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Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, Berlin-Grunewald Der einem
Langgeschoß zur Wahrung seiner Flugstabilität in den Zügen des Geschützrohres erteilte
Drall kann bekanntlich je nach dem Drallwinkel, unter dem die Züge in das Rohr eingeschnitten
sind, verschieden groß sein. So gibt es z. B. Züge mit konstantem Drallwinkel und
solche, bei denen der Drallwinkel im Rohr nach der Mündung zu wächst Die Flugeigenschaften
des Geschosses werden vom Verlauf des Drallwinkels längs der Rohrachse beeinflußt,
also auch durch solche Schwankungen oder Änderungen des Drallwinkels, die unbeabsichtigt
sind, z. B. bei der Herstellung der Züge entstehen, etwa infolge kleiner Ungenauigkeiten
beim Reibvorgang oder bei der Nacharbeitung der Züge.
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Es ist daher beispielsweise für Kontroll-und Ahnahmezwecke sehr wichtig,
ob die Möglichkeit besteht, den Verlauf des Drallwinkels längs der Rohrachse mit
der notwendigen Genauigkeit nachzuprüfen. Es sind zu diesem Zweck schon Drallwinkelmesser
bekanntgeworden. Diese arbeiten mit einem in den Zügen des Rohres geführten, durch
dieses hindurchzuschiebenden Führungskopf, der über eine möglichst torsionsfeste
Führungsstange
mechanisch mit einer außerhalb der Rohrachse gelegenen
Meßeinrichtung verbunden ist. Als tileßeinrichtung kann beispielsweise hierbei eine
Teilkreisscheibe mit Nonius und Einstellung durch ein Pendel vorgesehen sein oder
eine durch Spindel nachstellbare Meßtrommel mit Bibellenanzeige. Derartige Geräte
haben den Nachteil, daß die mechanische Verbindung zwischen dem Führungskopf und
der Meßeinrichtung, die außerhalb des Geschützrohres zugänglich sein muß, nur durch
die sehr unhandliche Führungsstange bewirkt werden kann. Außerdem hat sich gezeigt,
daß Meßfehler hierbei nicht vermieden werden können, da Eigenverdrehungen der Führungsstange
nicht in dem erforderlichen Maße ausgeschlossen sind.
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Es sind weiter auch schon Einrichtungen zur Prüfung des Durchmessers
von Geschützrohren oder zur Prüfung konischer Bohrungen bekanntgeworden, welche
mit einem Meßtaster arbeiten, der durch das Rohr hindurchgezogen wird und dessen
jeweilige Meßwerte durch eine elektrische oder elektromagnetische Fernanzeigevorrichtung
auf eine außerhalb des Rohres angeordnete Anzeigeeinrichtung übertragen werden,
beispielsweise durch eine Gleidstrompotentiometereinrichtung oder eine Kontakteinrichtung
zur Betätigung einer Reihe von Elektromagneten, deren jeder einem bestimmten Meß-
bzw. Anzeigewert zugeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft nun einen Drallwinkelmesser zur Prüfung -
von Geschützrohren mit in den Zügen des Rohres geführtem selbständigem Meßkopf und
elektrischerFernanzeige zu einem außerhalb des Geschützrohres befindlichen Beobachtungs-
oder Meßgerät, wobei die feste Bezugs richtung für die laufend zu verfolgenden Drallwinliel
mit Hilfe eines Pendelliörpers ermittelt wird, dessen Drehachse parallel zu der
mit der Rohr achse zusammenfallenden Meßkopfachse gerichtet ist, unter Verwendung
einer elektrischen, mit Induktionswirkung arbeitenden Nullmethode.
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Die Erfindung besteht demgegenüber darin, daß der Pendelkörper nur
über einen begrenzten Winkelbereich beweglich in einer Pendeleinrichtung gelagert
ist, die ihrerseits um eine zur Meßkopfachse parallele Achse drehbar gelagert und
von außen mit Hilfe einer elektrischen Fernübertragungseinrichtung bekannter Bauart,
vorzugsweise eines Geber- und Empfängersystems in Drehwandlerbauart, um beliebige
Winkel fernverstellbar ist und die einen Teil einer elektrischen Brückenanordnung
mit zwei durch die Stellung des Pendel körpers in ihrer Induktivität beeinflußten
Drosseln bildet, an deren Ausgangszweig ein außerhalb des Rohres angeordnetes ATullinstrument
angeschlossen ist, nach dessen Maß--gabe die Fernverstellung der Pendeleinrichtung
erfolgt. Als Feruverstelleinrichtung dient erfindungsgemäß weiterhin ein Fernverstellempfänger
in Synchronbauart, dessen Ständer an die Führungsscheibe angeflanscht ist und dessen
Läufer vorzugsweise über ein Getriebe mit hoher Übersetzung mit dem zu verstellenden
Teil der Pendeleinrichtung gekuppelt ist. Der zugehörige Fernverstellgeber bildet
einen Teil der Betätigungs- und Meßeinrichtung und ist mit einer entsprechenden,
genau arbeitenden Ableseeinrichtung versehen, an der der jeweilige Einstellwinkel
des Gebers und damit auch des Empfängers bzw. der Pendeleinrichtung festgestellt
werden kann. Das elektromagnetische Pendel ist in an sich bekannter Weise derart
ausgebildet, daß jeder der beiden mit dem Pendelanker zusammenarbeitenden Gegeupole
eine Iudfflionswicklung trägt und daß diese beiden Wicklungen zwei Zweige einer
mit Wechselstrom gespeisten Wheatstoneschen Brücke bilden, deren zwei übrige Zweige
beispielsweise durch zwei Widerstände dargestellt sein können. In den Nullzweig
dieser Brücke ist, gegebenenfalls über einen Verstärker, ein Nullinstrument eingeschaltet.
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Dieses zeigt den Brückenabgleich dann an, wenn der Pendelanker sich
genau in der Mitte zwischen den beiden Gegenpolen der Pendeleinrichtung befindet.
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Aufbau und Wirkungsweise des Erfindungsgegenstands mögen im folgenden
an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben
werden.
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Die Abbildung zeigt den Meßkopf I0, dessen wesentliche Bestandteile
die Führungsscheibe I, der Fernverstellempfänger 2, ein Planetengetriebe 4 und die
Pendeleinrichtung 5, 6 sind. Diese Pendeleinrichtung ist in der Abbildung der einfacheren
Darstellung halber um go0 in die Zeichenebene umgeklappt.
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In Wirklichkeit ist sie mit der Drehachse des Gesamtsystems so verbunden,
daß die Drehachse des Pendels 6 parallel zur Meß-Iiopfachse und damit zur Seelenachse
des Rohres gerichtet ist, d. h. daß das Pendel in einer Ebene senkrecht zur Seelenachse
des Rohres ausschlägt. Der Fernempfänger 2 arbeitet mit einem gleichartigen Geber
3 zusammen. Die Ständerwicklungen der beiden Bbertragungssysteme sind in bekannter
Weise an das Wechselstromnetz g in Parallelschaltung angeschlossen. Das gleiche
Wechselstromnetz speist auch die Meßbrücke, die aus den Pendelwicklungen II, 12
und den Widerständen I3, 14 besteht, über die Brückenendpunkte A und B. Die Läufer
der beiden Übertragungssysteme 2 und 3 sind in ebenfalls be-Iiannter Weise über
Schleifringe aufeinandergeschaltet, so daß jede an der Kurbel 15 eingeleitete
Geberverstellung
Ausgleichströme hervorruft, die erst dann verschwinden, wenn der Läufer des Empfängers
2 sich gegenüber seinem Ständer unter dem Einfluß eben dieser Ausgleichströme um
den gleichen Winkel verstellt hat.
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Um die notwendige Einstellgenauigkeit für das Pendel zu erhalten
und um andererseits mit möglichst einfachen Fernverstellsystemen auszukommen, ist
es gemäß der Erfindung zweckmäßig, zwischen den Läufer des Empfängers 2 und den
festen Teil 5 der Pendeleinrichtung ein Getriebe mit sehr hoher Übersetzung4, beispielsweise
in Form eines Planeteugetriebes, einzuschalten. Außerdem wird hierdurch die Möglichkeit
gegeben, an der mit der Geberwelle bzw. der Kurbel 15 gekuppelten Ableseeinrichtung
I6 auch sehr kleine Winkelverstellungen des Pendels noch mit großer Genauigkeit
abzulesen.
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Zur Kontrolle der Lage des Pendels 6 wird die Ausgangs spannung der
Meßbrücke an den Punkten C und D einem Verstärker 7 zugeführt, dessen Ausgangsgröße
das eigenthche Meßinstrument 8 steuert.
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Die Netzleitungen zum Ständer des Empfängers 2 und zur Brückenschaltung,
ferner die drei Schleifringverbindungen zwischen Geber und Empfänger und die Meßleitung
zwischen der Meßbrücke und dem Verstärker werden mittels Kabel von der außen liegenden
Meß- und Betätigungseinrichtung zum Meßkopf geführt.
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Die Messung mit Hilfe dieser Einrichtung wird in folgender Weise
durchgeführt: Der Meßkopf, dessen Führungsscheibe I je nach der Größe des zu messenden
Kalibers auswechselbar oder unter Umständen auch verstellbar ist und sich den Zügen
mit möglichst wenig Spiel anzupassen hat, wird mit Hilfe irgendeiner eine genaue
Messung des zurückgelegten Weges ermöglichenden Vorrichtung durch das zu messende
Rohr langsam oder abschnittweise hindurchgezogen. Vor Beginn dieser Bewegung ist
der Empfängerläufer und damit der feste Teil 5 der Pendeleinrichtung mittels des
Gebers 3 so eingestellt worden, daß das Instrument 8 den Brückenabgleich anzeigt.
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Wird nun der Meßkopf durch das Rohr hindurchgezogen, so erfährt er
infolge der Führung durch die Züge eine fortschreitende Drehung um seine Längsachse,
und entsprechend versucht sich auch das Pendel 6 um seine Drehachse zu drehen, die
parallel' zur Meßkopfachse bzw. zur Seelenachse des Rohres gerichtet ist. Die Bewegung
des Pendels 6 kann hierbei sehr wohl eng begrenzt sein. Das Instrument 8 zeigt in
jedem Fall mit einem mehr oder weniger großen Ausschlag an, daß der Brückeuausgleich
gestört ist. Durch Drehen der Kurbel 15 wird nun der Geber und damit der Empfänger
so lange in der entgegengesetzten Richtung verstellt, bis das Instrument 8 den erneuten
Abgleich der Brückenschaltung anzeigt. Ist dies erreicht, so entspricht aber der
an der Ableseskala I6 ZU messende Verstellwinkel dem Verstellwinkel des Empfängers
2 und!damit auch demjenigen Winkel, um den sich der ganze Meßkopf gedreht hat.
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Auf diese Weise kann eine Reihe einander zugeordneter Werte des vom
Meßkopf zurückgelegten Weges im Rohr einerseits und der zugehörigen Verdrehungswinkel
andererseits aufgenommen werden. Aus der Differenz aufeinanderfolgender Werte läßt
sich jeweils ohne weiteres der mittlere Drallwinkel auf der entsprechenden zurückgelegten
Strecke ermitteln.
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Die Genauigkeit dieser Winkelbestimmung kann durch Steigerung der
Meßpunkte praktisch beliebig weit getrieben werden.
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Mit der beschriebenen Einrichtung, deren mechanischer Aufbau denkbar
einfach ist. können infolge der mit großer Empfindlichkeit arbeitenden rein elektrischen
Brückenabgleichung Messungen mit einer Ablesegenauigkeit etwa in der Größenordnung
einer Bogenminute durchgeführt werden.
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Die benötigte Leistung bleibt in den Grenzen eines normalen Meßgerätes.
Es ist selbstverständlich möglich, den Grundgedanken der Erfindung auch mit ähnlichen
Hilfsmitteln wie den dargestellten zu verwirklichen. So ist es z. B. möglich, eine
andere an sich beliebige Art der Fernverstelleinrichtuiig vorzusehen oder als veränderliche
Brückenglieder anders geartete elektrische Schaltelemente mit dem Pendel zusammenarbeiten
zu lassen.