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Kreiselpendel zur Dämpfung schwingender Bewegungen von Körpern, insbesondere
der Rollbewegung von Schiffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreiselpendel zur
Dämpfung schwingender Bewegungen von Körpern, insbesondere der Rollbewegungen von
Schiffen oder Luft- oder Wasserfahrzeugen, die schwingenden Bewegungen ausgesetzt
sind.
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Um eine möglichst vollkommene Dämpfung der genannten schwingenden
Bewegungen herbeizuführen, muß das gyrostatische Moment des Kreiselpendels synchron
und entgegengesetzt den Impulsen sein, die beispielsweise das Schift von der Dünung
des Meeres erhält. Die Schwingungsperiode dieser Impulse kann sich aber in weiten
Grenzen ändern.
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Die Eigenschwingungsdauer des Kreiselpendels wird nun im wesentlichen
durch den Ausdruck bestimmt, in welchem i das Trägheitsmoment
des Kreisels mit Bezug auf seine Präzessionsachse und M dasjenige Moment ist, welches
den Kreisel in seine Gleichgewichtsstellung zurückzuführen sucht.
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Das wesentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht nun darin,
daß das Trägheitsmoment des Kreisels mit Bezug auf seine Präzessionsachse durch
Zu- oder Abschalten zusätzlicher Massen oder durch die Abänderung des Übersetzungsverhältnisses
eines Getriebes, das eine oder mehrere zusätzliche Massen mit der Präzessionsachse
des Kreisels verbindet, veränderlich ist. Auf diese Weise passen sich die Eigenschwingungen
des Kreisels der Periode der Impulse, welche auf, den schwingenden Körper, beispielsweise
das Schiff wirken, an, so daß eine gute Dämpfung der Schwingbewegung erzielbar ist.
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Es sei darauf hingewiesen, daß es an sich bekannt ist, einen Kreisel
mit Schwungmassen zu kuppeln, jedoch sind diese Schwungmassen bei den bekannten
Einrichtungen weder ein-und abschaltbar, noch ist zwischen dem Kreisel und den Schwungmassen
ein veränderliches Übersetzungsgetriebe vorgesehen, so daß bei den bekannten Einrichtungen
das Trägheitsmoment des Kreisels nicht veränderlich ist. Gerade die Veränderlichkeit
des Trägheitsmomentes des Kreisels ist aber das wesentliche Merkmal der vorliegenden
Erfindung.
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Gemäß einer zweckmäßigen weiteren Ausführungsform der Erfindung arbeiten
die zusätzlichen ein- und ausschaltbaren Massen mit Kraftspeichern, insbesondere
Federn, zusammen, welche bestrebt sind, die Massen in die Gleichgewichtslage zurückzuführen.
Auf diese Weise ist also das auf den Kreisel wirkende Rückführmoment M (s. die Formel)
zugleich mit der Veränderung des Kreiselträgheitsmomentes i ebenfalls veränderlich.
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Schließlich empfiehlt es sich, mit einem Kreisel, dessen Trägheitsmoment
erfindungsgemäß
veränderlich ist, auch noch eine an sich bekannte
einstellbare Dämpfungsvorrichtung zusammenarbeiten zu lassen, welche beispielsweise
aus einer Turbine besteht, die in einen Flüssigkeitskreislauf eingeschaltet ist,
dessen Querschnitt regelbar ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Abb. i schematisch einen Kreisel mit einzeln zu- und abschaltbaren
Zusatzmassen in Form von Schwungrädern.
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Abb.2 stellt einen Kreisel dar, der mit einer Zusatzmasse über ein
veränderliches Übersetzungsgetriebe verbunden ist.
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Abb. 3 und 4 zeigen die Verbindung eines Kreisels gemäß der Erfindung
mit zwei verschiedenen Ausführungsformen von Dämpfungsvorrichtungen, wobei die zu-
und abschaltbaren Zusatzmassen nicht dargestellt sind.
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In den Abbildungen ist mit i die Präzessionsachse eines Kreiselpendels
2 bezeichnet. Auf der Präzessionsachse des Kreiselpendels sitzt ein Zahnsektor 3,
welcher in ein Zahnrad 4 von kleinerem Durchmesser eingreift. Das Zahnrad 4 ist
auf einer Welle 5 verkeilt, auf der mehrere Schwungräder 6 lose angeordnet sind.
Die Schwungräder können durch Kupplungen 7 nach Belieben mit der Welle 5 und somit
auch mit der Präzessionsachse i verbunden oder von ihr gelöst werden. Je nach der
Anzahl der ein- bzw. ausgerückten Schwungräder 6 ist das Trägheitsmoment des Kreisels
mit Bezug auf die Präzessionsachse kleiner oder größer und dementsprechend auch
die Eigenschwingungsdauer des Kreisels verschieden.
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Besonders zweckmäßig ist es, mit jedem Schwungrad 6 einen Kraftspeicher,
beispielsweise in Form einer Spiralfeder 8, zusammenarbeiten zulassen, der das Bestreben
hat, die Kreiselvorrichtung in ihre Gleichgewichtslage zurückzubringen. Jedes Schwungrad
mit seiner Spiralfeder ähnelt einer mit einer Spiralfeder ausgerüsteten Unruhe.
Dadurch, daß die ein- und ausschaltbaren Schwungmassen mit solchen Spiralfedern
zusammenarbeiten, wird zugleich mit der Veränderung des Trägheitsmomentes auch das
die Kreiselvorrichtung in ihre Gleichgewichtslage zurückführende Moment verändert.
Hierdurch läßt sich die Reglung der Eigenschwingungsdauer des Kreisels noch verfeinern.
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Bei der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform wird die Änderung des
Trägheitsmomentes des Kreisels mit Bezug auf seine Präzessionsachse dadurch herbeigeführt,
daß das Übersetzungsverhältnis eines Wechselgetriebes io, welches eine oder mehrere
Schwungmassen 6 mit der Präzessionsachse i verbindet, veränderlich ist. Bei der
in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform ist das Wechselgetriebe io zwischen der
Welle 5 und einer Welle 9 angeordnet, auf der eine oder mehrere Schwungmassen 6
sitzen.
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Eine zusätzliche Dämpfungsvorrichtung für den -Kreisel, die zugleich
mit den vorstehend beschriebenen Einrichtungen zur Veränderung des Trägheitsmomentes
des Kreisels und gegebenenfalls auch noch zur Veränderung des Rückführdrehrnomentes
benutzt wird, ist in den Abb. 3 und q. dargestellt. Gemäß Abb. 3 ist auf der Präzessionsachse
des Kreisels ein Zahnsektor 3a befestigt, welcher in ein mit der Welle einer die
Reglung bewirkenden Zentrifugalturbine 12 verkeiltes Zahnrad i i eingreift. Der
Ein- und Austritt der Turbine 12 ist vermittels eines mit einer die Dämpfung bewirkenden
Klappe i5 versehenen Kanals 14 mit einem Behälter 13 verbunden. Zur Veränderung
der Dämpfungswirkung wird die klappe 15 mehr oder weniger geöffnet.
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Bei der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Präzessionsachse
i des Kreisels mit einem doppelarmigen Hebel 17 versehen. Dieser ist vermittels
eines Federpaares 18 mit einem zweiten doppelarmigen Hebel i9 verbunden. Der Hebel
i9 trägt ein Dämpfungspendel 2o und ist außerdem über einen Zahnsektor mit einer
Turbine 21 gekuppelt, deren Dämpfungswirkung in der gleichen Weise geregelt ist,
wie vorstehend an Hand der Abb. 3 erläutert ist.