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Publication number: DE288773C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

~ JVr 288773 -KLASSE 77h. GRUPPE

FRIEDRICH RAU in BERLIN.

von Stabilisierungskreiseln.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. Februar 1914 ab.

Es ist bereits bekannt, Stabilisierungskreisel derart einzurichten, daß ihr Stabilisierungsmoment in jedem Störungsfall dem äußeren Kippmoment proportional ist. Auch sind bestimmte Ausführungsformen für Einschienwagen und Schiffe vorgeschlagen worden, bei denen Preßluft als zusätzliche Kraftquelle dient, die die Präzessionsbewegungon regelt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf

ίο andere Ausführungsformen der Stabilisierungsvorrichtung, insbesondere für Flugzeuge.

Bei einem Flugzeug sind nämlich die Gleichgewichtsstörungen anders beschaffen als beim Einschienenwagen und beim Schiff; darum müssen auch die zugehörigen Stabilisierungskreisel verschieden eingerichtet sein.

In der Luft sind die Böen das wesentlich störende Element. Ihre unangenehme Eigenschaft, der rasche Wechsel zwischen Anschwellen und Abflauen des Windes, verursacht ganz plötzliche Übergänge des Kippmomentes aus einer Richtung in die entgegengesetzte. Die Plötzlichkeit des Wechsels in Vereinigung mit der geringen Masse des Flugzeuges und der Kleinheit seines Trägheitsmomentes steigern die Unruhe des Fluges und vergrößern die Gefahr des Absturzes. Das Herannahen einer Böe ist nicht wahrnehmbar; sie tritt überraschend auf. Es ist nicht vorauszusehen, in welcher Reihenfolge die verschiedenen Kippungen stattfinden werden, wenn das Flugzeug die böige Luft durchfliegt. Diese gefährlichen Umstände verlangen von der selbsttätigen Stabilisierungsvorrichtung eine. hervorragende Zuverlässigkeit. Letztere soll nach der Erfindung, im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen bei anderen Fahrzeugen, hauptsächlich auf die Weise erzielt werden, daß alle beweglichen Teile der Vorrichtung, namentlich auch die Organe der Steuerung, zwangläufig miteinander verbunden werden.

Die heftigen Stöße bei harten Landungen des Flugzeuges sowie die primitiven Bordmittel zur Beseitigung etwaiger Beschädigungen verlangen gleichzeitig eine äußerst einfache und solide Konstruktion des Apparates. Weitere Forderungen sind: geringes Gewicht und wenig Raumbedarf.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, bei einem Doppelkreisel nach Patent 269589 angewandt, schematisch dargestellt.

Fig. ι ist ein senkrechter Schnitt durch das Kreiselgehäuse a, das mittels Kurbel · oder Handrad um seine lotrechte Achse hin und her geschwenkt werden kann. Die von Elektromotoren angetriebenen gegenläufigen Kreisel b und J₁ sind ungefähr in der größten Weite ihres Ausschlages gezeichnet. Auf den wagerechten Pendelachsen c und C₁ sind außerhalb des Gehäuses Hebel d und ^₁ aufgekeilt. Zwischen den Schwingungen dieser Hebel und den Ausschlägen der Kreisel herrscht Zwanglauf. .■...'."' .. :

Fig. 2 ist ein wagerechter Schnitt durch den Apparat. Er zeigt die Lage der doppelt aageordneten Steuerung. In jedem Zylinder e bewegen sich zwei -Druckkolben f und. f^.

Mit g und gj sind die Einlasse, mit h und H₁ die Auslässe für die Preßluft angedeutet. Kreisel und Kolben sind in ruhender Gleichgewichtsstellung gezeichnet.
Fig. 3 und 4 sind Schnitte durch eine Regelvorrichtung, bei der die Einlaßorgane für die Preßluft und gleichzeitig auch die Auslaßorgäne zwangläufig gesteuert werden.

Die Preßluft wird durch einen Rohrstutzen i, der als Halszapfen ausgebildet in der Mitte des Gehäuses sitzt, in einen Verteilungskanal k geleitet. In diesen Kanal ist ein Drehschieber I eingepaßt und mit geschlitzten Hebeln m versehen. In den Schlitz jedes dieser Hebel greift ein Zapfen der Hebel η ein, die eine rückwärtige Verlängerung der Hebel d₁ bilden.

Der Luftauslaß aus den Preßzylindern wird durch Schieber 0 und O₁ geregelt, die durch Schubstangen j> miteinander verbunden sind. Diese Stangen haben in der Mitte eine Öffnung, durch die die Hebel d hindurchgreifen. Pleuelstangen q stellen die gewünschte Zwangläufigkeit zwischen den Einzelteilen her.

Diese Kupplung verhindert zugleich überflüssige Bewegungen des Flugzeuges, falls die Kreisel in zweckwidriger Weise beeinflußt werden sollten.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist fol-

gende: . ■ ·

Fig. 3 veranschaulicht ihre Ruhestellung. Die Einlasse der Preßluft sind verschlossen,

. die Auslässe geöffnet. Die Kreisel würden bei einem etwaigen Ausschlage keinen Widerstand erfahren. . Tritt nun eine äußere Störung ein, z. B.. in der Art, daß die Kreisel den in Fig. 1 skizzierten Ausschlag machen, so bleibt der Einlaß g versperrt, der Auslaß h frei; dagegen öffnet sich der Einlaß g_x und der Auslaß A₁ schließt sich; Diese neue Stellung ist in Fig. 4 dargestellt. Es ist daraus ersichtlich, daß die in* den Zylinder e eingelassene Preßluft gegen den Kolben f_:i drücken und damit die Präzession beschleunigen muß. Es. ist außerdem zu erkennen, daß die Beschleunigung um-so-kleiner ausfällt, je kleiner der Ausschlag der Kreisel ist, und zwar darum, weil dann die Drosselung der Preßluft stärker und der Kolbendruck schwächer ist. Die Beschleunigung der Prä-Zession bewirkt sofort eine Umkehr der Kipprichtung des Flugzeuges, und diese veranlaßt in ihrer Rückwirkung sofort eine Umkehr der Kreiselschwingung. Die zuletzt genannte Bewegung'wird durch die im Zylinder noch vorhandene. Preßluft verzögert, was auf die zuvor genannte. Kippung wiederum zurückwirkt und sie beschleunigt. Jedoch wird diese Beschleunigung der Rückwärtsbewegung gleichzeitig gedämpft, weil fortschreitend die Preßluft immer mehr gedrosselt wird. Aus diesem Grunde verläuft das: Wiedereinschwenken, des Flugzeuges in seine normale Gleichgewichtslage sanft; ein Bestreben, darüber hinaus zu schwingen, besteht nicht.

Fig. 5 und 6 sind Schnitte durch eine Regelvorrichtung, bei der nur die Einlaßorgane der Preßluft, besteheud aus plungerartig geformten Preßkolben, gesteuert werden. Die kleinen Auslässe h und A₁ sind immer offen. Um die Preßkolben f und /\ zu entlasten, sind die Einlaßöffnungen g und g₁ über den Umfang der Zylinder e gleichförmig verteilt. Die schwingenden Hebel d und d_L nehmen die Kolben mit und legen, je nach dem Maße ihres Ausschlages, die Einlaßöffnungen mehr oder weniger frei. Die damit verknüpfte verschieden stärke Drosselung der Preßluft in Vereinigung mit der unveränderlichen Größe der Auslaßöffnungen für die verbrauchte Luft steigert oder schwächt den Beschleunigungsdruck gegen die Kolben. Diese Druckregelung kann noch dadurch verfeinert werden, daß die Einlaßöffnungen g und g₁ eine dafür geeignete Form erhalten, beispielsweise eine trapezförmige, entsprechend der Darstellung in Fig. 2.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist wesentlich die gleiche wie die der zuerst beschriebenen Ausführungsform. Sie wird aus einem Vergleich der Zeichnungen ohne weiteres verständlich. go

Für den Fall, daß es wünschenswert erscheinen sollte, den Kreiselapparat zeitweilig außer Tätigkeit zu setzen, braucht man nur die Rohrleitungen g und g_x mit geeigneten Verschlußorganen auszustatten. .

Solange die beschriebene Stabilisierungsvorrichtung in Tätigkeit ist, solange regelt sie stets eine und dieselbe Lage des Flugzeuges ein. In manchen Fällen ist es jedoch nötig, die Ursprüngliche Lage zeitweilig zu ändern, z. B. dann, wenn die Flugmaschine ein Höhenmanöver ausführen soll. Um nun die Einregelung der veränderten Lage zu ermöglichen, _; soll jeder. Zylinder e zwei besondere Druckluftzuleitungen r und r_x erhalten, die im gewohnlichen Betriebszustande geschlossen, sind, die aber von der Hand des Führers willkürlich geöffnet werden können. Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß, wenn einer der Hähne r geöflnet wird, die in die Zylinder einströmende Preßluft einen Ausschlag der Kreisel erzwingt, der außerhalb der Selbsttätigkeit des Apparates liegt. Die Stärke des Ausschlages_; richtet sich nach der Weite der H^ahnöffnungen. Der erzwungene Ausschlag erzeugt sofort ein rechtr winklig dazu gerichtetes Drehmoment, d. h. er legt die Längsachse des Flugzeuges schief, wenn der Stabilisierungsapparat auf Längssta- ,. bilität eingestellt gewesen ist. Je nach dem Drehsinn der Kreisel und je nachdem, ob r oder Y₁ geöffnet wird, richtet sich die Spitze des Flugzeuges auf- oder abwärts. Diese zu-

sätzliche Vorrichtung kann demnach zur Höhensteuerung benutzt werden.

Claims

Pa tent-An Sprüche:

i. Durch Preßluft betriebene Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Präzession von Stabilisierungskreiseln, deren Stabilisierungsmoment in jedem Störungsfall dem äußeren Kippmoment ungefähr gleich ist, insbesondere für Flugzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung >■ der Präzessionen die schwingenden Kreiselrahmen unter sich, mit den Preßkolben sowie mit der Steuervorrichtung für die Preßluftzylinder zwangläufig gekuppelt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plungerartig geformten Preßkolben die Einlaßschieber bilden, während die Auslässe beständig offen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung von besonderen, willkürlich von Hand verschließbaren Preßluftzuleitungen für die Zylinder zur beliebigen Änderung der Schiefenlage des Flugzeuges.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.