DE877999C

DE877999C - Elektrische Steueranlage fuer Wasser-, Luft- oder Landfahrzeuge od. dgl.

Info

Publication number: DE877999C
Application number: DEA1593D
Authority: DE
Inventors: Christen Dipl-Ing Larsen
Original assignee: AUTOMATISK ROR KONTROL AS
Current assignee: AUTOMATISK ROR KONTROL AS
Priority date: 1944-06-06
Filing date: 1944-06-06
Publication date: 1953-05-28

Description

Elektrische Steueranlage für Wasser-, Luft- oder Landfahrzeuge od. dgl. Wenn ein Schiff in einer bestimmten Richtung (Kurs) gesteuert werden soll, ist es oft wünschenswert, die Steuerung selbsttätig zu erzeugen, so daß, sobald die Orientierung des Schiffes von einem festgelegten Kurs abweicht, eine Umsteuerung des Ruders in einer solchen Richtung erfolgt, daß das Schiff gegen den festgelegten Kurs hingelenkt wird.
Es ist bekannt, eine solche Steuerung mit Hilfe elektrischer Steuerimpulse vorzunehmen, die durch geeignete Mittel erzeugt werden, wenn das Schiff aus seinem Kurs abweicht. Zum Beispiel können hierfür Photozellen verwendet werden, die derart mit einem Kompaß zusammenarbeiten, daß bei Kursabweichungen ihre Belichtung sich verändert. Die elektrischen Steuerimpulse wirken auf Betätigungsmittel zum Verstellen der Steuerorgane des Schiffes in Richtung einer Wiederherstellung des. Kurses, und man erreicht dadurch, daß nach jeder Kursabweichung selbsttätig eine Tendenz auf Wiederherstellung des Kurses folgt.
Man hat ferner bei einigen bekannten Steueranlagen der in Frage stehenden Art erkannt, daß der Ausschlag der Steuerorgane in einer gewissen Beziehung zur Abweichung des Fahrzeuges vom festgelegten Kurs stehen muß, und man hat deshalb vorgeschlagen, die Steueranlage mit Mitteln zur Erzeugung einer Übereinstimmung (Balance) zwischen der Kursabweichung und dem Ausschlag der Steuerorgane zu versehen. Dabei wird z. B. bei einem. Schiff das Ruder um so mehr verdreht werden, je: mehr das Schiff vom gewünschten Kurs abweicht.
Man hat auch in einigen Fällen vorgeschlagen, die Geschwindigkeit des Ausschwingens der Steuerorgane in Beziehung zur Größe oder zur Geschwindigkeit der Kursabweichung stehenzulassen.
Dies ist indessen nur möglich, indem man in den meisten Fällen z. B. die erreichbare Geschwindigkeit eines Rudermotors nicht voll ausnützt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine besonders günstige selbsttätige Steuerung dadurch erreicht werden kann, daß die Balancemittel derart eingerichtet und mit den die Steuerimpulse liefernden Organen gekoppelt werden, daß der Ausschlag der Steuerorgane in der Balancestellung nicht nur von der Kursabweichung, sondern auch von deren Differentialquotienten in Bezug auf die Zeit abhängt.
Bezeichnet v die Kursabweichung und u den Ausschlag der Steuerorgane, soll mit anderen Worten eine solche Balance erzeugt bzw. gegen eine solche Balance tendiert werden; daß u durch die Gleichung bestimmt ist, worin f eine Funktion bezeichnet, :die sowohl mit v als auch mit wächst.
Das einfachste Beispiel einer solchen Funktion bildet die lineare Funktion und diese Funktionsabhängigkeit ist eine der Möglichkeiten, -die nach der Erfindung inFragekommen; es ist aber klar, daß diese lineare Abhängigkeit nicht eine absolute Forderung ist, sondern nur ein Beispiel zwischen anderen Funktionen.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß z. B. das -Ruder eines Schiffes bei schnel'lenKursabweichüngen größere Ausschläge als bei langsamen Kursabweichungen macht, so daß die Steueranlage den großen Kursabweichungen, die die Folge eines beginnenden schnellen Ausschlags des Schiffes vom richtigen Kurs werden können, sozusagen vorgreift. Wenn das Schiff beginnt, sich gegen den richtigen Kurs zurückzudrehen, nimmt der Ausschlag des Ruders ab; und falls das Zurückdrehen so schnell ist, daß die Gefahr eines überschwingens nach der anderen Seite des Sollkurses besteht, so daß ein sogenanntes Gieren entsteht, wird der Ausschlag des Ruders entgegengesetzt zur Kursabweichung werden können, so daß Stützruder (Kontraruder) gegeben wird.
Eine weitere Verbesserung der Steuerwirkung kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß die Balancemittel mit den Betätigungsmitteln für die Steuerorgane durch solche Kopplungsmittel gekoppelt werden, daß die den Betätigungsmitteln zugeführten Impulse nicht nur von der Abweichung der Balancemittel vom Balancezustand, sondern auch vom Differentialquotienten der Abweichung in Bezug auf die Zeit abhängen. Dadurch wird unter anderem eine gewisse Kompensation der Trägheit der Betätigungsmittel erreicht, Bei den bisher bekannten Steueranlagen der in Frage stehenden Art haben die Balancemittel stets mechanische Organe ümfaßt, die mit dem Kompaß verbunden bzw. gekoppelt sind. Dies führt zu einem unübersichtlichen und unzweckmäßigen Kompaßaufbau. Dieser Mangel wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die Balancemittel aus einem elektrischen Balancekreis bestehen, dessen Balance teils durch die Steuerimpulse, teils durch die Steuerorgane gesteuert wird, und der selbst die Betätigungsmittel für die Steuerorgane steuert. Die Balance wird hierdurch auf rein elektrischem Wege erzeugt, und zwar in einem besonderen Aggregat, das mit dem Kompaß nicht mechanisch verbunden ist, was unter anderem die Verwendung eines Kompasses ganz gewöhnlicher Bauart, nur unter Hinzufügung einfacher Mittel wie z. B. Photozellen, die imstande sind, beim Ausschwingen des Kompasses Impulse zu erzeugen, ermöglicht.
Ferner können in den Balancekreis willkürlich regelbare, balancebeeinfiussende Mittel für willkürliche Steuerung eingekoppelt werden, so daß die willkürliche Steuerung, welche vorgenommen wird, wenn die selbsttätige Steuerung ausgeschaltet ist, abgesehen von den Eingangssteuerimpulsen in der Hauptsache die gleichen Organe benutzt wie diejenigen, die der selbsttätigen Steuerung dienen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervorgehen, welches in der Zeichnung dargestellt ist.
Inder Zeichnung bezeichnet t eine Kompaßrose, die eine sichelförmige weiße Fläche :2 besitzt, welche von einer geschwärzten Fläche 3 umgeben ist. Die Fläche z liegt in der Hauptsache konzentrisch zur Achse 4 der Kompaßrose, und ihre radiale Breite ist am .größten in der Mitte und nimmt gegen beide Enden ab. Eine Variation in entgegengesetzter Richtung, so daß die Breite an den Enden am größten ist, kann mit ganz ähnlichere Erfolg verwendet werden, wie auch die Fläche 2 schwarz und die Fläche 3 weiß gemacht werden können. 5 und 6 sind zwei Photozellen, die derart an der Kompaßschale angeordnet sind, daß, sie von der weißen Fläche 2 Licht empfangen, indem die weiße Fläche 2 entweder durch das Tageslicht oder durch eine oder mehrere in geeigneter Weise angeordnete Lichtquellen beleuchtet wird. Die Photozellen 5 und 6 sind in der Nähe der beiden Enden der weißen Fläche 2 angeordnet, und diese kann sich in der Praxis mit Vorteil über etwa z8o° erstrecken, da dadurch eine Einsteuerung des richtigen Kurses bzw. eines neuen Kurses erreicht werden kann, ungeachtet dessen, wie groß die Kursabweichung ist. Es wird jedoch vorkommen können, daß man nicht wünscht, daß die automatische Steueranlage mit einer so großen Kursabweichung arbeiten soll, und die Fläche 2 kann dann kürzer gemacht werden. Gegebenenfalls kann dann bei Überschreiten einer gewissen Kursabweichung ein Signalabgegeben werden, das durch Stromloswerden beider Photozellen ausgelöst wird.
Zur Einstellung des gewünschten Kurses sind die Photozellen 5 und 6 gemeinsam, d.h. unter Aufrechterhaltung ihres gegenseitigen Winkelabstandes, gegenüber der Kompaßschale drehbar. Sie können z. B. an einem Gestell angeordnet sein, das mit dem Deckel der Kompaßschale drehbar verbunden und mit einem eingeteilten Kreis versehen ist, wobei die Einteilungen z. B. die gleichen wie diejenigen der Kompaßrose sein können. Mittels dieses Kreises kann man dann unmittelbar eine gewünschte Kursänderung einstellen, wonach das Schiff ohne weitere Maßnahmen selbsttätig in die neue Richtung eingesteuert wird und diese aufrechterhält.
