DE1952601C3 - Vorrichtung zum Messen von Drehgeschwindigkeiten und Drehwinkeln - Google Patents

Description

satz zum Erfindungsgegenstand nicht auf sich infolge sprechenden Wert, einstellbar. In diesem Fall sind die

der Verzögerung eines Entweichens des oberhalb der Bypassleitungen abgesperrt.

Sperrflüssigkeit befindlichen Mediums aufbauende Schließlich ist mit Vorteil zum Ausgleich von Druck-Drücke an, so daß der Gegenstand der vorgeschlagenen unterschieden infolge Temperaturschwankungen eine Vorrichtung dem vorliegenden Erfindungsgegenstand 5 Kompensationsleitung mit einer Drossel vorgesehen, nicht entgegensteht. Auf Grund ihrer aus den verschiedenen Erfindungs-

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- merkmalen resultierenden Vorzüge eignet sich die gründe, eine Vorrichtung zum Messen von Dreh- erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise besongeschwindigkeiten und Drehwinkeln zu schaffen, ders gut zur Steuerung von Schiff Stabilisierungsanlagen, welche nicht die Nachteile der bekannten Vorrichtung io Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausaufweist und insbesondere einfach im Aufbau ist und führungsbeispiel veranschaulicht und im nachstehenbei hoher Anzeigegenauigkeit eine hohe Lebensdauer den im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben, hat. Die Einrichtung besteht aus einem Rohrkörper 1,

Die Aufgabenlösung wird bei einer eingangs be- in dessen unteren Teil sich eine Sperrflüssigkeit 2 beschriebenen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch 15 findet. Die freien Schenkel 3 und 4 des Rohrkörpers erreicht, daß den Schenkeln des U-Rohrkörpers An- sind an ihrem oberen Ende durch Membranen 5 und 6 Ordnungen zum verzögerten Entweichen des von der abgeschlossen. Die Membranen 5 und 6 sind nach Sperrflüssigkeit verdrängten Mediums sowie min- unten hin durch die Abstützungen 7 und 8 gehalten destens eine auf sich infolge der Verzögeung des Ent- und nach oben durch Flansche 9 und 10 begrenzt. Die weichens aufbauende Drücke des oberhalb der Sperr- « beiden freien Schenkel 3 und 4 sind durch eine Verflüssigkeit befindlichen Mediums ansprechende Ein- bindungsleitung 13, in welcher eine einstellbare Drossel richtung zugeordnet sind. 14 angeordnet ist, miteinander verbunden. Parallel zur

Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet Leitung 13 sind zwei Bypassleitungen 15 und 16 gesich in Aufbau und Wirkungsweise wesentlich von den führt, in die je ein Rückschlagventil 17 und 18 mit bekannten. Es ist leicht einzusehen, daß sie es gegen- »5 entgegengesetzter Funktionsrichtung eingebaut ist. über den bekannten Vorrichtungen ermöglicht, mit Eine weitere Leitung 19 verbindet über eine einstellbesonders einfachen Mitteln Drehgeschwindigkeiten bare Drossel 20 den über der Sperrflüssigkeit befind- und insbesondere die Bewegungsrichtung dieser sowie liehen Luftraum mit der Atmosphäre. Die Leitungen Drehwinkel äußerst genau und schnell unmittelbar zu 11 und 12 sind in die Unterkante der Flansche 10 und 9 erfassen und in digitale Schaltsignale umzuwandeln. 30 geführt und verbinden diese mit der Signaleingangs-Sie weist praktisch keine mechanischen Übertragungs- leitung einer monostabilen Kippstufe 21 und 22.
elemente auf und hat somft auch unter besonders un- Wird die dargestellte Meßeinrichtung einer Drehgünstigen äußeren Bedingungen eine große Genauig- geschwindigkeit unterworfen, so bewegt sich die Sperrkeit, Funktionssicherheit und Lebensdauer. Trotz flüssigkeit 2 in den sich nach unten bewegenden freien ihres einfachen Grundaufbaues bietet sie bei ent- 35 Schenkel 3 und 4. Die von der Sperrflüssigkeit versprechender Ausbildung vielseitige Anwendungsmög- drängte Luft entweicht über die Leitung 13 und die lichkeiten. Insbesondere ist sie auch bei besonders einstellbare Drossel 14 in den sich nach oben bewegengroßen Drehgeschwindigkeiten sowie im übrigen in den freien Schenkel. Durch den sich ergebenden dem Fall verwendbar, daß die Achse der Schwingungs- Druckunterschied in den freien Schenkeln 3 und 4 nullage der Drehschwingungen gegenüber der Verti- 40 wird die Membrane an der sich nach unten bewegenkalen um einen Winkel verdreht ist. den Seite der Meßeinrichtung gegen ihre obere Be-

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung grenzung 9 oder 10 gedrückt, wobei sie die öffnung

sind die Anordnungen zum verzögerten Entweichen der Leitung 11 oder 12 zu den Kippstufen 21, 22 ab-

des von (der Sperrflüssigkeit verdrängten Mediums als schließt. Durch das Schließen der Leitung 11 kann

eine die Schenkel des Rohrkörpers miteinander ver- 45 z. B. die monostabile Kippstufe 21 über diese keine

bindende, eine Drossel enthaltende Ausgleichsleitung Luft mehr ansaugen, und es erfolgt ein Signalsprung

ausgebildet. von Ausgang 23 nach 24 bzw. 25 nach 26. Damit

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Aus- erhält man ein digitales Signal für die Bewegungsrichführungsform der Erfindung ist jedem Schenkel des tung der Drehgeschwindigkeit. Befindet sich die Sperr-Rohrkörpers eine Einrichtung, vorzugsweise eine 5» flüssigkeit 2 in Ruhe, gleicht sich der Druck in den Membrane, zugeordnet, welche bei Beaufschlagung freien Schenkeln über die Leitung 13 und die Drossel durch den im Medium oberhalb der Sperrflüssigkeit 14 aus, die Membranen 5 und 6 geben die öffnung der wirkenden Druck digitale Schaltsignale herbeiführt. Leitung 11 bzw. 12 frei, und der Signalausgang an Eine ebenfalls vorteilhafte Ausbildung der erfindungs- den Kippätufen 21 und 22 liegt an den Ausgängen 23 gemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch in der 55 und 25, so daß zu dieser Signalkombination die Aus-Ausgleichsleitung angeordnete Einrichtungen, welche sage φ = 0 zugeordnet werden kann,
bei Beaufschlagung durch den Staudruck des Mediums Die Rückschlagventile 17 und 18 ermöglichen einen in der Ausgleichsleitung digitale Schaltsignale herbei- Ausgleich der Luft über einen Bypass in dem Bereich, führen. Dabei können vorteilhafterweise zur Beschleu- in dem die Drehgeschwindigkeit sehr groß ist und die nigung des Ausgleichs des über der Sperrflüssigkeit 60 Luft nicht schnell genug über die Drossel 14 entbefindlichen Mediums parallel zur Ausgleichsleitung vpichen könnte, so daß eine Verzögerung in der Signal-Bypassleitungen mit entgegengesetzt wirkenden Rück- anzeige verhindert wird. Bei Temperaturschwankungen schlagventilen vorgesehen sein. kann sich infolge Ausdehnung des Mediums in den

Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Aus- freien Schenkeln über der Sperrflüssigkeit sowie der

führungsform, welche für die Erfassung des Dreh- 65 Sperrflüssigkeit selbst ein Über- oder Unterdruck in

Schwingungsnulldurchgangs besonders wichtig ist, ist den Schenkeln ergeben, wodurch sich eine Ver-

die Drossel, insbesondere auf einen der Integrations- fälschung des Meßergebnisses ergeben kann. Um eine

zeit zur Erfassung einer Drehschwingungsnullage ent- solche Verfälschung zu verhindern, verbindet die

Leitung 19 über die Drossel 20 das sonst abgeschlos- J?

sene System mit der Atmosphäre. Die infolge Tempe- 9Ί — J Ψ df

raturschwankungen sichergebenden Druckunterschiede '>

werden über die Drossel 20 ausgeglichen, die auf einen

so kleinen Wert eingestellt ist, daß das Meßergebnis 5 entspricht.

nicht verfälscht wird. Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist in der

Die ernndungsgemäße Meßeinrichtung kann auch Lage, teuere und komplizierte elektrische Integratoren

zum Messen der Signale φ> φ%, ψ <ψι und φ = φ_χ zu ersetzen.

benutzt werden, ψ ist hierbei der Schiffswinkel, Ip₁ Der Rohrkörpsr kann jede andere Form, wie z. B.

die Funktion io reine U-Form, haben. Wichtig ist nur, daß das Prinzip

der kommunizierenden Röhren dabei erhalten bleibt. Auch kann die Umsetzung bzw. die Anzeige der

' Ψ df· Signale in anderer als der beschriebenen Weise erfolgen.

