DE695683C - Kuenstlicher Kreiselquerhorizont fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung· bezieht sich auf einen sog. k'ünstlichen Querhorizont, der zur . Verwendung auf Wasser- und Luftfahrzeugen bestimmt ist, um auf den schwankenden Plattformen derselben die wahre Querhorizontalrichtung dauernd festzulegen, wie es sowohl für navigatorische Zwecke als auch für die Bedienung von militärischen Geräten, wie z. B. Geschützen, erforderlich ist.

Die Festlegung- der Horizontalstellung einer einzigen Richtung auf einer bewegten Unterlage der schwankenden Plattform eines in Fahrt befindlichen Wasser- oder Luftfahrzeuges läßt sich in an sich bekannter Weise

grundsätzlich vermittels eines einzigien Kreisels bewirken, welcher mit seiner Präzessions-' achse vertikal zu einer kardanisch aufgehängten, der Einwirkung des Schwerefeldes unterliegenden Plattform mit quer zur Eahrtrich-

tüng angeordneter horizontaler Drehachse gelagert ist.

Bei der praktischen Durchführung der Stabilisierung einer Achse mit .einem einzigen derartigen Kreisel zeigt es sich aber, daß. der Kreisel bei Fahrtbeschleunigungien und beim Beschreiben von Kurven durch das Fahrzeug, insbesondere bei großen Geschwindigkeiten des letzteren, so stark beschleunigungsempfindlich ist, daß die Präzession seiner Präzessionsachse nicht mehr als zuverlässiges Steuerglied für an der Plattform angreifend« Ausgleichsmomente benutzt werden kann.

Die Anordnung mehrerer, um zwei zueinander senkrechte, Achsen stabilisierender Einzelkreisel auf derselben kardanisch gelagerten horizontalen Plattform, die außerdem noch im Azimut gerichtet gehalten wird, ist bekannt. Ferner ist eine S'tabiüsierungsvorrichtung vorgeschlagen worden, bei der auf einem nur um eine Achse kippbaren Kardanglied ein zur Vorstabilisierung' dienendes Paar gegenläufiger, miteinander gekuppelter Stabilisierungskreisel gleichen Impulses angeordnet ist und so einen sog. Trägheitsrahmen bildet, an welchem wiederum ein zweiter gleichartiger Trägheitsrahmen drehbar gelagert ist, dessen Kreiselpaar um eine zur Empfindlichfceitsachse des ersten Trägheitsrahmens senkrecht stehende, horizontale Empfindlichkeitsachse stabilisiert.

Gemäß der Erfindung werden zwei mit ihren Präzessionsachsen vertikal zur kardanisch aufgehängten Plattform angeordnete Kreisel angewandt, welche mit ihren horizontalen Drehachsen mit Bezug auf die Drehachse der Plattform spiegelbildlich zueinander angeordnet sind und mit der Kippachse der Plattform je einen Winkel einschließen, welcher von 90⁰ verschieden ist.

Die Aufrechterhaltung der Mittellage der 6» Kreisel, welche für deren Arbeitsfähigkeit, erforderlich ist, erfolgt in üblicher Wieise dadurch, daß jedem Kreisel ein Laufgewicht zugeordnet ist, welches beim Herauswandern

der Kreisel aus der Mittellage eine Verschiebung erfährt, sobald die Abweichung einen gewissen Wert erreicht hat.

Die mit der Stabilisierungseinrichtung aus.-' gerüstete Plattform muß ebenfalls in üblicher' Weise ihren Schwerpunkt unterhalb ihres Auf-" hängepunktes besitzen, wobei für die Horizontalstellung der Plattform bei wechselnden Fahrzeuggeschwindigkeiten und Drehungen

ίο um die Vertikalachse die Relation bestehen muß: m · a · ν = 1, wobei tn die Gesamtmasse des aufgehängten Systems, α den Abstand des Schwerpunktes desselben vom Aufhängepunkt, ν die Fahrzeuggesehwindigkeit und / die Im-

ί5 pxilsfeomponente beider Kreisel in der Querrichtung bedeutet (vgl. Patent 373 393)· · Im Hinblick auf diese zu erfüllende Bedingung muß wegen der Veränderlichkeit der Größe ν noch eine andere in der Gleichung vorkommende Größe verändert werden. Die beiden Größen, für welche die Möglichkeit der Veränderung besteht, sind die Größen a und /. Man muß also jedesmal wenigstens eine dieser Größen der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit anpassen.

Bei den beiden auf .den Zeichnungen dargestellten Ausführüngsformen der Erfindung erfolgt die Anpassung in dem Falle der in Fig. ι und 2 dargestellten Ausführungsform durch Veränderung der Größe«, während bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform die Anpassung durch Veränderung der' Größe / erfolgt. Demgemäß ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 die Plattform mit einem einstellbaren Pendelgewicht versehen, dessen Antrieb unter Steuerung durch die Fahrtmeßanlage steht. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 werden zur Ermöglichung der Änderung der Impulskomponente / die Kreisel auf besonderen Plattformen angeordnet, die drehbar auf der Hauptplattform sitzen, so daß die Winkel, welche die horizontal liegenden Kreiselachsen mit der Drehachse der tragenden Plattform einschließen, geändert werden können, wobei diese Änderung ebenfalls unter Steuerung durch die Fahrtmeßanlage erfolgt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist die Plattform, auf welcher die Kreisel gelagert sind, mit 1 bezeichnet. Diese Plattform ist um die Achse 2 in dem Rahmen 3 drehbar gelagert, welcher seinerseits um die Achse 4 drehbar ist, so daß die Plattform 1 eine kardanische Aufhängung besitzt. Auf der Plattform 1 sind in geeigneten Haltern 5^a, 5'' zwei Kreisel 6^a, 6^b so gelagert, daß ihre Präzessionsachsen 7^a bzw. i^b senkrecht zur Plattform stehen, während ihre Drehachsen 8^a, 8^Ä mit der Aufhängeachse 2,2 einen von 90⁰ verschiedenen Winkel einschließen. Die Ausgleichsgewichte sind mit g^a, g^b bezeichnet und auf Spindeln io^s, ΐο^δ gelagert, welche in Abhängigkeit von der Drehung von auf den , Präzessionsachsen sitzenden Kontaktarmen .11«, 11*, denen Kontaktbahnen 12 zugeordnet sind, auf welchen sie zu schleifen vermögen, ■verstellt werden. Die Richtung der Spindeln ■■Ίο", ιo^b ist senkrecht zur Nullage der Kontaktarme 11", 11 *.

Die Platte 1 ist starr mit einem Pendel 15 verbunden. Auf der Stange des Pendels 15 sitzt verschiebbar ein Gewicht 16. Dieses Gewicht kann nach der Darstellung der Zeichnung durch einen Motor 17 eingestellt werden, welcher eine Schraubenwelle 18 zu drehen vermag, auf der das Gewicht läuft. Der Motor 17 steht unter Steuerung durch die Fahrtmeßanlage des Fahrzeugs.

Bei jedesmaliger Änderung der Fahrgeschwindigkeit erfolgt eine Verstellung des Laufgewichts 16 entsprechend der durch die oben angegebene Gleichung gegebenen Bedingung.

Die Verstellung hat zur Folge, daß sich das Laufgewicht 16 bei jeder Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Pendelstange in einer solchen Lage befindet, daß die bei dieser Geschwindigkeit wirkende Zentrifugalkraft solche Präzessionsbewegungen der Kreisel zur Folge hat, daß der Präzessionswinkel dem Drehxingswinkel des Schiffes um seine Hochachse gleich ist. Der Kreisel behält somit dauernd gegenüber der Plattform unverändert seine Lage bei. Die Verwendung zweier Kreisel, die in der angegebenen Weise zueinander orientiert sind, bewirkt dabei, daß die Plattform nicht nur um die Querachse, sondern zugleich auch um die Längsachse des Fahrzeugs stabilisiert wird.

Bei auftretenden Schlinger- und Stampfbewegungen dagegen präzedieren die Kreisel um die Achsen 7°, 7^b und steuern mittels der Kontakteinrichtungen 11^α, 11⁶, 12 die Laufgewichte g^a, g^b, welche durch ihre Verstellung die Einflüsse der Schlinger- und Stampfbewegungen aufheben.

Bei der Aueführungsform nach Fig. 3 tritt zu der Ausführungsform nach Fig. 1 das Neue hinzu, daß jedem der beiden Kreisel, welche nebst ihren Zusatzeinrichtungen in F%. 3 mit den gleichen Bezugszeichen -bezeichnet sind wie in Fig. 1, eine besondere Plattform 13° bzw. 13* zugeordnet ist, welche Plattformen drehbar auf den Präzessionsachsen 7^a, 7^b der Kreisel sitzen und bei dieser Ausfühxungsform die Ausgleichsgewichte 9 mit den Spindeln ι ο tragen. Die beiden Plattformen 13", 13⁶ sind mit einem gemeinsamen Antrieb, bestehend in einer Schnecke 14, versehen. Es ist hierbei vorausgesetzt, daß beide Kreisel gleichen Impuls besitzen. Andernfalls müßte für jede der Plattformen ein besonderer,

ihrem Impuls angepaßter Antrieb vorgesehen sein· Der Antrieb der Plattformen ist in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu halten und kann im besonderen auch selbsttätig durch einen von einem Geschwindigkeitsmesser gesteuerten Motor oder eine sonstige Einrichtung· erfolgen.

Bei Verwendung der Einrichtung .gemäß Fig. 3 kann man auf ein einstellbares Gewicht zur Veränderung der Schwerpunktlage der Plattform ι verzichten.

Die Wirkung ist dann bei richtiger Bemessung des Antriebs der Schnecke 14 in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit so, daß bei bloßer Drehung des Fahrzeugs in einer Kurve, ohne daß Schlinger- oder Stampfbewegungen auftreten, eine Präzessionsbewegung der Kreisel gegenüber dem Rahmen nicht erfolgt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Künstlicher Kreiselquerhorizont für Fahrzeuge" mit auf einer kardanisch aufgehängten, dem Schwerefeld unterliegenden Plattform gelagertem Stabilisierungskreisel, dessen, Präzessionsachse senkrecht zur Plattform und dessen Drehachse horizontal liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung der Plattform durch Zusammenwirken zweier Stabilisierungskreisel (6°, 6^b) erfolgt, welche beide senkrechte Präzessionsachsen (7^a,7^b) haben und mit ihren mit Bezug auf die Kippachse· der Plattform spiegelbildlich zueinanderliegenden horizontalen Drehachsen (8^ß, 8^b) mit der Kippachse der Plattform 'einen von 90⁰ verschiedenen Winkel einschließen.
2. 2. Kreiselhorizont nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden auf der in der horizontalen Lage zu stabilisierenden Plattform (1) angeordneten Kreiseln (6^a, 6⁶) um ihre Präzessionsachsen (j^a,7^b) drehbare Plattformen (i3^a, I3⁶) zugeordnet sind, welche mit Ausgleichsgewichten (g^a, g^b) ausgestattet sind, die unter dem Einfluß von Präzessionsbewegungen der Kreiselachsen eine selbsttätige Verstellung erfahren.
3. 3. Kreiselhorizont nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kreisel gleichen Impuls besitzen und" daß die ihnen zugeordneten Plattformen (i3^a, 13^s) mit einem, gemeinsamen Antrieb (14) versehen sind, durch den sie in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von Hand oder selbsttätig verstellt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen