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Kreiselgerät Die Erfindung betrifft die Schaltvorrichtung an einem
als Richtgeber für die Selbststeuereinrichtung eines Fahrzeuges, insbesondere Luftfahrzeuges,
dienenden Kreiselgerät mit von einer Handhabe einrückbarer Feststellvorrichtung
für seine Präzessionsachse bei Handsteuerung.
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Eine derartige Anordnung an solchen Kreiselgeräten ist an sich bekannt.
Ihre Notwendigkeit ergab sich aus folgender fJberlegung: Angenommen, ein Flugzeug
fliegt mit Hilfe seiner Selbststeuereinrichtung auf einem an dem Kurskreisel eingestellten
Kurs. Plötzlich ist jedoch der Flugzeugführer gezwungen, von diesem Kurs abzuweichen
und dabei mit dem Flugzeug schnelle Wendungen auszuführen. Dies kann naturgemäß
nur mit Hilfe der Handsteuerung erfolgen. Hierzu ist es notwendig, zunächst einmal
die Selbststeuereinrichtung auszuschalten. Sodann ist es aber auch notwendig, die
Bewegungsfreiheit des Kreisels um seine Präzessionsachsen, in diesem Falle also
um die waagerechte Präzessionsachse und um die zu dieser senkrechten Richtachse,
mit Hilfe einer Feststellvorrichtung aufzuheben. Hierdurch wird ein Auslaufen des
Kreisels während der raschen Wendungen des Flugzeuges verhindert, was, sobald der
Flugzeugführer das Flugzeug von Hand wieder in eine zum Weiterfliegen gewünschte
Richtung gebracht hat, ein sofortiges Weiterfliegen in dieser Richtung nach Aufhebung
der Feststellung der Präzessionsachsen und nach Einschaltung der Selbststeuereinrichtung
mit Hilfe dieser ermöglicht.
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Bei einer bekannten Anordnung wird zu diesem Zweck mit Hilfe eines
zwei jelektrischen Stromkreisen gemeinsamen Schalters sowohl die Betätigung der
Feststellvorrichtung für den Kreisel als auch gleichzeitig das Ein-bzw. Ausschalten
der Selbststeuereinrichtung vorgenommen. Hierbei ist jedoch die Gleichzeitigkeit
der Vorgänge ein Nachbeil, da eine etwa mit der Freigabe bzw. dem Feststellen verbundene
ruckartige Verstellung des Kreisels doch noch einen Impuls auf die Selbststeuereinrichtung
ausüben kann, der infolge seiner Plötzlichkeit einen unerwünschten, ja sogar gefährlichen
Flugzustand herbeiführen kann.
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Die Erfindung bezweckt nun, ebenfalls eine Anordnung mit einer gemeinsamen
Handhabe für die Betätigung der Feststellvorrichtung und für das Ein- und Ausschalten
der Selbststeuereinrichtung zu schaffen, die aber diesen Nachteil vermeidet. Gemäß
der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein in an sich bekannter Weise von
der gleichen Handhabe betätigter Schalter zur Ein- und Ausschaltung der Selbststeuereinrichtung
von einem zwischen der Handhabe, z. B. Stößel, und dem Festhalteteil der Präzessionsachse
liegenden Verschiebungsteil der Feststellvorrichtung in -solchem Sinne abhängig
von der Bewegung dieses Teils steuerbar ist, daß das Ausschalten der Selbststeuereinrichtung
zu Beginn der die Feststellung der Präzessionsachse
bewirkenden
Schiebebewegung und das Einschalten der Selbststeuereinrichtung erst nach völliger
Freigabe der Präzessionsachse (am Ende der die Freigabe bewirkenden Verschiebung)
erfolgt.
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Für diese Anordnung liegt, falls das Kreisel-' gerät als Richtgeber
einer Selbststeuereinrichtung mit hydraulischem Servomotor dient, der Schalter zur
Ein- und Ausschaltung der Selbststeuereinrichtung zweckmäßig in dem Stromkreis eines
in Einstellverbindung mit einem im Druckmittelstromkreis zwischen Servoniotor und
Steuerventil angeordneten Kuppelventil stehenden Relais; in seiner Ausschaltstellung
steht das Kuppelventil so, daß der DruckmitteIstromkreis für den Servomotor kurzgeschlossen
ist, während in der Einschaltstellung des Schalters das Kuppelventil durch Ansprechen
des Relais derart verstellt wird, daß der Kurzschluß im Druckmittelstromkreis aufgehoben
ist. Diese Bauart nach Anspruch 2 steht unter Schutz nur in Verbindung mit dem Gegenstand
des Anspruchs i.
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Die in der folgenden Beschreibung und Zeichnung dargestellte Gesamtvorrichtung
gehört nicht zur Erfindung. Es zeigt Abb. i einen Kurskreisel in Seitenansicht,
Abb. 2 und 3 die schematische Darstellung zweier Schaltungsmöglichkeiten, Abb. 4.
schematisch die. Arbeitsweise der Schaltvorrichtung auf die Selbststeuereinrichtung
eines Flugzeuges.
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In Abb. i besitzt der Kreisel i eine -,raagerechte Umlaufachse 2 und
ist mit Hilfe der Präzessionsachse 3 an 'dem Kardanrahmen 4 gelagert, der seinerseits
mit Hilfe der Richtachse 5 an dein gerätefesten Rahmen 6 gelagert ist.
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Die Feststellvorrichtung für die Richtachse 5 umfaßt einen am Kardanrahmen
.4 befestigten und damit auch mit der Richtachse 5 verbundenen Kegelring 7 und einen
in Richtung der Richtachse heb- und senkbaren Klauenkranz B. Dieser ist mit einem
zylindrischen Ansatz, an einem Schneckenradkranz 9 geführt, der seinerseits an einem
mit dem Rahmen 6 verbundenen Teil drehbeweglich gelagert ist und mit einer Schnecke
to in Eingrifi steht. Das durch die Teile 9 und io gebildete Schneckenradgetriebe
ist selbstsperrend und dient zur azimutalen Einstellung der Richtachse 5.
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Die Feststellvorrichtung für die waagerechte Präzessionsachse 3 umfaßt
eine auf dieser Achse befestigte Kurvenscheibe i i. Mit ihr wirkt ein an dem Rahmen
4 bei 12 schwenkbar gelagerter Bügel 13 zusammen, der beim Feststellen der Präzessionsachse
3 mit einer an ihm befestigten Rolle 14 in eine in der Zeichnung nicht sichtbare
Raste der Kurvenscheibe t -i eingreift. Die Betätigung der Feststellvorrichtung
erfolgt durch die Längsverschiebung eines Stößels 15 mit Hilfe eines an diesem befestigten
Knopfes 16. Hierdurch wird ein in der Zeichnung nicht sichtbarer Hebeltrieb verstellt,
der beim Verschieben des Stößels 15 sowohl den Klauenkranz 8 als auch den Bügel
13 anhebt oder senkt. Der Stößel 15 ist weiterhin innerhalb einer Hohlwelle 17 drehbeweglich
gelagert, die ihrerseits die Schnecke io trägt und ebenfalls drehbeweglich an gerätefesten
Lagerböcken 18 und 19 gelagert ist. Zum Antrieb der Schnecke i o wird der Stößel
15 mitbenutzt. Zur Kupplung des Stößels 15 mit der Hohlwelle 17 dient eine Kupplung,
die durch die zur Einschaltung der Feststellvorrichtungen erforderliche Längsverschiebung
des Stößels eingeschaltet wird. Diese Kupplung besteht im Ausführungsbeispiel aus
einer auf dem Stößel befestigten Kupplungshälfte 2o und aus einer auf der Hohlwelle
17 befestigten Kupplungshälfte 21. 22 ist ein ringförmig um den Stößel 15 angeordneter
Nocken, der zur Betätigung eines Kontaktfederschalters 23 dient. Die bisher beschriebene
Vorrichtung ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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Erst die Abb.2 und 3 zeigen schematisch die den Gegentand der Erfindung
bildende Anordnung, die derartig ist, wie im Anspruch i angegeben ist.
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In Abb.4 ist 23 der durch den Stößel 15 zu betätigende Schalter, der
im Stromkreis eines Relais 24 liegt. An dem Anker des Relais greift einerseits eine
Zugfeder 25 an und andererseits steht er in Einstellverbindung mit einem Kuppelventil
26. Das Kuppelventil ist über die Rohrleitungen 27 und 28 mit den Rohrleitungen
29 und 30 verbunden und liegt dadurch im Druckmittelstromkreis zwischen einem
Servomotor 31 und einem Steuerveiiti132. Der Zufluß des Druckmittels ist an dem
Steuerschieber bei 33 und der Abfluß bei 34 und 35 angedeutet. Die Einstellung des
Steuerschiebers erfolgt in bekannter Weise über das Gestänge 36, 37 und
38,
auf das beispielsweise bei 39 die Richtwerte eines Kurskreisels und bei 4o die Richtwerte
eines Wendezeigers gegeben werden. Der Kolben des Servomotors 31 ist einerseits
zur Rückführung des Steuerventils 32 mit der Stange 36 verbunden, und andererseits
arbeitet er auf eine Steuerfläche 41.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende: Es
sei angenommen, daß das Flugzeug mit Hilfe der Selbststeuereinrichtung fliegen soll.
Zu diesem Zweck wird der Stößel 15 in die in Abb. i dargestellte Stellung gebracht.
Die Feststellung der Präzessionsachsen des Kreisels wird dadurch aufgehoben und
der Schalter 23 durch den Nocken 22 geschlossen. Die Schließung des
Schalters
bedingt ein Ansprechen des Relais 24, d. h. der Anker des Relais wird entgegen dem
Zug der Feder 25 in die Spule hineingezogen und verstellt den Kolben des Kuppelventils
derart, daß die Rohrleitungen 27 und 28 nicht mehr miteinander in Verbindung stehen
und damit der Kurzschluß in dem Druckmittelstromkreis aufgehoben wird. Der durch
das Steuerventil 3--7 gesteuerte Druckmittelstrom kann somit ungehindert auf den
Servomotor 31 arbeiten. Tritt nun der bereits erwähnte Fall ein, daß der Flugzeugführer
das Flugzeug von Hand Weitersteuern muß, so zieht er mit Hilfe des Knopfes 16 den
Stößel 15 heraus. Jetzt wird der Kreisel festgesetzt und der Schalter 23 geöffnet.
Der Anker des Relais 24 wird infolge der Einwirkung der Feder 25 aus der Spule gezogen,
und der Kolben des Kuppelventils 26 nimmt die in Fig.4 gezeichnete Stellung ein.
Hierdurch werden die Rohrleitungen 27, 28 miteinander verbunden, so daß der Druckmittelstromkreis
zwischen dem Servomotor 31 und dem Steuerventil32 kurzgeschlossen ist. Bei einer
etwa noch auftretenden Betätigung des Steuerventils wird der Druckmittelstrom über
die Rohrleitungen 27 und 28 fließen und den Servomotor nicht mehr betätigen. Ebenso
kann sich bei der durch Hand erfolgenden Verstellung des Ruders 41 und der damit
zwangsläufig verbundenen Verstellung des Serv omotorkolbens das im Zylinder des
Servomotors befindliche Druckmittel über die Rohrleitungen 27 und 28 ausgleichen,
so däß die Handeinstellung ungehindert vorgenommen werden kann. Ist das Manöver
ausgeführt und hat der Flugzeugführer das Flugzeug wieder in die Richtung gebracht,
in der er weiterfliegen will, so drückt er den Stößel wieder hinein, wodurch der
bereits im vorangegangenen geschilderte Vorgang eintritt und das Flugzeug mit Hilfe
der Selbststeuereinrichtung weiterfliegt.
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Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung auch für den Fall gilt,
daß die Feststellung des Kreisels und damit die Ausschaltung der Selbststeuereinrichtung
durch Hineindrücken des Stößels und umgekehrt das Freigeben und Einschalten durch
Herausziehen erfolgt. Hierbei muß jedoch einiges beachtet werden, das aus den schematischen
Zeichnungen in Abb. 2 und 3 hervorgeht. Die Abb. 2 zeigt den Stößel 15 in einer
Stellung, die er entsprechend dem Ausführungsbeispiel bei Feststellung der Präzessionsachsen
des Kreisels und der Ausschaltung der S:elbststeuereinrichtung einnimmt. In diesem
Fall muß der Nocken 22 auf dem Stößel so angeordnet sein, daß er den Schalter 23
:erst dann schließt, wenn die Freigabe der Präzessionsachsen erfolgt ist, d. h.
die Schließung des Schalters 23 erfolgt erst kurz vor Beendigung der Längsverschiebung
des Stößels 15. Umgekehrt zeigt Abb. 3 den Stößel 15 in dieser Stellung bei Freigabe
der Präzessionsachsen und eingeschalteter Selbststeuereinrichtung. Hierbei muß der
Nocken 22 auf dem Stößel 15 so angeordnet werden, daß unmittelbar bei Beginn der
Längsverschiebung des Stößels 15, d. h. also schon vor Beginn des Feststell.ens
der Präzessionsachsen, der Schalter 23 geöffnet wird.