-
Dreiecksrechengetriebe Es sind Dreiecksrechengetriebe vorgeschlagen
worden, bei denen ein die eine Dreiecksseite nachbildendes Vektorgetriebe nach Art
einer Kurbel auf einen an einer drehbaren Schlittenführung gelagerten, die zweite
Dreiecksseite bildenden Schlitten arbeitet.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein Rechengetriebe dieser Art. Seine
Besonderheit besteht unter anderem darin, daß der die dritte Dreiecksseite bildende
Abstand zwischen den geometrischen Drehachsen der Schlittenführung und des Vektorgetriebes
konstant und demgemäß der getriebemäßigen Dreiecksnachbildung ein Dreieck zugrunde
gelegt ist, das aus dem ursprünglichen durch Division der Seiten desselben durch
die Länge der dritten Seite hervorgegangen ist.
-
Die vorerwähnte und das Kennzeichen des Anspruchs i bildende Maßnahme
ist anderweitig bekannt und erschöpft sich hinsichtlich ihrer Schutzwirkung in der
Kombination mit der durch den Oberbegriff des Anspruchs i umrissenen Getriebeart.
-
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. Es zeigt Fig.
i einen Längsschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II
der Fig. i, Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 4. eine
hinsichtlich der Stellungen der Getriebeteile sich von der Fig. 3 unterscheidende
und im übrigen mit ihr übereinstimmende Teildarstellung, Fig. 5 eine Einzelheit
und Fig. 6 und 7 je eine zur Erläuterung dienende geometrische Darstellung.
-
Das neue Getriebe ist allgemein als Dreiecksgetriebe verwendbar; insbesondere
ist es aber geeignet und bestimmt für die Auswertung des Vorhaltdreiecks beim Torpedoschießen.
Es sei daher für die Erläuterung hierauf Bezug genommen.
-
In Fig. 3 ist Z ein Ziel, das sich längs der Bahn a mit der Geschwindigkeit
v, bewegt. B ist der z. B. auf einem längs der Bahn b
fahrenden Schiff
befindliche Abkommpunkt für den Torpedo. A sei der Treffpunkt. ABZ ist das Vorhaltdreieck.
Die erste Seite AZ besitzt die Länge v, - T, wenn T die Laufzeit
des Torpedos bis zum Treffpunkt ist. Die Seite ZB hat dieLänge e, d. h. dieZielentfernungvomPunkt
B. Endlich hat die dritte Seite AB die Länge vT - T, wenn vT die Geschwindigkeit
des Torpedos ist. Von den das Vorhaltdreieck bestimmenden Größen sind zum mindesten
bekannt die Größen v., vT und der Lagenwinkely. Mit diesen Größen läßt sich der
gesuchte Vorhalt«,znkel ß bestimmen.
-
Der getriebemäßigen Darstellung des in der Natur gegebenen Dreiecks
A BZ ist nicht dieses, sondern das in Fig. 4 dargestellte Dreieck zugrunde
gelegt. Es entsteht aus dem ursprünglichen dadurch, daß dessen Seiten durch die
Länge vT- T der dritten Seite dividiert -vverden. Mit Einschluß der Maßstabkonstanten
k besitzen somit die Seiten des der getriebsmäßigen Dachbildung zugrunde gelegten
Dreiecks die in Fig. 4 eingetragenen Längen. Die erste Seite A'Z' hat also die Länge
die zweite Seite die Länge
die dritte Seite die Länge k. Es bleibt also die dritte Seite in ihrer Länge konstant.
Dadurch ist ein einfacher, raumsparender Aufbau des Dreiecksrechengetriebes bedingt.
Wird das Getriebe zur Lösung der an Hand der Fig. 3 und 4 erläuterten Aufgabe benutzt,
so ist durch das Getriebe ein Dreieck darzustellen, von dem zwei Seiten, nämlich
A' B' und A'Z', und ein Winkel, nämlich der Lagenwinkel y, bekannt sind.
Der Winkel y wird nicht unmittelbar benutzt, sondern es wird der Winkel a,
(s. Fig. 4) benutzt. Dieser Winkel ist gleich der Summe des bekannten Winkels y
und des durch das Getriebe zu errechnenden Winkels ß. Es kann demgemäß für die folgende
Erläuterung angenommen werden, daß der Winkel a,, von vornherein gegeben sei. Mit
ihm und der bekannten Länge
wird die erste Dreiecksseite A'Z' mittels eines Vektorgetriebes nachgebildet.
