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Vorrichtung zur Ermittlung von Geschwindigkeiten geradlinig bewegter
Körper Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung von Geschwindigkeiten
geradlinig ,oder annähernd geradlinig bewegter Körper durch Spannungsmessung an
einer von dem Körper angetriebenen, in einem homogenen Magnetfeld sich bewegen den
Induktionsspule. Es soll eine in ihrem Aufbau und in ihrer Anwendung besonders einfache
Vorrichtung geschaffen werden, die es gestattet, den Geschwindigkeitsverlauf über
verhältnismäßig kleine Meßstrecken einer geradlinigen Bewegung zuverlässig zu ermitteln.
Beispielsweise soll sich die Vorrichtung dazu eignen, bei Schußwaffen den Geschwindigkeitsverlauf
von Rückstoßbewegungen aufzunehmen, um daraus durch elektrische Differentiation
die Beschleunigungskurve und mithin den Gasdruckverlauf ermitteln zu können.
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Bei einer bekannten Vorrichtung der blezeichneten Art wird die InduktionsspuLe
in fester Verbindung mit dem bewegten Körper geradlinig durch einen Magnetspalt
gezogen.
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Hierbei ist für die Erzielung eines homogenen Magnetfeldes von genügender
Ausdehnung ,ein verhältnismäßig großer technischer Aufwand erforderlich. Ferner
muß die Induktionsspule sehr große Abmessungen erhalten, damit für die ganze Dauer
der Bewegung ein bestimmter, in seiner Länge unveränderlicher Abschnitt der Spule
der Einwirkung des Magnetfeldes ausgesetzt wird. Wenn beispielsweise die Spule die
Form leines Rechtecks besitzt, darf nur die eine Rechteckseite durch das Magnetfeld
bewegt werden, während die übrigen Seiten möglichst weit vom Magnetfeld entfernt
bleiben müssen. Jle größer aber die Abmessungen der Spule sind, desto größer ist
die Selbstinduktion, die beim Oszillographieren der Spannung Verzerrungen verursacht.
Ein weiterer Nachteil, der besonders bei der Verwendung der Vorrichtung zur Ermittlung
von Rücklaufgeschwindigkeiten bei Schußwaffen in Erscheinung tritt, besteht darin,
daß die sachgemäße Anbringung der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung schwierig
ist.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, von der geradlinigen Bewegung,
deren Geschwindigkeit gemessen werden soll, leine IDrehbewegung einer Gleichstromdynamo
abzuleiten, indem man die Welle der Dynamo mittels leiner darauf aufgewickelten
Schnur 0. dgl. mit dem geradlinigbewegten Körper verbindet. Abgesehen davon, daß
in der Übertragung der Bewegung
auf die Dynamomaschine mittels
eines Schnurantriebes Ungenauigkeitn unvermeidlich sind, ergibt sich in der Dynamomaschine
infolge der Kommutierung ein unstetiger Verlauf der induzierten Spannungskurve,
wodurch diese für eine elektrisch@ Differentiation ungeeignet ist. Außerdem is eine
sehr große Anzahl. von Kommutatorlamellen erforderlich. damit eine mit tiere Spannung
erzeugt wird, die der Geschwindigkeit auf der ganzen Meßstrecke angenähert proportional
ist. Schließlich ist auch dieses Gerät nur dann anwendbar, wenn die Meßstrecke genügend
groß ist, um mindestens einen großen Teil einer vollen Umdrehung der Dynamomaschine
zu bewirken.
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Ausgehend von der eingangs bezeichneten Vorichtung, ist gemäß der
Erfindung die Induktionsspule als Drehspule mit feststehendem Eisenkern ausgebildet
und mittels eines Hebels derart mit dem geradlinig bewegten Körper verbunden. daß
der Meßstrecke der geradlinigen Bewegung eine Teildrehung der Spule entspricht.
Hierauf kann. wie die Brauchbarkeit des Drehspulgalvanometers als Präzisionsinstrument
beweist, die vollkommene Homogenität des Magnetfeldes auf einfachste Weise erreicht
werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die elektrische Selbstinduktion
durch kleine Abmessungen der Spule auf ein unschädliches Maß herabgedrückt werden
kann. Ein insbesondere für die Verwendung der Vorrichtung zur Ermittlung von Rückstoßgeschwindigkeite
bei Schußwaffen bedeutsamer Vorteil besteht in der einfachen Anbringungsmöglichkeit
der Vorrichtung. Bei Verwendung eines langen Hebels zum Antrieb der Drehspule wird
beispielsweise die Vorrichtung so aufgestellt. daß sich der Hebel gegen den rücklaufbeweglichen
Körper abstützt. Die Länge des Antriebhebels richtet sich nach der Länge der Meßstrecke.
Je länger der Hebel im Vergleich zu der Meßstrecke ist, um so genauer entspricht
die in der Drehspule induzierte Spannung der Geschwindigkeit des geradlinig bewegten
Körpers. Bei V,erwendung der Vorrichtung für den sonderzweck der Messung von Rücklaufgeschwindigkeiten
von Schußwaffen wird wegen der geringen Länge der Meßstrecke ein ausreichender Genauigkeitsgrad
mit handlichen Abmessungen des Hebels ohne weiteres erzielt.
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An sich ist die Verwendung von D>rehspulen in Verbindung mit Schwenkhebeln
bekannt, und zwar bei einem Gerät zum Xbertragen von Meßwerten zwischen einem Sendeort
und einem beliebig entfernten Empfangsort. Hierbei ist sowohl senderseitig als auch
empfängerseitig eine Drehspule in einer festen Spule angeordnet und trägt einen
Zeiger, der vor einer mit der festen Spule verbundenen Skala spielt. Die Übertragung
eines Meßwertes geschieht in der Weise. dalj man am Empfangsort den Zeiger so lange
dreht, bis der Kopplungsfaktor zwischen der zugehörigen festen und beweglichen Spule
gleich dem Kopplungsfaktor zwischen den beiden Spulen am Sendelort ist. Zur Übertragung
von Geschwindigkeitswerten kommt dieses Gerät nur danti in Betracht, wenn es sich
um konstante rotationsgeschwindigkeiten handelt. die zunächst mit Hilfe eines Fliehkraftreglers
in eine bestimmte Zeigerstellung verwandelt werden können. Dagegen bieten die bekannten
Mittel nicht die Möglichkeit. verãnderliche Geschwindigkeiten geradlinig bewegter
Körper in zeigerstellungen zu verwandeln oder als Funktion der Zeit darzustellen.
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Ein Ausführungsbeispiel. der Vorrichtung ist in den Abb. I und 2
der Zeichnung in Seitenansicht bzw. im Schnitt nach der Linie 2-2 dargestellt.
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Zwischen den Polschuhen a und b eines bufeisenförmigen Magneten ist
ein rechteckiger Spulenrahmen c um einen feststehenden zylindrischen Eisenkern d
nach Art der bekannten Drehspulenmeßinstrumente mit den waagerechten Achszapfene
drehbar gelagert.
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Mit dem Spuienrahmen ist ein Antriebshebel t fest verbunden, der am
freien Ende in geeigneter Weise mit dem geradlinig bewegten Körper g, z. B. einem
rücklaufbeweglichen Schußwaffenrohr. gekuppelt wird. In der Regel genügt es, das
Gerät so anzubringen, daß sich das freie Ende des Antriebshebels f gegen den beweglichen
Körper. dessen Geschwindigkeit ermittelt werden soll, in der Bewegungsrichtung abstützt.
falls die Geschwindigkeit wie bei Schußwaffen dauernd wächst.