DE312336C

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Publication number: DE312336C
Application number: DENDAT312336D
Authority: DE

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Integriergerät zur Bestimmung des Zeitintegrals einer veränderlichen Größe; ihr Wesen besteht in der Anordnung eines oder mehrerer Kreisel, deren Pendelrahmen quer zur Kreiselachse drehbar gelagert sind, derart, daß sich die Rahmen der Kreisel unter der Einwirkung je einer auf ihre freien Enden ausgeübten Kraft X um einen dem Integralwert

X -dt

entsprechenden Winkel in einer zur Kraftwirkung senkrechten Richtung verdrehen. Das geschilderte Integriergerät ist mannigfacher Anwendung fähig.

Die Zeichnungen dienen zur schematischen Veranschaulichung der Erfindung.

Wird auf das freie Ende der um ihr anderes Ende M pendelnden Achse eines schnell umlaufenden Kreisels (Fig. 1) in der zur Achse senkrechten Richtung Q-P ein Druck von der Größe P ausgeübt, so weicht das freie Ende der Achse vermöge der Kreiselwirkung bekanntlieh nicht in Richtung des Druckes O-P, sondern in einer dazu senkrechten Richtung OS aus. Die Achse des Kreisels ändert somit ihre Stellung von M-[O nach M-O¹.

Bedeuten:
P den Druck in der Richtung O-P,

t die Zeitdauer der Einwirkung der Kraft P, J das Trägheitsmoment der umlaufenden Massen des Kreisels,

u die Winkelgeschwindigkeit des Kreisels,
r den Hebelarm M-O, an dem die Kraft P wirkt, so bestimmt sich der Verdrehungswinkel φ der Achsenrichtung O-M um den Stützpunkt M (s. Föppl: »Technische Mechanik« BandIV) zu:

φ —

Ändert sich die Kraft P mit der Zeit, so kann diese Formel folgendermaßen umgeschrieben werden:

hP-r-dt

oder wenn der konstante Wert

= A vor

das Integralzeichen gesetzt wird,

φ =

P-dt..

Es folgt, daß der Verdrehungswinkel proportional dem Zeitintegral der Kraftwirkung P ist; er kann deshalb zur Messung dieses Integralwertes dienen.

Auf diese Weise ist es demnach möglich, das Zeitintegral

X- dt

irgendeiner veränderlichen Größe X zu bestimmen, sobald auf das freie Ende des Kreisels mittels irgendwelcher technischen Hilfsmittel eine Kraft übertragen wird, welche sich jeweils proportional der Größe X ändert, und der Winkel φ der sich dabei ergebenden Verdrehung der Achsenrichtung des Kreisels gemessen wird. Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem geschilderten Grundsatz angeordneten Integrator-

geräts ist in Fig. 2 schaubildlich dargestellt. Das feste Querstück Q der Welle A trägt die um Zapfen ζ drehbaren pendelnden Bügel B der beiden Kreisel K. Die symmetrisch ange-5 ordneten Bügel kämmen mit Zahnsegmenten s untereinander, so daß ihre Drehungen voneinander abhängig sind. Wird auf die äußeren Enden der Bügel B ein Druck in Richtung der Welle A übertragen, so weichen die Kreiselachsen in der durch die Pfeile angedeuteten Richtung aus, verdrehen also die Welle A um einen dem Zeitintegral

P-dt

proportionalen Winkel. Der Ausschlag eines unmittelbar auf der Welle sitzenden oder mit der Welle durch irgendwelche Übertragungsteile verbundenen Zeigers T dient somit zur Ablesung des gesuchten Integralwerts.

Eine unmittelbare Anwendung des geschilderten Geräts ist die, daß das Gerät an einem Fahrzeug angebracht wird, und zwar in der Weise, daß die Richtung der Welle A mit der Fahrtrichtung zusammenfällt. Bei Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs wird, infolge der Trägheit der Massen der Kreisel K und der Bügel B, gegebenenfalls auch besonderer, zur Verstärkung der Wirkung an den Bügeln befestigter Zusatzmassen, auf die äußeren Enden der Kreiselachse ein Druck übertragen, der jeweils der Beschleunigung w des Fahrzeugs proportional ist. Der Verdrehungswinkel des Geräts ändert sich dadurch pro- portional dem Wert:

/■

w · dt,

da aber der Wert

/■

w · dt

die Geschwindigkeit ν des Fahrzeugs angibt, so zeigt der Ausschlag des Zeigers T die jeweilige Geschwindigkeit des Fahrzeugs an.

Eine andere Verwendungsmöglichkeit des Integriergeräts wäre beispielsweise die, daß die Kraft an den freien Enden der Kreiselachsen durch elektromagnetische Anziehung zwischen Elektromagnet und Anker oder zwischen zwei Elektromagneten hervorgebracht wird, wobei ein Elektromagnet oder ein Anker an dem Bügel B befestigt ist. Da sich diese Anziehungskraft proportional der Stromstärke / der Elektromagneten ändert, entspricht der Ausschlag des Zeigers einem Wert:

J--dt,

so daß das Gerät zur Zählung der Amperestunden des den Elektromagneten durchfließenden Stroms dienen kann.

Claims

Patent-Ansprüche:
i. Integriergerät zur Bildung des Integrals

J-

X · dt

einer veränderlichen Größe X₁ gekennzeichnet durch die Anordnung eines oder mehrerer Kreisel, deren Pendelrahmen quer zur Kreiselachse drehbar gelagert sind, mit einseitig unterstützten Pendelachsen derart; daß die Rahmen der Kreisel unter der Einwirkung je einer auf ihre freien Enden ausgeübten Kraft, welche proportional mit X geändert wird, die Drehachse (A) der Bügel um einen dem Integralwert

X'dt

entsprechenden Winkel verdrehen.
2. Integriergerät nach Anspruch 1 als Geschwindigkeitsmesser, gekennzeichnet durch die Anbringung an einem Fahrzeug derart, daß die Verdrehungswelle der Kreiselbügel in die Fahrtrichtung des Fahrzeugs fällt und bei Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeugs der Beschleunigung proportionale Kräfte auf die freien Enden der Kreiselachsen einwirken, wobei sich eine der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechende Verdrehung der Achse (A) ergibt.
3. Integriergerät nach Anspruch 1 als elektromagnetischer Zähler, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftwirkung an den freien Enden der Kreiselachsen durch elektromagnetische Anziehung der stromführenden Elektromagneten hervorgebracht wird, wobei die Verdrehung der Achse (A) den Amperestunden des die Elektromagneten durchfließenden Stromes entspricht.
4. Integriergerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die symmetrische Lagerung zweier Kreiselbügel (B) in einem Querstück (Q) der Welle (A), wobei die Pendelschwingungen der Bügel durch Zahnsegmente (s) voneinander abhängig sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.