DE381644C

DE381644C - Control device for stabilizers, especially ship gyro stabilizers

Info

Publication number: DE381644C
Application number: DES59722D
Authority: DE
Original assignee: Sperry Gyroscope Co Ltd
Current assignee: Sperry Gyroscope Co Ltd
Publication date: 1923-09-22

Description

beansprucht.claimed.

Erfindungsgemäß soll bei Kreiselstabilisatoren die störende Verzögerung der Präzession des Stabilisierkreisels durch die Trägheit mittels eines diese Präzession steuernden kleineren Hilfsgyroskops verringert oder beseitigt werden.According to the invention, the disruptive delay in precession is intended in gyro stabilizers of the stabilizing gyro by inertia by means of a precession controlling smaller auxiliary gyroscope can be reduced or eliminated.

Abb. ι ist eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Gyroskopes auf einem Schiff,
ίο Abb. 2 eine Stirnansicht,Fig. Ι is a schematic side view of an embodiment of a gyroscope on a ship,
ίο Fig. 2 a front view,

Abb. 3 eine Einzeldarstellung der Dämpfungsbremse im Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. 2,Fig. 3 is an individual representation of the damping brake in section along line 3-3 of Fig. 2,

Abb. 4 und 5 Quer- und Längsschnitt des Grenzanschlags,Fig. 4 and 5 Cross-section and longitudinal section of the limit stop,

Abb. 6 eine vergrößerte Darstellung der Stromunterbrecherschalter am Gyroskop,Fig. 6 is an enlarged view of the circuit breaker switch on the gyroscope,

Abb. 7 ein teilweise geschnittener Aufriß des Hilfsgyroskops,Fig. 7 is a partially sectioned elevation of the auxiliary gyroscope,

Abb. 8 eine größere Darstellung eines Steuerschalters am Hilfskreisel,Fig. 8 a larger representation of a control switch on the auxiliary gyro,

Abb. 9 ein vergrößerter Schnitt durch das Spurlager an der Schneckenwelle der Übersetzung zwischen Präzessionsmotor und Gyroskop, Fig. 9 is an enlarged section through the thrust bearing on the worm shaft of the transmission between precession motor and gyroscope,

Abb. 10 ein elektrisches Schaltschema. Der Rahmen 1 des Hauptgyroskops ruht auf wagerechten Präzessionszapfen 2 und 3, die quer zu der durch den Pfeil in Abb. 2 angedeuteten Schiffslängsachse liegen. Der Läufer 4 lagert in senkrechten Lagern 5 und 6 des Rahmens und wild beispielsweise durch den auf seiner Welle angebrachten Anker 7 eines Elektromotors getrieben (Abb. 1). Der Präzessionsmotor 40 soll die Präzession zu den geeigneten Zeiten beschleunigen und so das beginnende Rollbestreben des Schiffes unterdrücken, bevor es merklich geworden ist. Auf der Motorwelle 41 sitzt eine Schnecke 42, die das Schraubenrad 43 treibt. Ein auf der Schraubenradwelle angebrachtes Ritzel 44 kämmt mit dem großen ZahnsektorFig. 10 an electrical circuit diagram. The frame 1 of the main gyroscope rests on horizontal precession pins 2 and 3, which are transverse to that indicated by the arrow in Fig. 2 Ship's longitudinal axis lie. The runner 4 is stored in vertical bearings 5 and 6 of the frame and wild, for example driven by the armature 7 of an electric motor attached to its shaft (Fig. 1). The precession motor 40 is intended to accelerate the precession at the appropriate times and so the incipient tendency to roll Suppress the ship before it is noticeable. On the motor shaft 41 sits a Worm 42 that drives the helical gear 43. One mounted on the helical gear shaft Pinion 44 meshes with the large tooth sector

45 am Gehäuse des Gyroskops, so daß die Drehung des Motors in der einen oder anderen Richtung eine Schwingung des Gyroskops erzwingt, während das Schneckengetriebe jedem Bestreben des Gyroskops, unabhängig vom Motor zu schwingen, entgegenwirkt. Um die vom Gyroskop bei grober See ausgeübten sehr starken Kräfte möglichst zu absorbieren, sind auf der Schneckenwelle ein oder mehrere kraftabsorbierende Drucklager45 on the body of the gyroscope so that the rotation of the motor in one way or another Direction forces an oscillation of the gyroscope, while the worm gear every effort of the gyroscope, independently to vibrate from the engine counteracts. To those exercised by the gyroscope in rough seas To absorb very strong forces as much as possible, there are one or more force-absorbing thrust bearings on the worm shaft

46 (Abb. 9) angebracht. Ein Bund 47 der Schneckenwelle ist am Umfang bei 48 genutet und hat Ölkanäle 49 für Schmierung und Kühlung. Der Bund liegt zwischen festen Drucklagerblöcken 50' und 51, so daß er den Schub beiderseits aufnimmt. Die Blöcke haben Radialkanäle 60, die mit Mittelkanälen 49 in Verbindung sind. Auf der Welle des Präzessionsmotors ist auch eine automatische Bremse 50 angebracht, die angezogen wird, wenn der Motor unwirksam gemacht wird, bzw. wenn er eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet. Die Bremse hat einen oder mehrere gelenkige Bremsschuhe 51,52, die durch einen Lenker 53 und Winkelhebel 54 verbunden sind, so daß sie angezogen wird, wenn der Hebel abwärts gedrückt wird. An einem Ende des Hebels 54 ist ein Solenoid 55 angeschlossen, das für gewöhnlich den Kniehebel 34 hoch und die Bremse gelöst hält. Wenn aber der Strom durch das Solenoid abreißt oder sinkt, so drückt eine Feder 56 den Hebel 54 herunter und zieht die Bremse an.46 (Fig. 9). A collar 47 of the worm shaft is grooved on the circumference at 48 and has oil channels 49 for lubrication and cooling. The covenant lies between fixed Thrust bearing blocks 50 'and 51, so that it takes the thrust on both sides. The blocks have radial channels 60 which are in communication with central channels 49. On the wave of An automatic brake 50 is also attached to the precession motor, which is tightened when the motor is made ineffective or when it reaches a certain speed exceeds. The brake has one or more articulated brake shoes 51,52, the are connected by a handlebar 53 and angled lever 54 so that it is tightened, when the lever is pushed down. At one end of the lever 54 is a solenoid 55 connected, which usually holds the toggle lever 34 up and the brake released. If, however, the current through the solenoid stops or falls, a spring 56 pushes the lever 54 down and applies the brake.

Außerdem ist bei 61 ein Puffer oder Anschlag für die Begrenzung der Gyroskop-In addition, at 61 there is a buffer or stop for limiting the gyroscope

schwingungen vorgesehen, dessen Ansatz 62 vom einen oder anderen zweier Ansätze 63 an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 1 getroffen werden kann. Puffer 61 taucht ganz in das ölbad im Behälter 36. Er besteht aus einem Zylinder 64 mit Befestigungsflanschen 65 und doppeltwirkendem Kolben 66, der durch Federn 67, 68 in der Mittellage gehalten wird. Der Vorsprung 62 des Kolbens ragtvibrations provided, the approach 62 of one or the other of two approaches 63 on opposite sides of the housing 1 can be taken. Buffer 61 is fully immersed into the oil bath in container 36. It consists of a cylinder 64 with mounting flanges 65 and double-acting piston 66, which is held in the central position by springs 67, 68 will. The projection 62 of the piston protrudes

to durch einen Ausschnitt 69 des Zylinders 64. Wenn der rechte Vorsprung 63 beispielsweise den Ansatz 62 trifft, wird der Kolben gegen die Feder 68 verschoben, so daß der kleine Spielraum zwischen dem Ende des Kolbens und dem verschlossenen Teil des Zylinders 64 jenseits der Ausschnitte 69 und 70 rasch abgeschlossen wird. Das öl im Zylinder widersetzt sich dann kräftig der Kolbenbewegung, da es nur durch eine kleine öffnung 72 entweichen kann, so daß das Gyroskop rasch zur Ruhe gebracht wird. Um die Federn und den Kolben im Zylinder richtig einzustellen, trägt Stange 73 eine Scheibe 74, gegen die sich das innere Ende der Feder legt.to through a cutout 69 of the cylinder 64. If the right projection 63, for example the shoulder 62 hits, the piston is moved against the spring 68, so that the small Clearance between the end of the piston and the closed part of the cylinder 64 beyond the cutouts 69 and 70 is completed quickly. The oil in the cylinder resists The piston movement then vigorously, since it can only escape through a small opening 72 so that the gyroscope is quickly brought to rest. In order to correctly adjust the springs and the piston in the cylinder, wear Rod 73 has a washer 74 against which the inner end of the spring rests.

