DE2301001A1

DE2301001A1 - HANGING DEVICE FOR A VERTICAL PIVOT BEARING

Info

Publication number: DE2301001A1
Application number: DE19732301001
Authority: DE
Inventors: Alain Bazin; Patrick Salle
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1972-01-06
Filing date: 1973-01-05
Publication date: 1973-07-26
Also published as: FR2166731A5; CH559862A5; GB1408232A

Description

Aufhängevorrichtung für ein senkrechtes DrehlagerSuspension device for a vertical pivot bearing

Sie Erfindung betrifft eine Aufhängevorrichtung für ein senkrechtes Drehlager, insbesondere zur Aufhängung einer stabilisierten Gondel unter einem Stratosphärenballon. The invention relates to a suspension device for a vertical pivot bearing, in particular for suspension a stabilized gondola under a stratospheric balloon.

Bekanntlich bietet eine von einem Stratosphärenballon getragene Gondel mit Hilfe geeigneter Stabilisierungsmittel die Möglichkeit, wissenschaftliche Instrumente während der ganzen Plugdauer des Ballons auf seiner Steighöhe in eine bestimmte Richtung auszurichten. Die Gondel besteht aus einer richtbaren Anordnung, die an dem Ballon mittels eines Kabels und einer Gelenkverbindung aufgehängt ist. Bei dem angegebenen Verwendungszweck wird angestrebt, daß die Gondel trotz der Bewegungen, denen der Ballon unterliegt, im Raum eine möglichst gleichbleibende Richtung einhält. Um die Entkopplung zwischen der Gondel und dem Ballon zu sichern, enthält die Gelenkverbindung ein senkrechtes Drehlager, welches die Verbindung mit dem Aufhängekabel herstellt• welches gegebenenfalls aus einem zweigliedrigen,gespreizten Verbindungselement besteht. In dem DrehlagerAs is well known, a gondola carried by a stratospheric balloon offers stabilizing means with the help of suitable stabilizers the possibility of scientific instruments during the entire plug-in duration of the balloon on its Align the height of rise in a certain direction. The gondola consists of a directional arrangement that is attached to the balloon is suspended by means of a cable and an articulated connection. With the stated purpose The aim is to ensure that the gondola is as close as possible in space despite the movements to which the balloon is subject keeps the same direction. To ensure the decoupling between the gondola and the balloon, the articulated connection contains a vertical pivot bearing, which establishes the connection with the suspension cable • which optionally consists of a two-part, spread connecting element. In the pivot

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Pr/Na <Pr / Na <

sind aktivierte Zugellager vorgesehen, d.h. Kugellager, welchen künstlich eine Schwingbewegung von kleiner Amplitude erteilt wird.activated ball bearings are provided, i.e. ball bearings, which are artificially given an oscillating movement of small amplitude.

Das senkrechte Drehlager hat im allgemeinen eine in einem Lagerkörper befindliche bewegliche Achse und zwei Motore. Hierbei handelt es sich um einen Häuptmotor zum Antrieb der Drehachse in Verbindung mit einem in der '"Gondel angeordneten Steuergerät, um dem Ballon ein Drehmoment zuzuleiten,und um einen Hilfsmotor, der die Aufgabe hat, die Eührungs- und Stützlager der Drehachse zu aktivieren.The vertical pivot bearing generally has a movable axis located in a bearing body and two Motors. This is a main motor to drive the axis of rotation in connection with one in the '"gondola arranged control device to supply torque to the balloon, and to an auxiliary motor, which has the task of to activate the guide and support bearings of the axis of rotation.

Es ist nämlich zur erheblichen Verminderung des Reibungsmomentes eines solches Drehlagers zweckmäßig, seine Achse mit kleiner Amplitude in Bewegung zu. halten, um das Stützlager zu aktivieren. Diese Bewegung wird einerseits durch Einleitung eines mit sehr niedriger Frequenz modulierten Stromes in den Rotor des Hilfsmotors und andererseits durch die Verwendung einer Aufhängung aufrechterhalten, deren Torsionsgegenmoment in Verbindung mit der Trägheit des Rotors ein Torsionspendel ergibt, dessen Eigenfrequenz etwa der dem Motor erteilten Aktivierungsfrequenz entspricht. Anders ausgedrückt, man muß danach trachten, der Formel T = 2 —s— zu genügen. Hierin bedeuten T die Pendelperiode in Sekunden,It is in fact useful to significantly reduce the frictional torque of such a pivot bearing, its Axis with small amplitude in motion. hold to activate the support bearing. This movement is the one by introducing a current modulated at a very low frequency into the rotor of the auxiliary motor and on the other hand, maintained by the use of a suspension, its torsional counter-torque in connection with the inertia of the rotor results in a torsional pendulum whose natural frequency is approximately the same as the activation frequency given to the motor is equivalent to. In other words, one must try to satisfy the formula T = 2 —s—. T mean the period of oscillation in seconds,

J die Trägheit des Rotors in m kg und C das Torsionsmoment der Aufhängung in ET · m/rd.J is the inertia of the rotor in m kg and C is the torsional moment of the suspension in ET · m / rd.

Unter diesen Bedingungen erhält man für eine gegebene, dem Motor zugeführte Aktivierungsleistung die größte Aktivierungsamplitude .Under these conditions, the greatest activation amplitude is obtained for a given activation power supplied to the motor .

Eine einfache Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, zwischen dem unteren Ende des zweigliedrigen Verbindungs-A simple solution to the problem is to connect between the lower end of the two-part connection

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elementes und der senkrechten Drehachse ein Stück eines geflochtenen Nylonkabels einzuschalten. Diese Lösung hat indessen zwei Nachteile. Das Torsionsmoment hängt nämlich dann von der Belastung ab und eine genaue Ausrichtung der Achse des Kabels und der senkrechten Drehachse ist nur schwer durchzuführen, da die Befestigung des Kabels im allgemeinen die Bildung eines Knotens erfordert. element and the vertical axis of rotation to switch on a piece of a braided nylon cable. This solution has however, there are two disadvantages. Namely, the torsional moment depends then depending on the load and an exact alignment of the axis of the cable and the vertical axis of rotation is difficult to accomplish, as the attachment of the cable generally requires the formation of a knot.

Die Erfindung hilft diesen beiden Mangeln ab, indem sie Mittel zur Schaffung eines Torsionspendels angibt, welches die genannte Bedingung erfüllt.The invention remedies both of these deficiencies by providing means of creating a torsional pendulum which fulfills the mentioned condition.

Die Aufhängevorrichtung gemäß der Erfindung hat einen in eine zweigliedrige,gespreizte Verbindung eingreifenden Schäkel, eine mit einem Kardangelenk verbundene erste Drehachse und eine zweite Drehachse und kennzeichnet sich dadurch, daß an dem Schäkel ein Hakenteil aufgehängt ist, der mit der ersten Drehachse durch ein Kugelstützlager und durch Federn in Verbindung steht, die so ausgelegt sind, daß sie dem von der an dem Hakenteil aufgehängten Anordnung gebildeten Torsionspendel eine Resonanzfrequenz von einigen Hertz erteilen.The suspension device according to the invention has one engaging in a two-part, spread connection Shackle, a first axis of rotation connected to a cardan joint and a second axis of rotation and identifies characterized in that a hook part is suspended from the shackle, which with the first axis of rotation through a Ball support bearing and is connected by springs, which are designed to match that of the on the hook part The torsion pendulum formed in the suspended arrangement has a resonance frequency of a few Hertz.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die zweite Drehachse durch einen einzigen Elektromotor angetrieben. According to a further embodiment of the invention, the second axis of rotation is driven by a single electric motor.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen zahlreiche Vorteile. So ist durch sie das Problem des Anschlusses der zweigliedrigen Verbindung an den oberen Hakenteil in einfacher Weise durch die Schließung eines Schäkels gelöst. Ferner kann die Aktivierungsfrequenz der Lager ein für allemal für eine beliebige Belastung geregelt werden, da die EigenfrequenzThe device according to the invention has numerous advantages over the known devices. So it's through they solve the problem of connecting the two-part connection to the upper hook part in a simple manner the closure of a shackle solved. Furthermore, the activation frequency of the camps can be changed once and for all for one any load can be controlled, since the natural frequency

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der Vorrichtung hiervon unabhängig ist. Schließlich "benötigt die Vorrichtung anstelle zweier Motore nur einen einzigen Motor, woraus sich eine Verminderung des Gewichtes und eine erleichterte Herstellung ergeben. the device is independent of this. Finally, "the device only needs two motors instead of two a single motor, which results in a reduction in weight and easier manufacture.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt die Zeichnung in:In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely the drawing shows in:

1 ' eine "bekannte Aufhängevorrichtung, Pig. 2 eine Aufhängevorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 3 das zweigliedrige,gespreizte Verbindungselement, den darin eingreifenden Schäkel und das obere1 'a "known hanging device, Pig. 2 shows a suspension device according to the invention, FIG. 3 shows the two-part, spread connecting element, the shackle engaging in it and the upper one

Ende des Hakenteiles und Fig. 4 das Schaltschema des elektrischen Steuerkreises der Vorrichtung.End of the hook part and FIG. 4 shows the circuit diagram of the electrical control circuit the device.

Gemäß Fig.1 ist die Drehlagerachse 1 mit Hilfe von Stützkugellagern 5 und 9 und Führungslagern 6 und 10 in dem Lagerkörper 2 gelagert. Zwischen den äußeren Lagern 6 und den inneren Lagern 10 befindet sich ein Zwischenteil 8, dem ein Aktivierungsmotor 7 eine Schwingbewegung von kleiner Amplitude erteilt. Der Antriebsmotor hat einen mit dem Körper 2 verbundenen Stator 3 und einen mit der Achse 1 verbundenen Rotor 4· Das obere Ende der Achse 1 endet in einem Ring, mit dessen Hilfe die Drehachse mittels eines nicht dargestellten,geflochtenen Nylonkabels mit einem Schäkel verbunden werden kann.According to Figure 1, the pivot bearing axis 1 is with the help of support ball bearings 5 and 9 and guide bearings 6 and 10 mounted in the bearing body 2. Between the outer bearings 6 and the inner bearings 10 is an intermediate part 8, which an activation motor 7 an oscillating movement of small amplitude granted. The drive motor has a stator 3 connected to the body 2 and one with the Axis 1 connected rotor 4 · The upper end of axis 1 ends in a ring, with the help of which the axis of rotation means a braided nylon cable, not shown can be connected to a shackle.

Aus den Fig. 2 und 3 ergibt sieh die andersartige Ausführung der Aufhängevorrichtung gemäß der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das senkrechte Drehlager mittels eines Schäkels 11 mit dem unteren Ende der zweigliedrigen, durch Abstandshalter 25 gespreizten Aufhängung 24 verbunden. Der Schäkel ist durch eine MutterFrom Figs. 2 and 3 see the different embodiment of the suspension device according to the invention. at This embodiment is the vertical pivot bearing by means of a shackle 11 with the lower end of the two-part, by spacers 25 spread suspension 24 connected. The shackle is through a nut

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verschlossen. In diesen Schäkel greift ein der Aufhängung dienender Hakenteil 12 ein, der eine Öffnung für den Durchtritt einer ersten Drehachse 22 aufweist, die mittels eines Stützkugellagers 13 auf dem unteren Abschnitt des Hakenteils ruht. Dieses Stützkugellager überträgt die Belastung auf den Hakenteil 12. Zur Bildung eines Torsionspendels ist nun zwischen dem Hakenteil 12,der mit der zweigliedrigen Aufhängung in Verbindung steht, und der Achse 22, die mit dem drehbaren Teil verbunden ist, eine Anzahl ledern 14 angeordnet, die das Torsionsmoment auf das untere Ende der zweigliedrigen Aufhängung überträgt.locked. A hook part 12, which is used for suspension and has an opening, engages in this shackle for the passage of a first axis of rotation 22, which by means of a support ball bearing 13 on the lower Section of the hook part rests. This support ball bearing transfers the load to the hook part 12. To form a torsion pendulum is now between the hook part 12, which is connected to the two-part suspension stands, and the axis 22, which is connected to the rotatable part, a number of leathers 14 are arranged, which transfers the torsional moment to the lower end of the two-part suspension.