Ist die Kompaßrose nicht verdeckt, dann kann man auf dem gleichen Kompaß den Kurs unmittelbar ablesen. Unter Umständen kann es indessen zweckmäßig sein, die Kompaßschale vollständig abzuschließen und mit einer eigenen Lichtquelle zu versehen, so daß sie von dem äußeren Licht unabhängig wird. In diesem Fall kann man den Kurs entweder am früher erwähnten Einstellungskreis für die Photozellen oder auf einem Kontrollkompaß ablesen, welch letzterer gegebenenfalls in der Form eines Tochterkompasses sein kann, dessen Stellung durch die Photozellen gesteuert wird, und die Kompaßrose des Steuerkompasses braucht dann natürlich nicht mit der .gewöhnlichen Einteilung versehen zu sein, sondern kann beliebig ausgebildet werden, wenn sie nur eine leuchtende oder beleuchtete Fläche aufweist, die in der Hauptsache wie beschrieben verläuft.
Wenn die Photozellen 5 und 6 in einer symmetrischen Lage über der Fläche 2 stehen, werden sie gleich große Lichtmengen empfangen und deshalb gleich große Ströme auslösen. Falls indessen die Kompaßrose sich gegenüber den Photozellen dreht, «-erden die letzteren verschieden belichtet und lösen deshalb verschieden große Ströme aus. Diese Variationen der Photozellenströme werden für die Steuerung verwendet, und es ist ersichtlich, daß die Variation bei einem gegebenen Drehwinkel zwischen der Kompaßrose i und den Photozellen 5 und 6 um so. größter wird, je schneller die Breite der Fläche 2 gegen die Enden abnimmt. Falls die Breite plötzlich von einem gewissen Wert auf Null herabsinkt, d. h. falls die Fläche :2 an den Enden stumpf abgeschnitten ist, erhält man die größtmögliche Schwankung. Man kann deshalb durch die Ausbildung der Fläche 2 die Empfindlichkeit der automatischen Steueranlage in weiten Grenzen einstellen. Die Breite der Fläche 2 braucht nicht über die ganze Länge der Fläche zu schwanken, sondern kann auch an der Mitte ein kürzeres oder längeres Stück mit gleichbleibender Breite aufweisen. Die schwankende Breite der Fläche 2 kann gegebenenfalls durch eine schwankende Schwärzung oder eine Färbung mit verschiedenen Farben ersetzt werden, was zu ganz ähnlichen Ergebnissen führt.
Es ist zweckmäßig, die Photozellen mit derartigen Blenden zu versehen, daß sie je nur von einem engen radialen Streifen der beleuchteten Fläche 2 Licht empfangen. Die von jeder Photozelle empfangene Lichtmenge ist dann direkt proportional der Breite der beleuchteten Fläche an der in Frage stehenden Stelle und der Lichtstärke der beleuchteten Fläche.
Man kann deshalb, indem man die Breite in geeigneter Weise schwanken läßt, dafür Sorge tragen, daß die beiden Photozellen insgesamt, ungeachtet der Drehungen der Kompaßrose, gleich großeLichtmengen empfangen. Man kann ferner die Breite nach einer beliebigen stetigen oder unstetigen Funktion schwanken lassen, wodurch man erreichen kann, daß nicht nur der erste, sondern gewünschtenfalls auch höhere Differentialquotienten der Lichtmengen als Funktion der Drehung der Kompaßrose zum Einwirken auf die Steuerung gebracht werden.
Da die Lichtmenge der Photozellen nicht nur von der Breite der Fläche 2, sondern auch von deren Beleuchtung abhängt, kann man auch durch Veränderung der Beleuchtung der Fläche 2 eine Abänderung der Schwankung der Lichtmenge mit dem Drehwinkel' der Kompaßrose zustande bringen. Eine Steigerung der Beleuchtung wird einer schnelleren Variation der Breite der Fläche 2 entsprechen und kann demzufolge dazu gebracht werden, die Charakteristik oder Empfindlichkeit der Steueranlage zu verändern.
Die Anoden 7 und 8 der Photozellen 5 und 6 sind durch eine Leitung 9 mit einer gemeinsamen Anodenspannungsquelle verbunden, vorzugsweise einer solchen mit einstellbarer Spannung, so daß die Empfindlichkeit der Photozellen dadurch geregelt werden kann. Diese Regelung hat eine ähnliche Wirkung wie die oben angegebene Regelung der Beleuchtung oder Fläche 2 und kann deshalb diese ersetzen, ergänzen oder, bei unerwünschten Variationen der Beleuchtung der Fläche 2, kompensieren.
Die Kathoden io und i i der Photozellen sind durch Umschalter 12, 13, 14 und 15 teils unmittelbar und teils über ein Filter 16 an Kopplungswiderstände 17 und 18 mit gemeinsamem Kathodenspannungsanschluß i9 anschließbar. Die Hochspannungsenden der Widerstände 17 und 18 sind mit den Steuergittern 20 und 21 zweier in Gegentaktschaltung angeordneter Pentoden 22 und 23 verbunden. Die Kathodenpotentiale der Röhren 22 und 23 können durch einen zwischen den Kathoden der Röhren eingekoppelten Widerstand 24, dessen einstellbarer Anschluß 25 mit einer Kathodenspannungsquelle verbunden ist, balanciert werden.
Im Anodenkreis der Gegentaktverstärkerstufe liegt in Reihe mit Vorwiderständen 26 und 27 ein Differentialstrommesser 28, dessen Mittenanschluß 29 mit einer Anodenspannungsquelle verbunden ist. Parallel hierzu ist ein verhältnismäßig großer, bei der gezeigten Ausführungsform dreiteiliger Kopplungswiderstand 30, 31 und 32 mit einstellbaren Anschlüssen 33 und 34 eingekoppelt. Diese sind über stromdifferentiierende Mittel mit den Steuergittern 35 und 36 zweier in Gegentaktschaltung angeordneter Pentoden 37 und 38 verbunden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei stromdifferentiierende Stufen vorhanden. Die erste Stufe ist durch Schalter 39 und 139, ausschaltbar und besteht aus einem Kondensator 4o bzw. 41 mit Parallelwiderstand 42 bzw. 43 in jedem Zweig in Verbindung mit einem zwischen den Zweigen eingeschalteten Widerstand 44. Die zweite stromdifferentiierende Stufe, die stets eingeschaltet ist, besteht in ähnlicher Weise aus einem Kondensator 45 bzw. 46 und einem dazu parallel geschalteten Widerstand 47 bzw. 48 in jedem Zweig in Verbindung mit einem zwischen den Zweigen eingeschalteten Widerstand 49. Die Ka thoden der Röhren 37 und 38 sind durch einen Widerstand 5o miteinander verbufden, der einen einstellbaren Anschluß 51 aufweist, welcher durch einen für die Röhren gemeinsamen Kathodenwiderstand 52 mit einer Kathodenspannungsquelle verbunden ist. Die Steuergitter 35 und 36 der Röhren sind durch Kondensatoren 53 und 54 für Störungen an die Kathoden gekoppelt und können übrigens durch Schalter 55 und 56 unmittelbar miteinander und mit dem Widerstand 52 verbunden werden.
Im Anodenkreis der Gegentaktverstärkerstufe 37, 38 liegt ein dreiteiliger Balancewiderstand 57, 58, 59. Der Widerstand 58 liegt zwischen einstellbaren Anschlüssen 6o, 61 der Widerstände 57 und 59 und hat selbst einen einstellbaren Anschluß 62, der mit der Anodenspannungsquelle verbunden ist und dessen Stellung durch den Ausschlag der Steuerorgane (des Ruders) bestimmt wird. Parallel zum Balancewiderstand 57, 58, 59 liegt eine stromdifferentiierende Vorrichtung 63, 64, 65; 66, 67 ähnlicher Art wie die oben beschriebene; deren Ausgangsseite ist an die Steuergitter 68 und 69 einer dritten Gegentaktverstärkerstufe, bestehend aus zwei Pentoden 70 und 71 mit gemeinsamem Kathodenwiderstand 72, angeschlossen. Die Anoden der Röhren 7o und 7 1 sind über je einen Widerstand 73 bzw. 74 an ein gemeinsames variables Anodenpotential und ferner durch einen Widerstand 75 bzw. 76 an die Steuergitter 77 bzw. 78 zweier in Gegentaktschaltung angeordneter Trioden 79 bzw. 8o, die die Ausgangsstufe der Verstärkeranlage bilden, angeschlossen. Die Steuergitter 77 und 78 sind durch Kondensatoren 81 und 82 für Störungen an die Kathoden gekoppelt. Die Anodenkreise der Röhren enthalten j e eine Relaisspule 83 bzw. 84, welche Relais betätigen, die die Steuermittel zum Ausschwingen in der einen und der anderen Richtung bringen, z. B: dadurch, daß ein Rudermotor in der einen und der anderen Richtung in Gang gesetzt wird. Die Kontakte 85 und 86 der beiden Relais sind vorzugsweise derart miteinander gekoppelt, daß sie einander verriegeln, damit sie nicht gleichzeitig beide Kontakte schließen.
Die selbsttätige Steuerung geht folgendermaßen vor sich: Falls die Kompaßrose in der gezeigten relativen Lage steht, was der Fall ist, wenn das Schiff einen festgelegten Kurs hat, wird die ganze Anlage offensichtlich im Gleichgewicht sein, und keiner der Kontakte 85 und 86 wird geschlossen sein, so daß der Rudermotor sich nicht bewegt. Denkt man sich nun, daß (die Kompa@ßrose eine relative Drehung gegen den Uhrzeigersinn erfährt, wird die Photozelle 5 einen größeren Anodenstrom und die Photozelle 6 einen kleineren Anodenstrom als vorher auslösen. Indem vorläufig von der Wirkung des Filters 16 abgesehen wird, das häufig kurzgeschlossen- sein `wird, wird das Steuergitter 2o ein größeres Potential und das Steuergitter zr ein kleineres Potential als in der Gleichgewichtslage erhalten. Diese Potentiale sind durch die Kursabweichung eindeutig bestimmt. Der Unterschied zwischen den Anodenströmen in den beiden Röhren der ersten Verstärkerstufe wird deshalb ebenfalls durch die Kursabweichung eindeutig bestimmt sein, weshalb die letztere am Differentialstrommesser 28 abgelesen werden kann. Das Potential des- Anschlusses 33 wird fallen und das Potential des Anschlusses 34 steigen, in beiden Fällen proportional der Kursabweichung. Die Proportionalitätsziffer und dadurch die Empfindlichkeit wird durch symmetrisches Verschieben der Anschlüsse eingestellt. Folglich wird auch das Potential des Steuergitters 35 fallen und das Potential des Steuergitters 36 steigen, aber die Änderungen der Gitterpotentiale werden nicht länger eindeutig durch die Kursabweichung bestimmt sein, sondern werden infolge -der stromdifferentiieren.den Mittel auch von deren Differentialquotienten abhängen.
Falls das Filter 16 kurzgeschlossen ist, was oben vorausgesetzt würde, wird auch die erste stromdifferentiierende Stufe durch Kurzschließen der Schalter 39 und 139 kurzgeschlossen. Die Eingangsseite der zweiten stromdifferentiierenden Stufe erhält demzufolge Potentiale, die zur Kursabweichung proportional sind. Falls diese Potentiale sehr langsam schwanken, können sie sich nicht durch die Kondensatoren 45 und 46 fortpflanzen, und der Potentialunterschied der Steuergitter 35 und 36 wird deshalb einen Bruchteil des Potentialunterschieds zwischen den Anschlüssen 33 und 34 betragen, der durch das Verhältnis zwischen den Widerständen 47, 48 und 49 bestimmt ist. Falls dagegen die Kursabweichung sehr schnell erfolgt, werden die Potentiale der Anschlüsse 33 und 34 sich unmittelbar durch die Kondensatoren 45 und 46 fortpflanzen können, so daß die Potentiale der Gitter 35 und 36 größer als im Fall einer langsamen Kursabweichung werden. Der Potentialunterschied der Steuergitter 35 und 36 wird mit anderen Worten sowohl von der Kursabweichung als auch von deren Differentialquotienten in bezug auf die Zeit abhängen. Infolge der Veränderung der Potentiale der Steuergitter 35 und 36 wegen der relativen Drehung der Kompaßrose wird der Anodenstrom der Röhre 37 fallen und der Anodenstrom der Röhre 38 wachsen. Der gemeinsame Kathodenwiderstand bewirkt, daß die Summe der beiden Anodenströme nicht viel wachsen kann, selbst wenn die Potentiale der beiden Steuergitter 35 und 36 gleichzeitig wachsen sollten, z: B. in Folge einer unbeabsichtigten Steigerung der Gesamtlichtmenge an den Photozellen 5 und 6. Da die Anodenströme der beiden Röhren gleich große Anodenwiderstände passieren sollen, wird die Anodenspannung der Röhre 37 steigen und die Anodenspannung der Röhre 38 fallen, d. h. es besteht nicht mehr Spannungsgleichgewicht in dem Kreis, der vom -,I#noden-Kathoden-Kreis der Verstärkerstufe 37, 38 gebildet wird. Das Gitter 68 erhält ein größeres Potential als das Gitter 69 mit einer voreilenden Wirkung infolge der stromdifferentiierenden Vorrichtung 63, 64, 65, 66, 67. Dies führt wiederum mit sich, daß das Potential des Steuergitters 77 fällt und das Potential des Steuergitters 78 steigt. Die Ruhespannung auf diesen Gittern ist derart eingestellt, daß in der Ruhelage keine wesentlichen Anodenströme in den Röhren 79 und 8o passieren. Infolge der Steigerung des Potentials des Gitters 78 wird die Röhre nunmehr einen Anodenstrom führen, der die Relaisspule 84 passiert, welche dadurch den Kontakt 86 anzieht und den Rudermotor in der einen Richtung in Gang setzt. Der Widerstand 76 sorgt dafür, daß der Anodenstrom der Röhre 8o einen gewissen Wert nicht überschreitet, indem dieser Widerstand infolge des Gitterstroms die Gitterspannung zu begrenzen sucht. Bei geeigneter Wahl des Ruhepotentials der Gitter 77 und 78 und der Widerstände 25 und 26 kann man erreichen, daß die Röhren 7 9 und 8o eine sehr scharfe Regelungscharakteristik mit geeigneter Schlüpfung zwischen den Ansprechbereichen der beiden Röhren erhalten.
Wenn der Rudermotor in Gang gesetzt wird, wird der Anschluß 62, der dem Ausschlag des Ruders folt, nach links bewegt werden. Es wird demzufolge ein, größerer Widerstand in den Anodenkreis der Röhre 37 als in den Anodenkreis der Röhre 38 eingeschaltet, d. h. die Anodenspannung der Röhre 37 fällt, und die Anodenspannung der Röhre 38 steigt. Lach einer gewissen Bewegung des Anschlusses 62 werden die Anodenspannungen der Röhren gleich groß, so daß aufs neue Spannungsbalance im Balancekreis geschaffen ist. Hiernach wird die nachfolgende Verstärkerstufe wieder derart beeinflußt, daß die Relaisspulen 83 und 84 beide stromlos werden und der Rudermotor gestoppt wird. Es ist somit durch den Balancekreis eine Balance zwischen den den Gittern 34und35 aufgedrückten abgeleiteten Steuerimpulsen einerseits und dem Ruderausschlag andererseits geschaffen worden. Der Ruderausschlag wird folglich im Balancezustand eine Funktion der Spannungen auf den Gittern 34 und 35, d. h. eine Funktion sowohlder Kursabweichung als auch deren Differentialquotienten sein. Es wird bemerkt, daß der Balancewiderstand, anstatt im Anodenkreis der Verstärkerstufe 37 und 38 zu liegen, auch mit gleichem Erfolg in deren Kathodenkreis I liegen könnte.
Der Umstand, daß der Balancezustand durch die stromdifferentiierende Vorrichtung 63 bis 67 vom Balancekreis auf die nachfolgenden Stufen übertragen wird, hat zur Folge, daß die den als Betätigungsmittel für die Steuerorgane dienenden Relaisspulen 83 und 84 zugeführten Impulse nicht nur von der Abweichung des Balancekreises vom Balancezustand, sondern auch vom Differentialquotienten der Abweichung in bezug auf die Zeit abhängen. Wie früher gesagt, wird hierdurch unter anderem eine gewisse Kompensation der Trägheit der Betätigungsmittel erreicht, im vorliegenden Fall insbesondere der Trägheit des Rudermotors, der auch zu den Betätigungsmitteln für das Ruder gehört.
Im Fall von Wellengang kann ein Schiff häufig ziemlich schnellen periodischen Kursabweichungen ausgesetzt werden, wie auch z. B. bei den Bewegungen des Kompasses unerwünschte Steuerimpulse erzeugt werden können. Diese Steuerimpulse sollen die Steueranlage nicht beeinflussen, und um dies zu erreichen, kann man erfindungsgemäß zwischen die Photozellen und die erste Verstärkerstufe das Filter 16 einschalten, das die hieraus sich ergebenden Änderungen der Photozellenströme eliminiert. Es zeigt sich indessen, daß dieses Filter eine gewisse Verzögerung der für die Steuerung auszunutzenden langsameren Schwankungen der Photozellen bewirkt. Um diese Verzögerung ganz oder teilweise aufzuheben, kann man durch Öffnung der Schalter 39 und 139 die erste stromdifferentiierende Stufe .4o bis -.4. einschalten.
Wünscht man die gezeigte Steueranlage für willkürliche Steuerung zu verwenden, kann man die Schalter 55 und 56 kurzschließen, so daß die Gitter 35 und 36 stets das gleiche Potential haben. Man kann dann durch Verschiebung der Anschlüsse 6o und 61 an den Widerständen 57 und 59, nachdem die Verriegelung der genannten Anschlüsse in der symmetrischen Lage aufgehoben ist, das Gleichgewicht des Balancekreises stören. Die Anschlüsse 6o und 61 werden gemeinsam an den Widerständen 57 und 59 nach oben oder nach unten verschoben, und der Rudermotor wird infolge der erzeugten Gleichgewichtsstörung in Gang gesetzt werden und wird das Ruder verdrehen, bis der Anschluß 62 sich derart verschoben hat, daß aufs neue Gleichgewicht erzeugt worden ist. Die gleiche Wirkung kann man auch erreichen, indem man die Anschlüsse 6o und 61 in ihrer Stellung beläßt und anstatt dessen den Anschluß 51 am Widerstand 5o verschiebt.
Falls ein Schiff einseitigen Beeinflussungen ausgesetzt ist, welche es vorzugsweise in einerbestimmten Richtung aus dem Kurs zu drehen versuchen, kann es gegebenenfalls zweckmäßig sein, als eine Kompensation der Einseitigkeit der äußeren Beeinflussungen der Steueranlage eine Einseitigkeit in entgegengesetzter Richtung beizubringen. Die gezeigte Steueranlage schließt zahlreiche Möglichkeiten hierfür in sich, indem man z. B. den Anschluß 25, den Anschluß 51 oder die Anschlüsse 6o und 61 unsymmetrisch einstellen kann, wenn die Anlage für automatische Steuerung verwendet wird.
Die gezeigte Steueranlage kann auf mannigfache Weise verändert werden. So ist es z. B. nicht unbedingt erforderlich, daß mit differentialwirkenden Impulsen gearbeitet wird, sondern es kann auch mit einem einzelnen Steuerimpuls gearbeitet werden, der in der Mittenlage einen gewissen Wert hat und bei Kursausschwingungen nach :der einen Seite fällt und bei Kursausschwingungen nach der anderen Seite steigt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird dies voraussetzen, daß nur eine einzige Photozelle verwendet wird, und in diesem Fall kann eine Schaltung verwendet werden, die in der Hauptsache der oberen Hälfte der Zeichnung entspricht, indem man dann anstatt einer symmetrischen Fläche 2 eine unsymmetrische verwendet, d. h. eine Fläche, die am einen Ende ihre kleinste Breite und am anderen Ende ihre größte Breite hat. Es steht auch dem nichts im Wege, mehr als zwei Photozellen zu verwenden, und anstatt der Photozellen können auch andere Organe verwendet werden, um die Steuerimpulse zu erzeugen, z. B. ein Drehkondensator, dessen einer Plattensatz an der Kompaßrose befestigt ist, während sein anderer Plattensatz am festen Teil des Kompasses befestigt ist. Leitet man einen Wechselstrom durch einen solchen Kondensator, wird der Strom vom Kursausschlag abhängen, und falls der Strom danach gleichgerichtet wird, kann er in ähnlicher Weise wie die Photozellenströme als Steuerimpuls verwendet werden. Übrigens kann man auch an Stelle von Gleichstromkreisen in einer oder mehreren Stufen Wechselstromkreise verwenden, indem man z. B. bei der Verwendung von Photozellen mit pulsierendem Licht arbeiten oder an geeigneten- Stellen Steuergeneratoren einschalten kann, wobei an solchen Stellen, wo man etwa von Wechselstrom auf Gleichstrom übergehen will, Gleichrichter eingeschaltet werden können. Falls z. B. der Balancekreis ein Wechselstromkreis ist, kann an Stelle eines Bälancew Aderstandes ein Kondensatoraggregat verwendet werden, das aus variablen Kondensatoren zusammengesetzt ist. Im Verstärkeraggregat kann man alle Vorrichtungen verwenden, die bei anderen Verstärkeranlagen, z. B. in Rundfunkempfängern, bekannt sind, und man kann ebenfalls in der Anlage Transduktorstufen verwenden.
Die Steueranlage ist in obiger Beschreibung in der Hauptsache in Verbindung mit Schiften beschrieben worden, sie kann aber ebensogut z. B. in Torpedos oder in Luftfahrzeugen oder in Landfahrzeugen verwendet werden, und es ist nicht erforderlich, daß die Steuerimpulse von einem Kompaß herrühren, sondern sie können auch von Leuchtfeuern, Baken oder Orientierungsmitteln beliebiger anderer Art herrühren. Zum Beispiel kann man bei einem Luftfahrzeug eine Steueranlage wie die angegebene auch dazu benutzen, das Höhenruder in Abhängigkeit von Steuerimpulsen vom .Höhenmesser zu steuern, oder man kann durch eine solche Anlage die Querruder in Abhängigkeit von Steuerimpulsen von einer Pendelvorrichtung ad. -dgl. steuern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Steueranlage fürWasser-, Luft-oder Landfahrzeuge od. dgl., umfassend Mittel für die Erzeugung elektrischer Steuerimpulse, wenn die Orientierung des Fahrzeuges von einer festgelegten Richtung (Kurs) abweicht, von den genannten Steuerimpulsen beeinflußte Betätigungsmittel für das Umstellen der Steuerorgane des Fahrzeuges in Richtung einer Wiederherstellung der festgelegten Bewegungsrichtung und Mittel zur Herstellung einer Übereinstimmung (Balance) zwischen der Kursabweichung. und dem Ausschlag der Steuerorgane, dadurch gekennzeichnet, daß diese Balancemittel derart eingerichtet und mit den die Steuerimpulse liefernden Organen gekoppelt sind, daß der Ausschlag der Steuerorgane in der Gleichgewichtsstellung nicht nur von- der Kursabweichung, sondern auch von deren Differentialquotienten nach der Zeit abhängt.
2. Steueranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß- die Balancemittel mit den Betätigungsmitteln für die Steuerorgane durch solche Kopplungsmittel gekoppelt sind, daß die den Betätigungsmitteln zugeführten Impulse nicht nur von der Abweichung der Balancemittel vom Gleichgewichtszustand, sondern auch von deren Differentialquotienten in bezug auf die Zeit abhängen.
3. Steueranlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Balancemittel aus einem elektrischen Balancekreis (5o bis 61) bestehen, dessen Gleichgewicht teils durch die Steuerimpulse, teils durch die Steuerorgane gesteuert wird, und der selbst die Betätigungsmittel (83, 84) für die Steuerorgane steuert.
4. Steueranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Balancekreis (5o bis 61) noch willkürlich regelbare, balancebeeinflussende Mittel (47, 52, 55, 56, 6o, 61) für willkürliche Steuerung eingekoppelt bzw. einkopplungsbar sind.
5. Steueranlage nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerimpulse liefernden Organe (5, 6) durch spannungs- oder stromdifferentiierende Kopplungsmittel (4o bis 4$) an den Balancekreis (So bis 61) gekoppelt sind.
6. Steueranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, däß die stromdifferentiierenden Mittel aus einer Kombination von Widerständen (42, 43, 47, 4$) und Kondensatoren (40, 44 45, 46), von welchen einige regelbar sein können, bestehen.
7. Steueranlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Balancekreis von einem Kreis gebildet wird, dessen Strom" durch die Steuerimpulse gesteuert wird, und ider einen Balancewiderstand (57 bis 59) enthält, der unter der Einwirkung des Ausschlages der Steuerorgane variabel ist. B. Steueranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Balancewiderstand (57 bis 59) ferner unter der Einwirkung willkürlicher Steuermittel variabel ist. g. Steueranlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, .däß der Balancekreis (47 bis 56) durch stromdifferentiierende Mittel (63 bis: 66) an eine nachfolgende Ver-- stärkerstufe (70, 71) gekoppelt ist. io. Steueranlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Balancekreis vom Ausgangskreis einer Gegentaktverstärkerstufe gebildet wird, deren beide Röhren (37, 38) durch die Steuerimpulse in verschiedenen Richtungen gesteuert werden und deren Anoden-Kathoden-Kreis den Balancewi.derstand (57 bis 59) enthält. i i. Steueranlage nach Anspruch i mit zwei differentiell wirkenden Impulsen, die z. B. von je einer Photozelle herrühren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die die Steuerimpulse liefernden Organe, z. B. die Photozellen (5, 6), und die Betätigungsmittel für die Steuerorgane an sich bekannte Mittel zum Herabsetzen bzw. zur Unterdrückung von Variationen in der Summe der Steuerimpulse eingeschaltet sind. 1a. Steueranlage nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Gegentaktschaltung angeordnete Röhren in einer oder mehreren Verstärkerstufen einen gemeinsamen Kathodenwiderstand besitzen, der derart gewählt ist, daß die Summe der Anodenströme der Röhren in wesentlich kleinerem Grad als die Summe der Gitterpotentiale wächst. 13. Steueranlage nach Anspruch i, bei welcher die die Steuerimpulse liefernden Organe von zwei Photozellen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle, welche Licht für die beiden Photozellen liefert, aus einer beleuchteten Fläche (a) besteht, deren Hauptrichtung nach einem zur Achse der Kompaßnadel konzentrischen Kreisbogen verläuft, und welche wenigstens auf einem Teil ihrer Länge variierende Breite oder Schwärzung aufweist. 14. Steueranlage nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein zwischen die die Steuerimpulse liefernden Organe (5, 6) und die Bulancemittel einkoppelbares Filter (i6) zum Ausfiltrieren solcher verhältnismäßig schnellen, insbesondere periodischen Variationen der Steuerimpulse, herrührend vom Wellengang, welche die Betätigungsmittel für die Steuerorgane nicht beeinflussen sollen. 15. Steueranlage nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch zwischen die die Steuerimpulse liefernden Organe (5; 6) und die Balancemittel einkoppelbare Mittel (q.o bis 43) zur Kompensation der vom Filter (i6) herrührenden Verzögerung der gewünschten Steuerimpulse. i6. Steueranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (a5, 51, 6o, 61) zur Erzeugung einer Einseitigkeit derSteueranlage zumAusgleichen eineretwaigen Einseitigkeit in den Beeinflussungen, die das Schiff aus dem Kurs zu treiben suchen.