Die elektrische Steuerung des Gyroskops geschieht in der Hauptsache mittels eines wesentlich kleineren Hilfsgyroskops 75 (Abb. 7). Es hat eine wagerechte Kreiselachse, die querschiffs in Abb. 7 liegt, mit senkrechter Präzessionsachse yy, könnte aber auch senkrecht angeordnet sein. Dieser Hilfskreisel steuert den Präzessionsmotor 40, indem er durch seine Präzessionsbewegung Kontakte schließt. Um das Hilfsgyroskop vor Überempfindlichkeit gegenüber Maschinenzitterungen u. dgl. zu bewahren, können die senkrechten Präzessionszapfen 7J Reibungsblöcke 84 haben. Diese werden auf den senkrechten Ring 85 des Gyroskops durch Federn 86 gepreßt, deren Spannung durch Schraubpflöcke 87 einstellbar ist. Zusätzlich dazu oder statt der Reibblöcke kann ein Bremsklotz bei 88 angeordnet sein, um direkt aitf Ring 85 dort zu wirken, wo seine Bewegung um die senkrechte Achse relativ viel größer als nahe· dem Gelenkpunkte yj ist. Die Präzessionskontakte sind in Abb. 7 bei 89 einpunktiert, aber in Abb. 6 einzeln größer dargestellt. Die Kontaktblöcke 90 und 91 sind am Ende des Kreiselgehäuses oder Ringes 85 vorzugsweise an den gebogenen Federn 91' befestigt, so daß sie mit den einstellbaren Gegenkontakten 92, 93 einen federnden und selbstreinigenden Kontakt bilden. Letztere Kontakte sind auf Stützen 94 am Schiff angebracht, so daß bei Präzession des Hilfsgyroskops in der einen oder anderen Richtung ein Stromkreis geschlossen wird.The electrical control of the gyroscope is mainly done by means of a much smaller auxiliary gyroscope 75 (Fig. 7). It has a horizontal gyro axis, which lies transversely in Fig. 7, with a vertical precession axis yy, but could also be arranged vertically. This auxiliary gyro controls the precession motor 40 by making contacts through its precession movement. In order to prevent the auxiliary gyroscope from being over-sensitive to machine tremors and the like, the vertical precession pins 7J may have friction blocks 84. These are pressed onto the vertical ring 85 of the gyroscope by springs 86, the tension of which can be adjusted by means of screw pegs 87. In addition to or in lieu of the rub blocks, a brake pad may be positioned at 88 to act directly on ring 85 where its movement about the vertical axis is relatively much greater than near the hinge point yj . The precession contacts are punctured at 89 in Fig. 7, but shown individually larger in Fig. 6. The contact blocks 90 and 91 are attached to the end of the gyro housing or ring 85, preferably on the curved springs 91 ', so that they form a resilient and self-cleaning contact with the adjustable counter-contacts 92, 93. The latter contacts are mounted on supports 94 on the ship so that a circuit is closed when the auxiliary gyroscope precession in one direction or the other.

