DE1498027C - Aufrichtvorrichtung mit Pendeln fur Vertikalkreisel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufrichtvorrichtung für Vertikalkreisel mit Aufrichtpendeln, die von einer sich langsam um die Kreiselrotorachse drehenden Antriebsvorrichtung getragen und von je einem Mitnehmerstift mitgenommen werden oder von diesem abheben und um eine zur Kreiselrotorachse parallele Achse bis zur Anlage an einem Anschlag ausschwenken können. Der Mitnehmerstift ist dazu bestimmt, sein zugehöriges Pendel mitzunehmen, der Anschlag dazu, den Ausschlag des zugehörigen Pendels um dessen Achse zu begrenzen (britische Patentschrift 401039). -

Wenn die gemeinsame Ebene, in der die verschiedenen instabilen Pendel schwenken können, senkrecht zur scheinbaren Vertikalen steht, so steht jedes Pendel in Berührung mit seinem Mitnehmerstift, und seine Bewegung um die Achse der sich drehenden Antriebsvorrichtung ist gleichmäßig und praktisch ohne Einfluß auf die Kreiselstellung. Wenn dies aber nicht so ist, wird jedes instabile Pendel unter der Wirkung der in der Schwenkebene der Pendel liegenden Beschleunigungskomponenten beschleunigt und verläßt seinen Mitnehmerstift während eines Teils je-, der Umdrehung der Antriebsvorrichtung.Die asymmetrische Verteilung der Pendel bei jeder Umdrehung erzeugt das Aufrichtmoment.

Dieses System liefert eine Vertikale ausreichender Genauigkeit, solange die Beschleunigungen außer der Schwerkraft, denen ein Flugzeug ausgesetzt ist, nur kurze Zeit andauern, während der die Kreiselachse noch nicht in der Lage ist, merklich von der wahren Vertikalen abzuweichen.

In der Praxis haben jedoch außer der Schwerkraft auch langer dauernde Beschleunigungen, wie sie z. B. beim Kurvenflug, bei Beschleunigung nach dem Starten oder bei Verzögerung nach dem Ausfahren der Bremsklappen auftreten, eine ausreichende Stärke, um die scheinbare Senkrechte um einen merklichen Winkel von der wahren Vertikalen abweichen zu lassen, und sie können sich also durch eine Winkelüberschreitung um einen empirisch ermittelten Wert anzeigen.

Man kann also annehmen, daß man die wichtigsten Fehlerursachen ausgeschaltet hat und die Lage der von der Kreiselachse gelieferten Vertikalen befriedigend sein wird, wenn, nachdem bei stehendem Flugzeug die Kreiselachse vor dem Start durch die Aufrichtvorrichtung vertikal ausgerichtet worden ist, eine vom Kreisel getragene und gegenüber senkrecht oder annähernd senkrecht zur Kreiselachse wirkenden Beschleunigungen empfindliche Vorrichtung, gleichgültig wie die Azimutrichtung des Kreisels ist, die Wirkung der Aufrichtvorrichtung unterdrückt oder merklich verringert, sobald diese Beschleunigungen einen als Kompromiß gewählten Wert überschreiten. . .

Bei einer bekannten, mit zwei auf einer kreisförmigen, koaxial zum Kreiselrotor angeordneten Laufbahn rollenden Kugeln arbeitenden Vorrichtung sind zu diesem Zweck von der Antriebsvorrichtung getragene und für parallel zur Laufbahnfläche der Kugeln wirkende Beschleunigungen empfindliche Detektorpendel vorgesehen, von denen je eines einer Kugel zugeordnet ist und bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Beschleunigung ausschwenkt und vor seine Kugel tritt und diese an ihrem Mitnehmerstift festhält (deutsche Patentschrift 1 146663). Andererseits hindert die gegen die Spitze ihres Dtektorpendels anliegende Kugel durch Reibung das Pendel am Zurückschwenken, bis sie bei weiterer Drehung der Antriebsvorrichtung wieder von der Spitze freikommt.

Diese Kugel-Auf richtvorrichtung wird also für Beschleunigungen oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes abgeschaltet, d.h. unwirksam gemacht; ihre Stützwirkung läßt sich nicht dosieren. Andererseits hängt die Wirksamkeit der Maßnahme von der Reibung zwischen Kugel und Laufbahn bzw. Kugel und Pendelspitze ab, die durch Erschütterungen beeinflußt wird, sogar aufgehoben werden kann, so daß auch der Grenzwert selbst nicht eindeutig gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine erschütterungsunempfindliche Aufrichtvorrichtung für Vertikalkreisel zu schaffen, deren Wirkung bei Beschleunigungen oberhalb eines Grenzwertes nicht unterdrückt, sondern nur auf ein für Kreiselanzeige tragbares Maß verringert wird.

Hierzu wird entsprechend der Erfindung vorgeschlagen, bei einer Aufrichtvorrichtung der eingangs genannten Art mit Aufrichtpendel die von der Kugel-Aufrichtyorrichtung bekannten, von der Antriebsvorrichtung der Aufrichtpendel getragenen und für parallel zur gemeinsamen Schwenkebene der Aufrichtpendel wirkende Beschleunigungen empfindlichen Detektorpendel zu verwenden, von denen je eines einem Aufrichtpendel zugeordnet ist und aus-

schwenkend bei ,Erreichen eines vorgegebenen Wer-, tes der Beschleunigung in dessen Schwenkweg tritt und seinen Ausschlag um seine Schwenkachse auf einen Teilbereich vermindert. ' .

Im Unterschied zu der bekannten Kugel-Auf richtvorrichtung wird also der Ausschlag, des Aufrichtpendels durch sein Detektorpendel oberhalb eines Grenzwertes der Beschleunigung nicht blockiert, sonder nur — zur Verminderung der Aufrichtwirkung — verringert. Dadurch werden differenzierte Aufrichtmomente am Vertikalkreisel in Abhängigkeit von den Beschleunigungswerten wirksam, so daß eine genauere Horizontanzeige als bei der bekannten Aufrichtvorrichtung erreicht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Verbindung zwischen Detektorpendel und Aufrichtpendel in einem an das Detektorpendel angesetzten gebogenen Hebel, dessen freies Ende hakenförmig abgebogen ist und unter einen Fanghaken tritt, der auf der ihm zugekehrten Ober- ^: fläche des zugehörigen Aufrichtpendels angebracht h ist, wenn das Detektorpendel stark ausschlägt. Die ; dabei an der Berührungsstelle zwischen Pendelhebel und Haken auftretende Reibung dämpft die Bewegung des Aufrichtpendels und bewirkt einen gewissen allmählichen Übergang zwischen den beiden Zuständen der Aufrichtvorrichtung.

Zum besseren Verständnis der Eigenschaften und Vorteile der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Ansicht mit teilweisen Weglassungen einen Vertikalkreisel und seine kardanische Aufhängung. Der Kreisel ist mit einer Aufrichtvorrichtung mit zwei Pendeln ausgerüstet, die Aufrichtvorrichtung selbst ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen, wobei das in der Figur sichtbare Pendel sich von seinem Mitnehmerstift abgehoben hat,

Fig.2 in perspektivischer Ansicht das Rotorgehäuse des Kreisels und die Aufrichtvorrichtung nach Fig. 1. Das sichtbare Pendel steht in Berührung mit seinem Anschlag. Es liegt der Fall vor, wo die in der gemeinsamen Schwenkebene der beiden Pendel wirkende Beschleunigungskomponente Null ist oder keinen genügend hohen Wert hat, um die Aufrichtwirkung zu vermindern,

Fig. 3 schematisch die Lage der Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich instabile Pendel und Detektorpendel, und zwar für den Fall, wo die zur gemeinsamen Schwenkebene der beiden Pendel parallele Beschleunigungskompo'nente parallel zu den beiden Ebenen ist, die jeweils durch die Achse eines Pendels und dessen Schwerpunkt bestimmt werden, wenn jedes Pendel an seinem Mitnehmerstift anliegt,

F i g. 4 analog zu F i g. 3 die Verhältnisse, wenn das Hebelende eines Detektorpendels sich unter den Haken des zugehörigen Pendels gelegt hat und gegen den senkrechten Hakenstiel anliegt.

Der Vertikalkreisel mit seinem Rotorgehäuse 3 ist in klassischer Weise um die Achsen 4 und 5 drehbar kardanisch aufgehängt. Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Aufrichtvorrichtung besitzt zwei instabile Pendel 1 und 2 zwischen einer oberen Scheibe 6 und einer unteren Scheibe 7. Diese Scheiben sind zur Kreiselachse koaxial und bilden eine Einheit. Die untere Scheibe 7 ist außenverzahnt und kämmt mit dem äußeren Ritzel 8 eines nicht dargestellten Zahnraduntersetzungsgetriebes, das sich im Rotorgehäuse 3 befindet und von der Rotorwelle angetrieben wird. Die beiden Scheiben 6 und 7 besitzen Distanzbolzen 9 und 10, um die die instabilen Pendel 1 und 2 , schwenken können.

Die untere Scheibe 7 trägt einen Mitnehmerstift 11 und einen Anschlag 12, die zum einen Pendel 1 gehören, und einen Mitnehmerstift 13 sowie einen

ίο Anschlag 14 für das andere Pendel 2.

Die Pendel tragen auf ihrer Oberseite Haken 15, 16, s. auch Fig. 3. .

Zu den Pendeln gehören Detektorperidel 17, 18 zum Abfühlen der zur gemeinsamen Schwenkebene der instabilen Pendel parallelen Beschleunigungen.

Die Detektorpendel sind um-Achsen 19, 20 schwenkbar in der oberen Scheibe 6 gelagert und stehen senkrecht zu den Ebenen, die durdh die Schwenkachsen 9,10 der instabilen Pendel 1,2 und deren Schwerpunkte 23, 24 bestimmt sind, wenn diese Pendel in Berührung mit ihren Mitnehmerstiften 11, 13 stehen. Die Detektorpendel 17, 18 besitzen gebogene Hebel 25, 26, die mit den Pendelachsen 19, 20 ein Teil bilden. Die freien Enden der Hebei 25, 26 sind rechtwinklig zu Haken 27, 28 abgebogen, die senkrecht zu den Schwenkachsen 9,10 der Pendel 1,2 stehen und in Richtung dieser Achsen weisen. ■

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn die Beschleunigungskomponente A parallel zur gemeinsamen Schwenkebene der beiden Pendel 1,2 in PfeilrichtungF (Fig.3) gerichtet ist, d. h. genau senkrecht zur Achse 19 des Pendels 17, dann kippt der Hebel 25 um diese Achse nach oben. Wenn sich die Scheiben 6 und 7 in Pfeil- ■ richtung / drehen, bleibt das Pendel 1 während der darauffolgenden halben Umdrehung gegen seinen Mitnehmerstift 11 anliegen bei gegebener Richtung der Komponente A.

Während dieser Zeit ist einerseits der mit dem Detektorpendel 18 fest verbundene Hebel 26 um seine Achse 20 unter der Einwirkung der Komponente .4 ' nach unten gekippt, und andererseits hat das Pendel das Bestreben, unter der Wirkung der.gleichen Komponente Λ seinen Mitnehmerstift 13 zu verlassen. Je nach dem Betrag der Beschleunigungskomponente A sind zwei Fälle zu betrachten.

