CH320363A

CH320363A - Aufzeichnungsgerät für Laufbahnen von Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen

Info

Publication number: CH320363A
Authority: CH
Inventors: Schmid Wolfgang
Original assignee: Automata S A R L
Priority date: 1952-12-10
Filing date: 1952-12-10
Publication date: 1957-03-31

Description

Aufzeichnungsgerät für Laufbahnen von Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen l Uni die Laufbahn eines Fahrzeuges, z. B. eines Torpedos, zu bestimmen, werden zwei Richtgeräte, z. B. Theodolite, verwendet, von denen aus der Stand des Fahrzeuges laufend vermessen wird. Die Basis, auf die die Seiten winkel bezogen werden, ist die Verbindungs linie zwischen den Standorten der beiden Theodolite. Die Messergebnisse müssen ent sprechend ausgewertet. werden, um die Lauf bahn des Fahrzeuges, z. B. Torpedos, ermit teln und aufzeichnen zu können. Die hierzu erforderlichen umfangreichen Rechen- und Zeichenarbeiten nehmen erhebliche Zeit. in Anspruch.

Die vorliegende Erfindung soll die Lauf- balin des Fahrzeuges während des Vermes- snngsvorganges zwanglä.ufig aufzeichnen.

Das Aufzeiehnungsserät ist dadureh gekennzeich net, dass mindestens zwei Richtgeräte vorhan den sind, durch deren Winkelverstellung bei Anvisierung des Fahrzeugortes mit Hilfe von Svnehronisierungseinriehtungen auf einem Zeiehentiseh die entsprechende Anzahl von Schwenkarmen verstellt und dadurch die Bahn des Fa.hrzeu.ges mittels einer Markie- itin gseinriehtung in verkleinertem Massstab atifgezeielinet werden kann.

Uin bei ferngesteuerten Fahrzeugen die be 1'ohlene und die tatsächliche Laufbahn des Fahrzeuges vergleichen zu können, kann das .lufzeielinun"sgerä.t mit zwei Markierungsein- riehtu.ngen ausgestattet sein, von denen die eine die Ist.kurve des Fahrzeuges und die andere die durch eine Fernsteuerung dem Fahrzeug befohlene Sollkurve in verkleiner tem Massstab aufzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs- gegensta.ndes ist in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 die Aufstellung zweier Theodolite sowie die Ist- und Sollaufbahn eines Fahr zeuges, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel -für das Schreibgerät zum Aufzeichnen der Istlauf- bahn, Fig. 3 ein Beispiel einer aufgezeichneten Sollaufbahn,

Fig. 4 in schematischer Darstellung ein Reibradgetriebe zur Steuerung des Aufzeich nungsgerätes und Fig. 5, 5a, 6a und 6b bauliche Einzelhei ten der Anordnung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist-, -werden zwei Richtgeräte, beispielsweise zwei Theodolite I und II, in einer gewissen Entfernung F'-G voneinander aufgestellt; im Punkt A erfolgt der Start des Fahrzeuges. Der Kurvenzug ABCDE gibt die tatsächliche Laufbahn des Fahrzeuges (Istkurve) an. Der gestrichelte Kurvenzug AB1C1D1E1 zeigt die befohlene Laufbahn (Sollkurve) an.

Mit den beiden Richtfernrohren der Theodolite wird das Fahrzeug laufend verfolgt. Mit den Seiten riehta.ntrieben der Fernrohre sind elektrische Geber verbunden, die es ermöglichen, an einer dritten, durch Kabel mit den beiden Theodo- litständen verbundenen Stellen zwei Emp fängermotoren 1 und 2 synchron mit den Gebern zu steuern. Hierfür kann irgendeines der bekannten elektrischen Übertragungs- systeme benutzt. werden. Jeder der beiden Empfängermotoren treibt über eine Schnecke ein Zahnsegment an.

Fig. 2 zeigt die beiden Empfängermotoren, 1 und 2, die durch Kabel mit den Theodolit ständen I und II verbunden sind. Die durch die Schnecken 3 rund 4 angetriebenen Zahn segmente 5 und 6 sind mit den Steuerarmen 7 und 8 starr verbunden. Diese Steuerarme können aus zwei geschlitzten Schienen beste llen, an deren Kreuzungspunkt ein Schreib stift 9 geführt wird.

Bei richtig gewählter Übersetzung werden die Steuerarme simultan und synchron mit den Richtfernrohren der Theodolite geschwenkt, so dass der Schreib stift auf einem. darunter befindlichen Mess- blätt im verkleinerten Massstab eine der tat sächlichen Fahrzeuglaufbahn ähnliche Kurve aufzeichnet. Fig. 2 stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar; selbstverständlich können die Schwenk a.rme. sowie der Schreibstift 9 noch anders ausgeführt werden.

Die Fig. 2 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Gerätes. Zweek- mässigerweise wird man auch noch an dem Gerät eine Verstellvorrichtung vorsehen, die es ermöglicht, den Abstand der beiden Dreh punkte 10 und 11 entsprechend dein Abstand F-G der beiden Theodolite zu ändern. Ausserdem muss das Gerät noch mit einer Entkupplungsvorrichtung versehen sein, die es ermöglicht, wenn die beiden Fernrohre der Theodolite auf die Basis eingerichtet werden, die, Schwenkarme des Gerätes auf die Verbindungslinie der Drehpunkte einzurich ten.

In der Ausgangsstellung der Theodolite, das heisst, wenn diese aufeinander eingerich tet sind, stehen die beiden Dreharme des Aufzeichnungsgerätes so, dass die Drehpunkte der Dreharme und die Aufzeiehnrrngsvorrieh- tung eine Gerade bilden. Nach erfolgter Ein richtung bilden dann die Steuerarme des Schreibgerätes mit der Verbindungslinie ihrer beiden Drehpunkte dieselben Winkel wie die Richtfernrohre der Theodolite mit ihrer Basis.

Es ist selbstverständlich auch möglich, an Stelle des Schreibstiftes 9 eine andere Mar- kierungsvorrichtung zu verwenden. So kann z. B. auch mittels einer Lichtquelle an dem. Kreuzungspunkt der Steuerarme eine photo graphische Aufzeichnen. der I,

stkurve erfol g e n. Auch kann eine Einrichtung n zur Perio- ration des Messbla.ttes vorgesehen werden. Fi-. 3 zeigt, wie das oben vorbeschriebene Gerät\ durch eine Vorrichtung für das Auf zeichnen der Sollkurve einer Bewegring er gänzt \>erden kann..

Durch diese Vorriehtun,# wird --leielrzeiti- das Fahrzeug durch Fern- steuerung gelenkt. Es geschieht dies mit dem gleichen Drehknopf, reit dem die Aufzeieh- riung gesteuert wird. Die zweekdienliehe Ein- riehtrmg für die Fernsteuerung ist aber nicht dargestellt. In einem.

Schreibgerät soll, der Schreibstift mit zunächst konstanter Sehneuigkeit
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eine Kurve auf dem dar unter befindlichen Messblatt beschreiben. Durch Drehen eines Handrades soll die Schreibrichtung des Schreibstiftes laufend entsprechend der Stellung des Handrades ge ändert werden können, derart, dass die Kur ventangente immer parallel zur Richtung Mittelpunkt-Anzeigeinarke des Handrades ist.

Die Bewegung- des Schreibstiftes wird aus zwei zueinander senkrechten Komponenten zusammengesetzt. In Fig. 3 ist Htli ein Stüel@ der aufgezeichneten: Bahnkurve. Im Punkt I der Kurve ist die Tangente an die Kurve ge zeichnet und auf ihr die Geschwindigkeit
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abgetragen.

Die (leschwindigkeit schliesst mit der Y-Achse den Winkel rü ein. V, = V # sin g; und V,. = V - eos (p sind die rechtwinkligen Komponenten von
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in Richtung der k- und I'-Achse. In jedem Augenblick ist
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Es handelt sieh also darum, ein Getriebe anzugeben,

das in jedem Augenblick die von einem mit konstanter Tourenzahl laufenden Motor gelieferte Schnelligkeit automatisch in zwei Geschwindigkeitskomponenten zerlegt, die nach dem Kosintus bzw. Sinus des am Randrad eingestellten Kurswinkels gesteuert werden.

Dabei ist das Handrad mit einer Fernsteuervorriehtung so gekuppelt, dass die (lein Fahrzeug durch die Steuerung erteilten Riclittin-sändertingen mit. der Richtungsände- run- des Schreibstiftes genau übereinstim- inen. Es ist ein Reibradgetriebe vor--gesehen, (las die automatische Zerlegung der Geschwin digkeit
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in ihre Komponenten V, und Vy. vornimmt.

In Fig. 4 ist. eine Kugel mit dein Radius l' dargestellt, auf der, iun 90 versetzt, zwei Iteil)rädei, RR1 und RR. mit dem Radius r rollen.

Die Kugel möge sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit SZ um die NS-Achse drehen und das eine Reibrad RRl gegen die durch H gehende, senkrecht zur NS-Achse stehende Achse 0W um den Winkel (p ge- sebwenkt sein. Die Reibräder rollen dann auf zwei Breitenkreisen mit. den Breiten 99 bzw.

90 = @@-. Die wirksamen Radien der beiden Breitenkreise sind R # eos r, bzw. R # sin T. Die der beiden Reib räder sind
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Die konstante WiirkelgescIiwincligkeit n der httzel wird durch die geschilderte Anord- nLing des Reibradgetriebes bei jeder Stellung de, Reibräderpaares in zwei dein.

Kosinus und (kin Sinus des Sehwenkwinkels qj propor tionale Winkelgesehwindigkeiten 11'1 und W2 zerlegt. Wandelt man die Drehgesehwindig- keiten der beiden Reibräder in Translations- @"escliwindi",-lseiten um, so sind diese jenen proportional. Die Antriebswellen der Reibräder RR,

tuid IMF sind mit den Wellen 12 und 22 des in der Fig. 5 dargestellten Aufzeichnmigs- gerätes verbunden. Die Fig. 5a zeigt einen Seitenruss des Gerätes. Durch die Welle 12 werden über zwei Kegelräder 13 und 14 die beiden Spindeln 15 und 16 angetrieben, so dass die Brücke 17 sich in zwei Schienen. 18 und 19 in der Richtung Y verschiebt. Auf der Briicke 17 befindet sich der Schlitten 20, .an dem der Schreibstift 21 befestigt ist.

Durch die Welle 22 wird über ein auf ihr verschiebbares, jedoch nicht drehbares Kegel rad 23 die Spindel 24 angetrieben. Durch diese Spindel wird der Schlitten 20 in Rich tung X bewegt.

Fig. 6a und 6b zeigen den grundsätzlichen Aufbau des Antriebes für das in Pi;-. 4 dar gestellte Reibradgetriebe. Die Kugel rotiert um die Achse 30 und -wird über ein Kegelrad getriebe 28, 29 durch einen Elektromotor 26 (Fug. 6a und 6b) angetrieben. Der Elektro motor 26 treibt mittels der Welle 27 über ein Schneekenradgetriebe 39, -10 die Welle 25 an,. auf der das Kegelrad 28 befestigt ist..

Dieses steht mit dem Kegelrad 29 in Eingriff, das auf der Welle 30 der Achse NS festsitzt, so dass dadurch die Kugel in Drelning versetzt wird. Damit die Kugel überhaupt. rotieren kann, ist. sie am Äquator aufgeschnitten. Ein weiteres Kegelrad 31 sitzt lose auf der Welle 30 und dient zur besseren StabiliGie- rung des Getriebes. Am Umfang der Kugel sind die beiden Reibräder RR, und RR2 0.11- geordnet, die die IA ellen 12 -und 22 antreiben.

Die beiden Reibräder greifen um 90 versetzt an der Kugel an, und zwar so, .dass das eine Reibrad stillsteht, wenn das andere mit der maximalen Drehzahl läuft. Die beiden Reib räder werden mit Federdruck .gegen die Kugel gepresst. Um eine Drehzahlverände rung der beiden Reibräder zu erhalten, wird die sich drehende Kugelachse NS um die auf dieser senkrecht stehende Achse 32 ge schwenkt. Zu diesem Zweck ist, wie Fig. 6a zeigt, ein besonderes Handrad bzw. ein Dreh knopf 33 vorgesehen. Die Achse des Hand rades endet. in der Hülse 34, die T-förmig ausgebildet ist.

In der Hülse ist die Dreh- aelise 30 der Kugel drehbar gelagert. Durch den Rahmen 35 wird das Getriebe zusammen gehalten.

Fig. 6b zeigt eine andere Ansieht des Ge triebes. Die Achse 25 wird durch die Lager 36 und 37 gehalten, die Achsre 32 .durch die Platte 38, in der sie sich nur mit grosser Reibung drehen darf. Es kann auch eine Klemmvorrichtung in der Platte 38 vorge sehen werden, die bei Verstellung des Hand rades 33 gelöst wird. Mit 26 ist ein. Elektro- motor bezeichnet, der über eine auf seiner Achse 27 befindliche Schnecke 39 ein auf der Achse 25 befindliches Schneckenrad 40 an treibt.

Die Achsen 25 und 32 (Fig. 6a) wer den durch den Rahmen 35 zusammengehal- ten.

Entsprechend den einzustellenden Bewe gungsrichtungen des Schreibstiftes ist auf der Platte 38 noch eine Skalenscheibe mit einer Gradteilung an.ge@bracht.

An Stelle des in den Fig. 6a. und 6b dargestellten kugelförmigen Reibradgetriebes kann für den Antrieb der Wellen 12 und 22 auch ein. elektrisches Regelgetriebe vorge sehen werden. So kann man z. B. zwei Gleich- strom-Reguliermotoren nehmen, deren Dreh zahlen über entsprechend ausgebildete Regler sinus- bzw. konizsförrnig gesteuert werden.

Um .ein gleichzeitiges Aufzeichnen der Ist und Sollkurve auf der gleichen Zeichenfläche zu erreichen, so dass die beiden Kurven un mittelbar miteinander verglichen werden kön nen, kann eine beleuchtete Mattglasscheibe reit Netzeinteilung vorgesehen werden, auf deren einer Seite der eine Schreibstift die tatsächliche Laufbahn des Fahrzeuges und auf deren anderer Seite ein zweiter Schreib stift die Sollaufbahn aufzeichnet.

Durch die selbsttätig arbeitenden Auf zeichnungseinrichtungen tritt eine wesentliche Zeitersparnis ein. Ferner kann die Arbeits genauigkeit der Fernsteuerung in jedem Moment überprüft und den Ursachen von Aberrationen nachgegangen werden. Schliess lich ist es auch möglich, mit. Hilfe der auf gezeichneten Sallkurve noch nachträglich den Lauf des Fahrzeuges, z. B. eines Torpedos, so zu korrigieren, < lass dieses das gewünschte Ziel erreicht.

Schliesslich sei noeli erwähnt, dass als Richtgeräte auch Radargeräte für die be schriebene Aufzeichrn ingseinriehtung verwen det werden können. Die fibertragung der Winkelverstellungen dieser Richtgeräte kann auch entsprechend dem Patent Nr. 318666 vorgenommen werden.

Claims

PATENTAN SPRL C13 Aufzeiehnungsgerä.t für Laufbahnen von Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Richt- geräte vorhanden sind,

durch deren Winkel verstellung bei Anvisierung des Fahrzeug ortes mit Hilfe von Synehronisieruxngseinrich- tungen auf einem Zeiehentiseh die entspre= chende Anzahl von Schwenkarmen verstellt und dadurch die Bahn des Fahrzeuges mit tels einer Ma.rlzierrtngseinriclrtun , in verklei nertem Massstab aufgezeichnet werden kann.

.1. Gerät UNTERANSPRÜCHE nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufzeiehnun;sgerät rnit mindestens zwei llarkierunäseinriehtun- oen aasgestattet ist, von welchen die eine dazu bestimmt ist, die Istkurv e des Fahr zeuges und. die andere die Sollkurve in v er- kleinertem Massstab aufzuzeichnen.

\?. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Winkelver stellung der Richtgeräte zum Zweck der lau fenden Vermessung des Fahrzeugortes elek trisch e Geber betätigt werden, die durch zwei Empfängermotoren synchron mit den Rieht- geräten zwei Steuerarme v erschwenken, die an ihren Kreuzungspunkten die Markierungs einrichtung führen. 3.

Gerät nach Patentans.prueh, dadurch gekennzeichnet, dass durch zwei Schwenk arme eine drehbare Achse führt, die senli- reeht zu den Sehwenkarm.en steht und am untern Ende die 3#larlzierun_gseinriehtun-@ trägt. 4. Gerät. nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, da.ss die beiden Antriebe der Seliwenlzarme entkuppelt werden können, zur Einrielltung des. Gerätes entsprechend der mit den beiden Richtgeräten vorgenommenen Einstellung. ä.

Gerät nach Unteransprueb 4, dadurch gekennzeichnet., dass die beiden Schwenkarme entsprechend der Ausgangsstellung der Rieht- gel#äte so aufeinander zugedreht werden kön nen, dass ihre Drehpunkte mit der -Iarkie- rungseinriclltung eine gerade Linie bilden. 6.

Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweite, auf einem lireuzsehlitten angebrachte 1larkierungsein- richtung aufweist, die dazu bestimmt ist, ent sprechend der dem Fahrzeug durch eine Fernsteuerung laufend erteilten Beweaung trelenkt zu werden, wobei mittels eines Dreh- hnopfes die Bewegungsrichtung des Fahrzeu- ;;

es und gleichzeitig über ein Reibradgetriebe die Bewegiingsriehtung der Marlziertin,;sein- Ilelltung' gesteuert wird. 7. Gerät nach l'nteransprneh 6, dadurch ;@eken:nzeiehnet, dass es mit einem Elektro motor als Antriebsmotor für den. hreuzsehlit- ten versehen. und so eingerichtet ist, d ass die 3Iarkierun;:

seinrieht-un@ mit. einer ent- sln#eclienci dem gewählten Massstab verklei- nerten t-Zesehwindigkeit gegenüber der Ge- sehwindigkeit des Fahrzeuges vorwärtsbewegt wird.

S. Gerät nach C nteran.spriteh 7, dadurch oekennzeichnet, dass der Kreuzschlitten durch ein Reibradaetriebe so angetrieben wird, dass die Vorschabgeschwindigkeit des Längsschlit tens und die des Querschlittens entsprechend dem .Sinus und Kosinus des eingestellten Be- wegungsrichtungswinkels des Fahrzeuges ver- ändert wird. 9.

Gerät nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibradgetriebe für den Antrieb des Kreuzschlittens aus einer durch einen Elektromotor angetriebenen Kugel besteht, die um eine Achse(NS) ge dreht wird, wobei diese Achse noch um die dazu senkrechte Achse (0W) mittels eines Einstellknopfes geschwenkt. werden kann. 10. Gerät nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kugel zum Zweck der Veränderung der Lage ihrer Drehachse (NS) während deren Drehung sich ein Kegel radgetriebe befindet und an einem Umfang der Kugel zwei Reibscheiben angreifen, deren Achsen aufeinander senkrecht stehen. 11.

Gerät nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibscheiben so an der Kugel angeordnet sind, dass bei konstant ter Antriebsdrehzahl der Kugel die eine Reib scheibe stillsteht, wenn die andere sich mit der maximalen Drehzahl dreht, tmd umge kehrt. 12. Gerät nach Unteranspruch 11, dadurch --ekennzeiehnet, dass eine beleuchtete, mit einer Netzteilung versehene 'Mattscheibe vor gesehen ist, auf deren einer Seite die Istkurve und auf der andern Seite die Sollkurve aufge zeichnet wird.