DE649140C - Trag- und Einstellvorrichtung fuer kinematographische Aufnahmevorrichtungen fuer Flugzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung hat eine nach allen Richtungen verstellbare Tragvorrichtung zum Gegenstand, die im besonderen für an Bord von Luftschiffen oder Flugzeugen aufgestellte kinematographische Aufnahmevorrichtungen und auch für andere Vorrichtungen benutzt werden kann.

Wenn eine kinematographische Aufnahmevorrichtung auf einer Vorrichtung mit wechselnden Bewegungen und Geschwindigkeiten, beispielsweise auf einem Flugzeug, aufgestellt wird, so lassen sich die verschiedenen Steuerungen für das Verschwenken der Aufnahmevorrichtung, die, um das Objektiv in Richtung des anvisierten Gegenstandes zu halten, schnell vorgenommen werden müssen, nur schwierig in Einklang miteinander bringen, wenn der anvisierte Gegenstand oder die die Aufnahmevorrichtung tragende Maschine sich schnell und vor allem unregelmäßig fortbewegen. Aus diesem Grunde haben die kinematographischen Aufnahmen von Gegenständen mit wechselnder Bewegung oder die Aufnahmen, die von einer Vorrichtung mit wechselnder Bewegung aus gemacht worden sind, im allgemeinen den Fehler, daß der anvisierte Gegenstand nicht im Mittelpunkt des Feldes bleibt und bei der Projektion sich über den ganzen Schirm hin und her zu bewegen scheint, was die Auswertung der Aufnahmen sehr erschwert.

Um diese Nachteile zu beheben, hat man auf einer in Kugellagern laufenden Drehscheibe Tragvorrichtungen mit' Verstellbarkeit in zwei Richtungen. und mit hydraulischem Antrieb angebracht, bei welchen die beiden E.instellbewegungen der Tragvorrichtung durch feststehende hydraulische Pumpen bewirkt werden. Die Steuerung der Pumpen erfolgt hierbei durch einen sowohl vor- und rückwärts als auch seitlich beweglichen Steuerhebel. Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie unter dem Einfluß von Erschütterungen nicht genügend feststeht.

Außerdem lassen sich bei Verwendung der Vorrichtung in einem Flugzeug die vom Winddruck verursachten Drehmomente, nur schwierig ausgleichen, was aber von großer Wichtigkeit ist, denn es ist ja bekannt, daß das ordnungsgemäße Arbeiten von hydraulischen und im besonderen von umlaufenden Kraftübertragungsmaschinen bei geringen Geschwindigkeiten vor allem von dem Grade des Dichthaltens ihrer Organe abhängt, wobei die Dichtheit zunimmt, wenn der Arbeitsdruck abnimmt.

Endlich machen die allgemeine Einrichtung der genannten Vorrichtung und ihre Steuerung die Verwendung bei großen Gesichtsfeldern sehr schwierig, da die die Aufnahmen machende Person an einer bestimmten Stelle für die Steuerungen und in der Nähe einer Visiervorrichtung bleiben muß, die sich mit der Tragvorrichtung oder wie sie dreht.

Für auf Flugzeugen aufzustellende Maschinengewehre ist auch schon vorgeschlagen worden, ein mit einer Höhensteuerung versehenes kreisbogenförmiges Drehgestell zu

verwenden, durch welches das Maschinengewehr zwecks Verfolgung des Zieles von Hand aus nach der Seite und nach der Höhe verschwenkt werden kann.
Um die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen, ist eine Tragvorrichtung, die mit dem kinematographi sehen· Aufnahmeapparat oder einer ähnlichen Vorrichtung verbunden wird und mit einer Steuervorrichtung versehen to ist, durch die sie in senkrechter Richtung in beschränktem Ausmaße verschwenkt werden kann, auf einer Drehscheibe angebracht, an der gemäß der Erfindung ein Sitz für die die Aufnahmen machende Person befestigt und die nötigen Servomotoren mit hydraulischer Kraftübertragung angebracht sind, welche in an sich bekannter Weise durch eine einzige Steuervorrichtung gesteuert werden. Ferner ist an der Drehscheibe eine den Winddruck ausgleichende Vorrichtung angebracht, durch welche, wenn die Drehscheibe entgegen der Windrichtung verschwenkt wird, die hierfür von den hydraulischen Antriebsvorrichtungen benötigte Kraft· verringert wird, wodurch *s außerdem auch das ordnungsgemäße Arbeiten der Vorrichtung bei geringen Drehgeschwindigkeiten verbessert und infolgedessen auch das Anwendungsgebiet der Vorrichtung vergrößert werden kann.

In der Zeichnung ist die Trag- und Einstellvorrichtung gemäß der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform, wie sie bei einem Flugzeug zur Befestigung einer kinematographischen Aufnahmevorrichtung benutzt werden kann, veranschaulicht, und zwar ist

Fig. ι eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Winddruckabgleichvorrichtung,

Fig. 3 ein Schnitt einer Einzelheit, die die Einrichtung eines Rückschlagventils zeigt.

Die Vorrichtung (Fig. 1) besteht aus einer

Drehscheibe i, welche durch Vermittlung eines runden Rahmens 2 und der Kugellager 3 auf einem kreisbogenförmigen Gleitlager 4 ruht, das beispielsweise durch die Laschen 5 an irgendeiner geeigneten Stelle eines Luftschiffes oder Flugzeuges, beispielsweise auf dem Kielschwein eines Flugzeuges, befestigt werden kann.

Auf der Drehscheibe 1 sind die Konsolen 6 befestigt, die an ihrem oberen Ende mit Lagern 7 versehen sind, in welchen die Tragwelle 8 einer schwenkbaren Platte 9, welche die Vorrichtung 10 für die kinematographischen Aufnahmen trägt, drehbar gelagert ist. An den mit der Drehscheibe 1 fest verbundenen Armen 12 ist ein Sitz 11, beispielsweise in Form eines Fahrradsattels, angebracht, so daß die die Aufnahmen machende Person das Ziel verfolgen kann, ohne daß sie ihre Stellung weder gegenüber der Aufnahmevorrichtung 10 noch gegenüber den Antriebs vorrichtungen zu verändern braucht. An der Drehscheibe 1 ist ferner ein hydraulischer Servomotor 13 mit einem elektrischen Antriebsmotor 14 befestigt, deren Schaltvorrichtung 15 irgendeiner geeigneten Ausführungsform durch eine Schubstange 16 mit einem Schalthebel 17 verbunden ist, dessen Steuerende in der Nähe der die Aufnahmen machenden Person liegt. Der genannte Hebel geht durch eine öffnung ιS der genannten Drehscheibe und ist durch eine Gabel 19 an das freie Ende einer Steuerwelle 20 angelenkt, die in den Lagern 21 drehbar angeordnet und mit einem Kurbelarm 22 versehen ist, durch welchen eine in der Leistung veränderliche hydraulische Pumpe 23, die mit einer hydraulisch betätigten Steuervorrichtung 24 in Verbindung steht, in Betrieb gesetzt werden kann. Durch diese Anordnung ist erreicht, daß die Verschiebung des Hebels 17 nach der Seite, d. h. in Richtung der Pfeile F oder F', ohne Einfluß auf den Kurbelarm 22 ist, daß aber durch diese Seitenverschiebung die Schaltvorrichtung 15 des hydraulischen Servomotors 13 oder der Antriebsvorrichtung für die Seitenverschwenkung der Drehscheibe betätigt wird. Wird dagegen der genannte Hebel in Richtung des Pfeiles G, also rechtwinklig zur Richtung der Pfeile F, F', oder in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil G bewegt, was ohne Einfluß auf die Vorrichtung 15 ist, so wird der Kurbelarm 22 betätigt und die hydraulische Pumpe 23, welche die Steuervorrichtung 24 speist, in Gang gesetzt.

Durch die Welle 25 des hydraulischen Servomotors 13 wird unter Zwischenschaltung eines geeigneten Reduziervorgeleges ein Zahnrad 26, das in einen an der inneren Wandung des feststehenden Gleitlagers 4 angeordneten Zahnkranz 27 eingreift, angetrieben, so daß die Aufnahmevorrichtung 10 in waagerechter Richtung verschwenkt werden kann. Die Verschwenkungen der Aufnahmevorrichtung in senkrechter Richtung werden dagegen durch die Kolbenstange 28 der Steuervorrichtung 24 erzielt, die durch eine Schubstange 29 mit einem Kurbelarm 30 verbunden ist, welcher an der die schwenkbare Wippe 9 der Aufnahmevorrichtung 10 tragenden Welle 8 befestigt ist.

Jeder Stellung des Hebels 17 entspricht eine Stellung der Steuerorgane der Servomotoren 13 und 23, d.h. also eine gegebeneVerschwenkungsgeschwindigkeit der Vorrichtung in jeder der Grundrichtungen. Die auf dem mit der Drehscheibe 1 fest verbundenen Sattel 11 sitzende Person kann somit, indem sie den inzigen Hebel 17 betätigt, eine in der Zeich-

nung nicht dargestellte Visiervorrichtung genau so in der Richtung des sich bewegenden Gegenstandes, der verfolgt oder kinematographisch aufgenommen werden soll, halten, wie ein Flugzeugführer seine Schußrichtung auf ein Ziel einhält.

Die auf dem Sattel 11 sitzende Person kann also, indem der Hebel 17 in Richtung der Pfeile F, F' geschwenkt wird, die Drehscheibe 1 über die ganze Gleitbahn 4 in eine bestimmte Umdrehung versetzen, wodurch sowohl die Aufnahmevorrichtung 10 als auch die hydraulischen Antriebsvorrichtungen 13 und 23 sowie der Sitz 11 und die die Aufnahmen machende Person selbst mitgedreht werden.

Andererseits wird durch Schwenken des Hebels 17 in Richtung des Pfeiles G oder in entgegengesetzter Richtung, wodurch die Stellung der Drehscheibe 1 jedoch nicht verändert wird, durch die Kolbenstange 28, die Schubstange 29 und den Kurbelarm 30 das Objektiv der Aufnahmevorrichtung 10 in senkrechter Richtung verschwenkt.

Wie bereits angegeben, geht der Hebel 17 durch eine Öffnung 18 der Drehscheibe 1. Durch diese Einrichtung können die erforderlichen Verschwenkungen des Hebels mit großer Genauigkeit durchgeführt werden, da die die Aufnahmen machende Person bei den kleinen Verschwenkungen, die schon durch einen leichten Druck mit dem Finger oder der Hand durchgeführt werden können und nur einen sehr geringen Betrag erreichen, die Hand auf die genannte Drehscheibe aufstützen kann; außerdem haben die Bewegungen des Flugzeuges praktisch keinen störenden Einfluß auf die Bewegunigen der Hand, wenn diese sich auf die Drehscheibe gut abstützen kann, die zu diesem Zwecke auch noch mit Riefen oder kleinen Vorsprängen versehen sein kann.

Die aus den Erschütterungen und Schwingungen sich ergebenden Richtungsverschie-

+5 bungen der Vorrichtung werden wie folgt verhindert:

In den Seitenrichtungen geschieht dies zunächst durch die Trägheit der sich drehenden Masse und dann ferner durch die Verwendung eines hochübersetzten Reduziervoiigeleges, das zwischen dem Servomotor 13 und der an der feststehenden Gleitführung 4 angeordneten Zahnung eingeschaltet werden muß, damit sehr kleine Umdrehungsgeschwindigkeiten der Drehscheibe 1 erzielt werden können. Für den Fall, daß die Vorrichtung in einem Flugzeug eingebaut wird, wird das Ruhigstehen der Drehscheibe 1 noch durch Verwendung einer Vorrichtung· erhöht, die dazu dient, den Winddruck auszugleichen und eine nicht gewünschte Drehung der Scheibe durch den Einfluß des Luftdrucks zu Verhindern, und zwar wirkt diese Vorrichtung auf das Getriebe ein, das zwischen dem Servomotor 13 und der Zahnung 27 der feststehenden Gleitführung 4 eingeschaltet ist, mit der Wirkung, daß, ausgehend von der Flugrichtung für die Verschwenkungen der Drehscheibe im linken oder rechten Halbkreis, beständig ein Druck im gleichen Sinne auf die in Eingriff miteinander stehenden Zähne ausgeübt wird. Auf diese Weise werden der Einfluß des toten Ganges in der Zahnung verringert und die Betriebsdrucke im Servomotor 13 verkleinert, wodurch eine größere Genauigkeit in der Kraftübertragung auch bei kleinen Geschwindigkeiten gewährleistet wird.

Ein derartiger Winddruckausgleicher (Fig. 1 und 2) besteht aus einem Kolben 31, der an einem Kurbelzapfen 32 des einen Zahnrades 43 des genannten Zahnradgetriebes angelenkt ist und durch eine Stopfbüchse 33 in einen Zylinder 34 tritt, der durch eine Öffnung 35 mit einem zweiten Zylinder 36 in Verbindung steht, an dessen einem Ende ein Hohlkörper mit veränderlichem Rauminhalt, wie beispielsweise ein in der Form veränderlicher Behälter 37, angeordnet ist, der mit Preßluft bestimmten Druckes angefüllt ist; die Luft kann in diesen Behälter durch ein mit einem Ver-Schluß stopfen 39 versehenes Ventil 38 eingeführt werden.

Die Kammern 34, 35 und 36 sind mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt, auf welche ein Kolben 40 zur Einwirkung gebracht werden kann, dessen Stellung in der Kammer 36 durch eine mit einem Handrad 42 versehene Schraubenspindel 41 geregelt werden kann.

Der Kolben 31 ist so an das Zahnrad 43 angelenkt, daß er, wenn die kinematographische Aufnahmevorrichtung o. dgl. in der Flugrichtung steht, am weitesten aus der Kammer 34 vorsteht. Ferner ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 43, an welchem der Kolben 31 angelenkt ist, und dem Zahnradgetriebe, durch welches die Drehscheibe in Umlauf versetzt wird, so gewählt, daß das Zahnrad 43 eine volle Umdrehung in der Zeit_ vollführt, in der die Drehscheibe 1 einmal umläuft.

Wird daher die Aufnahmevorrichtung aus der Flugrichtung nach rechts oder links verschwenkt, so wird durch die Drehung der Drehscheibe der Kolben 31 gegen den Druck des Dehnkörpers 37 in die Kammer 34 gedrückt mit der Wirkung, daß der genannte Kolben das Zahnrad 43 immer in die Ausgangsstellung zurückzudrehen sucht. Wird dann die Aufnahmevorrichtung in die Flugrichtung zurückgeschwenkt, so hilft der genannte Kolben den Wdnddruck zu überwinden Zweckmäßig wird das durch den KoI-

ben 31 auf die Welle des Zahnrades 43 ausgeübte Drehmoment dem Drehmoment gleichgemacht, das auf die Drehscheibe 1 bei ihrem Umlauf durch den Einfluß der Luft ausgeübt wird, so daß also der Winddruck vollkommen ausgeglichen wird und die Drehscheibe mit kleinen Betriebsdrucken des Servomotors 13 verschwenkt werden kann.

Dieser Winddruckausgleicher hat hinsicht-Hch der Elastizität alle Vorteile von pneumatischen Vorrichtungen, bei welchem sich die Dichtheit jedoch in einfacher Weise erzielen läßt, da die Flüssigkeit, mit welcher die Kammern 34, 35 und 36 gefüllt werden, verhältnismäßig dickflüssig sein kann. ' Der Rauminhalt des Dehnkörpers 37 kann im Vergleich zu der durch den Kolben 31 durch Flüssigkeitsverdrängung bewirkten Raum veränderung sehr groß gewählt werden, damit sich der Druck a° der Luft im Körper 37 während des Betriebes nur wenig ändert.

Bei der Auf- und Abwärtsverschwenkung der Teile S, 9 und 10, bei welcher die Trägheit dieser Teile verhältnismäßig gering ist, ^a5 wird der Vibrationswirkung dadurch entgegengearbeitet, daß der Kolben 44 der" Steuervorrichtung 24 an jeder ungewollten Bewegung verhindert wird. Zu diesem Zwecke wird in jede der zu der genannten Steuervorrichtung gehenden Leitungen 45, 46 für die Antriebsflüssigkeit eine Flüssigkeitsbremse eingeschaltet, durch die ein konstanter Gegendruck auf diejenige Fläche des Kolbens ausgeübt wird, welche der Kolbenfiäche gegenüberliegt, auf welche die von der Pumpe 23 kommende Flüssigkeit drückt. Diese Flüssigkeitsbremse (Fig. 3) enthält ein Rückschlagventil 47, das den Zufluß frei durchläßt, der von der Pumpe durch die Leitung 48 kommt, das aber jeden Rückfluß von Flüssigkeit absperrt. Durch die Rohre 49, 50 wird eine Abzweigleitung gebildet, in welcher ein Verschlußkolben 51 angeordnet ist, der durch eine Schraubenfeder 52 geeigneter Länge belastet +5 ist und, wie es aus Fig. 3 hervorgeht, in Richtung seiner Länge verschiedene Querschnitte hat. ~

Wird durch die Pumpe 23 der Steuervorrichtung 24 Flüssigkeit mit genügendem Druck beispielsweise durch die mit der Flüssigkeitsbremse 46 versehende Leitung zugeführt und der Kolben 44 nach oben verschoben, so hebt sich der Kolben 51 der in der Rückführungsleitung vorgesehenen Flüssigkeitsbremse 45 so lange, bis der Druckverlust, der durch den Durchgang von Flüssigkeit durch die Kanäle 49, 50 \'erursacht wird und dadurch, daß die Leitung durch den Kolben 51 teilweise geöffnet wird, der Kraft entspricht, die auf den Kolben 51 durch die Feder 52 ausgeübt wird. Wenn die Feder 52 genügend lang ist.

so daß ihre Kraft gegenüber dem Hub des Kolbens 51 als konstant angesehen werden kann, so ist ersichtlich, daß stromaufwärts des Kolbens 51 praktisch ein konstanter Druck herrschen wird, wie auch immer der Zufluß sein mag. Die Wirkung dieses Gegendruckes besteht darin, daß der Kolben 44 durch seine beiden Flächen gegen ungewollte Verschiebungen festgehalten wird und, da die Flüssigkeitsbremse 45 mit der Steuervorrichtung 24 in Verbindung steht, alle elastischen Formveränderungen des Röhrenwerkes ausgeschaltet werden.

Wenn die Aufnahmevorrichtung 1.0 nicht so aufgestellt werden kann, daß ihr Gewicht gegenüber den Drehzapfen 8 ausgeglichen ist, so kann man, vorzugsweise für die Aufwärtsbewegung, noch eine Ausgleichvorrichtung anbringen, der der bereits beschriebenen entspricht.

. Der Antrieb der Servomotoren kann in irgendeiner geeigneten Weise erfolgen, beispielsweise elektrisch, wobei die in der Zeichnung nicht veranschaulichten Stromzuleitungen an die Motoren 14 und 53, durch die die Pumpen 13 bzw. 23 angetrieben werden, angeschlossen werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann außer für kinematographische Aufnahmen 9" auch in all den Fällen benutzt werden, bei welchen irgendeine Vorrichtung auf ein Ziel gerichtet bleiben soll und die Bewegungen der die Visiervorrichtung tragenden Vorrichtung oder des anvisierten Gegenstandes verschiedenartige und schnell durchzuführende Verschwenkungen der Visiervorrichtung o. dgl. erfordern. Die Erfindung kann auch zur Steuerung von Projektionsvorrichtungen oder von auf Flugzeugen angebrachten oder gegen Flugzeuge gerichteten Siignalvorrichtungen, bei Luftangriffen of dgl. und zu ähnlichen Zwecken benutzt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Trag- und Einstellvorrichtung für kinematographische Aufnahmevorrichtun' gen für Flugzeuge mit einer auf einem kreisbogenförmigen Gleitlager angeordneten Drehscheibe, an der für die Aufnahmevorrichtung eine schwenkbare Wippe angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der drehbaren Scheibe (1) gegenüber der die Aufnahmevorrichtung (10) tragenden schwenkbaren Wippe (9) ein Sitz (11) für die die Aufnahmen machende Person und ferner Servomotoren (13, 14; 23,53) mit hydraulischer Kraftübertragung angeordnet sind, welche die voneinander un- »20 abhängigen Verstellungen der Aufnahmevorrichtung (10) bewirken und durch eine

   einzige, in mehreren Richtungen bewegliche und von der Drehscheibe getragene Steuervorrichtung (17) gesteuert werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d_adurch gekennzeichnet, daß die die .hydrau-.i fische Antriebsvorrichtung (13) für die'-gesamte Vorrichtung tragende und auf Kugellagern (3) in der Gleitführung (4) gehaltene Drehscheibe (1) über ein Zahnradgetriebe (26, 43) mit einer Winddruckausgleichvorrichtung (34) verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufnahmevorrichtung (10) tragende Wippe (9) durch die Kolbenstange (28) eines Servomotors (24) betätigt wird, der unter Zwischenschaltung von Flüssigkeitsbremsen (46) mit seiner Antriebsvorrichtung (²3> 53) verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (17) der Steuervorrichtungen durch eine öffnung (18) der Drehscheibe (1) geht, so daß die den Hebel bedienende Hand sich auf die Drehscheibe stützen kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen