CH509642A - Einrichtung zur Beeinflussung der Orientierung eines Körpers relativ zu seinem Träger - Google Patents

Description

  
 



  Einrichtung zur Beeinflussung der Orientierung eines Körpers relativ zu seinem Träger
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Beeinflussung der Orientierung eines Körpers relativ zu seinem Träger, an welchem er über eine federelastische und schwingungsdämpfende Vorrichtung abgestützt bzw. aufgehängt ist. Es ist bekannt, Körper an einem Träger über federelastische und schwingungsdämpfende Vorrichtungen abzustützen bzw.



  aufzuhängen, derart, dass er relativ zum Träger gedämpfte Bewegungen ausführen kann.



   In besonderen Fällen soll die Orientierungsrichtung des Körpers relativ zu einem Träger in Abhängigkeit von Steuersignalen durch entsprechende Verschwenkung des Körpers um mindestens eine Achsrichtung beeinflussbar sein. Es kann sich beispielsweise um eine Plattform für Winkelmessgeräte auf einem Schiff oder einem nderen Träger handeln, wobei die von den Winkelmessgeräten ermittelten Winkelwerte auf ein räumlich festes Koordinatensystem bezogen bleiben sollen trotzdem der Träger unvermeidbare Bewegungen ausführt. Es kann sich beim Körper auch um einen Fahrzeugaufbau handeln, der bei Kurvenfahrt gegenüber dem Fahrzeugchassis in eine dem Kurvenradius und der Fahrgeschwindigkeit günstig angepasste Orientierung verschwenkbar ist.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Beeinflussung der momentanen Orientierung eines schwingungsdämpfend an einem Träger abgestützten bzw. aufgehängten Körper relativ zum Träger zu schaffen, welche keine schädliche Rückwirkungen auf die schwingungsdämpfende Funktion der Abstütz- bzw.



  Aufhängevorrichtung ausüben und ihrerseits selbst in ihrer Funktion durch die vom Träger auf dem Körper wirkenden Relativbewegungen nicht gestört werden.



   Erfindungsgemäss wird dies erreicht durch mindestens ein Paar von hydraulisch oder pneumatisch längenveränderlichen Drehmomenterzeugern, die je mit dem Körper und mit seinem Träger gelenkig verbunden sind und zur Verschwenkung des Körpers um eine zugeordnete Achsrichtung dienen, durch je zwei Ausgleichleitungen, die dauernd den Zylinderraum vor dem Kolben des einen Drehmomenterzeugers mit dem Zylinderraum hinter dem Kolben des andern Drehmomenterzeugers und umgekehrt verbinden und die an eine ihnen gemeinsam zugeordnete Steuervorrichtung angeschlossen sind, derart, dass in Abhängigkeit von einer Steuergrösse entweder beide Ausgleichsleitungen nach aussen abgesperrt oder die eine an die Druckleitung und die andere an die Rücklaufleitung, bzw. umgekehrt, einer hydraulischen oder pneumatischen Energiequelle angeschlossen sind.



   Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Eine Einrichtung mit dem schwingungsdämpfenden und dem orientierenden Teil im Schnitt für eine Verschwenkungsrichtung und
Fig. 2 ein Drehmomenterzeugerpaar für eine Verschwenkungsrichtung im Schnitt und
Fig. 3 eine Steuervorrichtung im Schnitt.



     Gemäss    Fig. 1 ist auf einem Träger 1 eine Konsole 10 mit einem fest darin verankerten Träger-Einbein 11 montiert. Eine Aufhängevorrichtung bestehend aus federelastischen Dämpfungselementen 5 verbindet den Körper 2 mit dem Träger-Einbein 11. Die als Kugelgelenke ausgebildeten Lager 51 und 52 erlauben in Verbindung mit der Öffnung 22 in der Plattform 21 eine begrenzte Auslenkung des Körpers 2 relativ zum Träger  1 in allen Richtungen. Die Feder-Dämpfungselemente 5 sind erstens zum Tragen des ganzen Gewichtes des Körpers 2 und zweitens zur Reduktion der vom Träger 1 herrührenden und über den Einbeinträger 11 auf den Körper 2 wirkenden Störbewegungen ausgebildet und dimensioniert und die Zahl der zu verwendenden Feder Dämpfungselemente 5 hängt von den besonderen Anforderungen an die Konstruktion ab.

  Solche federelastische und schwingungsdämpfende Vorrichtungen sind bekannt. Verwendung finden z. B. hydropneumatische Systeme oder mechanische Federn in Verbindung mit hydraulischen Dämpfern.



   Mit den hydraulisch oder pneumatisch längenver änderlichen Drehmomentgebern 3 und 4, die über die Kugelgelenklager 35, 36, 45 und 46 mit der Plattform 21 und der Konsole 10 verbunden sind, kann der Körper 2 relativ zum Träger 1 in bezug auf eine Schwenkachse orientiert werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Drehmomentgeber 3 und 4 als Kolbenaktuatoren ausgebildet, wobei durch die Kolben 34 und 44 je ein vorderer Zylinderraum 31 bzw. 41 und ein hinterer Zylinderraum 32 bzw. 42 begrenzt wird. Je eine Ausgleichsleitung 55 bzw. 66 verbindet den hinteren Zylinderraum 32 bzw. 42 des einen Drehaktuators mit dem vorderen Zylinderraum 41 bzw. 31 des anderen Drehaktuators übers Kreuz. Die Ausgleichsleitungen 55 und 66 sind an die zwei Ausgänge eines- an sich bekannten Servoventiles 7 angeschlossen.

  Gemäss Fig. 2 und 3 steuert das Ausgangssignal 81 irgend eines bekannten Winkelvermessungssystems 8 einen polarisierten Gleichstrom-Motor des Servoventiles 7. Der nicht gezeichnete, im Gehäuse 77 eingebaute Motor steuert in Abhängigkeit des Signalstromes 81 mit einer Verbindungsstange 771 den Schieberkolben 74 in der Bohrung 73 von der Null-Mittelstellung aus nach links oder nach rechts. Das Schieberventil ist an ein Fluidum Arbeitssystem angeschlossen, das aus einer Pumpe P mit Druckleitung D und Rücklaufleitung R besteht. An die Druckleitung D sind die beiden Druckkanäle D 71 und D 71', an die Rücklaufleitung R ist der Rücklaufkanal R 72 und an die Ausgleichsleitungen 55 und 66 sind die Ausgangskanäle 75 und 76 des Servoventiles 7 angeschlossen.

  Dadurch sind die beiden Ausgleichsleitungen 55 und 66 je nach der Position des Verstellkolbens 74 in der Bohrung 73 in sich selbst abgeschlossen, beispielsweise in der dargestellten Lage von Fig. 3, oder je die eine mit der Druckleitung und die andere mit der Rücklaufleitung verbunden. Leckflüssigkeit die sich in den Räumen 73' und 73" ansammelt, wird über den Kanal 72 bzw. 72' dem Rücklauf zugeführt.



   Im Zustand einer erfolgten Orientierung der Plattform 21 um die Schwenkachse 9 nach einem Sollwert, sind beide Ausgleichsleitungen in sich abgeschlossen.



  Dadurch ist das Gesamtvolumen der je durch die Ausgleichsleitungen 55 und 66 verbundenen Zylinderräume 31 und 42 bzw. 32 und 41 bestimmt.



   Sofern der Träger 1 durch plötzliche Krafteinwirkung in vertikaler Richtung Y um einen bestimmten Betrag angehoben wird, so wird dadurch auf das Fluidum in den Zylinderräumen 31 und 41 ein zusätzlicher Druck ausgeübt und es entweicht Fluidum durch die Ausgleichsleitungen 66 und 55 in die Zylinderräume 42 und 32. Obwohl die Räume 31 und 41 nun ein kleineres Volumen haben, ist das Totalvolumen der kreuzweise verbundenen Zylinderräume 31 und 42 resp.



  41 und 32 dasselbe wie vor der Krafteinwirkung. Die Winkel-Orientierung des Körpers 2 relativ zum Träger 1 wird also durch Vertikalverstellungen des Körpers 2 in Y-Richtung nicht verändert. Ebenso kann ohne Beeinflussung seiner Winkelorientierung der Körper 2 in seiner Orientierungsebene translatorische Bewegungen ausführen, weil je ein Paar von Drehaktuatoren zusammen mit dem Körper und dem Träger ein Gelenkviereck bilden. Die relative, translatorische Position der Plattform 21 gegenüber dem Träger 1 wird nur durch das Feder-Dämpfungs- Aufhängesystem bestimmt. Eine Reduktion von Störbelastungen verursacht durch Schläge und Vibrationen wird durch entsprechende Wahl der Federkonstanten und der Dämpfungskonstanten der Feder-Dämpfungselemente 5 erreicht, wobei die beiden Konstanten getrennt angepasst werden können.

