DE1032011B - Beschleunigungsempfindliche Vorrichtung mit beschraenkter Ansprechempfindlichkeit - Google Patents
Beschleunigungsempfindliche Vorrichtung mit beschraenkter AnsprechempfindlichkeitInfo
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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)
(Auslegeschrift 1 023 257)
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Dezember 1954
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
g ggg
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
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 (4)
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
© 809 530/30 6.
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