DE570254C - Fernsteueranlage fuer Triebwerke zum Bewegen schwerer Massen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fernsteueranlage für Triebwerke zum Bewegen schwerer Massen, bei denen sich der einzustellende Gegenstand, z. B. ein Geschützturm, selbst-— 5 tätig entsprechend den Bewegungen eines von ihm entfernten Gebers verstellt. Ausgehend von jenen bekannten Fernsteuersystemen, die sich zur Übertragung der nachzubildenden Bewegung vom Geber zum Empfänger zweier sich gegenseitig beeinflussender Gruppen von Übertragungsmitteln — einer Wegsteuerung und einer Geschwindigkeitssteuerung — bedienen, und für den Fall, daß der Antriebsmotor des einzustellenden Gegenstandes in der bekannten Leonard-Schaltung so betrieben wird, daß die Felderregung seines Steuergenerators unter dem Einfluß der Gebergeschwindigkeit steht, ist nach der Erfindung im Stromkreis der Wegsteuerung ein Relais vorgesehen, durch das die Felderregung des von der Gebergeschwindigkeit beeinflußten Steuergenerators für den Antriebsmotor des einzustellenden Gegenstandes bei Übereinstimmung seiner Stellung mit der des Gebers gedrosselt oder ausgeschaltet wird. Diese Relaisschaltung zeichnet sich gegenüber den bekannten Anordnungen durch große Einfachheit, schnelle und sichere Wirkung aus und ist besonders da am Platze, wo sich die Einstellungen des Gebers ohne Einhalt in rascher Folge zu einer fortlaufenden, in Richtung und Geschwindigkeit wechselnden Be-

wegung aneinanderreihen, wie dies z. B. bei der Fernsteuerung von Geschützen auf Schiffen beim Übertragen von Bewegungen zum Ausgleich der durch die Schiffsschwankungen geschaffenen Schieflage des Geschützes der Fall ist.

Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Darstellung in Abb. r den Gegenstand der Erfindung an einer sonst bekannten Fernsteueranlage. Abb. 2 zeigt ein Geschwindigkeitszeitdiagramm des steuernden Teils (Geber) und des ferngesteuerten Teils (Empfänger) der Anlage bei beispielsweise gleichmäßig beschleunigter und verzögerter Bewegung des steuernden Teils.

Mit A und B sind die an der Geber- bzw. an der Empfängerstelle befindlichen und eine Wegsteuerung bildenden Kontaktgetriebe bezeichnet. Sie sind durch Leitungen c miteinander verbunden und bilden über eine Stromquelle d und das Relais e in der Leitung / einen geschlossenen Stromkreis. Das Kontaktgetriebe A am Geber kann vermittels der Welle a_x von einem Schneckengetriebe a₂ von Hand oder motorisch angetrieben werden. Auf der Geberwelle a_t ist das Zahnrad a₃ aufgekeilt, welches über das Ritzel a₄ den Anker eines kleinen fremderregten Generators G antreibt. Der Drehsinn und die Umlaufzahl des Generatorankers ändern sich demnach zwangsläufig mit den Bewegungen der Geberwelle O₁. Bei ungleichförmigem oder in der Richtung

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Hermann Sundhausen in Essen und Dipl.-Ing. Ludwig Cordes in Düsseldorf.

- gewendetem Antrieb gibt der Generator G dementsprechend eine in Stärke und Richtung wechselnde Spannung ab. Seine Klemmen ^₁ und g₂ sind durch die Leitungen H₁ und A₂ mit der Feldwicklung I₁ eines Leonard-Generators / verbunden, dessen Anker mittels des Motors K gedreht wird. Die Klemmen i₂ und i_s des Generators / sind durch die Leitungen JK₁ und m₂ mit den Klemmen I₁ und I₂ ίο des Antriebsmotors L für den anzutreibenden Teil verbunden, dessen Wicklung /₃ vom Netz gespeist wird. Die mit dem hier nicht gezeigten anzutreibenden Teil, z. B. einem Geschützturm, gekuppelte Ankerwelle I₄ des An-J₅ triebsmotors L ist außerdem in das Empfängerkontaktgetriebe B eingeführt und teilt diesem die jeweilige Stellung des anzutreibenden Teiles mit.

Die von dem Generator G erzeugte Spannung wird der Feldwicklung des Leonard-Generators / aufgedrückt, der seinerseits ebenfalls eine sich entsprechend der Richtung und Stärke seines Erregerstroms ändernde Spannung an den Antriebsmotor L abgibt. Der λίοίοΓ L läuft hiernach im einen oder anderen Drehsinne und mit wechselnder Geschwindigkeit. Sein Drehsinn und seine Umlaufzahl sind von den Bewegungen der Geberwelle O₁ und damit von denen des Kontaktgetriebes A am Geber abhängig. Wenn die Geberwelle a_t rasch getrieben wird, so wird sich auch der Antriebsmotor L entsprechend rasch drehen, und umgekehrt. Die Geschwindigkeitsänderung beider erfolgt in ganz gleichem Maße, und zwar kontinuierlich, da die Spannung des Erregergenerators G und folglich auch die des Leonard-Generators / entsprechend der Drehzahländerung des Generatorankers G fällt oder steigt. Sobald die Geschwindigkeit der Geberwelle CL₁ sinkt, fällt die Spannung des Erregergenerators G₃ mithin auch die des Leonard-Generators /. Die elektromotorische Gegenkraft des Antriebsmotors L übersteigt alsdann seine augenblickliche Klemmenspannung und erzeugt einen Strom, der über dem Anker des Generators / entgegengesetzt dem Betriebsstrom verläuft und bremsend auf die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors L einwirkt. Kommt die Geberwelle C₁ zum Stillstand, so sinkt die Spannung des Leonard-Generators / unmittelbar auf Null herab, der Motoranker L ist über den Anker des Generators / kurzgeschlossen und kommt unter der Einwirkung des auftretenden Brems-Stroms rasch zum Stillstand.

In den Erregerstromkreis K₁-I₁-Iu des Leonard-Generators / ist ein Widerstand m eingeschaltet, der durch einen Schalter?! unter der Wirkung der Feder 0 kurzgeschlossen werden kann. Das Einschalten des Widerstandes m in den Erregerstromkreis H₁-I₁-Ii₂ erfolgt vermittels des Relais e durch Anheben des Schalters η bei Stromfluß im Stromkreis c-f der Kontaktgetriebe A und B des Gebers und des Empfängers.

Bei der Beschreibung der Wirkungsweise sei vom Ruhezustand der Anlage ausgegangen, wobei die verstellbaren Gegenkontaktstücke in A und B auf den bezüglichen Kontaktfolgen stellungsgleich liegen, somit durch Stromschluß im Stromkreis c-d-f der Anker des Relais e anzieht und durch das Anheben des Schalters η der Widerstand ni in den Erregerstromkreis H₁-I₁-H₂ des Leonard-Generators / eingeschaltet ist.

Es soll vermittels der Anlage beispielsweise eine gleichförmig beschleunigte und verzögerte Bewegung übertragen werden, wie sie sich auf schlingernden Schiffen für das Seitenrichten eines Geschützes ergibt. Der Antriebswelle O₁ des Gebers A wird vermittels des Schneckengetriebes a₂ eine Bewegung mitgeteilt, die sich in einem Geschwindigkeitszeitdiagramm nach Abb. 2 als sinusförmiger Linienzug p darstellt. In dem rechtwinkligen Koordinatensystem sind auf der Abszisse die Zeit in Sekunden, auf der Ordinate die Drehzahlen der Geberwelle in der Minute aufgetragen. Der Nullpunkt ο bezeichnet den Beginn der Bewegung der Geberwelle Ci₁. go

Durch die Bewegung der Geberwelle Cf₁ (Abb. ι) wird das Kontaktgetriebe A gedreht, und seine Gegenkontaktstücke wandern von den Kontakten der Kontaktfolgen ab, die leitend mit denen der Kontaktfolgen des Empfängergetriebes B verbunden sind, auf denen sich dessen Gegenkontakte befinden. Dadurch wird der Stromfluß im Stromkreis c-d-f unterbrochen, und der Anker des Relais e gibt den Schalter η frei, der unter der Wirkung der Feder 0 den Widerstand m im Erregerstromkreis H₁-I₁-H₂ des Leonard-Generators / kurzschließt. Zugleich mit Beginn der Drehung der Geberwelle Gt₁ wird der Anker des Erregergenerators G in Drehung versetzt, der somit nach Maßgabe seiner Drehgeschwindigkeit den Leonard-Generator / erregt. Der Antriebsmotor L nimmt eine entsprechende Drehzahl an und setzt den anzutreibenden Teil und das Kontaktgetriebe des Empfängers B in Drehung. Die Bewegung, die der Ankerwelle l_t des Motors L hierbei während des ganzen Bewegungsvorganges erteilt wird, ist in Abb. 2 als der Linienzug q eingetragen. Es ist hieraus ersichtlich, daß die Bewegung der Motorankerwelle I₁ gegenüber der Bewegung der Geberwelle C₁ um eine geringe Zeitspanne verspätet einsetzt. Das ist unvermeidlich und irklärt sich aus der Breite der Kontakte der Kontaktfolgen am Geber und Empfänger und dem Anlaufverzug im elektrischen Teil der Jbertragungsvorrichtung. Die Geberwelle CL₁

hat also schon einen bestimmten Weg zurückgelegt und eine gewisse Drehgeschwindigkeit erreicht, wenn die Motorankerwelle Z₄ anfängt, sich zu bewegen.

