DE836102C

DE836102C - Kreiselanordnung

Info

Publication number: DE836102C
Application number: DES20334A
Authority: DE
Inventors: Richard Stanton Brannin
Original assignee: Sperry Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1944-04-17
Filing date: 1950-10-03
Publication date: 1952-06-13

Description

Kreiselanordnung Die Erfindung bezieht sich auf neue Einrichtungen zur Voreinstellung von Kreiseln in ihre wahre oder normale Laufstellung an einem Fahrzeug, vor oder gleichzeitig mit dem Anlauf des Rotors, und sie betrifft insbesondere elektrische Einrichtungen zur Ausführung einer solchen Voreinstellung von irgendeinem geeigneten Punkt an dem Fahrzeug, welcher von dem Kreisel entfernt sein kann.
Offenbar ist die Erfindung anwendbar bei verschiedenen Bauarten von Kreiseln mit drei Freiheitsgraden, wie sie gewöhnlich auf Flugzeugen benutzt werden, wie z. B. als künstlicher Kreiselhorizont oder Lotkreisel, Richtungskreisel und Tochterrichtungskreisel oder kreiselmagnetische Kompasse. In dem ersteren Fall ist,die normale oder wahre Stellung des Kreisels gewöhnlich senkrecht oder in einem vorbestimmten Winkel zu der Senkrechten, während in dem letzteren Fall die normale oder wahre Stellung im Azimut gewöhnlich eine feste Beziehung zu dem Meridian aufweist, während in der Höhe die Kreiselachse gewöhnlich horizontal gehalten wird. Während die Erfindung bei Richtkreiselanzeigern im allgemeinen anwendbar ist, liegt ihre besondere Anwendung bei Kreiseln, die als Richtgeräte in automatischen Pilotsteuerungen verwendet werden.
Wenn eine automatische Pilotsteuerung 'abgeschaltet wird, können die Kreisel Stellungen einnehmen, die von der normalen weit entfernt sind; da sie langsamer werden. Wenn die Steuerung wieder eingeschaltet wird, bewirken die üblichen, das Drehmoment ausübenden Einrichtungen die Rückführung der Kreisel in ihre- wahren Stellungen.. Das Korrektionsdrehmoment solcher Einrichtungen wird absichtlich gering gemacht, z. B. vier Grad in der Minute, so daß während der Benutzung Störungen wenig Wirkung auf die Kreiselstellung haben. In Abhängigkeit von der Verschiebung kann es viele Minuten dauern, nachdem die Pilotsteuerung eingeschaltet wurde, bevor die Kreisel ihre wahren Stellungen erreicht haben und die automatische Steuerung betriebsbereit ist. Diese Verzögerung war eine gewisse Behinderung im Fall von Kriegsflugzeugen, die mit kurzem Kommando starten müssen.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer einfachen Schaltanordnung, um Kreisel von entfernten Punkten aus in ihre wahre Stellung zu bringen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.
Fig. i zeigt schematisch eine Kreiselschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig.2 ist eine schematische Darstellung eines Schalters.
Fig. i zeigt die Erfindung in Verbindung mit einemLotkreiseleiner autamatischenPilotsteuerung, wobei die Einzelheiten der Steuerung, da sie nicht zur Erfindung gehören, weggelassen sind Der Kreisel io wird nach der Darstellung längs seiner Rollachse durch Wellen i i getragen, die in dem Kompaßrahmen 13 drehbar gelagert sind, welcher durch drehbar gelagerte, längs der Rollachse angeordnete Wellen 14 gehalten wird. DieWicklungen des Kreisels werden durch Leitungen 16, 17 und 18 aus einer dreiphasigen Spannungsquelle erregt. Die Kreiselachse des Kreisels wird im Raum in lotrechter Lage oder in einer gewünschten Lage in Bezug auf die Lotrichtung durch geeignete, nicht dargestellte Aufrichtungsmittel gehalten.« Selsynmotorsysteme wenden in Kreiselpilotsteuerungen verwendet, um eine Bewegung des Flugzeuges um,die Achsender 'betreffenden Kreisel zu geeigneten Verstärkern zu melden, welche die Führung des Flugzeuges steuern. Wie bekannt, kann eine Kreiselpilotsteuerung für irgendeinen gewünschten Kurs eingestellt werden, und sie wird dann das Leitwerk betätigen, um den Kurs des Flugzeuges zu berichtigen, sobald sie eine Abweichung von diesem eingestellten Kurs feststellt. Nach der Darstellung ist der Selsynkreis nur mit der Rollachse eines Lotkreisels verbunden. Es sei hervorgehoben, daß gleiche Anordnungen für die Steigungsachse und auch für die Achsen eines nicht dargestellten Richtungskreisels vorgesehen werden können.
Der Sel-synanotor 20 besitzt einen einphasigen Rotor 21, der auf der Welle 14 des Kompaßringes befestigt ist, und einen dreiphasigen Stator 22, dessen Wicklungen mit entsprechenden Phasenwicklungen eines Stators 23 eines Selsynmotors 24 verbunden sind. Der Rotor des Motors 24 ist mit zwei gegeneinander versetzten Wicklungen versehen. Eine Wicklung 25 ist eine Signalabnehmerwicklung und m-it dem Eingang eines Verstärkers 26 verbunden, der als Verstärker für das Quersteuer dargestellt ist. Der Quersteuerverstärker ist mit seinem Ausgang mit der QuersteuerservosteuerUng 27 verbunden, die schematisch so därgestellt ist, ,daß sie das Quersteuer 28 mittels Kurbel 29 und Verbindungsstange 30 betätigt. Während das Flugzeug dem in der Kreiselpilotsteuerung eingestellten Kurs folgt, wird sich die Wicklung 25 ini Bezug auf die dreiphasige Wicklung 23 in der elektrischen Nullstellung befinden. Wein das Flugzeug rollt, wird sich der konstant erregte Rotor 21 in Bezug auf den Stator 22 drehen, und dadurch werden in den Wicklungen 22 und 23 Ströme induziert, die nach Größe und Phasenrichtung dem Rollen des Flugzeuges entspreAen. Die Abnehmerwicklung 25 wird erregt, so daß der Verstärker 26 betätigt wird, und die Servoeinrichtung 27 wird das Quersteuer 28 verschieben, bis das Flugzeug auf seinen Kurs zurückgelangt ist, worauf an der Abnehmerspule kein Signal erscheint.
Die zweite Wicklung 31 wird während des normalen Betriebes derPilotsteuerung abgeschaltet und nur zur Aufrichtung des Kreiselsbenutzt.
Eine Einrichtung zur Einstellung des Rotors des gegeben. Motors 24 In ist der schematisch Praxis wird durch die Achse die Achse durch 35 einen an- - Teil, z. 'B. den Knopf 35', eingestellt, welches mit der Kreiselpilotsteuerung verbunden ist, 'durchwelche Bier Kurs des Flugzeuges eingestellt wird, Der Knopf wird beim Anlassen auf Null oder auf ebene Fluglage eingestellt, und daher wird der Kompaßring 13 des Kreisels waagerecht ausgerichtet. , Wenn der Kreisel passend ausgerichtet ist, insoweit als eine Verschiebung um die Rollachse in Betracht kommt, wird die Wicklung 31 parallel zur Wicklung 21 eingestellt, und die Wicklung 25 wird bei dem Signal Null in Bezug auf den Stator 23 angeordnet. Wie oben angegeben, ist die Wicklung 31 abgeschaltet und unwirksam, während die Kreiselwicklungen erregt sind.
Wie dargestellt, werden die Wicklungen 21 und 31 durch Strom aus Leitungen 17 und 18 vor dem Anlassen des Kreisels erregt. Eine Folgeschalteinrichtung 32, 33 mit einem drehbaren Schaltglied 33, welches den Kreis über Leitung 18 zu der Wicklung 31 schließt, wird so geschaltet, d'aß die Wicklung erregt wird, während zu gleicher Zeit die Schaltglieder 32 in der geöffneten Stellung sind -und den Strom von dem Kreisel abschalten. Unter diesen Umständen werden -bei stillstehendem Kreiselrotor sogleich bei Erregung der Wicklungen 21 und 31 nach dem bekannten Verfahren dies Selsynbetriebes, in den mehrphasigen Wicklungen 22 und 23 Ausgleichsströme von solcher Richtung ausgebildet, daß die Wicklungen 21 und 31 sogleich in übereinstimmende Stellungen gebracht werden. Die Wicklung 31 wird jedoch durch Achse 35 in einer festen Stellung gehalten, @so daß das Drehmoment den Rotor 21 und auch den Kreisel in die durch die Achse 35 bestimmte Lage verdreht. Danach wird der Schalter 32, 33 betätigt und öffnet. zunächst das Schaltglied 33 zur Abschaltung der Wicklung 31, und danach schließt er die Kreise der Schaltglieder 32 für den Anschluß des Kreisels.
Eine drehbareSchalteinrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, kann benutzt werden, um in vorteilhafter «'eise den Kreisel zunächst in die wahre Stellung zu bringen und dann den Kreisel einzuschalten.
Der Schalter besteht aus einerAchse4o mit einem Knopf 41, der mit einer Marke 42 versehen ist, und diese arbeitet mit einer feststehenden Skala .43 zusammen, welche die passenden Aufschriften für die verschiedenen Schalterstellungen trägt.
Nach der Darstellung trägt die Achse 40 eine Anzahl von Kontaktscheiben, von welchen drei mit Schleifringen 44, 45 und 46 versehen sind, welche durch Bürsten an die Stromzuführungsleitungen 16, 17 und i8 angeschlossen sind. Die Wicklungen 21 und 31 sind mit einem Ende durch eine gemeinsame Leitung 47 an die Speiseleitung 17 angeschlossen, während ihre entgegengesetzten Enden mit Bürsten 48 bzw. 49 verbunden sind, die mit dem von der Isolierscheibe 51 getragenen Kontakt 5o zusammen«virken. Der Kontakt ist durch eine Leitung 52 mit Schleifring 46 und Speiseleitung 18 verbunden.
Wenn -die Zeigermarke mit der Aus-Stellung an der Skala übereinstimmt, steht der Kontakt 5o rechts von den Bürsten 48 und 49 und die Spulen 21 und 31 «-erden nicht erregt. Wenn -der Schalter, wie in Fig. 2 gezeigt, auf Position gedreht wird, werden beide Spulen erregt, und der Kreisel bewegt sich sogleich in seine wahre Stellung um seine Roll-# ach,# -.c. In dieser Stellung werden die Wicklungen des Kreisels nicht erregt.
Eine dritte Scheibe 55 ist mit drei Kontakten 56, 57 und 58 versehen, von welchen jeder mit einer Speiseleitung 16, 17 und 18 über die Schleifringe verbunden ist. Diese Kontaktanordnung wird durch Einschaltung des Kreisels .benutzt. Die Kontakte arbeiten mit Bürsten 59, 60 bzw. 61 zusammen, welche die Kontakte nur berühren, wenn der Knopf weiter in die Ein-Stellung fortgeschaltet wird. Die ßiirsten sind mit den Wicklungen des Kreisels verbunden.
Wenn der Knopf aus der Mittelstellung gedreht wird, bewegt sich vor Schließung der Kreiselstromkreise Bürste 49 von dem abgeschnittenen Stiic'k 63 des Kontaktes 5o weg und öffnet .so den Erregungskreis für Wicklung 31, während Spule 21 durch das längere Stück des Kontaktes erregt bleibt.
Eine Rastscheibe 64, ,die mit Feder 65 zusammenwirkt, hält den Schalter in den verschiedenen Stellungen fest. Ein Stift 66 in der Scheibe 64 trifft auf einen Anschlag 67, um zu verhindern, daß der Schalter über die Ein-Stellting hinaus gedreht wird. Der hei 8o angegebene Hauptkreiselsteuerschalter wird geschlossen. nachdem der Kreisel voreingestellt und auf Drehzahl gebracht wurde.
Wie durch den Block 70 angegeben, kann Achse 40 zusätzliche Kontaktgruppen tragen, um in der beschriebenen Weise gleichzeitig den Kreisel um seine Steigungsachse einzustellen und ferner für die Einstellung eines nicht dargestellten Tochterrichtunggkreisets in die wahre Lage in hezug auf einen magnetischen Kompaß und der in bezug auf die Horizontale.

Claims

PATENTANSPROCHE: _ , r i. Kreiselanordnung mit einem Kreisel, der eine zweiteilige induktive Abnehmereinrichtung zur Erzeugung eines Ausgangseignals besitzt, welches von der Winkelabweichung des Kreisels um eine Achse von einer normalen Arbeitslage abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Abnehmereinrichtung in der Weise zu erregen, daß sie als Motor wirkt, der den Kreisel während der AnlaB-periode in eine vorbestimmte Lage einstellt.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Einrichtung mit einer weiteren induktiven Einrichtung verbunden ist, welche als Empfänger des Ausgangssignals aus der ersten Einrichtung dient oder von Hand geregelt werden kann, um Energie an die Abnehmereinrichtung für die Einstellung des Kreisels in eine gewünschte Lage zu übertragen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Handeinstellung der zweiten induktiven Einrichtung auch dazu dient, um die Nulleinstellung der Abnehmereinrichtung in bezug auf das Fahrzeug zu ändern, wodurch das Fahrzeug dazu gebracht werden kann, eine gewünschte durch die Handeinstellung bestimmte Lage einzunehmen.
4. Anordnung nach Anspruch i öder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnehmereinrichtung eine Selsynanordnung und mit einer weiteren Selsyneinrichtung verbunden ist, wobei die Abnehmereinrichtung ein mit dem Kreisel verdrehbares Teil besitzt und eine konstant erregte Wicklung trägt, während die andere Selsyneinrichtung ein entsprechendes Teil besitzt, welches eine Signalwicklung trägt, die in Abhängigkeit von der relativen Winkelverschiebung der beiden Teile erregt wird, und daß das zweite Teil in einer gewünschten Stellung festgelegt werden kann und eine zweite Wicklung trägt, die willkürlich erregt werden kann und hei Erregung das mit dem Kreisel verdrehbare Teil in Ausrichtung mit der zweiten Wicklung bringt, wodurch der Kreisel durch Einstellung der Lage der zweiten Wicklung in eine gewünschte Winkelsbellwng voreingestellt werden kann.
5. System zur Regelung der Kreiselstellung für ein Flugzeug mit einen Kreisel und einer Voreinstellungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil zur Änderung der Flugzeuglage um eine Achse in der Weise eingestellt werden -kann, daB, wenn die zweite Wicklung an diesem Teil erregt und der Rotor feststehend ist, der Kreisel in die annähernd wahre Lage in bezug auf die Einrichtung zur Kurseinstellung gebracht wird.
6. Regelsystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Schalteinrichtungen zur Steuerung der Erregung des elektrisch angetriebenen Rotors und der zweiten Widklung an dem zweiten Teil, wobei die Schaleinrichtung so angeordnet ist, daß bei Erregung des Rotors die Wicklung stromlos ist. @. Regelsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daB.die Schalteinrichtung aus einer Ausschaltstellung, in welcher alle Wicklungen und der Rotor abgeschaltet sind, über eine Mittelstellung, in welcher die Wicklungen der ersten Selsyneinrichtung und die zweite Wicklung der zweiten Selsyneinridhtung parallel an eine gemeinsame Wechselstromquelle angeschlossen sind, in eine dritte Stellung geschaltet wird, in der der Rotor an die Wedhselstromquelle angeschlossen und die zweite Wicklung der zweiten Selsyneinrichtung nicht angeschlossen ist.