DE683452C - Vorrichtung zum Messen des Weges, den ein Koerper unter dem Einfluss einer Beschleunigung zuruecklegt - Google Patents

Vorrichtung zum Messen des Weges, den ein Koerper unter dem Einfluss einer Beschleunigung zuruecklegt

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DE683452C
DE683452C DEST55488D DEST055488D DE683452C DE 683452 C DE683452 C DE 683452C DE ST55488 D DEST55488 D DE ST55488D DE ST055488 D DEST055488 D DE ST055488D DE 683452 C DE683452 C DE 683452C
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DE
Germany
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accelerometer
auxiliary mass
acceleration
auxiliary
mass
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Expired
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DEST55488D
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English (en)
Inventor
Dr Hellmut Baumann
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Askania Werke AG
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Askania Werke AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P7/00Measuring speed by integrating acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/03Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses by using non-electrical means

Description

  • Vorrichtung zum Messen des Weges, den ein Körper unter dem Einfluß einer Beschleunigung zurücklegt Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Weges, den ein Körper bei ungleichförmiger Bewegung, d. h. also unter dem Einfluß einer Beschleunigung, zurücklegt. Die Wegmessung ist z. B. bei Fahrzeugen, die nicht mit dem festen Land in unmittelbarer Verbindung stehen, also z. B. bei Wasserfahrzeugen, ohne weiteres nicht möglich.
  • Es sind Vorrichtungen bekannt, die darauf beruhen, die Beschleunigung, d. h. also die Ableitung des Weges nach der Zeit, zweimal selbsttätig zu integrieren Die bekannten Vorrichtungen gehen entweder in einem einzigen Schritt vor, indem sie auf elektrischem Wege die Beschleunigung integrieren, oder sie gehen in zwei Schritten vor, indem sie etwa die Drehzahl eines Elektromotors proportional zum Ausschlag eines Beschleunigungsmessers regeln, so daß ein am Motor befindliches Zählwerk die Geschwindigkeit des Fahrzeuges liefert, und dann das Verfahren zwecks Integration der Geschwindigkeit nach der Zeit wiederholen, wobei die Drehzahl eines zweiten Motors proportional zur Zahl der bereits erfolgten Umdrehungen des ersten Motors geregelt wird. Ein am zweiten Motor angebrachtes Zählwerk gestattet dann die Ablesung des vom Fahrzeug zurückgelegten Weges.
  • Der Erfindung gemäß werden die bekannten Vorrichtungen bedeutend vereinfacht, und zwar dadurch, daß zwischen das Ausschlagglied des Beschleunigungsmessers und die Hilfsmasse ein Umsetzungssystem geschaltet wird, das den Ausschlägen des Beschleunigungsmessers verhältnisgleiche Kräfte oder Momente erzeugt und auf die Hilfsmasse überträgt. Es kann für die Vorrichtung gemäß der Erfindung jeder übliche Beschleunigungsmesser verwendet werden, dessen Ausschläge der Beschleunigung verhältnisgleich sind. Das Umsetzungssystem gibt dann ohne weiteres den Ausschlägen des Beschleunigungsmessers verhältnisgleiche Kräfte oder Momente auf die Hilfsmasse und bringt also eine überraschende Vereinfachung gegenü}ier den im Aufbau und damit in der Wirkuri weise und in der Überwachung umständlichei' ren bekannten Vorrichtungen. Dabei ist noch wesentlich, daß das Umsetzungssystem als solches ebenfalls einfach ausgeführt werden kann; es eignet sich z. B. für die Umsetzung eine einfache Schraubenfeder mit linearer Kraft-Weg-Charakteristik. Es gibt aber auch noch andere Möglichkeiten für die Ausgestaltung des Umsetzungssystems, von denen einige in der nachfolgenden Beschreibung näher erörtert sind.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Hilfsmasse ein labiles Pendel und als Umsetzungssystem eine Feder verwandt, die derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Hilfsmasse sich in jeder Stellung beim Ausschlag Null des Beschleunigungsmessers in indifferentem Gleichgewicht befindet. Gegenstand der Erfindung ist ferner der Ersatz des labilen Pendels als Hilfsmasse durch einen einfachen oder zwei gegenläufig miteinander gekuppelte Umlaufkörper, deren Antriebsgestänge mit einer nach Art eines zweiarmigen Hebels gelagerten Prallplatte für ein von dem Ausschlagglied des Beschleunigungsmessers verschwenkbares Strahlrohr verbunden ist.
  • Die Zeichnung veranschaulicht schematisch das Prinzip und ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. -Nach Abb. I ist die Eilfsmasse I auf einen Stützarm 2 aufgestellt, also als labiles Pendel ausgebildet. Seitlich greift an der Masse 1 ein Gestänge 3 an, dessen anderes Ende an das Ausschlagglied des Beschleunigungsmessers angeschlossen und in das eine Feder4 eingeschaltet ist. Die Länge des Stützarmes 2 und die Stärke der Feder 4 werden so gewählt, daß bei kleinen Ausschlägen des Pendels dieses in jeder Stellung im indifferenten Gleichgewicht ist, wenn das Ausschlagglied festgehalten wird, so daß also im Bereiche kleiner Ausschläge das Pendel in jeder Lage, in die es gebracht wird, verbleibt. Die im Sinne des Doppelpfeiles X gerichteten Ausschläge des Beschleunigungsmessers, die z. B. den dem Schiff oder dem Flugzeug erteilten Seitenbeschleunigungen verhältnisgleich sind, werden von dem Gestänge 3 auf die Feder 4 übertragen. Diese übt daher den Ausschlägen verhältnisgleiche Kräfte auf die Pendelmasse 1 aus, so daß deren Bewegung der vom Massenschwerpunkt des Schiffes oder Flugzeuges unter dem Einfluß der Beschlennigung ausgeführten Bewegung verhältnisgleich wird. Während also der Ausschlag X des Beschleunigungsmessers ein Maß für die Beschleunigung ist, entspricht die Weg-; streckey der Pendelmasse dem vom Massen-, 5ichwerpunkt des Schiffes oder Flugzeuges t urückgelegten Weg und wächst ebenso wie dieser bei gleichförmiger Bewegung des Fahrzeuges.
  • Da der Sinus des Pendelausschlagwinkels nur bei kleinen Ausschlägen praktisch gleich dem Winkel selbst ist, arbeitet dieses Gerät nur bei genügend kleinen Aus schlägen hinreichend genau. Der mit der Größe des Winkels wachsende Einfluß der Sinusfunktion wird ausgeschaltet, wenn der Stützarm 2 am unteren Ende mit einer Kufe versehen wird, deren Krümmungsradius im Scheitel am größten ist.
  • Für Messungen im Fahrzeug selbst muß darauf geachtet werden, daß die Hilfsmasse nur von der vom Beschleunigungsmesser unter Zwischenschaltung der Feder abgeleiteten Kraft beeinflußt wird, allen anderen Beschleunigungseinflüssen, denen das Fahrzeug ausgesetzt ist, also nicht unterliegt.
  • Das wird dadurch erreicht, daß die Hilfsmasse als Umlaufkörper ausgebildet wird, damit die auszuschaltenden Einwirkungen von der Achse des Umlaufkörpers aufgenommen werden. Die von der Feder 4 ausgeübte Kraft wird dann zur Erzeugung einer gleichförmigen Drehung des Umlaufkörpers verbraucht. Es ist dann der nach einem Zeitraum erreichte Drehwinkel ein Maß für den in dieser Zeit vom Massenschwerpunkt z. B. des Schiffes zurückgelegten Weg.
  • In diesem Fall kann das Gerät so ausgestaltet werden, daß die Feder 4 an einer Zahnstange angreift, die in eine mit dem Umlaufkörper verbundene Verzahnung eingreift.
  • Ein Beispiel hierfür veranschaulicht Abb. 2.
  • Hier sind zwei gegenläufig miteinandergekuppelte Umlaufkörper 5, 6 vorgesehen, und zwar in der Weise, daß jede Achse der beiden Umlaufkörper je ein Ritzel 7, 8 trägt und die beiden Ritzel außerdem mit je einer Zahnstange 9, 10 und auch miteinander in Eingriff stehen. Die beiden Zahnstangen g, 10 werden von einem Arm 11 gehalten, an dem das mit der Feder 4 gekuppelte Gestänge 3 angreift. Die beiden Achsen der Umlaufkörper werden an Armen 12, I3 fahrzeugfest gelagert.
  • Bei dieser Ausführung ist die aus den beiden Umlaufkörpern bestehende Hilfsmasse gegen unerwünschte Einflüsse geschützt.
  • Auch etwaige in Sinne einer Winkelbeschleunigung auftretende Wirkungen beeinträch tigen die Messung nicht; denn eine Winkelbeschleunigung, die auf den einen Umlaufkörper in dem einen Drehsinn einwirkt, hält dem auf den anderen Umlaufkörper durch die gleiche Beschleunigung verursachten Einfluß das Gleichgewicht. Die durch die Federkraft veranlaßte Drehung der Hilfsmasse wird durch diese Elimination der Drehbeschleunigung mithin unverfälscht wiedergegeben.
  • Selbstverständlich kann die gegenläufige Kupplung der beiden Umlaufkörper auch mit anderen Mitteln als mit Verzahnungen erreicht werden.
  • Um die obenerwähnten fehlerhaften Einflüsse auszuschalten, ist es wichtig, nicht nur die Hilfsmasse selbst, sondern auch alle Bewegungsw übertragungs- und Steuerglieder doppelt und gegenläufig gekuppelt auszuführen. Weiter ist es zur Vermeidung einer Beeinträchtigung der integrieren den Hilfsmasse von seiten der Federkupplung zweckmäßig, bei der Ausgestaltung nach Abb. 2 zwischen Fedder 4 und Hilfsmasse ein lablies System einzuschalten. Dieses ist beim dargestellten Beispiel folgendermaßen ausgebildet: An das Gestänge 3 ist ein Hebelarm 14 angelenkt, der mit der Achse eines Zahnrades I5 fest verbunden ist. Dies wird fahrzeugfest gelagert und mit einem zweiten, leb1enfalls fahrieugfest gelagerten Zahnr, ad I 6 gekuppelt, dessen Achse ein z. B. mit Preßluft gespeistes Strahlrohr I7 trägt. Der aus dem Strahlrohr 17 austretende Strahl I8 trifft auf eine Prallplatte 19 auf, die bei 20 als zweiarmiger Schwenkbebel fahrezugfest gelagert und ebenfalls an das Gestänge 3 angelenkt ist.
  • In der Mittelstellung des Ausschlaggliedes trifft der Strahl 18 genau auf die Lagerstelle 20 auf, übt also ein Drehmoment auf die Prallplatte 19 nicht aus. Wird aber das Gestränge 3 z. B. unter dem Einfluß der durch den Ausschlag Xr verursachten Federkraft nach rechts geschoben, so führt der Hebel 14 eine Schwenkung im Sinne der Uhrzeigerbewegung aus, und das Strahlrohr I7 wird angehoben, so daß der Strahl 18 oberhalb der Schwenkachse 20 auf die Prallplatte 19 auftrifft und infolgedessen auf diese ein Drehmoment ausübt., Die Stärke des Strahes wird im Verhältnis zur Federkraft so gewählt, daß bei festgehaltenem Ausschlagglied das beschriebene Gelenksystem 3, 14, 19 in jeder Stellung im indifferenten Gleichgewicht ist, also in allen Lagen, in die es gebracht wird, verbleibt. Es ist dann der Ausschlag Y der integrierenden Hilfsmasse proportional dem zweimaligen Integral über die auf sie wirkende Kraft P (t) - - Die Kraft P (t) setzt sich aus zwei Summanden zusammen. Der Anteil der Feder beträgt P1 = c der Anteil des labilen Systems beträgt Pl = C Y.
  • Wird nun die von der Konstruktion und dem Strahldruck des labilen Systems abhängige Konstante C gleich der Federkonstanten c gemacht, C-c so ist F = F1 + F = c (X - Y) + c Y = c X.
  • Demzufolge stellt die Bewegung Y das gewünschte zweimalige Integral der Beschleunigung X dar.
  • Bei Verwendung eines Strahlrohres I7 kann gegebenenfalls auf dieFeder4 als Umsetzungsorgan verzichtet und die Anordnung nach dem Beispiel gemäß Abb. 3 ausgestaltet werden. Das Ausschlaglied X des Beschleunigungsmessers greift hier unmittelbar an den Hebel 14 und dieser wieder unmittelbar am Strahlrohr 17 an. Im übrigen ist die Ausführung und die Arbeitsweise die gleiche wie im Falle der Abb. 2.
  • Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann nicht nur zur unmittelbaren Registrierung im Schiff oder Flugzeug, sondern auch zur Integration eingelieferter Registrierungsschriebe im Laboratorium von Hand benutzt werden.
  • Diesem Verfahren der nachträglichen Integration im Laboratorium wird im allgemeinen der Vorzug zu geben sein, wenn die Schlingerbewegungen eines Schiffes gemessen werden sollen und die Schiffsbewegungen sehr langsam sind und es sich um große Schiffe handelt. Man benötigt hierfür nur Meßgeräte mit Nachführung für die Beschleunigungsregistrierungsschriebe, die im Schiff aufgenommen sind. Dabei wird von Hand ein Führungsstift X über die Kurve geführt und von der integrierenden Masse in irgendeinem Maßstabe die Wegkurve aufgezeichnet.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Messen des Weses, den ein Körper unter dem Einfluß einer Beschleunigung zurücklegt, mit einem Beschleunigungsmesser und einer den Beschleunigungen mittelbar unterliegenden Hilfsmasse, auf die vom Beschleunigungsmesser gesteuerte Kräfte oder Momente ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ausschlagglied des Beschleunigungsmessers und die Hilfsmasse ein Umsetzungssystem (4) geschaltet ist, das den Aus schlägen des Beschleunigungsmessers verhältnisgleiche Kräfte erzeugt und auf die Hilfsmasse überträgt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsmåsse ein labiles Pendel und als Umsetzungsorgan (4) eine Feder dient, die derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Hilfsmasse sich in jeder Stellung beim Ausschlag Null des Beschl eunigungsmess ers im indifferenten Gleichgewicht befindet.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmasse als Umlaufkörper ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei gegenläufig miteinander gekuppelte Umlaufkörper.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Verstellgliedern der Hilfsmasse angreifende Prallplatte (I9) für einen Druckmittelstrabl (I8) wie ein zweiarmiger Hebel gelagert ist und ein schwenkbares Strahlrohr (17) von dem Ausschlagglied (X) gesteuert wird, wobei der Druckluftstrahl in der Strahlrohrmittelstellung auf die Schwenkachse (20) der Prallplatte gerichtet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an ein mit dem Antrieb für die Hilfsmasse verbundenes Gestänge (3) die Prallplatte (I9) sowie ein das Strahlrohr steuernder Hebel (I4) angelenkt sind und der Druckmittelstrom so abgestimmt ist, daß dieses Gelenksystem in jeder Stellung bei festgehaltenem Ausschlagglied des Beschleunigungsmessers im indifferenten Gleichgewicht ist.
DEST55488D 1936-11-13 1936-11-13 Vorrichtung zum Messen des Weges, den ein Koerper unter dem Einfluss einer Beschleunigung zuruecklegt Expired DE683452C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE920818C (de) * 1953-06-30 1954-12-02 Adolf Nissen Geraet zur direkten Messung der mittleren Beschleunigung bzw. Verzoegerung
DE945196C (de) * 1953-07-29 1956-07-05 Karl Lerch Geraet zur Messung von Beschleunigungs- und Verzoegerungsvorgaengen
DE102020113561B4 (de) 2019-05-24 2023-11-02 Technische Universität Ilmenau, Körperschaft des öffentlichen Rechts, vertreten durch den Rektor Mikrosystemtechnische Vorrichtung und Verfahren zur energieautarken Distanzermittlung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE920818C (de) * 1953-06-30 1954-12-02 Adolf Nissen Geraet zur direkten Messung der mittleren Beschleunigung bzw. Verzoegerung
DE945196C (de) * 1953-07-29 1956-07-05 Karl Lerch Geraet zur Messung von Beschleunigungs- und Verzoegerungsvorgaengen
DE102020113561B4 (de) 2019-05-24 2023-11-02 Technische Universität Ilmenau, Körperschaft des öffentlichen Rechts, vertreten durch den Rektor Mikrosystemtechnische Vorrichtung und Verfahren zur energieautarken Distanzermittlung

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