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Steuereinrichtung Es ist bereits eine Einrichtung vorgeschlagen worden
zur Stabilisierung eines um mindestens zwei Achsen einzustellenden Gegenstandes,
insbesondere einer Waffe oder eines optischen Gerätes, gegen die Schwankungen der
den Gegenstand tragenden Plattform um eine der genannten Achsen, und zwar diejenige,
z. B. Höhenrichtachse, die an der Richtbewegung der anderen Achse, z. B. Seitenrichtachse,
teilnimmt. Hierbei ist zur Ermittlung der für die Steuerung des Stabilisierungsantriebes
benutzten Winkelgeschwindigkeit der Plattformschwankungen um die betreuende Achse,
z. B. Höhenrichtachse, eine Vorrichtung, insbesondere ein Wendezeiger, an dem zu
stabilisierenden Gegenstand angebracht. Die Anbringung erfolgt so, daß diese Vorrichtung
an der Richtbewegung um die eine Achse, z. B. Seitenrichtachse, teilnimmt und dabei
dem EinfluH der Plattformschwankungen um die andere Achse, z. 13. Höhenrichtachse,
nicht aber dem Einfluß der Richtbewegung um diese andere Achse unterliegt.
Als
Regelorgan für den bei der vorgeschlagenen Einrichtung benutzten Hydraulischen Antrieb
dient ein Steuerkolben, der mittels eines Differentialhebels einerseits ständig
mit dem Wendezeiger und andererseits bei voll selbsttätigem Betrieb über einen Zwischenhebel
mit einem Drehmagneten oder bei halb selbsttätigem Betrieb mit einer Handkurbel
beeinflußbar verbunden ist. Die Einstellung des als Regelorgan für den Höhenrichtmotor
dienenden Steuerkolbens erfolg tim Falle des voll selbsttätigen Betriebes durch
den Wendezeiger entsprechend dem Geschwindigkeitswert und . durch den Drehmagneten
entsprechend der Fehlerspannung, die zwischen zwei elektromagnetischen Brücken vorhanden
ist, von denen die eine mit dem Zentralrechengerät und die andere mit dem einzustellenden
Gegenstand (Geschützrohr) verbunden ist. Diese Fehlerspannung ist Null, wenn das
Geschützrohr genau diejenige Stellung eingenommen hat, die der von dem Zentralrechengerät
in die mit ihm verbundene Brücke eingedrehten Stellung entspricht. In diesem Fall
steuert der Wendezeiger allein den Steuerkolben, während in allen anderen Fällen
dem Steuerkolben eine entsprechende Wegkorrektur mittels des Drehmagneten und des
Differentialhebels mitgeteilt wird.
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Die angestrebte Regelkurve weicht, wie Versuche ergeben haben, sowohl
aus statischen als auch aus dynamischen Gründen von der wirklichen Regelkurve ab.
Diese Abweichungen sind bedingt durch Herstellungsungenauigkeiten, die sich nie
ganz vermeiden lassen.
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Die Fig. i zeigt die Abhängigkeit der Rohrgeschwindigkeit von der
Steuerkolbenstellung, und zwar ist die angestrebte Regelkurve voll, die wirkliche
Regelkurve gestrichelt eingezeichnet. Die Regelkurven der Fig. i gelten für statische
Verhältnisse. Die statischen Regelkurven erhält man, indem der Steuerkolben einem
bestimmten Wege s entsprechend eingestellt, in dieser Stellung festgehalten und
dann die vom Rohr ausgeführte Geschwindigkeit v bestimmt wird. Die Bestimmung der
Geschwindigkeit erfolgt dabei außerhalb der für die Beschleunigung und die Verzögerung
des Rohrs erforderlichen Zeit.
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Die Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Rohrbeschleunigung von der Rohrgeschwindigkeit,
und zwar sind die angestrebten Regelkurven wieder voll, die wirklichen Regelkurven
gestrichelt eingezeichnet. Die Regelkurven der Fig.2 gelten für dynamische Verhältnisse.
Laie dynamische Regelku.rve wird bei veränderlicher Steuerkolbenstellung aufgenommen.
Der Steuerkolben wird hin und her bewegt und dabei gleichsam eine Momentaufnahme
der Werte für den Wegs, die Rohrgeschwindigkeit z, und die Rohrbeschleuuidü
igung -(tt- gemacht. Die hierbei re>istrierteit Werte ergeben die gestrichelte Kurve
tlzr Fig.2,zelten also jeweils für einen bestinnnten Wert von s als Parameter.
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Aus diesen Regelkurven ist zu ersehen, dall) einer bestimmten Stellung
des Steuerkolbens nicht immer die gewünschte Rohrgeschwindigkeit entspricht, und
weiterhin, claß bei zunehmender Rohrbeschleunigung die Rohrgeschwindigkeit abnimmt.
Jede Abweichung macht sich in einer zusätzlichen Belastung _der Wegsteuerung, d.
h. einer Vergrößerung des Wegfehlers, bemerkbar. Im umgekehrten Fall. nämlich bei
abnehmender Rohrbeschleunigung und demzufolge zunehmender Rohrgeschwindigkeit, kehren
sich diese Verhältnisse um.
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Diese Abweichungen können zwar durch eine zwischen dem Differentialhebel
und dem Steuerkolben eingeschaltete Unrundscheibe, die eine Änderung des auf das
Regelorgan einwirkenden Steuerwertes hervorruft, vermindert, aber nicht völlig beseitigt
werden. Die so erzielte Verbesserung gilt jeweils nur für einen bestimmten Betriebszustand.
Jede Änderung dieses Betriebszustandes bringt dann wieder mehr oder weniger große
Abweichungen mit sich, oder die Unrundscheibe müßte durch einen verschiebbaren Kurvenkörper
ersetzt werden.
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Die Erfindung betrifft nun eine Steuereinrichtung für die laufende
Erzeugung einer Bewegung entsprechend einer vorgegebenen Bewegung mit Hilfe einer
Weg- und einer Geschwindigkeitsvergleichseinrichtung,beider keinerlei zusätzliche
Belastung der Wegfehlersteuerung auftritt und außerdem das Differentialhebelsystem
und die Unrundscheibe bzw. der verschiebbare Kurvenkörper in Wegfall kommen.
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Erfindungsgemäß wird die durch einen Geschwindigkeitsmesser bestimmte
oder aus der Sollbewegung abgeleitete Sollgeschwindigkeit in stärkerem Maße als
die gemessene oder abgeleitete Istgeschwindigkeit auf das Regelorgan zur Wirkung
gebracht. Gemäß weiterer Erfindung dient die jeweilige Stellung des Regelorgans
noch als zusätzliche Steuergröße für den Antriebsmotor des einzustellenden Gegenstandes.
Ändert sich bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung die Abhängigkeit zwischen
der Einstellung des Regelorgans und der Geschwindigkeit des einzustellenden Gegenstandes,
so tritt eine Anpassung der zusätzlichen Steuergröße an den jeweilig vorhandenen
Betriebszustand selbsttätig ein. ohne die Wegsteuerung; damit zu belasten; hierin
liegt der Hauptvorteil der neuen Einrich-tung.
Zur Bestimmung
der Sollgescliwiridigl;eit kann entweder ein Geschwindigkeitsmesser beliebiger Bauart
Verwendung linden, oder sie kann in beliebiger Weise, z. 1i. durch ein Reibradgetriebe.
aus der Sollbewegung abgeleitet werden. Um die Sollgeschwindigkeit in stärkerem
Maße zur Wirkung zu bringen als die Istgeschwindigkeit, wird für erstere eine höhere
Übersetzung, eine höhere Spannung od. dgl. vorgesehen. Die der Sollgeschwindigkeit
entsprechende Steuergröße wird also gleichsam mit einem konstanten Faktor multipliziert,
der größer als i ist. Die einzelnen Steuergrößen können entweder elektrisch überlagert
oder in einer oder mehreren Differentialvorrichtungen miteinander verglichen werden.
- - -In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt.
Die elektromagnetische Brücke i dient zur Einführung des Sollweges in die Steuerung.
Ihr Läufer ist mit dem Zentralrechengerät verbunden. Die Rückmeldebrücke ist mit
2 bezeichnet und führt den Istweg in die Steuerung ein. Ihr Läufer ist mit dem einzustellenden
Gegenstand, z. B. einem Geschützrohr, gekuppelt. Die Sollgeschwindigkeit wird mit
Hilfe eines Wendezeigers 3 und die Istgeschwindigkeit mit Hilfe einer Tachometermaschine
q. ermittelt. Die in den Geräten i bis q. ermittelten Steuergrößen werden in einem
Regelorgan 5 für den Hilfsmotor 6 einander elektrisch oder mechanisch überlagert
und so' mittelbar oder unmittelbar auf das Regelorgan (Steuerkolben) 7 des Kraftantriebes
8 zur Wirkung gebracht. Das Regelorgan 5 kann z. B. aus gittergesteuerten Entladungsgefäßen,
einem Anlasser, einem Generator, einem hydraulischen Kolben, einem Reibradgetriebe
od. dgl. bestehen. Je nach der Art des verwendeten Regelorgans 5 kann der Hilfsmotor
6 gegebenenfalls auch in Wegfall kommen.
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Da zur Betätigung des Steuerkolbens 7 die Momente des Wendezeigers
3 normalerweise nicht ausreichen, ist zu ihrer Verstärkung ein Hilfsmotor 6 vorgesehen,
der seine Einstellwerte über einen mit dein Wendezeiger 3 gekuppelten Drehtransformator
io Tiber das Regelorgan 5 bezieht. Als Regelorgan 5 dient z. B. ein gittergesteuertes
Entladungsgefäß. Zwecks Ausschaltung der hydraulischen NTacheilung arbeitet der
Wendezeiger 3 in Gegenschaltung mit der Tachometermaschine .4. Die von letzteren
gelieferte Spannung stellt ein N-faß für die vom Geschützrohr ausgeführte Geschwindigkeit
dar. Die Spannung des Wendezeigers 3 ist um so viel höher als die der Tachometermaschine
q. gewählt, als für die zur Erreichung der gewünschten Geschwindigkeit notwendige
Auslenkung des @tcucrl;c@llaens 7 erforderlich i>t. 1lleil>t also hei einer l,eschleunigung
die IZohrgeschtvirt-<ligkeit Hinter rler vom \@'circlezeiger 3 verlangten ( ;eschwindigkcit
zuriicl;, so wird (lor Steuerkolben 7 geöttrret. Erniedrigt sich bei einerVerzögerung
dagegen dieRohrgeschwindigkeit nicht im gleichen Maße wie es der Wendezeiger 3 verlangt,
so wird durch den Spannungsüberschuß der Tachometermaschine 4 der Steuerkolben 7
zusätzlich geschlossen. Durch diese Maßnahme ist in allen Fällen eine pendelfreie
und stetige Einstellung gewährleistet sowie Beschleunigungs-und Verzögerungsfehlern
im weitesten Maße begegnet.
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Bei selbsttätiger Fernsteuerung ist außer dieser Geschwindigkeitssteuerung
noch eine Wegkontrolle erforderlich. Diese erfolgt durch zusätzliche Beeinflussung
des für den Betrieb der Geschwindigkeitssteuerung vorgesehenen Regelorgans 5 durch
die in den elektromagnetischen Brücken i und 2 erzeugte Fehlerspannung.
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Im Eingang des Regelorgans 5 überlagern sich also die Geschwindigkeits-
und die Brückenspannungen. Der Hilfsmotor 6 besitzt demnach eine Drehgeschwindigkeit
entsprechend dem Unterschied dieser Spannungen und kommt zur Ruhe, wenn sich beide
Spannungen aufheben. Der Steuerkolben 7 besitzt dann eine bestimmte Auslenkung,
die einer bestimmten Rohrgeschwindigkeit entspricht. Damit letztere mit der gewünschten
Geschwindigkeit übereinstimmt, muß die Größe dieser Auslenkung der eingeführten,
der Geschwindigkeit verhältigen Spannung entsprechen. Unter Zwischenschaltung eines
mit dem Steuerkoll)en 7 gekuppelten Diffferentialgehers y zwischen die elektromagnetischen
Brücken i und 2 wird die den Maßstab der Auslenkung des Steuerkolbens 7 bestimmende
Brückenspannung genommen, ohne daß (las Auftreten dieser Spannung einen Fehler zwischen
den beiden Brücken i unih 2 bedeutet. Die Geschwindigkeitsspannung bei gegebener
Geschwindigkeit und die Übersetzungen sind so gewählt, daß die kompensierende Brückenspannung
bei einer solchen Auslenkung des Differentialgebers 9 erhalten wird, bei der die
damit verbundeneöffnung desSteuerkolbens7 die gewüctschte hZohrgeschwindigkeit herbeiführt.
Falls die Geschwindigkeitssteuerung die lZolirl)ewegung noch nicht völlig genau
auslöst, entstehen zusätzliche Brückenspannungen durch die Fehler in der Nachdrehung
der lZiicl:nieldel)riicl;e 2, die eine -zusätzliche Itorrekttir der Stellung des
Steuerkolbens 7 herbeiführen.
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Besonderheiten in der Charakteristik, z. B. des Wendezeigers 3, des
Steuerkolbens 7 oder des Antriebes durch den Hilfsmotor 6, können
in
besonderen Übertragungsteilen oder durch den Drehtransformator io, z. B. durch entsprechende
Bemessung seines Spannungsanstieges, berücksichtigt werden.
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Das in der Beschreibung erläuterte und in der Fig.3 dargestellte Ausführungsbeispiel
ist den an Bord eines Schiffes vorliegenden Verhältnissen angepaßt. Selbstverständlich
kann der Erfindungsgegenstand auch bei örtlichen Steuerungen Anwendung finden, wobei
dann die zur Fernübertragung dienenden elektromagnetischen Brücken in Mregfall kommen.
Ebenso ist es ja nach den örtlichen oder betrieblichen Erfordernissen möglich, an
Stelle eines selbsttätigen Kraftantriebes 8 einen mit Gegenzeiger oder Nullzeiger
arbeitenden Handantrieb zu verwenden. Auch die Anwendung eines anderen als eines
hydraulischen Antriebes für den einzustellenden Gegenstand liegt im Bereich der
Erfindung. Sie ist auch nicht auf den Antrieb eines Geschützes beschränkt, sondern
kann auch für andere Waffen und beliebige Geräte benutzt werden.