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Einrichtung zur Steuerung des Kraftantriebs eines Gegenstandes, z.
B. eines auf schwankender Unterlage zu stabilisierenden Gerätes Im Patent
629 353 ist eine Einrichtung zur Steuerung des Kraftantriebs eines Gegenstandes,
z. B. eines auf schwankender Unterlage zu stabilisierenden Gerätes, gemäß Richtung,
Größe und Geschwindigkeit einer vorgegebenen Steuerbewegung, z. B. der Schwankungsbewegung
der Unterlage, beschrieben, bei der neben einer in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
der Steuerbewegung und von dem Unterschied zwischen der Steuerbewegung und der von
dem Kraftantrieb auf den Gegenstand übertragenen Bewegung einstellbaren Regelvorrichtung
für die Antriebsleitung eine gesondert wirkende, durch ein getrenntes Bestimmungselement
beeinflußte Regelvorrichtung für die Antriebsrichtung vorgesehen ist.
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Die Erfindung betrifft eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung
einer derartigen Einrichtung und hat die Aufgabe, die Bewegung des zu stabilisierenden
Apparates möglichst vollkommen der Bewegung des Stabilisators anzupassen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe macht sie von einer an sich bekannten Vorrichtung
Gebrauch, die beim Zurückbleiben des Gegenstandes hinter der Steuerbewegung dem
Antriebsmotor des zu stabilisierenden Gegenstandes eine zusätzliche Beschleunigung
erteilt.
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Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung mit dem Regelorgan verbunden,
-welches die Steuerbewegung mit der Bewegung des Gegenstandes ausgleicht.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
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In der Zeichnung sind für die einzelnen Teile die gleichen Bezugszeichen
wie im Hauptpatent verwendet.
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i ist ein Trägheitsrahmen, der durch die Welle 3 fest mit der Scheibe
5 und Scheibe q. verbunden ist. Die Scheibe 15 sitzt lose auf der Welle 3. Der Arm
ia hat mit der Scheibe 5 Reibungsschluß; deren Kontakthalbkreise 50, 51
mit der Rolle 16 zusammenarbeiten. 13 und 1q. sind die Gegenkontakte zum
Schleppkontakt 1a.
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Die Scheibe q. hat einen Schlepparm 7, der mit den Kontakten. 8 und
9 zusammenarbeitet. Die Relais io und ii werden von den Kontakten 8 und 9 gesteuert;
der bewegliche Kontakt ioi des Relais io arbeitet mit den Kontakten 10ä, 10ß, der
bewegliche Kontakt iii des Relais i i mit den feststehenden Kontakten
112,
113 zusammen. Die Kontakte 103 und 113 sind über die Leitung 36 an den Pluspol 37
einer Gleichstromquelle, die Kontakte io2, 112 an den Minuspol 38 der Strom-. quelle
angeschlossen. An dem beweglichgy Kontakt ioi teilen sich die Leitungen in z@4S
Zweige 39, 40; ebenso verzweigt sich die vom-.-beweglichen Kontakt i i i kommende
Leitung in die Teile 42 und 43. Die Leitungen 40 und 43 führen zu den Enden des
Spannungsteilers 35, die Leitungen 39 und 42 gabeln sich nochmals an den Punkten
44, 45. Der eine Zweig enthält den Anker des Motors 2, der andere Zweig den Regelwiderstand
23, den Beschleunigungswiderstand 46 mit dem Überbrückungsschalter 47 und das Schaltrelais
310- Im gemeinsamen Teil der beiden Zweige sind die Widerstände 32 und 41 enthalten.
Die Erregerwicklung des Motors 2 liegt an .der Spannungsquelle 37, 38.
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Die Steuerstromkreise der Relais io und ii verlaufen folgendermaßen:
Der Stromkreis des Relais io geht über" den Punkt 48 eines Spannungsteilers zum
Kontaktsegment 25 und über den Kontaktarm 24 zum Relais io, von dort aus über den
Kontakt 8 und den Schlepparm 7 zum Minuspol 38. Entsprechendes gilt für den Stromkreis
des Relais ii, der jedoch über den Kontakt 9 führt. Die Federn 49 suchen die beweglichen
Kontakte ioi, iii in die gezeichnete Stellung zu drängen. Der Spannungsteiler 35
hat mehrere Anzapfstellen 351 bis 356, die über die Wicklungen i8o, 181, igo, igi
in bestimmter Weise mit den als Stromweichen geschalteten Gleichrichtern 33, 34
und den Kontakten 13, 14 bzw. 5o, 51 verbunden sind. Die Relais 18 und i9 beeinflussen
im entgegengesetzten Sinne die Schaltarme 21 und 24, deren Bewegung durch die Vorrichtung
26 gedämpft ist. Bei Bewegung des Armes 21 im Sinne des eingezeichneten Pfeils wird
der Widerstand im Stromkreis des Relais 310 vergrößert, der Schalter 31 bleibt dann
länger geschlossen, mit der Folge, daß wegen länger andauernder Überbrückung des
Vorschaltwiderstandes 32 der Motor 2 schneller läuft. Der Motor arbeitet wie im
Patent 629 353 .stoßweise. Parallel zur Wicklung iSi liegt das Relais 470.
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Es ist vorausgesetzt, daß die Kontakte 8 und 9 fest mit dem Schiffskörper
verbunden sind, der Motor 2 außer dem zu stabilisierenden Apparat noch die Scheibe
15 antreibt und die Kontakte 13 und 14 fest mit dieser Scheibe verbunden sind.
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Angenommen wegen Schwankungen des Schiffes bewege sich der Trägheitsrahmen
i relativ zum Schiff im Sinne des Pfeils 33, dann legt sich der Arm 7 gegen den
Kontakt 9, das Relais i i wird erregt, sein Kontakt i i i legt sich an den Kontakt
113, das Relais io bleibt unerregt, sein Kontakt ioi liegt am Kontakt io2. Der Kontakt
iii wird -dadurch mit dem Pluspol 37, der Kontakt ioi Ft dem Minuspol 38 verbunden.
Die Ströme en in der durch einfache Pfeile angedeutetcn Richtung. Der Punkt a des
Spannungstzilers 35 wird dadurch Pluspol, der Punkt b Minuspol. Der Überbrückungsschalter
47 bleibt geschlossen, der Überbrückungsschalter 31 beginnt zu zittern, überbrückt
den Widerstand 32 aber immer nur kurzzeitig, so daß der Motor 2 nur langsam in einer
Richtung umläuft, die eine Drehrichtung der Scheibe 15 im Sinne des Pfeils 33. ergibt.
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Die Scheibe 15 bleibt also gegenüber der vom Trägheitsrahmen i angetriebenen
Scheibe 5 zurück; infolgedessen legt sich der Arm 12 gegen den Kontakt 14. Dadurch
kommt ein durch doppelte Pfeile angedeuteter Stromkreis für die Wicklung 18o zustande,
der bei Punkt 355 höheren Potentials beginnt, über die Teile 12, 14 zum Punkt 331
des Gleichrichters 33 gelangt und über den Punkt 332 und die Wicklung
180 zum Punkt 356 niedrigeren Potentials geht. Der Stromzweig nach dem Relais
i9 ist gesperrt, da die Relaiswicklung-igo an dem Punkt 354 des Spannungsteilers
35 liegt, der ein höheres Potential hat als der Punkt 355. Die Wicklung igo würde
nur dann Strom erhalten können, wenn dieser von dem Punkt 334 des. Gleichrichters
33 nach dem Punkt 335 fließen könnte. Dies ist aber wegen der Ventilwirkung des
Gleichrichters unmöglich.
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Die Rolle 16 gelangt bei der Voreilung der Scheibe 5 gegen die Scheibe
15 auf den Kontakt 51. Dadurch kommt ein durch einfache Dreiecke angedeuteter Stromkreis
über die Wicklung 181 und das Relais 470 zustande, der beim Punkt 352 höheren Potentials
beginnt, über die Teile 16, 5, zum Gleichrichter 34 gelangt; wegen der Ventilwirkung
ist ein Stromübergang nur von dem Punkt 345 nach dem Punkt 344 möglich, an den die
Teile 181 und 479 angeschaltet und mit dem Punkt 353 niedrigeren Potentials verbunden
sind. Der Weg von dem Punkt 341 nach dem Punkt 342, also die Strombahn für die Wicklung
igi, ist durch Ventilwirkung gesperrt. Es sind also nunmehr die Wicklungen i8o und
181 eingeschaltet, das Relais 18 ist erregt und sucht den Arm 21 im Sinne des eingezeichneten
Pfeils zu verstellen. Dadurch wird der Widerstand im Stromkreis des Relais
310 vergrößert, der Schalter 31 führt langsamere Schwingungen aus und bleibt
länger geschlossen, der Widerstand 32 bleibt also längere Zeit überbrückt, der Motor
2 läuft schneller. Da ferner über die Rolle 16 auch das Relais 47o eingeschaltet
worden ist, ist auch der
Überbrückungsschalter 47 geöffnet worden,
und es liegt nunmehr auch der Widerstand 46 im Stromkreis des Relais 310,
mit der Folge, daß der Überbrückungsschalter 31 noch länger geschlossen bleibt,
der Motor 2 also zusätzlich beschleunigt wird.
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Nach einer bestimmten Zeit wird insbesondere wegen der zusätzlichen
Beschleunigung infolge Einschaltung des Relais 47o die Geschwindigkeit der Scheibe
15 die der Scheibe 5 übersteigen. Dadurch wird der Arm z2 vom Kontakt Iq. abgehoben
und der mit Doppelpfeilen bezeichnete Stromkreis für die Wicklung i8o unterbrochen.
Läuft nun die Scheibe 15 noch schneller, so legt sich der Arm 12 gegen den Kontakt
13. Dadurch kommt ein durch doppelte Dreiecke angedeuteter Stromkreis zustande,
der eine Einschaltung der Wicklung igo bewirkt. Dadurch wird das Relais ig erregt
und sucht den Arm 21 entgegen der Wirkung des Relais 18, das noch durch die Wicklung
181 erregt ist, in einem dem eingezeichneten Pfeil entgegengesetzten Sinne zu drehen.
Dadurch wird der Widerstand 23 im Kreis des Relais 31o allmählich verkleinert, mit
der Folge, daß der Motor 2 wieder etwas langsamer läuft. Der die zusätzliche Beschleunigung
bewirkende Widerstand 46 bleibt aber so lange eingeschaltet, bis die Scheibe 15
die Scheibe 5 gerade eingeholt hat und die Rolle 16 in den Ausschnitt zwischen den
Kontakten 5o und 51 gelangt ist. Dann wird der durch einfache Dreiecke angedeutete
Stromkreis unterbrochen. Dadurch wird die Wicklung 181 und das Relais 47o ausgeschaltet,
die zusätzliche Beschleunigung fällt also fort, die Wirkung des Relais, das durch
die Wicklung igi erregt ist, überwiegt, der Arm 21 wird entgegengesetzt dem eingezeichneten
Pfeil gedreht. Dadurch werden weitgehend die Widerstände im Stromkreis des Relais
310 verringert, und der Widerstand 32 für den Motor :2 bleibt länger eingeschaltet.
Der Motor 2 wird also stark . verzögert. Sollte trotz dieser Verzögerung von der
Scheibe 15 die Scheibe 5 überholt werden, so gelangt die Rolle 16 mit dem Kontakt
50 in Verbindung; es wird dann ein durch dreieckige Punkte dargestellter
Stromkreis für die Wicklung igi hergestellt. Die Wicklung igi verstärkt dann die
Wirkung der Wicklung igo, so daß der Arm 21 mit noch größerer Geschwindigkeit seiner
Ausgangslage genähert, der Motor 2 also weiter verzögert wird. Dies tritt etwa ein,
wenn das Schiff am weitesten in der dem Pfeil 33 entgegengesetzten Richtung ausgeschwungen
ist. Bei der Umkehr der Schiffsbewegung kehrt sich die Relativbewegung des Trägheitsrahmens
i gegenüber dem Schiff ebenfalls um, der Kontakt 8 wird dann geschlossen; dadurch
werden der- Motor 2, der Spannungsteiler 35 umgepolt und damit auch die Wirkung
der Kontakte 13, 14 und 50, 51 seitenvertauscht. Der Vorgang spielt sich dann im
entgegengesetzten Sinne im wesentlichen ebenso ab, wie oben beschrieben wurde.
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Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß durch Verwendung der als
Stromweichen wirkenden Gleichrichter 33, 34 eine Reihe von Zwischenrelais für die
Steuerung der Wicklungen i8o, 181, igo, igi fortfallen. Unter Umständen können auch
die Relais i o, i i zu einem einzigen Relais mit Doppelkontakten vereinigt werden.
Die Kontakte io2, io3 müssen dabei in ihrer Lage vertauscht werden. Die Verwendung
der Gleichrichter als Umschaltorgan bietet den besonderen Vorteil, daß alle Steuerstromkreise
vollkommen gleichzeitig mit dem Relais io und i i umgeschaltet werden, Fehlschaltungen
durch ungleichmäßiges Arbeiten der Zwischenrelais also vermieden sind. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß die Zahl der beweglichen Teile herabgesetzt ist und daß
die Steuerkontakte 7 bis 9, die bei der Einrichtung nach dem Hauptpatent sechs Relais
schalten müssen, im vorliegenden Fall nur zwei und bei Zusammenfassung der Relais
io und i i nur ein Relais zu steuern haben, also weitgehend von Steuerströmen entlastet
werden können.
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Im Ausführungsbeispiel wirkt das Steuerorgan 4 und 7 bis 9, das die
Relativbewegung zwischen dem Trägheitsrahmen i und dem Schiff überwacht, nur als
richtungsgebender Umschalter. Man kann jedoch statt dessen die Relativbewegung zwischen
Trägheitsrahmen und Schiff auch zur Überwachung der Relativgeschwindigkeit bzw.
auch der Relativbeschleunigung heranziehen und entsprechend dieser Bestimmungsgrößen
den zu stabilisierenden Apparat gegebenenfalls über einen besonderen Motor unter
Zuhilfenahme von Differentialgetrieben oder anderen Summiereinrichtungen vorstabilisieren
und die im Ausführungsbeispiel dargestellte Steuereinrichtung lediglich zur Nach-
bzw. Feinstabilisierung heranziehen. So kann z. B. die Relativgeschwindigkeit zwischen
Schiff und Trägheitsrahmen i leicht durch eine Tourendynamo ermittelt werden, deren
einer Teil mit dem Schiff, deren anderer Teil mit dem Trägheitsrahmen verbunden
ist. DieseDynamo kann dann beispielsweise ein quantitativ arbeitendes Relais zur
Steuerung eines Motors für die Vorstabilisierung speisen.