten wird. die Baschleunigungsempfängerachsen 42 (Fig. 1 oder 5) somit ständig meridional bzw. in der Breitenrichtung und horizontal stabilisiert bleiben.
Der eine Geschwindigkeitsintegrator wird daher nur die Nord-Süd-, der andere nur die Ost-West- Beschleunigungskomponenten aufnehmen und in die entsprechenden, in den Zählwerken erscheinenden
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körper 48 und 45 bzw. 48'und 45'schematisch angedeutet.
Zur eindeutigen Ortsbestimmung würde eine Anlage in dem eben beschriebenen Umfange vollkommen ausreichen. Als zweckmässige, wenn auch nicht unbedingt notwendige Ergänzung der Anlage
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bekannter Weise über einem entsprechenden Kartenaussehnitt mittels zweier unabhängig voneinander verschiebbarer, in Abhängigkeit mit den Wegzählwerken stehender Fäden die Nord-Süd-und Ost-West-
Wegkomponenten wieder zusammengesetzt werden, wodurch der jeweilige Ort planlich aufgezeigt oder in üblicher Weise aufgezeichnet wird. Ebenso kann diese Zusammensetzung-auch bezüglich der Momentan- beschleunigungs-bzw. Geschwindigkeitskomponenten zur Sichtbarmachung der resultierenden Momentan- beschleunigung und Momentangeschwindigkeit erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Auf dem Beharrungsgesetz beruhender Beschleunigungsmesser, bei welchem eine dem jeweiligen
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