DE7215645U - Stoerungsmeldeeinrichtung fuer kreiselinstrumente - Google Patents

Description

DR. M0LLER-BOR£ DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM.'dR. DlPL-INQ. FINSTERWALD DIPL.-INQ. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

G 72 15 645.7 München₉ den ^{|3> APR}·

M/Gr - S. 2351

SOCIEXE FSANCAISE D'EQUIPEMENTS POUR LA NAVIGATION AERIENNE S.F.E.N.A.

ASrodrome de Villacoublay VELIZY-VILIiACOUBLAY, Yvelines Frankreich

Störungsmeldeeinrichtung für Kreiselinstiumente

Kreiselhorizonte sind Instrumente, welche Flugzeugpiloten die tatsächliche Vertikale anzeigen, die zur Steuerung der Fluglage des Flugzeuges unerlässlich ist, und zwar bei Tauchbewegungen oder Hollbewegungen, wenn die äussere Sicht schlecht oder gleich Null ist.

Sie bestehen im wesentlichen aus einem Kreisel mit einer kardanisch aufgehängten vertikalen Welle und einem Element, welches der wirkenden Schwerkraft unterworfen ist und langsam auf den Kreisel einwirkt, um dessen Achse in Richtung der tatsächlichen Vertikalen zu halten. Diese Bezugsvertikale wixd dem Piloten zur leichten Auswertung dargeboten, und zwar durch eine Anordnung, die im allgemeinen ein Element aufweist, welches parallel zur Querachse des Flugzeuges verläuft und weiterhin einen Stab oder Erzeugende eines Zylinders besitzt, welche mit der Aufhängung des Kreisels verbunden sind und deren !Relativbewegungen di3 Bewegungen des Flugzeuges beim Tauchen und beim Rollen anzeigen.

Dr. Müller-Bor* Or. Manltz ■ Dr. Deufel · DIpI.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Qrimkow Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Rnbert-Koch-Straße 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, MarktstraBe 3 Telefon (0531) 73887 _Te,_{efon (0811)} J_{838451 Τβ}|_βχ 5.22050 _mbpat Telefon (0711) 587281 Bank: Zentralkasse Bayer.UpIJfbqpkjjp^üjicliap. Kto.-Nr.9822 Postscheck: München 95495

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Kreiselhorizonte werden entweder aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit in grossen Flugzeugen eingesetzt, die eine sehr aufwendige Ausrüstung für die Flugzeugführung besitzen und zentrale Kreisel verwenden, oder sie werden in wirtschaftlicheren Flugzeugen als Hauptinstrumente verwendet.

In allen Fällen bilden sie ein fundamentales Sicherheitselement des Fluges, und es ist erforderlich, ihre Sicherheit und ihre Betriebsdauer auf ein Höchstmass zu entwickeln.

Sie sind gewöhnlich mit einer Alarmeinrichtung ausgestattet, welche auch als Störungsmeldeeinrichtung bezeichnet wird und dazu bestimmt ist, den Piloten im Falle einer gestörten Arbeitsweise des Instrumentes zu warnen. Sie schlimmsten Störungen betreffen den Kreisel, dessen Stillstand in irreparabler Weise die Ausserbetriebsetzung des Instrumentes bewirkt. Andere Störungen haben im allgemeinen einen weniger radikalen Einfluss auf die Anzeige des Instrumentes und bewirken.nur langsame Veränderungen der Vertikalen, die der Pilot durch Beobachtung der Anzeigen von anderen Instrumenten der Flugzeugführung ablesen kann. Im vorliegenden Falle interessieren hauptsächlich elektrische Horizontkreisel·

Die am häufigsten verwendeten Störungsmeldeeinrichtungen zeigen eine Störung der elektrischen Speisung des Kreisels an, und bestimme Ausführungsformen zeigen darüber hinaus eine interne Unterbrechung in den elektrischen Schaltungen an, die entweder von der Unterbrechung eines Drahtes, bzw. einer Lötstelle oder von einem schlechten Kontakt in den festen oder beweglichen Elementen herrühren, welche den Stromdurchgang in das Innere des Instrumentes gewährleisten.

Diese Störungen werden dem Piloten dadurch angezeigt, dass auf

der Instrumentenskalaeoine kleine und im allgemeinen rote Fahne erscheint, die auf der Achse eines kleinen Elektromotors auge-*· bracht ist: Elektromagnet, Galvanometer, zweiphasiger Motor ···, an die elektrische Schaltung angeschlossen^ Wenn dieser kleine Motor gespeist wird,b,bringt er die Anzeigefahne aus dem Gesichtsfeld der Skala heraus, und zwar gegen die Wirkung einer· Buckstellfeder· Wenn der kleine Motor nicht mehr gespeist ist, erscheint die Fahne wieder auf der Skala, und zwar unter der Einwirkung der Bäckstellfeder· Biese Bewegungen des.Verschwindens oder Erscheinens der Fahne erfolgen sehr rasch»

Ein solches System weist dennoch Nachteile auf:

Wenn der Motor der Störungsmeldeeinrichtung einfach parallel zu der elektrischen Spannung am Eingang des Instrumentes geschaltet ist, ist offensichtlich, dass er diejenigen Störungen nicht übertragen kann, welche in der internen elektrischen Schaltung auftreten. Noch schlimmer ist *|l·, wenn durch eine entsprechende Spannung die Fahne aus dem Qtiichtsfeld verschwindet, obwohl der Kreisel durch eine mechanische Ursache blockiert ist (beispielsweise durch Zerstörung eines Lagers) und nicht mehr läuft.

Wenn der Motor der Störungsmeldeeinrichtung von demselben Strom durchflossen ist, der in.dem Motor des Kreisels flieset, ist das Ergebnis zwar besser, jedoch wird einerseits, wie im vorhergehenden Fall, eine mechanische Blockierung des Kreisels nicht angezeigt, und es besteht andererseits ein weiterer Nachteil, zu dessen Erläuterung eine detailliertere Analyse erforderlich ist.

Meistens werden bei Kreiseln Elektromotoren mit einem Drehfeld verwendet, und zwar entweder asynchrone Ausführungen mit einem Käfiganker oder synchrone Ausführungen, und awar sogenannte

Hysteresis-Motcren. Ihre Speisespannung ist entweder dreiphasig, wodurch es ermöglicht wird, direkt das Drehfeld im dreiphasig gewickelten Stator zu bilden, oder aber einphasig, wobei dann ein Kondensator aur Phasenverschiebung erforderlieh ist, um das Drehfeld in dem zweiphasig gewickelten Stator zu erzeugen·

In den zwei Fällen besteht eine bekannte Losung für den Motor der Störungsmeldeeinrichtung in der Verwendung eines kleinen zweiphasigen Motors, dessen zwei getrennte Wicklungen in Reihe in zwei der drei Drähte eingeschaltet sind, welche den Strom zum Stator des Kreisels fuhren.

Diese Einrichtung gestattet es, nicht nur das Fehlen einer Speisung des Instrumentes anzuzeigen, sondern ebenso gemäss der obigen Besehreibung eine beliebige Unterbrechung in der internen elektrischen Schaltung des Instrumentes. Es besteht jedoch weiterhin der' Hachteil_r welcher auf der bekannten Tatsache beruht, dass die Unterbrechung des Stromes in einer der Phasen eines Kreiselmotors mit einem Drehfeld nicht notwendigerweise den Stillstand des Kreisels nach sich zieht, wenn diese Unterbrechung während des normalen Betriebes auftritt. Ss ist dann ein Kreiselhorizont; vorhanden, welcher weiterhin funktioniert, obwohl das Erscheinen der Störungsanzeigefahne dem. Piloten verbietet, den Kreisel weiter zu benutzen. Dies trifft insbesondere für diejenigen Kreiselhorizonte zu, in welchen die mechanische Aufrichtvorrichtung, welche ihre Bewegung auf den Rotor überträgt, weiterhin ordnungsgemäss arbeitet.

Zusammenfassend lässt sich also.feststellen, der betrachtete Fall ist derjenige, in welchem tatsächlich-eine Störung vorliegt, welche verhindert« dass der Kreisel aus dem Stillstand wieder anlaufen kann, welcher die Verwendung des Instrumentes naoh dem Erscheinen der Fahne im Laufθ des Betriebes jedooh nicht

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behindert·

Die in Präge stehende Störungsmeldeeinrichtung ist zu summarisch, um diesen Phänomenen Rechnung zu tragen.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine zusätzliche Einrichtung zur Anzeige einer Störung zu schaff en,, welche die Funktionen des zweiten beschriebenen Typs erfüllt, die oben als Beispiel angeführt wurden, da andere Lösungen, die in gleicher Weise auf der Verwendung der in dem Motor des Kreisels fliessenÄen Ströme basieren, zu demselben Ergebnis führen können. Aus Gründen der Vereinfachung-vJwircL die Anzeigefahne dieser Einrichtungen als Energiefahne odar als Leistungsfahne bezeichnet, da sich derartige Bezeichnungen, obwohl sie nicht vollkommen exakt sind, bereits eingebürgert haben.

Die in Frage stehende Ergänzung besteht gemäss der Erfindung in einer zweiten Fahne, welche auf der Achse eines Galvanometers angebracht ist, das durch oinen Strom gespeist wird, der durch die Rotation des Kreisels erzeugt wirxL. Die somit verwendete elektrische Energie ist ausschliesslich von der kinetischen Energie des Kreisels abgeleitet.

Die Verwendung eines empfindlichen Galvanometers begrenzt diese Energieentnahme auf einen sehr geringen Wert, welcher praktisch keinen nachteiligen Einfluss auf das Anlaufen und den Betrieb, den Geschwindigkeitsbereich und die Anhaltezeit des Kreisels ausübt.

Die zweite Fahne wird in der nachfolgenden Beschreibung ebenfalls zur Vereinfachung als Geschwindigkeitsfahne bezeichnet.

Diese letztere Fahne,welche durch ein Galvanometer bewegt wird, das durch einen elektrischen Strom gespeist wird, der zu der Geschwindigkeit des Kreisels proportional ist, weist

langsame Bewegungen auf, welche die Geschwindigkeitsveränderungen des Rotors angeben.

Beim Stillstand ist diese Fahne vollständig sichtbar· Beim Anlaufen verschwindet sie fortschreitend in dem Mass, in welchem der Rotor seine Geschwindigkeit erhält. Die Anordnung lässt sich derart treffen, dass sie von einer bestimmten Geschwindigkeit an vollständig verschwindet, die in der Nähe der Sollgeschwindigkeit liegt. Vom Anlaufen an besteht somit eine gute Überwachungsmöglichkeit des Kreiselzustandes· Wenn sich der Kreisel aus einem beliebigen Grund verlangsamt, der elektrischer oder mechanischer Art sein kann, beginnt die Fahne, im wesentlichen mit der gleich Geschwindigkeit wieder in Erscheinung zu treten, und ihr fortschreitendes Erscheinen gibt die Klangsamung des Rotors an.

Eine geeignete Bezugsmarke gestattet es, dem Piloten die minimale Geschwindigkeit anzuzeigen, unterhalb welcher das Instrument nicht mehr als ordnungsgemässe Anzeigeeinrichtung betrachtet werden kann.

Es lässt sich zeigen, dass die gemeinsame Verwendung der Leistungsfahne des zweiten Typs und der Geschwindigkeitsfahne eine vollständige Identifikation derart schwerwiegender Störungen ermöglicht, die oben erläutert wurden, und dass es dem Piloten möglich ist, die Arbeitsweise seines Instrumentes vollständig zu analysieren.

Selbstverständlich ist die Erfindung auf alle Kreiselinstrumente anwendbar, welche eine Skala aufweisen, die von einem Piloten daz\yverwendet wird, einen beliebigen Flugkörper zu steuern.

Eine besondere Anordnung einer erfindungsgemässen Geschwin-

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digkeitsfahne wird naohfolgend beispielsweise anhand der Zeiohnung beschrieben (in einer Anwendung auf einen Kreiselhorizont mit einer Trommelanseige); in dieser zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht in teilweise weggebrochener Darstellung der Anzeigetrommel des Kreisels,

Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung des Kreiöels mit seiner Anzeigetrommel und

Figur 3 ein elektrisches Sohalteohema.

Das als Träger der Fahne dienende Galvanometer ist im Inneren der Trommel angeordnet, wie es in der Figur 1 dargestellt ist. Es ist an dem Bügel 1 befestigt, in welchem die Trommel 2 drehbar gelagert ist, deren eines Lager 3 direkt in dem Bügel und deren zweites Lager 4 in einer Halterung.5 angeordnet ist, auf welcher das Galvanometer 6 befestigt ist·

Die auf der Welle des Galvanometers befestigte Fahne 7 erscheint auf der Skala, und zwar am Rand der Trommel, und sie erhebt sich über dieselbe hinaus (siehe Figur 2).

Wenn keine Speisung vorhanden ist, erscheint sie unter der Wirkung der Spiralfeder des Galvanometers voll· Im Betrieb ist sie vollkommen hinter der ^kleidung 2a verschwunden, die an dem Bügel 1 befestigt ist, und zwar in dem Ausschnitt, in welchem die Anzeigetrommel 2 des Kreisels 8 erscheint·

Die verwendete elektrische Spannung wird durch einen oder mehrere kleine Permanentmagnete 9 erzeugt, welche auf dem Umfang des Kreiselrotors angebracht sind, wenn sie an einer kleinen Spule 10 vorbeilaufen, die auf dem Rotorgehäuse auge-

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bracht ist. Dia pulsierende Spannung, welche an den Klemmen der kleinen Spule auftritt, ist der Geschwindigkeit des Rotors proportional· Nach Gleichrichtung durch die Diode 11 speist sie direkt das Galvanometer 6 der Geschwindigkeitsfahne, wobei der Strom über die Lagerwelle des Kreisels über klassische rotierende Kontakte übertragen wird, wie aie auch dazu verwendet werden, um den Ständer des Kreisels selbst zu speisen (siehe Figur 3).

Somit bildet die erfindungsgemässe Störungsmeldeeinrichtung, wie sie oben erläutert wurde, eine Zusatzeinrichtung zu d_er bereits bekannten und bei elektrischen Kreiseln eingesetzten Einrichtung. Sie kann in vollkommener Weise auch alleine bei Kreiseln angewandt werden, die durch einen anderen Antrieb in Drehung versetzt werden, beispielsweise bei pneumatischen Kreiseln·

- Schutzansprüche -

Claims (4)

Sohutzansprüohe

1. Störungsmeldevorrichtung l'iir ein Kreiselinstrument, da» eine in einem Fenster■diner Verkleidung sichtbare Anzeigetrommel aufweistf dadurch gekennzeichnet, dass hinter der Verkleidung (2a) eine bewegliche Gesohwindigkeitsfahne (7) zur Anzeige der Drehgeschwindigkeit des Kreisels angeordnet ist, die im Ruhezustand vollständig hinter dem Fenster liegt und bei Erhöhung der Kreiseldrehgesohwindigkeit aus dem Fenster herausbewegbar ist.

2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsfahne (7) mit einem von einem zur Geschwindigkeit des Kreisels proportionalen elektrischen Strom gespeisten, empfindlichen Galvanometer (6) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass am Rotor des Kreiselinstrumentes wenigstens ein Permanentmagnet (9) angebracht ist, dem gegenüber eine elektrische Abtastspule (10) fest angeordnet ist, an der sich der Magnet zur Erzeugung der elektrischen Spannung vorbeibewegt·

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem elektrischen Kreiselhorizont ausser der Geschwindigkeitsfahne (7) eine Energieausfallanaigefahne angeordnet ist·