DE721604C - Astatischer Kreisel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen im Schwerpunkt mit drei Freiheitsgraden aufgehängten, sog. astatischen Kreisel, dessen Umlaufachse durch pendelgesteuerte Präzessionsmomente in der Lotrechten gehalten wird. Derartige Kreisel dienen vornehmlich in Luftfahrzeugen zur Anzeige der wahren Lotrichtung oder zur Stabilisierung. Sie besitzen den Nachteil, bei länger andauernden Hori-

to zontalbeschleunigungen, besonders infolge der Einwirkung der Fliehkraft beim Kurvenflug, sich in das Scheinlot einzustellen. Gegen kurzzeitige Abweichungen des Scheinlots vom wahren Lot sind sie dagegen unempfindlich.

■ 5 Zur Beseitigung der Störungsanfälligkeit ist es bereits bekannt, die die Präzessionsmomente auslösende Einrichtung während der Dauer der Störung von Hand oder selbsttätig durch auf Geschwindigkeitsänderungen

ao ansprechende Instrumente (Wendezeigerkreisel) abzuschalten. Der Lotkreisel behält dann infolge der indifferenten Aufhängung . seine bisherige Stellung im wesentlichen bei und beginnt erst, infolge von Lagerreibung und ungenauer Auswuchtung, allmählich auszuwandern.

Die Abschaltung der Korrekturmomente stößt jedoch auf Schwierigkeiten, wenn der Antrieb des Lotkreisels und die Steuereinrichtung von derselben Energiequelle gespeist werden, wie dies im allgemeinen der Fall ist.

Ebenso ist eine Abschaltung nicht ohne erhebliche Komplizierung des Geräteaufbaues möglich, sofern bei einem elektrisch getriebenen Kreisel die Turbinenwirkung des Kreiselläufers zur Erzeugung von Luftstrahlen ausgenutzt wird, die durch pendelgesteuerte Öffnungen aus dem Krei seil auf ergehäuse austreten und vermöge ihrer Rück-Stoßkraft auf den Kreisel die gewünschten Stützmomente ausüben.

Bei einer bekannten Ausführung dient zum Antrieb des Kreiselläufers Druckluft, die durch um je 90⁰ gegeneinander versetzte, durch Pendelschieber gesteuerte Öffnungen

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unten am Kreiselläufergehäuse wieder austritt und der Stellung der Pendelschieber entsprechend Drehmomente auf den Kreisel auf Grund der Rückstoßwirkung der austretenden Luftstrahlen ausübt. Es ist zwar lx*i einem lediglich auf der Trägheit einer Masse (eines Stators) beruhenden Lagenanzeiger mit von Luftstrahlen hervorgerufener, durch ein Pendel gesteuerter Rückstoßwirkung bekannt, beim Auftreten von Beschleunigungen den zum Lagenanzeiger führenden Luftstrom durch einen von einem Wendezeigerkreisel gesteuerten Schieber ganz abzuschalten. Die Übertragung dieser Abschaltvorrichtung auf einen Lotkreisel mit Luftstrahlenantrieb hat aber technisch keine Bedeutung, weil dann bei Wendungen auch der Kreiselantrieb längere Zeit unterbrochen würde.

Nach einem sich auf ein Kreiselpendel beziehenden bekannten Vorschlag ist auf dem Kreiselläufergehäuse unmittelbar ein weiterer Kreisel mit nur einem Präzessionsfreiheitsgrad angebracht. Für den Ausgleich von Zentrifugalbeschleunigungen ist die Achse des Hilfskreisels um einen der Fahrtgeschwindigkeit verhältnisgieichen Betrag gegen die Achse des Pendelkreisels geneigt. Der Hilfskreisel gibt ein der Drehbewegung des Fahrzeuges verhältnisgleiches Präzessionsmoment ab, wodurch eine Kompensation der bei Kurvenfahrten störend auf das Kreiselpendel einwirkenden Fliehkräfte erreicht wird.

In wesentlich einfacherer Weise wird erfindungsgemäß ein astatischer Kreisel, dessen Umlauf achse durch die Rückstoß wirkung von Luftstrahlen lotrecht gehalten wird, störenden. Beschleunigungseinflüssen dadurch entzogen, daß das Rückstoßmoment durch Anblasen des Kreiselumlaufachsenträgers aufgehoben ist. Der Hilfsstrahl kann dem aus einer der pendelgesteuerten Öffnungen austretenden, in seiner Wirkung aufzuhebenden Luftstrahl gleichgerichtet sein und ist in diesem Fall auf die dieser Öffnung abgewandte Seite des Kreiselumlaufachsenträgers zu lenken, so daß das Rückstoßmoment aufgehoben wird.

Bei den in Luftfahrzeugen gebräuchlichen Lotkreiseln tritt ein störendes Auswandern nur während langer dauernder Kurvenflüge auf. Beschleunigungen in Fahrtrichtung können daher vernachlässigt werden, und es genügt, die Gegenmomente bei Fahrzeugdrehungen einzuschalten, um so die Wirkung der Fliehkräfte aufzuheben.

Die Fahrzeugdrehungen lassen sich in bekannter Weise durch einen Wendezeigerkreisel, einen Kreisel mit zwei Freiheitsgraden, der entgegen der Wirkung einer den Kreisel an die Mittelstellung fesselnden Feder präzediert, ermitteln. Dieser schaltet ein Relais, das parallel zur Fahrtrichtung liegende Luftstrahlen steuert, die je nach dem Drehsinn des Fahrzeuges den Kreiselumlaufachsenträger mit entsprechender Stärke von vorn oder hinten treffen. Dadurch wird auf den Kreisel das zur Aufhebung der Wirkung der Fliehkräfte erforderliche Gegenmoment ausgeübt. Die Korrektionsdrehmomente können von einem für die Anzeige der Fahrzeugdrehungen bereits vorgesehenen Wendezeiger gegeben werden, der zu diesem Zweck vorteilhaft mit einer Fernübertragungseinrichtung versehen wird.

An Hand der beiliegenden schematischen Darstellungen ist die Erfindung weiter erläutert.

Abb. ι zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines durch pendelgesteuerte Luftstrahlen in der Lotrechten gehaltenen Kreisels.

Abb. 2 ist ein waagerechter Schnitt durch den unteren. Teil des Kreisels und läßt die gegenseitige Stellung der Pendelschließer beim Kurvenflug erkennen.

Abb. 3 veranschaulicht die Schaltung der Kompensationsluftstrahlen durch einenWendezeigerkreisel.

Die Umlaufachse des Lotkreisels ist in dem Gehäuse 1 lotrecht gelagert, dessen waagerecht liegende Achse 2 in Lagern 3, 4 im Kardanrahmen 5 drehbar ist. Durch das Lager 4 tritt die Antriebsluft für den Kreiselläufer in das Gehäuse 1 ein. Der Luftaustritt erfolgt durch vier um je 90'' gegeneinander versetzte Öffnungen 6, die von paarweise angeordneten Pendelschließern 7, 7' in bekannter Weise gesteuert sind. Unten an dem Kreiselläufergehäuse sitzen Prallplatten S, 8', auf die aus fahrzeugfesten Düsen 9 tretende Luftstrahlen treffen. Die Düsen sind über Verbindungsleitungen 10 mit einem Relais 11 verbunden (Abb. 3). Der Steuerschieber 12 des Relais steht mit dem Rahmen 13 des Wendezeigerkreisels 14 in Verbindung, dessen Präzessionsbewegungen in üblicher Weise gedämpft sind durch einen Kolben 15, der in einem Zylinder 16 mit einstellbarer Dämpfung 17 verschiebbar ist. Der Wendezeigerkreisel 13, 14 und somit der Steuerschieber 12 sind an ihre Mittellage durch eine Feder n» 18 gefesselt.

In Abb. 2 sind die austretenden Luftstrahlen durch Pfeile gekennzeichnet, die gleichzeitig die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges anzeigen. Das Pendelpaar 7, 7' befindet sich in ausgelenkter Stellung. Lotrechte Kreiselstellung und normale Fluglage vorausgesetzt, deutet dies auf eine Linkskurve, bei der das Scheinlot vom wahren Lot nach rechts abweicht. Bei einem längeren Kurvenflug würde der aus der oberen Öffnung 6 austretende Luftstrahl den Kreisel aus dem

wahren Lot in das Scheinlot allmählich einsteuern. Dies wird erfindungsgeniäß dadurch verhindert, daß das Rückstoßmoment durch Anblasen der der Ausströmöffnung¹ abgewandten Seite des Kreiselumlaufachsenträgers aufgehoben ist. Das erfolgt durch einen aus der unteren Düse 9 austretenden Luftstrahl, der von dem Wendezeigerkreisel 14 ausgelöst wird. Dieser prazediert infolge der Fahrzeugdrehung in bekannter Weise und bewegt dadurch den Steuerschieber 12 nach der entsprechenden Seite aus seiner Mittelstellung und speist die eine der beiden Leitungen 10 mit Druckluft.

Es empfiehlt sich, die Druckluftzuführung zu dem Zylinder 11 durch die Leitung 19 von derselben Druckleitung abzuzweigen, die den Kreisel und somit die Pendelsteuerung 6, 7, 7' speist, da auf diese Weise Druckschwankungen ohne Einfluß auf die Steuerwirkung sind. Erfolgt der Kreiselantrieb durch Unterdruck, so kann gleicher Betriebsdruck für den Antrieb des Kreisels und die Steuerung der den Kreisel in der Lotrechten haltenden Luftstrahlen sowie die Kompensationsstrahlen dadurch in einfacher Weise gewährleistet werden, daß man den Lotkreisel mit dem • Wendezeigerkreisel und dem von diesem gesteuerten Relais in ein -gemeinsames Gehäuse einbaut, aus dem die Luft durch Absaugen entfernt wird. Hierbei kann der Wendezeiger mit der Anzeige des künstlichen Horizontes vereinigt werden. Der ganeinsame Einbau mehrerer Kreisel und der Rückführungsmittel in dasselbe Gehäuse zwecks Innehaltung eines gleichen Betriebsdrucks ist an sich bekannt.

Die Pendelschieber 7, 7' geben bereits bei Abweichungen des Scheinlots vom wahren Lot um wenige Grade den vollen Steuerquerschnitt 6 frei. Daher genügt es, das Relais 11, 12 so auszubilden, daß bei Drehungen des Flugzeuges die eine der beiden Leitungen 10 jeweils den vollen Betriebsdruck erhält. Die aus den Düsen 9 austretenden Kompensationsstrahlen brauchen in ihrer Wirkung nicht abgestuft zu werden, weil Kursänderungen stets so große Querneigungen bedingen, daß sich die Pendelschieber 7, 7' dabei in Hartlage befinden.

Eine der Fahrzeugdrehgeschwindigkeit verhältnisgleiche Steuerwirkung läßt sich erforderlichenfalls durch Verwendung eines in bekannter Weise zwei gegenüberliegende Düsen beaufschlagenden Strahlrohres an Stelle des Relais 11, 12 erreichen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Astatischer Kreisel, insbesondere für Flugzeuge, dessen Umlaufachse durch Präzessionsmomente in der Lotrechten gehalten wird, die durch die Rückstoßwirkung von Luftstrahlen hervorgerufen sind, die aus pendelgesteuerten öffnungen des Kreiselumlaufachsenträgers austreten, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstoßmoment durch Anblasen des Kreiselumlaufachsenträgers aufgehoben ist.

2. Schalteinrichtung für die Steuerung der die Gegenmomente hervorrufenden Luftstrahlen nach Anspruch 1 mit einem auf Fahrzeugdrehungen ansprechenden Wendezeigerkreisel, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstrahldüsen (9) parallel zur Fahrtrichtung liegen und vom Wendezeigerkreisel (14) über ein Relais (11, 12)

■ gesteuert sind, so daß nur die in Fahrtrichtung wirksame Komponente der Rückstoßmomente aufgehoben wird.

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 2 für einen auf einem Flugzeug Verwendung findenden Lotkreisel, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektionsmomente von einem für die Anzeige von Fahrzeugdrehungen bereits vorgesehenen Wendezeiger gegeben werden.

4. Kreiselgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lotkreisel mit dem Wendezeigerkreisel und dem von diesem gesteuerten Relais in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen