DE750176C - Kreisel, insbesondere fuer Selbststeuerung von Luftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreisel mit gefesseltem und gedämpftem Umlaufachsenträger und ebenfalls gefesseltem Kardanrahmen, der zur Abnahme eines Winkelbeschleunigungswertes dient.

Für Selbststeuerungen, insbesondere von Luftfahrzeugen, ist es erfahrungsgemäß wesentlich, außer dem Winkelgeschwindigkeits- - wert auch noch andere Werte, vornehmlich die Winkelbeschleunigung, einzusteuern. In solchen Fällen waren mehrere Meßwertgeber, und zwar je einer für jeden Meßwert, erforderlich.

Es wurde schon vorgeschlagen, zur Vereinfachung der Selbststeueranlage von ein und demselben Kreisel nicht nur die Winkelbeschleunigung, sondern auch die Winkelgeschwindigkeit abzunehmen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß jeder der beiden Meßwerte von den beiden Kreiselrahmen getrennt-dem Meßwertgeber, z.B. Strahlrohr, zugeleitet wird, so daß der Meßwertgeber zwei Anschlüsse, d.h. einen für den Kardanrahmen und einen für den Kreiselumlaufachsenträger, hat.

Eine solche getrennte Zuleitung der Meßwerte zum Meßwertgeber macht den Aufbau des Kreiselgerätes verwickelt. Nach der Erfindung werden die Winkelgeschwindigkeitsund der Winkelbeschleunigungswert unmittelbar vom Kardanrahmen abgenommen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Fesselung des Umlaufachsenträgers gehäusefest abgestützt ist. Neben einer wesentlichen Vereinfachung des Geräteaufbaues werden mit dieser Maßnahme die Betriebssicherheit erhöht und die Wirkungsweise verbessert.

Auch die zur Dämpfung der Präzessionsbewegungen des Umlaufachsenträgers erforderliche Vorrichtung kann gehäusefest abgestützt Werden. Der am Kardanrahmen wirksam werdende Winkelbeschleunigungswert läßt sich, ' dann dadurch verstärken, daß man die Rückkraft der Dämpfungsvorrichtung als Maß für die Winkelbeschleunigung ausnutzt, wie bereits vorgeschlagen wurde. Für diesen Zweck

muß im vorliegenden Fall die Dämpfungsvorrichtung so angeordnet werden, daß der von ihr abgeleitete Winkel beschleunigungswert im gleichen Sinne auf den Kardanrahmen wirkt wie der Lagerdruck des Kreiselumlaufachsenträgers. Die Größe des so gewonnenen zusätzlichen Ausschlages kann in bekannter Weise durclr Einstellung der Dämpfung eingeregelt werden.

ίο Bei Anwendung" eines schwenkbaren Meßwertgebers., also z. B. des bekannten Strahlrohres, wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß der Meßwertgeber den Steuerbewegungen des Kardanrahmens im gleichen Schwenksinne folgt.

Die Zeichnung" zeigt zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.

Bei dem Beispiel nach den Abb. 1 und 2 ist der Kreisel 1 in dem Kreiselumlaufaehseiitrager'2 und dieser in dem Kardanrahmen 3 gelagert. An einem Ann 4 des Umlauf achsenträgers 2 greifen Fesselungsfedern 5 an. die außen am Gehäuse ö befestigt sind. Ebenso ist auch der Kardanrahmen 3 durch Federn 7 gefesselt, die unvergleichlich stärker sind als j die Federn 5, damit der Kardanrahmen nur sehr kleine Winkelbewegungen ausführt. Ein am Kardanrahmen 3 angebrachter Mitnehmer 8 greift in eine an einem Strahlrohr 9 angebrachte Gabel 10 ein. Das Strahlrohr-, das bei 11 in bekannter Weise mit einem Druckmittel, gespeist wird und je nach seiner Stellung Düsen 12 verschieden beaufschlagt, ist um eine Achse 13 schwenkbar gelagert.

Die am Strahlrohr 9 befestigte Gabel ro steht mit dem Mitnehmer S des Rahmens 3 so in Eingriff, daß das Strahlrohr in gleichem Sinne geschwenkt wird ",vie der Rahmen 3.

Im Falle, daß die Strahlrohrlängsachse in Richtung der Flugzeuglängsachse liegt, wird z. B, bei einer Kursabweichung" nach rechts und der dadurch verursachten Winkel beschleunigung der Kardanrahmen 3 mit dem Strahlrohr Q infolge der Kreiselwirkung in seiner Lage absolut im Raum zu verbleiben und somit relativ zum Flugzeug eine Linksdrehung auszuführen trachten, wodurch die Jinke der Federn 7 in Abb. 2 gespannt wird. Der entsprechende Verstellweg des Rahmens 3 ist der Winkelbeschleunigung verhältnisgleich, und das Strahlrohr wird deshalb proportional der Winkelbeschleunigung verschwenkt.

Gleichzeitig" kippt der Umlaufachsenträger 2 infolge der durch die Fahrzeugdrehung auf den Kardanrahmen übertragenen Winkelge- j schwindigkeit um einen dieser verhältnisgleichen Betrag und spannt die rechte der mit dem Arm 4 verbundenen Fesselungsfedern 5.

Da nun die Federn 5 ebenfalls gehäusefest "abgestützt sind, so üben sie über den Hebelarm b auf den Kardanrahmen 3 ein zusätzliches -Drehmoment aus, wodurch der Ausschlag des Rahmens 3 und des mit ihm gekuppelten Strahlrohres 9 um einen der Winkelgeschwindigkeit verhältnisgleichen Betrag vergrößert wird.

Sollen beide Meßwerte. * Beschleunigung und Geschwindigkeit, in demselben Sinne auf das Strahlrohr 9 wirken, so werden die Fesselungsfedern 5 bei der eingezeichneten Umlaufrichtung des Kreisels entweder im ersten oder im dritten Quadranten, oder allgemein gesagt, in demjenigen Winkelabschnitt angeordnet, der sich von der Präzessionsachse 2" Γ Abb. I 1 im Sinne des Kreisehimlaufes bis zur Achse 3" des Rahmens erstreckt.

Bei dem obenerwähnten Falle einer Rechtsabweichung von dem Kurs, bei welchem, wie gesagt, das Strahlrohr 9 einen Ausschlag nach links macht, wird die linke Feder 7 (Abb. 2) gezogen. Die dadurch verursachte Kraft auf den Kardanrahmen 3 bringt beim eingezeichneten Umlaufsinne des Kreisels den Umlaufachscnträger 2 entgegengesetzt dem Sinne der Uhrzeigerbewegung 1 Abb. 21 zum Kippen. Es wird also die rechte Feder 5 gezogen. Der Rahmen 3 wird deshalb von der Winkelgeschwindigkeit und der Winkelbeschleunigung in demselben. Sinne beeinflußt. Eine Zugkraft der Feder 5 nach' rechts hat nämlich ein noch stärkeres Spannen der linken Feder/ zur Folge. Abb. 3 zeigt eine Ausführung, bei welcher, wie an sich bekannt, die Fesselung des Umlaufachsenträgers 2 mit einer Dämpfung vcreinigt ist. In diesem Falle dient eine Blattfeder 5" als Fesselung, die am Gehäuse 6 fest eingespannt ist und mit einem Gestänge 16 an dem Arm 4 des Umlaufachsenträgers 2 angreift. Durch ein zweites Gestänge 17 ist der Arm 4 mit einem Dämpfungskolben J 8 verbunden, dessen Zylinder 19 einen einstellbaren Drosselauslaß 20 hat. Die Blattfeder 5" und der DämpfungskoJben 18 wirken bei Ausschlagen des Rahmens 2 im gleichen Sinne auf diesen, so daß die Dämpfungswirkung eine Verstärkung" des Beschleunigungswcrtes verursacht. Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die beiden Gestänge 16 und 17 gleichachsig angeordnet sind. Wesentlich ist vielmehr nur, daß die Kraftrichtungen der Feder und des Dämpfungskolbens ungefähr parallel zu der (gezeichneten) Normalstellung der Kreiselumlaufachse i^a gerichtet sind. Im übrigen gilt für die Anordnung des Dämpfungskolbens hinsichtlich des Quadranten genau das gleiche wie für die Fesselungsfcder; beide müssen entweder in demselben Quadranten oder in zwei einander diametral gegenüberliegenden Quadranten angeordnet sein.

Die erwünschte Zusatzwirkung der Dämpfung im Sinne einer Verstärkung des Be-

schleunigungswertes hangt praktisch davon ab, daß die Verbindung der Fesselungsfeder und des Kolbens miteinander sowie mit dem Kreiselrahmen in Kraftrichtung¹ möglichst spielfrei ist. Schon ein sehr kleines Spiel kann das Arbeiten erheblich beeinträchtigen. Die Herstellung von Gelenken, die einerseits möglichst spielfrei sind, anderseits aber auch möglichst reibungslos arbeiten, macht erheb-

ίο liehe Schwierigkeiten. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, Gelenke überhaupt zu vermeiden und diese durch solche Verbindungen zu ersetzen, die nur in der Kraftrichtung; starr sind, in der Richtung quer dazu aber federnd wirken. Nach Abb. 3 sind deshalb die beiden Gestänge 16 und 17 unter.Verwendung von Blattfedern oder federnden Drähten 21 mit ihren Anschlußstellen fest verbunden. Die Verwendung (einer derartigen federnden Verbindung an Stelle von Gelenken ist be-.kanntlich zu bevorzugen, wenn die zu übertragenden Bewegungen klein sind, weil mit Abnehmen des Ausschlages der Einfluß des Spieles prozentual erheblich wächst.

Deshalb werden zweckmäßig alle Gelenke, die an der Übertragung der kleinen Bewegun- | gen auf das Strahlrohr unmittelbar oder mit- j telbar beteiligt sind, durch solche federnden j Verbindungen ersetzt.

Ein Beispiel hierfür veranschaulicht Abb. 4. Hier sind alle Blattfederverbindungen, die in der Kraftrichtung starr sein müssen, parallel zur Kreisumlauf achse i" angeordnet. Um ein seitliches Ausknicken zu verhüten, werden längere "Federverbindungen durch rippenärtige Auflagen 22 versteift.

In diesem Beispiel dient zur Fesselung des Kardanrahmens 3 eine Blattfeder j^a, deren Verbindung mit dem Gehäuse 6 mit Hilfe einer weiteren Blattfeder 23 erfolgt, die am Gehäuse 6 fest eingespannt ist. Weitere Blattfedern 24 treten an die Stelle der in der Achse 3« liegenden Lager des äußeren Rahmens 3. Am Rahmen 3 sitzt ein Ansatzstück 23, von dem aus über eine Blattfederübersetzung 25, 26 das Strahlrohr 9 bewegt wird. Für die Gegenstände der Unteransprüche wird lediglich in Verbindung mit dem Hauptanspruch der Schutz begehrt.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Kreisel mit gefesseltem und vorzugsweise auch gedämpftem Umlaufachsenträger und ebenfalls gefesseltem Kardanrahmen, der zur Abnahme der als Lagerdruck wirksamen Winkelbeschleunigung dient, der über den als Lagerträger für die Präzessionsachse dienenden Kardanrahmen auf einen Meßwertgeber (Strahlrohr) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fesselung (5) und gegebenenfalls auch die Dämpfung (18, 19) des Umlaufachsenträgers

   (2) gehäusefest abgestützt ist.
2. 2. Kreisel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anordnung der Dämpfung (18, 19), derart, daß eine von ihr abgeleitete Winkelbeschleunigung im gleichen Sinne auf den Kardanrahmen (3) wirkt wie der Lagerdruck des Umlaufachsenträgers (2).
3. 3. Kreisel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fesselung (5j und gegebenenfalls auch die Dämpfung (18, 19) derart angeordnet ist, daß die von ihnen ausgeübten Kräfte auf einer Geraden wirken, die senkrecht zu der durch die Kardanachsen gelegten Ebene durch einen Punkt außerhalb der Kardanachsen verläuft.
4. 4. Kreisel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fesselung (5) und gegebenenfalls auch die Dämpfung (18, 19) in demjenigen Winkelabschnitt . angeordnet ist, der sich von der Präzessionsachse (τ,") des Läuferträgers im Sinne des Kreiselumlaufes bis zur Kardanhauptachse (3^aJ erstreckt.
5. 5. Kreisel nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem schwenkbaren Meßwertgeber (z. B. Strahlrohr), dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber (9) den Steuerbewegungen des Kardanrahmens

   (3) im gleichen Schwenksinne folgt.
6. 6. Kreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragglieder für den Kar danrahmen (3) Blattfedern (24) dienen und die am Kreisel angreifenden Gestänge (16, 17, 7", 25, 26) durch Verwendung von Blattfedern oder federnden Drähten spielfrei gehalten sind.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   deutsche Patentschriften ... Nr. 532721, 592099, 630668;

   österreichische Patentschrift ..Nr. 89367; Stending, H., Messung mechanischer no Schwingungen, Berlin (1928), S. 22 bis 24;

   Grammel, R., Der Kreisel, Braunschweig (1920), S. ii, 243 bis 245.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen