DE1481515A1

DE1481515A1 - Hydraulisch-mechanisches und pneumatisch-mechanisches Steuersystem

Info

Publication number: DE1481515A1
Application number: DE19661481515
Authority: DE
Inventors: Derek Wood
Original assignee: Bell Aerospace Corp
Current assignee: Bell Aerospace Corp
Priority date: 1965-12-23
Filing date: 1966-12-22
Publication date: 1969-02-06
Also published as: GB1152403A; FR1506041A; US3401600A

Description

PATE NTANW ALTE

PATENTANWÄLTE LICHT, HAMSMANN, HERRMAMN 8 MÖNCHEN 2 · THERESiENSTRASSE 33

DipMrrg. MARTIN LICHT Dr. RElNHOLD SCHMIDT DtpL-Wirtsch.-lng. AXELHANSMANN Dipk-Phys. S EBASTlAN H E R RMA N N

Möirchen,de.t 22.Dezember * 966

Ihr Zeichen Unser Zeichen

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BELL· AEROSPACE CORPORATION Miagara Falls,New York niagara Palls Boulevard V.St.A.

Hydraulisch-mechanischesund pneumatische-mecbanisches

Steuersystem,

Die Erfindung bezieht sich auf Steuersysteme und betrifft insbesondere ein hydraulisch-mechanisches und/oder pneumatisch-mechanisches Steuersystem, das mehrfach vorgesehen werden kann, um dadurch ein höchst zuverlässig arbei-

^ tendes,überzählig ausgestattetes System zu schaffen.Bie

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ο Technik der Kraftübertragung zur Einstellung der Steuerflächen eines Plugzeugs entsprechend den von dem Piloten ausgeführten Steuerbewegungen sowie aufgrund anderer Eingangs-

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signale hat einen großen Anwendungsbereich §efimden_T weil

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Drpl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansrnann, Dipi.-Phys. Sebastian Herrmann MÖNCHEN 2. THERESiENSTRASSE 33 · Telefons2721 02 · Telegramm-Adresse: LipaHi/MOmiien

OppenauerBüro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

Gewicht, mid Abmessungen der in den heutzutage vorhandenen Flugzeuge!benutzten Steuerflächen relativ groß sind. Selbstverständlich sind seither verschiedene Technijfceji,. ..... ; zur Anwendung gelangt _t die sich dadurch "kennzeichnen, daß manuelle Steuerbewegungen so umgesetzt werden, daß da- durch die Steuerflächen verstellt werden. So wird beispielsweise durch verschiedenartige Kombinationen von mechanischen, elektrischen und hydraulischen Elementen eine indirekte Steuerung erreicht. Da jedoch derartige Systeme ziemlich λ. kompliziert aufgebaut sind, läßt ihre Zuverlässigkeit oftmals su wünschen übrig. Bei einem Flugzeug, bei dem die Steuerung durch Kraftübertragung erfolgt, wird jedoch normalerweise ein hoher Grad an Zuverlässigkeit verlangt. Als Folge davon wurden überzählig ausgerüstete Systeme entwickelt, bei denen zur Vergrößerung der Zuverlässigkeit mehrere getrennte, doppelt ausgeführte Steuerketten vorhanden sind» Es wurden auch bereits verschiedene Techniken entwickelt, mit Hilfe derer eine Steuerkette für den Fall ihres Versagens außer Betrieb genommen und gehalten werden kann. Da jedoch der Pilot gewöhnlich nicht in der Lage ist, in der Kürze der zur ,Verfügung stehenden Zeit eine Fehlerquelle zu ermitteln, um die. notwendige Korrektur vornehmen zu können j wird die Außerbetriebsetzung einer bestimmten Steuerkette automatisch durchgeführt.

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Verschiedene Ausführungsformen dieser Kontrollsysteme sind normalerweise mit elektrischen Stromkreisen und mechanischen Gestängen versehen. Im allgemeinen sind elektrische und elektronische Apparaturen ziemlich kompliziert und empfindlich» während größere mechanische Gestänge etwas störanfällig sind» Es besteht deshalb der Wunsch nach einem wirksamen nichtelektrischen Steuersystem mit nur wenigen mechanischen Bauteilen, das sich in ein überzählig ausgerüstetes System einbauen läßt und die Möglichkeit bietet, einen nihtbetriebsfähigen Teil des Systems wahlweise unwirksam zu machen«

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine verbesserte Ausführungsform eines solchen Steuersystems zu schaffen, in dem hydraulische oder pneumatische Drucksignale verwendet werden, um beispielsweise die Steuerfläche eines Flugzeugs oder einen anderen beweglichen Körper zu verstellen. Das erfindungsgemäße Steuersystem soll überzählig atisgerüstet sein und die Möglichkeit bieten, bewegliche Glieder wahlweise zu verstellen und beim Versagen eines Teils diesen außer Betrieb zu setzen und solange außer Betrieb zu halten, bis er repariert ist und wieder in Betrieb genommen werden kann«

Des weiteren soll bei dem er findungs geraäßen hydraulischen oder pneumatischen Steuersystem nur eine begrenzte

Anzahl mechanischer Verbindungsteile Verwendung finden. Außerdem soll das neue Steuersystem in hohem Maße zuverlässig arbeiten und trotzdem relativ einfach herzustellen und zu warten sein. Schließlich soll das erfindungsgeraäße Steuersystem auch die Möglichkeit bieten, das Versagen eines Einzelteils sehr schnell festzustellen und dieses Einzelteil dann fast gleichzeitig außer Betrieb zu nehmen« In der folgenen Beschreibung und der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt» In der Zeichnung zeigen:

FIg, 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen überzählig ausgerüsteten Steuersystems und

Fig. 2 eine detaillierte schematische Darstellung eines Einzelteils einer Steuerkette des in Fig, 1 gezeigten Systems,

Das erfindungsgemäße Steuersystem zur Verstellung beweglicher Glieder läßt sich in einem überzählig ausgerüsteten System dadurch verwenden, daß mehrere individuelle Steuerketten, von denen jede zur Verstellung eines beweglicher Gliedes dient, eingebaut werden. Bei einer dargestellten Ausführungsform dieses Systems können die'beweglichen Glieder die Steuerflächen eines Flugzeugs darstellen« die im allge-

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meinen demselben Zweck dienen, so daß das Flugzeug auch dann niht außer Xontrolle gerät, wenn sich die eine oder mehrere Steuerflächen nicht mehr betätigen lassen, solange nur noch einige Steuerflächen ihre Aufgabe erfüllen.

In dem dargestellten System kann eine einzelne Steuerkette einem Umwandler zur Übertragung der manuellen Steuerbewegungen des Piloten zusammen mit anderen Steuersignalen in ein hydraulisches oder pneumatisches Drucksignal verwendet werden, wobei der umwandler durch eine Druckleitung mit einem Ort verbunden ist, der in der Nähe des zu steuernden Gliedes liegt. An diesem Ort wird das hydraulische oder pneumatische Drucksteuersignal einem Steuerventil als hydraulischem oder pneumatischem Verstärker aufgegeben, um dadurch eine körperliche Verschiebung zu erzeugen, die de» hydraulischen oder pneumatischen Signal entspricht. Durch die Verschiebung des Ventils wird dann der Strömungsmitteldruck zum Antrieb eines Betätigungskolbens gesteuert, der seinerseits mit dem beweglichen Glied verbunden ist. Darüber hinaus wird die Bewegung des Ventils in ein hydraulisches oder pneumatisches EückkupplungsSignalübersetzt, um dadurch den Betrieb des Ventils zu stabilisieren. Außerdem wird die Ventilbewegung in ein lontrollsignal übertragen, das mit

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ähnlichen Signalen, die von anderen Steuerketten herrühren, verglichen werden kann, um dadurch eine nicht gleichermaßen arbeitende Kette festzustellen. In dem System kann auch eine Vorrichtung eingebaut sein, mit Hilfe derer eine nicht in Übereinstimmung arbeitende Steuerkette unwirksam gemacht und die diesbezügliche Steuerfläche einer derartigen Kette in einer neutralen oder unwirksamen Stellung verriegelt werden

kann,
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsforra des erfindungsgeraäßen Systems, Gegenstände der Steuerung sind drei bewegliche Körper, die durch die ganz rechts gezeigten Steuerflächen oder Steuerorgange 10,12 und 14 verkörpert werden. Die Steuerinformation wird durch eine Verschiebung der ganz links gezeigten,von Hand bedienbaren Steuerhebel 16 und 18 erzeugt. Die Steuerhebel 16 und 18 stehen als Doppelsteuer, beispielsweise für den Piloten und den Kopiloten, miteinander in Verbindung und weisen jeder einen gelenkig gelagerten Hebel 20 und 22 auf, die mit Quergestängen 24 und 26 versehen sind, welche durch einen Stab 28 gekoppelt sind. Demnach hat eine manuelle Bewegung eines der beiden Hebel 20 oder 22 eine gleiche Bewegung des anderen Hebels zur Folge.

Der Hebel 22 ist durch ein Übertragungsgestänge 30 an drei sich senkrecht erstreckende Arme Si, S2 und R3 ange-

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schlossen. In gleicher Weise verbindet ein Gestänge 38 . den Hebel 22 mit drei senkrechten Armen R4,R5 und R6. Diese mechanische Anordnung einschließlich der manuellen Steuerorgange 16 und 18 bewirkt, daß auf jeden der sechs Umwandler Ti,T2,T3,T4,T5 und T6, die einzeln an die entsprechenden Arme R1,R2,R3,R4,R5 und R6 gekoppelt sind, ein repräsentatives mechanisches Signal, verkörpert durch eine Verschiebung, übertragen wird.

Zusätzlich zu den manuell erzeugten Steuersignalen empfangen die Umwandler Ti bis T6 durch die Leitungen Ci bis 0$ auch elektrische Eingangssignale« Die auf diese Weise empfangenen Signale können Dämpfungssignale oder Dämpfungsreglersignale sein, vie sie in verschiedenen Flugzeugen gewöhnlicherweise verwendet werden. Die mechanisdm und elektrischen Signale werden in den Umwandlern Ti bis T6 zu sechs unabhängigen hydraulischen oder pneumatischen Drucksignalen kombiniert, die einzeln durch die Leitungen Li bis L6 übertragen werden. Die im folgenden näher beschriebenen Umwandler Ti bis Tß erzeugen auch in den Leitung» Pi bis P6 sechs hydraulische bzw· pneumatische Drucksignale, die in umgekehrter Beziehung au den in den Leitungen L1 bis L6 auftretenden Signalen stehen« Das heißt, wenn beispielsweise ein S teuer vor gang stattfindet, der einen Druckanstieg ia der Leitung I»1 bewirkt, so sinkt der Druck in der zugehörigen Leitung Pi ab. Die Leitungen Pi bis P6 sind auf diese

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Weise so geschaltet, daß sie beispielsweise die dem Luftstrom ausgesetzten Flächen steuern.

Bei verschiedenen Anwendungsfällen müssen inverse Signale erzeugt verden. So werden beispielsweise häufig für die beiden Flügel eines Flugzeugs entgegengesetzte Steuersignale gefordert. Daher können die durch die Leitungen Li bis L6 geschickten Signale zur Steuerung der in Fig, gezeigten Steuer- oder Ruderflächen 1O,12 und 14 benutzt verden, während die in den Leitungen P1 bis P6 auftretenden Drucksignale in einem gleichen System zur Steuerung der inversen Verstellung zugehöriger Steuerflächen benutzt werden,

Wenn der Steuervorgang im einzelnen betrachtet wird, so ergibt sich, daß die Leitungen Li bis L6 die in ihnen vorhandenen Drucksignale bis in die Nähe der Steuerflächen 10,12 und 14 Übertragen, die verstellt werden sollen. Bei der Prüfeinstellung sind die Leitungen Li bis L6 an die Steuerventile V1 bis V6 angeschlossen, die Schieberventile sein können, wie sie im folgenden beschrieben werden und zur Stabilisierung des Betriebs mit Kückkoppelungsvorrichtungen versehen sein können, Beia Betrieb der Steuerventile Vt bis V6 bewirkt ihre Verstellung, daß die Steuerflächen durch Verstärkung der empfangenen Signale «it Hilfe der Betätigungszylinder Al bis A6 verstellt werden. Genauer gesagt heißt das, daß die Steuerventile Vi bis V6 einzeln

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die Betätigungszylinder Αι bis A6 verstellen, die ihrerseits auf die Gelenkbügel 50,52 und 54 so virken, daß die Steuerflächen 1O,12 und 14 verstellt werden. Deshalb sind die Einstellungen der Steuerventile tatsächlich Signale, die der geforderten Verschiebung entsprechen. Diese körperlichen Einstellungen verden mit Hilfe der mechanischen Verbindungen Mi bis M6 von den Steuerventilen Vi bis V6 auf die Umwandler X1 bis X6 übertragen. Die Umwandler Xi bis X6 erzeugen dann die hydraulischen bzv» pneumatischen Druckkontrollsignale, die über die Leitungen Hi bis Έ.6 an ein Vergleichssystem 56 abgegeben verden, das jede Ungleichheit einer Steuerkette gegenüber den anderen Steuerketten, die in de« lontrollsignal zum Ausdruck kommt, feststellt und dann ia der Weise in Tätigkeit tritt, daß sie den zugehörigen Betätigungszylinder in einer neutralen Stellung verriegelt« Im einzelnen geschieht das in der Weise, daß die von der Vergleichsvorrichtung 56 ausgehenden Leitungen Di bis D6 aur Steuerung der Aussperrvorrichtungen B1 bis B6 Aussperrsignale in Fora von hydraulischem bzw» pneumatischem Druck befördern, die die Betätigungszylinder Al bis A6 für den Fall, daß ein zugehöriges rontrollsignal einen

(0 Fehler in der Steuerkette anzeigt, in einer neutralen ο *· · · ' ■. ' ' ■ -- -' to Stellung verriegeln.

ο Betrachtet man die Betriebsfolge in dem in Fig. 1

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cn dargestellten System im einzelnen, so soll zunächst beispielshalber angenommen verden, daß der Hebel 22 der

manuellen Steuerung 16 in Richtung des Pfeils 64, d.h« also, nach vorne gedrückt wird. Aufgrund dieser Bewegung wird die kupplungsstange 24 nach unten, d.h. also, im Uhrzeigersinn ura einen Gelenkpunkt 66 verschwenkt, wodurch sich die Kupplungsstange 26 ebenfalls nach unten, aber im Gegenuhrzeigersinn um einen Gelenkpunkt 68 verschwenkt und ihrerseits den Hebel 22 vorwärts bewegt, wie dies durch den Pfeil 70 angezeigt ist« Durch diese Vorwärtsbewegung der beiden Hebel 20 und 22 werden die Gestänge 30 und 33 von Fig. 1 aus gesehen nach rechts bewegt, wodurch auch jeder der Arme Rl bis R6 nach rechts verschoben wird, Es soll angenommen werden, daß durch diese Verschiebung der Arme 21 bis R6 der hydraulische bzw. pneumatische Druck in jeder Leitung L1 bis L6 ansteigt, deren Signal den Ventilen Vi bis V6 zugeführt wird und es soll weiter angenommen werden, daß dadurch die Betätigungszylinder Αι bis A6 veranlasst werden, jeden Gestängebügal 50,52 und 54 nach rechts zu verschieben und damit die gewünschte Steuerung durch Verstellung der Steuerflächen 10,12 und 14 in die verlangte Lage auszuführen.

Für den Fall, daß die Umwandler X1 bis X6 in irgendeinem der Steuerventile Vi bis V6, beispielsweise in dem Ventil V1, eine Unregelmäßigkeit feststellen, erscheint in einem der Ausgänge des Vergleichssystems 56 ein entsprechendes Signal. Speziell bei dem gewählten Beispiel erseheint in der von dem ^vWff&s£fihssY;s±eBL 56 ausgehenden Leitung Dl ein

hydraulisches bzw« pneumatisches Signal, das der Aussperrvorrichtung Bi zugeführt wird,die den Betätigungszylinder Al unwirksam macht und in einer neutralen Stellung blockiert. Danach TsLrd die Steuerfläche 10 nur noch von dem Betätigungszylinder A2 bewegt, was zur folge hat, daß etwa die Hälfte des Verschiebungsvorgangs stattfindet. Bin derartiger Vorgang kann jedoch durch die Konstruktion des Systems in angemessener Weise so kompensiert werden, daß der Ausfall einer Steuerkette nur geringe Folgen hat·

Natürlich kann das Vergleichssystem 56 weiterhin Vergleiche unter den Kontrollsignalen der in Betrieb bleibenden Steuerketten durchführen und damit auch jede beliebige dieser Ketten stillsetzen, nachdem festgestellt worden ist, daß sie in ihrer Arbeitsweise nicht mit den anderen übereinstimmt· Daraus folgt, daß in dem System erhebliche Störungen auftreten können, ohne daß dadurch seine Arbeitsweise bezüglich der Ausübung der verlangten Steuerfunktion nachteilig beeinflusst wird. Der Aufbau der einzelnen Steuerketten kann sich entsprechend der verschiedenen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes «twas ändern« Eine ziemlich ins Detail gehende Ausführungs- fora einer Steuerkette ist in Fig. 2 dargestellt und wird im folgenden genauer beschrieben,

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Der Querarm Kl, vie er in Pig. 1 dargestellt ist, steht mit einem mechanischen Gestänge 102 (Fig. 2) in Verbindung, das seinerseits durch eine Feder 104 mit dem oberen Ende 106 eines Flügels 108 verbunden ist, der an einem Gelenkpunkt 110 getragen wird und mit einem Anker eines Schaltmotors 114 aus einem Teil besteht. Der Schaltmotor 114 ist so geschaltet, daß er an seinen Klemmen 116 elektrische Signale empfängt, die, wie im vorigen bereits erwähnt wurde, aus Dämpfungssignalen oder aus von einem Autopiloten ausgehenden Signalen bestehen können, wie sie auf dem Gebiet der Flugzeugsteuerung gegeben sind.

Die von dem Schaltmotor 114 und der Feder 104 ausgehenden Kräfte wirken auf den Flügel 1O8 ein, der in Verbindung mit den gegenüberliegenden Düsen ii8^vund 120 arbeitet. Dem Inneren der Düse 11 8 wird durch eine öffnung 122 von einer unter Druck stehenden Strömungsmittelquelle PSi Strömungsmittel zugeführt. In ähnlicher Weise wird die Düse 120 durch eine öffnung 124 von derselben Quelle PSi mit Strömungsmittel versorgt. Demnach werden die Düsen 118 und 120 in Abhängigkeit von der Stellung des Flügels 108 zur entsprechenden Erzeugung von hydraulischen oder pneumatischen Drucksteuersignalen in den Kammern 126 und 128 verschieden verengt. Das Signal in der Kammer 126 stellt das

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Ausgangssignal für die in Pig, 1 gezeigte Leitung Bi dar, während der in der Kammer 128 vorhandene Druck durch die in Fig. 2 gezeigte Leitung Li dem Steuerventil Vi aufgegeben wird. Wie im einzelnen erläutert werden wird, verstellt das Steuerventil V1 den Betätigungszylinder At in verschiedene Lagen, der seinerseits ein nicht dargestelltes, bewegliches Glied, beispielsweise ein Steuerruder, steuert. Darüber hinaus wird die Stellung des sich im Ventil Vi bewegenden Elements zur Erzeugung eines hydraulischen bzw. pneumatischen Kontrollsignals in der Leitung Hl, das der Vergleichsvorrichtung 56 zugeführt wird, durch einen Umwandler Xi ermittelt. Betrachtet man den in Fig. 2 gezeigten Aufbau im einzelnen, so erkennt man, daß die das hydraulische bzw, pneumatische Drucksteuersignal führende Leitung Li von dem Umwandlerelement bis in die Nähe des beweglichen Glieds übertragen wird, das gesteuert werden soll. Dort bildet ein Block oder Körper 1 30 eine zylindrische Kammer 132, in die die Leitung Li mündet. Die Kammer 132 enthält ein Spindel- oder Schieberventil 134, das mit drei Zylindern 130,138 und 140 versehen ist, die durch eine koaxiale Stange 136, die sich in axialer Sichtung aus dem Körper herauserstreckt, untereinander in Verbindung stehen.

In Ruhestellung des Schieberventils 134 verschließen die Zylinder 136 und 140 die Kanäle 142 und 144, die an eine Entspannungsöffnung R oder an eine unter geringem Druck

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stehende Austrittsöffnung angeschlossen sind. Der sich zusammen mit den beiden anderen Zylindern verschiebende

Zylinder 138 des Ventils 134 verschließt eine Durchgangsöffnung 146, die an eine Druckquelle PSi angeschlossen ist. Der Raum zwischen den Zylindern 136 und 138 steht durch eine Durchgangsöffnung 1 37 mit dem Kopfende 148 einer Antriebsvorrichtung in Verbindung, die mit einem in einem Zylinder 152 gleitend gelagerten Kolben 150 versehen ist. Die Antriebseite 1 54 des Zylinders 152 ist durch eine Bohrung 156 an den Raum angeschlossen, der zwischen den Ftihrungszylindern 138 und 140 des Schieberventils 134 liegt. Der Kolben 1 50 der Antriebsvorrichtung steht über eine Kolbenstange 1 58 mit einem festliegenden Lager 160 in Verbindung, wobei jedoch der Körper 130 relativ zu dem Kolben 150 beweglich ist und durch eine Kupplung 162 an einem Gestänge 50 angebracht ist. Daraus ergibt sich, daß die Antriebsvorrichtung Al, sobald das Schieberventil durch das in der Leitung L1 vorhandene hydraulische bzw, pneumatische Drucksteuersignal verstellt wird, in ähnlicher Weise das Gestänge 50 bewegt.

Wie bereits erwähnt, wird die Stellung des Schieberventils 134 von dem Umwandler Xi ermittelt» Zu diesem Zweck ist die Kolbenstange 139 an einen Fitigel 164 gekoppelt, dessen anderes Ende an einem Gelenk 166 befestigt ist. Der Flügel 164 ist auf diese Weise zwischen zwei Federn

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168 -and 170 angeordnet, von denen die eine Feder 168 sich zu dem Körper 130 hinerstreckt, während die andere Feder 1 mit einem Arm 172 in Verbindung steht. Zwei einander gegenüberliegende Düsen 174 und 1 76 erzeugen entgegengesetzte Drücke, die die Stellung des Schieberventils 134 anzeigen. Die Düse 174 bildet einen Teil des Körpers 130 und steht durch eine öffnung 180 mit der Druckquelle PSi in Verbindung. Die Düse 176 ist in ähnlicher Weise durch eine öffnung 182 an die Druckquelle PSi angeschlossen. Aufgrund der Betriebsweise des Flügels 164 im Zusammenhang mit den Öffnungen lind 182 wird durch den in den Kammern 184 und 186, die sich neben den Düsen 174 und 176 befinden, herrschenden hydraulischen oder pneumatischen Druck die Stellung des Schieberventils 134 festgelegt. Der hydraulische bzw« pneumatische Druck in der Kammer 186 verändert sich mit der Bewegung des Flügels 164 nach rechts, wobei diese Bewegung mit einer ähnlichen Bewegung des Schieberventils 134 zusammenfällt. Dieser Druck, der dem aus der Leitung Li stammenden Druck entgegengesetzt ist, wird durch eine Leitung 1 88 auf das Schieberventil 134 übertragen„ Als Folge davon entsteht eine Gegenkraft, die das Schieberventil 134 stabilisiert.

