DE632583C - Anordnung zur Fernstabilisierung eines an Bord eines Schiffes aufgestellten Koerpers - Google Patents

Description

Es ist bekannt, einen an Bord eines Schiffes aufgestellten Körper, z. B. ein optisches Gerät, dadurch zu stabilisieren, daß er unter Fernsteuerung durch "einen Kreisel mittels Servomotore um zwei zueinander senkrechte, waagerechte Achsen gedreht wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine solche Anordnung und ist dadurch· gekennzeichnet, daß die Drehung des Körpers durch schiffsfest angeordnete hydraulische Motore bewirkt wird, deren Steuerorgane von dem räumlich getrennt von dem zu stabilisierenden Körper, parallelachsig zu diesem aufgehängten Kreiselträger mit lotrechter Umlaufachse durch mechanische Verbindungsglieder verstellt werden. Diese Gesamtanordnung bietet den Vorteil, daß man sowohl den Kreisel als auch die hydraulischen Servomotore räumlich getrennt von dem zu stabilisierenden Körper in geschützter Lage aufstellen kann, ohne daß es erforderlich würde, elektrische Servomotore zu verwenden, die infolge des hohen Trägheitsmomentes ihrer umlaufenden Anker den Steuerimpulsen des Kreisels nicht so genau zu folgen vermögen wie die bekannten, auch schon zur rückwirkungsfreien Übertragung der Steuerstellung eines Kreisels vorgeschlagenen hydraulischen Servomotore, die sich auch durch höhere Betriebssicherheit auszeichnen.

Zur Steuerung dient vorzugsweise ein an

sich bekanntes Kreiselgerät, bei dem der Träger des Kreisels mit gewöhnlich lotrechter Umlaufachse an Drehungen des Schiffes um die Hochachse teilnehmend in Kardanringen ruht, die je einen Servomotor steuern. Erfindungsgemäß ist nun weiterhin die kardanische Aufhängung des Kreisels mit den Steuerorganen der beiden in an sich bekannter Weise hydraulisch wirkenden Servomotore je durch Gestänge verbunden. Diese Steuerorgane werden hierbei jeweils durch ihre Servomotore mittels eines Überlagerungsgetriebes nach jedem Antriebsimpuls in bekannter Weise in die Ausgangstage zurückgestellt. Die Steuerorgane sind als Strahldüsen ausgebildet, was an sich ebenfalls bekannt ist.

Zur Erzielung höchster Empfindlichkeit wird die mechanische Reibung der Strahldüsen dadurch verringert, daß diese je von einer Hohlwelle getragen sind, der die Druckflüssigkeit von beiden Enden her zugeführt wird.

Es hat sich gezeigt, daß die hydraulischen Servomotore, deren Kolben zweckmäßig durch Kurbeltriebe und umlaufende Wellen mit dem zu stabilisierenden Körper gekuppelt sind, mit so hoher Empfindlichkeit gesteuert werden, daß sie die Grundplatte des zu stabilisierenden Gerätes trotz Schlingerns und Stampfens des Schiffes genau im wahren Horizont halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht. In diesen zeigt Fig. ι eine schaubildliche, teilweise sehe-

matisch gehaltene Gesamtansicht des Kreiselapparates tmd der Servomotore,

Fig. 2 einen Servomotor mit schaubild^ licher schematischer Darstellung der Stfa|i| düse und Veranschaulichung des hydrj&|p sehen Zylinders und seines Steuerschiebef||||| Hand eines in Achsenrichtung verlaufende# Schnittes und

Fig. 3 einen Schnitt durch den oberen Teil ίο des Servomotorgehäuses längs der Strahldüsenwelle.

Wie Fig. ι erkennen läßt, trägt der auf einem Fuß 26 schiffsfest angeordnete Korb 25 an zwei einander waagerecht gegenüberliegenden Zapfen 45 einen Kardanring 19, in dem der Kreiselträger in Gestalt eines Kreiselgehäuses 23 mittels zweier Zapfen 46 aufgehängt ist, die sich, den Zapfen 45 gegenüber um 90 ° versetzt, in Durchmesserrichtung gegenüberliegen. Das Kreiselgehäuse 23 enthält einen in der üblichen Weise elektrisch angetriebenen Kreisel mit normalerweise lotrechter Achse und weist oben einen in der Richtung der Kreiselachse liegenden Stift 18 auf, der in einem Längsschlitz 17 eines Bügels 15 spielt. Der Bügel 15 ist mit seinen Enden am oberen Rand des Korbes 25 auf zwei sich waagerecht gegenüberliegenden Zapfen 24 gelagert, die gegenüber den Zapfen 45 um 90 ° versetzt sind.

Der Apparat wird an Bord vorzugsweise so aufgestellt, daß die Achse der Zapfen 45 in der Längsrichtung des Schiffes verläuft. Beim Stampfen des Schiffes hält der Stift 18 daher den Bügel 15 fest und verstellt ihn dadurch gegenüber dem Schiff um den jeweiligen Stampfwinkel. Der Kardanring 19 wird alsdann beim Schlingern des Schiffes um den jeweiligen Schlingerwinkel relativ zum Schiff verstellt.

Die beiden um die schiffsfesten, zueinander rechtwinkligen, waagerechten Achsen der Zapfen 24 und 45 schwingend gelagerten Bügel 15 und 19 dienen dazu, je einen hydraulischen Servomotor zu steuern. Zu diesem Zweck ist der Bügel 15 mit einem zu seiner Schwingachse parallelen Zapfen 47 versehen, der durch eine waagerechte Stange 13 mit dem oberen Arm eines lotrechten doppelarmigen Schwinghebels 12 verbunden ist. Dieser ist bei 38 an einem waagerechten Lenker 37 gelagert und mit seinem unteren Arm bei 8 . an einem lotrechten Lenker 50 befestigt, der seinerseits bei 51 an einem Lagerbock des schiffsfesten Servomotorgehäuses gelagert ist. Der Lenker 37, der bei Schwingungen des Bügels 15 hin und her bewegt wird, ist als Führung für eine Stange ausgebildet, mit der er durch Federn verbunden ist und die an einem Arm 48 einer waagerechten Hohlwelle angreift, die im Servomotorgehäuse um ihre Längsachse 40 drehbar gelagert ist und die nach unten ragende Strahldüse 39 trägt. Jede Schwingung des Bügels 15 hat somit l^jgne Schwenkung der Strahldüse um die uchse 40 zur Folge. Die Federn im Innern jp|gs Lenkers 37 verhindern, daß die Strahldüse von dem sehr starken Kreisel gegen das Gehäuse gepreßt und verbogen wird, wenn die Nachlaufvorrichtung infolge irgendwelcher Störungen, z. B. wegen Ausbleibens des Öldruckes, nicht arbeitet.

Die Lagerung' der Strahldüse ist aus Fig. 3 des näheren ersichtlich. In die eine Wandung des Gehäuses 5 des Servomotors und in einen ihr gegenüberliegenden, am Gehäuse angeschraubten Lagerbock 53 sind einander zugewandte, kegelige Hohlzapfen 54, 55 eingeschraubt und verstellbar durch Gegenmuttern gesichert, denen durch Rohrleitungen 4, 56, 11 Drucköl zugeführt wird. Auf den Kegelflächen der Hohlzapfen ruht mit ihren Enden die zweckmäßig zweiteilig ausgeführte Hohlwelle 49, an die durch Überwurfmutter 58 die Strahldüse 39 angeschraubt ist, deren Gewicht durch ein Gegengewicht 59 ausbalanciert wird, dessen Befestigung aus Fig. 3 ersichtlich, ist. Durch die beiderseitige Zuleitung des Drucköls zur Hohlwelle 49 wird diese von jedem Axialschub befreit und, beiderseits auf einer dünnen Ölschicht schwimmend, völlig reibungsfrei gelagert, so daß alle auf den Kreisel rückwirkenden Reibungskräfte vermieden werden.

An den Gehäuseteil 5 ist ein waagerechtes zylindrisches Gehäuse 64 angeflanscht, in dem ein ■ Kolbenschieber 41 geführt ist, wie es Fig. 2 schematisch veranschaulicht· Das Gehäuse 64 ist beiderseits abgeschlossen,, so daß zwischen seinen Enden und den Stirnseiten des Kolbenschiebers Zylinderräume entstehen. Von diesen gehen zwei Längsbohrungen 57,60 des Kolbenschiebers aus, die unterhalb der Strahldüse44 in deren Bewegungsebene nebeneinander münden. Sobald 'der Bügel 15 eine Schwenkung erfährt, überträgt er diese durch die Verbindungselemente 13, 12, 37, 48 und 49 auf die Strahldüse 39, die ihren Ölstrahl auf die eine oder die andere Mündung richtet, und dadurch in dem einen oder dem anderen stirnseitigen Zylinderraum einen Überdruck erzeugt, welcher eine Verschiebung des Kolbenschiebers 41 herbeiführt. In seiner in Fig. 2 veranschaulichten Mittelstellung verschließt der Kolbenschieber die Mündungen zweier im Gehäuse 64 vorgesehener Bohrungen, von denen Druckleitungen 61, 62 zu dem Zylinder 63 · des Steuerkolbens führen. Der durch eine mittlere Ringaussparung des Kolbenschiebers 41 gebildete freie Raum ist durch eine entsprechende Bohrung des Schiebergehäuses 64 und eine Druckleitung 65 an

die Druckölleitung 4 angeschlossen, während zwei seitliche Ringaussparungen des Schiebers durch Bohrungen des Gehäuses mit einer zur Ölquelle zurückführenden Abflußleitung 2. in Verbindung stehen.

Im Gehäuse 63 ist ein Steuerkolben 36 geführt, der durch eine Pleuelstange 35 mit einer in seinem Gehäuse gelagerten Kurbelwelle 33 verbunden ist. Sobald sich der Steuerschieber 41 einer Verstellung der Strahldüse 39 zufolge verschiebt, verbindet er die eine der Rohrleitungen 61, 62 mit der Öldruckleitung 65 und die andere mit der Ölabfhißleitung 2. Da die Leitung 61 im Kopf des Zylinders 63, die Leitung 62 aber im Kurbelgehäuseteil mündet, verschiebt sich hierdurch der Steuerkolben 36 und ruft eine Drehung der Welle 33 hervor. Die Anordnung ist derart getroffen, daß der größtmögliche

ao Kolbenhub die Kurbel nur um einen derart beschränkten Winkel zu drehen vermag, daß diese nicht in die eine oder die andere Totpunktstellung gelangen kann.

Mit der Welle 33 ist nun eine nicht näher dargestellte waagerechte, schiitsfest angeordnete Achse gekuppelt, die parallel zur Achse der Zapfen 24 verläuft und mit dem zu stabilisierenden Körper in der gleichen Weise in Verbindung steht wie der Bügel 15 mit dem Kreiselträger 23. Diese Kupplung erfolgt durch geeignete mechanische Übertragungselemente, deren Übersetzungsverhältnis so gewählt ist, daß die betreffende Stabilisierungsachse durch die Welle 33 um denselben Win- kel geschwenkt wird, um den der Bügel 15 schwingt·

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, dient als Übertragungselement ein auf der Welle 33 befestigter Zahnsektor 32, der mit dem Ritzel 31 einer Welle 30 kämmt. Die Welle 30 verläuft zu dem zu stabilisierenden Gerät. Die Ausschaltung des Servomotors nach Herbeiführung der erforderlichen Winkeldrehung der Welle 33 wird durch folgende Anordnung bewirkt: Mit der Welle33 ist durch ein Kegelräderpaar 34 eine Welle 6 gekuppelt, die ihrerseits durch ein weiteres Kegelräderpaar 7 mit einer Welle 66 in Verbindung steht. Die Welle 66 trägt eine Trommel 9, auf deren Umfang ein Metall- oder Stahlband 10 mit seinem einen Ende befestigt ist. Mit seinem anderen Ende greift das Metall- oder Stahlband am unteren Ende des Armes 50 an, der unter der Spannung einer Zugfeder 14 steht und das Metallband straff zu; halten sucht.

Setzt sich der Steuerkolben 36 des Servomotors in Gang, so bewirkt er eine Drehung der Trommel 9 und dadurch eine Verschiebung des Punktes 8 in der entgegengesetzten Richtung, in der die den Servomotor einschaltende Verschiebung des Lenkers 13 · erfolgt war. Der doppelarmige Hebel 12 stellt ein Überlagerungsgetriebe dar, mittels dessen die Strahldüse 39 sowohl durch den Lenker 13 als auch zwecks ihrer Rückführung in die Ausgangslage durch den Servomotor' verstellt wird. Der Steuerkolben 36 wird daher stillgesetzt, sobald der Kreiselträger 23 die zum Ausgleich des Stampfwinkels erforderliche Bewegung des Servomotors bewirkt hat. .

In entsprechender Weise bewirken Änderungen des Schlingerwinkels des Schiffes die Einschaltung eines zweiten Servomotors 28, dessen Strahldüsengehäuse bei 75 und dessen Steuerschieberzylinder bei 67 veranschaulicht ist und welchem das Drucköl durch eine Leitung 3 zugeführt und durch eine Leitung 1 abgeführt wird. Eine Beschreibung dieses Servomotors und seiner Wirkungsweise erübrigt sich. Seine Strahldüse wird wiederum durch ein überlagerungsgetriebe in Gestalt eines doppelarmigen Hebels 21 verstellt, der hinsichtlich seiner Anordnung und Wirkungsweise dem Hebel 12 entspricht. Sein oberes Ende ist durch einen Lenker 20 mit einem aufrechten Ansatz 22 des Kardanringes 19 verbunden, so daß die Schwingungen des Kardanringes um seine schiffsfesten Zapfen 45 die Einschaltung des zweiten Servomotors herbeiführen. Dieser wird wiederum durch ein Stahlband 2¹J ausgeschaltet und treibt mittels Zahnsektors und Ritzels eine Welle29 an, die mit dem zu stabilisierenden Gerät m der gleichen Weise in Verbindung steht wie der Kardanring mit dem Kreiselträger.

Es verkörpert also die Stellung des Hebels 12 gegenüber dem Schiff jederzeit den jeweiligen Stampf winkel und die des Hebels 21 den jeweiligen Schlingerwinkel, und die Drehungen der beiden Hebel 12 und 21 gegen das Schiff werden, ins Rasche übersetzt, durch die kraftgebenden Wellen 30 und 29 auf den stabilisierten Gegenstand übertragen und erst hier wieder zusammengesetzt.

In bekannter Weise können ferner in den Getriebezug der Wellen 30 und 29 Differentiale, z. B, Planetengetriebe (nicht näher dargestellt), eingeschaltet sein, damit von Hand eine Feineinstellung des zu stabilisierenden Körpers bewirkt werden kann. Dies gibt die Möglichkeit, den zu stabilisierenden Körper bei etwaigen Abweichungen des Stiftes 18 aus der wahren Vertikalen nach Beobachtungen der Kimm- oder anderer Kreiselapparate oder eines Pendels genau einstellen zu können. Es genügt daher, daß der Kreiselträger 23 seine Achse annähernd senkrecht hält und somit das Gerät nur gegen die rasch verlaufenden Schlinger- und Stampfbewegungen stabilisiert, während die genaue horizontale Einstellung des zu stabilisierenden Körpers von Hand erfolgt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Anordnung zur Fernstabilisierung eines an Bord eines Schiffes aufgestellten Körpers, z. B. eines optischen Gerätes, durch unter Kreiselsteuerung erfolgende Drehung des Körpers um zwei zueinander senkrechte, waagerechte Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung des Körpers durch schiffsfest angeordnete hydraulische Motore bewirkt wird, deren Steuerorgane von dem räumlich getrennt von dem zu stabilisierenden Körper, parallelachsig zu diesem aufgehängten Kreiselträger mit lotrechter Umlaufachse durch mechanische Verbindungsglieder verstellt werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, bei der der Träger eines Kreisels mit gewöhnlich lotrechter Umlaufachse an Drehungen des Schiffes um die Hochachse teilnehmend in Kardanringen ruht, die je einen Servomotor zur Erzeugung der Stabilisierungsbewegungen steuern, dadurch gekenn- zeichnet, daß die in an sich bekannter Weise hydraulisch wirkenden, durch ihre Motore jeweils mittels Überlagerungsgetriebe zurückgestellten Steuerorgane (39) der beiden Servomotore je durch Gestänge mit der kardanischen Aufhängung verbunden und als Strahldüsen ausgebildet sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahldüse (39) von einer Hohlwelle getragen wird, der die Druckflüssigkeit von beiden Enden her zugeführt wird.

   ' Hierzu 1 Blatt Zeichnungen