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Vorrichtung zur Messung von Geschwindigkeiten Die Erfinldtmg dient
zur Messung der Geschwindigkeit eines bewegten Zieles als Vektor, d. h. als gerichtete
Strecke blei Vervendung von allseits drehbar gelagerten Kugeln, die von Reibrollen
angetrieben werden und ihrerseits Reibrollen antreiben, dienen Umdrehungen zur Ermittlung
des gesuchten Geschwindigkeitsvektors dienen.
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Bei den bekannten Meßvorrichtungen dieser Art, wie eine solche beispielsweise
in Fig. I der Zeichnung dargestellt ist, wird eine allseits drehbar gelagerte Kugel
k verwendet, die von zwei Reibrollen II und III angetrieben wird, deren zueinander
senkrechte Achsen in der durch den Kugelmittelpunkt gehenden Zeichenebene Legen,
wobei die beiden der Kugel erteilten Drehbewegungen den Komponenten des gesuchten
Vektors, z. B. der Geschwindigkeit eines optisch verfolgen Zieles, proportional
sind. Diese beiden Drehbewegungen setzen sich zu einer resultierenden Drehung zusammen,
deren Richtung von einer in einer Gabel gelagerten Schlepprolle I bzw. dem damit
verbundenen Zeiger Z auf einer SkalaS angezeigt wird. Die Rolle 1 bzw. deren Träger
ist um eine durch den Kugelmittelpunkt gehende, zur Zeichenebene senkrechte Achse
durch eine entsprechende, nicht gezeichnete Lagerung verschwenkbar und zeigt durch
ihre Einstellung nicht nur die Richtung der resultierenden Geschwindigkeit an, sondern
gibt auch durch ihre Drehgeschwindigkeit ein Maß für die Größe des resultierenden
Vektors. Diese resultierende Geschwindigkeit wird mit Hilfe eines Tachometers T,
das mit der Rolle I durch eine flexible; Welle verbunden ist, gemessen: Bei einer
anderen bekannten Vorrichtung dieser Art kommt das stets mit Reibungswiderständen
behaftete Tachometer in Fortfall, indem die resultierende Geschwindigkeit unmittelbar
durch die von der Kugel getriebeine
Rolle I zur Anzeige gebracht
wird. Dies wird dadurch erzielt, daß eine der die Kugel treibenden Reibrollen, z.
B. die Rolle II (Fig. 2 der Zeichnung), mit konstanter Drehzahl angetrieben wird,
während die andere Antriebsrolle III ihren Antrieb in Abhängigkeit von der zu messenden
Geschwindigkeit erhält. Die Schlepprolle I wird sich dann, wie Ieicht einzusehen
ist, so einstellen, daß der tg ihres Ausschlagwinkels # proportional ist der Geschwindigkeit
der die Rolle III tragenden Meßwelle. Hier wird also kein Tachometer benötigt, dafür
erhält man aber als Ergebnis nur die Größe, nicht aber die Richtung.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, werden unter Anwendung von zwei
Kugeln dieser Art, deren jede von je einer Rolle II mit kon stanter Geschwindigkeit
angetrieben wird und von je einer anderen Rolle III mit einer Winkelgeschwindigkeit
proportional einer Komponente der zu messenden Gleschwindigkeit angetrieben wird,
die Einstellungen der Träger der beiden Schlepprollen I erfindungsgemäß auf halbkreisförmige
Bügel übertragen, welche um zueinander senkrechte Achsen drehbar sind, derart, daß
durch die jeweilige Lage des Kreuzungspunktes der beiden Bügel gegenüber deren gemeinsamen
Mittelpunkt die zu messende Geschwindigkeit nach Größe und Richtung bestimmt ist.
Auf diese Weise wird es möglich, ohne Verwendung von Tachometern Größe und Richtung
der resultierenden Geschwindigkeit zu ferhalten. In weiterer Ausbildung der Erfindung
ist ferner ein dritter Bügel vorgesehen, welscher um eine durch den Schnittpunkt
der Drehachse der beiden anderen Bügel gebende und zu diesen Drehachsen senkrechte
Achse drehbar ist und eine Skala für die Größe der zu messenden Geschwindigkeit
trägt.