Würden nun die Verhältnisse in der elektrischen Übertragungsanlage so gewählt sein, daß die Geschwindigkeitsänderungen der Motorankerwelle Z₄ genau mit den Beschleunigungen und Verzögerungen der Geberwelle %

ίο übereinstimmen, die Geschwindigkeitszeitkurve der Ankerwelle Z₄ demnach (Abb. 2) als nahezu äquidistanter Linienzug r unter der Kurve ρ der Geberwelle % verlaufen würde, so bedeutete solches, daß am Ende des Bewegungsvorganges die von den Wellen % und Z₄ zurückgelegten Wege, die durch die von den Kurven mit der Abszisse angeschlossenen Flächen dargestellt werden, nicht gleich sind und somit das Empfängerkontaktgetriebe B und der einzustellende Gegenstand nicht die vom Geber diktierte Stellung einnehmen, sondern zurückgeblieben sind.

Es ist nicht möglich, die Verhältnisse innerhalb der elektrischen Übertragungsvorrichtung (der Leonard-Schaltung) so abzustimmen, daß für sämtliche zu übertragenden Bewegungen durch diese Vorrichtung allein eine synchrone Bewegungsübertragung vom Geber auf den Empfänger erzielt werden könnte. Das geschieht erst durch die Relaissteuerung für die Leonard-Schaltung mittels der Kontaktgetriebe des Gebers und des Empfängers. Die Übertragung der Bewegung durch das Leonard-Aggregat läßt man in der Weise erfolgen, daß der Antriebsmotor L sich etwas rascher als der Geber dreht, so daß der anzutreibende Teil, wenn der Antriebsmotor unbeeinflußt von den Kontaktgetrieben des Gebers und des Empfängers arbeiten würde, dem Gebergetriebe voreilte. Der Verlauf der Motorankerwellenbewegung in diesem Falle ist in Abb. 2 durch die Kurve q_t dargestellt.

Sobald die anfänglich des Bewegungsvorganges gegenüber der Geberwelle O₁ etwas zurückgebliebene Motorankerwelle Z₄ zufolge der ihr erteilten höheren Drehzahl den Vorsprung der Geberwelle a_t aufgeholt hat, kommen die Gegenkontaktstücke im Gebergetriebe A und Empfängergetriebe B stellungsgleich auf den bezüglichen Kontaktfolgen zu stehen. Der Strom im Stromkreis c-d-f wird geschlossen, und das Relais e schaltet unter Anheben des Ausschalters η den Widerstand μ in den Erregerstromkreis It₁-I₁-Iu des Leonard-Generators / ein, wodurch der Erregerstrom des Generators 7 geschwächt wird und, wie vorbeschrieben, unter Bremswirkung der durch den Motor L erzeugten Gegenspannung augenblicklich die Drehzahl der Motorankerwelle Z₄ sich verringert und unter die Geschwindigkeit der Geberwelle Ct₁ fällt. Da diese ohne Einhalt weiterläuft, wiederholt sich da.s beschriebene Spiel bis zum Stillstand der Geberwelle O₁.

Die genau übereinstimmenden Stellungen von Geber- und Empfängergetriebe und die durch Einschalten des Widerstandes m zwangsläufig bedingten Verminderungen des Erregerstromes für den Leonard-Generator J zeigen sich im Geschwindigkeitsdiagramm q der Motorankerwelle % in den oberen Spitzen q₂ der Kurve, das Kurzschließen des Widerstandes ni in den unteren Spitzen q«.

Die Motorankerwellenkurve q überschneidet wechselnd die Geberwellenkurve p, und es liegt in der Natur der Steuerung, daß die Summe der über der Kurve p liegenden, von den beiden Linienzügen eingeschlossenen Flächenstücke gleich der Summe der unter der Kurve ρ liegenden ist. Die von den Kurven ρ und q mit der Abszisse gebildeten Flächenstücke sind demnach gleich groß, d. h. die von der Geberwelle B₁ und der Motorankerwelle Z₄ während des ganzen Bewegungsvorganges zurückgelegten Wegstrecken stimmen miteinander überein, und der anzutreibende Teil hat am Schluß des Bewegungsvorganges genau die vom Geber diktierte Stellung. Man hat es durch geeignete W⁷ahl der magnetischen Sättigung des Leonard-Generators J in der Hand, die Gangart des Antriebsmotors L der Gangart der Geberwelle % derart günstig anzupassen, daß sich die Kurve q auf allen ihren Teilstrecken möglichst an die Kurve ρ anschmiegt, wodurch über die ganze Dauer des Bewegungsvorganges eine nahezu synchrone Bewegungsübertragung erreicht ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fernsteueranlage für Triebwerke zum Bewegen schwerer Massen unter Anwendung von eine Wegsteuerung und eine Geschwindigkeitssteuerung enthaltenden Übertragungsmitteln zwischen Geber und Empfänger, gekennzeichnet durch ein im Stromkreis (c-d-f) der Wegsteuerung (A-B) befindliches Relais (e), durch das die Felderregung des von der Gebergeschwindigkeit mittels der Geschwindigkeitssteuerung (G-Z₁) beeinflußten Steuergenerators (/) für den Arbeitsmotor (L) bei übereinstimmender Stellung von Geber und Empfänger gedrosselt oder ausgeschaltet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen