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Einrichtung zur Steuerung von Geschützen oder Scheinwerfern durch
einen Geber Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, die zur Steuerung bzw.
Fernsteuerung von drehbaren Gegenständen, insbesondere von Geschützen oder Scheinwerfern,
in Abhängigkeit von der Einstellung einer Gebereinrichtung dienen, wobei zur Übertragung
und zum Vergleich der Ist- bzw. Sollwerte Drehregler benutzt werden.
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Bei den bisher vorgeschlagenen derartigen Steueranordnungen ist es
für bestimmte Aufgaben unter Umständen von Nachteil, daß die Gebereinrichtung oft
unter Zwischenschaltung einer Übersetzung auf, schnelle Drehzahlen arbeiten muß,
damit die notwendige Genauigkeit "erzielt wird. Hierbei kann es sich nämlich bei
der 'verhältnismäßig großen Trägheit der angewendeten Regelsysteme ergeben, daß
Geber und Empfänger einmal - um mehr als 36o°, bezogen auf die schnelle Welle, voneinander
abweichen. Dann wird die Steueranordnung jedoch normalerweise nicht mehr auf den
wahren Sollwert einsteuern, sondern auf einen. Wert, der ein eine oder mehrere volle
Umdrehungen der schnellen Welle verfälscht ist. Die Anzeige bzw. Regelung kann hierdurch
also gegebenenfalls mehrdeutig werden.
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Mit der durch die vorliegende Erfindung verkörperten Einrichtung wird
dieser Nachteil beseitigt und neben einem einfachen und zuverlässigen Aufbau eine
genau und weitgehend trägheitslos arbeitende Regelung erzielt. Die Erfindung verwendet
im Erregerkreis des für - den Antrieb vorgesehenen Leonaardgenerators gittergesteuerte
Dampf-oder Gasentladungsstrecken. Die Anwendung elektrischer Ventilröhren als Regelorgan
für den elektrischen Antrieb beispielsweise auch von Geschützen oder Scheinwerfern
war an sich schon früher bekannt, insbesondere in der Form eines aus Vakuumröhren
aufgebauten Verstärkers in Gegentaktschaltung. Die Steuerspannung der erfindungsgemäß
verwendeten Dampf- oder Gasentladungsstrecken, bei denen lediglich der Entladungseinsatz
in jeder Halbwelle steuerbar ist, sind erfindungsgemäß mit Hilfe von Spannungsteileranordnungen
veränderbar. Der eine Teil einer solchen Spannungsteileranor dnung, z. B. der Widerstand,
ist dabei mit dem Geber und der andere Teil, z. B. der Schleifkontakt, mit dem Empfänger
der Fernregelanordnung verbunden, wie dies von anderen Folgesteuereinrichtungen
her, die ebenfalls mit solchen Spannungsteilern arbeiten, mehrfach bekannt ist.
Die Kupplung zwischen dem Empfänger und dem zugehörigen Teil der Spannungsteileranordnung
kann dabei unmittelbar oder unter Einschaltung einer elektrischen Übertragungseinrichtung
erfolgen.
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Für die Steuerung von gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsstrecken
können bekanntlich Gleich- oder Wechselspannungen in der verschiedensten Weise verwendet
werden.
So ist es u. a. angegeben worden, dem Gitterkreis ' der
zu steuernden Dampfentladungsstrecken eine veränderbare. Gleichspannung und außerdem
eine in ihrer Phasenlage. und Amplitude unveränderliche Wechsel== spannurig zuzuführen,
deren Phasenverschtl' bung gegenüber der Anodenspannung des zu, Steuernden Rohres
vorzugsweise go° in nacheilender Richtung beträgt.
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Erfindungsgemäß wird - eine derartige Steuerung für die 11ernverstellung
von Geschützen oder Scheinwerfern unter dem Einfluß eines Gebers dadurch nutzbar
gemacht, daß eine Gleichspannung; die am Spannungsteilerwiderstand durch die mit
der Rückmeldeeinrichtung gekuppelte Bürste abgegriffen wird, unter Mitwirkung einer
festen, gegen die Anodenspannung um go° nacheilend verschobenen Steuerwechselspannung
und gegebenenfalls einer weiteren Gleichvor-, spannurig in den Gitterkreis einer
oder mehrerer gittergesteuerter Dampf- oder Gasentladungsstrecken in Gleichrichterschaltung
eingefügt ist, wobei die Anodenkreise dieser Entladungsstrecken den veränderlichen
Erregerstrom für mindestens eine Erregerwicklung eines den Antriebsmotor speisenden
Leonardgenerators liefern, der gegebenenfalls noch weitere, konstant erregte Feldwicklungen
besitzt. Die den Steuergittern zugeführte veränderbare Gleichspannung ist demgemäß
von der gegenseitigen Winkelabweichung zwischen Geber und Empfänger abhängig und
je nach dem Sinn dieser Abweichung positiv oder negativ.
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Der Erfindungsgedanke und seine Weiterbildungen mögen an Hand der
in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Abb. i zeigt die Anwendung einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung
in ihrer einfachsten Form. Die den Spannungsteilerwiderstand haltende Scheibe i
wird unmittelbar durch das Zielfernrohr ioo angetrieben. Auf der Scheibe i ist in
bekannter Weise auf einem Teil des Umfanges ein Widerstandsdraht o. dgl. aufgebracht,
und der Rest des Umfanges von zwei gleichlangen, voneinander isolierten leitenden
Segmenten bedeckt, deren jedes mit einem Ende des Widerstandes verbunden ist. Die
beiden Segmente bzw. die Enden des Widerstandes sind in Spannungsteilerschaltung
an eine Gleichspannungsquelle, beispielsweise eine Batterie, angeschlossen. Diese
kann entweder auf der Scheibe i selbst angeordnet sein oder sie ist fest vorgesehen
und dann über zwei in Abb. i nicht dargestellte Schleifringe mit der Scheibe i verbunden.
Auf der Widerstandsscheibe i schleift am Umfang eine Bürste oder Kontaktrolle 12,
die also entweder an einer beliebigen Stelle mit dem elektrischen Widerstand oder
mit einem der beiden leitenden Segmente in Eingriff stehen kann. In Abb. i ist angenommen,
daß die den Widerstand speisende Batterie auf der Scheibe selbst angeordnet ist.
Eine Mittelanzapfung dieser Batterie ist über den Schleifring 9 herausgeführt, während
die Kontaktrolle 12 über einen Schleifring 15 mit dem äußeren Stromkreis verbünden
ist. Die an den Schleifringen 9 bzw. 15 auftretende, von der gegenseitigen Stellung
von Scheibe i und Bürste 1a abhängige Regelgleichspannung wird über einen Strombegrenzungswiderstand
22 einerseits und über eine Wechselspannungsquelle 2i sowie eine willkürlich einstellbare
Gleichspannungsquelle ioi andererseits dem Gitterkreis einer gittergesteuerten Dampf-oder
Gasentladungsstrecke 23 zugeführt. Die Kontaktrolle 12 ist dabei drehbar an dem
Zahnrad 13 befestigt, welches über eine Schnecke 17 durch einen kleinen Drehregler
18 angetrieben wird.
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Der Anodenkreis der Entladungsstrecke 23 wird aus einem Transformator
4.o von der Wechselspannung 6o gespeist, aus der auch die Spannung der Einrichtung
21 entnommen, jedoch mit go° Phasennacheilung in den Gitterkreis eingefügt wird.
Der gleichgerichtete Strom der Entladungsstrecke 23 dient zur Speisung einer Erregerwicklung
39 des Leonard-Generators 37, die einer festen Erregung 38 entgegenwirkt
und diese bei der Sollstellung des :Geschützes gerade aufhebt. Der Leonardmotor
36 treibt über eine entsprechende Untersetzung 3q., 35 die Geschützplattform an.
Ferner ist mit seiner Welle unmittelbar ein kleiner Drehregler 32 verbunden. Sein
Ständer wird von dem gleichen Netz 30 gespeist wie der des Drehreglers 18.
Beide Läufer sind aufeinandergeschaltet.
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Je nach den im Einzelfall vorliegenden Entfernungs- und sonstigen
Verhältnissen kann auch die Schnecke 17 unmittelbar von der Welle des Motors 36
angetrieben werden, und es kann umgekehrt auch zwischen dem Fernrohr ioo und der
Geberscheibe i eine Selsynmotorübertragung vorgesehen sein. Die Übersetzungen 13,
17 bzw. 34., 35 sind in jedem Fall gleich zu bemessen.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die folgende: Die Drehregler
bzw. die Kupplungen sind so eingestellt, daß bei Übereinstimmung-zwischen der Stellung
des Gebers und des Empfängers die Kontaktbürste 1 genau in der Mitte des auf der
Scheibe i angebrachten Spannungsteilerwiderstandes steht. Zwischen den Schleifringen
9 und 15 besteht dann keine Gleichspannung. Die Hilfsgleichspannung ioi ist so eingestellt,
daß sie zusammen mit der um go° gegen die Anodenspannüng
im nacheilenden
Sinne verschobenen Wechselspannung 2r, . gerade -im Scheitelpunkt der Anodenspannung.:den_Entladungseinsatz
in der Entladungsstrecke 23 beviirkt und die hiermit erzeugte Erregung in der Wicklung,
39, die der Wicklung 38 gerade aufhebt, so daß der -vom Leonardgenerator
37 gespeiste Antriebsmotor.36 stillsteht.. Auf diese Weise wird ein gleichmäßig
großer Regelbereich nach beiden Seiten erzielt.
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Wird jetzt der Geber z. B. in dem einen Sinne verdreht, so greift-
..die Bürste 12 von der entsprechenden Hälfte des- - Spannungsteilerwiderstandes
der Scheibej eine positive' Gleispannung ab und drückt sie dem Steuergitter der
Entladungsstrecke 23 auf. Der Entladungseinsatz wird verfrüht, .die Gesamterregung
des Leonaxdgenerators 37nimmt entsprechend einen `endlichen Wert an, und der Motor
36- setzt sich in Bewegung, derart, daß die Bürste 12 der Scheibe z machgedreht
wird: Dabei wird das- .antreibende Moment immer kleiner, - bis .bei _ Erreichung
des neuen Sollwertes .die Bürste 12 wieder auf Mitte des Widerstandes q._ liegt
und der Motor 36 stillsteht. ,_ ..
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Wird der Geber zoo mach der entgegengesetzten Richtung verdreht, so
wird entsprechend , dem Gitterkreis der Entladungsstrecke 23 eine den Entladungseinsatz
verzögernde Gleichspannung .aufgedrückt und der Arbeitsmotor in umgekehrter Richtung
angetrieben bis zur Erreichung der neuen Sollstellung. - -Die Spannungsquellen 6
und 7 der beispielsweise in Abb.2 gezeigten Brückenschaltung werden so bemessen,
daß sie jeweils eine Spannung etwa gleich dem Scheitelwert der dem. -.Gitterkreis-
aufgedrückten Wechselspannung-2i liefern.- -Auf diese Weise wird 'erreicht, daß
die Entladungsstrecke 23 voll geöffnet oder ganz gesperrt-. ist,. wenn. bei großen,
raschen Verdrehungen des Gebers die Bürste auf eines der Segmente 2 oder--3 aufläuft.
In beiden Fällen läuft der Motbr 36 mit seiner vollen Drehzahl dem Geber nach, bis
die Bürste dem Widerstand q. erreicht, worauf die Einstellgeschwindigkeit linear
mit der Abweichung abnimmt. .
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Wird der Geber, sehr rasch ummehr als i80° gedreht, so erhält'die
Steuereinrichtung und damit der Arbeitsmotor einen Impuls in Richtung einer Drehung
entgegengesetzt der Drehung der Gebereinrichtung. Das Geschütz bzw. der Scheinwerfer
wird also. auf dem kürzesten und schnellsten Wege in die neue Stellung gebracht.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich auch für Anordnungen verwenden, bei
denen die veränderliche Erregung in Doppelweggleichr icbtung .gewonnen. wird. Ein
Ausführungsbeispiel_ ist schematisch in Abb: 2 dargestellt. Die beiden Entladungsstrecken
sind beispielsweise. in einem Gefäß 23" mit gemeinsamer Kathde angeordnet; der Transformator
40" besitzt eine dritte Wicklung q.9,. die eine an sich Bekannte Brückenanordnung
21 speist, der zwei gegeneinander um r8o°, gegen die Anodenspannungen der Entladungsstrecken
jeweils um 9o° verschobene Steuerspannungen entnommen werden- können. Die beiden
Wechselspannungen sind in Reihe geschaltet und mit ihrem gemeinsamen Pol an die
Kontaktrolle. 12 der Rückmeldeeinrichtung angeschlossen. Der jeweils freie Pol ist
über Strombegrenzungswiderstände 22 an die Gitter der beiden Entladungsstrecken
in der Röhre 23 herangeführt: Die Rückmeldeeinrichtung besteht im .übrigen wie in
Abb. z aus der Scheibe r, auf deren Umfang ein Widerstand q. und daran anschließend
zwei leitende Segmente 2 bzw. 3. aufgebracht sind. Widerstand q und Segmente 2,
3 sind in Abb. 2 abgewickelt dargestellt. Die Segmente 2 und 3 sind an die Batterie
6, 7 angeschlossen, deren Mittelanzapfung mit der Kathode der Entladungsstrecken
23' verbunden ist. Der Anodenkreis dieser Entladungsstrecken speist die'Erregerwicklung
39 des Leonardgenerators 37 wie bei der Anordnung nach Abb. r. Im übrigen
kann die mechanische Anordnung der= einzelnen Elemente sowie die entsprechende Einschaltung:
von Schleifringverbindungen in die Regelstromkreise ebenso getroffen sein, wie dies
oben beschrieben worden ist. Die Wirkungsweise der Anordnung ist im übrigen die
gleiche wie bei derjenigen der Abb. i. -Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens.betrifft
eine Steuerung des Leonardgenerators mit einer einzigen Feldwicklung, die mit Erregerströmen
verschiedener Polarität- aus zwei getrennten; voneinander gleichen Gteichrichteranordnungen
gespeist wird, vwelche gleichartig gesteuert werden, jedoch so, daß jeweils nur
eine der beiden Anordnungen arbeitet je nach der Richtung der äuszuregelnden Abweichung.
Die Felderregung 62 des Generators 37 wird für jede Stromrichtung von einer vollständigen
Einrichtung entsprechend derjenigen der Abb.2 beeinflußt. Die Bezifferungen entsprechen
derjenigen -der Abb. 2 und sind für die beiden gleichen Systeme v_ oneinander beispielsweise
durch 21, , 2r" usw. unterschieden. Die von den Transformatorwicklungen 48' bzw,
48" gespeisten,. jeweils in Vollweggleichrichterschaltung arbeitenden Anodenkreise
der Röhre 23' und 23" sind mit gegensinniger Strömdurchlaßrichtung auf -die gemeinsame
Feldwicklung 62 geschaltet; dabei ist -getrennt für beide Speisekreise je ein Widerstand
63 bzw. @ 6q.@eingefügt,
um gegebenenfalls die Ausbildung eines
Kurzschlusses innerhalb: der Einrichtung zu unterbinden.
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Die, beiden Bürsten 12' und 12"' müssen auf den zugehörigen Geberscheiben
jeweils um den gleichen, in Abb. 3 dargestellten Winkel a verschiebbar sein. Die
beiden Widerstände 4 werden zweckmäßig auf der gleichen Scheibe i und die beiden
Bürsten am gleichen Rückholhebel angeordnet mit einer gegenseitigen Lage entsprechend
Abb. 4, derart, daß immer höchstens eine Bürste oder Kontaktrolle gleichzeitig auf
dem zugehörigen Wider-" stand schleifen kann. In der in Abb. 4 gezeichneten Stellung
sind alle vier Entladungsstrecken gesperyt, da die Segmente 3' und 3" beide negatives
Potential besitzen. Wird die Scheibe nach links oder rechts bewegt, so werden zwei
Entladungsstrecken, z. B. 23', allmählich freigegeben, und zwar um so mehr, je größer
die Abweichung der Soll- und Iststellung ist. Die beiden anderen Entladungsstrecken
bleiben gesperrt. Die Segmente 2', 3', 2", 3" sind derart bemessen, daß der Übergang
der Bürsten 12' bzw. 12" gleichzeitig erfolgt, so daß beide Gruppen von Entladungsstrecken
bei schneller Drehung des Gebers ummehr als i8o° gleichzeitig für die andere Drehrichtung
des Empfängers umgeschaltet werden.
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Die beschriebene Anordnung mit getrennter; veränderlicher Erregung
für beide Drehrichtungen des Antriebsmotors hat den besonderen Vorteil, daß bei
Störungen, beispielsweise beim Versagen. einer Entladungsstrecke, das angetriebene
Gerät in Ruhe bleibt bzw. sogar in einer Richtung noch weiter geregelt werden kann
und keinesfalls durch den Motor mit voller Drehzahl dauernd im Kreise bewegt wird.
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Das gleiche läßt sich aber auch ohne Doppelgeber erreichen bei Anwendung
einer Schaltung, wie sie beispielsweise in den Abb. 5 und 6 dargestellt ist. Die
einfache Geberscheibe i und der Kontakthebel 12 sind in Abb. 5 nur schematisch angedeutet.
Die abgegriffene Spannung wird einem Spannungsteiler So zugeführt; dessen Mitte.
mit den Kathoden zweier Dampf- oder Gasentladungsstrecken 23' und 23" verbunden
ist, während die Enden über je eine Einrichtung 21', 21" zur Erzeugung einer um
9o° gegen die An-' odenspannung verschobene Gitterwechselspannung und über Strombegrenzungswiderstände
jeweils an die Steuergitter angeschlossen sind. Die beiden Entladungsstrecken werden
in Parallelschaltung aus clem Transformator 40 gespeist und liefern den Strom für
je eine der entgegengesetzt arbeitenden Erregerwicklung 38 bzw. 39 des Leonardgenerators
37.
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Eine weitere Fortbildung, die die Ausnutzung der am Geberwiderstand
abgegriffenen Regelspannung in voller Höhe in jedem der beiden Gitterkreise gestattet,
zeigt Abb. 6. Die Hauptstromkreise der Entladungsstrecken 23' und 23" sind voneinander
getrennt und werden über getrennte Sekundärwicklungen des Transformators 4o mit
entgegengesetzten Halbwellen gespeist. Die von der Einstellung zwischen Scheibe
i und Rolle i2 abhängige Regelgleichspannung ist zwischen die Kathoden der beiden
Entladungsstrecken eingefügt, und das Gitter jeder Entladungsstrecke ist über einen
Strombegrenzungswiderstand und eine Einrichtung 21' bzw. 2i" zur Erzeugung der Hilfswechselspannung
mit der Kathode der anderen Entladungsstrecke verbunden. Beide Entladungsstrecken
speisen je eine Feldwicklung 38 bzw. 39 des Generators 37, und zwar so, daß der
Generator durch die beiden Wicklungen gegensinnig erregt wird.
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Der restliche Aufbau der Anordnung und die Wirkungsweise sind die
gleichen wie bei der oben beschriebenen Anordnung der Abb. 3. Sämtliche als Halbwellengleichrichter
beschriebenen Anordnungen können auch entsprechend als Vollweggleichrichteranordnungen
aufgebaut werden, wodurch die Ausnutzung der Transformatoren und die Symmetrieverhältnisse
sich verbessern.
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Die Erfindung ist für die gesteuerte Einstellung von zielabhängigen
Geräten in jeder Richtebene anwendbar und hat den besonderen Vorzug, daß sie eine
vollselbsttätige, sehr genau arbeitende Einstellmöglichkeit mit einem geringen Aufwand
an Mitteln und kleinem Platzbedarf vereinigt.