DD236168A1 - Anordnung zur anzeige von neigungswinkeln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anzeige der Neigung von Geraeten, Fahrzeugen, Ladungen o. ae. zum Vektor der Erdbeschleunigung. Ziel der Erfindung ist eine derartige Anordnung, die bei geringem technischem Aufwand mit hoher Betriebssicherheit und ausreichender Genauigkeit arbeitet. Es liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Ermittlung von Neigungen zu schaffen, die eine schwere Masse aufweist, deren Anzeige nicht von Stoerbeschleunigungen beeinflusst wird und die ohne Hilfsenergie arbeitet. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass der Massekoerper stabfoermig mit zwei sich schneidenden Symmetrieachsen (Symmetrielaengsachse, Symmetriequerachse) ausgefuehrt und aus Material mit inhomogener Dichte gefertigt ist, wobei sein Schwerpunkt auf der Symmetrielaengsachse, jedoch nicht im Schnittpunkt mit der Symmetriequerachse angeordnet ist, dass der Massekoerper von einem nichtfesten Medium umgeben ist, dass das Medium mit dem Massekoerper in einem radialsymmetrischen Gehaeuse eingeschlossen ist und dass der Massekoerper in seinem Schwerpunkt um eine parallel zur Radialsymmetrieachse des Gehaeuses ausgerichtete Pendelachse relativ zum Gehaeuse drehbar gelagert ist. Fig. 1

Description

Anordnung zur Anzeige von Neigungswinkeln

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die zur Anzeige der Neigung von Geräten, Bauteilen, Fahrzeugen o.a. in einer Richtung, bei entsprechender Modifizierung auch zur Bestimmung von Fläche neigungen im Raum geeignet ist. Dabei können sich die Meßobjekt in Ruhe oder auch in beschleunigter Bewegung befinden. Die Meßergebnisse sind zu beliebigen Zeiten abrufbar oder können kontinuierlich angezeigt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Passive Neigungsmesser benutzen in der Regel zur Ermittlung von Neigungen ein Schwerkraftpendel oder eine senkrecht zum Vektor der Erdbeschleunigung ausgerichtete Flüssigkeitsoberfläche

Libellen weisen eine Gasblase auf, die unter einer gekrümmten

Fläche auf einer Flüssigkeit schwimmt und auf Grund der Auftriebskraft stets den höchsten Ort unter der gekrümmten Fläche einnimmt. Das gemeinsame Prinzip dieser Neigungsgeber beruht darauf, daß sie Massen benutzen, die sich in Abhängigkeit vom Vektor der Erdbeschleunigung ausrichten. Diese Ausrichtung der

schweren Masse wird jedoch durch Beschleunigung der ließanordnun senkrecht zur Erdbeschleunigung (Störbeschleunigung) beeinflußt da Erdbeschleunigung und Störbeschleunigung Kräfte hervorrufen, die sich überlagern und auf die schwere Masse einwirken.

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Der wesentliche Nachteil der genannten Prinzipien besteht also darin, daß unter dem Einfluß von Beschleunigungen neben der Erdbeschleunigung Fehlmessungen auftreten. In einem Fahrzeug z.B. das beschleunigt bewegt wird, läßt sich die Neigung gegen den Vektor der Erdbeschleunigung nur ungenau ermitteln.

Auf Grund dieser Tatsache wird zur Neigungsmessung in bewegten Objekten das Kreiselprinzip genutzt. Hier wird der Rotor ausgerichtet und verharrt während des Rotierens in seiner Lage. Die durch Beschleunigung verursachten Lagefehler sind gering und die Langzeitstabilität der eingestellten Lage kann optimiert werden. Nachteil dieser Lösung ist der hohe materielle Aufwand für Herstellung und Wartung.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Anordnung zur Anzeige der Neigungen von Geräten, Bauteilen, Fahrzeugen o. ä., die mit geringem technischen Aufwand realisierbar ist und bei hoher Betriebssicherheit zuverlässig und mit ausreichender Genauigkeit arbeitet.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Ermittlung von Neigungen zu schaffen, die eine sich in Abhängigkeit vom Vektor der Erdbeschleunigung ausreichende schwere Masse aufweist, deren Anzeige nicht von Beschleunigungen beeinflußt wird, die außer der Erdbeschleunigung wirken und deren Betrieb ohne Zuführung von Hilfsenergie möglich ist.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung zur Anzeige von Neigungswinkeln mit einem Massekörper, der in seiner Betriebslage eine definierte Ausrichtung zum Vektor der Erdbeschleunigung aufweist, dadurch gelöst, daß der Massekörper stabförmig mit zwei sich orthogonal schneidenden Symmetrieachsen, einer Symmetrielängs- und einer Symmetriequerachse, ausgeführt und aus Material mit inhomogener Dichte gefertigt ist, wobei sein Schwerpunkt auf der Symmetrielängsachse, jedoch nicht im Schnitt· punkt mit der Symmetriequerachse angeordnet ist,

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daß der Massekörper von einem nichtfesten Medium umgeben ist, dessen Dichte etwa der mittleren Dichte des Massekörpers entspricht, daß das Medium mit dem Massekörper in einem radialsymmetrischen Gehäuse eingeschlossen ist und daß der Massekörper in seinem Schwerpunkt um eine parallel zu seiner Symmetriequerachse und zur Radialsymmetrieachse des Gehäuses ausgerichtete Pendelachse relativ zum Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei in einer Position des Massekörpers der Schnittpunkt seiner Symmetrieachsen mit dem geometrischen Mittelpunkt des eingeschlossenen Mediums identisch ist.

Am Gehäuse kann eine Einrichtung zur Maßverkörperung der Neigung des Gehäuses gegenüber dem Massekörper angeordnet sein.

Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand der Pendelachse zur Radialsymmetrieachse in Abhängigkeit vom Neigungswinkel mit Hilfe einer Verstelleinrichtung variierbar ist.

Die wesentlichen Vorteile dieser Lösung bestehen darin, daß die erfindungsgemäße Anordnung mit geringem technischen Aufwand realisierbar ist und bei hoher Betriebssicherheit zuverlässig und mit ausreichender Genauigkeit arbeitet. Dabei wird die Anzeige des Neigungswertes nicht von Beschleunigungen beeinflußt, die außer der Erdbeschleunigung auf die Anordnung einwirken, d. h. die Meßobjekte können sich in relativer Ruhe oder auch in beschleunigter Bewegung befinden, ohne daß eine Verfälschung der Meßergebnisse eintritt« Die Meßergebnisse sind zu beliebi— gen Zeiten abrufbar oder können kontinuierlich angezeigt werden. Die Auswertung kann elektronisch erfolgen.

Ausführungsbeispie1

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläi tert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Figur 1; die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Anordnung

Figur 2: die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anordnung

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In Figur 1 ist ein Massekörper 1 stabförmig mit zwei sich orthogonal scheidenden Symmetrieachsen, einer Symmetrielängsachse 2 und einer Symmetriequerachse 3, ausgeführt und aus Material mit inhomogener Dichte so gefertigt, daS sein Schwerpunkt 4 auf der Symmetrielängsachse 2, jedoch nicht im Schnittpunkt äer Symmetriequerachse 3 angeordnet ist. Das wird im Ausführungsbeispiel durch einen mit Gas gefüllten Hohlraum 6 im oberen Teil des Massekörpers 1 erreicht. Der Massekörper ist von einem flüssigen Medium umgeben, dessen Dichte kleiner als die Dichte des Stoffes, aus dem der Massekörper 1 gefertigt ist, jedoch größer als die Dichte des Gases im HoÜLraum 6 ist. Das Medium 7 ist mit dem Massekörper 1 in einem radialsymmetrischen Gefäß 8 eingelagert, und zwar um eine Pendelachse 9, die parallel zu seiner Symmetrieachse 3 und .zur Radialsymmetrieachse 10 des Gehäuses 8 ausgerichtet ist. Dabei ist der Massekörper 1 im Gehäuse 8 so angeordnet, daß in einer Position seiner Bewegung um die Pendelachse 9 der Schnittpunkt des eingeschlossenen Mediums 7 identisch ist. An der unteren Hälfte des Gehäuses 8 ist eine Skala zum Ablesen der Neigungswerte vorgesehen. Hier können jedoch auch Einrichtungen z.B. zum optoelektronischen Abtasten der Stellung des Gehäuses 8 zur Position des Massekörpers 1 vorgesehen sein.

Das Gehäuse ist fest mit dem Meßobjekt (Fahrzeug^ Schiffsladung o. ä.) verbunden. Die Neigung des Meßobjektes gegenüber dem Vektor der Erdbeschleunigung kann an der Skala abgelesen werden.

Da die durch die Massen oberhalb und unterhalb der Pendelachse bei Beschleunigung verursachten Drehmomente gleich sind, verharrt der Massekörper 1 in seiner Lage parallel zum Vektor der Erdbeschleunigung.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ist es günstig, eine Stelleinrichtung vorzusehen, die in Abhängigkeit von der Neigung den Abstand a zwischen Pendelachse 9 und Radialsymmetrieachse 10 verändert, und zwar so, daß a kleiner wird, je größer die Neigung ist.

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Claims (3)

1. - 5 Erfindungsanspruch

   1· Anordnung zur Anzeige von Neigungswinkeln mit einem Massekörper, der in seiner Betriebslage eine definierte Ausrichtung zum Vektor der Erdbeschleunigung aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß der Massekörper stabförmig mit zwei sich
   orthogonal schneidenden Symmetrieachsen, einer Symmetrielängs- und einer Symmetriequerachse, ausgeführt und aus Material mit inhomogener Dichte gefertigt ist, wobei sein Schwerpunkt auf der Symmetrielängsachse angeordnet ist, daß der Massekörper von einem nicht festen Medium umgeben ist, dessen Dichte etwa der mittleren Dichte des Massekörpers entspricht, daß das
   Medium mit dem Massekörper in einem radialsymmetrischen Gehäuse eingeschlossen ist, und daß der Massekörper in seinem Schwerpunkt um eine parallel zu seiner Symmetrieachse und zur Radial· Symmetrieachse des Gehäuses ausgerichtete Pendelachse relativ
   zum Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei in einer Position des
   Massekörpers der Schnittpunkt seiner Symmetrieachsen mit dem
   geometrischen Mittelpunkt des eingeschlossenen Mediums ide.ntisc ist.
2. 2. Anordnung zur Anzeige von Neigungswinkeln nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß am Gehäuse eine Einrichtung zur Maßverkör perung der Neigung des Gehäuses gegenüber dem Massekörper angeordnet ist. . _ ..
3. 3. Anordnung zur Anzeige von Neigungswinkeln nach Punkt 1 und 2,
   gekennzeichnet dadurch, daß der Abstand der Pendelachse zur Radialsymmetrieachse in Abhängigkeit vom Neigungswinkel mit Hilfe einer Verstelleinrichtung variierbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

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