-
Kreiselapparat, dessen richtungsgebendes System ein um alle drei Hauptachsen
bewegliches Nachlaufsystem besitzt Im Hauptpatent ist ein Kreiselapparat beschrieben,
dessen Kreiselsystem von einem servomotorisch nachgedrehten System umgeben ist,
das sowohl um zwei zueinander senkrechte waagerechte Achsen als auch um die Vertikalachse
nachdrehbar ist und alle Winkeldrehungen gegenüber seinem Aufstellungsort auf Empfänger-
oder Ablesegeräte überträgt, die daher dem Kreiselsystem ebenfalls um alle drei
Hauptachsen nachgedreht und so stabilisiert werden. Faßt man die Verwendungsmöglichkeiten
solcher Empfänger auf Schiffen im Seegang ins Auge, so ergeben sich viel Aufgaben,
bei denen die Stabilisierung um zwei Achsen genügt. Hierzu gehöreri z. B. fast sämtliche
optische Geräte, wie Vermessungs-, Beobachtungs- und Fernsteuerfernrohre. Bei solchen
Geräten bleibt die Drehung um die optische Achse unberücksichtigt, weswegen sie
gegen das Schiff nur zwei Bewegungsmöglichkeiten haben, nämlich um eine zum Schiff
senkrechte Achse, im nachstehenden mit A (als Abkürzung für Azimut) bezeichnet,
und um eine zweite zur ersten senkrechte Achse E. (als Abkürzung für Elevation).
Solange es sich um kleine und leichte Geräte handelt, z. B. Theodolite, könnte man
Geräte der üblichen Art auf einer horizontal gehaltenen, gegen Azimutdrehungen ebenfalls
gesicherten Plattform aufstellen. Bei schwereren und größeren Geräten, z. B. bei
Scheinwerfern und bei Geschützen, würde dies eine erhebliche Komplikation bedeuten,
namentlich wenn man berücksichtigt, daß noch zwei Empfängermotore oder andere Einrichtungen
für die Ferneinstellung der A- und E-Achse gegen die horizontale gehaltene Plattform
hinzukommen müssen.
-
Gegenstand der Erfindung ist, bei solchen und ähnlich gelagerten Körpern
die Funktionen der verschiedenen Motoren miteinander zu verschmelzen, d. h. mit
nur drei Motoren die Körper unmittelbar um ihre A- und E-Achsen gegen das schwankende
Schiff so zu bewegen, daß eine dritte Achse sich selbst parallel bleibt, sowie der
Lage dieser Achse nach Bedarf andere Einstellungen zu erteilen. Die Erfindung setzt
sich ferner zum Ziel, durch Vermeidung möglichst vieler Zwischenglieder die niemals
ganz unterdruckbaren Abweichungen zwischen vorgeschriebener und wirklicher Lage
des Körpers klein zu halten und Mittel vorzusehen, welche den Grad der Übereinstimmung
anzeigen. Letzteres ist besonders
wichtig, wenn es sich um schwere
Massen, wie großkalibrige Geschütze und deren Türtne, handelt.
-
Nach der Erfindung werden die rechtwinkligen Drehungskoordinaten des
Nachlauf-Systems, das ja dem Kreiselsystem um die zueinander rechtwinkligen Achsen
einer kardanischen Aufhängung servomotorisch nachgedreht wird, unter Benutzung der
aus einfachen kinematischen Überlegungen bekannten Beziehungen zwischen den verschiedenen
Winkeln mechanisch in Geschützkoordinaten (Elevation, Azimut) umgewandelt. Ein weiteres
neues Merkmal besteht darin, daß die zueinander senkbaren Kardanachsen des Nachlaufsystems
durch die Servomotoren nicht unmittelbar angetrieben werden, sondern durch Vermittlung
eines Hilfssystems. etwa eines schwingend gelagerten Bügels, das nach Art eines
Geschützes durch die Servomotoren verstellbar ist und durch einen Mitnehmerzapfen
o. dgl. mit dem Nachlaufsystem gekuppelt ist. Hierdurch ergeben sich die erwähnten-
großen Vorteile.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt. In diesen zeigt Abb. i eine teilweise im Schnitt gehaltene Gesamtansicht
des Kreiselapparates mit dem Kreiselsystem und dem Nachlaufsystem, Abb.2 eine Kommandoanlage
bekannter Art, von der aus sich die Richtung des zu stabilisierenden Körpers beliebig
einstellen läßt, Abb.3 den zu stabilisierenden Körper selbst, und zwar einen Scheinwerfer,
und Abb.4 und 5 Diagramme zur Darstellung der selbsttätigen Einstellbewegungen.
-
Das kugelförmig ausgebildete Kreiselsystem i eines Mutterkompasses,
das mindestens einen Kreisel mit horizontaler Richtkraft aufweist und daher stets
eine unveränderliche Lage gegenüber dem Horizont und dem Meridian beizubehalten
sucht, ist in der aus dem Hauptpatent ersichtlichen Weise mit einem elektrisch leitenden
Äquatorstreifen versehen, von dem aus ein elektrischer Strom zu Steuerorganen des
Nachlaufsystems fließt. Die Stellung des Nachlaufsystems, das kardanisch aufgehängt
ist, wird durch Servomotoren bestimmt, die durch diesen elektrischen Strom derart
gesteuert werden, daß sie das Nachlaufsystem den Relativbewegungen des Kreiselsystems
gegenüber der Unterlage, beispielsweise dem Schifte, nachdrehen und es so ebenfalls
in unveränderlicher Lage gegenüber dem Meridian und dem Horizont halten.
-
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieses Nachlaufsystem
von einem Hüllkörper 2 gebildet, der mit waagerechten Zapfen 41 in einem Kardanring
27 gelagert ist. Dieser trägt seinerseits in der Zeichnung nicht ersichtliche, um
9o° versetzte waagerechte Zapfen, mit denen er im oberen Rand eines als Gehäuse
ausgebildeten Trägers 2o schwingend gelagert ist. Der Träger 2o weist einen senkrechten
Zapfen 18 auf, der drehbar in einem Fuß 33 sitzt.
-
Im Hüllkörper 2 befindet sich ein fest mit ihm verbundener, das Kreiselsystem
umgebender Ring, der ebenso wie das Gehäuse aus Isoliermaterial besteht, jedoch
in Durchmesserrichtung einander gegenüberliegende und um 9o° versetzte Leitflächen
3, 4, 5 und 6 aufweist. Diese Leitflächen stellen die Steuerorgane für die Servomotoren
dar und dienen zur Aufnahme des elektrischen Stromes, der von dem leitenden Äquatorstreifen
des kugelförmigen Kreiselsystems i aus durch die Tragflüssigkeit überfließt, mit
der der Hüllkörper 2 gefüllt ist und in welcher das die Kreisel enthaltende: Kugelgehäuse
i schwimmt. Solange sich die Leitflächen in ihrer aus der Zeichnung- ersichtlichen
Normallage gegenüber dem reiselsystem i befinden, ist der Übergangswiderstand zwischen
dem Äquatorstreifen einerseits und den beiden einander zugeordneten Leitflächen,
beispielsweise 3, 4 oder 5, 6, anderseits gleich groß. Tritt jedoch eine Verstellung
des Hüllkörpers 2 gegenüber dem Kreiselsystem ein, so werden die Übergangswiderstände
ungleich. Diese sind in Zweige einer Wheatstone-Brücke eingeschaltet, in deren Diagonalzweig
hierdurch eine Spannung entsteht. Diese wird dann nach geeigneter Verstärkung zur
Steuerung der Servomotoren verwendet, denen die Aufgabe zufällt, den Ring mit den
Leitflächen 3, 4, 5 und 6 stets in der Normallage gegenüber dem Kreiselsystem, also
horizontal, zu halten. In welcher Weise dies erfolgt, wird später erläutert werden.
-
Im Deckel des Hüllkörpers 2 ist ein senkrechter Zapfen mit Bügel g
gelagert, der mit einem halbkreisförmigen Bügel das Kreiselsystem i umfaßt und in
beliebige Winkellagen gegenüber der Achse der Zapfen 41 gebracht werden kann. An
den Enden des Bügels sind Leitflächen 7 und 8 vorgesehen, die in der aus dem Hauptpatent
ersichtlichen Weise mit dem Äquatorstreifen des Kreiselsystems i zusammenwirken,
um die selbsttätige Nachdrehung des Nachlaufsystems um die Hochachse 43 herbeizuführen.
Die Leitflächen 7 und 8 überwachen nämlich einen am Fuß 33 gelagerten Servomotor
i9, dessen Ritzel mit einem am Träger 2o sitzenden Zahnrad in Eingriff steht. Ändert
das Schiff seinen Kurs, so dreht sich der Fuß 33 nebst Träger 20, Hüllkörper 2 und
Bügel g um die Achse 43, während das Kreiselsystem i seine Lage gegenüber dem Meridian
beibehält.
Hierdurch aber werden die Übergangswiderstände zwischen
dem Äquatorstreifen einerseits und den Leitflächen 7 und 8 anderseits ungleich,
wodurch in der aus dem Hauptpatent ersichtlichen Weise der Servomotor ig in Gang
gesetzt wird. Dieser dreht daher den Träger 2o nebst dem Hüllkörper 2 und dem Bügel
g so lange, bis die Leitflächen 7 und 8 wieder in die ursprüngliche Lage relativ
zum Kreiselsystem zurückgekehrt sind. Dann sinkt der Antriebstrom des Motors ig
selbsttätig bis auf Null.
-
Die Richtung, in der hierdurch unabhängig von Kursänderungen des Schiffes
die Achse der Zapfen 41 gehalten wird, bestimmt sich nach der Einstellung, die der
Bügel g gegenüber dem Hüllkörper 2 erfährt. Diese Einstellung, die, wie erwähnt,
von Hand verändert werden kann, wird durch Fernsteuerung von einer Kommandoanlage
13 bekannter Bauart aus bewirkt, die es ermöglicht, einem auf dem Deckel des Hüllkörpers
2 befindlichen Motor 12 beliebige Drehungen zu erteilen. Ein Ritzel dieses Motors
steht mit einem auf dem Bügel g befestigten Zahnradio in Eingriff. Das Zahnrad kann
eine Teilung tragen, die mit einem auf dem Deckel befestigten Zeiger i i zusammenwirkt
und so ein Ablesen der Lage ermöglicht, auf die der Hüllkörper 2 gegenüber dem Meridian
eingestellt ist.
-
Während nun bei der Anordnung nach dem Hauptpatent die Horizontalhaltung
des kardanisch aufgehängten Nachlaufsystems dadurch erfolgt, daß die Servomotoren
unmittelbar auf die zueinander senkrechten Drehachsen der kardanischen Aufhängung
wirken, ist erfindungsgemäß die folgende Anordnung getroffen Auf dem Zapfen 41 des
Hüllkörpers 2 sitzt schwenkbar ein Bügel 14, dessen Winkellage gegenüber dem Hüllkörper
beliebig eingestellt werden kann. Ist die Einstellung erfolgt, so bleibt der Bügel
starr mit dem Hüllkörper 2 verbunden. Auch diese Einstellung erfolgt wiederum von
der Kommandoanlage 13 aus unter Vermittlung eines Elektromotors 15, der am Hüllkörper
2 gelagert ist und mit seinem Ritzel in einen gezahnten, segmentförmigen Ansatz
des Bügels 14 eingreift. Von der Kommandoanlage aus läßt sich also beliebig der
Winkel verstellen, in dem der Bügel 14 gegenüber dem Deckel des Hüllkörpers 2 gehalten
wird.
-
Der Bügel 14 trägt einen Zapfen 17, und auf diesen wirken die Servomotoren
ein, die zur Horizontalhaltung des die Leitflächen 3 bis 6 tragenden Ringes dienen.
Wird der Zapfen 17 mit Bezug auf Abb. i nach rechts oder links geschwenkt, so schwingt
entsprechend der Kardanring 27, so daß die Leitflächen 3 und 4 in ihre Normallage
zurückgeführt werden können. Wird dagegen der Zapfen 17 senkrecht zur Zeichenebene
bewegt, so schwingt der Hüllkörper 2 um die Zapfen 41, wodurch die Leitflächen 5
und 6 in die Normallage zurückgeführt werden.
-
Erfindungsgemäß erfolgt nun die Verstellung des Zapfens 17 mittels
eines Hilfssystems durch Veränderung seiner Elevation und seines Azimuts. Dieses
Hilfssystem wird von einem Bügel 23 gebildet, der mit einem Loch über den Zapfen
17 greift und mittels Zapfen 4o an einem Ring 21 gelagert ist, welcher auf dem oberen
Rand des Trägers 2o drehbar geführt ist. Am Träger 2o ist ein Elektromotor 24 gelagert,
dessen Ritzel mit einem Zahnkranz des Ringes 21 in Eingriff steht und somit das
Azimut des Zapfens 17 zu verstellen vermag. Die Elevation des Zapfens 17 hingegen
wird durch einen auf dem Ring 21 gelagerten Elektromotor 22 verstellt, dessen Ritzel
mit einem am Bügel 23 befestigten Zahnsegment in Eingriff steht.
-
In Abb. i ist der Einfachheit halber diej enige Lage dargestellt,
in der die Zapfen 4o mit den Zapfen 41 ausgerichtet liegen und der Zapfen 17 auf
den. Zenit gerichtet ist. In dieser Lage freilich bleibt eine Drehung des Ringes
21, also ein Umlauf des Motors 24, ohne Einfluß auf die Lage des Zapfens 17. Beträgt
dessen Elevation jedoch nicht go°, so hat -eine Drehung des Ringes 21 eine Verschiebung
des Zapfens 17 mit Bezug auf Abb.i nach rechts oder links und damit eine Verstellung
der Leitflächen 3 und 4 zur Folge, während der Motor 22 den Zapfen 17 senkrecht
zur Zeichenebene verstellen und somit die Leitflächen 5 und 6 schwenken würde. Wird
durch Schiffsschwankungen der Ringei so eingestellt, daß die Zapfen 41 nicht mit
den Zapfen 4o ausgerichtet liegen, sondern gegen sie um die Hochachse 43 verdreht
sind, so ist die Wirkung eine etwas andere: Eine Verstellung des Bügels 23 hat dine
Schwenkung des Hüllkörpers 2 um die beiden Kardanachsen zur Folge, so daB alle vier
Leitflächen davon betroffen werden. Entsprechendes gilt für den Motor 24 und den
Motor 22.
-
Die Leitflächen 3 und 4 überwachen den Motor 24 und die Leitflächen
5 und 6 den Motor 22. Hierdurch wird der Hüllkörper 2 daher stets dem Kreiselsystem
so nachgedreht, daß er diesem gegenüber eine unveränderliche Lage einnimmt. Es leuchtet
daher ein, daß der Winkel, auf den der Bügel g mittels des Motors 12 eingestellt
ist, das Azimut des Zapfens 17 darstellt, während der durch den Motor 15 eingestellte
Winkel der Elevationswinkel des Zapfens 17 ist.
-
Der zu stabilisierende Körper, beispielsweise ein Scheinwerfer, wie
er in Abb. 3 dargestellt
ist, ist nach Geschützkoordinaten verstellbar,
d. h. seine Achse S ist in ihrem Azimut und in ihrer Elevation schwenkbar. Zu diesem
Zweck ist der zu stabilisierende Körper mittels waagerechter- Zapfen in einem Bügel
gelagert, der seinerseits mittels eines senkrechten Zapfens in einem schiffsfesten
Fuß drehbar ruht. Um die Achse S zu stabilisieren, braucht man lediglich dafür zu
sorgen, daß sie stets dem Zapfen 17 parallel gehalten wird, also dem Schiff gegenüber
die gleichen Bewegungen ausführt wie dieser. Die Lage des Zapfens 17 wird aber durch
die Servomotoren i9, -22 und 24 unveränderlich gehalten. Daher erfolgt die Schwenkung
des zu stabilisierenden Körpers um den senkrechten Zapfen mittels zweier Empfängermotoren
ig' und 24', die gegenüber den Motoren i g und 24 synchronisiert sind und deren
Drehungen mittels eines Differentialgetriebes überlagert und auf ein Zahnrad des
senkrechten Drehzapfens übertragen werden. An dem auf diese Weise nachgedrehten
Bügel sitzt ein Motor 22', der gegenüber dem Motor 22 synchronisiert ist und den
Scheinwerfer um seine Achse E zu schwenken vermag.
-
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt nun darin, daß die durch
die Leitflächen 3 bis 6 in der im Hauptpatent beschriebenen Weise ausgelösten Stromimpulse
nicht unmittelbar auf die Servomotoren ig, 22 und 24, sondern auf die Motoren ig',
22' und 24' wirken. Mit jedem dieser Motoren ist nun ein Geber ig", 22" und 24"
an sich bekannter Bauart gekuppelt, der die Motoren ig, 22 und 24 synchron antreibt.
Hierdurch wird erreicht, daß trotz der unvermeidlichen Verzögerungen, die in der
Bewegung des verhältnismäßig schweren stabilisierten Körpers durch dessen Masse
verursacht werden, ein völliger Gleichlauf zwischen den Servomotoren am Mutterkreiselkompaß
und den Motoren am stabilisierten Körper erhalten bleibt. Die Leitflächen 3 und
4 steuern also den Motor 24', die Leitflächen 5 und 6 den Motor 2ä' und die Leitflächen.?
und 8 den Motor ig'.
-
Aus der vorstehenden Beschreibung wird also ersichtlich, daß das vom
Hüllkörper 2 gebildete Nachlaufsystem nicht unmittelbar vom Kreiselsystem i aus
gesteuert wird, sondern mittelbar über den ferngesteuerten zu stabilisierenden Körper
mittels der synchronen Motoren i g, i g', 22, 22', 24, 24'.
-
Ferner ergibt sich, daß der Zapfen 17, der vorn Nachlaufsystem 2 in
beliebig verstellbarer Lage getragen und durch die Servomotoren ig, 22 und 24 unabhängig
von allen Schiffsschwankungen und Kursänderungen in unveränderlicher Lage gegenüber
dem Kreiselsystem gehalten wird, stets parallel zur Achse S des stabilisierten Körpers
verbleibt, der seinerseits lediglich um zwei Achsen A und E schwenkbar ist. Der
Servomotor?-.2 erzeugt eine Drehung um eine Achse (die Achse der Zapfen 40), die
zwar gegenüber dem Schiff beweglich ist, aber stets parallel zur Schwenkachse E
des zu stabilisierenden Körpers verbleibt. Die beiden anderen Servomotoren ig und
24 hingegen erzeugen eine Drehung um die Hochachse 43 des Schiffes. Die beliebige
Verstellung des Zapfens 17 gegenüber dem Hüllkörper 2 nach Elevation und Azimut,
die von der Kommandoanlage 13 aus vorgenommen wird, wird selbsttätig auf den zu
stabilisierenden Körper übertragen, wie sich aus folgender Betrachtung ergibt: Der
Einfachheit halber sei angenommen, daß das Schiff geraden Kurs fährt und weder schlingert
noch stampft, und daß die Schwenkachsen der Bügel 14 und 23 genau parallel verlaufen
mögen, wie es Abb. i zeigt. Die Elevation des Zapfens 17 mag nicht go° betragen,
sondern beispielsweise 6o°. Will man die Elevation nun auf 3o° einstellen, so hat
man von der Kommandoanlage 13 aus in bekannter Weise den Motor 15 um so viel Umdrehungen
anzutreiben, als es der gewünschten Änderung der Elevation entspricht. Da das Schiff
ruhig fährt und daher der zu stabilisierende Körper gegenüber seiner Unterlage nicht
verstellt zu werden braucht, befinden sich die die Lage des Bügels 23 bestimmenden
Motoren ig, 22 und 24 in Ruhe. Der Bügel 2,3 liegt also gegenüber dem Schiff
in fester Lage entsprechend der Elevation von 6o° und dem eingestellten Azimut.
Auch der Zapfen 17 wird hierdurch gegenüber dem Schiff festgelegt. Er kann sich
zunächst also weder in der Elevation noch im Azimut bewegen. Hieraus folgt aber,
daß sich das Ritzel des Motors 15, der von der Kommandoanlage 13 aus einige Umdrehungen
erhält, lediglich an dem festgehaltenen Zahnsegment des Bügels 14 abwälzen kann,
ohne zunächst seinerseits den Bügel 14 verstellen zu können. Denn dieser wird ja,
wie erwähnt, mittels des Zapfens 17 vom Bügelaa festgehalten, solange die Motoren22,
24 und ig stillstehen. Der Motor 15 wird also samt dem mit ihm verbundenen Hüllkörper
2 um die Drehzapfen des Bügels 14 geschwenkt. Hierdurch aber erfahren die Leitflächen
5 und 6 eine Verstellung gegenüber der Leitfläche der an dieser Bewegung nicht teilnehmenden
Kreiselsystemkugel i mit der Wirkung, daß die elektrischen Übergangswiderstände
zwischen der Kreiselkugeli einerseits und den Leitflächen 5 und 6 anderseits verschieden
werden und somit ein Strom ausgelöst wird, der den Elektromotor 22' und über 22"
den Elektromotor 22 synchron antreibt. Hierdurch wird der Bügel 23 geschwenkt.
Dieser
nimmt aber mittels des Zapfens 17 den Bügel 14 mit, der seinerseits über den Elektromotor
15 mit dem Hüllkörper 2 verbunden ist, so daß auch dieser geschwenkt wird, und zwar
um die im Ring 27 gelagerten, aus Abb. i ersichtlichen Zapfen. Die Bewegung dauert
so lange an, bis die Leitflächen 5, 6 wieder ihre Normalstellung gegenüber der Kugel
i einnehmen, bis also die Elevation des Zapfens 17 auf 30° eingestellt ist. Tatsächlich
spielt sich der Vorgang so ab, daß die Motoren 22' und 22 bereits während des Laufes
des Einstellmotors 15 in Gang kommen. Die so erreichte Verstellung des Zapfens
17 beläuft sich schließlich genau auf den Winkelwert, um den das Zahnsegment
des Bügels i q. von der Kommandoanlage aus gegenüber dem Hüllkörper 2 verstellt
worden ist.
-
Liegen die Schwenkachsen der beiden Bügel 23 und 14 nicht parallel,
sondern bilden sie einen Winkel miteinander, so tritt eine etwas andere Wirkung
ein: Sobald der Motor 22 infolge einer Umdrehung des Motors 15 in Gang kommt
und den Bügel 23 gegenüber seinem Tragring 21 verschwenkt, so wird der Zapfen 17
und mit ihm der Hüllkörper 2 etwas schräg mitgenommen, so daß nicht nur dieLeitflächen
5 und 6, sondern auch die Leitflächen 3 und 4 ihre Normalstellung verlassen. Daher
kommen nunmehr auch die Motoren 24' und 24 in Gang und führen den Zapfen 17 so lange
in seitlicher Richtung, bis auch die Leitflächen 3 und 4 in ihre Normallage gegenüber
dem Kreiselsystem zurückgekehrt sind.
-
Auch die Vorgänge, die bei stillstehenden Motoren 15 und 12 bei Bewegungen
des Schiffes um die Schlingerachse, die Stampfe achse und die Hochachse eintreten,
sind leicht verständlich. Bei Schwankungen oder Drehungen des Fußes 33 wird der
durch den Zapfen 17 und durch den Kardanring 27 mit dem Träger 2o und seinem
Bügel 23 verbundene Hüllkörper 2 entsprechend bewegt. Dies hat entsprechende Bewegungen
der Leitflächen 3 bis 8 zur Folge, so daß die Motoren i9, 22 und 24 in Gang kommen
und so durch Drehen des Trägers 20 und Verschiebung des Zapfens 17 den Hüllkörper
2 in seine Normalausgangslage zurückführen. Die entsprechenden Bewegungen führt
der stabilisierte Körper der Abb. 3 aus.
-
Am Scheinwerfer braucht der Motor 24' nicht stärker zu sein als die
anderen beiden, im Mutterkreisel dagegen findet bei geringen Elevationen eine Übersetzung
ins Hohe statt, wenn man die Winkelwege des Ringes 21 und des Kontaktpaares 3, 4
betrachtet. In der Nähe der Grenzlage, d. h. wenn die Elevation sehr klein wird,
kann die Übersetzung so hoch werden, daß ein im Vergleich zu dem Motor 24' kräftiger
Empfängermotor 24 und durchaus starre Bügel 23 und 14 erforderlich wären,
um Klemmen und Deformationen dieser Teile auszuschließen. Dies wird ohne weiteres
verständlich, wenn man beispielsweise die Lage ins Auge faßt, - bei der die Zapfen
4o und 41 so zueinander stehen, wie es Abb. i zeigt, während die Elevation des Zapfens
17 sehr niedrig ist. Eine Schwenkung des Kardanringes 27 um seine beiden in Abb.
i nicht ersichtlichen Lagerzapfen hätte dann durch Drehung des Ringes 21 zu erfolgen,
wodurch der Zapfen 17 seitlich verschoben würde. Der Zapfen 17 wäre ja hierbei als
starr mit dem Hüllkörper 2 verbunden zu betrachten. Der Abstand des Zapfens 17 von
den Schwenkzapfen des Kardanringes würde also den Hebelarm darstellen, an dem die
Kraft zur Wirkung kommt. Bei geringer Elevation des Zapfens 17 ist aber dieser
Hebelarm sehr kurz und dies erklärt, weshalb der Motor 24 bei dieser Lage der Teile
außerordentlich große Kräfte aufbringen muß. Zur Vermeidung solcher Nachteile empfiehlt
es sich, zum Servomotor 24 einen Wendemotor parallel zu schalten, der am Träger
2o gelagert sein könnte und den Kardanring 27 um seine in Abb. i nicht ersichtlichen
Lagerzapfen zu schwenken vermag. Eine zeichnerische Darstellung dieses Wendemotors
ist nicht gegeben. Ein solcher Wendemotor würde den Servomotor 24 unterstützen und
so ein Klemmen vermeiden, ohne im übrigen die Wirkungsweise zu beeinflussen. Tritt
dann die Betriebslage ein, in der die Elevation des Zapfens 17 sehr gering wird,
also der Bügel 23 mit der Ebene des Kardanringes 27 ganz oder nahezu zusammenfällt,
so übernimmt der erwähnte Wendemotor die Aufgabe, den Kardanring 27 und somit den
Hüllkörper 2 zur Zurückführung der Leit-. flächen 3 und 4 in die Ausgangslage zu
schwenken. Der Servomotor bleibt hierbei angeschlossen und unterstützt den Wendemotor.
-
Der Motor 22 hat die Aufgabe, die zur Stabilisierung erforderlichen
Änderungen der Elevation des Zapfens 17 gegenüber dem Schiffsdeck beim Schlingern
und Stampfen des Schiffes herbeizuführen und außerdem die notwendige Krängungskorrektur
an der Elevation vorzunehmen.
-
Auf diese Weise ist es möglich, die Bewegungen des Scheinwerfers oder
anderer Körper um die A- und E-Achse unmittelbar von den Steuerorganen 3 bis 8 des
Kreiselmuttergerätes steuern zu lassen. Freilich müssen die Motoren kräftig genug
sein, um bei allen praktisch vorkommenden Winkelbewegungen des Schiffes ein wesentliches
Nachhinken zu
vermeiden. Die Trägheitsmomente der zu bewegenden
Massen, hauptsächlich der Motorenanker, haben aber stets zur Folge, daß die Nachlaufeinrichtungen
nicht ganz streng die richtige Lage einnehmen, sondern ein wenig um diese pendeln.
In Abb. ,4 ist dies schematisch und übertrieben angedeutet, wobei die Linie 29 eine
vorgegebene Bewegung des Schiffes um eine Achse, z. B. eine regelmäßige Schlingerschwingung,
bedeutet, während die Linie 3o die Nachdrehung des betreffenden Leitflächenpaars
wiedergibt und erkennen läßt, wie dieses abwechselnd zurückbleibt >>nd wieder voreilt.
Bei entsprechender Dimensionierung der Kräfte läßt sich erzielen, daß diese Pendelungen
klein bleiben und rasch erfolgen. Gänzlich unterdrücken lassen sie sich aber niemals,
schon deswegen nicht, weil die vorgegebenen Bewegungen des Schiffes nicht so regelmäßig
verlaufen, wie Abb. 4 annimmt. Infolgedessen ist es für manche Zwecke von Wichtigkeit,
die Zeitpunkte festzustellen oder auszunutzen, in denen die einhüllende Schlangenlinie
3o die Grundkurve 29 schneidet, in denen also das Leitflächenpaar genau mit der
Kreiselkugel i übereinstimmt. Diese Zeitpunkte sind dadurch festzustellen, daß in
ihnen die dem betreffenden Leitflächenpaar zugeordneten Servomotoren keinen Strom
erhalten, denn nur bei der Abweichung von der richtigen Stellung wird ja Strom in
die Motoren entsendet.
-
In Ausnutzung dieses Umstandes werden erfindungsgemäß in die Leitungen
zu den Motoren i9' und 22' oder i9 und 22 Meßinstrumente oder Relais 31 und 32.
(Abb. 3) eingeschaltet, die ihrerseits bei 33 und 34 einen Kommandostromkreis öffnen,
wenn die Motoren Strom erhalten, oder schließen, wenn kein oder nur wenig Strom
fließt. Je nach der Zeit- oder Stromempfindlichkeit dieser Relais läßt sich auf
diese Weise der Genauigkeitsgrad wesentlich verbessern, wie dies in Abb. 5 durch
die beiden gestrichelten Kurven 35 und 36 angedeutet ist. Käme nur ein Motor in
Frage, so würde nach Abb.4 bei jedem Schlingern eine große Reihe richtiger Zeitpunkte
zur Verfügung stehen, und man könnte die pendelnde Vorrichtung mit fast gleichem
Erfolge benutzen wie eine ganz genau stabilisierte. Aber wenn zwei verschiedene
Stabilisierungsmotoren zusammenarbeiten, werden die beiden Unterbrechungsstellen
der Relais 31 und 32, wie in Abb. 3 angedeutet, hintereinandergeschaltet.
Da immer einige Kreuzungspunkte der Kurven zeitlich annähernd zusammenfallen müssen,
so wird der Kommandostromkreis stets hinreichend oft und lange geschlossen, um den
hierdurch angezeigten Augenblick der Übereinstimmung der wirklichen mit der vorgeschriebenen
Richtung der Achse S zum Abfeuern, wenn es sich um ein Geschütz handelt, oder zum
Anstellen, wenn es ein Scheinwerfer ist, zu benutzen.
-
Auf die Anbringung eines solchen Relais auch im Stromkreis des Motors
24' wird man im allgemeinen verzichten können, da die Seitenkorrektur nur kleine
Werte annimmt.
-
Zur Einstellung von Geschützen ist die Erfindung auch in der Form
verwendbar, daß die Motoren i 9', 24' und 22' nicht unmittelbar das Geschütz, sondern
irgendeine Kommandoeinrichtung steuern. Auch dann bietet die Erfindung den Vorteil,
daß alle Tageseinflußkorrekturen bei der Einstellung der Achsenparallele (Zapfen
i7) am Mutterkompaß nach Höhe und Seite von vornherein berücksichtigt werden können,
also genau und nicht nach einem Näherungsverfahren in der Einstellung des Geschützes
ausgewertet sind.
-
In den Rahmen der Erfindung würde es ferner fallen, wenn der seine
Lage gegenüber Horizont und Meridian einhaltende Bezugskörper, d. h. im beschriebenen
Ausführungsbeispiel die Kreiselkugel, durch andere Mittel ersetzt wäre, etwa durch
einen Körper, der unter Verwendung von Beobachtungsfernrohren horizontal und mittels
eines Kreisel-oder anderen Kompasses im Azimut gehalten würde. Einer der Hauptgedanken
der Erfindung, daß nämlich die Verstellung der mit dem Horizont in Deckung zu haltenden
Teile, hier die Fernrohre, nicht direkt, sondern auf dem Umweg über den um abweichende
Achsen drehbaren Körper bewirkt wird, läßt sich auch hier anwenden. Die an den Horizontfernrohren
tätigen Beobachter betätigen dann jeder einen Schalter für Rechts- und Linkslauf,
der unmittelbar den zugeordneten Empfängermotor 22' oder 24' steuert, mittelbar
aber durch den damit gekuppelten Geber und Nachdrehmotor 22 oder 24 und durch Bügel
23 und 14 das Fernrohr einstellen, bis dieses wieder auf den Horizont gerichtet
ist, wenn es durch Schiffsbewegungen aus diesem herausgebracht worden war.
-
Durch diese mittelbare Steuerung über abweichende Achsen unterscheidet
sich eine derartige Anlage von früheren Vorschlägen, die eine genaue Parallelität
der Drehachsen des Beobachtungsgerätes und derjenigen des zu stabilisierenden Gegenstandes
durch Hand betätigte Schalter am Beobachtungsgerät und Wendemotoren am stabilisierten
Stand zu erreichen suchten.