DE353605C

DE353605C - Device for the automatic control of ships or other vehicles

Info

Publication number: DE353605C
Application number: DE1918353605D
Authority: DE
Original assignee: Anschuetz and Co GmbH
Current assignee: Raytheon Anschuetz GmbH
Priority date: 1918-09-07
Filing date: 1918-09-07
Publication date: 1922-05-18

Description

Der Gegenstand des Hauptpatents 352500 (Anspruch 2) bildet eine selbsttätige Schiffssteuerungsanlage, bei der das Ruderblatt einesteils nach der Größe der Abweichung vom gewollten Kurs, andernteils nach der Zeitdauer dieser Abweichung beeinflußt wird. Hierbei dient die erste Beeinflussung zum Halten des Schiffes auf dem gewollten Kurs und die zweite zur Dämpfung der dabei möglicherweise eintretenden Pendelungen des Schiffes um die Kurslinie. Die vorliegende Erfindung bezweckt, die The subject of the main patent 352500 (claim 2) forms an automatic ship control system in which the rudder blade is influenced on the one hand by the size of the deviation from the intended course, and on the other hand by the duration of this deviation. Here, the first influence is used to keep the ship on the intended course and the second to dampen the possibly occurring oscillations of the ship around the course line. The present invention aims that

Dämpfung dieser Pendelungen auf einem anderen Wege herbeizuführen, nämlich durch eine Beeinflussung des Steuerruders, die unabhängig von der Zeitdauer ist, vielmehr lediglich von der Richtung und der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich das Schiff um die Vertikalachse dreht.To bring about damping of these oscillations in a different way, namely by an influence on the rudder, which is independent of the length of time, rather only depends on the direction and the speed with which the ship turns around the vertical axis.

Erfindungsgemäß werden daher den Ausschlägen des Steuerruders, die der jeweiligen Abweichung vom gewollten Kurs entsprechen, andere Ausschläge überlagert, die so gerichtet sind, daß dadurch der jeweiligen According to the invention, therefore, the deflections of the rudder, which correspond to the respective deviation from the intended course, are superimposed on other deflections, which are directed so that thereby the respective

Drehung des Schiffes entgegengearbeitet wird. Am besten wird hierbei die Einrichtung· so getroffen, daß der Ausschlag des Ruders um so größer ist, je schneller sich das Schiff dreht.Rotation of the ship is counteracted. It is best to use the facility hit in such a way that the rudder deflection is greater, the faster it moves Ship turns.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsarten der Erfindung erläutert, in Abb. ι bis 3 die eine und in der Abb. 4 eine zweite.In the drawing, two types of embodiment of the invention are explained, in Fig. 1 to 3 one and in Fig. 4 a second.

Das Ruderblatt 1 mit dem Ruderquadranten 2 wird vom Rudermotor 3, der auf die in zwei eingreifende Schnecke 4 arbeitet, angetrieben. Der Rudermotor 3 kann von der Stromquelle 5 aus mittels des am Kreiselmutter- oder -tochterkompaß befestigten Kontaktarmes 6 mit Strom versorgt und so in dem einen oder anderen Sinne in Drehung versetzt werden, je nachdem sich infolge einer Abweichung des Schiffes vom gewollten Kurs der Kontaktarm 6 an einen von zwei ao Kontakthalbringen 7 oder 8 anlegt. Die Kontakthalbringe 7 und 8 sitzen auf einer drehbaren, am Rande gezahnten Scheibe 9. Auf der Welle des Rudermotors 3 sitzt ferner eine zweite Schnecke 10, die bei Drehungen des Rudermotors 3 eine Mutter 11 verschiebt. An diese ist ein Hebel 12 angelenkt, der um einen Zapfen 13 drehbar ist. Wird die Mutter 11 verschoben, so wird der Hebel 12 aus seiner Lage geschwenkt und bewegt eine verschiebbar gelagerte Zahnstange 14, die in die gezahnte, die Kontakthalbringe tragende Scheibe 9 eingreift. So erfolgt jeweilig die Rückstellung der Kontakthalbringe 7 und 8, die im Sinne des Hauptpatentes (Anspruch 1) die Proportionalität zwischen Kursabweichung und Ruderlage sicherstellt.The rudder blade 1 with the rudder quadrant 2 is from the rudder motor 3, which is on the works in two engaging worm 4, driven. The rudder motor 3 can of the Power source 5 from by means of the contact arm attached to the gyro mother or daughter compass 6 are supplied with electricity and thus set in rotation in one sense or the other, depending on the result a deviation of the ship from the intended course of the contact arm 6 to one of two ao contact half-rings 7 or 8 applies. The contact half-rings 7 and 8 sit on a rotatable, on the edge of the toothed disc 9. On the shaft of the rudder motor 3 there is also a second worm 10 which, when the Rudder motor 3 a nut 11 moves. At this a lever 12 is articulated to a Pin 13 is rotatable. Will the mother 11 moved, the lever 12 is pivoted out of its position and moves a slidably mounted rack 14, which is in the toothed, the contact half-rings carrying Washer 9 engages. The reset of the contact half-rings 7 and 8 takes place in each case, which in the sense of the main patent (claim 1) the proportionality between course deviation and rudder position.

Nach der Erfindung ist nun der Drehzapfen 13 des Hebels 12 auf dem einen Schenkel eines Winkelhebels 15 gelagert, der seinerseits um einen festen Zapfen 16 schwißgen kann. An den anderen Schenkel dieses Winkeihebels greift ein Lenker 17 an, der mit einer von der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit des Schiffes beeinftußten Vorrichtung, hier einem Kreiselapparat, in Verbindung steht. Dieser Apparat besteht im wesentlichen aus festen Stützen 18 und 19, einem hierin drehbar gelagerten Ring 20 und dem wiederum in letzterem gelagerten Kreiselkörper 21. Federn 22 und 23 suchen den Ring 20 in der Ruhelage zu erhalten. Nimmt man an, daß der Kreisel die durch den Pfeil 24 angedeutete Umlaufsrichtung hat, und daß das Schiff in einer durch den Pfeil 25 (Abb. 2} angedeuteten Drehung begriffen ist, wobei die gegenwärtige Abweichung vom Kurse = α sein mag, so ergibt sich folgendes Zusammenwirken:According to the invention, the pivot 13 of the lever 12 is now on one Legs of an angle lever 15 supported, which in turn schwissgen around a fixed pin 16 can. At the other leg of this angle lever engages a handlebar 17, the with one influenced by the direction and speed of rotation of the ship Device, here a gyroscope, is in connection. This apparatus exists essentially of fixed supports 18 and 19, a ring 20 and rotatably mounted therein look for the centrifugal body 21, which is in turn mounted in the latter to get the ring 20 in the rest position. Assume that the gyro is through the has the arrow 24 indicated direction of rotation, and that the ship in a through the Arrow 25 (Fig. 2} indicated rotation is realized, with the current deviation of course = α, the following interaction results:

Das rechte Achsenende des Kreisels 21, den man als »Meßkreisel« bezeichnen kann, weil er Drehrichtung und Drehgeschwindig-[ keit in gewissem Sinne mißt, wandert auf j Grund der Kreiselgesetze abwärts, und da- '-. durch wird der Arm des Winkelhebels 15, auf ; dem der Drehzapfen 13 des Hebels 12 sitzt, i nach rechts ausgeschwenkt. Durch die Ver-ί mittlung* der Zahnstange 14 wird der Koni taktring 8 gegen den Kontaktarm 6 gedrückt, J und der Rudermotor 3 setzt sich in dem ! Sinne ' in Bewegung, daß die Schnecke 4 j Steuerbordruder legt (Abb. 2). Nun wird i aber der Kontakthalbring 8 nicht nur durch j den Meßkreisel 21, sondern vor allem auch I durch die Drehung des Schiffes um den i Winkel α an den Kontaktarm 6 geschoben, ' der an einem Kreiselkompaß angeordnet ist I und daher seine Stellung im Raum beibehält. Auch diese Bewegung wirkt zunächst auf einen Ausschlag des Ruders nach Steuerbord hin, und zwar so lange, bis die Mutter 11, die bei einer der Verstellung des Ruderblattes ■ nach Steuerbord entsprechenden Drehung der ; Motorwelle durch die Schnecke 10 nach links verstellt wird, so weit (nach links) yerscho-I ben ist, daß der durch die Ausschwenkung i des Drehzapfens 13 herbeigeführten Verschiebung der Zahnstange 14 nach rechts entgegengewirkt und dadurch die Kontaktscheibe 9 so weit zurückgedreht ist, daß der Halbring 8 wieder von dem Kontaktarm 6 frei kommt.The right-hand end of the axis of the gyro 21, which can be called the "measuring gyro" because it measures the direction of rotation and the speed of rotation in a certain sense, moves downwards on the basis of the gyroscopic laws, and there- '-. through is the arm of the bell crank 15, on; which the pivot 13 of the lever 12 sits, i pivoted to the right. Through the mediation * of the rack 14, the contact ring 8 is pressed against the contact arm 6, J and the rudder motor 3 sits in the! Sens' in motion that the auger 4 j sets the starboard rudder (Fig. 2). Now, however, the contact half-ring 8 is pushed not only by the gyro 21, but above all also I by the rotation of the ship through the angle α to the contact arm 6, which is arranged on a gyrocompass I and therefore its position in space maintains. This movement, too, initially acts on a deflection of the rudder to starboard, namely until the nut 11, the rotation of the corresponding to the adjustment of the rudder blade ■ to starboard; Motor shaft is adjusted by the worm 10 to the left so far (to the left) yerscho-I ben is that the caused by the pivoting i of the pivot 13 shifting the rack 14 to the right counteracted and thereby the contact disc 9 is rotated back so far that the half-ring 8 comes free from the contact arm 6 again.

In diesem in Abb. 2 dargestellten Fall addiert sich also die auf die Kontaktschließung zwischen 8 und 6 gerichtete Wirkung des Meßkreisels 21 zu der durch die Schiffsdrehung selbst hervorgerufenen Wirkung in j der Art, daß ein größerer Ruderausschlag entsteht, als wenn nur eine der beiden Ursachen allein den Kontaktschluß herbeigeführt hätte.In the case shown in Fig. 2, the amounts added to the contact closure between 8 and 6 directed action of the gyro 21 on that of the ship's rotation self-induced effect in the way that a larger rudder deflection arises as if only one of the two causes alone brought about the contact closure would have.

Das Gegenteil ist der Fall, wenn sich das Schiff, das die gleiche Abweichung α . vom Kurse wie vorher haben mag, in dem in Abb. 3 durch den Pfeil 25' angegebenen Sinne dreht. Dann senkt sich gemäß den Kreiselgesetzen das linke Ende der Kreiselachse, und dadurch wird der Halbring 7 an den Kontaktarm 6 herangeführt, was einen Backbordausschlag des Ruders zur Folge hat. Dieser muß sich von dem der bestehenden Kursabweichung κ entsprechenden Ruderausschlag nach Steuerbord subtrahieren. In Abb. 3 ist so der Fall eingetreten, daß das Ruder bereits wieder mittschiffs liegt, obwohl noch eine Kursabweichung besteht. Es wird daher das Schiff, wenn die Verhältnisse richtig gewählt sind, bei Fortsetzung der Drehung im Sinne des Pfeiles 25' (AbK. 3) beim Ablängen in den richtigen Kurs nicht darüber hinausschießen, sondern zur Ruhe kommen.
Aus der geschilderten Einrichtung geht'The opposite is the case if the ship that has the same deviation α. of course as before, turns in the sense indicated in Fig. 3 by the arrow 25 '. Then, according to the gyroscopic laws, the left end of the gyro axis is lowered, and the half-ring 7 is thereby brought up to the contact arm 6, which results in a port deflection of the rudder. This must be subtracted from the rudder deflection to starboard corresponding to the existing course deviation κ. In Fig. 3 the case has occurred that the rudder is already amidships again, although there is still a course deviation. If the conditions are correctly chosen, the ship will therefore not overshoot but come to rest when continuing to turn in the direction of arrow 25 '(Fig. 3) when cutting into the correct course.
From the facility described goes'

ohne weiteres hervor, daß auch Fälle denkbar sind, namentlich bei kleinen Kursabweichungen und verhältnismäßig* schneller Drehung des Schiffes, in denen sogar der Einfluß des Meßkreisels 21 überwiegt, so daß dem Ruder vor dem Anlangen in dem richtigen Kurse schon eine der Rückführung entgegengesetzte Lage erteilt ist.without further ado that cases are also conceivable, especially in the case of small course deviations and relatively quick turn of the ship, in which even the influence of the The gyro 21 predominates, so that the rudder is in the correct course before landing a situation opposite to that of repatriation has already been granted.

Eine andere Art, die Geschwindigkeit und Richtung der Schiffs drehung festzustellen und im beschriebenen Sinne nutzbar zu machen, ist in Abb. 4 erläutert. Hierin bedeutet 26 einen Elektromotor, der in bekannter Weise mit der Kreiselkompaß anlage eines Schiffes derart in Verbindung steht, daß er je nach der Drehung· des Schiffes in der einen oder der anderen Richtung eine Anzahl Umläufe in der Zeiteinheit vollführt, die der jeweiligen Kursänderung des Schiffes proportional sind. Die Achse dieses Motors 26 trägt einen Glockenmagneten 27. Um die gleiche Achsenrichtung drehbar gelagert, aber nicht in mechanischer Verbindung mit dem Glockenmagneten 27, ist eine zylindrische Kupferhülse 28 angeordnet, an der der Hebelarm 29 befestigt ist. Der Hebel 29 wird durch die Feder 30 in der gezeichneten Normallage erhalten. Ist der Motor 26 in Tätigkeit, so wird der Hebel 29 von der Wirbelstromwirkung mitgenommen und schlägt nach der einen oder anderen Seite aus, und zwar um so weiter, je schneller die Drehung des Motors 26 erfolgt. Infolgedessen wird durch die Stange 31 der Drehpunkt 13 des Hebels 12 in derselben Weise entsprechend der Schiffsdrehung verschoben, wie durch den Meßkreisel 21 in der Ausführungsform nach Abb. ι bis 3.Another way of determining the speed and direction of the ship's turn and to make it usable in the sense described is explained in Fig. 4. Herein means 26 an electric motor, which in a known manner with the gyrocompass system one Ship is in such a connection that he depending on the rotation · of the ship in one or the other direction makes a number of revolutions in the unit of time that of the respective Course change of the ship are proportional. The axis of this motor 26 carries a bell magnet 27. To the same axis direction rotatably mounted, but not in mechanical connection with the Bell magnet 27, a cylindrical copper sleeve 28 is arranged on which the lever arm 29 is attached. The lever 29 is in the normal position shown by the spring 30 obtain. If the motor 26 is in operation, the lever 29 is activated by the eddy current effect taken along and swings to one side or the other, and the farther the faster the turn of the motor 26 takes place. As a result, the pivot point 13 of the Lever 12 moved in the same way according to the rotation of the ship, as by the Measuring gyro 21 in the embodiment according to FIGS. 1 to 3.

Es liegt auf der Hand, daß sich die gleiche Wirkung ,auch z. B. mit Hilfe eines Zentrifugalpendels und einer Rutschkupplung erzielen läßt.It is obvious that the same effect, also z. B. with the help of a centrifugal pendulum and a slip clutch can be achieved.

Schließlich sei bemerkt, daß die Erfindung in gewissen Fällen auch dann Anwendung finden kann, wenn auf diejenige Einrichtung verzichtet wird, welche die Stellung des Ruderblattes stets in Proportionalität mit der Kursabweichung zu erhalten strebt (Hauptpatent, Anspruch 1). Es würde nämlich unter Umständen genügen, wenn bei Eintritt einer Abweichung vom Kurs das Ruder um einen ein für allemal bestimmten Betrag verstellt wird, wobei es dann nur durch eine Vorrichtung im Verhältnis zur Drehgeschwindigkeit beeinflußt ist. Eine solche Ausführungsform würde sich z. B. ergeben, wenn an Stelle des Wendemotors 3 mit den Schnecken 4 und 10 eine jener bekannten Vorrichtungen treten würde, mit denen bei Herstellung eines Stromschlusses zwischen dem Kontakt 6 und den Kontaktbögen 7 oder 8 das Ruderblatt 1 umgelegt wird, so daß alsdann die Scheibe 9 von dem Kreisel 21 (Abb. 1) oder dem Elektromotor 26 (Abb. 4) so lange verstellt wird, bis der Stromschluß zwischen 6 und 7 oder 8 unterbrochen ist und dadurch die Rückstellung des Ruderblattes in die Mittellage erfolgt. Der Fortschritt gegen bekannte selbsttätige Steueranlagen würde dann darin bestehen, daß die Rückstellung des Ruders nicht erst im Augenblick des Anlangens des Schiffes auf dem alten Kurs, sondern schon früher erfolgt, und zwar um so viel früher, je größer die Drehgeschwindigkeit ist.Finally, it should be noted that the invention can also be used in certain cases can find, if the institution is dispensed with which the position of the Always strives to maintain the rudder blade in proportion to the course deviation (main patent, Claim 1). Under certain circumstances, it would be sufficient if one Deviation from course, the rudder is adjusted by an amount determined once and for all it is then only by a device in relation to the speed of rotation is affected. Such an embodiment would e.g. B. result if instead of the Reversing motor 3 with the worms 4 and 10 occur one of those known devices would, with which when establishing a current connection between the contact 6 and The rudder blade 1 is folded over the contact arcs 7 or 8, so that the disc 9 is adjusted by the gyro 21 (Fig. 1) or the electric motor 26 (Fig. 4) for as long as until the power supply between 6 and 7 or 8 is interrupted and thereby the reset of the rudder blade takes place in the central position. Progress against known automatic Steering systems would then consist in the fact that the rudder should not be reset at the moment the ship arrives on the old course, but earlier, and so much earlier, ever the speed of rotation is greater.

Claims

Patent Claims:

1. Device for the automatic control of ships or other vehicles according to patent 252500, characterized in that a device (21, 26) responding to the direction or speed of the respective ship's rotation it is provided that, depending on its setting, the current-closing device controlling the rudder (6 to 9) influenced in the sense of a rudder shift counteracting the rotation of the ship.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by the arrangement of a Gyroscope (21) with two degrees of freedom, which is horizontal at rest Axis undergoes angular adjustments when the ship rotates, which is achieved by a suitable gear (23, 17, 15, 16, 13, 12, 14) on the circuit breaker (6 to 9) are transferred.

3. Apparatus according to claim 1, characterized by the arrangement of a Electric motor (26), whose armature shaft in a known manner depending on the vibrations a gyro compass set up on the ship in one sense or the other with a greater or lesser value Speed is rotated, and its rotations now through a suitable Tow coupling (27, 28, 29) and a suitable gear (31, 13, 12, 14) can be transferred to the current connection device (6 to 9).

Please refer to the sheet of drawings.