Der Präzessionsmotor 40 wird" von diesen Kontakten durch das Umsteuerrelais 95 (Abb. 10) gesteuert, das hier die Ankeranschlüsse des Motors vertauscht,- wenn die Präzessionskontakte gewechselt werden. Sobald das Schiff zu rollen beginnt, präzessiert der empfindliche Hilfskreisel sofort und setzt den Motor 40 in Gang, um die Präzession des trägeren Hauptkreisels zu beschleunigen und dadurch die Schwingungen in ihrem Beginn zu dämpfen. Ist aber der krängende Einfluß übermäßig dauernd und stark, so ist es erwünschter, die Präzession zu bremsen, als sie zu beschleunigen. Dies wird durch die neue Einrichtung selbsttätig dadurch erreicht, daß man als Präzessionsmotor 40 einen Motor mit verhältnismäßig konstanter Geschwindigkeit wählt, so daß, wenn die Kraftwirkung einer Woge auf die Kreiselzapfen ein bestimmtes Maß überschreitet, die Präzession des Hauptkreisels dem Motor 40 vorzueilen sucht. Eine kräftige Bremswirkung wird dann durch Schraubenrad 43, Schnecke 42 und Drucklager 46 in oben erläuterter Art ausgeübt. Bremse 50 kann mithelfen, eine übermäßige Beschleunigung des Motors 40 zu verhindern. Hierzu wird die Bremse in Reihe mit dem Motor 40 angeordnet und so ausgestaltet, daß sie, wenn der Strom durch Solenoid 55 unter ein bestimmtes Maß fällt, mit einem Druck angezogen wird, der umgekehrt proportional dem Strom ist. Da Motor 40 vorzugsweise ein Nebenschlußmotor ist, so erzielt man auf diese Weise-einen genauen Geschwindigkeitsregler, weil ja der durch einen Nebenschlußmotor fließende Strom im umgekehrten Verhältnis zur Ankergeschwindigkeit sich ändert. Diese Bremswirkung wird durch Unterbrechung des Motorkreisels und Anziehen der Bremse 50 weiter gesteigert, wenn die Präzession des Gyroskops ein bestimmtes Maß überschreitet. Die Schalter 100 und ι ο ι hierfür sind in Abb. 10 dargestellt. Jeder von ihnen öffnet den Stromkreis durch nur einen der Präzessionskontakte, so daß im Augenblick, in dem das Schiff die Rollung in entgegengesetzter Richtung beginnt, ein ununterbrochener Stromkreis vervollständigt wird, um den Motor 40 in der entgegengesetzten Richtung zu treiben. Die Schalter 100 und 101 können nach Abb. 6 gebaut sein. Jeder Schalter hat einen Arm 102, der bei 103 angelenkt und mit einem Schaltmesser 104 und Knopf 105 versehen ist. Ein Nocken 106 ist am Kreiselgehäuse befestigt, so daß er entweder Knopf 105 am Arm 102 oder Knopf 105' an Arm 102' treffen kann, wenn der Kreisel um seine Zapfen 2, 3 in der einen oder anderen Richtung präzessiert. Durch diesen Eingriff wird der Kontakt zwischen Messer 104 und festen Kontakten 107 unterbrochen, und so der Stromkreis unterbrochen, der durch den Anker des Motors 40 und Solenoid 55 durch die Kontakte 108 undThe precession motor 40 is "driven by" these contacts through the reversing relay 95 (Fig. 10), which swaps the armature connections of the motor here, - if the Precession contacts are changed. As soon as the ship begins to roll, precess the sensitive auxiliary gyro immediately and starts the motor 40 in order to precession of the slower main gyro to accelerate and thereby the vibrations in their beginning to dampen. But if the aggravating influence is excessively permanent and strong, it is more desirable braking the precession rather than accelerating it. This is achieved automatically by the new device in that the precession motor 40 is a motor with a relatively constant speed chooses so that when the force of a wave on the gyro pin is a certain Exceeds degree, the precession of the main gyro seeks to lead the motor 40. A powerful braking effect is then exerted by helical gear 43, worm 42 and thrust bearing 46 in the manner explained above. Brake 50 can help prevent the motor 40 from accelerating excessively. For this purpose, the brake is arranged in series with the motor 40 and designed in such a way that that when the current through solenoid 55 falls below a certain level, it does with is attracted to a pressure that is inversely proportional to the current. Since engine 40 is preferably a shunt motor, an accurate one is obtained in this way Speed controller, because yes the current flowing through a shunt motor in the inverse relationship to the anchor speed changes. This braking effect is achieved by interrupting the motor gyro and applying the brake 50 further increased when the precession of the gyroscope is a certain level Exceeds measure. The switches 100 and ι ο ι for this are shown in Fig. 10. Each of them opens the circuit through just one of the precession contacts, so that the moment the ship begins to roll in the opposite direction, an uninterrupted circuit is completed to power the motor 40 in the opposite direction to drift. The switches 100 and 101 can be built according to Fig. 6 be. Each switch has an arm 102 which is hinged at 103 and is attached to a switch blade 104 and button 105 is provided. A cam 106 is attached to the gyro housing, so that he can hit either button 105 on arm 102 or button 105 'on arm 102', when the top precesses around its pins 2, 3 in one direction or the other. This engagement establishes the contact between knife 104 and fixed contacts 107 interrupted, and so the circuit broken by the armature of the motor 40 and solenoid 55 through contacts 108 and

109 des Relais 95 hergestellt ist, die durch den Schluß des einen oder anderen Paares von Präzessionskontakten 90, 92 oder 91, 93, je nach Stellung des Umsteuerschalters 110, geschlossen gehalten werden. Jeder Schalter wird gewöhnlich durch eine Feder 100' geschlossen gehalten. Sobald aber das Schiff entgegengesetzt zu rollen beginnt, wird das andere Paar von Präzessionskontakten geschlossen, bewirkt das Schließen der Kontakte in und 112 des Relais und das Schließen eines Stromkreises durch den anderen Grenzschalter 101 und schickt dadurch Strom in entgegengesetzter Richtung durch den Anker des Motors 40.109 of the relay 95 is made by the Termination of one or the other pair of precession contacts 90, 92 or 91, 93, respectively after setting the reversing switch 110, closed being held. Each switch is usually closed by a spring 100 ' held. But as soon as the ship begins to roll in the opposite direction, the other pair of precession contacts is closed, causes the contacts in and 112 of the relay to close and to close of a circuit through the other limit switch 101 and thereby sends current in opposite direction through the armature of the motor 40.

Die Wirkung ist folgende: Ob die Vorrichtung als Stabilisier- oder Rollungsvorrichtung wirkt, hängt einfach von der Stellung des Umsteuerschalters 110 ab. Steht dieser so, daß dem Schiff Impulse in Richtung seiner jeweiligen Rollung erteilt werden, so steigert die Vorrichtung naturgemäß die Rollung und bewirkt eine dauernde und zunehmende Schwingung des Schiffes. Natürlich «5 muß zur Ermöglichung dieser Wirkung dem Schiff eine leichte Anfangsrollung erteilt werden. Meist geschieht dies durch die Wellen, kann aber auch künstlich erzielt werden, indem man einen Kontakt zwischen den Punkten 91 und 93 oder 90 und 92, etwa durch Drehung der Fingerstücke 109, schließt. Der Motor 40 bewirkt dann eine Krängung des Schiffes, bis das aufrichtende Moment das gyroskopische Moment überschreitet, oder bis Grenzschalter 100 oder 101 erreicht ist, worauf durch die entgegengesetzte Präzession des Gyroskops 75 Umsteuerung stattfindet.The effect is as follows: Whether the device is used as a stabilizing or rolling device acts simply depends on the position of the reversing switch 110. Stands this so that the ship is given impulses in the direction of its respective roll, so the device naturally increases the curl and causes a permanent and increasing Vibration of the ship. Of course, in order to make this effect possible, the The ship can be given a slight initial roll. Most of the time this happens through the waves, but can also be achieved artificially by making contact between the points 91 and 93 or 90 and 92, for example by rotating the finger pieces 109, closes. Of the Motor 40 then causes the ship to heel until the righting moment occurs gyroscopic moment or until limit switch 100 or 101 is reached, whereupon by the opposite precession of the gyroscope 75 reversal takes place.

Wird Schalter 110 umgesteuert, so stabilisiert das Gyroskop 1 das Schiff wie oben erläutert. Beim ersten Rollbestreben des Schiffes schließt das empfindliche Hilfsgyroskop 75 einen Kontakt und läßt den Präzessionsmotor 40 eine Kraft um die Präzessionsachse des Hauptgyroskops entwickeln, wodurch eine Stabilisierwirkung auf das Schiff ausgeübt wird, bevor es beträchtlich gerollt ist. Der Hauptvorteil des Hilfsgyroskops erklärt sich daraus, daß ein Gyroskop von der zum Stabilisieren eines Schiffes erforderlichen Größe und Leistung gegen aufgedrückte Kräfte nur träge anspricht, so daß eine beträchtliche Rollung von manchmal nicht weniger als 7 oder 8° eintritt, bevor das Hauptgyroskop entgegenwirkt. Dieser Nachteil wird durch die synchronisierende Unterstützung des kleinen entsprechend empfindlichen Hilfskreises behoben, der unmittelbar auf die Winkelgeschwindigkeit der Rollung anspricht. Ist der Rollungsimpuls stark und dauernd, so wird die vom Schirr auf die Zapfen des Gyroskops ausgeübte Kraft ausreichen, um die natürliche Präzession des Gyroskops größer als die durch den Präzessionsmotor hervorgerufene ausfallen zu lassen. Dann wirken, wie erläutert, die Schnecke und das Schraubenrad als eine Bremse für die Präzession. Wenn der Rollungsimpuls noch länger dauert, so trifft das Gyroskop den Grenzschalter 100 oder ιοί, setzt dadurch den Präzessionsmotor 40 still und übt eine kräftige Bremsung der Präzession aus.If switch 110 is reversed, it is stabilized the gyroscope 1 the ship as explained above. When the Schiff, the sensitive auxiliary gyroscope 75 makes a contact and leaves the precession motor 40 develop a force around the precession axis of the main gyroscope, creating a stabilizing effect on the ship is exercised before it has rolled considerably. The main advantage of the auxiliary gyroscope is explained by the fact that a gyroscope is of the kind required to stabilize a ship Size and performance reacts only sluggishly against imposed forces, so that a considerable Sometimes no less than 7 or 8 degrees of curl occurs before the main gyroscope counteracts. This disadvantage is correspondingly sensitive due to the synchronizing support of the small Fixed auxiliary circle that responds directly to the angular velocity of the roll. If the rolling impulse is strong and permanent, it is transferred from the harness to the pin of the gyroscope The force exerted is sufficient to make the natural precession of the gyroscope greater than that produced by the precession motor to fail. Then, as explained, the worm and the helical gear act as a brake on precession. If the roll pulse lasts longer, the gyroscope hits limit switch 100 or ιοί, thereby sets the precession motor 40 quietly and exerts a powerful braking of the precession.

Im gleichen oder annähernd gleichen Augenblick wirkt auch der übliche Grenzpuffer. Sobald aber das Schiff entgegengesetzt zu rollen beginnt, wird das Steuergyroskop 75 den Stromkreis durch den anderen Grenzschalter vervollständigen, der, wie erläutert, für gewöhnlich geschlossen gehalten wird, so daß also die Vorrichtung jederzeit in Phase mit dem Rollen des Schiffes ist.The usual limit buffer also acts at the same or approximately the same instant. But as soon as the ship begins to roll in the opposite direction, the steering gyroscope becomes 75 complete the circuit through the other limit switch which, as explained, is usually kept closed so that the device is in phase at all times with the rolling of the ship is.

Claims

Patent-to sayings:

ι. Control device for stabilizers, especially marine gyro stabilizers, characterized by a main gyroscope (1) auxiliary steering gyroscope (75).

2. Device according to claim 1, characterized by an auxiliary motor (40) to control the precession movement of the main gyroscope (1) using a reversing relay (95).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the preferably Motor (40) running at constant speed with the main gyroscope (1) through a gear (42-45) is connected, the excessive precession of the main gyroscope (1) this brakes.

4. Apparatus according to claim 2, characterized by a brake that of a solenoid (55) lying in the circuit of the auxiliary motor (40) is disengaged, in the event of excessive precession of the Main gyroscope is attracted to slow it down, and the auxiliary gyroscope (75) is relaxed when the ship is opposite begins to roll.

5. Apparatus according to claim 3, characterized by an emergency buffer (62) for stopping the gyroscope when its precession exceeds the limit of claim 3.

1 sheet of drawings.