'■ So kann z. B. die Anzeige durch elektrische Kontakte

15 oder elektrische Näherungsinitiatoren erfolgen, auf

Besonders wichtig ist hierbei die Erfassung des pneumatischem Wege durch Absperren eines auf die

Signals φ = <p_lt d. h. des Zeitpunktes des Schwin- Membrane geleiteten Strahles oder auf optischem

gungsnulldurchganges. Diese Meßgrößen sind beson- Wege erfolgen.

ders wichtig bei Steuerungen für Schiffsstabilisatoren Weiterhin es es möglich, zur Signalanzeige den Stau-

und Krängungsausgleichsanlagen. Für diese Messun- ao druck in der Verbindungsleitung 13 zu messen,

gen werden die Leitungen 15 und 16 abgesperrt und Auch ist es möglich, über der Sperrflüssigkeit anstatt

die Drossel 14 auf einen so kleinen Wert eingestellt, Luft oder eines Gases eine Flüssigkeit geringerer spezi-

daß die Zeit zum Druckausgleich in den Schenkeln fischer Dichte als die Sperrflüssigkeit zu verwenden,

bei Vorliegen einer Abweichung der Schwingungs- Wichtig ist hierbei nur, daß die über der Sperrflüssig-

nullage von der Horizontalen, der Integrationszeit J₁-, »5 keit liegende Flüssigkeit eine geringere spezifische

des Schiffswinkels φ in der Funktion Dichte hat als die Sperrflüssigkeit selbst.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

ι 2 Ortsveränderung der Sperrflüssigkeit in dem Rohr-... köroer zur Signalanzeige ausgenutzt wird. Patentansprüche: foist eine Vorrichtung zum Messen und Aufzeichnen

1. Vorrichtung zum Messen von Drehgeschwin- ^J^^

digkeiten und Drehwinkeln mit einem nach dem 5 f^^^^^L· gebildet, welcher an den Prinzip kommunizierender Röhren arbeitenden. U-^F^seiner vertikalen Schenkel nach innen eine Sperrflüssigkeit enthaltenden Rohrkörper ^[^Sluig^tc Ansätze aufweist, die wobei die bei Vorliegen einer Drehgeschwmd.gkeit g^™^⁸ Membrane nach außen abge- oder eines Drehwinkels sich ergebende Orts- jewe.k durcH eine _{Membranen sind durch}

veränderung der Sperrflüssigkeit in dem Rohr- » «"^.^^"iteinander gekoppelt. Bei Einkörper zur Signalanzeige ausgenutzt wird da- «^S^SÄjgung auf eine im Rohrkörper d u r c h g e k e η η ζ e ι c h η e t, daß den Sehen- ^^!'^k"^^^neJv„_e(T_siibersäule wird diese mehr oder kein (3, 4) des Rohrkörpers (1) Anordnungen zum befindliche Q^uecks'¹°^er^^ Schenkel des U-rohrverzögerten Entweichen des von der Sperrflüssig- wender m einen ^^^^^^ keit (2) verdrängten Mediums scwie mindestens 15 ^^^η,ξ^^^ _in den Schenkeln bewirkt eine auf sich infolge der Verzögerung dec Ent- geführte Druc^KYf rsen™ g _Membrailen welche weiches aufbauende Drücke des oberhalb der entsprechende Bewegungη der ^Membra^^en' ~ Sperrflüssigkeit (2) befindlichen Mediums an- über die Zahnstange und ein an "^ *^™ sprechende Einrichtung (5, 6) zugeordnet sind. ^^ί)^^ϊΖ^ί^ξ^

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- »ο werden. Die bekannt^
kennzeichnet, daß die Anordnungen zum ver- verschiedenen manisch
zögerten Entweichen des von der Sperrflüssigkeit störanfällig und hat *°m.t

(2) verdrängten Mediums als eine die Schenkel die ständig wechselnden Beanspruchungen «ne J -

3 4) des Rohrkörpers (1) miteinander verbindende, artigen Vorrichtung nur eine gennge Funkt ons^cher-

eine Drossel (14) enthaltende Ausgleichsleitung (13) »5 heit und Lebensdauer. ^Μοί^^Γ _ρ^~^^"^Β^

ausgebildet sind wegungsübertragungen sind ferner

Tvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- und Meßgeschwindigkeit ^£g

durch gekennzeichnet, daß jedem Schenkel (3, 4) sonders wesentlicher Nachteil der

des Rohrkörpers (1) eine Einrichtung, Vorzugs- tung liegt jedoch dann, ^&ß ^

weise eine Membrane (5, 6), zugeordnet ist, welche 30 betreffende B^

bei Beaufschlagung durch den im Medium ober- Um die zugehörigen _u._n^; Zf , halb der Sperrflüssigkeit (2) wirkenden Druck zu erhalten, ist es nach den Angaben in der Patentdigitale Schaltsignale herbeiführt. schrift erforderlich, d.e aufgezeichneten Beschleum-

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- gungskurven in umständlicher Weise zu integrieren, zeichnet durch in der Ausgleichsleitung (13) ange- 35 Ferner ist eine weitere Vorrichtung zur Schiffsordnete Einrichtungen, welche bei Beaufschlagung stabilisierung bekanntgeworden welche einen eine durch den Staudruck des Mediums in der Aus- Sperrflüssigkeit enthaltenden U-Rohrkorper aufweist, gleichsleitung (13) digitale Schaltsignale herbei- Die oben vollständig offenen Schenkel des U-Rohrführen körpers sind seitlich mit Elektroden versehen, die an

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 4» eine elektrische Schaltung angeschlossen sind welche dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung die bei Rollbewegungen des Schiffs entstehende unterdes Ausgleichs des über der Sperrflüssigkeit (2) schiedliche Flüssigkeitshöhe in den einzelnen Sehenbefindlichen Mediums parallel zur Ausgleichs- kein erfaßt und an ein Stellglied der Stabihsierungsleitung (13) Bypassleitungen (15, 16) mit entgegen- anlage weitergibt. Diese bekannte Anordnung weist gesetzt wirkenden Rückschlagventilen (17, 18) vor- 45 zwar ebenso wie die vorliegende Erfindung einen gesehen sind. U-Rohrkörper auf, sie unterscheidet sich jedoch we-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, sentlich von dieser. Dies liegt vor allem dann, daß dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (14), bei der bekannten Vorrichtung die Schiffsneigung insbesondere auf einen der Integrationszeit zur durch Erfassen der unterschiedlichen Hohe der in den Erfassung einer Drehschwingungsnullage ent- 50 Schenkeln des U-Rohrkörpers befindlichen Sperrsprechenden Wert, einstellbar ist. flüssigkeit selbst erfolgt, wozu eine sehr aufwendige

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, und störanfällige elektrische Schaltung erforderlich ist. dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von Schließlich wurde es bereits vorgeschlagen, die Druckunterschieden infolge Temperaturschwan- Messung des Schiffsneigungswinkels, der Winkelkungen eine Kompensationsleitung (19) mit einer 55 geschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung über Drossel (20) vorgesehen ist. die Druckunterschiede in einer querschiffs angeordneten an den Enden geschlossenen kommunizierenden Röhre durchzuführen. Für die Druckmessung an den Röhrenenden werden Manometer verwendet. Die

~~ 60 Zeiger der Manometer steuern dabei über Verstärker

die Anstellung der Stabilisierungsflossen aus. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung sind beim

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Gegenstand der vorgeschlagenen Vorrichtung die zum Messen von Drehgeschwindigkeiten und Dreh- Schenkel des U-Rohrkörpers jeweils vollständig gewinkein mit einem nach dem Prinzip kommunizieren- 65 schlossen, so daß das oberhalb der Sperrflüssigkeit der Röhren arbeitenden, eine Sperrflüssigkeit enthal- befindliche Medium aus diesen nicht entweichen kann, tenen Rohrkörper, wobei die bei Vorliegen einer Dreh- Somit sprechen die bei der vorgeschlagenen Vorrichgeschwindigkeit oder eines Drehwinkels sich ergebende tung vorhandenen Druckmeßeinrichtungen im Gegen-