DE840447C - Kreiselvorrichtung zur Stabilisierung eines von einem beweglichen Halter getragenen Gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kreiselstabilisierungsvorrichtuiigen, welche dazu dienen sollen, auf einem Schiff, einem Flugzeug, einem Landfahrzeug, einer fahrbaren Plattform oder einem beliebigen anderen beweglichen Träger die Stellung eines von diesem Träger getragenen, in der Winkelrichtung verstellbaren Gegenstands, z. B. einer Kanone, einer Artillerieanlage, einer Vorrichtung zur Feuerleitung, eines Scheinwerfers, einer Radarantenne, zu stabilisieren oder die Lage des l>eweglichen Trägers selbst zu stabilisieren.

Die Erfindung ist nachstehend in ihrer Anwendung auf die Steuerung einer Artillerieanlage auf einem Schiff beschrieiben; sie ist jedoch auch in allen anderen Fällen anwendbar, wenn auf einem beliebigen beweglichen Träger die Lage eines Gegenstands stabilisiert werden soll, welcher unabhängig von den Bewegungen des beweglichen Trägers (Schlingern, Stampfen, Gieren oder Kursänderung in dem Fall eines Schiffes) eine gegebene ao Lage im Raum beibehalten soll. Die Erfindung ist auch für Stabilisiervorrichtungen für Ausrüstungen der Art der selbsttätigen Steuervorrichtungen für Flugzeuge verwendbar.

Die Erfindung beruht auf dem Prinzip, eine as waagerechte Bezugsebene und eine lotrechte Bezugsebene herzustellen, welche als Ausgangsebenen zur Bestimmung der Winkelbpwegungen dienen,

die dem zu steuernden Gegenstand gegenüber seinem Träger gegeben werden müssen, damit er eine gegebene Lage im Raum beibehält.

Eriindungsgemäß enthalten die Kreiselstabilisierungsvorrichtungen der betrachteten Art ein erstes wesentlich nicht pendelartiges System mit einem ersten Kreisel mit Kardanaufhängung, welches eine waagerechte Bezugsebene bestimmt, ein zweites zusätzliches nicht pendelartiges System mit einem

ίο zweiten Kreisel ebenfalls mit Kardanaufhängung, \vol)ci dieses zweite System von dem Teil getragen wird, der in der Kardanaufhängung des ersten Kreisels diesen Kreisel trägt, wobei dieses zweite System so angebracht ist, daß es sich um eine zu der w aage reell ten Bezugsebene senkrechte Achse drehen kann, so daß der zweite Kreisel eine lotrechte Bezugsebene bestimmt, und schließlich Drehmomenterzeuger, welche eine Präzession der Kreisel l>ewirkenden Drehmomente erzeugen können und mit Vorrichtungen zur Feststellung der Neigung gegenüber der Lotrechten kombiniert sind, um eine merklich konstante Winkelbeziehung zwischen den Drehachsen der Kreisel und der Lotrechten bzw. Waagerechten aufrechtzuerhalten.

Die Drehachsen der Kreisel werden zweckmäßig in einer merklich lotrechten bzw. waagerechten Lage gehalten, doch ist eine derartige Winkelbeziehung dieser Achsen zu der Lotrechten bzw. Waagerechten keineswegs wesentlich, und es könneu beliebige andere gegebene oder vorausbestimmte Winkell)eziehungen gewählt werden.

Der Ausdruck Drehmomenterzeuger ist hier zur Bezeichnung einer Vorrichtung verwendet, welche, wie /.. B. ein Wechselstrominduktionsmotor, einen Stator und einen Rotor aufweist, welche sich gegeneinander um einen unbegrenzten Winkel verdrehen und ein Drehmoment erzeugen können, welches von der Amplitude der Drehung unabhängig ist. Es wäre dagegen nicht möglich, zur Schaffung des erforderlichen Drehmoments Apparate mit einer Spule und Tauchkern zu benutzen, welche nur einen !«grenzten Arbeitshub haben, in dessen Verlauf sich die ausgeübte Kraft verändert.

Ein auf obige Weise ausgebildetes und z. B. auf einem Schiff angebrachtes Kreiselsystem behält seine Lage im Raum unabhängig von den Winkellx'wegungen des Schiffes merklich unverändert bei, so daß die Augenblickswinkelabweichungen zwischen den durch das Kreiselsystem geschaffenen Bezugsel>enen und den Bezugsebenen oder -achsen des Schiffes festgestellt oder gemessen und dazu I)CIiUtZt werden können, die Winkelverschiebungen gegenül>er dem Schiff zu l>ewirken, welche einem gesteuerten Gegenstand, z. B. einer Artillerieanlage, erteilt werden müssen, damit dieser gesteuerte Gegenstand eine 1>estimmte Lage gegenü!)er diesen Bezugsebenen des Kreiselsystems einnimmt und somit selbst ebenfalls eine merklich unveränderliche Lage im Raum l>eibehält. Es sind l>ereits Vorrichtungen 1)ekannt, welche Übertrager genannt werden können und die gegenseitigen Winkelabweichungen l>eweglicher Teile feststellen und diesen Winkelabweichungen proportionale Sendungen liefern können. Derartige Ül>ertrager werden bei der Ausübung der Erfindung benutzt, um an dem Kreiselsystem die gegenseitigen Winkelabweichungen oder Verstellungen zwischen seinen Bezugsebenen und den Bezugsebenen oder -achsen des Schiffes abzunehmen und durch ihre Sendungen Motoren zur Verstellung der Artillerieanlage zu steuern. Die Sendungen der Übertrager stellen dann Stabilisierungsimpulse dar.

Das Kreiselsystem, welches mit seinen Übertragern eine Stabilisiereinheit bildet, kann an dem zu steuernden Gegenstand oder entfernt von diesem angebracht sein. Die nicht lotrechten Achsen, um welche Relativbewegungen des Systems erfolgen, welche von den Übertragern festgestellt werden, können mit den Achsen zusammenfallen, um welche der zu steuernde Gegenstand verstellt wird, oder können zu diesen Achsen parallel sein.

In gewissen Anwendungsfällen müssen jedoch die Sendungen oder Stabilisierungsimpulse der Übertrager in entsprechende Impulse um einenSatz von Achsen umgeformt werden, welche von denen der Stabilisiereinheii verschieden sind. So können z. B. bei Ausrüstungen zur Schießkontrolle für die Artillerie die Stabilisierimpulse unmittelbar zur Stabilisierung einer Visiereinrichtung und mittelbar zur Stabilisierung des Geschützes verwendet werden. Zur Berücksichtigung der Winkelabweichung zwischen der optischen Achse der Visiereinrichtung und der Achse des Geschützes müssen dann die Stabilisierimpulse bei ihrer Übertragung auf das Geschützen Abhängigkeit von dieser Winkelabweichung berichtigt werden.

Es sind bereits Mechanismen zur Vornahme einer solchen Berichtigung bekannt, doch sind sie im allgemeinen sehr verwickelt, während die Erfindung gestattet, dasselbe Ergebnis durch Benutzung eines verhältnismäßig einfachen Umformungssystems, mit welchem die Stabilisiereinheit vereinigt wird, zu erhalten.

Dieses Umformungssystem weist ein zusätzliches Kardansystem auf, dessen Achsen eine von der Lage der Achsen des Kreiselsystems verschiedene Lage einnehmen können, wobei das Kreiselsystem mit dem zusätzlichen Kardansystem so verbunden ist, daß die Winkelverstellungen des zusätzlichen Kardansystems gegenüber den durch die Kreisel be- no stimmten Bezugsebenen um Achsen des zusätzlichen Kardansystems, z. B. durch Ül)ertrager, festgestellt oder gemessen werden können.

Das Kreiselsystem wird zweckmäßig im Zentrum des zusätzlichen Kardansystems untergebracht. Es kann sich in regelbarer Weise um eine normalerweise lotrechte Achse gegenüber dem zusätzlichen Kardansystem drehen und ist an einem der Teile des zusätzlichen Kardansystems um eine lotrecht gehaltene Achse schwenkbar.

Der oben zur Bezeichnung dieser Achse benutzte Ausdruck normalerweise lotrecht soll heißen, daß diese Achse lotrecht ist, wenn sich der bewegliche Träger in seiner theoretischen Ruhestellung befindet. Eine solche Achse entfernt sich jedoch jedesmal aus der lotrechten Lage, wenn dieser Träger

due Winkelverstellung um eine nicht lotrechte Achse erfährt. Die gleiche Bezeichnung normalerweise ist nachstehend in dem gleichen Sinn mit der einen oder der anderen der Bezeichnungen lotrecht oder waagerecht kombiniert verwendet.

Die Erfindung ist nachstehend beispielshalber

unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. ι dieser Zeichnungen ist eine schaubildliche

Ansicht einer erfindungsgemäßen Stabilisiereinheit,

ίο 1km' welcher gewisse Teile weggebrochen sind, um von diesen verdeckte Teile sichtbar zu machen;

Fig. 2 ist ein Schaltbild des Stromkreises eines Drehmomenterzeuger dieser Einheit;

Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht einer mit einer erfmdungsgemäßen Stabilisiereinheit ausgerüsteten Artillerieanlage:

Fig. 4 ist eine schaubildliche Ansicht einer ähnlichen Stabilisiereinheit, die mit einem zusätzlichen Kardansystem kombiniert ist;

Fig. 5 ist schließlich eine schematische Seitenansicht einer Stabilisiereinheit der auf Fig. 1 dargestellten Art, welche in eine zweiachsige Feuerleitvorrichtung (dispositif directeur de tir biaxial) eingebaut ist.

In der Mitte und in dem unteren Teil der in Fig. ι dargestellten Einheit liegt eine Vorrichtung, welche Schlingerkreisel genannt werden kann und einen Rotor mit lotrechter Drehachse enthält, der vollständig in einem zylindrischen Gehäuse 1 eingeschlossen ist. Dieses Gehäuse ist starr an dem unteren Teil eines inneren Kardanrahmens 2 l>efestigt, der so angebracht ist, daß er gegenül>er einem äußeren Kardanrahmen 4 um eine waagerecht gehaltene Achse I schwenken kann, die durch Schwenkzapfen 3 verwirklicht ist. Dieser letztere Rahmen ist seinerseits so angebracht, daß er gegen-ϋΐκ,'ΐ" einem l'aar von sich auf einer Grundplatte 7 erhelxMiden Stützen 6 um eine Achse II schwenken kann, die normalerweise waagerecht liegt und mit der Achse I einen rechten Winkel bildet, wobei diese Achse 11 durch Schwenkzapfen 5 verwirklicht ist.

