DE1947005A1

DE1947005A1 - Kunstflugtaugliche Vierachsenplattform

Info

Publication number: DE1947005A1
Application number: DE19691947005
Authority: DE
Inventors: Hans-Joerg Manger
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1969-09-17
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1971-03-25
Also published as: FR2061770A1; GB1263424A; FR2061770B1

Description

Patentanmeldung

Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH., Üherlingen/Bodensee

Kunstflugtaugliche Vieraohsenplattf orm.

Die Erfindung betrifft eine kunstflugtaugliche Vierachsenplattform mit einem stabilisierten Element, welches in einem ersten Rahmen (Innerrollrahmen) um eine erste Achse (Azimutachse) drehbar gelagert ist, einem zweiten Rahmen (Nickrahmen), in welchem der erste Rahmen um eine zweite, zu der ersten senkrechten Achse (Innerrollaohse) drehbar gelagert ist, einem dritten Rahmen (äußerer Rollrahmen), in welchem der zweite Rahmen um eine dritte, zu der zweiten senkrechten Achse (Nickachse) drehbar gelagert ist und der seinerseits um eine zu der dritten senkrechten Achse (äußere Rollachse) drehbar am Gestell gelagert ist, bei welcher einerseits die Rahmen durch von Lager fiihlern (Kreiseln) gesteuerte utützmotoren derart gegeneinander bzw. gegen das Gestell verdrehbar sind, daü das stabilisierte Element eine vorgegebene Lage im Raum beibehält und andereraeita der erste und der zweite Rahmen durch einen von einem ersten Winkelgeber geoteuerten, auf den dritten Ryhrnen wirkenden Nachlauf motor stets senkrecht zueln-

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ander gehalten werden, und bei welcher "bei Annäherung an einen vorgegebenen Winkel zwischen zweitem und drittem Rahmen entsprechend annähernd senkrechtem Steigoder Sturzflug der "besagte erste Winkelgeber von dem auf den dritten Rahmen wirkenden Nachlaufmotor abgetrennt wird.

Eine solche Vierachsenplattform soll verhindern, daß bei einer bestimmten Fluglage, gewöhnlich, vertikalem Steig- oder Sturzflug, ein als "Rahmensperre" bezeichneter Zustand eintritt, bei welchem zwei Achsen des Kardanrahmens parallel zueinander liegen, so daß das stabilisierte Element einen Freiheitsgrad der Drehung verloren hat und bei Drehung des Flugzeuges oder Flugkörpers um diese "fehlende" Achse, mitgedreht wird. Um diese Rahmensperre zu vermeiden, wird bekanntermaßen ein äußerer Rollrahmen vorgesehen, der einen zusätzlichen. Freiheitsgrad liefert. Dieser Freiheitsgrad wird in der Weise ausgenutzt, daß der erste und der zweite Rahmen (Innerroll- und Nickrahmen) stets senkrecht zueinander gehalten werden. Zu diesem Zweck ist an der zweiten Achse ein Winkelgeber vorgesehen, der die Bewegung des ersten Rahmens um die zweite Achse. (Innerrollachse) abgreift und einen auf den dritten Rahmen wirkenden Nachlaufmotor so steuert, daß der erste und der zweite Rahmen stets senkrecht zueinander gehalten werden.

Mit «unehmendem Niokwinkel wird dort zur Einhaltung dieser Bedingung eine immer größere Winkelbewegung des dritten Rahmens erforderlich. Bei einem Nickwinkel von 90° schließlich ist die Bedingung der Orthogonalität von Innerroll- und Nickrahmen überhaupt nicht

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mehr einzuhalten, da durch keine Drehung des äußeren Rollrahmens eine Drehung um die Innerrollachse kompensiert werden kann. In dieser Stellung stehen nämlich diese "beiden Achsen aufeinander senkrecht und sind kinematisch entkoppelt. Ein Aus gangs signal des Winkelabgriffe an der Innerrollachse verursacht daher eine Undefinierte Drehung des äußeren Rollrahmens.

Sämtliche Winkelinformationen in dieser Stellung sind falsch.

Wird der Nickwinkel θ = 90° überschritten, dann ist die Nachführung wieder wie bei Nickwinkeln kleiner als θ = 90 möglich. Infolge der Änderung des Drehsinns der Innerrollachse in Bezug auf die äußere Rollachse beim Durchgang durch die 90°-Niek-Position tritt hierbei jedoch «ine Vorzeichenurakehr in dem Nachführkreis ein, der zur Folge hat, daß beim Durchgang durch die 90°-Nick-Poeition der Äußer· fiollrahmen um 180° umschlagen nuß* Dies «uß In möglichst kurzer Zeit erfolgen, üb einerseits die Zeit, in der die Plattform-Winkel- * eifaaXe falsch Hind, klein zu halten und andererseits bei möglichen Manövern des fahrzeuge ein Anschlagen de· Inntrrollrahaene, dessen Drehfreiheit aus konstruktivem Gründen begrenzt ist, su vermeiden. Bei längerem vertikalem Steig- oder Sinkflug ober bei einem Pendeln um diese Pluglage muß der äußere Rollrahmen fortgesetzt umschlagen. Dadurch sind die Lagewinkel-Informationen falsch, und auch die Beanspruchung der Plattform ist im allgemeinen zu groß. Abgesehen von den falschen Winkelinformationen ist es auch aus dem

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letzteren Grund nicht zulässig, eine Plattform dieser Bauart für längere Zeit im Bereich des Rahmenumschlags zu betreiben.

Mathematisch ergibt sich die Winkelgeschwindigkeit des äußeren Rollrahmens, die zur Einhaltung der Orthogonalität zwischen dem ersten und dem zweiten Rahmen bei Manövern des Fahrzeugs erforderlich ist, wie folgt:

vjj= (q sin φ + r cos 0) tg θ

mit θ = Nickwinkel
0 = Rollwinkel
r = Fahrzeugwinkelgeschwindigkeit um die Fahrzeug-

Roll-Achse
q. = Fahrzeugwinkelgeschwindigkeit um die Fahrzeug-Hochachse.

Dabei ist angenommen, daß die Plattform in das Fahrzeug eingebaut ist, wobei die äußere Rollachse mit der Fahrzeugrollachse übereinstimmt. Mann erkennt aus der obigen Gleichung, daß für Nickwinkel θ -+ 90° die Winkelgeschwindigkeit des äußeren Rollrahmens vJ -» oo geht.

Es ist eine Anordnung bekannt, bei welcher bei Annäherung an einen vorgegebenen Winkel zwischen zweitem und drittem Rahmen bei entsprechend annähernd senkrechtem Steig- oder Sturzflug der Winkelgeber, der den Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Rahmen abgreift, von dem auf den dritten Rahmen wirkenden Nachlaufmotor abgetrennt wird (DBP 1 230 237). Stattdessen ist der Nachlaufmotor für den äußeren Rollrahmen zur Einleitung eines Rahmenumschlages automatisch ■kurzzeitig durch ein Fremdsignal steuerbar, welches

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vor Erreichen eines Rahmenumschlages von 180 automatisch abgeschaltet wird. Durch diese Maßnahme soll erreicht werden, daß der Rahmenumschlag schon zu einem Zeitpunkt eingleitet wird, in welchem dieser Rahmenumschlag noch mit einer tragbaren Geschwindigkeit erfolgen kann, ohne daß die Plattform an den Anschlag gelangt. Diese Anordnung geht davon aus, daß das Fahrzeug (Plugzeug oder Plugkörper) nur vorübergehend sich in senkrechtem Steig- oder Sturzflug befindet und dann stetig in einem anderen Plugzustand übergeht, in welchem die Plattform wieder einwandfrei arbeiten kann. Es wird bei dieser vorbekannten Anordnung nicht das Problem gelöst, während eines länger dauernden senkrechten Steig- oder Sturzfluges von einer Plattform Steuersignale abzugreifen, und einen wiederholten Rahmenumschlag, z.B. beim Pendeln um die vertikale Pluglage, und die damit verbundene Überlastung der Plattform zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile vorbekannter Plattform zu vermeiden.

Inobesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kunstflugtaugliche Vierachsenplattform zu schaffen, welche längere Zeit unter einem Nickwinkel von 90° gegenüber der Normallage arbeiten kann, ohne daß ein Rahmenumschlag erfolgt und eine Überlastung der Plattform zu befürchten wäre.

Der Erfindung liegt schließlich die Aufgabe zugrunde, eine kunetflugtai gliche Vierachaenplattform zu schaf-

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fen, von welcher auch, in der 9O°-Uicklage sinnvoll Winkelinformationen abgenommen werden können.

Ausgehend von einer kunstflugtauglichen Yieraehsenplattform der eingangs erwähnten Art» "bei welcher hei Annäherung an einen vorgegebenen Winkel zwischen zweitem und drittem Rahmen entsprechend annähernd senkrechtem Steig- oder Sturzflug der besagte erste Winkelgeber von dem auf den dritten Rahmen wirkenden Fachlaufmotor abgetrennt wird, sieht die Erfindung vor_s daß der Haeh,-laufmotor dabei auf einen zweiten Winkelgeber umschaltbar ist, der den Winkel zwischen Gestell und drittem Rahmen ausgibt. Auf diese Weise wird der dritte Rahmen (äußerer Rollrahmen) elektrisch an das Gestell gefesselt, so daß die Vierachsenplattform praktisch zu einer Dreiachsenplattformwird, die .jedoch in einer Lage arbeitet, bei welcher keine RGfemensperre eintritt.

Vorteilhafterweise ist die Anordnung so getroffen, daß der zweite Winkelgeber ein Steuersignal für den nachlaufmotor nach Maßgabe der Auslenkung der Ebene des dritten Rahmens aus der Ebene von Roll— und Hochachse des Flugzeugs oder Flugkörpers liefert, so daß der dritte Rahmen an diese letztere Ebene elektrisch gefesselt wird.

Bei Übergang aus dem Horizontalflug in den senkrechten Steigflug wird dann der dritte Rahmen um 90 verschwenkt aus der Ebene von Roll- und Querachse heraus in die Ebene von Roll- und Hochachse. Das hat den Vorteil, daß jetzt der erste Rahmen (Innerrollrahmen) bei seiner Drehung um die zweite Achse, die frühere Innerrollaohse, die Nickbewegungen des Flugzeugs oder Flugkörpers auszugleichen hat. Diese Kickbewegungen sind

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während des senkrechten Steig- oder Sturzfluges relativ gering, so daß es nichts schadet, wenn die Drehbewegung des Innerrollrahmens aus konstruktiven Gründen in üblicher Weise begrenzt ist. Die dritte Achse, die bisherige Nickachse, nimmt die Rollbewegungen auf.

Es kann dann vorgesehen sein, daß automatisch eine Rückschaltung des Nachlaufmotors auf den ersten Winkelgeber ausgelöst wird, wenn der Winkel zwischen erstem und zweitem Rahmen um mehr als einen vorgegebenen Betrag von einem rechten Winkel abweicht. Wenn also das Plugzeug oder der Plugkörper aus dem senkrechten Steigoder Sturzflug wieder in einem Plugzustand mit geringerem Nickwinkel übergeht, dann könnte einerseits die Gefahr bestehen, daß der Inn errollrahmen gegen den Anschlag läuft, und zum anderen kann dann natürlich die Plattform wieder ihre Punktion in normaler Weise erfüllen, d.h. als Vieraohsenplattform arbeiten. Deshalb wird bei Erreichen bzw. Überschreiten eines vorgegebenen Niokwinkels relativ zur Vertikalen die Plattform wieder auf Normalbetrieb zurückgeschaltet. Ss kann dabei eine Hysterese vorgesehen sein, so daß eine hinreichende Stabilität gewährleistet ist und nicht ein ständige» Hin- und Hersehalten erfolgt.

In vielen Fällen genügt es, wenn das stabilisierte Element seine Lage im Raum unabhängig von der Bewegung des Plugzeugs bzw. Plugkörpers beibehält.

Das ist beispielsweise bei Trägheitsplattformen bekannt, bei denen auf dem stabilisierten Element Beschleunigungsmesser zur Messung der in den drei festliegenden Koordi-

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naten auftretenden Beschleunigungen angeordnet sind. Wenn jedoch von der Plattform auch Steuersignale abgegriffen werden sollen, dann muß die Anordnung so getroffen werden, daß mit der Umschaltung des Nachlaufmotors zugleich ein Steuereingang für den Rollwinkel auf einen Winkelgeber der dritten Achse ("Nickachse") und ein Steuereingang für den Nickwinkel auf einen Winkelgeber der zweiten Achse ("Innerrollachse") und der Nullpunkt des Winkelgebers an der ersten Achse ("Azimutachse") um 90° umschaltbar ist. Diese Umschaltung kann entweder in der Plattform selbst oder in den nachgeschalteten, die Steuersignale aus der Plattform verarbeitenden Geräten erfolgen.

Eine Plattform der erfindungsgemäßen Art kann beliebig lange in jeder beliebigen Lage betrieben werden, auch in der 90°-Nickwinkel-Position. Eine Plattform dieser Art liefert stets - mit Ausnahme der zur Fesselung des dritten Rahmens benötigten Zeit - definierte und richtige Ausgangssignale. Da der Vorgang der Fesselung des Rahmens durch ein plattforminternes Signal eingeleitet wird, kann der Vorgang gegebenenfiLls auch äußerlich angezeigt werden bzw. bei einer automatischen Steuerung berücksichtigt werden. Die Drehung des dritten Rahmens frei der Fesselung erfolgt unabhängig von den Fahrzeugbewegungen und der Kinematik der Plattform. Dadurch wird der Motor am äußeren RoIlrahmen von Anfang an mit der vollen Spannung angesteuert, was zu einer Verkleinerung des Motors und der Elektronik führen kann.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert?

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Figuren 1 und 2

zeigen zur Erläuterung der Erfindung schematisch die gegenseitige Lage der-Rahmen bei einer üblichen Vierachsenplattform hei Horizontalflug hzw. vertikalem Steigflug des Flugzeugs oder Flugkörpers,

Figur 3 ist eine entsprechende Darstellung für %

eine erfindungsgemäße Vierachsenplattform nach der Umschaltung des äußeren Rollrahmens,

Figur 4 ist eine schematieche schaubildliche Darstellung einer Vterachsenplattform mit den Schaltverbindungen nach der Erfindung,

Figur 5 ist ein zugehöriges Blockschaltbild und

Figur 6 veranschaulicht - in Form einer Relaisschaltung - die Umschaltung und Rüok-Bchaltung der Annäherung an den vertikalen Flugzustand bzw. bei erneutem Erreichen eir.er vorgegebenen Abweichung von dem 90° Niokwinkel.

Figur 1 zeigt einen Flugkörper 10 im Horizontalflug mit einer Vierachsenplattform, die generell mit 12 bezeichnet ist. Die gestrichelte Linie H gibt dabei di· Querachse des Flugkörpers 10 an. Die Vierachsenplattform

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enthält ein stabilisiertes Element 16, welches in einem ersten Rahmen 18 um eine erste Achse (Azimutachse) A-A drehbar gelagert ist. Der erste Rahmen 18 ist In einem zweiten Rahmen 20 um eine zweite Achse B-B (Innerrollachse) drehbar gelagert. Dieser srweite Rahmen (Nickrahmen) 20 ist seinerseits um eine dritte Achse (C»C) (Nickachse) in einem dritten Halmen 22 drehbar gelagert. Der dritte Rahmen 22 (äußerer Rollrahmen) ist im Gestell, also dem Plugkörper 10, um eine Achse D-D (äußere Rollachse) drehbax» gelagert, die mit der Rollachse des Flugkörpers 10 zusammenfällt.

Auf dem stabilisierten Element 16 sitzen drei Kreisel, die auf Änderungen der Lage des stabilisierten Elements 16 im Raum ansprechen. Diese Kreisel steuern Stützmotore, die zwischen den Rahmen um die verschiedenen Achsen wirksam werden, derart, daß das stabilisierte Element 16 seine Lage im Raum unabhängig von Bewegungen des Flugkörpers 10 stets beibehält. Da vier verschiedene Achsen A-A, B-B, C-C und D-B vorhanden sind, ist ein Freiheitsgrad übrig. Über diesen Freiheitsgrad wird bei üblichen Vierachsenplattformen in der Weise verfügt, daß ein Winkelgeber, der an dem zweiten Rahmen auf der Achse B-B angeordnet ist, und die Lage des ersten Rahmens 18 relativ zu dem zweiten Rahmen 20 abgreift, einen Nachlaufmotor beaufschlagt, der den dritten Rahmen 22 um die Achse D-D dreht, und zwar so, daß der erste und der zweite Rahmen 18 bzw. 20 etets senkrecht zueinander stehen, wie das in Fi-¹ gur 1 dargestellt ist»

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Wenn der Flugkörper 10 in den vertikalen Steigflug übergebt, dann ergibt sich die in Figur 2 dargestellte gegenseitige Lage der Rahmen und Achsen. Die vierte Achse D-D liegt nach wie vor in der Rollachse des Flugkörpers 10, also jetzt vertikal* Senkrecht dazu, also im wesentlichen in der Querachse des Flugkörpers oder parallel zu dieser liegt die dritte Achse G-C. Der erste und der zweite Rahmen 18 und 20 mit den Achsen A-A und B-B liegt im Raum praktisch unverändert mit der ersten Achse A-A im wesentlichen senkrecht. Es liegt jetzt die zweite Achse B-B senkrecht zu dem Rahmen 22 und der Achse D-D. Man sieht, daß eine gegenseitige Verdrehung der Rahmen 18 und 20 um die Achse B-B, derart, daß der Winkel zwischen den beiden Rahmen 18 und 20 von 90 abweicht, bei der unveränderten Lage des stabilisierten Elements 16 nicht durch eine Drehbewegung dee dritten Rahmens um die vierte Achse D-D ausgeglichen werden kann. Ein solcher Ausgleich ist zwar möglieh, wenn die Fluglage des Flugkörpers 10 nach der einen oder anderen Seite geringfügig von dem vertikalen Steigflug abweicht. Je nach der Richtung dieser Abweichung wird jedoch der Rahmen 22 in eine von zwei um 180 ° gegeneinander versetzte Stellungen gedreht. Es tritt also ein "Rahmenumschlag" ein, der mit recht hoher Geschwindigkeit erfolgen muß, wenn das stabilisierte Element 16 bei möglichen Fahrzeugmanövern nicht an seine durch konstruktive Gesichtspunkte bedingten mechanischen Anschläge kommen und damit die Lagereferenz verlieren soll. Bei einem Pendeln des Flugkörpers 10 um die vertikale Fluglage kann der Rahmen mehrfach hin und her um 180° umschlagen, was zu einer Überlastung der Plattform führt.

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Erfindungsgemäß erfolgt bei Annäherung an die vertikale Fluglage eine elektrische Umschaltung, und zwar der Art, daß jetzt der dritte Rahmen 22 an das Gestell, also den Flugkörper 10, elektrisch gefesselt wird, und zwar in der Weise, daß der Nachlaufmotor, der auf den Rahmen 22 um die Achse D-D wirkt, auf einen Winkel;ti« übergesehaltet wird, der die Lage dieses Rahmens 22 um die Achse D-D abgreift. Diese Aufschaltung erfolgt in der Weise, daß der Rahmen 22 gegenüber seiner normalen Lage im Horizontalflug um 90° gedreht wird, wie das in Figur 3 dargestellt ist. Es liegt dann die Achse A-A im wesentlichen in Richtung der Rollachse, die Achse B-B im wesentlichen parallel zur Quer- oder Nickachse 14 des Flugkörpers 10 und die Achse C-C in Richtung der Hooh.ach.se. Aus der Vierachsenplattform ist durch die Fesselung des Rahmens 22 eine Dreiachsenplattform geworden, die aber in einer, eine Rahmensperre ausschließenden Weise arbeitet.

Wenn von der Plattform Lagewinkelsignale abgenommen werden sollen, dann" muß für die weitere Verarbeitung der Signale außerdem eine Umschaltung der verschiedenen um die einzelnen Achsen wirksamen Winkelgeber erfolgen. Der um die Achse C-C wirksame Winkelgeber liefert dann nicht mehr den Nickwinkel wie in Figur 1, sondern den Gierwinkel. Der Winkelgeber, der um die Achse B-B wirksam wird, beaufschlagt nicht mehr R&eh nachlaufmotor für den dritten Rahmen 22, sondern liefert den Nickwinkel .

Die Drehbeweglichkeit des Innerrolirahmens 18 relativ zu dem XTickrahmen 20 ist aus konstruktiven Gründen üblicherweise auf einen relativ geringen Winkelbereich begrenzt. Wenn bei der in Figur 3 dargestellten Anord-

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nung der Rahmen der Plugkörper 10 wieder merklich vcn der vertikalen Fluglage abweicht, dann kann es passieren, daß der erste Rahmen 18 an den Anschlag gelangt. Bei solchen Nickwinkeln, die merklich von 90° abweichen, kann die Plattform 12 aber schon wieder in ihrer normalen Betriebsweise als Vierachsenplattform arbeiten. Es wird deshalb bei Erreichen eines bestimmten Nickwinkels, also einer bestimmten Drehung des Rahmens 18 um die Achse B-B relativ zu dem zweiten Rahmen 20 die Plattform 12 wieder in ihre normale Betriebweise zurückgeschaltet.

Die Plattform ist in Figur 4 schematisch schaubildlich dargestellt, und zwar in der Lage, in der sie in Figur 1 gezeigt ist. Auf dem stabilisierten Element 16 sind drei einachsige Kreisel angeordnet, nämlich ein Nickkreisel 24, ein Rollkreisel 26 und ein Azimutkreisel 28. Die Drallachser. 30 bzw. 32 der Kreisel 24 und 26 stehen zueinander senkrecht. Die Kreiselmäher der Kreisel 24 und 26 sind um eine zur Azimutachse A-A parallele Achse drehbar gelagert.

Die Auslenkung der Kreiselkörper wird jeweils mittels eines Abgriffes 34 bzw.-36 abgegriffen. Außerdem kann uuf den Kreisel mittels je eines Kreiseldrehmomentgebers 3ö bzw. 40 ein Drehmoment ausgeübt werden. Die EmpfiniliohkeitsacjHBe des Nickkreisels 24 i^t senkrecht zur Drallachse 30 und zu der Achse der Lagerung, also parallel zur Nickfichse. In ähnlicher Weiee ist die Empfindlichkeituachoe des Kreiuela 26 senkrecht zur Drallachne 32 und der Lageraohoe, somit parallel zur Rollachue. Der Azirautkrei:jel ^H hat eine Drallachoe 41, senkrecht zur Azimutachöe A-A, und ist mit Beinern KreiHeikörper um eine Achee 42 schwenkbar gelagert, die parallel zu einer zur Azimutuchse A-A

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senkrechten Ebene verläuft. Die Auslenkung des Kreiselkörpers wird durch einen Abgriff 44 abgegriffen. Durch einen Kreiseldrehmomentgeber 46 kann auch auf den Azimutkreisel 28 ein Moment um die Achse 42 ausgeübt werden. Das Signal von dem Abgriff 44 des Azimutkreisels 28 wird über einen Verstärker 48 auf einen Stützmotor 50 gegeben, der das stabilisierte Element 16 um die Azimutachse A-A zu verdrehen gestattet. Bei einer Auslenkung des stabilisierten Elements aus einer vorgegebenen Lage um die Azimutac.hse A-A erfolgt eine Auslenkung des Azimutkreisels 28 um die Achse 42. Ein Signal an dem Abgriff 44 wirkt über den Verstärker 48 auf den Stützmotor 50, welcher der Abweichung entgegenwirkt und das stabilisierte Element 16 in seiner vorgegebenen Lage zu halten trachtet. Die Signale von den Abgriffen 34 und 36 des Nickkreisels und des Rollkreisels werden auf einen Koordinatenwandler 52 gegeben, der nach Maßgabe der Azimuteinstellung verdrehbar ist. Die Ausgangssignale des Koordinatenwandlers 52 werden über Verstärker 59 und 56 auf Stützmotoren 58 und 60 gegeben, welche um die Achse B-B zwischen dem ersten Rahmen 18 und dem zweiten Rahmen 20 bzw. um die Achse CtC zwischen dem zweiten Rahmen 20 und dem dritten Rahmen 22 wirksam sind. Hierdurch wird die Nick- und die Rolllage des stabilisierten Elements 16 geregelt.

Es ist nun noch ein Preiheitsgrad frei, nämlich die Drehung des dritten Rahmens 22 um die äußere Rollachse D-D. Über diesen Preiheitsgrad wird wie folgt verfügt: Ein Winkelgeber 62 greift die Winkellage des ersten Rahmens 18 relativ zu dem zweiten Rahmen 20 um die Achse E-B ab. Wenn dieser Winkel zwischen dem inneren Rollrahmen 18 und dem Nickrahmen 20 von 90 abweicht, dann wird

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über einen Verstärker 64 ein Signal auf einen Nachlauf mot or 66 geben, der den dritten Rahmen 22 um die vierte oder äußere Rollachse D-D verdreht, und zwar solange, bis die orthogonale Beziehung zwischen den Rahmen 18 und 20 wieder hergestellt ist. Auf dem stabilisierten Element 16 können beispielsweise drei Beschleunigungsmesser 68, 70 und 72 angeordnet sein, welche die Beschleunigung in X,Y und Z-Richtung zum Zwecke der Trägheitsnavigation messen. g

Es sind ferner Lagewinkelgeber 74, 76 und 78 vorgesehen, welche Winkelinformationen liefern, aus denen die Fluglage des Plugzeugs oder des Flugkörpers 10 bestimmbar ist.

Dies ist der übliche Aufbau und die übliche Wirkungsweise einer Vierachsenplattform.

Gemäß der Erfindung erfolgt nun bei Annäherung an eine vertikale Fluglage (Figur 3) eine Umschaltung mittels eines Schalters, a derart, daß der Hachlaufmotor 66, der um die äußere Rollachse D-D auf den dritten Rahmen 22 f

wirkt, von dem Lagewinkelgeber 62 ab und auf den Lagewinkelgeber 78 geschaltet wird. Das Signal von dem Lagewinkelgeber 78 wird NuIl, wenn der Rahmen 22 gegenüber der in Figur 4 gezeigten Stellung um 90° verdreht ist, sich also in der in Figur 3 dargestellten Lage befindet, in welcher der dritte Rahmen 22 in der gemeinsamen Ebene von Roll- und Hochachse des Flugkörpers 10 oder einer dazu parallelen Ebene angeordnet ist.

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An diese Stellung relativ zu dem Flugkörper 10 wird der äußere Rahmen 22 auf diese Weise elektrisch gefesselt. Die Plattform arbeitet jetzt als Dreiachsenplattform mit den Achsen A-A, B-B und C-O, und zwar in einer solchen Lage, daß eine Rahmensperre ausgeschlossen ist, Außerdem erfolgt auch kein Rahmenumsc.hlag, so daß die Plattfprjftm beliebig lange in vertikalem Steigflug arbeiten kann. Eine Überlastung der Plattform findet nicht statt, und die Lagewinkelgeber 74, 62 und 76 liefern nach Aufschaltung auf die entsprechenden Steuerausgänge d, ß, ο (Figur 5) brauchbare Steuersignale. Die elektrische Schaltung und die Umschaltung sind in dem Blockschaltbild von Figur 5 noch einmal .herausgezeichnet.

Die Umschaltung des Eontaktes a des Relais A erfolgt mittels eines Relais S, wenn ein Kontakt kl (Figur 6) bei Annäherung an eine fast senkrechte Steig- oder Sinkfluglage geschlossen wird. Das Relais S hält sich dann über einen Selbsthaltekontakt^2 selbst. Die Plattform 12 arbeitet jetzt in der in Figur 3 dargestellten Weise. Wenn der Nickwinkel des Flugkörpers 10 um einen bestimmten vorgegebenen Betrag wieder von 90° abweicht, dann wird der Kontakt k2 (Figur 6) geöffnet. Das Relais S fällt wieder ab, und der Kontakt a wird entsprechend umgeschaltet, so daß die normale Betriebsweise der Plattform wieder hergestellt wird. Das ist ohne weiteres möglich, da bei hinreichender Abweichung des Nickwinkels von 90° ein zufriedenstellendes Arbeiten der Plattform ohne Rahmenuiaseialag gewährleistet ist· In Figur 6 ist die Schaltimg al® Eslalsschaltung dargestellt. In der Praxis wird sian diese Soiialimng in einer dem Fachmann geläufigen Weise mit elektronischen

Schaltelementen aufbauen«,

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Claims

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Patentansprüche

Kunstflugtaugliche Vierachsenplattform mit einem stabilisierten Element, welches in einem ersten Rahmen (Innerrollrahmen) um eine erste Achse (Azimutachse) drehbar gelagert ist, einem zweiten Rahmen (Nickrahmen), in welchem der erste Rahmen um eine zweite zu der ersten senkrechten Achse (innerrollachöe) drehbar gelagert ist, einem dritten Rahmen (äußerer Rollrahmen), in welchem der zweite Rahmen um eine dritte, zu der zweiten senkrechten Achse (Nickachse) drehbar gelagert ist, und der seinerseits um eine zu der dritten, senkrechten Achse (äußere Rollachse) drehbar am Gestell gelagert ist, bei welcher einerseits die Rahmen durch von Lagefühlern (Kreiseln) gesteuerte Stützmotoren derart gegeneinander bzw. gegen das Gestell verdiehbar sind, daß da3 stabilisierte Element eine vorgegebene Lage im Raum beibehält und andererseits der erste und der zweite Rahmen durch einen von einem ersten Winkelgeber gesteuerten, auf den dritten Rahmen wirkenden Nachlaufmotor stets senkrecht zueinander gehalten werden» und bei Annäherung an einen vorgegebenen Winkel zwischen zweitem und drittem Rahmen entsprechend annähernd senkrechtem LJteig- oder Sturzflug der besagte erate Winkelgeber von dem auf den dritten Rahmen wirkenden Nachlaufmotor abgetrennt wird,

daruoh gekennzeichnet, daß dor Nachlaufmotor dabei auf einen zweiten Winkelgeber umschaltbar ist, der den Winkel zwischen Gestell und dritten Rahmen ausgibt.

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2. Vierachsenplattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Winkelgeber ein Steuersignal für den Nachlaufmotor nach Maßgabe der Auslenkung der Ebene des dritten Rahmens aus der Ebene von Roll- und Hochachse des Flugzeugs oder des Flugkörpers liefert, so daß der dritte Rahmen an diese letztere Ebene elektrisch gefesselt wird.

3. Vierachsenplattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß automatisch eine Rucksehaltung des Nachlauf motors»· auf den ersten Winkelgeber ausgelöst wird, wenn der Winkel zwischen erstem und zweitem Rahmen um mehr als einen vorgegebenen Betrag von einem rechten Winkel abweicht.

4. Vierachsenplattform nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Umschaltung des Nachlaufmotors zugleich ein Steuerausgang für den Rollwinkel auf einem Winkelgeber der dritten Achse ("Nickachse") und ein Steuerausgang für den Nickwinkel auf einen Winkelgeber der zweiten Achse ("Innerrollachse") und der Nullpunkt des Winkelgebers an der ersten Achse ("Azimutachse") um 90° umschaltbar igt.