Am unteren Ende der Achse 22 befindet sich ein Kardangelenk 1p, das nur schematisch dargestellt ist und die Verbindung zwischen der Achse 22 und der zweiten Dreha'chse 21 herstellt. Die Drehachse 21 ist mit Hilfe von Eührungslagern 16 und eines Stützlagers 18 in einem Gehäuse 20 gelagert. Eine Längsverlagerung der Achse 21 ist für den normalen Betrieb durch das Stützlager 18 und in der Ruhestellung durch eine Kugel begrenzt, die beispielsweise in einem Loch in der Mitte der Achse 21 untergebracht ist.At the lower end of the axis 22 there is a universal joint 1p, which is only shown schematically and which Connection between the axle 22 and the second rotary axle 21 is established. The axis of rotation 21 is with the help of Guide bearings 16 and a support bearing 18 in one housing 20 stored. A longitudinal displacement of the axis 21 is necessary for normal operation by the support bearing 18 and limited in the rest position by a ball, for example in a hole in the center of the axle 21 is housed.

In dem Körper 20 befindet sich ein Stellmotor, dessen Stator 17 mit dem Körper 20 verbunden ist, während der Rotor 19 des Motors mit der Achs© 21 in Verbindung steht. Das Kardangelenk 15 verhindert die Übertragung seitlicher Kräfte auf die Führungslager 16.In the body 20 there is a servomotor, the stator 17 of which is connected to the body 20, during the Rotor 19 of the motor is connected to the axis © 21. The cardan joint 15 prevents lateral forces from being transmitted to the guide bearings 16.

Der Motor wird, wie aus dem Schaltschema nach ]?ig.4 ersichtlich, mittels eines Verstärkers 28, der die Summe der von dem elektronischen Steuerkreis 27 kommenden Signale wirksam v/erden läßt, und mittels eines Aktivierungsoszillators 29 von sehr niedriger frequenz gesteuert. Die The motor is, as can be seen from the circuit diagram according to]? Ig.4, by means of an amplifier 28, the sum of the signals coming from the electronic control circuit 27 Can be effectively grounded, and controlled by means of an activation oscillator 29 of very low frequency. the

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Elemente 27 und 29 sind beispielsweise in einem elektronischen Block enthalten, der sich in der Gondel befindet.Elements 27 and 29 are for example in an electronic Block included, which is located in the gondola.

Die Federn 14 sind so ausgelegt, daß sie zusammen mit der sich auf den Rotor 19 auswirkenden Gnesamtträgheit eine Resonanzfrequenz von einigen Hertz, beispielsweise von 5 bis 6 Hertz ergeben.The springs 14 are designed so that they together with the acting on the rotor 19 total inertia result in a resonance frequency of a few Hertz, for example from 5 to 6 Hertz.

Wählt man die Aktivierungsfrequenz möglichst nahe der Resonanzfrequenz der Aufhängung, so ist die von dem Motor zu erbringende Aktivierungsleistung verhältnismäßig gering .If the activation frequency is chosen as close as possible to the resonance frequency of the suspension, then that of the motor The activation service to be provided is relatively low .

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Claims

Pat enta η proverbs

., Suspension device for a vertical pivot bearing, especially for suspending a stabilized gondola under a stratospheric balloon with a in a two-part, spread connecting link engaging shackle, one with a universal joint "connected first axis of rotation and a second axis of rotation, characterized in that on the shackle a hook part is suspended, which is connected to the first axis of rotation by a ball support bearing and springs in "Connections designed to match that formed by the assembly suspended from the hook member Torsion pendex give a resonance frequency of a few Hertz.

2. Apparatus according to claim 1 ,, characterized in that the second axis of rotation daii by a single electric motor is driven.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the motor is connected to an amplifier is fed to the control signals and signals of an oscillator, the frequency of which is approximately the resonance frequency corresponds to the suspension.

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