DE244182C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42 c. GRUPPE

Dr.THEODOR ROSENBAUM in BERLIN.

gestützten Systemen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Januar 1910 ab.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Stabilisierung von Einschienen- ■ wagen und anderen labil gestützten Systemen. Gemäß der Erfindung wird die Steuerung der Kreiselpräzessionen in der Weise durch einen Schaltapparat vermittelt, daß die Präzessionsrichtung immer von der relativen Stellung zweier gegeneinander verschieblicher Schaltteile abhängt.

ίο Der Eründungsgegenstand ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt. Fig. ι hat den Zweck, zunächst die bekannten theoretischen Voraussetzungen des Kreiselwagens zu erläutern. Sie zeigt uns in Seitenansicht einen mit zwei Rädern auf .einer Schiene stehenden und somit labil gestützten Wagen. In diesem ist ein kardanisch aufgehängter Kreisel c in der Weise angeordnet, daß die Ringachse aa senkrecht steht und die vertikal gerichtete Kreiselebene sich in Mittellage befindet, d. h. mit der Längsachse des Wagens bb zusammenfällt. Die Achsen aa und bb bilden unter sich und mit der Achse des schnell rotierenden Kreisels c rechte Winkel; dreht man den Kreisel um eine dieser Achsen, etwa um aa, so erhält er damit ein dem Sinus des Drehwinkels proportionales Drehmoment zur arideren Achse bb. Nach diesem Bewegungsgesetz würde nun der Kreisel, wenn er mittels des Handgriffs d in Drehung oder in Präzession um die Achse aa versetzt wird, ein Drehmoment zur Achse bb bzw. zu der dieser gleichgerichteten Schiene erhalten. Infolgedessen würde der Wagenführer nicht nur in der Lage sein, durch Verstellen des Handgriffs d den umsinkenden Wagen jederzeit in seine Gleichgewichtslage zurückzuführen, sondern könnte diesem auch immer zuvor so lange das Übergewicht nach der entgegengesetzten Fallrichtung geben, daß beim Einstellen in die Gleichgewichtslage der Kreisel wieder genau in Mittellage stehen muß. Die Tatsache, daß es möglich ist, labil gestützte Systeme andauernd zu balancieren, ist hieraus leicht zu erkennen. In der Praxis würde es deshalb nur darauf ankommen, Vorrichtungen zu treffen, welche die soeben dem Wagenführer zugedachten Präzessionssteuerungen automatisch bewirken. Fig. 2 zeigt uns dasselbe Prinzip der Balanciersteuerung in etwas anderer Ausführung. Hier werden nämlich die wechselnden Kreiselpräzessionen nicht mehr unmittelbar durch einen Handhebel bewirkt, sondern durch den um die Achse bb beweglichen Schalthebel e vermittelt. Die Vorderansicht der Schaltvorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Diese besteht aus zwei Teilen, erstens aus dem Schaltbrett f mit den beiden bogenförmigen Kontaktwülsten g und h und zweitens aus dem Schalthebel e mit der Kontaktbürste i. Je nachdem die Bürste i die Kontaktfläche g oder h berührt, soll durch wechselnden Antrieb des Elektromotors' k die Kreiselpräzession nach der einen oder der anderen Drehrichtung

bewirkt werden. Der Vorteil dieser Anordnung würde darin liegen, daß der die Kreiselpräzessionen steuernde Schalthebel e einerseits und der Kreiselwagen andererseits um gleichgerichtete Achsen, nämlich um die Achse bb und um den Schienenstrang, beweglich sind, und wir uns die Wirkung der Schaltung nunmehr in der Weise vorstellen können, daß der Wagen allen Drehbewegungen des Sehalthebels e selbsttätig folgen muß.

Eine unvollkommene Gleichgewichtssteuerung würden wir erhalten, wenn wir den Hebel e als einfaches Pendel wirken lassen. In diesem Falle würde nämlich der Wagen, da er den Drehbewegungen des Schaltpendels folgen müßte, immer bestrebt sein, sich in die Resultante der Schwerkraft und der bei Kurven in Frage kommenden Zentrifugalkraft einzustellen. Nun könnte es aber passieren, daß längere Zeit aus derselben Drehrichtung akzidentelle Kräfte auf das labil gestützte System einwirken. Als solche würden z. B. in Frage kommen seitlicher Winddruck, Reibungswiderstände und einseitige Belastung. Die Folge würde dann sein, daß der Wagen fortgesetzt aus der Richtung des Pendels herausgetrieben und ebensooft durch gyrostatischen Druck, d. h. durch Präzession des Kreisels um die Achse aa in seine Richtlinie zurückgedrängt wird. Die ersten Anzeichen der Gleichgewichtsstörung würden sich somit weniger beim Gyrowagen selbst, als vor allen Dingen beim Kreisel bemerkbar machen. Denn indem dieser seinen labil gestützten Träger immer wieder in die Richtung des Pendels zurückwirft, muß er mehr und mehr aus der Mittellage heraustreten, bis er sich schließlich völlig quergestellt und damit seine Widerstandskraft verloren hat. Mit gutem Recht kann man deshalb sagen, daß der Grad der Gleichgewichtsstörung immer durch denjenigen Winkel angezeigt werden würde, welchen die Längsachse bb mit der Schwingungsebene des Gyrostaten bildet.

Dieses vorausgeschickt, können wir nunmehr einen Schritt weitergehen. Wir können uns nämlich vorstellen, daß zwar der Schalthebel e (Fig. 2) wie ein freihängendes Pendel wirkt,, daß außerdem aber auch das Schalt brett f um die Achse bb beweglich ist, damit dieses dem Wagenführer dazu dienen kann, die nötigen Korrekturen vorzunehmen. Wie leicht zu verstehen, würde dadurch letzterer in die Lage ver etzt sein, der Richtlinie, weleher der Wagen zu folgen strebt, beliebige Abweichungen von der jeweiligen Pendelrichtung zu geben. Nun haben wir soeben festgestellt, daß die Fehler der einfachen Pendelschaltung sich zunächst beim Gyrostaten bemerkbar machen müssen. Wenn es sich deshalb jetzt darum handelt, diese Fehler zu korrigieren, so kann es nicht zweckmäßiger zu erreichen sein, als durch solche Schaltbrettbewegungen, welche in einem gewissen Abhängigkeitsverhältnis zu den Präzessionsbewegungen des Kreisels stehen. Denn je größer die Winkelstellung der Kreiselebene zur Längsachse bb, d. h. je größer die Gleichgewichtsstörung des Gyrowagens ist, um so größer müßte auch die Verschiebung des Schaltbretts sein, um dieser Gleichgewichtsstörung entgegenzuwirken. Die Aufgabe des Wagenführers würde mithin einzig und allein darin bestehen, genau auf die Bewegungen des Gyrostaten zu achten und diesen seine Korrektursteuerung anzupassen. Dadurch ist das letzte Glied in der Kette der Wechselwirkungen gegeben, welche die automatische Gleichgewichtssteuerung erfordert. Denn wenn Schaltbrett und Gyrostat korrespondierende Bewegungen ausführen müssen, so läßt sich die soeben dem Wagenführer zugedachte Korrektursteuerung auch leicht auf automatischem Wege erreichen. Es würde dazu nur nötig sein, beide Teile durch Kegelräder oder durch andere Vorrichtungen miteinander zu verbinden, wie solches in Fig. 4 und 5 dargestellt ist.

Das Prinzip der vorliegenden Einrichtung würde mithin darin bestehen, daß die Beschleunigungen oder Verzögerungen der Kreiselpräzessionen durch eine aus zwei gegeneinander beweglichen Teilen bestehende Schaltvorrichtung vermittelt werden, von denen der eine Teil durch die Bewegungen eines Pendels, der andere Teil durch die Präzessionsbewegungen des Kreisels regiert wird. Welcher Art die Kraft ist, welche die Präzessionen beschleunigt oder verzögert, ist dabei nebensächlich.

Selbstverständlich sind die verschiedensten Modifikationen zulässig. So könnte man ». B. die Schwingungsebene des Gyrostaten senkrecht legen und die Achse des kardanischen Ringes mit der Querachse des Wagens zusammenfallen lassen. Desgleichen würde es mancherlei Vorteile bieten, mit . dem ersten Kreisel einen zweiten, in entgegengesetzter Richtung rotierenden Schwungkörper in der Weise zu verbinden, daß dieser immer entgegengesetzte Präzessionen ausführen muß.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, muß die jeweilige Verschiebung des Schaltbretts immer demjenigen Winkel entsprechen, welchen die Resultante aller auf den Gyrowagen wirkenden Kräfte mit der Richtung des Pendels bildet. Da erstere aber wiederum einen bestimmten Präzessionswinkel des Gyrostaten voraussetzt, so ist leicht zu erkennen, daß die Gleichgewichtslage des Kreisels nicht in jedem Falle durch seine Mittellage bezeichnet werden kann. In der Regel wird der Schwungkörper vielmehr einer kleinen, mit den angreifenden Kräften wechselnden Schrägstellung zustreben,

so daß noch ein kleiner Unterschied gegenüber der in der Einleitung dem Wagenführer zugedachten Präzessionssteuerung vorhanden ist.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Vorrichtung zum selbsttätigen Balancieren von Einschienenwagen und anderen labil gestützten Systemen mittels eines ίο oder mehrerer Kreisel, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Kreiselpräzessionen in der Weise durch einen , Schaltapparat vermittelt wird, daß die Präzessionsrichtung immer von der relativen Stellung zweier gegeneinander verschieblicher Schaltteile abhängt, wobei die Stellung des einen Schaltteiles durch ein freihängendes Pendel (e), die Stellung des anderen Schaltteiles durch denjenigen Winkel bestimmt wird, welchen die Schwin-. gungsebene des Kreisels (c) mit der Stabilisierungsachse bildet.
2. 2. Vorrichtung wie zu Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Schalthebel dienende Pendel durch einen kardanisch aufgehängten Kreisel ersetzt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.