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Hydraulische Hilfssteuereinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
Hilfsantriebe, insbesondere für die selbsttätige Steuerung von Flugzeugen, Flugapparaten,
Lenkapparaten, ferngesteuerte Maschinen und ähnliche Anwendungszwecke.
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Sie bezweckt die Schaffung eines Hilfsantriebes, dessen Zeit zum Ansprechen
äußerst kurz ist, d. h. von einer Größenordnung von einigen tausendstel Sekunden,
und welcher sich stets anwenden läßt, wo eine Forderung dieser Art auftritt.
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Zu diesem Zweck ist die Hubeinrichtung des Hilfsantriebes von einem
Hauptverteiler, vorzugsweise in der Ausführungsform mit einem Drehschieber, ausgerüstet.
Dieser Verteiler wird durch eine kleine Hilfshubeinrichtung für geringeren Druck,
der durch einen Hilfsverteiler, vorzugsweise in der Form eines Drehschieberverteilers,
gespeist wird, der seinerseits durch eine elektrische drehbare Spule mit sehr geringer
Zeitkonstante gesteuert wird.
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Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung eines Hilfsantriebes, dessen
Endstellung durch eine Eintrittsspannung bestimmt wird.
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Hierzu wird die Spule des Hilfsantriebes nach der Erfindung durch
einen elektronischen Verstärker gesteuert, welcher empfängt:
| a) eine Eintrittsspannung in Funktion von dem |
| Steuerimpuls oder Steuersignal, |
| b) eine Austrittsspannung, welche die Ausgangs- |
| bewegung markiert, |
| c) Dämpferspannungen, insbesondere Spannungen, |
| welche die Bewegung der Spule und die Bewegung |
| der Hilfshubeinrichtung gegenseitig festlegen, |
| d. h. welche die Beschleunigung und die Geschwin- |
| keit der Ausgangsbewegung gegeneinander fest- |
| legen. |
Ein zusätzliches Ziel der Erfindung ist eine Kombination, welche es erlaubt, wahlweise,
sei es über die elektrische Verbindung, welche das erste Ziel der Erfindung bildet,
sei es durch gebräuchliches Gestänge, welches zu diesem Zweck entsprechend angepaßt
ist, zu arbeiten.
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Ein weiteres zusätzliches Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung,
welche es zuläßt, im voraus ein elektrisches Steuersignal gegenüber dein Austrittssignal
zu geben, was in bestimmten Fällen des Druckes oder des Zuges Bedeutung haben kann.
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Im Hinblick auf das erstgenannte Hilfsziel steuert der Steuergriffhebel
einen Spannungsregler und gleichfalls das Gestänge über eine Vorrichtung zum Bewirken
des wahlweisen Angriffs, welches es zuläßt, daß das Gestänge der Abtriebsbewegung
folgt, ohne daß diese Bewegung mechanisch mit der Bewegung des Steuergriffhebels
interferiert (d. h. auf diese wirkt), wenn der letztere nur die elektrische Verbindung
steuert. Für das zweite Hilfsziel sieht die Erfindung in dem Stromkreis zur Übertragung
des Eintrittsimpulses eine elektrische Vorrichtung vor, welche die Einfügung eines
Zeitfaktors in die Übertragung des Impulses zuläßt.
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Eines der Ziele der Erfindung ist die Zulassung der umgekehrten Prüfung
der elektrischen und hydraulischen Ströme in einfacher Weise.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Ermöglichung der getrennten
Prüfung jedes der hydraulischen Speiseströme und jedes der hydraulischen Ströme,
welche der Verdoppelung des eigentlichen hydraulischen Hilfssteuerung entsprechen.
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In den Zeichnungen ist Fig.1 ein Schnitt der erfindungsgemäßen Steuerung
in schematischer Wiedergabe, Fig.2 die Schaltanordnung der elektrischen Verbindungen,
Fig.3 die Schaltanordnung der elektrischen Verbindungen in dem Fall der Kombinierung
mit dem üblichen Gestänge, Fig. d eine schematische Wiedergabe der mechanischen
Verbindung, Fig. 5 eine schematische Darstellung der Verdoppelung der hydraulischen
Ströme und der Prüfeinrichtung,
Fig.6 das Schema für die Verdoppelung
der elektrischen Ströme.
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In Fig. 1 ist mit 1 der Körper der Hubvorrichtung bezeichnet, welche
elektrisch gesteuert werden soll. 2 bezeichnet die Stange, über welche die Hubvorrichtung
wirkt, beispielsweise auf das Gestänge einer nicht dargestellten Flugzeugsteuerung.
