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Steuergerät für Tankstabilisierungsanlagen Bei den bisher bekannten
Schiffsstabilisierungsanlagen, die mit Flüssigkeitstanks arbeiten, sind im wesentlichen
zwei Forderungen zu erfüllen. Das von der Tankflüssigkeit herrührende Moment muß
entgegengesetzt gleich dem schwingungsanfachenden Moment der Wellenbewegung sein,
und ferner ist auf richtige Phase der Flüssigkeitsbewegung in bezug auf die Schiffsschwingung
zu achten. Ist die Schwingungsdauer des Wellenganges sehr langsam im Verhältnis
zur Eigenschwingungsdauer des Schiffes, so muß das von der Stabilisierungsanlage
aufzubringende Moment in gleicher Phase liegen wie die Schiffsschwingung selbst,
d. h. es liegt eine Wegsteuerung vor. Für erregende Momente im Takte der Eigenperiode
des Schiffes muß das Gegenmoment der Geschwindigkeit der Schwingungsbewegung entsprechen,
also eine Voreilung um 9o° besitzen (Geschwindigkeitssteuerung). Allgemein ist für
ein bestimmtes erregendes Moment ein gleich großes Gegenmoment erforderlich, dessen
Phase jedoch frequenzabhängig ist und zwischen o und i8o° geändert werden kann.
Die Erfüllung dieser Forderung mit den üblichen Mitteln bedingt umständliche und
schwer zu bedienende Steuergeräte.
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Es ist bereits ein Gerät vorgeschlagen worden, das eine unmittelbare
Messung der an einem Schiff angreifenden Momente ermöglicht, indem ein schwingungsfähiges
Meßsystem, das hinsichtlich
des gegenseitigen Größenverhältnisses
seiner Schwingungsdaten (Trägheitsmoment, Rückstellkonstante, Dämpfung) mit dem
Schiff übereinstimmt, einerseits über eine Feder mit einer nach dem Horizont stabilisierten
Plattform, andererseits über eine Meßdose mit dem Schiff gekuppelt ist, so daß das
von der Meßdose angezeigte Moment ein Maß für das am Schiff angreifende Moment darstellt.
Der genannte Vorschlag erstreckt sich des weiteren darauf, das Gerät als Steuergerät
für Schiffsstabilisierungsanlagen zu verwenden. Während man früher von den Wirkungen
der erregenden Momente ausgehen und dabei die oben beschriebenen umständlichen Phasenverhältnisse
berücksichtigen mußte, ist es mit dem erwähnten Gerät möglich, von dem erregenden
Moment direkt auszugehen, da dieses ja jetzt bekannt ist. Die vom Gerät gegebenen
Steuerkommandos haben die .Cegenmomente - unabhängig von der Frequenz -gleich den
erregenden Momenten einzustellen. Die Stabilisierungsanlage muß allerdings imstande
sein, die größten auftretenden schwingungsanfachenden Momente durch gleich große
Gegenmomente und ohne Verzögerung auszugleichen. Diese Forderung ist schwer zu erfüllen,
so daß Restmomente übrigbleiben können, die das Schiff zu Eigensch,.Gingungen erregen.
Um diese zu bekämpfen, sind aber Steuerkommandos erforderlich, die den Gegenmomenten
eine Phasenvoreilung von go° er- ', teilen. Daher muß der von dem erwähnten Gerät
gelieferten Steuergröße eine zweite, die Winkelgeschuindigkeit der zu dämpfenden
Schiffsschwingung darstellende Steuergröße überlagert «-erden.
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Prinzipiell ist das Gerät nach dem genannten Vorschlag für jede Art
von Schiffsstabilisierungsanlagen verwendbar, und die Stabilisierungsmomente können
durch Flüssigkeitstanks, Flossen, Kreisel usw. erzeugt werden. Die Durchbildung
dervollständigen Anlage erfordert jedoch weitergehende Überlegungen und zusätzliche
Einrichtungen, die u. a. von der gewählten Stabilisierungsanlage abhängen. Die vorliegende
Erfindung betrifft ein nach dem oben beschriebenen Verfahren arbeitendes Steuergerät
für Tankstabilisierungsanlagen, bei dem also aus den unmittelbar gemessenen schwingungsanfachenden
Momenten die Steuerkommandos abgeleitet werden, unter Verwendung eines schwingungsfähigen
Körpers (Schiffsmodells), dessen Schwingungsdaten denjenigen des Schiffes verhältnisgleich
sind, und das einerseits mit einer nach dem Horizont stabilisierten Vorrichtung,
andererseits über eine Meßvorrichtung mit dem Schiff verbunden ist; das Neue gegenüber
diesem Ausgangspunkt der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das von dem
Schiffsmodell angezeigte, auf das Schiff auszuübende Gegenmoment zur Ermittlung
der der Tankflüssigkeit zu erteilLnden heschleunigung in einen zweiten scliwinun
gsfiiliigen fi«rper (Tankwassermodell) eingesteuert wird, dessen Schwingungsdaten
derjenigen der Tankflüssigkeit verWiltnisgleich sind und der einerseits ebenfalls
mit einer nach dem Horizont stabilisierten Vorrichtung verbunden ist und dem andererseits
über eine Meßv orrichtung' der von dem Schiffsmodell abgegebene Meßwert zugeführt
wird, wobei zur Beseitigung des in das Tankwassermodell mit eingesteuerten Einflusses
des Schw-ingerwinkels eine nach dem Horizont orientierte Ausgleichsvorrichtung vorgesehen
ist.
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Die Größe der der Tankflüssigkeit zu erteilenden Impulse hängt nicht
allein von den erregenden Momenten ab, sondern es muß auch die an sich vorhandene
Momentenwirkung der Tankflüssigkeit berücksichtigt werden. Das sich aus dem erregenden
Moment und dem Tankflüssi5 keitsmoment ergebende resultierende Moment ist das zu
kompensierende Moment, und das zur Stabilisierung erforderliche Gegenmoment muß
also gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet sein; es entspricht der Soll-Ist-Differenz
der Tankwasserstände. Hat diese Differenz den Wert Null, so ist das Schiff genau
stabilisiert, und die Pumpe für die Tankflüssigkeit hat keine Nutzarbeit zu leisten.
Weicht der Ist-Wasserstand vom Soll-Wasserstand ab, so ist die Tankflüssigkeit entsprechend
der Differenz zu beschleunigen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß mit den vom Schiffsmodell
direkt abgeleiteten Steuerkommandos keine zuverlässige Stabilisierung der Schiffsschwingungen
erreicht werden kann. Das Schiffsmodell liefert zwar die Soll-Ist-Differenz der
Tankwasserstände; um diese Wegdifferenz auszugleichen, muß jedoch von der Pumpe
eine Beschleunigung bzw. Kraft auf das Wasser ausgeübt werden, die der zweiten Ableitung
der Wegdifferenz verhältnisgleich ist. Bei reinen Sinusschwingungen würde allerdings
- abgesehen vom Vorzeichen - die zweite Ableitung mit den vom Schiffsmodell gelieferten
Werten übereinstimmen. Da aber die Schiffsschwingungen durchaus nicht sinusförmig
verlaufen, vielmehr in jeder möglichen Weise verzerrt sein können, würden die vom
Schiffsmodell direkt gegebenen Steuerkommandos im allgemeinen mit Fehlern behaftet
sein; eine einwandfreie Stabilisierung wäre nicht möglich. Gemäß der Erfindung wird
dieser Übelstand dadurch beseitigt, daß der Soll-Ist-Differenzwert des Schiffsmodells
in ein sogenanntes Tankwassermodell eingeführt wird, nachdem er vorher - zweckmäßig
durch ein Differentialgetriebe - von dem durch die schiffsfeste Lagerung des Schiffsmodells
bedingten Schwingungswinkel (z. B. dem Schlingerwinkel, falls es sich um eine Anlage
zur Bekämpfung des Schlingerns handelt) befreit worden ist. Das Tank-
Wassermodell
ist eine Abbildung des Tankwassers, macht jedoch nicht die wirklichen Tankbewegungen
mit; sondern wird nur bewegt gemäß der Soll-Ist-Differenz des Tankwasser---standes.
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Durch die Erfindung wird also ein Stabilisierungsverfahren verwirklicht,
das sich nicht auf eine näherungsweise Erfassung der Steuerwerte beschränkt, sondern
die tatsächlich vorliegenden Verhältnisse berücksichtigt. Ein weiterer Vorteil der
Erfindung besteht darin, daß die bei anderen Tankstabilisierungsanlagen sonst erforderliche
Tankwasserstandsmessung fortfällt. Das die Schiffsschwingungen nachbildende Meßsystem
wird j a bereits entsprechend den erforderlichen Gegenmomenten bzw. entsprechend
der Soll-Ist-Differenz der Tankwasserstände zu Schwingungen erregt.
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Als Fördervorrichtung für das Tankwasser wird vorteilhaft eine Pumpe
mit verstellbaren Laufschaufeln, z. B. eine Verstellpropellerpumpe gewählt, bei
der der vom Steuergerät ermittelte Steuerwert über eine Regeleinrichtung den Achsschub
der Pumpe einstellt, und zwar in solcher Weise, daß eine lineare Beziehung zwischen.
dem Achsschub und dem durch das Steuergerät ermittelten Beschleunigungswert besteht.
Der Achsschub hat einen entsprechenden Anstellwinkel der Laufschaufeln
-für Pumpen- oder Turbinenbetrieb zur Folge.
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Das Schiffsmodell liefert Steuerwerte, _die den die Schiffsschwingungen
bewirkenden Drehmomenten entsprechen. Wie eine Betrachtung des ersten Gliedes der
bekannten Schwingungsgleichung M = O@ + egg +. cqg (M = Moment, O = Trägheitsmoment,
@ und 9i = die erste bzw. die zweite Ableitung des Schlingerwinkels 99, e = Dämpfung,
c = Rückstellkonstante) zeigt, kann man es -als ein Gerät zur Bildung der
zweiten Ableitung auffassen. Da die Wirkungsweise des Tankwassermodells genau die
gleiche ist, werden mit letzterem in der Tat Steuerwerte ermittelt, die der zweiten
Ableitung der Soll-Ist-Differenzwerte der Tankwasserstände entsprechen, so daß die
Regelung der Tankwasserpumpe in der angestrebten Weise erfolgt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung und den Figuren der Zeichnung. Es zeigt Fig. i die grundsätzliche Anordnung
von Schiffsmodell und Tankwassermodell in schematischer Darstellung, Fig. 2 ein
Ausführungsbeispiel in schaubildlicher Darstellung und Fig.3 eine besondere Ausbildung
und Anordnung der Federn.
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In Fig. i bedeutet i das Schiffsmodell, dessen Trägheitsmoment, Rückstellkonstante
und gegebenenfalls auch Dämpfung im gleichen Verhältnis zueinander stehen wie beim
Schiff. Es sei angenommen, daß die vom Wellengang auf (las Schiff ausgeübten Schlingerbewegnngen
bekämpft werden sollen. .Alsdann muß das Gerät so auf dem Schiff aufgestellt sein,
daß die Schwingungsachse des Schiffsmodells - parallel zur Schiffslängsachse verläuft.
Das Schiffsmodell kann beispielsweise in Form eines drehbar gelagerten Schwungrades
ausgeführt sein. Mittels der Biegefeder 2 ist das Schiffsmodell an den Horizont
gefesselt, der z. B. durch eine gegen die Schlingerbewegnng des Schiffes stabilisierte
Plattform dargestellt sein kann. Da der Horizont jedoch auch für das Tankwassermodell
und die zusätzliche Geschwindigkeitssteuerung benötigt wird, wird gemäß weiterer
Erfindung ein zentrales Horizontgetriebe mit -dem Nachsteuer-Motor 3 vorgesehen,
in das z. B. von einem Kreiselgerät der Schlingerwznkel eingeführt ist. Der von
dem Horizontgetriebe ermittelte Horizont wird alsdann mittels mechanischer Leitungen
(Zahnräder, Wellen) an die einzelnen, gemäß dem Horizont einzustellenden Teile geführt.
Der linke Einspannpunkt der Feder 2 soll entsprechend dem Horizont stehen und ist
daher über die Zahnräder q. und 5 an das Horizontgetriebe angeschlossen.
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Die Eigenart des angewandten Momentenmeßverfahrens besteht darin,
daß das Schiffsmodell einerseits elastisch an den Horizont gefesselt, andererseits
praktisch starr mit dem Schiffskörper verbunden ist. Die Verbindung mit dem Schiffskörper
dient dabei gleichzeitig zur Anzeige der ausgeübten Momente und erfolgt daher über
eine Momentenmeßdose oder einfacher über eine fast starre, vorzugsweise als Stabfeder
ausgebildete Meßfeder 6, deren Verdrehungen bei den größten auftretenden Momenten
z. B. im Bereiche von ± 1/2° liegen. Die Meßfeder 6 ist mit dem einen Ende mit dem
durch die Schraffur 7 angedeuteten Schiffskörper verbunden, mit dem anderen Ende
am Schiffsmodell i befestigt. Naturgemäß kann die Meßfeder durch Zwischenschaltung
eines Getriebes auch so angebracht werden, daß sie selbst größeren Verdrehungswinkeln
unterworfen ist (Verringerung der Fehler durch Lose), wohingegen das Schiffsmodell
weiter nur ± 1/2° gegen das Schiff ausweicht. Dadurch ist sowohl eine praktisch
schiffsfeste Fesselung des Schiffs-Modells erreicht und ferner eine hinreichend
genaue Messung der Momente entsprechend der Soll-Ist-Differenz der Tankwasserstände
durch die Federverdrehungen ermöglicht: Die Feder 2 wird hingegen jeweils im Ausmaß
des Schlingerwinkels verdreht und kann daher gleichzeitig als Schlingerwinkelzeiger
dienen.
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An sich müßte das Schiffsmodell für eine richtige Nachbildung der
Schlingerbewegungen noch rriit einer Dämpfungseinrichtung versehen sein, da ja auch
die -Schiffsschwingungen gedämpft sind, und zwar ist diese Dämpfung hauptsächlich
bedingt durch die Reibung zwischen Schiff
und Wasser. Gemäß weiterer
Erfindung ist es jedoch möglich, auf die Dämpfung beim Schiffsmodell zu verzichten,
wodurch sich - namentlich im Zusammenhang mit der weiter unten beschriebenen Geschwindigkeitssteuerung
- ein besonders einfacher Aufbau der Anlage ergibt.
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Das Tankwassermodell 8 ist ähnlich ausgebildet wie das Schiffsmodell
i. Es ist einerseits über die Biegefeder 9 mittels der Zahnräder io, ii und 12 an
den Horizontmotor 3 angeschlo@-sen, andererseits ist es mit einer fast starren Meßfeder
13, die zweckmäßig wieder als Stabfeder ausgebildet wird, verbunden. In die fast
starre Meßfeder 13 wird vom Schiffsmodell aus mittels des mechanischen Getriebes
14 der Soll-Ist-Differenzwert der Tankwasserstände eingeleitet. Bei der praktischen
Ausführung wird man allerdings vorteilhafterweise die Meßwerte auf elektrischem
Wege mittels Verstärker und Nachlaufmotor einführen. Wegen der schiffsfesten Lagerung
des Schiffsmodells sind diese bießwerte noch mit denn Schlingerwinkel p behaftet.
Daher werden diese Soll-Ist-Differenzwerte, bevor sie auf die Meßfeder 13 gegeben
werden, durch das Differentialgetriebe 15 von dem SchIingerwinkel p befreit. Vom
Horizontgetriebe aus wird über das Zahnrad ii und die Welle 16 der Horizont, vom
mechanischen Getriebe 1¢ aus der vom Schiffsmodell ermittelte Steuerwert eingeführt,
so daß man als Resultatswert einen der Differenz der Tankwasserstände entsprechenden
Steuerwert erhält, in dem der Schlingenvinkel T jedoch nicht mehr enthalten ist.
Dieser Resultatwert wird mittels der Zahnräder 17 und 18 auf die Meßfeder 13 übertragen.
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Die Dämpfung der Tankwasserbewegung durch die Tankwandungen wird beim
Tankwassermodell durch einen Dämpfungsgenerator bewirkt, dessen Stator ig fest mit
dem Schiff verbunden ist; durch die Schraffur 7 soll wiederum der Schiffskörper
angedeutet sein. Der Anker 2o ist hingegen mit dem Tankwassermodell über die Zahnräder
21, 22 und 23 gekuppelt und wrirkt so auf die Meßfeder 13 zurück.
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Der aus dem Tankwassermodell abzuleitende Meßwert ist durch die Relativdrehung
zwischen Anfang und Ende der lleßfeder 13 gegeben, die durch das Differentialgetriebe
2.1 ermittelt wird. Eine andere Ausführungsart, die aber das Prinzip nicht ändert,
besteht darin, daß das Differential anders geschaltet wird und ein Ende der Feder
schiffsfest eingespannt wird. Vom Differentialgetriebe 2:I aus wird der Steuerwert,
der dem von der Pumpe auf das Tankwasser auszuübenden Impuls entspricht, auf die
Regeleinrichtung 25 der Pumpe 26 gegeben. Man verwendet am besten eine Propellerpumpe
mit verstellbaren Schaufeln, deren Achsschub entsprechend dem Steuerwert eingestellt
wird. Der Achsschub ist wiederum der Wasserbeschleunigung verhältnisgleich. Bei
völliger Stabilisierun-- des #,cltiffes, cl. h., wenn die Soll-Ist-Differenz der
Tankwasserstände o betrat, ist der Achsschub der Pumpe o, sie befindet sich in der
sogenannten Segelstellung. Durch die infolge einer vorhandenen Soll-Ist-Differenz
auftretenden Steuerimpulse wird die Pumpe auf den richtigen Anstellwinkel eingestellt,
so daß entweder eine Pumpen- oder eine Turbinenwirkung eintritt.
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Um eine genaue Nachbildung der Schiffsschvinung zu erreichen, müßte
das Schiffsmodell eigentlich ebenfalls mit einer Dämpfung versehen sein, die etwa
durch einen schiffsfesten Dämpfungsgenerator, dessen Anker auf die 1leßfeder 6 zurückwirkt,
erreicht werden könnte. Außerdem wäre noch eine zusätzliche Geschnindigkeitssteuerung
erforderlich; denn im Falle der freien Eigenschwingungen des Schiffes schwingen
Schiff und Schiffsmodell synchron und in Phase, an der 3leßfeder 6 tritt also keine
Verdrehung auf. Die Geschwindigkeitssteuerungkönnte z. B. durch einen sogenannten
Tourendynamo erzielt werden, dessen Stator schiffsfest ist, während der Anker entsprechend
der Schlingerbewegung bewegt wird, so daß die Spannung des Dynamos der Geschwindigkeit
der Schlingerbewegung verhältnisgleich wird. Diese zusätzlichen Vorrichtungen für
die Dämpfung und Geschwindigkeitssteuerung würden allerdings eine sehr umständliche
und verwickelte Anlage bedingen. Gemäß der Erfindung wird in dieser Beziehung eine
Verbesserung in zweifacher Hinsicht erzielt. Einmal wird auf die Dämpfung beim Schiffsmodell
verzichtet. Dadurch ergibt sich schon von selbst eine geringe Geschwindigkeitssteuerung,
denn die 3leßfeder 6 wird jetzt im Falle der freien Eigenschwingungen entsprechend
dem Werte ,o - @ verdreht, wenn o in der Schwingungsgleichung die Dämpfungskonstante
und @ die Schlingen%inkelgeschwindigkeit bedeutet. Diese geringe Geschwindigkeitssteuerung
wird dadurch vergrößert, daß der Anker 27 eines Generators vom Horizontgetriebe
3 über das Zahnrad io und die Welle 29 nachgedreht wird, während der Stator 28 sich
der Geschwindigkeit proportional gegen die 3leßfeder 6 des Schiffsmodells abstützt
und so eine Verdrehung der letzteren hervorruft. In der drehbeweglichen Lagerung
des Stators, wodurch eine unmittelbare Einwirkung des Geschwindigkeitsgenerators
27, 28 auf das Meßsystem ohne Zuhilfenahme weiterer Übertragungsmittel erzielt wird,
liegt die zweite durch die Erfindung erreichte Vereinfachung. Eine beliebige Vergrößerung
der i Geschwindigkeitssteuerung kann leicht durch Feldregelung des Geschwindigkeitsgenerators
erzielt werden. Durch den Fortfall der Dämpfung sowie durch die weitere Verstärkung
der Geschwindigkeitssteuerung durch den Ge- i schwindigkeitsgenerator 27, 28 ergibt
sich zwar ein kleiner Fehler in den von der Meßfeder 6
ermittelten
Meßwerten, die man jedoch im praktischen Betrieb vernachlässigen kann. In Anbetracht
der großen erreichten Vorteile hinsichtlich des einfachen Aufbaues wird man die
kleine Ungenauigkeit in der Anzeige bedenkenlos in Kauf nehmen können.
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Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung des erfindungsgemäßen Steuergerätes,
jedoch in schaubildlicher Darstellung. Für die gleichen Teile sind dieselben Bezugszeichen
verwandt worden. Ferner ist in Fig. 2 eine besondere Ausführungsform für die schwingenden
Massen des Schiffsmodells und Tankwassermodells dargestellt. In einfachster Weise
kann man diese schwingenden Massen als schwungradähnliche Körper ausbilden, die
drehbar gelagert sind. Gemäß der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, als schwingende
blassen ein Traggestell oder Tragrahmen mit einem oder mehreren Kreiseln zu verwenden,
und solche Kreiselschwungmassen zeigt das Beispiel der Fig. 2. Hiernach besteht
das Schiffsmodell Z aus dem Tragrahmen 31, in -dem die Kreisel 32 und - 33 gelagert
sind. Letztere sind durch Federn 34 und 35 an den Rahmen gefesselt. Der Rahmen als
Ganzes ist wiederum mittels der Feder 2 an den Horizont gefesselt und mittels der
Stabfeder 6 mit dem Schiff verbunden. Die Schwingungsachse des Kreiselrahmens, die
die Richtung der Stabfeder 6 hat, liegt in Richtung der Schiffslängsachse. Die Schwungmasse
des Tankwassermodells 8 ist ähnlich ausgebildet und besteht aus dem Tragrahmen 36
mit den Kreiseln 37 und 38 und der zugehörigen Fesselung 39 bzw. 40.
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Der Vorteil der Verwendung von Kreiselschwungmassen liegt vor allen
Dingen @ in der großen Ersparnis an Gewicht und Raum. Bereits bei Verwendung von
einem Kreisel wird gegenüber einem gewöhnlichen Schwungrad nur ein Bruchteil des
sonst benötigten Platzes und Gewichtes gebraucht. Mit Rücksicht auf die Eierbewegung
des Schiffes empfiehlt es sich jedoch, jeden Rahmen mit zwei Kreiseln auszubilden.
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Bei Verwendung eines gewöhnlichen Schwungrades berechnet sich die
Schwingungszeit aus der Formel
wobei O das Trägheits= moment und D das durch die Horizontfeder 2 bzw. 9 gelieferte
Richtmoment bedeutet. Ein Kreiselrahmen mit einem Kreisel hat die Schwingungsdauer
T = 2.-,1 #
bei zwei Kreiseln beträgt sie T = ?"-t - wobei d
die Kreiselfederung
(Federn 34
und 35 bzw. 39 und 40) und I das Trägheitsmoment eines Kreisels bedeutet. An Stelle
des gewöhnlichen Trägheitsmomentes 0 tritt also ein scheinbares Trägheitsmoment
bzw. Aus einem Vergleich dieser Ausdrücke
ist
ohne weiteres die große Gewichts- und Raumersparnis bei der neuen Anordnung ersichtlich.
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In den Fig. Z und 2 sind die Meßfedern 6 und 13 als Stabfedern
dargestellt, während für die Horizontfedern 2 und 9 sowie für die Kreiselfedern
34, 35 und 39, 40 Schraubenfedern angenommen sind. Es empfiehlt sich, sämtliche
verwendeten Federn als Stabfedern auszubilden, wodurch sich der Vorteil einer leichten
Einstellung der Federkraft durch Änderung der wirksamen Federlänge mittels einer
Klemmvorrichtung ergibt. Mit Rücksicht auf die Festigkeit wäre ein runder Querschnitt
der Stabfedern am vorteilhaftesten, wegen der besseren Einspannmöglichkeit'empfiehlt
es sich jedoch, Stabfedern mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt zu verwenden.
Die durchgängige Verwendung von Stabfedern bringt den weiteren Vorteil eines gleichmäßigen
Aufbaues der Anordnung mit sich und gestattet eine besonders glückliche konstruktive
Lösung mit möglichst wenigem Platzbedarf bzw. eine günstige Anpassung an die Platzverhältnisse.
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Fig. 3 zeigt an Hand eines Beispiels, das der wirklichen Ausführung
entsprechen könnte, die Ausbildung des Schiffsmodells bei Verwendung von Stabfedern
für alle drei Federungen. Der Tragrahmen für die Kreisel ist in Übereinstimmung
mit Fig. 2 mit 31 bezeichnet und über die Horizontfeder 2 an den Horizont gefesselt.
Zu diesem Zweck- trägt das linke Ende der als Stabfeder ausgebildeten Horizontfeder
2 ein Kegelradsegment 41, das mit dem Kegelrad 42 kämmt. Die Kegelräder werden vom
Horizontmotor 3 eingestellt, wodurch sich die linke Einspannstelle der Feder, die
durch das Kegelradsegment 41 festgelegt ist, entsprechend dem Horizont einstellt.
Die andere Einspannstelle der Horizontfeder 2 ist durch eine Klemmvorrichtung 43,
die längs zweier Führungsschienen 44 verschiebbar ist, gegeben. Die Führungsschienen
44 sind einerseits mit dem Zahnrad 46 fest verbunden, andererseits mit dem Schiffskörper
7 drehbar gelagert. Die wirksame Länge der Feder ist durch den Abstand des Segmentes
41 von der Klemmvorrichtung 43 gegeben und kann auf diese Weise bequem auf die richtige
Länge eingestellt werden. Über die Zahnräder 46 und 45 ist das rechte Ende der Horizontfeder
2 mit dem Tragrahmen 31: des Schiffsmodells verbunden. Mit Ziffer 7 ist überall
in der Zeichnung der Schiffskörper bzw. eine starre Verbindung mit ihm gekennzeichnet.
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Die Meßfeder 6 ist einerseits am Schiffskörper 7, andererseits über
die Zahnräder 45, 46, 47 am Tragrahmen 31 befestigt. Ihre wirksame Länge kann ebenfalls
mittels einer Klemmvorrichtung 48a, die auf den Führungsschienen 48 verschiebbar
ist, passend eingestellt werden. Die Figur zeigt ferner den Gesch«@indigkeitsgenerator
27, 28, der über die Zahnräder 47 und 47 a
an die Meßfeder angeschlossen
ist: Tiber die Welle 29 und die Zalinr:ider 4.d bis 52 wird in ihn der Horizont
eingeführt.
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Im Tragrahmen 31 sind die beiden Kreisel 32 und 33 angeordnet, deren
Umlaufachse senkrecht zur Ebene des Tragrahmens steht, während die Präzessionsachse
senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Es ist möglich, für die beiden Kreisel eine
einzige Fesselungsfeder zu verwenden, wenn die Präzessionsbewegungen miteinander
gekuppelt werden, indem z. B. die auf den Präzessionsachsen befestigten Zahnradsegmente
53 und 54 ineinandergreifen. Auf der Achse des Kreisels 33 sitzt das Kegelrad 55,
das die gemeinsame Präzessionsbewegung der beiden Kreisel über das Kegelrad 56 und
die Stirnräder 57, 58 auf das rechte Ende der als Stabfeder ausgebildeten Kreiselfeder
41 überträgt. Das linke Ende der wirksamen Federlänge ist durch die auf den Führungsschienen
59 verschiebbare Klemmv orrichtung 6o festgelegt. Die Führungsschienen 59 sind starr
mit dem Tragrahmen 31 verbunden.