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Vorrichtung zur Regelung der Präzessionsbewegung von Schiffskreiseln
mittels hydraulischer Bremsen. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bremsen
der Präzessionsbewegungen der an Bord von Schiffen- zur Verringerung des Schlingerns
verwendeten Kreisel, durch die die Wirksamkeit der dem Schlingern entgegenwirkenden
Kreisel des passiven Typs vergrößert wird, die einfacher und kräftiger wirken als
solche, die starken Präzessionsbewegungen unterworfen sind. Als »Kreiseldes passiven
Typs« sind Kreisel zu verstehen, die keinen Hilfsantrieb zur Beschleunigung der
durch das, Schlingern. verursachten Präzession haben, sondern nur eine Bremse, -die.
einen gewissen regelnden. Einfußauf Geschwindigkeit und Amplitude dieser Be.-wegungen
ausübt.
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Die Bremsung der Präzessionsbewegung erfolgt durch eine doppelt wirkendehydraulische
Bremse,
die am Wanderzapfen des Kreisels; d. i. am Schwingungszapfen des Gehäuses, der in
Drehung befindlichen Kreiselmasse, angreift. Die Bremse nutzt den Druckabfall, der
durch das Abfließen einer Flüssigkeit durch eine oder mehrere freie Öffnungen entsteht,
deren Querschnitt abnimmt, je nachdem die Gierbewegung im einen oder anderen Sinne
zunimmt.
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Die selbsttätige Veränderung des Ausflußquerschnittes wird von mit
Drosselklappen versehenen Öffnungen bestimmt, deren Spiel praktisch den zur Rückkehr
der Flüssigkeit in die Bremskammern nötigen Gegendruck aufhebt.
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Gemäß der Erfindung wird ferner durch eine von Hand oder maschinell
betätigte, Vorrichtung der mittlere Ausfiußquerschnitt derart verschieden eingestellt,
daß das Ausschwingen des Kreiselsystems die größte zulässige Amplitude behält.
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Die maschinelle Verschiebung wird durch zwei Elektromotoren bewirkt,
die so angeordnet sind, daß --das Ingangsetzen des einen von ihnen die Vergrößerung,
das Ingangsetzen des anderen dagegen die Verringerung des mittleren Austrittsquerschnittes
bewirkt. Ein System von Kontakten schaltet den Speisestrom auf den ersten Elektromotor,
wenn das Schwingsystem sich in einer :gewissen Zone mittlerer Lage zum Grundgehäuse
befindet, dagegen schaltet es ihn auf den zweiten Elektromotor, wenn das Schwingsystem
sich in den Zonen der Endlagen befindet.
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Das neue Bremssystem bietet in Verbindung mit den oben angegebenen
Einrichtungen den Vorteil, daß es der das Schlingern bekämpfenden Vorrichtung ermöglicht,
unter allen. Umständen das bestmögliche mittlere Reaktionsmoment zur Aufhebung des
Schlingerns zu entwickeln.
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Die neue Bremsvorrichtung ist feinfühliger und ihr Eingreifen paßt
sich den auf das Kreiselsysteme einwirkenden Kräften genauer an als die bisherigen
Einrichtungen, weil die Bremsorgane in einer flüssigen Masse, die nachgefüllt wird,
untergetaucht sind, so daß diese Organe ohne Hemmung durch mechanische Reibung arbeiten
können, während solche Reibung bei den bekannten Bremsen unvermeidbar ist, die mechanische
Getriebeteile nebst Gelenken oder Führungen - enthalten, wodurch passive mechanische
Widerstände veranlaßt werden. Ähnliche -Widerstände stören bei den Kreiseln des
passiven Typs die Gleichmäßigkeit der Bremsung.
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In dem Fall, wo die Stampf--und die Gierbewegurigen verhältnismäßig
_ beträchtliche Winkelgeschwindigkeiten annehmen können, verwendet man bei dem neuen
Bremssystem, besonders auf kleinen Schiffen, Vorrichtungen, die vorzugsweise zwei
auf entgegengesetzte Wanderrichtungen gekuppelte Gyrpskop:e besitzen. Diese Ausführungsform
ist nachstehend als beschrieben und auf der zeigt Abt. t Zeichnung dargestellt,
und das Bremssystem gemäß der Erfindung im Schnitt durch die Wanderachsen, Abb.2
im wagerechten Schnitt nach der Geraden a-a der Abt. i, Abt. 3 die Gesamtanlage
in Stirnansi ht mit teilweisem Schnitt durch das Gyroskopgehäuse, Abt. q. die Gesamtanlage
im GrundriB und Abb.S das Schaltungsschema des elektrischen Steuersystems.
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Ein oberer Trog z, der auf einem unteren Trog 2 eckel ruht, bildet
mit zwei Säuzwei von diesen getragenen Fühlen 3 rungsjochen ,1. das Präzessionsgrundgehäuse
zweier Kreisel, die durch Zahnsektoren 5 miteinander gekuppelt sind. Jeder Kreisel
enthält eine sich drehende Masse 6, die auf der Wette eines Elektromotors 7 sitzt,
sowie ein Gehäuse 8, das den Stator des Motors trägt und im Präzessionsgrundgehäuse
Kugellagerzapfen g und z o um eine zur Drehachse der Masse 6 senkrechte Achse Schwingbewegungen
ausführen kann.
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Das den Widerstandsdruck aufnehmende Organ 'der doppelt wirkenden
Bremse besteht e aus einem auf der Verlängerung Zapfens to unter Vermittlung einer
Nabe r i b festigten Paar gespreizter Scheiben, in die je eine durch eine Klappe
verschließbare Öffnung sselkla ausgespart Diese beiden D-pen sind durch einen Arm
fest miteinander verbunden und schwingen als Gesamtheit um einen Zapfen 32, der
an dem Scheibenpaar sitzt und zu Adern die Öffnungen z ;symmetrisch liegen. Der
von den beiden Klappen gebildete Winkel ist als der Winkel zwischen den Ebenen der
Öffnungen so daß, wenn die eine dieser Öffnungen geschlossen ist, die andere auf
;größte Öffnung steht, und umgekehrt. Das Scheibenpaar bewegt sich reibungslos in
einer Kammer, ;die nasch und unten durch die Bällen des unteren begrenzt ist und
in der Höhe durch eine feste Wand i q. und zwei bewegliche Wände Jede dieser beweglichen
Wände kann eine Schwingbeweeine Achse ausführen, die fest gung Grundgehäuse und
in der der zugeordneten Scheibe, wenn dl se am Ende Bremshubes liegt. Eine Querwelle
y, :die sich in mit dem Grundgehäuse fest verbundenen Lagern dreht, erteilt deri
beweglichen Wändest r s mxnetrisehe Bewegungen ittels Schwingen xg; die einerseits
an .di:esen. Wänden und anderseits an 2o aasgelenkt sind. Diese Muttern 2o tragen
da, wo sie die mit Bolzengewinde versehenem beiden Enden .der Welle r g umgreifen,
zueinan er -entgegen setztes-
Gewinde. Der Welle i9 wird die Drehbewegung
von einer Kette 2 i bald in dem einen und bald im anderen Drehsinn erteilt mittels
einer anderen Welle 22, die sich in den Säulen des Grundgehäuses dreht und entweder
mittels eines Handrades 23 oder maschinell durch die beiden Elektromotoren 24 und
25 angetrieben wird, die Drehmomente entgegengesetzten Sinnes erzeugen.
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Die Speisung dieser Motoren geschieht periodisch, indem eine Laufrolle
26, die von einem der Gehäuse 8 getragen wird, gegen das sie isoliert ist, bald
über den einen und bald über den anderen zweier Leiter 27 und 28 läuft, die ihrerseits
auf einer isolierenden Krone 29 des Führungsjoches ¢ sitzen. Ein nachgiebiger Leitungsdraht
30 (Abb. 5) verbindet die Laufrolle 26 mit der einen der auf dem Grundgehäuse befindlichen
Klemmen einer elektromotorischen Kraftquelle 3 i. Der Leiter 27 ist mit dem Motor
24 verbunden, der das Spreizen der beweglichen Wände 15 bewirkt, während
der Leiter 28 mit dem Motor 25 verbunden ist, der bewirkt, daß die Wände sich einander
nähern.
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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung gegen das Schlingern muß auf
dem Schiffsrumpf so befestigt werden, daß ihre die Präzessionsachsen enthaltende
Achsialebene zur Längsachse des Schiffes parallel ist. Eine Flüssigkeit, z. B. ein
Gemisch aus Wasser und Glycerin, nimmt den ganzen im unteren Trog frei gebliebenen
Raum ein und erreicht einen bestimmten Stand im oberen Trog, um einen Hilfsvorrat
und eine hinreichende Ladung zu bilden.
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Mit der neuen Vorrichtung vollzieht sich die Bremsung mit einem Widerstand,
der im Anfang fast Null ist. Dieser Widerstand rührt praktisch nur von den sehr
schwachen Flüssigkeitswiderständen her, weil die Geschwindigkeit der Bewegungen
der mit der öffnung 12 versehenen Scheibe anfangs noch sehr gering ist. Dagegen
erfolgt das Ingangkommen der Bremsvorrichtung mit der größten Leichtigkeit und ohne,
daß der Kreisel in der Entfaltung seiner Wirkung behindert würde, wie es bei Verwendung
des üblichen Bremssystems der Fall sein würde, dessen am Anfang zu, derber Angriff
die Wirkung des Dazwischentretens des Kreisels aufhebt. Wenn die S.chlingerbewegung
die eine der eben erwähnten Scheiben gegen die Festwand 14 hin schieben .'will,
so schließt sich die entsprechende Klappe 13 sogleich lediglich infolge ihrer Eigenträgheit
und derjenigen der verdrängten Flüssigkeit. Von diesem Augenblick an wirkt die geschlossene
Scheibe wie -eine Vollscheibe auf die Flüssigkeit ein; die infolgedessen nur zwischen
dem Scheibenrand und der Wand 15 entweichen kann. Dieses Abfließen erfolgt durch
eine Öffnung abnehmenden Querschnitts. Währenddessen steht die Durchbrechung der
anderen Scheibe weit offen, so daß die Flüssigkeit unbeengt in die zwischen dieser
Scheibe und der Wand 14 befindliche Kammer zurückkehren kann, deren Raum ständig
zunimmt.
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Infolge der Bremsung nimmt der Austrittsquerschnitt der Flüssigkeit
immer mehr ab, bis er Null wird, wenn die geschlossene Scheibe den größten von der
Präziessions@ amplitude zugelassenen Winkel durchlaufen. hat.