DE546379C - Neigungsmesser, Geraet zum Ermitteln von Schwankungen bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen u. dgl. - Google Patents

Neigungsmesser, Geraet zum Ermitteln von Schwankungen bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen u. dgl.

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DE546379C
DE546379C DEG78307D DEG0078307D DE546379C DE 546379 C DE546379 C DE 546379C DE G78307 D DEG78307 D DE G78307D DE G0078307 D DEG0078307 D DE G0078307D DE 546379 C DE546379 C DE 546379C
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02Details
    • G01C9/08Means for compensating acceleration forces due to movement of instrument

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Description

  • Neigungsmesser, Gerät zum Ermitteln von Schwankungen bei Land-. Wasser- und Luftfahrzeugen u. dgl. Bei Neigungsmessern und Geräten zum Anzeigen von Neigungen oder Schwankungen auf Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen, Kraftwagen o. dgl. hat man bereits versucht, Pendel zur Anzeige dadurch geeignet zu machen, daß man ihre durch Schwankungen oder Geschwindigkeits- und Kursänderungen des Fahrzeuges bedingten Ausschläge abdämpft, indem man beispielsweise ein mit Flüssigkeit gefülltes Ringrohr um die Achse des Pendels mitschwingen läßt oder indem man an dem Pendel einen Zeiger anbringt, der in ein mit Flüssigkeit gefülltes und den Pendelausschlägen entsprechend nachdrehbares Gefäß eintaucht. Bei der ersteren Anordnung ist die Dämpfung, die durch die Reibung der Flüssigkeit an der Rohrwand bewirkt wird, zu gering, um Abweichungen des Pendels aus der wahren Lotrichtung vollkommen unterdrücken zu können. Die andere Anordnung ist verhältnismäßig kompliziert und wegen ihrer großen Trägheit auch lediglich zur Anzeige von längere Zeit andauernden Neigungen, nicht aber zur Messung von schnell erfolgenden Schwankungen eines Fahrzeugs geeignet. Ferner ist es bekannt, ein Pendel in einer mit Flüssigkeit gefüllten Kugel aufzuhängen. Infolge ihrer Trägheit wird die Flüssigkeitsmasse dabei in ihrer Ruhe durch das den Schwankungen unterworfene Gehäuse nur wenig gestört. Immerhin muß das Pendel aber in der Flüssigkeit noch geringe Ausschläge machen, um stets in der lotrechten Richtung zu bleiben. Diese Ausschläge werden jedoch durch den Widerstand der Flüssigkeit stark gedämpft; es ist leicht auszurechnen, daß das Pendel nur ein mikroskopisch feiner Faden sein müßte, um die Schwankungen stets in wahrer Größe anzeigen zu können.
  • Erfindungsgemäß -dient zum Messen von Neigungen und insbesondere von Schwankungen bei Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen eine Vorrichtung, bei der ein Pendel an einem um eine waagerechte Achse nachdrehbar gelagerten ringförmigen Rohr aufgehängt ist und zwischen zwei an dem Rohr befestigten Elektroden frei ausschwingen kann. Das Rohr selbst ist dabei zweckmäßig mit einer stromleitenden Flüssigkeit gefüllt, die nicht zur Dämpfung, sondern zur Vergrößerung der schwingenden Masse des Pendels dient. Schon bei geringen Ausschlägen des Pendels und der Flüssigkeit in dem den Schwankungen unterworfenen Ringrohr wird eine Anderung des Ohmschen Widerstandes oder der Kapazität der Flüssigkeit zwischen dem Pendel und den Elektroden bewirkt, die zum Steuern eines Motors benutzt wird, der das Ringrohr stets um den Betrag zurückdreht, um welchen es infolge der Schwankungen geneigt wurde. Dabei wird dann gleichzeitig auch das Pendel wieder in seine Mittellage zwischen den Elektroden gebracht. Die Drehungen, die das Ringrohr dabei ausführt, entsprechen dann dem jewei- Ligen :Neigungswinkel, der durch einen mit der Drehachse des Rohres verbundenen Zeiger gegenüber einer feststehenden Teilung angezeigt werden kann.
  • Diese Meßvorrichtung ist sehr empfindlich, weil nur ganz geringe Verschiebungen des Pendels in dem Ringrohr erforderlich sind, um das Nachdrehen des Rohres zu bewirken. Ferner kann die Genauigkeit der Messung durch entsprechende Wahl des Verhältnisses zwischen dem Durchmesser des Pendelblättchens und demjenigen des Ringrohres beliebig groß gemacht werden.
  • Die Steuerung von Nachdrehmotoren in Abhängigkeit von den Ausschlägen eines Pendels ist für andere Zwecke; beispielsweise zum Stabilisieren von Gegenständen, bekannt. Dabei hat aber die Nachdrehvorrichtung mit der Neigungsmessung an sich nichts zu tun, während bei dem Gegenstand der Erfindung die Aufhängevorrichtung des Pendels nachdrehbar ist und erst durch das Zusammenwirken des Pendels und des von ihm gesteuerten Nachdrehmotors für das Ringrohr eine genaue Messung erzielt wird.
  • Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung, und zwar Abb. i das Ringrohr mit dem Pendel und dem Nachdrehmotor, Abb.2 und 3 die von den Pendelbewegungen beeinflußte Steuerschaltung des Nachdrehmotors schematisch. -In Abb. i ist die Achse eines Rades 2, um dessen Kranz ein Ringrohr 3 gelegt ist, in Lagerbalken 4 von Ständern 5 und 6 drehbar. Die Ständer 5 und 6 sind auf dem den Schwankungen unterworfenen Körper, beispielsweise auf der Plattform eines Schiffes, befestigt. An dem Ständer 5 ist ein Motor 7 gelagert, der, wie noch zu erläutern ist, so gesteuert wird, daß er mittels eines Ritzels 8 und eines Stirnradsegments 9, das an dem Rad 2 befestigt ist, das Ringrohr 3 jeweils entgegen den Schwankungen des Schiffes zurückdreht, beispielsweise um den jeweiligen Schlingerwinkel, wenn die Achse i parallel zur Schiffslängsachse angeordnet ist. Mit der Achse i ist ein Zeiger io verbunden, der die Schwankungen gegenüber einer Teilung i i anzeigt. Im tiefst gelegenen Querschnitt des Ringrohres 3, das teilweise oder zweckmäßig ganz mit einer stromleitenden Flüssigkeit gefüllt ist, hängt erfindungsgemäß ein blattförmiges Pendel 12, das den Rohrquerschnitt fast völlig abschließt. Das Pendel 12 befindet sich in seiner Ruhelage in der Mitte zwischen zwei Elektroden 13 und 14, die an dem Ringrohr 3 befestigt sind.
  • Treten nun Schiffsschwankungen auf, so wird das Rad 2 sowie das Ringrohr mit den Elektroden 13 und 14 infolge ihrer starren Verbindung mit dem Schift durch die Verzahnung 8, 9 entsprechend diesen Schwankungen mitgedreht. Die Flüssigkeit in dem Ringrohr bleibt dagegen infolge ihrer Trägheit in Ruhe, wenigstens solange die Drehung des Rades aus seiner Nullage nur gering ist; dann ist nämlich die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Ringrohr sehr klein, so daß praktisch keine Reibung an der Rohrwand auftritt. Das Pendel 12 wird von der Flüssigkeit je nach der Richtung, nach welcher die Schwankungen erfolgen, nach links oder rechts gegen die Elektroden aus seiner Mittellage verschoben. Dadurch ändern sich der Leitwiderstand und die Kapazität der Flüssigkeit, und es kann der Motor 7 nach einer Ohmschen oder kapazitiven Methode dementsprechend so gesteuert werden, daß das Pendel stets wieder seine Mittelstellung zwischen den Elektroden einnimmt, daß also das Rad 2 und dementsprechend auch der Zeiger io ebenso wie die Flüssigkeit räumlich in Ruhe bleiben.
  • In den Abb. 2 und 3 sind zwei Schaltungsschemen für die Steuerung des Motors 7 entsprechend den Widerstandsänderungen der Flüssigkeit bei Pendelausschlägen dargestellt. Tn Abb. 2 ist ein stromführendes Pendelblatt 12 zwischen den Leitflächen 15 und 16 mit den Elektroden 13 und 14 angeordnet. In Abb. 3 ist das Pendelblatt 12 nicht stromführend. Bei beiden Ausführungsformen ist die eine Phase des Motors j, der als Zweiphasenmotor ausgebildet ist, unter Zwischenschaltung eines Phasendrehmittels 17 an das Netz 18 angeschlossen; die andere Phase liegt an dem Ausgangskreis einer Verstärkeranordnungi9. Der Gittefkreis der Verstärkeranordnung i 9 ist an die Sekundärwicklung 20 eines Differentialtransformators 21 angeschlossen. Die Primärspule 22 dieses Transformators ist mit ihren Enden an die Elektroden 13 und 14 und mit ihrer Mitte an das*Netz 18 angeschlossen. Solange das Pendel 12 in seiner Mittellage hängt, sind die Ströme in den beiden Teilen der Primärwicklung 22 des Transformators 21 entgegengesetzt gleich, so daß in die Sekundärwicklung 2o keine Spannung induziert wird. Sobald jedoch das Pendelblatt 12 durch die Flüssigkeit nur um einen geringen Betrag aus seiner Mittelstellung verschoben wird, tritt infolge der Änderung der Stromstärken in der Primärwicklung 22 ein Strom in der Sekundärwicklung 2o in der einen oder anderen Richtung auf, durch welchen über die Verstärkeranordnung i9 der Motor 7 nach der einen oder anderen Richtung in Umlauf gesetzt wird so lange, bis dieser das Ringrohr 3 so weit zurückgedreht hat. bis das Pendel wieder in seiner Mittellage zwischen. den Elektroden 13 und 14 hängt. Mithin macht das Pendel 12 schon bei ganz geringen Fehlern. der Nachdrehung große Ausschläge. Denn diese sind im Verhältnis des Ringrohrdurchmessers zur lichten Weite des Rohres vergrößert. Die Rückwirkung des Pendels auf die Flüssigkeit kann durch Angleichen seiner Dichte an diejenige der Flüssigkeit verringert werden; ferner kann die Dicke des Pendelblattes sehr gering sein, da es ja nur hängt und darum keine Steifigkeit zu haben braucht. Durch Leitflächen für die Flüssigkeit kann erreicht werden, daß das Pendel trotzdem seine Ausschläge so macht, als ob es ganz steif wäre.
  • Das Nachdrehen des Ringrohres könnte auch durch andere bekannte umsteuerbare Motoren vorgenommen werden; ebenso kann an die Stelle des Ringrohres auch ein spiralförmiges, elliptisches oder sonstwie eben gekrümmtes Rohr oder Rohrsegment treten. Um die Empfindlichkeit der Steuerung zu erhöhen, könnte das Rohr auch mehrfach gewunden sein, so daß eine beliebig lange Flüssigkeitssäule erhalten werden kann, ohne die übrigen Teile der Vorrichtung zu vergrößern.
  • Die Größe der Schwankungen könnte auch durch Indeckungbringen eines Gegenzeigers mit der jeweiligen Pendelstellung, ihre Geschwindigkeit beispielsweise durch ein entsprechend ungeeichtes Tachometer am Motor ermittelt oder angezeigt werden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Neigungsanzeiger, Gerät zum Ermitteln der Größe von Schwankungen bei Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen o. dgl. mit einem zwischen zwei stromführenden Gliedern bewegbaren, einen Nachdrehmotor steuernden Pendel, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel (12) in einem um eine waagerechte Achse (i) drehbaren, ringförmigen und zweckmäßig mit Flüssigkeit gefüllten Rohr (3) aufgehängt ist, das den Ausschlägen des Pendels(12) entsprechend von dem Motor (7) nachdrehbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel im tiefst gelegenen Querschnitt des Ringrohres (3) aufgehängt und als Plättchen (12) ausgebildet ist, das den Innenquerschnitt des Ringrohres (1.2) fast völlig abschließt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel (12) zwischen je zwei Elektroden (13, 14) so aufgehängt ist, daß bei Ausschlägen die Kapazität bzw. der Ohmsche Widerstand der Flüssigkeit zwischen dem Pendel und den Elektroden geändert wird und der Nachdrehmotor (7) entsprechend diesen Änderungen steuerbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel selbst stromführend ist und daß die Elektroden (13 bzw. 14) durch Leitflächen (15 bzw. i6) verbunden sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachdrehung des Ringrohres (3) ein Zweiphasenmotor (7) vor.-gesehen ist, der mit der einen Phase unter Zwischenschaltung eines Phasendrehmittels .(17) an das Netz (ig) und mit der anderen an eine Verstärkeranordnung (i9) angeschlossen ist, die von einem Differentialtransformator (21) beeinflußt wird, dessen Primärstrom entsprechend den durch die Pendelausschläge bewirkten Widerstandsschwankungen der Flüssigkeit regelbar ist.
DEG78307D 1929-12-21 1929-12-21 Neigungsmesser, Geraet zum Ermitteln von Schwankungen bei Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen u. dgl. Expired DE546379C (de)

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