DE737295C - Selbsttaetige Regeleinrichtung mit nachgiebiger Rueckfuehrung, insbesondere motorische Ruderlegvorrichtung in Flugzeugen - Google Patents

Description

• Selbsttätige Regeleinrichtung mit nachgiebiger Rückführung,.insbesondere motorische Ruderlegvorrichtung in Flugzeugen Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Regeleinrichtung mit nachgiebiger Rückführung, :Insbesondere motorische Ruderlegvorrichtung in Flugzeugen, bei welcher die Rückführbewegung des Schaltorgans des Servomotors (Rudermotors) durch einen elektrischen Stromkreis (Rückführstromkreis) mit vom Servomotor verstellbarem Regelglied erfolgt. Sie bezweckt eine Verbesserung der nachgiebigen Rückführvorrichtung gegenüber bekannten Ausführungen. Da es bei Einwirkung von ständigen einseitigen Störungen, z. B. Ausfall eines Motors bei einem zweimotorigen Flugzeug, erforderlich sein kann, daß das Ruder in einer gewissen Stellung ausgelenkt bleibt, um den geraden Kurs einhalten zu können, muß die Regelnullage der Einrichtung verschiebbar sein. Das setzt aber voraus, daß die Rückführung nicht starr, sondern nachgiebig gehalten wird.
• Bei hydraulischen oder elektrischen Ruderlegvorrichtungen in Flugzeugen wird in bekannter Weise das den Servomotor steuernde Schaltorgan durch einen vom Steuerimpulsgeber, z. B. Kompaß mit elektrischem Abgriff, gegebenen Steuerimpuls ausgelenkt und durch einen der Verstellbewegung des Servomotors entsprechenden Rückführimpuls in seine Mittellage zurückgeführt. Dabei kann eine nachgiebige Rückführwirkung dadurch erzielt werden, daß der Rückführstrom in Abhängigkeit von der Zeit durch eine besondere, das nachgiebige Glied darstellende Vorrichtung geschwächt wird. Diese Wirkung kann auf rein elektrischem Wege beispielsweise dadurch erreicht werden, daß ein Kondensator zwischen den Rückführungsabgrift und die Rückführungswicklung des das Schaltorgan des Servomotors steuernden Differenzrelais gelegt wird. Dieses an sich bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der Kondensator gerade für Luftfahrtgeräte untragbar große Abmessungen und ein entsprechend hohes Gewicht haben muß, da ein solcher Kondensator wegen des hohen Rückführstromes und der erforderlichen großen Laufzeit der nachgiebigen Rückführung (Isodromlaufzeit) eine sehr große Kapazität haben müßte.
• Die Nachteile dieser bekannten Anordnungen werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß in dem Rückführstromkreis ein aus einer oder mehreren Zellen bestehendes elektrolytisches Stromspeicherelement angeordnet ist, dessen mit der Ladung ansteigende Polarisationsspannung im Sinne eines allmählichen Abklingens des im Rückführstromkreis fließenden Stromes wirkt. Dabei enthalten die einzelnen Zellen des vorgenannten Stromspeicherelementes vorzugsweise Eisenelektroden und Natronlauge als Elektrolyt.
• Die einzelne elektrolytische Zelle ist so bemessen, daß eine Gasabscheidung an den Elektroden und eine chemische Zersetzung der Elektroden oder des Elektrolyten selbst nicht stattfindet. Um das Element für die an der Rückführung auftretenden Spannungen geeignet zu machen, werden daher so viel Einzelzellen in Reihe geschaltet, daß die auf jede Zelle entfallende Höchstspannung mit Sicherheit unterhalb der Zersetzungsspannung bleibt. Ein solches elektrolytisches Stromspeicherelement ist in all den Fällen von Vorteil, in denen ein Niederspannungskondensator mit sehr großer Kapazität bei geringem Gewicht und geringen Abmessungen gebraucht ,wird. Wird dieses Element von einem Gleichstrom durchflossen, so beladen sich die Elektroden mit Bestandteilen aus dem Elektrolyten (meist Wasserstoff und Sauerstoff). Hierdurch entsteht eine Polarisationsspannung, die mit zunehmender Ladung, also mit dem Strom und der Zeit, ansteigt und die der angelegten Spannung entgegengesetzt ist, wodurch eine Wirkung im Sinne eines Ausgleiches des im Rückführstromkreis fließenden Stromes erzielt wird.
• Die Erfindung soll nun an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Fig. i zeigt die grundsätzliche Anordnun- des elektrolytischen Stromspeicherelementes im Rückführstromkreis, z. B. einer Seitenruderlegeinrichtung in einem Flugzeug. I Die Einrichtung wird am besten an Hand der Schilderung eines Regelvorganges beschrieben. Weicht beispielsweise das Flugzeug von seinem vorgeschriebenen Kurs ab oder wird über die Kurbel i¢ an Hand der Kursrose 13 ein neuer Kurs eingestellt, so erhält die Steuerspule 4. des aus dem Anker S sowie der Rückführspule 5 und der Steuerspule 4 bestehenden Differenzrelais von dem Impulsgeber 12, beispielsweise einem Kompaß mit elektrischem Abgriff, einen Stromimpuls. Dadurch wird der mit dem Anker S verbundene Steuerschieber 2 des Servomotors i nach oben oder unten bewegt. Läuft beispielsweise der Steuerschieber 2 nach oben, so strömt das von der Pumpe i o aus dem Behälter i i geförderte Druckmittel, z. B. öl, über die Zuleitung in den Raum oberhalb des Kolbens des Servomotors i. Der Kolben bewegt sich abwärts und verstellt dadurch das mit ihm verbundene Ruder 9. Dabei fließt das unterhalb des Kolbens befindliche drucklose öl über die Abflußleitung in den Behälter i i zurück. Bei seiner Abwärtsbewegung verstellt der Kolben gleichzeitig das mit ihm über eine Stange verbundene Kontaktglied 7 gegenüber dem Rückführungsspannungsteiler 3. Dadurch fließt in dem Rückführkreis ein Strom zu der um den Anker ä des Differenzrelais angeordneten Rückführspule 5, wodurch bewirkt wird, daß der mit dem Anker & verbundene Steuerschieber 2 eine rückläufige Bewegung ausführt. Diese rückläufige Bewegung des Steuerschiebers 2 wird aber noch beeinflußt durch das als nachgiebiges Glied in den Rückführkreis eingefügte elektrolytische Stromspeicherelement 6, das, wie eingangs bereits erläutert, im Sinne eines Abklingens des Rückführstromes wirkt, obwohl i beispielsweise bei einer bleibenden Auslenkung des Ruders das Kontaktglied 7 ebenfalls ausgelenkt bleibt. Dieser Vorgang verläuft in Abhängigkeit von der Zeit, d. h. der Rückführstrom wird mit der Zeit immer schwächer, wodurch die beabsichtigte nachgiebige Rückführ@virkung (Isodromwirlz:ung) erzielt wird.
• In der vorstehend beschriebenen Anordnung hat diese Einrichtung einer nachgiebigen Rückführung denselben Nachteil, der grundsätzlich auch anderen im Rückführungskreis angeordneten Isodromvorrichtungen bei Verwendung eines gegen vom Ruder her wirkende Belastungen nicht selbstsperrenden Ruderantriebes anhaftet. Bei starker einseitiger Belastung hat das Ruder unter Wirkung des äußeren Druckes bei nicht selbstsperrendem Antrieb das Bestreben, in die Nullage zurückzulaufen und deshalb ist in solchen Fällen zum Geradeausflug eine gewisse einseitige Auslenkung des Schaltorgans des Servomotors erforderlich, um den benötigten Gegendruck zu erzeugen. Hierzu muß bei der vorbeschriebenen Ausführung einer nachgiebigen Rückführung ein gewisser Steuerimpuls (Stromimpuls) auf die Spule ¢, d. h. ein Kursfehler beim Flugzeug, vorhanden sein.
• Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß durch eine in Fig.2 dargestellte Ergänzung der Rückführungseinrichtung behoben. Wie die Abbildung zeigt, besteht die Rückführspule 5 aus den Wicklungen a und b. Der Teil. a, die Rückführwicklung, ist . über das Speicherelement 6 an den- Rückführungsspannungsteiler 3 angeschlossen. Dagegen ist der Teil b, die Gegenwicklung, unter Umgehung des Speicherelementes 6 unmittelbar mit dem Spannungsteiler 3 derart verbunden, daß der im Rückführkreis fließende Strom die Gegenwicklung 5b im umgekehrten Sinne durchläuft wie die Rückführwicklung 5a. _Die Wirkungen der beiden Wicklungen auf den mit dem Steuerschieber 2 verbundenen Anker 8 des Differenzrelais sind deshalb auch entgegengesetzt. Die Gegenwicklung 5b wirkt also im selben Sinne über den Anker 8 auf den Steuerschieber 2 wie die Steuerspule q.. Wird also durch einen Steuerimpuls auf die Spule q. der Steuerschieber 2 aüsgelenkt, so wirkt als Rückführimpuls die Stromdifferenz in den beiden Teilen a und b der Spule 5. Die Abmessungen sind so gewählt, daß der unmittelbar aufgeschaltete Stromimpuls auf die Gegenwicklung 5b klein gegen den über das Stromspeicherelement 6 zur Rückführwicklung 5a laufenden Stromimpuls ist, so daß zunächst der unmittelbar geschaltete Impuls nicht zur Wirkung kommt. Ist bei einem dauernden Kursfehler, z. B. bei - Ausfall eines Motors bei einem zweimotorigen Flugzeug, der Rückführstrom durch die Speicherwirkung des Elementes '6 annähernd bis auf Null herabgesunken, so kommt der unmittelbar geschaltete und entgegengesetzt wirkende Stromimpuls der Gegenwicklung 5b zur Wirkung. Hierdurch wird der Steuerschieber 2 wieder so weit ausgelenkt, daß der Kolben des Servomotors i unter dem der äußeren Belastung entsprechenden Druck steht. Diese Auslenkung des Steuerschiebers 2 braucht also bei dieser Einrichtung nicht durch die Steuerspule ¢ bewirkt zu werden, wodurch ein Kursfehler beim Flugzeug vermieden wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsttätige Regeleinrichtung mit nachgiebiger Rückführung, insbesondere motorische Ruderlegvorrichtung in Flugzeugen, bei welcher die Rückführbewegung des Schaltorgans des Servomotors (Rudermotors) durch einen elektrischen Stromkreis (Rückführstromkreis) mit vom Servomotor verstellbarem Regelglied erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in diesem Stromkreis ein aus einer oder mehreren Zellen bestehendes elektrolytisches Stromspeicherelement (6) angeordnet ist, dessen mit der Ladung ansteigende Polarisationsspannung im Sinne eines allmählichen Abklingens des im Rückführstromkreis fließenden Stromes wirkt.
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektrolytischen Stromspeicherelement (6) so viele Einzelzellen in Reihe angeordnet sind, daß die auf jede Zelle entfallende Höchstspannung (Rückführspannung) unterhalb der elektrolytischen Zersetzungsspannung bleibt.
3. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zellen des elektrolytischen Str omspeicherelementes (6) Eisenelektroden und Natronlauge als Elektrolyt enthalten. q.. Regeleinrichtung nach Anspruch i bei Verwendung eines gegen vom Ruder her wirkende Belastungen nicht selbstsperrenden Ruderantriebes, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rückführstromkreis unter Umgehung des vorgenannten Speicherelementes eine Spule in Gegenschaltung zur Rückführspule angeordnet ist, die bei starker einseitiger Belastung des Servomotors durch das Ruder und bei Stromlosigkeit der vom Steuerimpulsgeber gespeisten Steuerspule entgegen der Rückführbewegung im Sinne einer geringen bleibenden Auslenkung des Schaltorgans des nicht selbstsperrenden Servomotors wirkt.