DE703757C - Stabilisierungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur Stabilisierung einer Plattform gegenüber einem schwankenden Träger mit Hilfe eines kräftefreien Kreisels, der über einen Kraftschalter auf die Plattform im Sinne der Stabilisierung wirkende Bewe-¹ gungsmomente unter Verwendung eines Strahlrohrkraftschalters steuert.

Nach der Erfindung ist das Strahlrohr

to durch eine sich mit dem inneren oder äußeren -Kardanrahmen bewegende Kurvenscheibe steuerbar, während das Verteilerdüsenstück an der von dem daran angeschlossenen Servomotor bewegten Plattform sitzt. Die vorstehend gekennzeichnete Anordnung ist einfach in ihrem Aufbau und arbeitet mit hoher Genauigkeit, indem der zu stabilisierende Gegenstand dem Kreisel unmittelbar nachgesteuert wird, ohne auf diesen störende Rückkräfte zur Einwirkung gelangen zu lassen. Außerdem können mit der Anlage bei geringen Abmessungen hohe Verstellkräfte ausgelöst werden, und es wird gegenüber elektrischen Stabilisierungseinrichtungen eine wesentliche Gewichtsersparnis erzielt, was für die Verwendung der Stabilisierungseinrichtung in Luftfahrzeugen von großer Bedeutung ist.

Durch Beschränkung des die Strahlrohrbewegung verursachenden Stückes der Steuerkurve auf einen kleinen Zentriwinkel ist eine hohe Nachsteuergenauigkeit erzielbar. An dieses Stück der Steuerkurve sich beiderseits anschließende konzentrische Kreisbögen, deren Radiusunterschied dem Steuerweg des 35-Strahlrohres entspricht, halten das Strahl-; rohr bei großen Kippwinkeln zwischen Plattform und Kreisel in seiner Endlage, ohne daß ein störendes Rückmoment auf den Kreisel zur Einwirkung gelangt, wie es der Fall wäre, wenn man das Strahlrohr mit dem Kreisel über Federn verbinden würde, die beim Überschreiten des ausgesteuerten Bereiches nachgeben.

Zweckmäßig wird der Zylinder des Servo» motors gegenüber dem Träger abgestützt und der Kolben mit der Plattform verbunden. Die Zuleitungen vom Kraftschalter zum Servomotorzylinder werden dabei durch die Bewegungsachse der Plattform durchgeführt.

Falls die Plattform große Bewegungen gegenüber dem Träger ausführen muß, bei-

spielsweise i8o und mehr, so wird dies in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch ermöglicht, daß zwischen Plattform und Servomotor ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen ist.

Soll eine kardanisch gelagerte Plattform um beide Achsen stabilisiert werden, so ist es nötig. Maßnahmen zu treffen, um die Bewegungen der Plattform um die innere ίο Kardanachse nicht zu behindern. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, daß der Servomotor, der die Plattform um die äußere Kardanachse bewegt, gegen eine am Träger befestigte Schiene abgestützt ist. Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung, bei der auf die beiliegenden Abbildungen Bezug genommen ist, näher erläutert.

Die Abb. 1 bis 4 zeigen eine nur um eine Achse stabilisierte Plattform, während eine in den Abb. 5 bis 7 dargestellte Ausführung kardanisch aufgehängt und um beide Achsen stabilisiert ist.

Abb. ι gibt einen Längsschnitt durch eine schematisierte Anordnung der um eine Achse stabilisierten Plattform wieder.

Abb. 2 zeigt einen längs der Linie 2 ... 2 in Abb. 1 gelegten Schnitt durch den Servomotor.

Abb. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3 .... 3 in Abb. 1.

In Abb. 4 ist der Kreisel in Draufsicht zum Teil geschnitten dargestellt.

Das Gehäuse 10 mit der Plattform 11 ist j um die Achse 1 . .. 1 in den auf einer ge- j meinsamen Grundplatte 9 befestigten Lager- j bocken 12, 13 drehbar gelagert. Die Haupt- i kardanachse des Kardanrahmens 14 fällt mit j dieser Achse zusammen. Der Kreiselrotor 15 ist mit lotrechter Umlaufachse in dem Gehäuse 16 gelagert. Er ist luftgetrieben und wird mit durch Pendelklappen 17 gesteuerten Luftstrahlen in bekannter Wejse in der Lotrechten gehalten.

Die Antriebsluft für den Kreisel wird durch die Leitung 8 zugeführt und in der Düse 19 entspannt, wobei durch die Öffnung 20 des Strahlgebläses 21 Zusatzluft angesaugt wird, die über die Verbindungsleitung 22 und die Luftführungen 2^, 24 zu den Kreiselantriebsdüsen 25 (Abb. 4) strömt und das Kreiselrotorgehäuse durch vier von den Pendeln 17 gesteuerte, um 90 gegeneinander versetzte Schlitzöffnungen 18 verläßt. Vor der Düse 19 ist eine Leitung 26 abgezweigt, die dem Strahlrohr27 (Abb.3) Preßluft zuführt. Diese beaufschlagt die beiden Verteilerdüsenöffnungen 28, die über die biegsamen Leitungen 29 mit dem bei 41 gegen die Grundplatte 9 abgestützten Servomotor in Verbindung stehen. Der Kolben 31 bewegt über die Kolbenstange 32 das um die Achse 42 schwenkbare Segment 33 und das damit in Eingriff stehende Zahnrad 34, das am Gehäuse 10 sitzt. «5

Die Steuerung des Strahlrohrkraftschalters ist aus Abb. 3 zu erkennen. Die an dem Kardanrahmen 14 befestigte Kurvenscheibe 35 besitzt eine Schlitzführung, die aus den beiden zueinander konzentrischen Schlitzen 36 und dem die eigentliche Steuerkurve bildenden Zwischenstück 37 besteht. In der Schlitzführung gleitet ein Stift, der über ein Verbindungsstück 38 die Stellung des Strahlrohres bestimmt, das sich bei relativer Drehung der Scheibe 35 gegenüber dem Gehäuse um seinen Drehpunkt 39 bewegt. 40 ist ein am Strahlrohr befestigtes Ausgleichsgewicht.

Ist die vorbeschriebene Anordnung beispielsweise in einem Flugzeug mit der Achse ^8a 1...1 parallel zu dessen Querachse aufgestellt, so wird die dazu senkrechte Achse der Plattform 11 immer parallel zur Erdoberfläche gehalten.

Jede Längsneigungsänderung des Flugzeuges hat eine Auslenkung des Strahlrohres 27 aus seiner Mittelstellung zur Folge, wodurch in einer der beiden Leitungen 29 ein Überdruck entsteht, der eine Bewegung des Kolbens 31 auslöst. Über das Zahnradvorgelege 33, 34 wird dann das Gehäuse 10 dem Kreisel nachgesteuert, wobei das Strahlrohr in seine Mittellage zurückgeführt wird.

Zwecks Erzielung einer möglichst hohen Steuergenauigkeit ist der eigentliche Steuerbereich der Kurvenscheibe auf einen möglichst kleinen Zentriwinkel α beschränkt. Das, die Strahlrohrbewegung verursachende Stück t>7 der Steuerkurve ist im wesentlichen radial zur Strahlrohrdrehachse 39 angeordnet. Dadurch wird ein leichtes Gleiten des Führungsstiftes des Verbindungsstückes 38 innerhalb des eigentlichen Steuerbereiches 37 der Schlitzführung 36 erzielt. Bei größeren Abweichungen zwischen Kreisel und Plattform läuft der »05 Führungsstift des Verbindungsstückes 38 in einem der zueinander konzentrischen Schlitze 36, wodurch das Strahlrohr in der einen oder anderen Endlage gehalten und die größte Steuergeschwindigkeit ausgelöst wird. Im Betrieb erfolgen die Steuerbewegungen so schnell, daß die Plattform praktisch unmittelbar dem Kreisel nachgeführt wird und größere Abweichungen von der Horizontalen gar nicht auftreten.

Die in den Abb. 5 bis 7 dargestellte, um zwei Achsen stabilisierte Plattform ist kardanisch um die Achsen A-A und B-B gelagert.

Abb. 5 zeigt einen lotrechten Schnitt längs iao der Linie 5-5 in Abb. 6, die eine Ansicht von oben teilweise im Schnitt wiedergibt.

Abb. 7 ist eine geschnittene Seitenansicht längs der Linie J-J in Abb. 6.

Die Kardanhauptachse A-A des Plattformgehäuses 50 \vird von den auf der gemeinsamen Grundplatte 9' befestigten Lagerböcken 12', 13' getragen. Das Gehäuse selbst ist um die Zapfen 58 in dem Kardanrahmen 59 drehbar. Zur Stabilisierung der Plattform 11' dient wiederum ein Lotkreisel 16', der in ίο gleicher Weise wie bei der vorbeschriebenen Anordnung duixh von Pendelklappen 17' gesteuerte, aus Schlitzöffnungen 18' austretende Luftstrahlen in der Lotrechten gehalten wird. Die Steuerung der nicht dargestellten Strahlrohrkraftschalter erfolgt ebenfalls in entsprechender Weise über die Gestänge 38', 38". Von diesen Kraftschaltern werden zwei Servomotoren betätigt, deren Gehäuse zwecks einfacherer Druckmittelzufuhr in diesem Fall mit dem Plattformgehäuse in Verbindung" stehen, während die Kolben gegen die Grundplatte bzw. den das Plattformgehäuse tragenden Kardanrahmen 59 abgestützt sind.

Um die Bewegungsmöglichkeit um die Achse B-B nicht zu behindern, erfolgt die Abstützung des Servomotors 30" gegen eine auf der Grundplatte befestigte Schiene 51. Das Gehäuse dieses Servomotors ist um den plattformgehäusefesten Drehpunkt 41" schwenkbar. Dabei wird die Bewegung der Kolbenstange 32" auf zwei Hebel 53, 54 übertragen, die um den gemeinsamen plattformgehäusefesten Drehpunkt 52 beweglich sind. An den Enden der beiden Hebel 53, 54, die durch eine Spannfeder 55 zusammengehalten werden, sitzt je eine Rolle 56, die auf der Schiene 51 gleitet.

Der andere, ebenfalls an dem Plattformgehäuse befestigte, um die Achse 41' schwenkbare Servomotor 30' wirkt auf den kardanrahmenfesten Hebel 57.

Bei Abweichungen der Plattform von der Waagerechten werden auf die Strahlrohrkraftschalter von dem Lotkreisel entsprechende Bewegungen übertragen, die eine Verstellung der Servomotoren auslösen. Dabei wirkt der Kolben 31'. des Servomotors 30' über die Kolbenstange 32' auf den Ansatz 57 des Kardanrahmens 59 und ruft dadurch eine Bewegung der Plattform um die Achse B-B hervor.

Andererseits dreht der Servomotor 30" das Plattformgehäuse 50 um die Achse A-A bei Bewegung der Kolbenstange 32", die in der vorbeschriebenen Weise gegen die Schiene 51 abgestützt ist. Bei Bewegungen um die Achse B-B gleiten die Rollen 56 auf der Schiene 51. Die Wirkungsweise ist im übrigen genau die gleiche wie bei der nur um eine Achse stabilisierten Plattform.

An Stelle eines Lotkreisels kann man in •sinngemäßer Abwandlung der Erfindung z. B.

einen Kurskreisel verwenden und damit eine vertikale Plattform im Azimut stabilisieren.

Statt den zu stabilisierenden Körper unmittelbar auf der Plattform anzubringen, kann man deren Bewegungen fernübertragen, beispielsweise mechanisch durch Seilzüge.

Die Stabilisierungseinrichtung kann dadurch kunstflugtauglich gemacht werden, daß an Stelle eines Servomotors mit geradem Zylinder ein Drehkolbenmotor benutzt wird, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines hinreichend bemessenen Untersetzungsgetriebes, um die Empfindlichkeit der Anordnung genügend groß zu halten.

Durch entsprechende Bemessung der Steuerelemente können beliebig große Kräfte von der Plattform aufgenommen werden, ohne daß hierdurch eine schädliche Rückwirkung auf den Kreisel ausgeübt wird.

Insbesondere kann die Stabilisierungseinrichtung vorteilhaft zur Verstellung eines Sturzflugvisiers dienen, um diesem in an sich bekannter Weise den von der Flugzeugneigung abhängigen Vorhaltewinkel für den Abwurf von Lasten zu geben.

Die hierfür bisher üblichen Pendeleinrichtumgen sind beschleunigungsempfindlich und geben daher Fehlweisungen. Kreiselpendel gestatten andererseits keine Belastung, da sie 9" sonst präzedieren. Die Stabilisierungseinrichtung nach der Erfindung ermöglicht die Verstellung des Sturzflugvisiers in einfacher und zuverlässiger Weise, z. B. indem am Kurventräger und an der Stabilisierungsvorrichtung je eine Rolle gleichen Durchmessers angeordnet ist, die durch eine endlose Verbindung, vorzugsweise einen Seilzug, mechanisch gekuppelt sind. Da die Abwurfhöhe der Last von der Art der Steuerkurve abhängt, ion empfiehlt es sich, eine von einem Höhenmesser auslösbare Signalvorrichtung vorzusehen, die die Erreichung der der Steuerkurve entsprechenden Abwurfhdhe anzeigt.

Abb. 8 gibt ein Ausführungsbeispiel für eine derartig korrigierte Visiereinrichtung.

Die beiden Grundplatten 9,9" sind in Flugrichtung geneigt, das Gehäuse 10 behält dagegen, unabhängig von Flugzeuglängsneigungen, seine Lage bei, da es von dem Servo- no motorkolben 31 über die Kurbel 60 stets dem Lotkreisel nachgedreht wird. Mit der Kurbel 60 bzw. dem Gehäuse 10 steht in starrer Verbindung eine Seilrolle 61, die über ein endloses Seil 62 mit einer gleich großen Rolle 63 gekuppelt ist. Diese ist um den flugzeugfesten Punkt 64 drehbar und trägt die Kurvenscheibe 65, auf der die am Visierfernrohr 6γ befestigte Rolle 66 gleitet.

Bei Längsneigungsänderungen des Flugzeuges wird das Fernrohr um den flugzeugfesten Drehpunkt 68 geschwenkt. Solange

der Beobachter das Ziel am Visier hat, wird der Zielpunkt unter Berücksichtigung des erforderlichen Vorhaltewinkels ν zwischen Flugrichtung (Pfeil 69) und Visierlinie angeflogen, so daß die beim Erreichen der von der Leitkurve abhängigen Abwurfhöhe gelöste Last ihr Ziel trifft.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ι. Vorrichtung zur Stabilisierung einet Plattform gegenüber einem schwankenden Träger mit Hilfe eines kräftefreien Kreisels, der über einen Kranschalter auf die Plattform im Sinne der Stabilisierung wirkende Bewegungsmomente steuert unter Verwendung eines Strahlrohrkraftschalters, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlrohr durch eine sich mit dem inneren oder äußeren Kardanrahmen bewegende Kurvenscheibe steuerbar ist, während das Verteilerdüsenstück an der von dem daran angeschlossenen Servomotor bewegten Plattform angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das die Strahl -

   rohrbewegung verursachende Stück der Steuerkurve auf einen möglichst kleinen Zentriwinkel beschränkt ist und sich an dieses Stück der Steuerkurve zwei kon-■jo zentrische Kreisbögen anschließen, deren Radiusunterschied dem Steuer weg des Strahlrohres entspricht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Strahlrohrbewegung verursachende .Stück der Steuerkurve im wesentlichen radial, zur Strahlrohrdrehachse angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 5 unter Verwendung eines Servomotors zur Bewegung der Plattform, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder des Servomotors gegenüber dem Träger abgestützt und der Kolben mit der Plattform verbunden ist, wobei die Zuleitungen vom Kraftschalter zum Servomotorzylinder durch die Bewegungsachse der Plattform durchgeführt sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4 unter Verwendung eines Servomotors zur Bewegung der Plattform, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil des Servomotors unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes an der Plattform angreift.
6. 6. Vorrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 5 zur Stabilisierung einer Plattform um zwei Achsen unter Verwendung von je einem Servomotor zur Bewegung der kardanisch gelagerten Plattform um die Kardanachsen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Servomotor, der die Plattform um die iiußere Kärdan achse bewegt, gegen eine am Träger befestigte Schiene derart abgestützt ist, daß hierdurch Bewegungen der Plattform um die innere Kaidanachse nicht behindert sind.
7. 7. Gegen Längsneigungen eines Flugzeuges stabilisierte Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit derselben eine Kurvenscheibe verbunden ist, die in bekannter Weise zur Verstellung eines Sturzfiugvisiers in Abhängigkeit von der Fhigzeugneigung dient.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Kurventräger und der Stabilisierungsvorrichtung je eine Rolle gleichen Durchmessers angeordnet ist, die durch eine endlose Ver- go bindung, vorzugsweise einen Seilzug, mechanisch gekuppelt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen