DE1032011B

DE1032011B - Beschleunigungsempfindliche Vorrichtung mit beschraenkter Ansprechempfindlichkeit

Info

Publication number: DE1032011B
Application number: DEG18636A
Authority: DE
Inventors: Francis Bamford Woestemeyer
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1954-12-30
Filing date: 1955-12-20
Publication date: 1958-06-12
Also published as: CH342771A; GB828610A; US2801097A; DE1031034C2; FR1143332A; DE1031034B; CH342770A; GB818708A

Description

Die Erfindung betrifft eine beschleunigungsempfindliche Vorrichtung, in der sich ein drehbar gelagertes beschleunigungsempfindliches Organ befindet. Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung mit einer beschränkten Ansprechempfindlichkeit zu schaffen, indem das drehbar gelagerte Organ im wesentlichen unempfindlich gegenüber unerwünschten Beschleunigungen einer bestimmten Frequenz gemacht wird.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung an beschleunigungsempfindlichen Vorrichtungen dar, wie sie in der Hauptpatentanmeldung beschrieben sind.

Die Hauptpatentanmeldung betrifft eine beschleunigungsempfindliche Vorrichtung, welche ein frei drehbar gelagertes beschleunigungsempfindliches Organ besitzt. An dem beschleunigungsempfindlichen. Organ ist eine Unwuchtmasse exzentrisch so befestigt, daß der Schwerpunkt des Organs nicht in dessen Drehachse liegt. Das Organ wird dadurch unwuchtig, so daß beim Auftreten von linearen Beschleunigungen ein Drehmoment auf das unwuchtige Organ ausgeübt wird. Dies verursacht eine Drehbewegung des unwuchtigen Organs. Ferner ist eine Rückstellvorrichtung in Form eines Servosystems mit einem Verstärker und einem Motor vorgesehen, welche auf diese Drehbewegung des unwuchtigen Organs anspricht und darauf ein Gegendrehmoment ausübt. Dieses versucht das Organ in die Ausgangsstellung zurückzustellen. Wenn Vorrichtungen dieser Art in Fortbewegungsmitteln, insbesondere gelenkten Projektilen, angebracht werden, sind sie gelegentlich Fehlern unterworfen, die dadurch verursacht werden, daß das beschleunigungsempfindliche Organ auf unerwünschte Beschleunigungen anspricht. Derartige unerwünschte Beschleunigungen können durch schwingende Bewegungen des Fortbewegungsmittels oder durch Erschütterungen hervorgerufen werden, deren Frequenzen außerhalb des Frequenzbereichs der Beschleunigungen liegen, die gemessen werden sollen. Die von diesen Beschleunigungen erzeugten Kräfte können weggedämpft werden, weil sie im allgemeinen eine höhere Frequenz als die zu messenden Kräfte besitzen.

Die beschleunigungsempfindliche Vorrichtung wird grundsätzlich so ausgeführt, daß sie auf Beschleunigungen von niederer Frequenz anspricht. Für ihre Anwendung ist es nicht wichtig, daß sie auf Beschleunigungen von hoher Frequenz anspricht, wie sie z.B. durch Schwingungen . des Fortbewegungsmittels hervorgerufen werden. Es ist vielmehr vorteilhaft, wenn die Vorrichtung auf solche Beschleunigungen nicht anspricht, da deren Vorhandensein zu einem oder mehreren der folgenden Probleme führen Beschleunigungsempfindliche Vorrichtung mit beschränkter Ansprechempfindlichkeit

Zusatz zur Patentanmeldung G 18094 IX/42 ο
(Auslegeschrift 1 023 257)

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Dezember 1954

Francis Bamford Woestemeyer,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.),

ist als Erfinder genannt worden

kann: Erhöhte Erwärmung des Motors des Servosystems, erhöhter Energiebedarf für den Verstärker der Regelschleife und Sättigung des Verstärkers mit einem entsprechenden Genauigkeitsverlust.

Durch die Erfindung wird eine beschleunigungsempfindliche Vorrichtung geschaffen. Diese besitzt ein drehbar gelagertes beschleunigungsempfindliches Organ, eine Einrichtung, durch welche dieses Organ unwuchtig gemacht wird, so daß unter dem Einfluß von Beschleunigungen ein Drehmoment darauf ausgeübt wird, eine Abtastvorrichtung, welche auf Grund einer von dem Drehmoment hervorgerufenen Bewegung ein Signal erzeugt, und eine Rückstellvorrichtung, welche auf dieses Signal anspricht und auf das beschleunigungsempfindliche Organ ein Gegendrehmoment ausübt, welches dieses in seine Ausgangsstellung zurückzustellen sucht. Die Vorrichtung enthält nach der Erfindung ein drehschwingungsfähiges System. Dieses dient als abgestimmtes Dämpfungsglied, um die Kräfte wegzudämpfen, welche durch unerwünschte Beschleunigungen einer bestimmten Freuqenz hervorgerufen werden. Dadurch wird das beschleunigungsempfindliche Organ gegenüber solchen Kräften unempfindlich.

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geübt wird, so daß das Reaktionsmoment am Stator in der entgegengesetzten Richtung angreift und bewirkt, daß der Behälter in seine Ausgangs- oder Nullstellung zurückgeführt wird.

Ferner ist ein drehschwingungsfähiges System vorhanden, um unerwünschte Kräfte wegzudämpfen, welche durch Beschleunigungen einer bestimmten Frequenz hervorgerufen werden. Dadurch wird das beschleunigungsempfindliche Organ unempfindlich

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System aus einer kreuzweisen Anordnung von Federn, welche im beschleunigungsempfindlichen Organ angebracht sind und ein ausgewuchtetes Massenteil tragen. Ein Paar Blattfedern 40 und 41 ist mittels der Kopfschrauben 42 an dem Bügel 43 befestigt. Der Bügel 43 ist an der Innenwand des Behälters 10 angebracht, welcher in diesem Beispiel das beschleunigungsempfindliche Organ darstellt. An den gegen-

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung, und zwar ist

Fig. 1 ein schematischer Schnitt durch eine Vorrichtung zur Darstellung einer Ausführungsart der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltschema zur Darstellung der Schaltung der elektrischen Teile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 3 die Ansicht - eines vergrößerten Teilstücks
des in Fig. 1 gezeigten Dämpfungssystems, wobei zur io gegenüber derartigen Kräften. In der dargestellten übersichtlicheren Darstellung der Bügel 53 vom Be- Ausführung besteht dieses drehschwingungsfähige hälter 10 abgenommen wurde, und

Fig. 4 die Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Dämpfungssystems.

Die Zeichnung zeigt eine beschleunigungsempfindliehe Vorrichtung mit einem drehbar gelagerten beschleunigungsempfindlichen Organ. Wie dargestellt, besteht dieses Organ aus dem hohlen Behälter 10, der in den Lagerzapfen 11 so· gelagert ist, daß er sich um

die Achse 0-0 drehen kann. Die Lagerzapfen 11 sind 20 überliegenden Enden sind die Blattfedern 40 und 41 im Gehäuse 12 angebracht, welches in fester Lage an mittels der Kopfschrauben 45 an den Vorsprüngen 46 dem Gegenstand befestigt ist, dessen Beschleunigung der im wesentlichen runden Scheibe 48 befestigt. Die gemessen werden soll. Scheibe 48 stellt in der gezeigten Ausführung das

Es ist eine Einrichtung vorhanden, durch welche ausgewuchtete Massenteil des schwingungsfähigen das beschleunigungsempfindliche Organ unwuchtig 25 Dämpfungssystems dar. Ein weiteres Paar Federn 50 gemacht wird, so daß auf dieses dann ein Drehmoment und 51 liegt in einer Ebene, die senkrecht zur Ebene ausgeübt wird, wenn eine zu messende Beschleuni- der Federn 40 und 41 steht, so daß eine Anordnung gung darauf einwirkt. Bei der dargestellten Ausfüh- gekreuzter Federn entsteht. Ein Ende der Federn 50 rungsform besteht diese Einrichtung aus der Un-. und 51 ist mittels der Kopfschrauben 52 am Bügel 53 wuchtmasse 15, welche im Behälter 10 exzentrisch 30 befestigt, welcher seinerseits wiederum am Behälter angebracht ist und bewirkt, daß der Schwerpunkt des 10 angebracht ist. Die anderen Enden der Federn 50 Behälters 10 nicht in dessen Drehachse liegt. und 51 sind mit den Kopfschrauben 56 an den Vor-

Es ist eine Abtastvorrichtung vorhanden, welche sprängen 55 der Scheibe 48 befestigt. Daraus ist zu dann ein Signal erzeugt, wenn das Organ auf Grund ersehen, daß die Scheibe 48 eine Masse darstellt, des oben beschriebenen Drehmoments eine Drehung 35 welche so befestigt ist, daß sie begrenzte Schwinausführt. Diese Abtastvorrichtung besteht aus der be- gungen ausführen kann, wobei sie in beiden Schwinweglichen Spule 21, welche im Behälter 10 befestigt gungsrichtungen gehemmt wird. Die Eigenfrequenz ist und sich im Luftspalt eines geschlossenen magne- der Schwingungen dieses schwingungsfähigen Dämptischen Kreises gemeinsam mit dem Behälter bewegt. fers kann durch die Wahl des Verhältnisses von Der magnetische Kreis besteht aus den magnetisier- 40 Trägheitsmoment zu Federkonstante bestimmt baren Teilen 22 und 23, welche an der Innenseite werden. Die Eigenfrequenz wird zweckmäßigerweise des Gehäuses 12 angebracht sind und durch die Spule so gewählt, daß sie der Frequenz der unerwünschten :24 erregt werden. Beschleunigung gleich ist. Wenn die Eigenfrequenz

Eine Rückstellvorrichtung spricht auf dieses Signal des schwingungsfähigen Dämpfers der Frequenz der an und übt auf das beschleunigungsempfindliche 45 unerwünschten Beschleunigung gleich ist, so wird da-' Organ ein Gegendrehmoment aus, das so gerichtet ist, durch eine dämpfende Wirkung hervorgerufen. Man daß es dieses in seine Ausgangsstellung zurückzu- kann ihn deshalb als abgestimmten Dämpfer beführen sucht. In der dargestellten Ausführung besteht zeichnen.

diese Vorrichtung aus einem Elektromotor, welcher Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung

im Behälter 10 angebracht ist. Der Motor setzt sich 5° gekreuzter Federn besteht darin, daß der Schweraus dem Stator 16, dem Rotor 17 und dem auf der punkt des Massenteils gegenüber dem Organ 10 fest-Rotorwelle 19 befestigten Schwungrad 18 zusammen. steht, so daß seitliche Beschleunigungen den Gleich-Die Welle 19 ist in den im Behälter 10 angebrachten gewichtszustand des beschleunigungsempfindlichen Zapfenlagern 20 drehbar gelagert. Zur Rückstellvor- Organs nicht verändern. Dieses Merkmal ist besonjrichtung gehört ferner ein Stromkreis, welcher die 55 ders wichtig bei hochempfindlichen Beschleunigungsmessern der beschriebenen Art.

Es ist zu bemerken, daß in der beschriebenen. Ausführung die Achse, um welche der scheibenförmige Massenteil des Dämpfers schwingt, parallel zur Dreh-

Leitung 25 und 26 über den Verstärker 27 mit der einen Phase 16 α des Stators 16 des zweiphasigen Motors verbindet. Die andere Phase 16 b des Stators 16 ist an eine passende Wechselstromquelle 30 an

geschlossen. Die Energie für den Verstärker 27 und 60 achse des drehbar gelagerten beschleunigungsemp-E d Abl 24 id bfll d fidlih O D

zur Erregung der Abtastspule 24 wird ebenfalls der Stromquelle 30 entnommen. Biegsame, entsprechend isolierte Leitungen (in Fig. 1 und 2 nicht dargestellt) dienen zur Übertragung der Energie und der Signale zwischen dem Behälter 10 und dem Gehäuse 12 entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Schaltbild. Das Signal wird dem Motor so zugeführt, daß die Drehung des Rotors und des Schwungrads in der Richtung des Drehmoments erfolgt, welches durch die zu messenden Beschleunigungen auf den Behälter aus-

findlichen Organs liegt. Das Dämpfungssystem kann irgendwo innerhalb des beschleunigungsempfindlichen Organs angebracht werden, solange diese Achsen im wesentlichen parallel gehalten werden.

Claims

Patentansprüche:

1. BescMeunigungsempfindliche Vorrichtung nach Patentanmeldung G 18094 IX/42o, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehschwingungsfähiges System vorgesehen ist, welches an dem drehbaren

Behälter befestigt ist und durch welches Kräfte weggedämpft werden, die von unerwünschten Beschleunigungen einer bestimmten Frequenz hervorgerufen werden.

2. Beschleunigungsempfindliche Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehschwingungsfähige System ein Massenteil enthält, welches so angebracht ist, daß es beim Auftreten von Kräften der auszulöschenden Frequenz in Schwingung gerät, und daß das drehschwingungsfähige System eine Federanordnung enthält, welche das Massenteil trägt und dessen Schwingungen begrenzt.

3. Besohleunigungsempfindliche Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das Massenteil rund und im wesentlichen scheibenförmig ist und daß die Federanordnung aus kreuzweise angebrachten Federn besteht und aus mindestens zwei Blattfedern zusammengesetzt ist, welche in Ebenen liegen, die im wesentlichen im rechten Winkel zueinander stehen, wobei jede Feder mit dem einen Ende an dem drehbaren Behälter befestigt ist, während sie mit dem anderen Ende am äußeren Umfang des Massenteils angebracht ist.

4. Beschleunigungsempfindliche Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenteil gegenüber dem drehbaren Behälter in der Ebene der zu messenden Beschleunigungen beweglich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen