DE519214C - Vorrichtung zum Kursstabilisieren von bewegten Systemen, z. B. Luft- oder Wasserfahrzeugen, mittels eines Kreisels - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Stabilisieren des Kurses bewegter Systeme, z. B. von Luft- oder Wasserfahrzeugen. Insbesondere ist die Vorrichtung geeignet, den Kurs der Systeme über Grund zu stabilisieren.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Kreisel mit drei Freiheitsgraden, dessen einer Freiheitsgrad durch Tieflegimg seines Schwerpunktes beschränkt ist und dessen Drehachse in der Nullage waagerecht quer zur Fortbewegungsrichtung liegt. Derartige Kreiselsysteme sind an sich bekannt und z. B. bereits bei Lagenanzeigern benutzt worden.

Nach der Erfindung steuert ein derartiges Kreiselsystem durch die Präzessionen seines Kreisels um die senkrechte Systemachse das Seitenruder z. B. mit Hilfe einer elektrischen

ao Kontaktvorrichtung, die mit Hilfe eines Wendegetriebes den Antrieb des Seitenruders in der einen oder anderen Richtung mit einem ständig laufenden Servomotor kuppelt.

Um mit einem derartigen Richtunggstabilisiergerät Kurven fliegen zu können, wird erfindungsgemäß auf das System um die in der Kursrichtung Hegende Systemachse ein einstellbares Drehmoment ausgeübt, welches geeignet ist, je nach seiner Größe die Gleichgevvichtslage des Systems derart zu stören, daß das Flugzeug in eine entsprechende Gegenkurve gehen muß, um die Gleichgewichtslage aufrechtzuerhalten. Die Größe der Gleichgewichtsstörung entspricht also dem Kurvenradius.

Das Störungsmoment kann z. B. dadurch ausgeübt werden, daß man eine in wählbarem Drehsinn umlaufende Wirbelstromscheibe am Pol eines Magneten vorbeilaufen läßt, der mit dem Kreiselsystem verbunden ist, wobei die Drehachse der Wirbelstromscheibe mit der Längsachse des Kreiselsystems zusammenfällt.

Endlich wird erfindungsgemäß auf die Präzessionsachse des Kreisels ein Drehmoment ausgeübt, welches dazu dient, die Einwirkung der Erddrehung auf den Kreisel aufzuheben und Feinkorrekturen des Kurses vorzunehmen. Hierzu kann z. B. eine Spule dienen, die auf einen mit der Kreiselpräzessionsachse verbundenen Magneten einwirkt.

Auf der Zeichnung ist eine zur Flugzeugstabilisierung bestimmte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung in Abb. ι im ganzen schematisch dargestellt. Abb. 2 zeigt für sich allein in Seitenansicht einen Teil der Vorrichtung.

Der Kreisel liegt in einem Gehäuse 1 und rotiert um eine Achse 2, die waagerecht und quer zu der durch den Pfeil 3 angedeuteten Fortbewegungsrichtung des Flugzeuges liegt. Das Kreiselgehäuse kann sich in einem Ring 4 um eine senkrechte Achse 5, die Präzessionsachse, drehen. Der Ring 4 ist im Flugzeug

mittels einer in der Flugrichtung liegenden Achse 6 gelagert.

Auf der Präzessionsachse 5 sitzt ein Schaltarm 7, der mit Kontakten 8 und 9 zusammenarbeitet. Von diesen führen Leitungen 10 und

11 zu einem elektrisch steuerbaren Wendegetriebe, das zusammen mit dem Servomotor für die Seitensteuerung in einem Gehäuse

12 untergebracht ist. Der Servomotor kann ίο mittels des Wendegetriebes eine Achse 13 im einen oder anderen Sinne drehen, und auf der Achse 13 sitzt ein Arm 14, der durch eine Stange 15 mit dem Antrieb des Seitenruders verbunden ist.

Am Ring 4 sitzt ein Hufeisenmagnet 16, zwischen dessen Polen eine Wirbelstromscheibe 17 umläuft. Zum Antriebe der Scheibe 17 dient ein Wendemotor 18.

Auf der Präzessionsachse ist ein Magnet 19 angeordnet, der in einer Spule 20 liegt, die zwecks Aufhebung des Einflusses der Erdrotation und zwecks Feinkorrektur des Kurses mit Strom beschickt werden kann.

Die beschriebene Vorrichtung wirkt in folgender Weise:

Weicht das Flugzeug von seinem Kurse

ab, so wirken Seitenbeschleunigungen auf das Kreiselsystem, da dessen Schwerpunkt durch die tiefe Anbringung des^ Magneten 16 (oder durch irgendeine andere Gewichtsbelastung) tiefgelegt ist. Es wirkt also auf den Kreisel ein Drehmoment, und der Kreisel schert je nach dem Sinn der Kursabweichung nach der einen oder anderen Seite aus. Dabei schließt er über einen der Kontakte 8 oder 9 den Stromkreis des elektromagnetischen Wendegetriebes und legt das Seitenruder nach der einen oder anderen Seite derart um, daß das Flugzeug in seinen Kurs zurückgedreht wird.

Die beschriebene Vorrichtung gestattet nicht ohne weiteres, Kurven zu fliegen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß mittels der Wirbelstromscheibe 17 und des Magneten 16 auf das Kreiselsystem ein Störungsmoment ausgeübt wird. Die Größe und der Sinn des Störungsmomentes richten sich nach der Umlaufzahl und dem Umlauf sinn des Motors ■ 18. Selbstverständlich kann das Störungsmoment auch in jeder anderen geeigneten Weise ausgeübt werden. Das Störungsmoment täuscht dem Kreisel gleichsam einen Kurvenflug vor, so daß der Kreisel unter Einwirkung des Störungsmomentes präzedieren würde. Legt nun der Pilot das Flugzeug in eine Kurve, die eine dem Störungmoment das Gleichgewicht haltende Fliehkraftbeschleunigung erzeugt, so ist der Kreisel wie beim Geradeausflug im Gleichgewichtszustand, und das Flugzeug ist in der Kurve stabilisiert, die durch Drehsinn und Drehgeschwindigkeit der Scheibe 17 eingestellt ist. Für das Gleichgewicht des Kreiselsystems in der Kurve gilt die Bezeichnung

v^z m· a- -JT- = Störungsmoment,

Xt

worin tn die Masse des Kreiselsystems, a del Abstand des Massenschwerpunktes von der Drehachse, ν die Fluggeschwindigkeit und R der Kurvenradius sind.

AViIl man zur Feinkorrektur des Kurses Kurven von sehr großem Radius fliegen, so wird ein entsprechender Strom in die Spule geschickt, der auf die Präzessionsachse des Kreisels ein der gewünschten Kurve entsprechendes Drehmoment ausübt. Auf die gleiche Weise wird, wie schon erwähnt, der Einfluß der Erddrehung ausgeglichen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum selbsttätigen KursstabÜisieren von bewegten Systemen, z.B. Luft- oder Wasserfahrzeugen^ mittels eines Kreisels, dadurch gekennzeichnet, daß der um eine waagerechte, zur Fortbewegungsrichtung quer liegende Achse (2) rotierende Kreisel mit tiefliegendem Schwerpunkt eine senkrecht zur Querachse und zur Fortbewegungsrichtung liegende Präzessionsachse (5) besitzt, die das Seitenruder z.B. elektromechanisch steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kreisel z. B. mittels einer Wirbelstromscheibe (17), die vor einem mit der Kreiselaufhängung verbundenen Magneten (16) rotiert, ein Drehmoment um die in der Kursrichtung Hegende Systemachse (6) ausgeübt werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Präzessionsachse (5) des Kreisels z. B. mittels eines Magneten (19) in einer Spule (20) ein regelbares Drehmoment ausgeübt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen