DE1125689B

DE1125689B - Accelerometer

Info

Publication number: DE1125689B
Application number: DEB58762A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Sponder
Original assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Current assignee: Boelkow Entwicklungen KG
Priority date: 1960-07-28
Filing date: 1960-07-28
Publication date: 1962-03-15
Also published as: GB972826A

Description

INTERNAT. KL. GOIpINTERNAT. KL. GOIp

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

B 58762 IXb/42 οB 58762 IXb / 42 ο

ANMELDETAG: 28. JULI 1960REGISTRATION DATE: JULY 28, 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 15. MÄRZ 1962NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF EDITORIAL: MARCH 15, 1962

Die Erfindung bezieht sich auf Beschleunigungsmesser, wie sie beispielsweise bei der Trägheitsortung von Luftfahrzeugen, Flugkörpern oder anderen bewegten Körpern verwendet werden.The invention relates to accelerometers such as those used in inertial location Used by aircraft, missiles, or other moving bodies.

Bei derartigen Beschleunigungsmessern werden von den Trägheitskräften einer oder mehrerer im bewegten Körper gelagerter Massen, die dem bewegten Körper erteilten Beschleunigungen abgeleitet. Bei bekannten Beschleunigungsmessern ist ein hoher Aufwand an technischen Mitteln erforderlich, um den Einfluß von Rotationsbewegungen auf die Beschleunigungsmesser zu beseitigen, wenn der bewegte Körper zusätzlich zu seinen zu messenden translatorischen Bewegungen auch Rotationsbewegungen ausführt. Ein bekanntes Mittel, um die Beschleunigungsmesser frei von störenden, auf sie einwirkenden zentrifugalen Kräften zu halten, besteht darin, die Beschleunigungsmesser auf einer Plattform zu montieren, die gegen Drehbewegungen um eine parallel zu den Pendelachsen der Beschleunigungsmesser verlaufende Achse stabilisiert ist.In such accelerometers, one or more of the inertial forces are in motion Bodies of supported masses that derive the accelerations given to the moving body. at known accelerometers, a high level of technical resources is required to the Eliminate influence of rotational movements on the accelerometer when the moving body performs rotational movements in addition to its translational movements to be measured. A known means of keeping the accelerometer free from interfering centrifugal forces acting on it To hold forces is to mount the accelerometer on a platform that is against Rotational movements about an axis running parallel to the pendulum axes of the accelerometers is stabilized.

Eine derartige Stabilisierung der Plattform ist nicht erforderlich, wenn die Beschleunigungsmesser so ausgestaltet sind, daß das den Meßwert liefernde, auf translatorische Beschleunigungen ansprechende Pendel nach der Erfindung derart ausgebildet ist, daß beliebige Drehbeschleunigungen um eine bevorzugte, parallel zur Drehachse des Pendels verlaufende Achse den Meßwert nicht beeinflussen.Such a stabilization of the platform is not necessary if the accelerometer is designed in this way are that the pendulum which supplies the measured value and responds to translational accelerations is designed according to the invention such that any rotational accelerations around a preferred, The axis running parallel to the axis of rotation of the pendulum does not influence the measured value.

Das Pendel des Beschleunigungsmessers ist gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß das Trägheitsmoment des Pendels um seine Drehachse gleichgemacht ist dem aus drei Faktoren gebildeten Produkt aus seiner gesamten Masse, dem Abstand des Pendelschwerpunktes von seiner Drehachse und dem Abstand der Pendelachse von der bevorzugten Achse, um welche die gesamte Pendelanordnung rotieren kann.The pendulum of the accelerometer is designed according to the invention so that the moment of inertia of the pendulum around its axis of rotation is equal to the product formed from three factors from its total mass, the distance between the center of gravity of the pendulum and its axis of rotation and the distance the pendulum axis from the preferred axis about which the entire pendulum assembly rotates can.

Ein Pendel, welches den gestellten Anforderungen genügt und darüber hinaus die von der Lagerreibung oder dem Lagerspiel herrührenden Fehler bekannter Beschleunigungsmesserpendel nicht aufweist, erhält man nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch, daß als Pendelachse ein beiderseits fest eingespannter Torsionsstab verwendet wird. In weiterer erfinderischer Gestaltung wird dem Torsionsstab geringe Drehsteifigkeit, aber große Biegesteifigkeit gegeben. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Messung beeinflussende Durchbiegungen des Stabes bei Beschleunigungen vermieden werden. In spezieller Ausbildung hat nach der Erfindung der als Pendelachse dienende Torsionsstab Kreuz- oder BeschleunigungsmesserA pendulum that meets the requirements and, moreover, those of the bearing friction or does not have known accelerometer pendulum errors due to bearing clearance according to a further feature of the invention in that a pendulum axle is firmly clamped on both sides Torsion bar is used. Another inventive design is the torsion bar low torsional stiffness, but high bending stiffness. This measure ensures that The deflection of the rod which affects the measurement can be avoided during acceleration. In special According to the invention, the torsion bar serving as a pendulum axis has cross or cross-training Accelerometer

Anmelder:Applicant:

Bölkow-Entwicklungen
Kommanditgesellschaft,
Ottobrunn bei MünchenBölkow developments
Limited partnership,
Ottobrunn near Munich

Dr.-Ing. Erich Sponder, Ottobrunn bei München,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Erich Sponder, Ottobrunn near Munich,
has been named as the inventor

I-Profil. Der starre Pendelkörper ist am Torsionsstab derart befestigt, daß an seiner Befestigungsstelle die von ihm herrührenden Kräfte auf einander entsprechende Profilteile in gleicher Weise übertragen werden.I profile. The rigid pendulum body is on the torsion bar attached in such a way that at its attachment point the forces resulting from it on each other corresponding Profile parts are transferred in the same way.

Gegenüber bekannten Beschleunigungsmesserpendein ist die Pendellagerung mittels Torsionsstab unempfindlich gegen den Einfluß von Beschleunigungen, und es erübrigen sich Schutzmaßnahmen, wie zum Beispiel die Anordnung des Beschleunigungsmessers in einem starren Gehäuse, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, deren spezifisches Gewicht dem spezifischen Gewicht der Bauteile des Beschleunigungsmessers entspricht. Auch durch ein Pendel, dessen Torsionsstab einseitig fest eingespannt ist und an dessen anderem, drehbar gelagerten Ende die Pendelmasse befestigt ist, werden die genannten Vorteile weitgehend erreicht.The pendulum bearing by means of a torsion bar is insensitive to known accelerometer pendulums against the influence of accelerations, and there are no need for protective measures, such as for Example the arrangement of the accelerometer in a rigid housing that contains a liquid is filled, the specific weight of which corresponds to the specific weight of the components of the accelerometer is equivalent to. Also by a pendulum whose torsion bar is firmly clamped on one side and on the other, rotatably mounted end of the pendulum mass is attached, the advantages mentioned are largely achieved.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung veranschaulicht. Es zeigtThe subject matter of the invention is illustrated in the drawing. It shows

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen schematisch dargestellten Beschleunigungsmesser, und1 shows a plan view of a schematically illustrated accelerometer, and

Fig. 2 die Ansicht eines Beschleunigungsmesserpendels in schräger Parallelprojektion.2 shows the view of an accelerometer pendulum in an oblique parallel projection.

Die Fig. 1 zeigt auf einer Plattform 1 ein Pendel 2, das um seine Drehachse 3 gegen die Kraft einer Feder 4 aus seiner dargestellten Ruhelage ausschwenkbar ist. Erfährt die gesamte Anordnung eine translatorische Beschleunigung etwa in Richtung des Pfeiles Λ, so wird das Pendel aus seiner Ruhelage ausgelenkt und nimmt die mit unterbrochenen LinienFig. 1 shows a pendulum 2 on a platform 1, which about its axis of rotation 3 against the force of a Spring 4 can be pivoted out of its rest position shown. The entire arrangement experiences a translational one Acceleration roughly in the direction of arrow Λ, the pendulum is deflected from its rest position and takes the broken line

gezeichnete Lage ein. Bei einer beliebigen Winkelbeschleunigung B um die senkrecht zur Plattform verlaufende Achse X behält das Pendel dann seinedrawn position. At any angular acceleration B around the axis X running perpendicular to the platform, the pendulum then retains its position

209 519/146209 519/146

Ruhelage in bezug auf die Plattform 1 bei, wenn das Trägheitsmoment des Pendels 2 um seine Drehachse 3 gleich ist dem Produkt aus der gesamten Pendelmasse, dem Abstand α des Pendelschwerpunktes s von der Drehachse 3 des Pendels und' dem Abstand r einer parallel zur Drehachse des Pendels verlaufenden Achse X, um welche die gesamte Anordnung rotieren kann. Um beliebig gerichtete Translationsbeschleunigungen komponentenweise zu messen, können mehrere Pendelanordnungen mit beispielsweise senkrecht zueinander angeordneten Meßachsen auf der Plattform 1 angeordnet sein. Die Feder 4 kann, wie bei bekannten Anordnungen durch eine elektromagnetische Einrichtung ersetzt werden, welche die eine Auslenkung des Pendels anstrebenden Kräfte mißt.Rest position in relation to the platform 1 when the moment of inertia of the pendulum 2 about its axis of rotation 3 is equal to the product of the total pendulum mass, the distance α of the pendulum's center of gravity s from the axis of rotation 3 of the pendulum and the distance r a parallel to the axis of rotation of the Pendulum axis X around which the entire arrangement can rotate. In order to measure translational accelerations in any direction component by component, a plurality of pendulum arrangements with, for example, measuring axes arranged perpendicular to one another, can be arranged on the platform 1. As in known arrangements, the spring 4 can be replaced by an electromagnetic device which measures the forces tending to deflect the pendulum.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für das Pendel des erfindungsgemäßen Beschleunigungsmessers ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Pendelachse ist hier von einem an beiden Enden starr eingespannten Torsionsstab 5 kreuzförmigen Querschnittes gebildet. Der Stab weist große Biegesteifigkeit auf und setzt Auslenkungen pendelnder Massen geringe Torsionssteifigkeit entgegen.A particularly advantageous embodiment for the pendulum of the accelerometer according to the invention is shown in FIG. The pendulum axis is here clamped rigidly at both ends Torsion bar 5 formed with a cross-shaped cross section. The rod has great flexural rigidity and counteracts deflections of oscillating masses with low torsional stiffness.

