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Vorrichtung zum Messen oder Regeln von Beschleunigungen, insbesondere
Winkelbeschleunigungen Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Anzeigenoder
Regeln von Beschleunigungen, insbesondere Winkelbeschleunigungen. Derartige Vorrichtungen
dienen beispielsweisse :dazu, die Winkelbeschleunigungen auf Fahrzeugen zu messenoder
,auch die Bewegung von Schiffen oder Luftfahrzeugen zu stabilisieren. Die Beschleunigungsmies:ser
beruhen im Prinzip darauf, daßeine träge Masse mit dem Körper, an dem die Messung
vorgenommen werden soll, verbunden wird und beim Auftreten von Beschleunigungen
in ihrer Bewegung hinter dem Körper zurückbleibt oder ihm vorauseilt. Aus dem Maß
dieser Relativbewegung ergibt sich die Beschleunigung oder Verzögerung. Bei dem
Messen der Winkelgeschwindigkeit umlaufender Wellen hat man bereits Aals träge Vergleichsmasse
eine Flüssigkeitssäule benutzt, die m einem in die Welle eingeschnittenen Kanal
untergebracht ist. Die Enden des Kanals sind durch Membranen oder Kolben verschlossen.
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Es ist weiterhin bereits eine Meßvorrichtung bekanntgeworden, deren
Triebmasse die Form .einer umlaufenden Quecksilberschlange besitzt. Hierbei ist
in einer von einer Welle angetriebenen Trommel eine schraubenförmig gewundene Glasröhre
befestigt, an deren Enden Steigrohre angeschlossen sind, die dicht ,an der Drehachse
parallel zu dieser verlaufen. Solange das Rohrgebilde ruht oder mit gleichförmiger
Geschwindigkeit umläuft, steht die Quecksilberfüllung in beiden Steigrohren gleich
hoch. Beschleunigungen oder Verzögerungen verändern die Quecksilberhöhen in dien
Steigrohren.
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Die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art sind für manche Zwecke
zu unempfindlich. Insbesondere kann man sie nicht verwenden, wenn es sich nicht
um Messungen an umlaufenden Maschinenteilen handelt, sondern um Schwingbiewegungen;
die verhältnismäßig langsam verlaufen. So k&nn beispielsweise die Schwingperiode
(Rollperiode) von Schiffen in der Größe von 5 bis 25 Sekunden liegen. Es
handelt sich hierbei um langsame Vorgänge, zu deren Messung oder Stabilisierung
G@enauigkeitenerforderlich sind, wie sie bisher :nur mit Kreiseln erzielt werden
konnten. Die Verwendung von Kreiseln ist jedoch verhältnismäßig kostspielig. Außerdem
erfordern diese Einrichtungen eine vielfach unerwünscht große Anlaufzeit.
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Die Erfindung betrifft nun einte Vorrichtung zum Messen oder Regeln
von Beschleunigungen, insbesondere Winkelbeschleunigungen, Moder zum Stabilisieren
von Schwingbewegungen auf Fahrzeugen unter Anwendung einer Flüssigkeit als träge
Vergleichsmasse,
die in einem gewundenen und durch Membranenoder
Kolben abgeschlossenen Rohr untergebracht ist, bei der die Flüssigkeit,, insbesondere
Quecksilber, das Rohr bis zu, den Membranen voll ausfüllt und .das zwischen den
Membranen fehlende Stück der Flüssigkeitssäule durch Zusatrmassen ausgeglichen ist.
Das die Flüssigkeit aufnehmende Röhr kann beispielsweise einen Ring bilden, dessen
Durchmesser in der Größe einiger Dezimeter,oder auch .eines Meters liegen kann.
Die Länge der Säule läßt sich vergrößern, wenn man das Rohr in Schraubenform wickelt:
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
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a ist das ringförmig gewundene Rohr, das beispielsweise mit Quecksilber
gefüllt ist. Die beiden Rohrenden stehen sich unmittelbar gegenüber: Sie sind durch
je eine Membran b verschlossen. Die Membranmitten sind durch einen Steg c miteinander
verbunden. Außerdem können auf den Membranen oder am Steg c Zusatzmassen ,cl vorgesehen
sein, die das zwischen den Membranen b wegfallende Stück der Flüssigkeitssäule ausgleichen.
Dadurch wird erreicht, daß nur bei Winkelbewegungen dies Rohres eine Bewegung der
Flüssigkeitssäule und damit der Membran b und des Steges c auftritt, wähnend Parallel-.
verschiebungen dies Rohres keine Bewegung hervorrufen können. Die Bewegung der Membranen
beim Auftreten .einer Winkelbeschleunigung wird durch eine Einrichtung kenntlich
gemacht oder zum Regeln :eines Vorganges ausgenutzt, die auf der Zeichnung schematisch
als Zeiger ,e dargestellt ist. Dieser Zeiger ist um eine Achse f drehbar, die mit
dem Rohr a starr verbunden ist. Das Ende g des Zeigers ist aji den Steg c angelenkt.
Obwohl in einigen Fällen eine rein mechanische übertr agung der Membranbewegung
ausreicht, wird man im allgemeinen noch Vergrößerungs-bzw. Verstärkungs inrichtungen
benutzen.
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Mit Vorrichtungen nach der Erfindung lassen sich auch langsame Vorgänge
genau verfolgen. So hat ,es sich z. B: die Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Beschleunigungen
zu messen, di- bei Schiffen auftreten. Hierzu müssen die Winkelbeschleunigungen
sichtbar gemacht werden, die bei Rollperioden im Bereich von s bis 2 5 Sekunden
.auftreten. Es handelt sich um Winkelbeschleunigungen von etwa 1,'0° Winkeländerung-
-je Sekunde. Diese Anforderung wird mit einer Vorrichtung der auf der Zeichnung
dargestellten. Art bei einem Durchmesser des vom Rohr gebildeten Ringes von etwa
i m ohne weiteres erfüllt bei Anwendung -einer Vergrößerung der Membranbewegung
von etwa 1!`1o0. Eine derartige- Vergrößerung läßt sich noch mit rein mechanischen
Mitteln herreichen.
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Auf den Durchmesser des zur Aufnahme der Flüssigkeit dienenden Rohres
kommt @es b@i langsamen Vorgängen nicht an, sondern . lediglich auf die Länge der
Flüssigkeitssäule. Da diese Länge praktisch beliebig groß gemacht werden kann, lassen
sich die Einflüsge von Fehlern bedeutungslos machen. Das gilt auch für den Einfluß
des zwischen den Membranen fehlenden Stückes der Säule, der ebenfalls um so geringer
ist, je größer die Rohrlänge ist. Zu beachten ist hierbei, daß das von der Vorrichtung
gebildete schwingende System ein,oszillographisches sein muß, d. h. seine Eigenschwingungsdauer
muß niedrig sein gegenüber der zu messenden Schwingungsdauer. Für das @obenerwähnie
Beispiel einer Anwendung zum Stabilisieren von Schiffsschwingungen kommt beispielsweise
eine Eigenfrequenz von 1/,o Sekunde in Frage. Das bedeutet die Anwendung verhältnismäßig
starrer Membranen.
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Um zu gewährleisten, daß das Röhr ständig mit Quecksilber angefüllt
ist, kann man .an das Rohr einen Ausgleichbehälter anschließen, der bei dem Abschließen
des Rohres gegebenenfalls die nötige Menge Quecksilber nachliefert.
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Wie bereits erwähnt, können Vorrichtungen nach der Erfindung mit Vorteil.
zur Stabilisierung von Schiffen oder Luftfahrzeugen verwendet werden und die sonst
für diesen Zweck vorgeschlagenen Kreisel ersetzen. Es ist beispielsweise auch möglich,
die Beanspruchung von Schiffskörpern im Seega=ng zu messen. Wenn je eine Vorrichtung
vorn und hinten im Schiff eingebaut ist; so ergibt sich aus der Differenz der an
beiden Vorrichtungen ge:-messenen Winkelbeschleunigung das Vorhandensein von Torsionen,
deren Größe sich aus den gemessenen Werten ermitteln läßt. Ebenso läßt sich mit
der Vorrichtung die Baubeschaffenheit von Schiffskörpern und die Beanspruchung während
des Stapellaufes oder auch bei Kriegsschiffen die Beanspruchung während des Schießens
bestimmen. In manchen Fällen kann auch die Vorrichtung einen Kreiselkompaßergänzen.
So- ist es möglich; einen geradlinigen Kurs dadurch einzuhalten; daß das Auftreten
von Winkelbieschleunigüngen beobachtet bzw. der Kurs unter Verm@eidung solcher Beschleunigungen
geleitet wird.