Der zweite Kreisel, welcher Kursänderungskreisel genannt werden kann, weist einen vollständig in einem zylindrischen Gehäuse 8 eingeschlossenen Rotor mit waagerechter Drehachse auf. Dieses Gehäuse ist so eingebaut, daß es um eine Achse III schwenken kann, die waagerecht gehalten wird und einen rechten Winkel mit der Achse IV bildet, um welche sich der Rotor dreht, wobei diese Achse III durch Schwenkzapfen 9 verwirklicht ist, wobei diese Schwenkl>ewegung in bezug auf einen Kardanring 10 erfolgt, der von einer drehbaren Plattform ι ι getragen wird, die mittels Schwenkzapfen an dem unteren Teil des Kardanrahmens 2 angebracht ist und durch ein oberes Lager 12 gehalten wird, so daß dieser Kardanring 10 im Innern des Rahmens 2 um eine Achse V schwenken kann, die lotrecht gehalten wird und mit der Drehachse des Rotors des Schlingerkreisels zusammenfällt.

Das gesamte oben beschriebene System ist wesentlich nicht pendelartig, und der in seinem Ge- j häuse (S eingeschlossene Rotor des Kursänderungskreisels stellt ein Hilfssystem dar, welches ebenfalls nicht pendelartig ist; zum Ausgleich der Wirkung der Erddrehung auf die Kreisel können jedoch verstellbare Massen 13 und 14 zur Erzielung der Breitenl>erichtigung vorgesehen werden.
. Theoretisch gewährleisten die beiden Kreisel eine vollständige Stabilisierung des Systems, welches so seine Lage im Raum unabhängig von den Winkellx-wegungen des Trägers, wie Schlingern, Stampfen und Gieren oder Kursänderungen bei einem Schiff, beibehalten würde. Der Rahmen 2 würde dann eine lotrechte Lage beibehalten und so eine waagerechte Bezugsebene schaffen. Das Gehäuse 8 des Kursänderungskreisels würde seine Azimutrichtung beibehalten und so eine lotrechte Bezugsebene schaffen. Man könnte somit durch Bestimmung der Winkelverschiebungen der Rahmen 2 und 4 um die Achsen I bzw. II und der Winkelverstellung der drehbaren Plattform 11 um die Achse V alle Winkelfaktoren erhalten, welche zur vollständigen Stabilisierung eines Gegenstands um diese gleichen Achsen oder um zu diesen parallele Achsen erforderlich sind.

Diese theoretischen Bedingungen können jedoch in der Praxis infolge des Vorhandenseins unvermeidlicher kleiner Momente nicht erfüllt werden, welche z. B. von einem geringen einseitigen Übergewicht, von den Reibungen an den Schwenkzapfen und dem Widerstand herrühren, welcher durch die zur Bestimmung der relativen Winkelverschiebungen lx>nutzten Vorrichtungen verursacht wird, wobei diese Momente eine ungewollte Präzession der Kreisel bewirken.

Diese Präzession bewirkt eine Winkelverstellung der Rahmen 2 und 4 und des Gehäuses 8 des Kursänderungskreisels, wobei diese Winkelverstellung der Faktor ist, welcher erfindungsgemäß Vorrich-Hingen zur Feststellung der Neigung gegenüber der Lotrechten in Betrieb setzt, welche an diesen Teilen (Rahmen 2 und 4 und Gehäuse 8) befestigt sind. Diese Vorrichtungen werden z. B. durch Quecksilberschalter 15, 16 und 17 gebildet, welche das Arbeiten von elektrischen Drehmomenterzeugern 18 bzw. 19 bzw. 20 steuern.

Auf der Achse des Drehmomenterzeugers 18 ist ein Zahnrad 21 befestigt, welches mit einem Zahnrad 22 kämmt, welches den Rahmen 4 um die Achse Π in Umdrehung versetzen kann, so daß eine solche Präzession des Schlingerkreisels um die Achse I entsteht, daß die Neigung des Rahmens 2, welche durch den Quecksilberschalter 1 s festgestellt wurde, ausgeglichen wird.

Auf der Achse des Drehmomenterzeugers 19 ist ein Zahnsektor 2}, befestigt, welcher mit einem anderen Zahnsektor 24 kämmt, welcher den Rahmen 2 um die Achse I so in L^mdrehung versetzen kann, daß eine solche Präzession des Schlingerkreisels um die Achse II entsteht, daß die Neigung des Rahmens 4. welche von dem Quecksilberschalter 16 festgestellt wurde, ausgeglichen wird.

Schließlich ist an der Achse des Drehmomenterzeugers 20 ein Zahnrad 25 l>efestigt, welches mit ias dem gezahnten L^Tmfang der drehbaren Platt-

form Ii kämmt, um auf den Kardanring loein solches Drehmoment um die Achse V auszuüben, daß eine derartige Präzession des Kursänderungskreisels um die Achse III erfolgt, daß die von dem Quecksilberschalter 17 festgestellte Neigung des Gehäuses 8 ausgeglichen wird.

Man sieht, daß die Wirkung der Drehmomenterzeuger selbsttätig aufhört, sobald die in ihre waagerechte Lage zurückgeführten Quecksilberschalter den Speisestrom der Drehmomenterzeuger unterbrechen, d. h. sobald die Neigung ausgeglichen ist.

Da das Kreiselsystem dank seiner selbsttätigen Steuerung durch die Drehmomenterzeuger und durch die Quecksilberschalter eine praktisch vollständige Stabilität hinsichtlich seiner Lage im Raum aufweist, können die durch die Winkelverstellungen des_/Schiffes verursachten Relativbewegungen der Kardanrahmen 2, 4 und 10 um die Achsen I, II und V benutzt werden, um elektrische Synchronmotore oder andere Apparate, welche Winkelwerte übertragen können, in Umdrehung zu versetzen, deren Sendungen Stabilisierimpulse darstellen, welche zur Betätigung von Antriebsmechanismeh dienen können, welche in der Lage sind, Stabilisierverstellungen eines Gegenstands um mit den Achsen I und II zusammenfallende oder zu diesen parallele Achsen und um eine normalerweise lotrechte Achse hervorzurufen.

Es kann jeder geeignete elektrische, hydraulische oder sonstige Ül>ertrager benutzt werden. Bei'spielshalber ist jedoch in Fig. 1 für die Verstellungen um jede der drei Achsen ein Paar von elektrischen Übertragern dargestellt, von denen der eine, wie bereits bekannt, eine Grobverstellung und der andere eine zusätzliche Feinverstellung ergibt.

Für die Verstellungen des Rahmens 2 um die Achse I ist ein Paar von Übertragern 26 und 27 auf t>eiden Seiten des Rahmens 4 vorgesehen. Diese Übertrager werden durch Zahnsektoren 24 bzw. 29 l>etätigt, welche mit den Rahmen 2 auf Drehung um die Achse I starr verbunden sind und mit einem Zahnsektor 28 bzw. einem Zahnrad 30 im Eingriff stehen, wobei der Zahnsektor auf der Achse des Übertragers 26 und das Zahnrad auf der Achse des Ül>ertragers 27 befestigt ist.

Für die Verstellungen des Rahmens 4 um die Achse II ist ein Paar von Übertragern 31 und 32 an einer der Stützen 6 vorgesehen. Der Übertrager 31 wird durch einen Zahnsektor 33 betätigt, der mit dem Rahmen 4 auf Drehung um die Achse II starr verbunden ist und mit einem anderen, auf der Achse des Übertragers 31 befestigten Zahnsektor 34 im Eingriff steht. Der Ül>ertrager 32 wird durch einen mit dem Zahnsektor 33 starr verbundenen Zahnsektor 35 betätigt, welcher mit einem an der Achse des Übertragers 32 befestigten Zahnrad 36 im Eingriff steht.

Für die Verstellungen des Kardanrings 10 um die Achse V ist ein einziger Übertrager 37 vorgesehen, dessen Achse ein mit dem gezahnten Umfang der drehbaren Plattform 11 im Eingriff stehendes Zahnrad 38 trägt. Ein zweiter, ebenfalls von der Plattform 11 angetriebener Übertrager kann zweckmäßig zusätzlich benutzt werden.

Die Übertrager sind elektrisch mit Antriebsmechanismen zur Wiederholung der Steuerbefehle verbunden, wie dies insbesondere bei Fernsteuermechanismen für Winkelverstellungen bekannt ist.

Natürlich kann an Stelle eines synchronen Ubertragungssystems ein beliebiges anderes geeignetes Übertragungssystem benutzt weiden.

In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, den in dem Gehäuse 8 eingeschlossenen Kursänderungskreisel so auszubilden, daß er nach Norden eingestellt bleibt, so daß er einen unveränderlichen Bezugsazimut schafft. Dies kann durch Verwendung eines Drehmomenterzeugers 39 erreicht werden, der von dem Kardanring 10 getragen wird und auf das Gehäuse 8 um die Achse III ein Drehmoment ausüben kann, derart, daß eine sehr langsame Präzession des Kursänderungskreisels um die Achse V entsteht, sobald die geringste Winkelabweichung zwischen dem Kursänderungskreisel und dem Kompaß des Schiffes auftritt. Eine solche Winkelabweichung kann festgestellt werden und die Inbetriebsetzung des Drehmomenterzeugers 39 bewirken, wenn der Übertrager 37 mit einem von dem Kompaß des Schiffes angetriebenen Übertrager so verbunden ist, daß jede Winkelverschiebung zwischen den l>eiden Übertragern die Inbetriebsetzung des Drehmomenterzeugers 39 bewirkt. Die elektrischen Verbindungen für die Speisung des Drehmomenterzeugers 39 sowie die anderen Verbindungen für von dem Kardanring 10 getragene Teile werden durch ein System von Bürsten hergestellt, welche auf Ringen 40 schleifen, welche von einer Verlängerung der dem Schwenkzapfen 12 entsprechenden lotrechten Achse getragen werden.

Für gewisse Sonderfälle der Steuerung kann die Aufrechterhaltung einer !«stimmtenWinkelstellung des Kreiselsystems im Raum weniger wichtig sein als der Wert der PräzessionsgesAwirndigfkeit dieses Systems. Wenn nämlich diese Geschwindigkeit klein ist, schafft das Kreiselsystem während einer hinreichenden kritischen Zeit verhältnismäßig konstante Bezugselemente. Die Präzessionisgesahwindigkeit des Systems kann mittels der Stromkreise mit Quecksilberschaltern oder anderen Vorrichtungen zur Feststellung der Neigung gegenüber der Lotrechten, welche die Drehmomenterzeuger 18, 19 und 20 steuern, auf einen sehr kleinen konstanten Wert gebracht und genau auf diesem gehalten werden, was einen wesentlichen Vorteil der Erfindung darstellt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Steuerstromkreises eines Drehmomenterzeugers, z. B. des Drehmomenterzeugers 18. Die Steuerstromkreise der anderen Drehmomenterzeuger sind ähnlich ausgebildet.

Der Schalter 15 enthält eine kleine Quecksilbermenge, welche ausreichend ist, um stets den Mittelkontakt 41 zu bedecken und um auch den einen oder den anderen von zwei Außenkontakten 42 und 43 zu ül>erdecken, jedoch nur, wenn der Schalter

infolge einer Abweichung des Rahmens 2 von der Lotrechten schräg liegt.

Ein Kondensator 44 verbindet die Drähte, welche von den Kontakten 42 und 43 zu zwei Statorwicklungen 45 und 46 des Drehmomenterzeugers 18 führen, der die Form eines Motors mit gespaltener Phasenwicklung hat. Ein Regelwiderstand 47 gestattet, den Wert des von einem Stromerzeuger 48 oder einer l>eliebigen anderen Stromquelle kommenden Wechselstroms einzustellen, welcher durch die eine oder die andere Statorwicklung fließt, sobald der Schalter 15 geneigt wird. Der Widerstand 47 gestattet so die Einstellung des durch den Motor 18 ausgeübten Moments und somit die Einstellung des gewünschten Werts der Präzessionsgeschwindigkeit¹ des Schlingerkreisels um die Achsel. Der Kondensator 44 bewirkt bekanntlich eine Phasenverschiebung in derjenigen Wicklung 45 oder 46 des Stators, welche nicht unmittelbar mit der Stromquelle 48 verbunden ist, wenn der Schalter 15 geneigt ist, was den Drehsinn des Motors 18 bestimmt. Wenn die Neigung ausgeglichen ist, bedeckt das Quecksilber des Schalters 15 nicht mehr den Kontakt 42 oder 43, und der Stromkreis ist unterbrochen.

Die von Kurs- oder Geschwindigkeitsänderungen des Schiffes herrührenden Beschleunigungen bewirken Bewegungen des Quecksilbers in dem Schalter, was die Inbetriebsetzung der Drehmomenterzeuger zur Folge haben würde, wenn nicht zur Verhinderung dieser Wirkung Schalter in die Stromkreise eingeschaltet wären, welche während der Kurs- oder Geschwindigkeitsänderungen des Schiffes offen sind. Die Geschwindigkeit der verursachten Präzession kann jedenfalls nicht die durch den Widerstand 47 festgelegte überschreiten. Natürlich kann die auf Fig. 2 gezeigte Ausbildung des Stromkreises durch eine beliebige andere ersetzt werden, bei welcher die Quecksilberschalter oder gleichwertige Apparate andere geeignete Steuerungen !betätigen, z. B. Relais, sofern Mittel vorgesehen sind, um das von den Drehmomenterzeugern gelieferte Moment zu regeln oder um zu gewährleisten, daß die Drehmomenterzeuger ein konstantes vorausbestimmtes Moment ausüben, welches eine kleine konstante Präzessionsgeschwindigkeit erzeugt.

Fig. 3 zeigt eine Stabilisiereinheit, welche von der verstellbaren Plattform 49 eines Geschützes 50 getragen wird, welches einerseits um eine Höhenrichtachse VI und andererseits um eine Längsschlingerachse VII schwenkbar ist, wobei diese Achsen zu den Achsen I und II parallel gehalten werden bzw. ihnen entsprechen, während die Seitenrichtachse VIII die normalerweise lotrechte Achse ist, um welche die Plattform 49 einstellbar ist.

Wie bereits l>ei Fig. 1 auseinandergesetzt, ist ein Übertragerpaar zurLieferung der Stabilisierimpulse um jede der drei Achsen I, II und V vorgesehen, zur Vereinfachung der Zeichnung ist jedoch nur ein einziger Übertrager eines jeden Paares in Fig. 3 dargestellt.

Die Übertrager 26 und 31 sind elektrisch so geschaltet, daß sie einen Motor 51 zur Verstellung des Geschützes um die Achse VI bzw. einen Motor 52 zur Verstellung der Wiege 53 des Geschützes um die Achse VII steuern. Diese Verstellungen entsprechen den Verstellungen der Rahmen 2 und 4 um die Achsen I und II und stabilisieren zusammen das Geschütz hinsichtlich des Stampfens und des Schlingerns.

Wenn das Geschütz parallel zu der Symmetrieebene des Schiffes oder in einer lotrechten, zu dieser Symmetrieebene senkrechten Ebene gerichtet ist, ist je nachdem jede Verstellung um die Achsen VI und VII dem Stampfen bzw. dem Schlingern entgegengesetzt gleich oder umgekehrt. Wenn jedoch das Geschütz auf eine beliebige andere Richtung eingestellt ist, hat jede Verstellung Komponenten, die gleichzeitig dem Schlingern und dem Stampfen entgegengesetzt sind. Mit den Motoren 51 und 52 sind Berichtigungsapparate 54 und 55 gekupi>elt, um die durch die Motoren um die Achsen VI und VII bewirkten Verstellungen derart zu begrenzen, daß diese den Relativverstellungen des Rotors und Stators oder gleichwertiger Elemente in den Übertragern 26 und 31 entsprechen. Derartige Berichtigungsapparate sind für Fernsteueranlagen wohlbekannt.

Der Übertrager 37 ist elektrisch so angeschlossen, daß er einen Motor 56 für den Drehantrieb der einstellbaren Plattform 49 jedesmal dann betätigt, wenn ein Gieren oder eine Kursänderung des Schiffes die zwischen der Seitenrichtung des Geschützes und dem durch den Kursänderungskreisel geschaffenen Bezugsazimut oder der lotrechten Bezugsebene aufrechtzuerhaltende Beziehung verändert, so daß eine Wirkung erhalten wird, die Kursänderungsstabilisierung genannt werden kann.

Für diese Seitenrichtbewegung ist kein besonderer Berichtigungsapparat erforderlich, da die Stabilisiereinheit von der einstellbaren Plattform getragen wird und sich der Übertrager 37 mit dieser verstellt, bis sein Rotor und sein Stator oder seine gleichwertigen Elemente von neuem aufeinander ausgerichtet sind. Die Tatsache, daß der Motor 56 die einstellbare Plattform in Umdrehung versetzt, bis der Übertrager 37 seine innere Ausrichtung wiedergefunden hat, verschafft einen wichtigen Vorteil, da so selbsttätig eine Wirkung erhalten wird, die durch die Neigung des Decks erforderlich gemachte Berichtigung der Seitenrichtung genannt werden kann. Diese Berichtigung ist erforderlich, da ja, während ' die Achse V lotrecht gehalten w^rd, die Seitenrichtachse VIII stets senkrecht zu der Decksebene liegt und nur normalerweise lotrecht liegt, d. h. wenn das Schiff gerade liegt, wobei jede Wirikelabweichung zwischen diesen beiden Achsen einen Unterschied zwischen den zur Wiederherstellung einer vorausbestimmten Richtung des Geschützes erforderlichen Winkelverstellungen um sie selbst bewirkt. Bei den bisher benutzten Stabilisier- oder Schießkontrollsystemen erforderte diese Berichtigung besondere Berechnungen, während erfin- 1*5 dungsgemäß diese Berichtigung, vollständig selb-

ständig erhalten wird, da ja der Motor 56 die einstellbare Plattform in Umdrehung versetzt, bis der Üljertrager 37 seine innere Ausrichtung wiedergefunden hat, und zwar unabhängig von der Amplitu de der Drehung, welche die Plattform hierzu ausführen muß.

JCs sei noch l>emerkt, daß die Darstellung der Fig. 3 rein schematisch ist, da die Einzelheiten der Ausführung der Anlage, wie die nur durch einen einzigen Strich dargestellten vielfachen elektrischen Verbindungen, keinen Teil der Erfindung bilden. Diese Einzelheiten sind übrigens aus der Technik der Übertrager von Winkelfaktoren und der Technik der Fernsteuerungen wohlbekannt. Den von der Stabilisiereinheit ausgesandten Stabilisierimpulsen werden mit Hilfe von Übertragern 57 weitere Impulse zugesetzt, welche von anderen Teilen der Schießkontrolleinrichtung ausgesandt werden und zur Verstellung des Geschützes zum Zwecke seines Richtens erforderlich sind.

Fig. 4 zeigt eine Stabilisiereinheit, die einem Kardanumwandlungssystern zugeordnet ist, um die Stabilisierung eines Gegenstands mit nicht lotrechten Achsen oder Stampf- und Schlingerachsen, welche nicht zu den Achsen I bzw. II parallel sind, zu gewährleisten. Die in dieser Fig. 4 dargestellte Stabilisiereinheit ist die gleiche wie die in Pig. ι dargestellte, ihre Darstellung ist jedoch vereinfacht, und die Bezugszeichen sind nur an den Teilen angebracht, die weiter unten erwähnt sind. Die Grundplatte 7 hat hier die Form einer einstellbaren Plattform, die auf einem Sockel 58 angebracht ist, welcher mit dem beweglichen Träger starr verbunden ist, wobei der mittlere Teil der Plattform Zahnsektoren trägt, die so ausgebildet sind, daß ihre Azimutrichtung gegenüber dem Sockel 58 durch einen Motor 59 eingestellt und durch ein von einem Zahnrad 61 angetriebenes Übertragerpaar 60 festgestellt werden kann. Der innere Kreiselrahmen 2 weist insofern eine Sonderform auf, als er insl>esondere durch einen oberen Schwenkzapfen 62 mit einem Kardanring 63 verbunden ist, der so angebracht ist, daß er in einem äußeren Kardanrahmen 64 schwenken kann, der selbst von Drehzapfen 65 getragen wird, die von den sich von dem Sockel 58 erhebenden Stützen 66 gehalten werden.

Der Außenrahmen 64 und eine der Stützen 66 tragen Übertrager (welche in ihrer Gesamtheit mit den Bezugszeichen 67 bzw. 68 bezeichnet sind), welche den Übertragern des Außenrahmens 4 und des Trägers 6 gleichen und ebenso wie diese letzteren Stabilisierimpulse um Achsen IX und X erzeugen, welche nicht lotrecht liegen und aufeinander senkrecht stehen und den Achsen t und II entsprechen, wobei sie jedoch außerdem entsprechend der Winkeleinstellung der Plattform 7 gegenüber dem Sockel 58 eine andere Azimutlage einnehmen können.

Unter normalen Betriebsbedingungen, bei welchen das Kreiselsystem lotrecht liegt, entspricht die Winkelabweichung zwischen dem Rahmen 2 und dem Bügel 63 in bezug auf die Achse V der Einstellung um die Drehachse Xl der Plattform 7 gegenüber dem Sockel 58. Während jedoch die Achse λ⁷ stets der durch das Kreiselsystem gelieferten Lotrechten entspricht, ist die Achse XI eine Einstellacbse, welche auf dem Deck senkrecht steht; es muß daher ein Übertragerpaar 69 vorgesehen werden, dessen Sendungen mit denen der Übertrager 60 verglichen werden können.

Das Übertragerpaar 69 kann unter Zwischenschaltung eines Paares von nicht dargestellten Berichtigungsapparaten, die eine gewisse Größe einführen, so angeschlossen werden, daß der Motor 59 genau in der gleichen Weise gespeist wird, wie der in Fig. 3 dargestellte Motor 56 durch den Übertrager 37. Jede Abweichung in der elektrischen Ausrichtung zwischen den Ülx'rtrageni 69 und dieser eingeführten Größe bewirkt die Drehung des Motors 59, welcher die Plattform 7 um die Einetellachse XI antreibt, bis dieser Ausrichtfehler verschwunden ist, und zwar unabhängig von der Amplitude der Winkelverstellung der Plattform 7, welche hierzu erforderlich ist. Die Ül>ertrager 60 stellen diese Winkelverschiebung fest und liefern einen ihr entsprechenden Impuls.

Die Abweichung in der elektrischen Ausrichtung des Paares der Übertrager 69 kann willkürlich erzeugt werden, z. B. durch einen von einem Leitgerät kommenden elektrischen Impuls. Die resultierende Bewegung der Plattform 7 bewirkt dann eine Sendung der Übertrager 60. welche dem aufgez\vungenen Ausrichtungsfehler entspricht, unter Berichtigung zur Berücksichtigung des Winkelabstands zwischen der lotrechten Achse V und der Schwenkachse XT.

Dies ist ein wichtiger Vorteil der Erfindung, da so eine um eine lotrechte Achse von einem Feuerleitgerät oder Richtgerät gemessene Azimutänderung selbsttätig nach Vornahme der gewünschten Berichtigung auf eine von dieser verschiedenenAchse, z. B. die Achse zur Einstellung der Seitenrichtung eines Geschützes, übertragen werden kann. Die Kombination des Übertragerpaares 69, des die Plattform 7 antreibenden Motors 59 und der Übertrager 60 gewährleistet somit selbsttätig eine Berichtigung, die der obenerwähnten Berichtigung des seitlichen Richtens ähnlich ist, welche durch die Schräglage des Decks erforderlich wird und bisher sehr komplizierte Berechnungen erforderte. Man sieht, daß die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung die Stabilisierung um Achsen gestattet, welche der einen oder der anderen oder der einen und anderen der Acfosenanordnungen I, II und V einerseits und IX, X und V andererseits entsprechen, wobei jede Verschiebung zwischen diesen Achsenanordnungen von der Winkeleinstellung der Plattform 7 in bezug auf den Sockel 58 um die Achse XI herrührt.

Die Stabilisierimpulse können ähnlich, wie in Fig. 3 gezeigt, einer Ausrüstung zur Artillerieschießkontrolle zugeführt werden, um mittels einer einzigen Stabilisiereinheit einerseits die Stabilisierung einer Feuerleitanlage und andererseits die Stabilisierung einer Artillerieanlage zu bewirken,

wolx'i diese leiden Anlagen infolge der erforderlichen Berichtigungen verschiedene Einstellungen, d. h. verschiedene Stampf- und Schlingerachsen haben.

Ks ist wohlverstanden, daß die obige Beschreibung der möglichen Verwendung der Stabilisiereinheit zur Stabilisierung einer Avisrüstung zur Schießkontrolle nur beispielshalber angegeben wurde und daß die Stabilisiereinheit, die mit dem

ίο obigen Umformungssystem versehen· sein kann oder nicht, in Kombination mit einer beliebigen Anlage benutzt werden kann, welche die von dieser Stabilisiereinheit gelieferten Winkeifaktoren empfangen und in Verstellungen oder Angaben von Verstellungen umformen kann.

ICs ist übrigens nicht erforderlich, alle Winkelfaktoren zu benutzen, uitd Fig. 5 zeigt als Beispiel der Anpassungsmöglichkeiten der den Hauptgegenstand der Erfindung bildenden Stabilisiereinheit eine der in Fig. 1 dargestellten ähnliche Stabilisiereinheit, welche für die waagerechte Stabilisierung des biaxialen Visiergeräts des Feuerleitgeräts einer Artillerieanlage für ein Schießen mit geringem Höhenwinkel verwendet wird, wobei dieser Ausdruck dann anwendbar ist. wenn sich das Ziel stets merklich auf der Waagerechten des Visiergeräts !«.'findet, d. h. insl>esondere, wenn es sich um den Beschüß eines anderen Schiffes oder eines Küstenziels handelt, was wesentlich von dem Fall verschieden ist, z. B. Beschüß von Flugzeugen, bei welchem die Visierlinie einen erheblichen Winkel mit der Waagerechten bildet.

In Fig. 5 wird die Stabilisiereinheit von einer einstellbaren Plattform zur Einstellung der Seitenrichtung 70 getragen, so daß die Achse II. um welche der Kreisel rahmen 4 schwenkbar ist, zu der Achse XlI parallel ist, um welche das Visiergerät ~i auf die Höhenrichtung eingestellt werden kann. Der Ül>ertrager 37 steuert die Winkelverstellungen der einstellbaren Plattform über einen Motor 72, und der Übertrager 31 steuert die Höhenrichtung des Visiergeräts üIxt einen Motor 73. Das Visiergerät ist so in der Azimutrichtung stabilisiert, so daß es der Drehachse IV des Kursänderungskreisels folgt, und zwar unter Berücksichtigung der durch einen Übertrager 57 eingeführten Winkelabweichung, welcher seine Impulse für die Einstellung der Seitenrichtung des Visiergeräts hinzufügt. Das Visiergerät ist auch waagerecht stabilisiert, da es den Verstellungen des Rahmens 4 folgt. In den Steuerstromkreis des Motors 73 ist ein Berichtigungsapparat 74 sowie ein Regelübertrager 75 eingeschaltet.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   τ. Kreiselstabilisiervorrichtung, gekennzeichnet durch ein erstes im wesentlichen nicht pendelartiges System mit einem ersten Kreisel mit Kardanaufhängung, welches eine waagerechte Rezugsebene bestimmt, ein zweites zusätzliches nicht pendelartiges System mit einein zweiten Kreisel ebenfalls mit Kardanaufhängung, wobei dieses zweite System von dem Teil

   getragen wird, der in der Kardanaufhängung des ersten Kreisels diesen Kreisel trägt, wobei dieses zweite System so angebracht ist, daß es sich um eine zu der waagerechten Bezugsebene senkrechte Achse drehen kann, so daß der zweite Kreisel eine lotrechte Bezugsebene bestimmt, und schließlich durch Drehmomenterzeuger, welche mit Vorrichtungen zur Feststellung der Neigung gegenüber der Lotrechten kombiniert sind, um eine im wesentlichen konstante Winkelbeziehung zwischen den Drehachsen der Kreisel und der Lotrechten bzw. Waagerechten aufrechtzuerhalten.
2. 2. Kreiselstabilisiervorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomenterzeuger elektrische Induktionsmotore sind, während die Vorrichtungen zur Feststellung der Neigung gegenüber der Lotrechten Schalter, z. B. Quecksilberschalter, sind, welche in die Steuerstromkreise der Drehmomenterzeuger eingeschaltet sind, wobei diese Stromkreise, zweckmäßig unter Einschaltung von Regelvorrichtungen, so ausgebildet sind, daß die Drehmomenterzeuger ein gegebenes konstantes Drehmoment ausüben, solange die Schalter geschlossen sind, so daß die durch die Drehmomenterzeuger hervorgerufene Präzession einen gegebenen konstanten Wert besitzt.
3. 3. Kreiselstabilisiervorrichtung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kardansystem (inneres Kardansystem) so mit einem zusätzlichen Kardansystem, dessin Achsen von den Einstellungen der Achsen des Kreiselsystems der Vorrichtung abweichende Einstellungen annehmen können, verbunden ist, daß die Winkelverstellungen des zusätzlichen Kardansystetns um die Achsen des zusatz- xoo liehen Kardansystems gegenüber den durch die Kreisel bestimmten Bezugsebenen festgestellt oder gemessen werden können.
4. 4. Kreiselstabilisiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kreiselsystem im Zentrum des zusätzlichen Kardansystems untergebracht ist, daß es in regelbarer Weise um eine normalerweise lotrechte Achse gegenüber diesem zusätzlichen Kardansystem drehbar ist und daß es durch eine eine Schwenkbewegung um eine lotrecht gehaltene Achse gestattende Verbindung mit einem der Teile des zusätzlichen Kardansystems verbunden ist.
5. 5. Kreiselstabilisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kreiselsystem an einem Unterteil angebracht ist, den ein Antriebsorgan od. dgl. in der Winkelrichtung gegenüber einem beweglichen Träger um eine normalerweise lotrechte und gegenüber diesem Träger festliegende Achse verstellen kann, wobei diese Achse somit an den Winkel Verstellungen des Trägers teilnimmt, wobei ein Übertrager vorgesehen ist, um die Winkelabweichung um eine lotrecht gehaltene Achse zwischen dem die lotrechte

   Bezugsebene bestimmenden Kreisel und dem übrigen Kreiselsystem festzustellen und infolgedessen die Betätigung des Antriebsorgans zu t>e\virken, bis diese Winkelabweichung infolge einer Drehung geeigneter Amplitude dieses Unterteils gegenüber dem Träger ausgeglichen ist.
6. 6. Kreiselstabilisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihr inneres Kardansystem an einem Unterteil angebracht ist, den ein Antriebsorgan od. dgl. in der Winkelrichtung gegenüber einem beweglichen T,räger, an welchem das zusätzliche Kardansystem befestigt ist, um eine normalerweise lotrechte und gegenüber diesem Träger festliegende Achse verstellen kann, wobei somit diese Achse an den Winkelverstellungen des Trägers teilnimmt, wobei ein Übertrager vorgesehen ist, um die Winkelabweichung um eine lotrecht gehaltene Achse zwischen dem inneren Kardansystem und dem beweglichen Träger festzustellen und infolgedessen die Betätigung des Antriebsorgans zu bewirken, bis dieser Winkelunterschied durch eine Drehung geeigneter Amplitude des Unterteils gegenüber dem Träger ausgeglichen ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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