Der Torsionsstab 5 ist im Ausführungsbeispiel in einem starren Joch 7 gelagert, das von den Stegen 8, 8 α und 9, 9 α gebildet und mit den Schrauben 10 zusammengehalten ist. Das Joch ist mit der Plattform 1 starr verbunden, beispielsweise mittels der Schrauben 10. Einander zugekehrte Seiten der Joch-Stege 9 und 9 α weisen senkrecht zueinander angeordnete Nutenil und 12 auf, in welche der Torsionsstab 5 spielfrei eingefügt ist. Der Pendelkörper 6 ist am Torsionsstab 5 derart befestigt, daß bei der Auslenkung des Pendels in den einander entsprechenden Teilen seines Profils gleichartige Spannungszustände erzeugt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß an der Befestigungsstelle des Pendelkörpers einander entsprechende Profilstege gegeneinander abgestützt sind, vorzugsweise dadurch, daß der Pendelkörper an der Befestigungsstelle das gesamte Profil des Torsionsstabes umgibt. Die Befestigung selbst kann in irgendeiner bekannten Art, die diese Bedingungen erfüllt, ausgeführt werden, beispielsweise durch Preßsitz, Verkleben, Löten oder Verschraubung.In the exemplary embodiment, the torsion bar 5 is mounted in a rigid yoke 7 which is formed by the webs 8, 8 α and 9, 9 α and held together with the screws 10. The yoke is rigidly connected to the platform 1, for example by means of the screws 10. Facing sides of the yoke webs 9 and 9 α have mutually perpendicular grooves 12 and 12 into which the torsion bar 5 is inserted without play. The pendulum body 6 is attached to the torsion bar 5 in such a way that when the pendulum is deflected, similar stress states are generated in the corresponding parts of its profile. This is achieved in that corresponding profile webs are supported against one another at the fastening point of the pendulum body, preferably in that the pendulum body surrounds the entire profile of the torsion bar at the fastening point. The fastening itself can be carried out in any known manner that fulfills these conditions, for example by a press fit, gluing, soldering or screwing.

Um das Pendel auszuwuchten, können bekannte Methoden angewendet werden. Es können beispielsweise am Pendelkörper 6 oder den Pendelgewichten 13 und 14 Bohrungen vorgenommen werden oder es können verstellbare Zusatzgewichte angeordnet sein.Known methods can be used to balance the pendulum. For example on the pendulum body 6 or the pendulum weights 13 and 14 holes are made or it adjustable additional weights can be arranged.

Eine weitere Möglichkeit das System abzugleichen besteht darin, den gesamten Beschleunigungsmesser auf der Plattform in bezug auf die bevorzugte Achse X mit veränderbarem Abstand r anzuordnen.Another possibility to adjust the system is to arrange the entire accelerometer on the platform with respect to the preferred axis X with a variable distance r.

Es sei noch erwähnt, daß die Steifigkeit des Torsionsstabes ganz nach den Erfordernissen der zu messenden Beschleunigungen gewählt werden kann, da die Steifigkeit der Torsionsfeder für die Erfüllung der Abgleichbedingung ohne Bedeutung ist.It should also be mentioned that the rigidity of the torsion bar depends entirely on the requirements of the to measuring accelerations can be chosen because the stiffness of the torsion spring is necessary for the fulfillment the matching condition is irrelevant.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Accelerometer with a measured value delivering, responsive to translational accelerations pendulum, characterized in that the pendulum is designed such that any rotational accelerations about a preferred, parallel to the axis of rotation (3) of the pendulum axis (X) derived from the pendulum Do not influence the measured value.

2. Accelerometer according to claim 1, characterized in that the moment of inertia of the pendulum about its axis of rotation (3) is made equal to the product of its total mass, the distance (ä) of the pendulum's center of gravity (5) from the axis of rotation (3) and the distance ( r) the pendulum rotation axis (3) from the preferred axis (Z), about which the entire pendulum arrangement can rotate.

3. Accelerometer according to claim 2, characterized in that the pendulum axis of rotation is formed by a torsion bar (5) firmly clamped on both sides.

4. Accelerometer according to claim 2, characterized in that the pendulum axis of rotation is a bar clamped in a torsionally rigid manner on one side, the other end of which is the pendulum mass carries and is rotatably mounted.

5. Accelerometer according to claim 3 or 4, characterized in that the torsion bar (5) has low torsional rigidity but great flexural rigidity.

6. Accelerometer according to claim 5, characterized in that the torsion bar (5) Has cross or I-profile.

7. Accelerometer according to claim 6, characterized in that at the fastening point of the rigid pendulum body (6) each other corresponding profile parts of the torsion bar (5) are supported against each other.

1 sheet of drawings