Das in der Kammer 184 erzeugte hydraulische oder pneu- »atische Drucksignal ist dem Rückstellsignal entgegengesetzt und wird durch eine Leitung 1 90 als hydraulisches oder

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pneumatisches Druckkontrollsignal über die Leitung Hi einem Vergleichssystem zugeführt, das ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet ist. Das in der Leitung Hi vorhandene hydraulische bzw, pneumatische Druckkontrollsignal wird mit ähnlichen Drucksignalen verglichen, um dadurch ein nicht übereinstimmendes Signal herauszufinden und, falls dieses gefunden wird, die zugehörige Steuerkette außer Betrieb zu nehmen. Es sind natürlich in der Technik verschiedene Ausftihrungsformen von Vergleichsvorrichtungen bekannt. Eine Ausführungsform ist in der anhängigen Patentanmeldung beschrieben, deren Titel "Vorrichtung zum Vergleich hydraulischer oder pneumatischer Drucksignale und zur Festellung von zwischen den Signalen vorhandenen Unterschiede*! lautet. Darüber hinaus lassen sich verschiedene Anzahlen von Kontrollsignalen in vielfältiger Weise vergleichen. Nur zum Zwecke der Verdeutlichung ist deshalb in Fig, 2 eine Vergleichsvorrichtung dargestellt, die einen Vergleich zwischen den hydraulischen bzw, pneumatischen Druckkontrollsignalen in den Leitungen Hi_tH2 und H3 durchführt und sie ^signale erzeugt, welche ein unheitliches Eontrollsignal anzeigen, um dadurch die Aussperrvorrichtung für die zugehörige Steuerkette zu betätigen.

Betrachtet man das in Fig, 2 dargestellte System so wird deutlich, daß das Drucksignal aus der Leitung Hl als ein Eingangssignal abgegeben wird, das dem Drucksignal in

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der Leitung H2 entgegenwirken kann. Dem in der Leitung H3 vorhandenen Druck kann dann der in der Leitung H2 herrschende Druck entgegenwirken, so daß, solange wie die Drücke in den Leitungen Hi und H2 und die Drücke in den Leitungen H2 und H3 im Gleichgewicht sind, die Vergleichsvorrichtung keine falsche Arbeitsweise anzeigt, Falls jedoch irgendein Ungleichgewicht auftritt, erscheint in einer der Ausgangsleitungen 230,231 oder 232 ein Drucksignal, das die versagende Steuerkette anzeigt. Bekanntermaßen läßt sich eine Ungleichförmigkeit irgendeiner der drei Steuerketten, die durch die Xontroll'-signale in den Leitungen Hr,H2 oder H3 wiedergegeben wird, durch zwei Abgleicheinheiten ermitteln, beispielsweise quer über die Kolben, die dann die nicht gleichförmig arbeitende Kette anzeigen, Das heißt, wenn der Vergleich der in den Leitungen H1 und H2 herrschenden Drücke ein Ungleichgewicht liefert, während der andere Vergleich ein Gleichgewicht anzeigt, dann weist der in der Leitung Hi herrschende Druck auf einen Fehler der kontrollierten Kette hin. Wenn, um ein anderes Fehlerbeispiel zu wählen, beide Vergleiche der im de» Leitungen Hi und H2 sowie H2 und H3 herrschenden Drücke ein Ungleichgewicht liefern, dann wird angezeigt, daß sich die Ungleichförmigkeit in der zweiten Steuerkette befindet, die von den in der Leitung Ht herrschenden Drmek kontrolliert wird« Die dritte Möglichkeit des Auftretend einer üngMchförraigkeit besteht darin, daß

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— Io —

zvisehen den in den Leitungen Hi und H2 herrschenden Drücken Gleichgewicht vorhanden ist, dagegen zwischen den Drücken in den Leitungen H2 und H3 ein Ungleichgewicht auftritt, wodurch festgestellt wird, daß in der von dem Signal der Leitung H3 kontrollierten Steuerkette ein Fehler vorhanden ist«

Das Versagen der Steuerkette, die von dem in der Leitung Hi herrschenden Druck kontrolliert wird, teilt sich durch ein Drucksignal in der Form eines Druckabfalls in der Leitung 230 mit, Ein gleiches Versagen der durch die in den Leitungen H2 und H3 herrschenden Drücke kontrollierten Ketten wird durch Druckverluste in den Leitungen 231 und 233 angezeigt. Diese Leitungen sind an die Aussperrvorrichtungen angeschlossen« Um ein spezielles Beispiel zu wählen: die Leitung 230 läuft zu einer Aussperrvorrichtung Bi , Dabei tritt sie in den Zylinder 232 ein, der einen Kolben 234 enthält, dessen eines Ende mit einem Anschlag 236 in Verbindung steht, während sein anderes Ende durch eine Ventilstange 238 an ein Ventil 240 angeschlossen ist, das den Druck PSi von der Hauptdruckquelle PS liefert. Der Kolben wird von einer Feder 242 nach oben gedrückt, die sich innerhalb des Zylinders 232 befindet. Der Kraft der Feder 242

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wird jedoch durch den Druck PSi das Gleichgewicht gehalten, der durch eine Durchgangsöffnung 214 über dem Kolben 234 liegt. Wenn nun die Leitung 230 einen geringeren Druck liefert, fällt der auf dem Kolben 234 liegende Druck ab und ermöglicht somit der Feder 242, den Anschlag 236 in eine abgeschrägte Aussparung 248 zu heben, die sich in dem Körper 130 befindet, der somit, indem er den Anschlag 236 aufnimmt, in einer Stellung zentriert wird, in der er unwirksam ist. Als Folge davon befindet sich das Gestänge 50 nunmehr in einer neutralen Stellung.

Im Hinblick auf die obige, im Zusammenhang mit Fig. 2 gegebene Beschreibung des Aufbaus der Steuerkette soll nunmehr ihre Betriebsireise durch die Annahme bestimmter Anfangsbedingungen und Diskussion der sich daraus ergebenden Wirkungen erläutert werden. Es wird deshalb zunächst angenommen , daß der Flügel 108, der in Fig, 2 oben links gezeigt ist, nach rechts verschoben wird und dadurch den Ausschuß aus der Düse 120 hemmt. Aufgrund dieser Hemmung steigt der Druck in der Kammer 128 an, der in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Drucksignals durch die Übertragungsleitung Lv auf die linke Seite des Schieberventils 134 weitergegeben wird. Darauf verschiebt sich das Schieberventil 134 in der Darstellung nach rechts und verbindet dabei die

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Durchgangs öffnung 146 mit der Druckquelle PSi _f vährend die Durchgangsöffnung 146 mit einem Entspannungskanal R oder einer Durchgangsöffnung 144 in Verbindung gebracht wird. Dies hat zur Folge, daß das Kopfende 1 52 des Betätigungskolbens 150 mit Druck beaufschlagt wird, während das antriebsseitige Ende 154 entspannt wird, Da der Betätigungskolben 150 fest angeordnet, d«h. nicht verschoben werden kann, während der Körper 130 beweglich gelagert ist, wird der ganze Körper 130 nach rechts verschoben und bewegt in gleichea Weise die nicht dargestellte Steuerfläche durch das Gestänge 50,

Auf diese Weise wird der verlangte Steuervörgang durch Verschiebung des Schieberventils 134 ausgeführt, wobei jedoch darüber hinaus durch die Verschiebung des Schieberventils 134 ein Rtickstellsignal und ein Eontrollsignal erzeugt werden. Das heißt, daß, wie beschrieben wurde, die Verschiebung des Schieberventils 134 nach rechts einen Druckanstieg in der Düse 176 zur Folge hat, weil der Flügel entsprechend bewegt wird. Dieser Druckanstieg wird durch die Leitung 188 als Rückstellkraft dem Schieberventil 134 zugeführt»

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Gleichzeitig mit diesem Wechsel vird der in der Kammer 184 innerhalb der Düse 1 76 herrschende Druck entspannt,wodurch bei dem in der Leitung Eh vorhandene hydraulische oder pneumatische Druckkontrollsignal ein Abfall eintritt. Dieser Druckabfall wird der Vergleichsvorrichtung mitgeteilt und unter der Annahme, daß in dem System keine Störungen, vorhanden sind, durch einen gleichen Druckabfall bei dem in der Leitung H2 von einer anderen Steuerkette ausgehenden hydraulischen oder pneumatischen Druckkontrollsignal ausgeglichen. In ähnlicher Weise wird der in dem Kontrollsignal in der Leitung H2 auftretenden hydraulische bzw. pneumatische Druckabfall durch einen gleichgroßen Druckabfall des Kontrollsignals in der Leitung H3 ausgeglichen, unter der Voraussetzung, daß sich alle Kontrollsignale in der gleichen Weise ändern, dann bleiben die Leitungen 230,231 und 232 unter Druck. Wenn jedoch beispielsweise die dargestellte Steuerkette versagt und dadurch einen Abfall des hydraulischen oder pneumatischen Druckkontrollsignals in der Leitung Hi auf ein sehr tiefes Druckniveau verursacht, dann bewirkt dieser Fehler seinerseits eine Senkung des Druckes in der Leitung 230» Als Folge davon wird der Druck PSi im Zylinder 232 durch die Leitung 230 entspannt, wodurch sich der Kolben 234 unter dem Druck der Feder 242 nach oben verschiebt und den Körper 130 in einer neutralen Stellung

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blockiert und gleichzeitig das Ventil 240 dahingehend betätigt, daß es den Druck PSi zur zugehörigen Steuerkette unterbricht. Danach ist die dargestellte Steuerkette nicht betriebsfähig, während die anderen Steuerketten ihre Funktion weiter ausüben und eine vollständige Steuerung des Flugzeugs oder eines anderen Systems, das der Steuerung' unterliegt, sicherstellen.

Aus der obigen Beschreibung wird ersichtlich, daß das erfindungsgemäße System sowohl als einzelnes Steuerglied oder einzelne Steuerkette als auch eine Gruppe dieser Elemente, beispielsweise in einem überzählig ausgerüsteten, zusammengesetzten System, viele Vorteile bit et« Insbesondere wird beispielsweise mit Hilfe des neuartigen Systems eine vollständige hydraulische Kontrolle erreicht, die sich leicht an die Erfordernisse eines Betriebs, bei dem überzähligen Steuerelemente verwendet werden, anpassen läßt« Darüber hinaus arbeitet das erfindungsgemäße System virtschaftlich, zuverlässig und ist stabil und relativ einfach aufgebaut.

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Claims

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• monchen^theresienstrasse» Dipl.-Wirtsch.-lng. A X E L H A N S M A N N

Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

BELL AEROSPACE COEPORATION

Mondien,den 22.Dezember "966

Niagara FallsjNev York

Ihr Zeichen Unser Zeichen

Niagara Falls Boulevard /_üp

V.St.A.

Patentanmeldungί Hydraulisch-mechanisches und

■'"';■-■■. ~~~~~ pneumatisch-mechanisches Steuersystem.

P at e η t a ns ρ r ti c h e .

1J Steuersystem zur Verstellung eines beveglichen Körpers als Folge von dem Körper aufgedrückten Signalen, gekennzeichnet durch einen ersten Umwandler (Ti), der wenigstens ein Steuersignal empfängt und ein entsprechendes hydraulisches oder pneumatisches Drucksteuersignal erzeugt, durch ein das hydraulische oder pneumatische. Steuersignal empfangendes Ventil Vi, das eine diesem Signal entsprechende körperliche Verschiebung des beveglichen Körpers..(10) vornimmt, durch einen zveiten mit dem Ventil (Vi") gekoppelten

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann B MpNCHEN S, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon ι 2» 2102 · Telegromm-Adreuei Upatll/MOnchen

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OppenauerBOrO! PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

Umwandler (X1 ) zur Erzeugung eines hydraulischen oder pneumatischen Druckkontrolsignals entsprechend der Verschiebung des Ventils(Vi ) und durch eine Vorrichtung (Bi) zur Außerbetriebsetzung des Steuersystems, 'die unter dem Einfluß des hydraulischen oder pneumatischen Druckkontrollsignals steht«

2, Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Umwandler (Ti) mit einem Flügelventil versehen ist, das einen Flügelkörper (rOS) aufweist, der wenigstens durch ein Steuersignal verstellbar ist.

3» Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (V1) ein von dem hydraulischen oder pneumatischen Drucksteuersignal gesteuertes Schieberventil (i34) enthält, an das eine Antriebsvorrichtung (150,152) so angeschlossen ist, daß sie von dem Schieberventil (134) gesteuert

4. Aus mehreren Steuersystemen nach Anspruch 1 zusammengesetztes Steuersystem, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (56,229) zum Vergleich der von jedem Steuersystem gelieferten hydraulischen oder pneumatischen Druckkontrollsignale und zur wahlweisen Außerbetriebsetzung eines nicht in Übereinstimmung mit den anderen Systemen

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is

arbeitenden Steuersystems, ■

5, Zusammengesetztes steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnetν daß jeder erste umwandler (Ti.) mit einem Flügelventil versehen ist, das einen. Flügel (10 8) und eine Vorrichtung zur Verschiebung dieses Flügels ent- . sprechend der einwirkenden kombinierten mechanischen und elektrischen Signale besitztν· -;

6» Zusammengesetztes Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet» daß das Ventil (Vi) in jedem Steuersystem ein Schieberventil (i34) enthält» das so angeschlossen ist, daß es gemäß dem Steuersignal in dem Steuersystem verstellt werden kann, daß an dem beweglichen,Körper eine Antriebsvorrichtung (i50,152) angeschlossen ist, die von dem Schieberventil (1 34) gesteuert wird und daß der zweite Umwandler (X1) mit einem Flügelventil ausgerüstet ist, ■ dessen Flügel (i64) durch das Schieberventil (i34) einsteilbar ist,

7» Zusammengesetztes Steuersystem mit drei xmab·*/--. . · hängigen Steuersystemen nach Anspruch ι, dadurch gekenn- ■ zeichnet, daß jedes Steuersystem getrennt mit einem Element des be-weglichen Körpers (i0,12,14) in Verbindung steht ; und daß das zusammengesetzte System mit einer Vergleichs^ '· vorrichtung (56,229) versehen ist, mit der die von jetlem

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Steuersystem gelieferten hydraulischen oder pneumatischen Drwckkontrollsignale verglichen werden können, um ein nicht mit den anderen Systemen übereinstimmend arbeitendes System in einer neutralen Stellung außer Betrieb zu nehmen«

8, Zusammengesetztes System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drei unabhängigen Steuersysteme erste, zweite und dritte hydraulische oder pneumatische Druckkontrollsignale erzeugen und die Vergleichsvorrichtung (56,229) eine hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Apparatur enthält, mit der das erste Signal gegen das zweite und das dritte Signal aufgehoben werden kann, um dadurch drei Signale zu erzeugen, die den Gleichförmigkeitsgrad jedes der drei Steuersysteme anzeigen«

9» Steuersystem nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Umwandler (Tt) zur Aufnahme der Eingangssignale an einem ersten Ort befindet und daß sich das Steuerventil (V"1 ) an einem zweiten Ort befindet, der von dem ersten getrennt ist.

lO. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (Vi) zur Verschiebung des beweglichen Körpers CiO) mit einem hydraulischen oder pneumatischen Verstärker ausgerüstet ist.

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