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Auf der Stange 2 befindet sich der Kolben 3, auf dessen jeder Seite
der hohe Druck, z. B. 200 kg/cm². zur Wirkung gebracht werden kann, welcher von
der nicht dargestellten Druckquelle stammt. Die Zuleitung erfolgt durch die Öffnung
4, während der Rücklauf zum Sammelbehälter über die Öffnung 5 erfolgt. Mit 6 ist
der Hauptverteiler bezeichnet, welcher vorliegendenfalls ein üblicher Drehschieberverteiler
ist und in bekannter Weise wahlweise die Verbindung mit dem hohen Druck und mit
dem Rücklauf zum Sammelbehälter Tiber eine der Leitungen 7 und 8 bewirken kann,
welche den Verteiler an den Enden des Zylinders der Hubvorrichtung verbinden. Die
Hin-und Herbewegung des Schiebers des Hauptverteilers 6 wird von der Stange 9 der
Hilfshubeinrichtung 10 gesteuert. Diese Stange wirkt über die Verbindungslecker
11 und 12. Die Hubeinrichtung 10 wird von dem Hilfsverteiler 41 gesteuert, welcher
gleichfalls ein gebräuchlicher Verteiler mit Drehschieber ist und welcher es gestattet,
den geringen Druck, z. B. 15 kg/cm², welcher von der nicht dargestellten Druckquelle
stammt und durch die Öffnung 42 eintritt, mit einer der Leitungen 13 und 14 zu verbinden,
die diesen Druck entweder auf die eine oder auf die andere Fläche des Kolbens 15
der Hubeinrichtung 10 leiten. Der Verteiler läßt es gleichfalls zu, wahlweise eine
der Leitungen 13 und 14 mit dem Sammelbehälter über die Öffnung 16 zu verbinden.
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Die Steuerung des Schiebers 17 der Hubeinrichtung 10 erfolgt durch
die bewegliche Spule 18, deren Achse 19 den Hebel 20 betätigt. Letzterer wirkt über
einen Stift 21 auf den Hebel 22, welcher auf die Achse 23 des Schiebers 17 aufgekeilt
ist.
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Die bewegliche Spule 18 verlagert sich in dem Spalt eines magnetischen
Kreises 24, dessen Kern bei 25 gezeigt ist. Mit 26 ist die Stromklemme bezeichnet,
durch welche die Spannung zu dieser beweglichen Spule tritt. In Fig. 1 ist mit 27
der Verstärker bezeichnet, zu welchem die Eintrittsspannung über 28 gelangt.
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Diese Eintrittsspannung kann in jeder bekannten Weise. sei es durch
die Handsteuerung, sei es durch die selbsttätige Steuerung, geliefert werden. Die
Stange 2 trägt den Schieber eines Spannungsreglers 29, dessen Spannung. welche die
Abtriebsbewegung festlegt, durch die Leitung 30 in den Verstärker tritt. Die Kurbelstange
12 trägt in gleicher Weise den Schieber eines Spannungsreglers 31, dessen Spannung,
welche die Geschwindigkeit der Abtriebsbewegung festlegt über 32 zu dem Verstärker
tritt.
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Der Hebel 20 trägt den Schieber des Spannungsreglers 34. dessen Spannung,
welche die Bewegungsgeschwindigkeit der Stange 10 bestimmt, also die Beschleunigung
der Abtriebsbewegung, über 33 zum Verstärker 27 gelangt. Die resultierende Spannung
tritt über 40 aus dem Verstärker, um zur Stromklemme 26 zu gelangen.
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In dem Schema nach Fig. 2 ist ein mehr ins einzelne gehende Beispiel
der elektrischen Anordnung des Verstärkers 27 gezeigt. In dieser Figur sind für
die Spannungszutritte die Bezugszeichen 28, 30, 32 und 33 wie in Fig. 1 wieder verwandt.
Demzufolge Tritt über 28 die Eintrittsspannung E, durch 30 die Aus trittsspannung
S, durch 32 eine Spannung. deren adS Hauptzeitwert ist
und proportional der Geschwindigkeit der Stange 2 der Haupthubeinrichtung, und über
33 eine Spannung, deren Hauptzeitwert
und proportional der Beschleunigung genannter Stange ist, ein. Die vier Spannungen
sind in einem geneinsamen Punkt 35 zusammengeführt, wo die Spannung Null sein soll.
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Bekanntlich lassen sich die Koeffizienten a und b in der Weise wählen,
daß die Gleichung
einen unterdrückten Strom darstellt.
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Falls es gewünscht wird, läßt sich die Abweichung der konstanten Geschwindigkeit
durch ehren fünften unterdrücken, durch welchen eine Spannung
zugeleitet wird, oder es läßt sich in bekannter Weise der Zutritt 36 durch den Kondensator
37 ersetzen, der im Nebenschluß zu einer Impedanz Stromkreises 28 liegt.
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Zusätzlich läßt sich gleichfalls gewünschtenfalls dem Funkt 38 eine
Hilfsspannung zuleiten, welche vom Transformator 39 stammt, der der beweglichen
Spule leichte Schwingungen erteilt, um die Wirkung der statischen Reibung zu unterdrücken.
Diese Maßnahme ist an sich bekannt und kann durch gleichaßnahmen wertige elektrische
oder mechanische ersetzt werden, die gleichfalls dem Fachmann bekannt sind.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Spannung am Austritt 34 des Verstärkers
ruft eine gewisse Ablenkung der beweglichen Spule hervor, deren Größe etwa 30° nach
jeder Seite von der Mittelstellung ist. Diese Bewegung wird mit einer Verringerung
um ungefähr ein Drittel auf den Schieber 17 übertragen, dessen Verdrehung etwa 10°
gegenüber der neutralen Stellung beträgt. Die Drehung des Schiebers in einer bestimmten
Richtung leitet den geringen Druck, welcher beispielsweise 15 kg/cm2 beträgt, auf
die entsprechende Fläche des Kolbens der Hubeinrichtung 10. Die entsprechende Verschiebung
der Hubeinrichtung 10 bewirkt ein Drehen des Schiebers des Verteilers 6 im entsprechendem
Sinn, welcher seinerseits den hohen Druck, beispielsweise einen Druck von der Größenordnung
von 200 kg/cm2, auf die entsprechende Fläche des Kolbens 3 liefert.
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Die sich ergebende Bewegung der Stange 2 zeitigt eine Spannung S,
welche zur Festlegung der Abtriebsbewegung dient. Diese Spannung tritt über 30 in
den Verstärker ein.
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Die Verschiebung der Kurbelstange 12 und des Hebels 20 haben gleichfalls
das Auftreten von entsprechenden Spannungen 33 hervorgerufen.
in 32 und Alle Spannungen, welche durch die Zuleitungen28, 30, 32 und 33 ankommen,
setzen sich zusammen, uni in 34 die Abtriebsspannung zu ergeben, welche, wie Bereits
früher erwähnt ist, auf die be egliche Spule 18 wirken.
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In Fig.3 steuert der Steuerg_riffhebe120I, der in neutrale Lage durch
die Feder 202 zurückgezogen des wird, welch letztere sich auf einem festen unmittelbar
den Spannungs-Grundbalkens abstützt regler 204. Dieser liefert in den Stromkreis
128 eine
Spannung, welche proportional seinem Schwenkwinkel ist.
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In dein Stromkreis 128 befindet sich der Unterbrecher. Dieser läßt
die Ausschaltung der Steuerung durch den Handsteuerhebel zu, wenn die selbsttätige
Steuerung angeschlossen wird.
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Im Nebenschluß zu einer Impedanz des Stromkreises 128 befindet sich
der Kondensator 137, welcher nach Belieben des Führers über den Unterbrecher 206
zu- oder abgeschaltet werden kann. Durch den Kondensator soll dem Steuerimpuls eine
Voreilung gegeben werden.
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Bei dieser Anwendung hat der Kondensator 137 einen etwas anderen Zweck
als der Kondensator 37. Hier gibt er eine systematische Voreilung. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig.2 war er zum Unterdrücken der Abweichung der konstanten Geschwindigkeit
verwandt. Auf dem Gestänge 102 des Steuerruders 207 befindet sich der Spannungsregler
129, welcher in den Kreis 130 eine Spannung liefert, die seiner Lagenänderung entspricht.
Diese beiden Spannungen sind dein Verstärker 127 zugeführt, welcher gleichfalls
durch den Kreis 208 Hilfsspannungen empfängt, welche über den Schalter 209 entweder
von der automatischen Steuereinrichtung 210 oder dem Schlingerstabilisator 211 oder
von dein Korrigierer der Nullage in Abhängigkeit von der Machzahl oder jedem anderen
Hilfsimpuls 212 stammen. Wenn die resultierende Spannung am Eintritt des Verstärkers
127 nicht Null ist, dann verursacht die durch den Verstärker vervielfachte resultierende
Spannung das Drehen der beweglichen Spule 118 und des Hilfsverteiles 141, der die
Hilfshubeinrichtung 110 steuert. Letztere zieht den Hauptverteiler 106 mit, welcher
die Haupthubvorrichtung 101 der ; Steuerruder mitzieht. Dieses verursacht eine Änderung
der durch den Spannungsverteiler 129 erteilten Spannung, bis die resultierende Spannung
am Eintritt des Verstärkers 127 Null ist. Bei 213 ist eine zweite Wicklung der drehbaren
Spule gezeigt, welche , über das Berichtigungsnetz oder-gitter 214 wirkt, um durch
233 eine Dämpferspannung zu geben.
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In Fig. 1 ist im einzelnen die Kupplungsverbindung des Steuergriffhebels
gezeigt. In dieser Figur ist der Steuergriffhebel 201 wieder genommen und der Spannungsregler
zur Hervorkehrung mit 204 bezeichnet. Der Hebel wirkt auf das Gestänge 215. Dieses
kann starr mit dem Gestänge 102 des Steuerruders 207 verbunden sein oder nicht.
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Die mechanische starre Vereinigung der Gestänge 102 und 215 erfolgt
mit Hilfe der Vorrichtung 216 welche sich an der Stange 102 befindet und in welcher
die Stange 215 gleiten kann. Die Stange 215 trägt einen Diabolo 217 (d. h. einen
Körper in Form einer Spule aus zwei gegeneinander gegenläufigen Kegelstümpfen, die
sich mit ihrer Spitze zugewandt sind). welcher durch den Zapfen 218 des Elektromagneten
219 festgelegt werden kann.
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Wenn der Elektromagnet 219 erregt ist, dann sind die Stangen 102 und
215 starr miteinander verbunden. Die Steuerung erfolgt also von Hand.
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Wenn der Elektrotromagnet 219 abgeschaltet ist, dann sind die Startgen
102 und 215 nicht mehr mechanisch starr miteinander verbunden. Die Stange 215 folgt
der Eintrittsbewegung, während die Stange 102 der Abtriebsbewegung folgt. Diese
beiden Bewegungen sind im Prinzip miteinander identisch, d. h., die Vorrichtung
des Gerätes ist so gewählt, daß diese Bewegungen gleich sind. Der Diabolo 217 läßt
ein Spiel von der Größenordnung von etwa 5% zu, damit die Eintrittsbewegung und
die Austrittsbewegung nicht anders als auf hydraulischem Wege aufeinander wirken.
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In Fig.5 und 6 ist mit P1 und P2 der Anschluß oberhalb der Hilfssteuerung
von zwei hydraulisch gespeisten Strömen gezeigt, deren Speisung im einzelnen nicht
dargestellt ist. Den Zuleitungen dieser Ströme entsprechen die Rückleitungen B1,
B2 zu dem Sammelgefäß. In jedem der Ströme P1 und p2 befindet sich ein Elektrohahn
oder Ventil mit dem Bezugszeichen 301 und 302. Die Elektroventile sind rein schematisch
wiedergegeben.
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Hinter den Elektroventilen 301, 302 ist eine Wählvorrichtung 303 eingeschaltet,
wie sie z. B. in der deutschen Patentanmeldung S. 48 325 I a/60 beschrieben ist.
Die Wählvorrichtung läßt den selbsttätigen Übertritt des Stromes P 1 zum Strom P
2 im Falle des Druckausfalles in P 1 zu. Die Wählvorrichtung 303 kann durch jede
bleichwertige andere Vorrichtung ersetzt sein, welche den selbsttätigen Übertritt
oder den halbautomatischen Übertritt oder den gesteuerten Übertritt eines Stromes
zum anderen zuläßt. Diese Vorrichtungen sind hier nicht beschrieben, weil sie schon
bekannt sind.
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Hinter der Vorrichtung 303 befinden sich die beiden Hilfsverteiler
304 und 305, welche die Hilfshubeinrichtungen 306 und 307 steuern. Letztere sind
in Reihe auf der Kurbel 308 angehängt, welche den Hauptverteiler 309 der Haupthubvorrichtung
310 steuert. Die Doppelanordnung oder Verdoppelung der Haupthubeinrichtung und/oder
seines Verteilers erscheint nicht unerläßlich. Sie könnte jedoch itn Rahmen der
Erfindung ins Auge gefaßt werden.
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In diesem Falle sind die Verteiler 306 und 307 vo=reinander unabhängig
und steuern die Verteiler 309 und 309', von denen der letztere nicht dargestellt
ist. Die Verteiler 309 und 309' können die Hubeinrichtung 310 bzw. die Hubeinrichtungen
310 und 310' steuern, von denen die letztere nicht wiedergegeben ist und welche
in Reihe auf der Steuerung 311 angeordnet sind.
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Der Verteiler 304 wird durch die Leitung 312, 313, 314 gespeist, in
welcher das Elektroventil 315 vorgesehen ist. Der Verteiler 305 wird durch
die Leitung 312, 316, 317, 318 gespeist, in welcher der Elektrohahn oder das Elektroventil
319 vorgesehen ist. Der Verteiler 304, welcher wechselweise durch die Leitungen
320, 321 die beiden Kammern der Hubeinrichtung 306 speist, kann über die Leitung
322. das nur in einer Richtung wirkende Ventil 323 und die Leitungen 324,
325 kurzgeschlossen werden. Wenn der Druck durch die Leitung 322 auf den Kopf des
Ventils 323 zu wirken aufhört, öffnet sich dieses, indem es der Wirkung seiner Feder
326 nachgibt. Die beiden Kammern der Hubeinrichtung 306 stehen unter dem gleichen
Druck, was die Hubeinrichtung außer Wirkung setzt oder es zuläßt, daß sie den Bewegungen
folgt, die ihr durch die Hubeinrichtung 307 erteilt werden, wenn beide Hubeinrichtungen
miteinander verbunden sind.
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Die gleiche Zweiwegvorrichtung findet sich für den Verteiler 305 wieder
und ist nicht nochmals beschrieben.
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Aus den vorangehenden Beschreibungen ergibt sich, daß das Schließen
des Hahnes 301 die selbsttätige Vertauschung von P2 nach P1 zu gewährleisten gestattet,
das Schließen des Hahnes 302 die Verwirklichung einer zuverlässigen Wirkung von
P2 zuläßt, das Schließen des Hahnes 315 gewährleistet, daß
der hydraulische
Strom der Hubeinrichtung 307 wirksam ist und daß der elektrische Stromkreis, welcher
den Verteiler 305 steuert, wirksam ist, das Schließen des Hahnes 319 gewährleistet,
daß der hydraulische Strom der Hubeinrichtung 306 und der elektrische Stromkreis,
welcher den Verteiler 304 steuert, wirksam sind.
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Die genannten elektrischen Ströme sind auf dem Schaltschema in Fig.
6 wiedergegeben.
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Der Steuergriffhebel 321, welcher von der Feder 322, die sich in 323
auf einem festen Punkt des Grundbalkens abstützt, steuert unmittelbar die Spannungsregler
324, 325, welche in die Stromkreise 326 und 327 Spannungen liefern, die den Winkelgraden
seiner Verstellung entsprechen.
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In den Stromkreisen befinden sich Unterbrecher 344, 345, welche es
zulassen, die Steuerung durch den Steuergriffhebel aufzuheben, wenn die automatische
Steuerung angeschlossen wird, oder jeden der Stromkreise 326 und 327 zu prüfen.
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Auf dem Gestänge 328 der Steuerung 311 befinden sich die Spannungsregler
329 und 330, welche in die Stromkreise 331 und 332 Spannungen entsprechend ihrer
Verstellung liefern.
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Die resultierenden Spannungen der Stromkreise 326. 331 einerseits
und 327, 332 andererseits sind in Verstärker 333 und 334 zurückgeleitet.
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Den Verstärkern 333 und 334 werden über die Leitungen 335 und 336
die Hilfsspannungen zurückgeleitet, welche über den Schalter 337 von der selbsttätigen
Steuereinrichtung 338 bzw. vom Schlingerstabilisator 339 bzw. von dem Korrigieren
der Nulllage in Abhängigkeit von der Machzahl oder von jedem anderen Hilfsimpuls
oder Mischungen von Hilfsimpulsen oder Hilfssignalen herrühren.
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Die Abtriebsspannungen bzw. Austrittsspannungen der Verstärker sind
auf drehbare Spulen 341 und 342 geleitet, welche die Verteiler 304 und 305 von Fig.
5 steuern.
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Die elektrischen Stromkreise befinden sich also verdoppelt zwischen
dem Steuergriffhebel 321 und der Hubvorrichtung 310 von Fig. 5.
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Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig. 6 nicht die Dämpfungsspannungen
wiedergegeben.