DE302783C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines Fahrzeuges auf Grund des Beschleunigungsprinzips. Dieselbe besteht aus einem Erdmodell, das mittels Kreisels in ähnlicher Stellung zur Erde gehalten wird und durch ein auf dem jeweils höchsten Punkte desselben aufliegendes und entsprechend der durch doppelte Integration erhaltenen Ost-West-Komponente der Fahrzeugbewegung gedrehtes Reibrad in an sich bekannter Weise um seine Polachse gedreht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in Fig. ι und 2 veranschaulicht, wovon Fig. 2 die Vorrichtung, und Fig. 1 eine Ausführung des hierbei verwendeten integrierenden Beschleunigungsmessers darstellt.

Ein Modell der Erdoberfläche s sei um drei Achsen vollständig frei drehbar. Die erste Achse t wird auf irgendeine Weise, z. B. durch Gegengewicht x, immer in vertikaler Lage gehalten ; die zweite, dazu senkrechte Achse u ist dann stets horizontal, und die dritte, wiederum zur zweiten senkrechte Achse ν ist ganz beliebig im Raum gerichtet. Ein beispielsweise im Innern des Modells, sitzender Kreisel stellt dieses jederzeit so ein, daß seine Achse ν parallel zu der wirklicher! Erdachse steht. Die Achse u zeigt dann immer die Richtung Ost-West an, und aus der Lage des Erdmodells gegen die Vertikale geht die geographische Breite des Standortes hervor, und zwar bestimmt der höchste oder tiefste Punkt des Modells die Breite.

Mit dem um die vertikale Achse t drehbaren Teil ist ein Beschleunigungsmesser w derart fest verbunden, daß er die horizontale, zur Achse u parallele' Komponente der Fahrzeugbeschleunigung bestimmt und zweimal über die Zeit integriert. Da die Achse u stets in Ost-West-Richtung orientiert ist, gibt die zweimalige Integration den vom Fahrzeug in dieser Richtung zurückgelegten Weg an. Diese Wegstrecke wird mittels der Rolle y in der entsprechenden geographischen Breite, also z. B. im obersten Punkt des Erdmodells s auf dasselbe übertragen. Wenn das Übersetzungsverhältnis richtig gewählt ist, so wird die Rolle y das Modell s um den gleichen Winkel drehen, um den sich das Fahrzeug in der gleichen Zeit auf der Erdoberfläche fortbewegt hat. Die Größe dieses Winkels ergibt die Änderung der geographischen Länge des Beobachtungsortes ; es bestimmt demnach beispielsweise der höchste Punkt des Erdmodells s den augenblicklichen Standort des Fahrzeuges auf der Erde. Zur Darstellung des Ortes läßt sich natürlich auch jeder andere auf gleicher Breite befindliche Punkt verwenden.

Der integrierende Beschleunigungsmesser w besteht beispielsweise (Fig. 1) aus einem KoI-ben, der sich in einem Zylinder α bewegen kann. In Verbindung mit einer Feder o. dgl. gibt die Kolbenstellung die auf den Kolben wirkende Kraft an. Wird daher die ganze Vorrichtung einer Beschleunigung unterworfen, so wirkt infolge der Trägheit auf jeden Teil

eine dessen Masse und der Beschleunigung proportionale Kraft. Der Kolben kann sich unter dem Einfluß dieser Kraft bewegen und gibt durch seine Stellung die Größe der Beschleunigung an. Um die Gleichgewichtslage möglichst schwingungsfrei zu erhalten, kann eine Flüssigkeitsbremse verwendet werden. Die Kolbenstange δ stellt in entsprechender Weise den Schreibstift c ein, der auf durch Uhrwerk

ίο bewegter Papiertrommel d die Beschleunigung aufzeichnet. Auf dem oberen Teil, der Trommel d soll die Integralkurve der Beschleunigung über die Zeit, d. h. die Geschwindigkeitskurye . selbsttätig aufgenommen werden.

Die Integration wird in bekannter Weise dadurch ausgeführt, daß eine oder mehrere parallele, passend geführte Rollen in der Abszissenrichtung über das Papier geführt werden, wobei die Neigung (Tangens des Neigungswinkels) ihrer Mittelebene gegen die Abszissenrichtung durch die zu integrierende veränderliche Größe eingestellt wird. Wenn die Rolle relativ zum Papier in der Ordinatenrichtung beweglich ist, wird sie bei einer Neigung ihrer Ebene hierbei eine gewisse Ordinatenbewegung ausführen, die das Resultat der Integration darstellt.

Der Schreibstift e sitzt auf einem kleinen Wagen, der auf den beiden Rädchen ff in Richtung seiner Hauptachse auf dem Papier abrollt. Der Wagen ist gleichzeitig in der Ordinatenrichtung mittels der Zahnräder gg, unter sich gekuppelt durch h, längs der Zahnstangen ii derart beweglich, daß in jeder be- liebigen Stellung seine Hauptachse parallel dem vom Beschleunigungsmesser eingestellten Hebel I steht. Damit die Rollen ff unter einem Neigungswinkel eingestellt werden, dessen Tangens genau proportional der Beschleunigung ist, greift der Lenker m nicht an einem festen Punkt des Hebels I an, sondern an einem verschiebbaren, mittels eines Ellipsenlenkers η in Richtung der Zylinderachse geradegeführten Punkte. Der Schreibstift β zeichnet die Integralkurve auf der Papiertrommel d oder -auf einem über dieselbe geführten Papierband auf.

Die zweite Integration wird in ähnlicher Weise von dem Schreibstift e abgeleitet. Er stellt mittels Ellipsenlenkers die Hebel 0 und p unter einer seinem eigenen Ausschlag proportionalen Neigung ein, wobei die fest ge-, , lagerte Rolle q auf der zugleich mit der Trommel d gedrehten, aber achsial verschiebbaren Trommel r die zweite Integralkurve, d. h. die Wegkurve beschreibt. Wird die Rolle q in geeigneter Weise mit Farbstoff versehen, so zeichnet sie die Wegkurve gleichzeitig auf; dies kann jedoch auch durch einen besonde-

.60 ren, entsprechend angebrachten Schreibstift ausgeführt werden.

Bei kleinen Ausschlägen der Hebel können unter Wahrung genügender Genauigkeit die Ellipsenlenker weggelassen werden.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Das Erdmodell s wird mit der Achse ν parallel der Erdachse eingestellt und das Modell um diese Achse so gedreht, daß ein beliebiger, gegenüber den Achsen u- ν feststehender Zeiger den Standort des Fahrzeuges nach dessen geographischer Länge angibt. Wird nun das Fahrzeug mit der ganzen Vorrichtung beliebig bewegt, so muß eine Beschleunigung auftreten, von welcher der Beschleunigungsmesser w die Ost-West-Komponente anzeigt. Diese Beschleunigung wird integriert und ergibt die Ost - West - Geschwindigkeitskomponente des Fahrzeuges. Durch die weitere Integration dieser Geschwindigkeit über die Zeit ergibt sich der in Richtung Ost-West zurückgelegte Weg, welcher durch die Rolle y auf das Erdmodell s übertragen wird. Bei ausschließlicher Ost-West-Bewegung führt das Rädchen eine rein fortschreitende Bewegung entsprechend der bloßen Längenverschiebung aus; im allgemeinen, wo die Bewegung auch eine Nord-Süd-Komponente hat, gleitet das Rädchen y nach Maßgabe der Breitenverschiebung quer zu seiner Hauptebene. Aus diesen beiden Bewegungen ergibt sich als Gesamtbewegung des Erdmodells eine der Bewegung des Fahrzeugs entsprechende Bewegung, und werden dieselben in richtigem Sinn und Maßstab angebracht, so behält das Erdmodell immer eine ähnliche Lage zur wirklichen Erde bei. . ■,'

Eine Ortsbestimmung ist natürlich auch möglich, wenn die Ost-West-Bewegung in einem beliebigen anderen Maßstabe auf das Modell übertragen wird.

Zum Messen der Fahrzeugbeschleunigung kann in gleicher Weise eine beliebige andere als die beschriebene Vorrichtung verwendet werden, und ebenso kann eine beliebige andere Integrationsvorrichtung die beschriebene ersetzen.

Das Wesentliche der Erfindung ist die Verwendung eines Erdmodells, das durch einen Kreisel gleichachsig zur wirklichen Erde gehalten und dessen Ost-West-Bewegung bzw. Drehung nach dem Beschleunigungsprinzip ermittelt wird.

Da die Erde nicht feststeht, sondern selbst gewisse Bewegungen ausführt, muß die von ng einem, beliebigen Beschleunigungsmesser aufgenommene absolute Beschleunigung noch eine gewisse Korrektur erfahren, um zur Bestimmung der Relativverschiebungen auf der Erde verwendbar zu sein. Diese Korrekturen lassen sich bei der beschriebenen Vorrichtung auf einfache Weise anbringen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:
   Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines Fahrzeuges auf Grund des Beschleunigungsprinzips, dadurch gekennzeichnet, daß das benutzte Erdmodell mittels Kreisels in ähnlicher Stellung zur Erde gehalten und durch ein auf dem jeweils höchsten Punkt aufliegendes und entsprechend der durch doppelte Integration erhaltenen Ost-West-Komponente der Fahrzeugbewegung gedrehtes Reibrad in an sich bekannter Weise um seine Polachse verdreht wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.