  Die Federkonstante wird so tief gewählt, wie dies die gewünschte Filterwirkung der Aufhängung erfordert.



  Das Überschwingen des Systems lässt sich durch eine geeignete Blendenöffnung im Dämpfungskreis einfach einstellen. Um zu vermeiden, dass bei hohen Beschleunigungen der gefederte Teil gegen Anschläge stösst, kann ein Kompensator eingebaut werden, der automatisch den aufgehängten bzw. abgestützten Teil mit einer grossen Zeitkonstante zentriert.



   Die Orientierung in eine andere vorbestimmte Winkellage der Plattform oder die Horizontierung einer Plattform bei einem- in allen -Richtungen bewegten Träger 1 erfolgt, indem der Verstellkolben 74 des Servoventils 7 vom Steuermotor in Abhängigkeit vom Steuersignal verschoben wird, z. B. in Fig. 2 nach rechts.



  Dadurch werden die Ausgangskanäle 75 bzw. 76 mit der Druckleitung D 71 bzw. der Rückleitung R 72 verbunden. Zusätzliches Fluidum wird nun durch den Fluidum Arbeitsdruck durch die Ausgleichsleitung 55 in die Zylinderräume 32 und 41 gepresst, wodurch aus den Räumen 31 und 42 ein entsprechendes Fluidumvolumen durch die Ausgleichsleitung 66 in die Rückleitung abfliesst. Der Kolben 34 wird nun solange nach unten und der Kolben 44 nach oben verstellt, bis, gesteuert durch das Vermessungssystem, die erwünschte relative Lage von Plattform 21 und Träger 1 erreicht ist und somit der Verstellkolben 74 sich wieder in der Nullstel-lung befindet.

  Die Ausgleichsleitungen 55 und 66 sind damit wieder in sich abgeschlossen und die Volumen der durch die Ausgleichsleitungen 55 und 66 verbundenen Zylinderräume 31 und 42, 41 und 32 stehen in einem der relativen Lage der Plattform und des Trägers entsprechenden Volumenverhältnis zueinander.



   Bei deratigen Einrichtungen arbeiten das zur Reduktion der Störbelastungen passiv mit Feder-Dämpfungselementen ausgeführte Aufhänge- bzw. Abstützsystem und das Orientierungssystem weitgehend entkoppelt voneinander. Die Drehmomentgeber sind dadurch nicht als tragende Strukturelemente auszubilden. Da das abgegebene Drehmoment direkt auf die Plattform wirkt, werden auch keine zusätzlichen Trägheitseinflüsse, z. B.

 

  von Zwischengetrieben, in das Orientierungssystem eingeführt. Durch hohe Verstellgeschwindigkeiten und Verstellbeschleunigungen der hydraulischen oder pneumatischen Drehmomentgebern und durch den hohen Frequenzgang der Steuerventile kann z. B. eine auf einer Plattform montierte Winkelvermessungen-Anlage auch auf einem heftig bewegtem Träger, z. B. einem Schiff, horizontal gehalten werden. Mit Vorteil wird dabei der Angriffspunkt der Aufhängung mit dem Schwerpunkt der Anlage übereinstimmen; 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Einrichtung zur Beeinflussung der Orientierung eines Körpers relativ zu seinem Träger, an welchem er über eine federelastische und schwingungsdämpfende Vorrichtung abgestützt bzw. aufgehängt ist, gekennzeichnet durch mindestens ein Paar von hydraulisch oder pneumatisch längenveränderlichen Drehmomenterzeuger (3, 4), die je mit dem Körper (2) und mit seinem Träger (1) gelenkig verbunden sind und zur Verschwen kung des Körpers (2) um eine zugeordnete Achsrichtung (9) dienen, durch je zwei Ausgleichsleitungen (55, 66), die dauernd den Zylinderraum (31 bzw. 41) vor dem Kolben (34 bzw. 44) des einen Drehmomenterzeugers (3 bzw. 4) mit dem Zylinderraum (42 bzw. 32) hinter dem Kolben (44 bzw. 34) des andern Drehmomenterzeugers (4 bzw.

   3) und umgekehrt verbinden und die an eine ihnen gemeinsam zugeordnete Steuervorrichtung (7) angeschlossen sind, derart, dass in Abhängigkeit von einer Steuergrösse entweder beide Ausgleichsleitungen (55, 66) nach aussen abgesperrt oder die eine an die Druckleitung (D) und die andere an die Rücklaufleitung (R), bzw. umgekehrt, einer hydraulischen oder pneuma tischen Energiequelle (P) angeschlossen sind.