1. Die Komponente A ist größer als ein vorherbestimmter Wert. Der Haken 28 am Hebel 26 legt sich unter den Arm 22 eines Fanghakens am Pendel 2 und liegt gegen den Stiel 16 dieses Hakens an. Der freie Ausschlag des Pendels 2 ist verkürzt und als Folge davon dessen Aufrichtwirkung auf den Kreisel. Der Fangarm 22 hindert den Hebelhaken 28 daran, unter der Wirkung etwaiger Schwingungen freizukommen, was die Wirkungsweise der Vorrichtung unsicher machen würde, und hält ihn sogar noch dann, wenn das Detektorpendel 18 sich zu befreien versucht; dies kann erst erfolgen, nachdem sich das Pendel 2 nach unten zu in die Richtung der Komponente A gestellt hat.

2. Die Komponente/! ist kleiner als der genannte vorherbestimmte Wert, und das Pendel 2 kann frei schwenken bis zu. seinem Anschlagstift 14.

Die Bremsung, welche die Reibung des Hebelhakens 28 am Arm 22 des Fanghakens 16 für etwas unter dem Grenzwert liesende Werte der

Komponente^ ausübt, verzögert den Fall des Pendels und ergibt schon auf Grund dessen eine Verminderung der Aufrichtwirkung, was eine gewisse Progressivität im Verhalten zwischen den beiden Zuständen der Aufrichtvorrichtung, nämlich zwischen dem vollen und dem be-, schränkten Ausschlag bewirkt.
Die gleichen Vorgänge wiederholen sich, solange die Beschleunigung A vorhanden ist; jedes Pendel nimmt nach einer halben Umdrehung der Antriebsvorrichtung den Platz des anderen ein. -■■·.'

Zusammenfassend gesagt ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, die Aufrichtwirkung auf einen neuen, kleineren und außerdem justierbaren Wert, bezogen auf eine vorgegebene Größe der zur gemeinsamen Schwenkebene der Pendel parallelen Beschleunigungskomponenten, zu begrenzen, wobei noch ein gewisser allmählicher Übergang in ihrer Wirkung erzielt wird. .

Die Festlegung des vorgegebenen Wertes von A ist möglich durch Wahl der Länge der Hebel 25, 26 und der Höhe der Fanghaken 15,16.

Darüber hinaus ist es möglich, diese Werte für jedes Pendel unterschiedlich einzustellen, um so den Übergang zwischen der vollen und der begrenzten Aufrichtwirkung zu verbreitern. . '

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ■

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aufrichtvorrichtung für Vertikalkreisel mit Aufrichtpendeln, die von einer sich langsam um die Kreiselrotorachse drehenden Antriebsvorrichtung getragen und von je einem Mitnehmerstift mitgenommen werden oder von diesem abheben und um eine zur Kreiselrotorachse parallele Achse bis zur Anlage an einem Anschlag ausschwenken können, gekennzeichnet durch an sich bekannte, von der Antriebsvorrichtung (6) getragene und für parallel zur gemeinsamen Schwenkebene der Aufrichtpendel (1, 2) wirkende Beschleunigungen empfindliche Detektorpendel (17, 18), von denen je eines einem Aufrichtpendel zugeordnet ist und ausschwenkend bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes der Beschleunigung in dessen Schwenkweg tritt und seinen Ausschlag um seine Schwenkachse (9, 10) auf einen Teilbereich vermindert.

2. Aufrichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Detektorpendei (17, 18) ein gebogener Hebel (25, 26) angesetzt ist, dessen freies Ende (27, 28) hakenförmig abgebogen ist und unter einen Fanghaken (15, 21; 16, 22) tritt, der auf der ihm zugekehrten Oberfläche des zugehörigen Aufrichtpendels (1,2) angebracht ist.

3. Aufrichtvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Detektorpendelhebels (25, 26) und/oder die Höhe des, Fanghakens (15, 16) für jedes Pendelpäar (1,17; 2,18) unterschiedlich gewählt ist.

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