DE506700C - Vorrichtung zur gedaempften Querstabilisierung von bewegten Gegenstaenden, z.B. Flugzeugen, mittels eines Kreisels - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur gedämpften Querstabilisierung von bewegten Gegenständen, insbesondere Flugzeugen. Die Vorrichtung nach der Erfindung dient dazu, bei einem Flugzeuge bei Geradeausjlug Querneigungen zu verhindern und im KurvenfLug die für den Kurvenilug erforderliche Neigung herzustellen. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekenn· zeichnet durch einen um eine waagerechte, zur Querachse des bewegten Gegenstandes, Flugzeuges, parallele Achse rotierenden Kreisel mit senkrecht zu dieser Querachse liegender Präzessionsachse, der unter dem Einfluß eines Kraftmomentes, z. B. einer an einem Hebelarm angreifenden Feder, das Bestreben hat, seine Nullage einzuhalten, und dessen Gehäuse mit einer auf Neigungs- oder Querbeschleunigungen ansprechenden exzentrisch angeordneten Masse verbunden ist. Der Kreisel hat also in bezug auf seine senkrechte Präzessionsachse exzentrischen Schwerpunkt und kann als Horizontalpendel angesehen werden.

Ein derartig angeordneter Kreisel trägt erfindungsgemäß einen Schaltarm, der mit festen Kontakten zusammenwirkt und die Querruder, die Verwindung des bewegten Gegenstandes, Flugzeuges, steuert. Die Steuerung erfolgt mittels eines Servomotors, der durch die Kontaktvorrichtung ein- und ausgekuppelt werden kann.

Die Anwendung von Kreiseln zur Querstabilisierung von Flugzeugen ist bekannt. Bei der bekannten Anordnung hatte der Kreisel drei Freiheitsgrade und war infolgedessen raumfest. Mit dem Kreisel war ein Hilfsmotor mit rückführender Steuerung verbunden. Wenn hierdurch eine gedämpfte Stabilisierung möglich war, so lag die Dämpfung allein in der Rückführung. Im Gegensatz hierzu wird die Dämpfung bei der Kreiselanordnung nach der Erfindung durch den Kreisel selbst herbeigeführt, da das Präzessionsdrehmoment des Kreisels mit der Rückkehr in die Stabilitätslage von selbst Null wird. Es entfällt' also die Notwendigkeit besonderer Rückführungen zur Dämpfung der Stabilisierung.

Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt. Sie soll im folgenden als Vorrichtung zur Querstabilisierung eines Flugzeuges beschrieben werden.

Der Kreisel dreht sich in seinem Gehäuse 1 um eine Achse 2, die zur Querachse des Flugzeuges parallel liegt. Am Gehäuse 1 ist in der Längsachse 3 des Flugzeuges eine Masse 4 an einem Tragarm 5 exzentrisch zum Kreiselschwerpunkt angeordnet. Die Präzes-

sionsachse 6 des Kreisels steht senkrecht. Auf ihr sitzt ein Schaltarm 7, der mit festen Kontakten 8 und 9 zusammenwirkt. Von den Kontakten führen Leitungen ι ο und 11 zu einem Wendegetriebe in einem Gehäuse 12, das einen ständig umlaufenden Servomotor enthält, der durch das Wendegetriebe mit einer Achse 13 im einen oder anderen Drehsinne verbunden werden kann. Auf der Welle 13 sitzt ein Arm 14, und von diesem führt eine Stange 15 zu dem Getriebe des Querruders.

Eine Feder 16 ist an einem Ende bei 17 fest gelagert und greift mit ihrem anderen Ende an einen Hebelarm 18 an, der auf der Präzessionsachse des Kreisels befestigt ist. Die beschriebene Vorrichtung wirkt in folgender Weise:

Angenommen, das Flugzeug hat eine flache Querneigung, die durch den Winkel α bezeichnet werden soll, dann übt die Masse 4 auf den Kreisel ein Drehmoment

P₁ = m · a - g' sin a

aus, wobei m die Masse, α den Hebelarm der Masse in bezug auf die Präzessionsachse 6 und g die Erdbeschleunigung bezeichnet. Dieses Drehmoment bewirkt eine Drehung des Kontaktarmes 7 und dadurch Drehung des Querruders im Sinne einer Verkleinerung des Winkels <x. Die Querneigung ändert sich dann mit einer Winkelgeschwindigkeit

d a.

d t

und das Präzessionsdrehmoment des Kreisels ist gleich

_ d CL

d t

Aus diesen beiden Gleichungen geht her-

vor, daß die Winkelgeschwindigkeit -j~ nur

so lange wachsen kann, bis das Präzessionsdrehmoment P₁ gleich dem Massendrehmoment P₂ geworden ist. In diesem Augenblick ist die Winkelgeschwindigkeit

Tt

— sin a.

Diese Beziehung besagt, daß die Winkelgeschwindigkeit -j— mit abnehmendem Winkel α

kleiner wird, d. h. daß die Rückführung des Flugzeuges in die Quergleichgewichtslage gedämpft erfolgt. Diese Dämpfung ist für eine praktische Stabilisierung unerläßlich, da sonst das Flugzeug um die Gleichgewichtslage ständig hin und her pendeln würde.

Sinngemäß arbeitet die Vorrichtung bei allen Gleichgewichtsstörungen der Querlage. Dabei wirkt die Feder 16 als Rückführung und unterstützt die Dämpfung.

Daß die geschilderten Überlegungen auch für den Kurvenflug gelten, ergibt sich daraus, daß in der Kurve die Gleichgewichtslage selbst entsprechend der Resultierenden aus Erdbeschleunigung und Fliehkraftbeschleunigung geneigt liegt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur gedämpften Quer-Stabilisierung von bewegten Gegenständen, z. B. Flugzeugen mittels eines Kreisels, gekennzeichnet durch einen um eine waagerechte, zur Querachse des bewegten Gegenstandes parallele Achse (2) rotierenden Kreisel mit senkrecht zur Querachse und zur Bewegungsrichtung liegender Präzessionsachse (6), dessen Schwerpunkt außerhalb der Präzessionsachse liegt und der bei seiner Drehung um die Präzessionsachse (6) das Querruder steuert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kreisel durch eine Kraft, z.B. eine Feder (16), g₀ ein Drehmoment mitgeteilt wird, das ihn in seiner Nullage zu erhalten sucht.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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