Einrichtung mit wenigstens zwei im Abstand voneinander angeordneten Organen,' deren jedes in mindestens einer Richtung beweglich ist. Auf Kriegsschiffen ist man oft gezwun gen, die Geschütze so nahe beisammen anzu ordnen, dass deren Läufe beim Richten der Geschütze miteinander in Kollision kommen können.
Um solche Kollisionen zu vermeiden, kann eine Person dazu bestimmt werden, die Bewegung der Läufe zu überwachen und mit Hilfe eines geeigneten Steuergerätes die- Be wegung eines oder mehrerer dieser Läufe stillzusetzen, wenn die Gefahr einer Kollision besteht. Dieses Vorgehen ist jedoch wegen der subjektiven Beurteilung der jeweiligen Lage ziemlich gefährlich und sollte daher durch eine andere Sicherungsmethode ersetzt wer den.
Die Schaffung eines Gerätes, welches ohne menschliches Zutun anspricht, wenn die Ge fahr einer Kollision besteht, ist von<B>*</B> grossem Vorteil. Ein derartiges Gerät kann nicht nur bei Geschützen, sondern ganz allgemein in Einrichtungen Verwendung finden, welche wenigstens zwei im Abstand voneinander an geordnete, je mindestens in einer Richtung bewegliche Organe aufweisen.
Die Erfindung betrifft nun. eine Einrich tung mit wenigstens zwei im Abstand von einander angeordneten Organen, deren jedes in mindestens einer Richtung beweglich ist, und zwar zeichnet sich die Einrichtung durch Mittel solcher Ausbildung aus, dass dieselben ansprechen, wenn die Gefahr einer Kollision zwischen mindestens zwei der Organe besteht. Die Mittel können zweckmässig zur Beein flussung von Steuerorganen eingerichtet sein, mit deren Hilfe die Antriebsmechanismen der beweglichen Organe beeinflussbar sind,, so dass eine Kollision selbsttätig vermieden wird.
Der Erfindungsgegenstand wird nach stehend an Hand der beigefügten Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch zwei in einer gemein samen Ebene schwenkbare Stäbe, Fig. 2 ein Diagramm, welches veranschau licht, wann eine Gefahr der Kollision der beiden Stäbe von Fig. 1 besteht, Fig. 3 :das Schaltbild eines zur Überwa chung der Bewegung der Stäbe geeigneten Gerätes und Fig.4 ein Diagramm, welches die Wir kungsweise des Gerätes nach Fig. 3 veran schaulicht.
In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Stäbe be zeichnet, die in der Zeichnungsebene um zwei im Abstand voneinander angeordnete Punkte A und B schwenkbar sind. Diese beiden Stäbe können zum Beispiel die Läufe zweier Ge schütze darstellen. Die freien Enden der Stäbe 1 und 2 beschreiben bei der Bewegung der Stäbe die Kurven 0g bzw.<I>OB. DE</I> ist eine Gerade, welche durch die beiden Punkte gelegt ist, in denen sich die zwei Kurven 0A imd <I>OB</I> miteinander schneiden.
Wenn die beiden Stäbe die in Fig. 1 gezeichnete Lage einnehmen, so schneiden sie sich im Punkt C auf der Geraden<I>DE.</I> Hierbei ist angenommen, dass die Stäbe so dünn sind, dass sie als prak tisch in derselben Ebene liegend betrachtet werden können. Die Winkel, _ welche die Stäbe 1 und 2 mit der horizontalen Linie<I>AB</I> ein schliessen, sind mit a und ss bezeichnet.
Wenn der eine Stab, zum Beispiel der Stab 1, als in der gezeichneten Lage feststehend ange nommen wird und der andere Stab 2 aus der Horizontalen nach oben geschwenkt wird, so kommt der Stab 2 in Kollision mit dem Stab 1, wenn er die gestrichelt gezeichnete Lage 6 erreicht. Wird der -Stab 2 hingegen von oben gegen den andern Stab 1 geschwenkt, so er folgt die Kollision, wenn er die mit gestrichel ter Linie 5 dargestellte Lage erreicht.
Nimmt man umgekehrt den Stab 2 als in der fett aus gezogenen Lage stillstehend an und schwenkt den andern Stab 1 von unten bzw. von oben, bis er zur Kollision mit dem Stab 2 kommt, erhält man die gestrichelt dargestellten Lagen 3 und 4 des Stabes 1.
Es kann mathematisch gezeigt werden, dass die Winkel <B>Ass,</B> und <I>d</I> ss2, welche die Linien 5 und 6 mit dem Stab 2 einschliessen, wenn dieser durch den Punkt C geht, die gleiche Grösse wie die Win kel<B><I>A</I></B><I>al</I> und<I>d a2</I> haben, welche die Linie 3 und 4 mit dem Stab 1 einschliessen, wenn dieser durch den Punkt C geht.
Werden die beiden Stäbe 1 und 2 gleich zeitig bewegt und die hierbei festgestellten Änderungen der Winkel <I>d a</I> und d ss in einem rechtwinkligen Koordinatensystem graphisch aufgetragen, so erhält man eine Kurve von der Form einer doppelten Schleife 7, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Hier ist der Winkel a längs der Ordinatenachse und der Winkel ss längs der Abszissenachse aufgetragen. Eine Kolli sion der beiden Stäbe 1 und 2 kann für solche Werte von a und ss auftreten, die in Fig. 2 innerhalb der von der Kurve 7 iunschlossenen Fläche liegen.
Sind die beiden Stäbe 1 und 2 in einer senkrecht zur Zeichnungsebene von Fig. 1 stehenden Ebene schwenkbar, so kann man eine analoge Kurve 8 finden, die bei spielsweise in Fig.2 eingezeichnet ist. Die Winkel a und ss in Fig. 2 entsprechen für die Kurve 8 den - Schwenkungen der Stäbe in horizontaler Richtung aus der Zeichnungs ebene von Fig. 1 heraus, wobei die Stäbe eine bestimmte Neigung gegen die Horizontale AB einschliessen.
Um eine Kollision der beiden Stäbe 1 und 2 zu vermeiden, wenn diese in zwei Ebenen schwenkbar sind, genügt es daher, zwei Ge räte zu haben von solcher Ausbildung, dass deren eines anzeigt, wenn der den Neigungen der Stäbe gegen die Horizontale entspre chende Punkt im Diagramm von Fig. 2 inner halb die Kurve 7 fällt, und dass deren an deres anzeigt, wenn der den Schwenkungen der Stäbe in horizontaler Richtung entspre chende Punkt im Diagramm von Fig. 2 inner- halb die Kurve 8 zu liegen kommt.
Es wurde jedoch gefunden, dass solche Geräte, welche eine mit einer doppelten Schleife 7 bzw. 8 übereinstimmende Charakteristik haben, un nötigerweise kompliziert. werden. Man kann dieselben wesentlich vereinfachen, wenn jede der Kurven 7 und 8 durch zwei gerade Linien ersetzt wird, welche die Tangenten an die doppelte Schleife sind, wie es in Fig.2 bei spielsweise für die Kurve 7 mittels der Linie 10 und 11 gezeigt ist.
Die beiden Tangenten 10 und 11 berühren je die untere und die obere Schleife der Kurve 7 und verlaufen parallel zueinander. Wenn ein Gerät geschaf fen wird, welches sofort anspricht, wenn die Stäbe 1 und 2 zum Beispiel in der vertikalen Ebene eine solche gegenseitige Lage einneh men, dass der entsprechende Punkt in Fig. 2 innerhalb die zwischen den beiden Linien 10 und 11 liegende Fläche fällt., kann der Ge fahr einer Kollision sicher begegnet werden.
Ein solches Gerät ist sehr einfach herzustellen lmd kann beispielsweise die in Fig. 3 darge stellte elektrische Schaltung aufweisen.
Mt 12 ist in Fig. 3 die Widerstandswick- hmg eines Potentiometers bezeichnet, das einen verstellbaren Kontaktarm 13 aufweist. Ein zweites Potentiometer 14 ist mit einem verstellbaren Kontaktarm 15 versehen.
Das eine dieser Potentiometer ist dem Stab 1 und das andere dem Stab 2 zugeordnet, wobei die Kontaktarme 13 und 15 je mit den Stäben über eine geeignete mechanische Kupplung derart in Wirkungsverbindung stehen, dass sie sich entsprechend der Winkelstellung der Stäbe einstellen, wenn sich diese in der glei chen Ebene bewegen. An die Enden der bei den Widerstandswicklungen 12 und 14 ist über Klemmen 16 und 17 eine elektrische Gleich spannung angelegt, die von einer nicht dar gestellten Quelle geliefert wird.
An den bei den Kontaktarmen 13 und 15 erscheinen dann bezüglich der einen Anschlussklemme 16 oder 17 Spannungen, die den Neigungswinkeln der beiden Stäbe 1 und 2 in bezug auf die Hori zontale AB direkt proportional sind, wobei die beiden Winkel jeweils von der rechten Seite der beiden Punkte A und B oder jeweils von der linken Seite dieser Punkte gemessen werden. Sofern die Potentiometer 12 und 14 einander gleich sind, so entspricht derselbe Punkt eines jeden derselben dem gleichen Winkel. Es ist auch möglich, an Stelle der Potentiometer variable Transformatoren zu benutzen, wobei an die Klemmen 16 und 17 dann eine Wechselspannung anzulegen ist.
Der Kontaktarm 13 ist elektrisch an den Verbin- dungspunkt 21 zwischen zwei Widerständen 18 und 19 angeschlossen, welche miteinander in Reihe geschaltet sind. Eine Gleichstrom quelle 20 ist mit den beiden äussern Enden der Widerstände 18 und 1'9 verbunden, so dass an den letzteren eine Gleichspannung herrscht. Auf diese Weise kann. jeder der Widerstände 18 und 19 als Gleichstromquelle betrachtet werden, wobei diese Stromquellen in Reihe miteinander liegen. Zwei elektrische Ventile 22 und 23 sind ebenfalls miteinander in Reihe geschaltet, wobei die Durchgangsrichtung die ser Ventile in der Reihenschaltung überein stimmt.
Die Reihenschaltung 22, 23 ist ferner der Reihenschaltung 18, 19 parallel geschal tet, und zwar so, dass von der Quelle 20 kein Strom durch die Ventile fliessen kann. Die Ventile können vorzugsweise Sperrschieht- Gleichrichter oder auch mechanische Gleich richter nach der Art von polarisierten Relais sein. An Stelle der Stromquelle 20 und der Widerstände 18 und 19 könnten auch zwei in Reihe geschaltete Stromquellen vorhanden sein.
Der Verbindungspunkt 24 zwischen den beiden Ventilen 22 und 23 steht über die Wicklung 25 eines polarisierten Relais mit dem Kontaktarm 15 des Potentiometers 14 in Verbindung. Das Relais weist zwei festste hende Kontaktorgane 27 und eine bewegliche Schaltzunge 26 auf. Die letztere ist mit einer Anschlussklemme 28 verbunden, während die beiden Kontaktorgane 27 an eine Anschluss klemme 29 angeschlossen sind. Die Wicklung 30 eines weiteren polarisierten Relais ist zwi schen die Kontaktarme 13 und 15 eingeschal tet. Dieses Relais hat ein feststehendes Kon taktorgan 32 und ein bewegliches Kontakt organ 31.
Diese Kontaktorgane sind mit An schlussklemmen 33 und 34 verbunden.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Ge rätes ist folgende: ' Nimmt man zunächst an, dass die beiden Stäbe 1 und 2 den gleichen Winkel gegen die Horizontale einschliessen, so befinden sich die Kontaktarme 13 und 15 der beiden Poten- tiometer in der gleichen Läge. Dann sind an beiden Kontaktarmen die gleichen Potentiale vorhanden, und es fliesst deshalb kein Strom zwischen denselben.
Wird nun der Kontakt arm 13 ein wenig in Fig.3 nach links ge gen die positive Klemme 16 verschoben, so entsteht zwischen den Kontaktarmen 13 und <B>15</B> eine Spannungsdifferenz, wobei der Kon taktarm 13 gegenüber dem andern positives Potential aufweist. Trotzdem fliesst durch die Relaiswicklung 25 noch kein Strom, wenn die Spannungsdifferenz an den Kontaktarmen kleiner als die Spannung E ist, welche die Hälfte der Spannung an der Quelle 20 be trägt, sofern die Widerstände.<B>18</B> und 19 ein ander gleich- sind. Das.
Ventil 22 ist nämlich für den Stromdurchgang in dieser Richtung gesperrt und das andere Ventil 23 ist durch die Spannung E, welche am Widerstand 19 herrscht, negativ vorgespannt, so dass auch über dieses Ventil kein Strom fliessen kann. Wird jedoch der Kontaktarm 13 weiter nach links bewegt, so fliesst über den Widerstand 19, das Ventil<B>23</B> und die Relaiswicklung 25 Strom vom Kontaktarm 13 zum Kontaktarm 15, sobald die Spannungsdifferenz zwischen den Kontaktarme grösser als die Vorspan- nimg über dem Widerstand 19 wird.
Hätte man umgekehrt den Kontaktarm 13 in Fig. 3 nach rechts bewegt, so wäre zu Beginn kein Strom vom Arm 15 zum Arm 13 geflossen, da das Ventil 23 für diese Stromrichtung gesperrt ist und das andere Ventil 22 durch die Spannung am Widerstand 18 vorgespannt ist. Erst wenn die Spannungsdifferenz zwi schen den beiden Armen 13 und 15 die Vor spannung am Widerstand 18 überschritten hätte, wäre Strom vom Arm 1-5 über die Wicklung 25, das Ventil 22 und den Widerstand 18 zum andern Arm 13 ge flossen. Wenn man an Stelle das Kon taktarmes 13 'den andern Kontaktarm 15 bewegt, so treten analoge Verhältnisse wie die beschriebenen auf.
Werden beide Kon taktarme 13 und 15 gleichzeitig bewegt, so fliesst immer dann ein Strom zwischen den selben durch die Wicklung 25, wenn ihre ge genseitige Lage so ist, dass die Spannungs differenz zwischen den Armen die Spannung am Widerstand 18 bzw. am Widerstand 19 überschreitet. Durch die Wicklung 25 fliesst also immer dann ein Strom, wenn die absolute Grösse der Differenz der Neigungswinkel der beiden Stäbe 1 und 2 -einen gewissen Wert überschreitet; der durch die Spannung über den Widerständen 18 und 19 gegeben ist.
Be nützt man die Kontaktorgane 26 und 27 des polarisierten Relais mit der Wicklung 25 zum Schliessen und Öffnen eines Stromkreises eines Steuerorganes, welches die Antriebs- mechanismen der Stäbe 1 und 2 beeinflusst, so zeigt der Strom im genannten Steuerstrom kreis in Abhängigkeit von der Winkeldiffe renz der beiden Stäbe den in Fig.4 veran schaulichten Verlauf. In einem Gebiet um den jenigen Punkt herum, in welchem die Winkel differenz Null ist, fliesst kein Strom J, sobald aber die Differenz in positiver oder negativer Richtung einen gewissen Betrag überschreitet, fliesst der Steuerstrom.
Die Antriebsmechanismen und das Steuer organ können derart ausgebildet sein, dass, sobald der Steuerstrom aufhört zu fliessen, wenigstens dem einen Stob eine solche Be- wegung erteilt wird, dass er sich in zum an dern Stab parallele Richtung begibt, so dass es zu keiner Kollision der Stäbe kommt. Die Ausbildung kann aber auch so sein, dass die Bewegung des einen Stabes aufhört, wenn die Gefahr einer Kollision besteht, und dass der andere Stab sich vom ersten wegbewegt.
Ne ben diesen genannten Anwendungsmögliph- keiten zur selbsttätigen Vermeidung von Kol lisionen gibt es noch eine 1VIenge anderer, die nicht einzeln aufgeführt zu werden brauchen. In allen Fällen ist es von sehr grossem Vor teil, eine Anzeige über die gegenseitige Lage der Stäbe zui erhalten. Dies kann unter Be nutzung der verschiedenen Richtungen des zwischen den Kontaktarmen 13 und 15 flie ssenden Stromes erzielt werden. Zur Ermitt lung der jeweiligen Stromrichtung dient das polarisierte Relais mit der Wicklung 30.
Die Breite der stromlosen Zone in Fig. 4 lässt sich durch Änderung der Spannungen über den Widerständen 18 und 19 verändern. An Stelle der Stäbe 1 und 2 können die Läufe von Geschützen vorhanden sein, welche selbstverständlich auch mehrere starr mitein ander gekuppelte Läufe aufweisen können. Wenn es sich um Geschützläufe handelt, ist es zweckmässig, die 'Sicherheitszone breiter zu machen, damit auch die Fälle berücksichtigt werden, wo die Läufe solche gegenseitige Lage haben, dass ein Geschoss beim Abfeuern des einen Geschützes den Lauf eines andern tref fen könnte.
Für die selbsttätige Überwachung der Be wegung in der andern horizontalen Ebene ist. ein zweites, identisch ausgebildetes Gerät, vor handen, wobei die Kontaktarme- der Potentio- meter mit den vertikalen Drehachsen der Stäbe bzw. Geschütze gekuppelt sind.
Wenn drei oder mehr je in zwei verschie denen Richtungen bewegliche Stäbe oder an dere Organe vorhanden sind, werden jedem durch beliebige Kombination gebildeten Paar dieser Stäbe oder Organe zwei Geräte gemäss Fig. 3 zugeordnet, deren eines auf Bewegun gen in der einen und deren anderes auf Be wegungen in der andern Richtung anspricht.