-
Dieses Getriebe bildet einen Teil des in Fig. i bis 4 dargestellten
Getriebes. Es enthält eine an einem Zapfen i" des Gehäuses i drehbar gelagerte Scheibe
2. An ihr ist mit Hilfe von Führungswangen 3 und 4 ein Schlitten 5 längs v erschieblich
geführt. Die Längsachse des Schlittens 5 schneidet die geometrische Drehachse der
Scheibe 2. An ihr ist ein Zahnkranz 2a befestigt oder gebildet, der mit einem Ritzel
6 im Eingriff steht. Dieses ist auf einer an dem Gehäuse i gelagerten Welle 7 befestigt.
Über dieses Ritzel und den Zahnkranz 2" wird die Verschiebungsrichtung des die erste
Dreiecksseite AZ' verkörpernden Schlittens 5 gemäß dem Winkel a, gegen die geometrische
Bezugsachse A'X eingestellt.
-
Die Einstellung des Schlittens 5 längs seiner Verschiebungsbahn erfolgt
über ein an der Scheibe 2 drehbar gelagertes Stirnrad 8, das einerseits mit dem
an seiner einen Seite bei 5" verzahnten Schlitten 5 und andererseits mit einem Zahnkranz
9a im Eingriff steht. Der Zahnkranz gd ist an einer an dem Zapfen ia drehbar gelagerten
Scheibe g gebildet oder befestigt. Außer dem eine Innenverzahnung aufweisenden Zahnkranz
ga besitzt die Scheibe g noch einen zweiten Zahnkranz gb mit Außenverzahnung. Über
diesen Zahnkranz und ein mit ihm im Eingriff stehendes Ritzel io ist die Scheibe
g mit dem Ausgangsglied iid eines Differentialgetriebes ii gekuppelt. Über die Teile
io, g, grs, 8 wird der Schlitten 5 entsprechend der Länge der ersten Seite, d. h.
entsprechend der Größe
aus der in Fig. 2 dargestellten Nullstellung ausgefahren. Die bisher beschriebenen
Teile bilden das vorerwähnte Vektorgetriebe. Diese Bezeichnung ist aus dem Grunde
gewählt, weil mittels des Vektorgetriebes der durch die Länge der dritten Dreiecksseite
und dem Winkel a, bestimmte Vektor nachgebildet wird. An Stelle des dargestellten
Vektorgetriebes können naturgemäß auch andere Vektorgetriebe, wie sie z. B. als
Polarkoordinatenteile in Sinus-Kosinus-Getrieben üblich sind, benutzt werden. Indes
hat die dargestellte Ausführung den Vorteil, sehr leichtgängig und. genau zu sein
und außerdem nur eine kleine Baugröße zu besitzen.
-
Der Schlitten 5 trägt einen Zapfen 12, der seinerseits formschlüssig
an einem Schlitten 13 angreift. Dieser ist mit Hilfe von zwei Führungswangen 14
und 15 an einer Scheibe 16 geführt, die ihrerseits an einem Zapfen i, des Gehäuses
i drehbar gelagert ist. Die Längsachse des Schlitens 13 schneidet die geometrische
Drehachse
der Scheibe 16. Mit Hilfe des Schlittens 13 wird die zweite
Dreiecksseite Z'B' nachgebildet. Die Längsachse des Schlittens 13 schließt mit der
Achse A'X den gesuchten Vorhaltwinkel ß ein. Dieser Winkel wird demgemäß durch die
Drehstellung der Scheibe 16 dargestellt. Um ihn von ihr abnehmen zu können, ist
die Scheibe i6 an ihrem Umfang bei 16" verzahnt. Über diese Verzahnung steht sie
im Eingriff mit einem Ritzel 17, das auf einer am Gehäuse i gelagerten Welle 18
befestigt ist. Die Welle 18 führt demgemäß den Winkel ß als Drehwert. Um auch die
Länge der zweiten Seite abnehmen zu können, ist der Schlitten 13 auf seiner einen
Seite bei i3, verzahnt. Mit dieser Verzahnung steht er im Eingriff mit einem Ritzel
i9, das auf einer Achse 2o befestigt ist. Die Achse 2o steht wiederum über ein mit
ihr verbundenes Stirnrad 21 und ein Ritzel 22 in Antriebsverbindung mit einer Welle
23. Die Achse 2o ist an der Scheibe 16 und die Welle 23 an dem Gehäuse i gelagert.
Die geometrische Drehachse der Welle 23 fällt mit der geometrischen Drehachse der
Scheibe 16 zusammen. Die jeweilige Länge der zweiten Dreiecksseite wird von der
Welle 23 als Drehwert geführt.-Um das Getriebe möglichst leichtgängig zu machen,
empfiehlt es sich, statt der der Einfachheit halber dargestellten Gleitlager für
die Scheiben 2, 9 und 16, die Achse 2o und die Welle 23 Kugellager zu verwenden
und weiterhin bei 24, 25 und 26, wie dargestellt, die Scheiben in der Nähe ihres
Umfanges durch Kugelspurlager zu stützen.
-
Es war oben erwähnt, daß über die Welle 7 in das Getriebe der Winkel
a, (vgl. Fig. 7) eingeführt wird. Zu diesem Zweck ist die Welle 7 einerseits über
ein Stirnradgetriebe 27 mit dem einen Seitenrad eines Differentialgetriebes 28 und
andererseits mit einem Handrad 29 gekuppelt. Das zweite Seitenrad des Differentialgetriebes
28 ist mit einer Welle 30 verbunden. Diese fühlt ihm die Größe ß zu und ist
demgemäß mit der die Gröle ß aus dem Getriebe ableitenden Welle 18 (s. Fig.
?,)gekuppelt. Diese Kupplung kann in irgendeiner Weise erfolgen und ist in
der Zeichnung nicht dargestellt. Das Ausgangsglied des - Differentialgetriebes 28
arbeitet auf eine Anzeigevorrichtung 31. Die Bedienung dieser Getriebeteile geht
in der Weise vor sich, daß das Handrad 29 jeweils so betätigt wird, daß an der Anzeigevorrichtung
31 der geltende Wert des Winkels y angezeigt wird. Alsdann führt die Welle 7 die
Größe as, da in dem Differentialgetriebe 28 die Differenz ag-ß = y gebildet
wird und daraus umgekehrt folgt, daß bei Einstellung der Anzeigevorrichtung 31 auf
den geltenden Wert der Größe y die Welle 7 die Größe a, = ß + y führt.
-
Die beschriebene Anordnung zur Bildung und Einführung der Größe a.
in das Getriebe hat den Vorteil, daß der hierfür benötigte und erst aus dem Getriebe
abzuleitende Wert ß lediglich über das Differential 28 auf die Anzeigevorrichtung
31 geführt und demgemäß das eigentliche Dreiecksgetriebe durch die Ableitung der
Größe ß kaum belastet wird; das Getriebe bleibt leichtgängig und genau, Klemmungen
werden vermieden.
-
Über das Ausgangsglied iia des Differentialgetriebes ii wird die Länge
der ersten Dreiecksseite in das Getriebe eingeführt. Das Differentialgetriebe ii
bildet ein sogenanntes Rückstelldifferential. Es ist demgemäß das eine Seitenrad
des Differentials über ein Stirnradgetriebe 32 mit einer die Größe
zuführenden Welle 33 gekuppelt, während das andere Seitenrad des Differentialgetriebes
über ein Vorgelege 34 und das Stirnrad 27 an die Welle 7 angeschlossen ist. Die
Übersetzungsverhältnisse sind so gewählt, daß der mit dem Rückstelldifferential
verfolgte Zweck erreicht wird, d. h. daß eine über die Welle 7. und den Zahnkranz
2" in das Getriebe eingeführte Änderung des Winkels a, nicht zu einer. Längsverschiebung
des Schlittens 5 führt.
-
Das Differentialgetriebe 28 und die ihm zugeordneten Getriebeteile
können, wie dargestellt, außerhalb des eigentlichen Getriebes angeordnet werden.
Dasselbe gilt, zumindest zum Teil, auch hinsichtlich des Rücksteildifferentials
ii. Es lassen sich auf diese Weise, wie die Zeichnung erkennen läßt, die Grundelemente
des Dreiecksgetriebes zu einer Einheit in einem gemeinsamen Gehäuse i auf kleinen
Raum zusammenbauen, während die übrigen außerhalb des Gehäuses i angeordneten Teile
grundsätzlich an beliebiger Stelle angeordnet sein können. Bei Verwendung des Getriebes
in einem größeren Rechengerät läßt es sich somit sehr leicht unterbringen.
-
Fig. 2 zeigt den Schlitten 5 in einer Stellung, in der der Winkel
a, gleich 9o° und die Länge der ersten Dreiecksseite gleich Null ist. Bei Benutzung
des Getriebes zur Auflösung des in Fig. 7 darzestellten Dreiecks wird laufend die
Größe
zugeführt, und es wird durch Betätigung des Handrades 29 die Anzeigevorrichtung
31 auf den bekannten, anderweitig ermittelten Wert der Größe y eingestellt. Alsdann
führt, da das Differentialgetriebe 28 die Differenz der zugeführten Werte bildet,
die Welle 7 die Größe a, = ß +,y. Über das Ritze16 wird die Größe
a, in das eigentliche Dreiecksgetriebe eingeführt. Das Getriebe stellt sich dann
z. B. so ein, wie es Fig. 4 zeigt.
-
An die Welle 18 kann noch eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige der
Größe ß oder eine Vorrichtung zur Weiterleitung der Größe ß an
ein
anderes Getriebe angeschlossen werden. Das gleiche gilt für die Welle 23, die die
Länge der zweiten Dreiecksseite, d. h. die Größe
führt. In der Zeichnung ist mit der Welle 23 die eine Hälfte einer Kupplung verbunden,
um gegebenenfalls eine Welle, einen Zeiger oder eine sonstige Vorrichtung anschließen
zu können. Aus der von der Welle 23 geführten Größe läßt sich, wenn, was stets der
Fall ist, die Größen e und VT bekannt sind, die Torpedolaufzeit T in einem Weiteren
Getriebe ableiten.
-
Aus der Beschreibung geht hervor, daß der Schlitten 5 nach Art einer
Kurbel auf den Schlitten 13 arbeitet. Da die dritte Dreiecksseite, die durch den
Abstand A'B' zwischen den geometrischen Drehachsen des Vektorgetriebes bziv. der
Scheibe 2 und der Schlittenführung für den Schlitten 13 gegeben ist, eine unveränderliche
Länge besitzt, so ist, wie die Zeichnung erkennen läßt, das Getriebe einfach und
raumsparend. Dieser Vorteil wird nicht wesentlich dadurch beeinträchtigt, daß sich
die Länge der ersten Seite als Quotient darstellt; denn dieser läßt sich leicht
bilden, insbesondere bei der Anwendung des Getriebes für die Auflösung des Vorhaltdreiecks
beim Torpedoschießen. Die als Nenner auftretende Größe vT besitzt in diesem Falle
nur einige festeWerte vT", vT2 USW.
Hier läßt sich derOuotient
leicht mit Hilfe von einfachen bekannten Getrieben, z. B. mittels eines Skalentrommelgetriebes
ermitteln.
-
Der Deutlichkeit halber ist ein solches Getriebe in Fig. 5 gezeigt.
Eine Trommel 40 mit drei Skalen 41, 42, 43 ist hinter dem Fenster 44" einer Abdeckung
44 drehbar angeordnet. Das Fenster 44" ist von einem Ablesestrich 44b, der z. B.
in eine in das Fenster eingesetzte Scheibe eingeätzt sein kann, durchsetzt, und
zwar in Richtung der Drehachse der Trommel 40. Die Trommelachse 40a ist über ein
Stirnradgetriebe 45 mit einer Handkurbel 46 und über ein Stirnradgetriebe 47 mit
einer Welle 48 gekuppelt. Die einzelnen Skalen 41, 42, 43 gelten für die verschiedenen
Werte vTl, vT., vT, der Größe vT. Je nachdem der eine oder der andere dieser Werte
in Betracht kommt, wird die eine oder andere der drei Skalen 41 bis 43 benutzt.
Die Teilung ist so gewählt, daß, wenn die dem geltenden Wert von vT entsprechende
Skala unter dem Ablesestrich 44, die Maßzahl der Größe v.. zeigt, die Welle der
Trommel 4o den Quotienten
als Drehwert führt. Er kann über die Welle 48 an die Welle 33 (Fig. 3) Weitergeleitet
werden. Zweckmäßig Wird eine Blende 49 vorgesehen, die so einstellbar ist, daß jeweils
nur die dem jeweiligen Wert von vT entsprechende Skala sichtbar ist. Die Berücksichtigung
der Getriebekonstante k erfolgt durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses.
-
Es bedarf kaum der Erwähnung, daß das neue Getriebe allgemein als
Dreiecksgetriebe zur Lösung aller seinem Aufbau entsprechenden Aufgaben geeignet
ist.