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Ein Beispiel für die Anwendbarkeit des Gegenstandes der Erfindung
sei zunächst allgemein an Hand der in Fig. 3 der Zeichnung gegebenen Darstellung
näher auseinandergesetzt.
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Die Geschwindigkeit 17 eines horizontal bewegten Zieles bzw. die
Geschwindigkeit des Grundrisses eines beliebig bewegten Zieles kann nach ebenen
Polarkoordinaten (Kartenentfernnng s, Seitenwinkel o) bekanntlich in zwei aufeinander
senkrechte Komponenten zerlegt werden; die eine, die Querkomponente, ist gleich
d#/dt, die andere, die Radialkomponente, gleich ds, wobei t die Zeit bedt deutet
Diese beiden Komponenten und damit auch Größe und Richtung der resultierenden Geschwindigkeit
lassen sich nun mittels der aus Fig. 4 der Zeichnung ersichtlichen Einrichtung,
die den Erfindungsgegenstand enthält, ermitteln.
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Die Meßwelle III leines Kugelgetriebes X der oben beschriebenen Art
steht in Verbindung mit einem Entfernungsmesser; sie wird während des Zeitelementes
dt um einen Winkel gedreht, der der Änderung ds der Kartenentfernung proportional
ist. Die gleichförmig angetriebene Rolle II dieses Kugelgetriebes dreht sich während
derselben Zeit um einen Winkel, der proportional zu dt ist. Die Ab nahmerolle I
und ein mit ihr verbundener schwenkbarer B;ülgel B1 stellen sich somit in eine solche
Richtung, daß der Tangens des Neigungswinkels des Bügels B1 gegen die ds Senkrechte
zur Zeichenebene proportional dSt ist. Andererseits wird (z. B. in einem gewöhnlichen
Reibradgetriebe R) die Sartenentfernung s mit der Änderung da des Zielseitenwinkeis
o, der gleichfalls vom Entfernungsmess er geliefert wird, multipliziert und die
Rolle III eines zweiten Sugelgetriebes B proportional zu s d# gedreht. Die Rolle
II dieses Kugelgetriebes wird ebenfalls gleichförmig angetrieben, so daß die Rolle
1 und ein mit ihr verbundener Bügel Be sich derart einstellen müssen, daß der Tangens
des Neigungswinkels des Bügels B2 gegen die Senkrechte zur Zeichenebene @leich @
d#/@@ ist dt Der Kreuzungspunkt AT der beiden halbkreisförmigen Bügel, welche um
zwei zueinander senkrechte Achsen drehbar sind, kann z. B. vom gemeinsamen Mittelpunkt
M aus auf eine zur Zeichenebene parallele Ebene projiziert werden, dann werden in
der Projektion sowohl die beiden rechtwinkligen Komponenten der Geschwindigkeit
als auch die resul tierende Geschwindigkeit v nach Größe und Richtung erscheinen.
Diese Anzeige kann aber auch dadurch erreicht werden, daß die beiden Bügel B1 und
Bo der Länge nach geschlitzt werden und ein dritter, gleichfalls geschlitzter Bügels
um eine zur Zeichenebene senkrechte und durch M gehende Achse drehbar angeordnet
wird. Man kann den Bügel B3 etwa unter Verwendung eines die Bügelschlitze durchsetzenden
Stiftes oder von Hand aus so einstellen, daß er die Bügel B1 und B2 an ihren Kreuzungsstellen
kreuzt.
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Es zeigt dann die Stellung dieses dritten Bügels B3 die Richtung
der resultierenden Geschwindigkeit v an, während ihre Größe als Tangens des Bogens
MN in Erscheinung tritt und am Umfang des Bügels B3 auf einer dort angebrachten
Skala abgelesen werden kann.
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Natürlich können ebensogut die beiden Antriebsrollen III beider Kugelgetriebe
nach den rechtwinklig aufeinanderstehenden Komponenten
vx und vy
der Geschwindigkeit angetrieben werden. Auch hier erhält man den Vektor v nach Größe
und Richtung.
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Die Erfindung ist auch nicht auf die geschilderte Anwendungsmöglichkeit
beschränkt, sondern kann ganz allgemein dazu dienen, eine Geschwindigkeit zu messen,
indem die Rollen III der beiden Kugelgetriebe auf irgendwelche Art proportional
den Komponenten dieser Geschwindigkeit angetrieben werden.