DE914932C

DE914932C - Selbststeuerung, insbesondere fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE914932C
Application number: DEB22927A
Authority: DE
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1943-12-31
Filing date: 1950-09-09
Publication date: 1954-08-02

Description

Selbststeuerung, insbesondere für Flugzeuge Bei der Erfindung handelt es sich um eine Fahrzeugselbststeuerung, insbesondere eine Flugzeugselbststeuerung, die mit einem Richtungsimpuls nach Maßgabe einer Abweichung von einer vorgegebenen Richtung, einem vom Arbeiten eines Ruderhilfsmotors abgeleiteten Nachlaufimpuls und einem Winkeigeschwindigkeitsimpuls der Kursabweichung arbeitet.
Erfindungsgemäß sollen die: einzelnen Impulse auf elektrischem Wege linear kombiniert und verstärkt werden zu einem verstärkten Ausgangsimpuls, der eine lineare Funktion der drei Einzelimpulse ist und dem Hilfsmotor zugeführt wird.
Dabei soll vorzugsweise der Nachlaufimpuls subtraktiv mit dem Richtungsimpuls kombiniert werden, damit er diesen kompensiert, sobald das Ruder eine äußerste Stellung nach Maßgabe des Richtungsimpulses erreicht hat.
Der Geschwindigkeitsimpuls soll bei einer Ab- weichung des Fahrzeuges von einer vorgegebenen Richtung den Richtungsimpuls selbst unterstützen und dem Nachlaufimpuls entgegenwirken; dagegen bei einer Rückkehr des Fahrzeuges zu seiner vorgegebenen Lage dem Richtungsimpuls entgegenwirken und den Nachlaufimpuls unterstützen, indem die Winkelgeschwindigkeit ihr Vorzeichen mit beginnender Rückkehr zum vorgegebenen Kurs umkehrt.
Darüber hinaus empfiehlt es sich, für eine Änderungsmöglichkeit des Verhältnisses der drei Impulse zueinander zu sorgen, damit die Selbststeuerung den gegebenen dynamischen Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeuges (Flugzeuges)möglichst bequem angepaßt werden kann: Die erfindungsgemäße Selbststeuerung gestattet eine unabhängige Einstellung der relativen Größe jede- einzelnen Impulskomponente in dem Sinne, daß der kombinierte Ausgangsimpuls eine lineare Funktion der Einzelkomponenten darstellt.
Weiter besteht die Erfindung darin, verschiedene (Richtungs-) Impulse bequem algebraisch kombinieren und von Ableitungen sowie Überlagerungen beliebig Gebrauch machen zu können.
Bei der erfindungsgemäßen Selbststeuerung arbeitet der Ruderhilfsmotor nach folgenden Impulsen: i. nach einem bei Abweichungen des Fahrzeuges von einem vorgegebenen Kurs auftretenden Richtungsimpuls, 2. nach einem Nachlaufimpuls, der vom Hilfsmotor selbst abgeleitet wird und sein Arbeiten beeinflußt, sowie 3. nach einem Geschwindigkeitsimpuls, der eine Funktion der Abweichungswinkelgeschwindigkeit ist und sich bei einer Kursabweichung zum Richtungsimpuls addiert sowie den Nachlaufimpuls schwächt, so daß das Ruder schneller ausgeschlagen wird. Sobald im Zuge dieses Ausschlages der Nachlaufimpuls einerseits und der Richtungs- und Geschwindigkeitsimpuls andererseits einander gleich sind; heben sich alle Impulse gegenseitig auf, so daß Hilfsmotor und Ruder zum Stillstand kommen und das Fahrzeug zum vorgeschriebenen Kurse zurückkehrt. Mit dieser Rückkehr ist zwangläufig eine Umkehr im Vorzeichen des Geschwindigkeitsimpulses verbunden, sä daß dieser nunmehr dem Richtungsimpuls entgegenwirkt und gleichzeitig den Nachlaufimpuls unterstützt. Dadurch wird ein Herüberschwingen über den vorgegebenen Kurs verhindert, indem vor Erreichen dieses Kurses dem Ruder ein entgegengesetzter Ausschlag erteilt und damit die Rückkehr in den Kurs gebremst wird.
Der Gedanke einer besonderen Impulskombination gemäß der Erfindung hat nicht unbedingt drei Impulskomponenten zur Voraussetzung, sondern kommt auch für weniger oder mehr Einzelkomponenten in grundsätzlich demselben Sinne in Betracht. Dabei sind, wenn überhaupt, nur geringe Abwandlungen der erfindungsgemäßen Kombinationseinrichtung erforderlich.
So z. B. können erfindungsgemäß die drei erwähnten Impulse mit einem vierten kombiniert werden, der etwa. von einem Funkkompaß abgeleitet ist. Desgleichen besteht die Möglichkeit, in Quer-und Höhensteuerung, in denen nur je zwei Impulse kombiniert sind, Vorsorge für einen dritten Impuls, etwa einen Geschwindigkeitsimpuls, zu treffen: Demgemäß bringt die Erfindung, allgemein gesprochen, die Möglichkeit einer Kombination von n Wechselspannungskomponenten e3 ... ei. .. e" zu einem resultierenden Wechselspannungsimpuls E gemäß worin a; positiv oder negativ sein kann. Diese und weitere Erfindungsmerkmale werden an Hand der Zeichnungen im Rahmen einer voll elektrischen und kontaktfreien Selbststeuerung im einzelnen erörtert; ohne däß die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel mit seinen Einzelheiten beschränkt ist. In den Zeichnungen zeigt Abb. i eine schaubildliche Darstellung eines Flugzeuges mit einem Überblick über die Steuerung, Abb. 2 ein Schaltschema der Seitensteuerung, Abb. 3 ein Schaltschema der Quer- und Höhensteuerung und Abb. 4. ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung.
Für die Steuerung des Seitenruders kommt ein durch einen Kreisel stabilisierter Erdinduktorkompaß in Betracht, der an der Stelle io, also im hinteren Rumpfteil des Flugzeuges oder in einem Flügel, angeordnet ist. Für diese Anordnung ist der Gesichtspunkt wesentlich, tunlichst Fehler zu vermeiden, die durch magnetische, im Flugzeug selbst entstehende Störungen verursacht werden können. Außerdem ist nach dem dargestellten Beispiel zur Erzeugung eines Abweichungsgeschwindigkeitsimpulses ein Schwenkgeschwindigkeitskreisel i i an der Instrumententafel 12 des Flugzeuges vorgesehen. Der Geschwindigkeitsimpuls wird dem Abweichungsimpuls überlagert.
Für die Steuerung der Quer- und Höhenruder wird je ein Längs- und Quern.eigungsimpuls von einem Horizontkreisel 13 abgeleitet, der gleichfalls an der Instrumententafel angeordnet ist. Dabei dienen sowohl der Horizontkreisel als auch der Geschwindigkeitskreisel zugleich als Anzeige für die jeweilige Fluglage.
Ferner nimmt die Instrumententafel. 12 einen Hauptanzeiger 14 auf, der über Kabel s und 17 mit dem Kreiselkompaß und einem Vakuumröhrenverstärker 16 sowie auch einem Hilfsverstärker 18 (über ein Kabel ig) verbunden ist. Ein an. dein Ausgang des Hilfsverstärkers angeschlossener Widerstandssatz 2o hat drei Ausgänge, von denen einer einem Seitenruderhilfsmotor zi, ein zweiter einem Querruderhilfsmotor 23 und ein dritter einem Höhenruderhilfsmotor 25 zugeordnet ist: Der Wendezeigerkreisel i i und der Horizontzeigerkreisel 13 sind untereinander über ein; an der Instrumententafel 1a vorgesehenes Steuerfeld 27 sowie mit dem Hilfsverstärker über eine Relaisdose 28 verbunden, die ihrerseits an eine Batterie 29 und einen Wechselstromgenerator 30 angeschlossen Ist.
Seitenruderstenerung Die in Abb. i an der Stelle io angedeutete Vorrichtung besteht nach Abb. 2 im einzelnen aus drei in Gestalt eines Dreiecks angeordneten Spulen. deren Lamellen 32, 33 und 34 je zwei Erregerwicklungen 35, 36 tragen, die in Gegenschaltung und in Reihe mit einer Wechselstromstelle, z. B. einem Wechselstromgenerator 3o, liegen. Als Sekundärwicklung ist eine im Dreieck geschaltete Spule 37 mit drei Anzapfungen 38, 39, 40 vorgesehen, von denen Leiter 41 zu den drei Phasen eines Ständers 42 einer induktiven Kupplungsvorrichtung 43 führen, die im Hauptanzeiger 14 angeordnet ist.
Jeder der Schenkel 32, 33 und 34 wird während jeder Periode des durch die Primärwindungen 35 und 36 fließenden Erregerstromes zweimal gesättigt und entsättigt, so daß jeder vom magnetischen Erdfeld erzeugte Fluß durch jeden Schenkel in jeder Periode des Erregerflusses zweimal aus jedem Schenkel ausgetrieben wird und zweimal in jeden Schenkel zurückkehrt. Die Primärwindungen 35 und 36 eines jeden Schenkels sind in Reihe- und in Gegenschaltung zueinander angeordnet, so daß der Erregerstrom selbst keine Induktionswirkung auf die Sekundärspule 37 ausübt. Ausgenommen dann, wenn er einen positiven oder negativen Größtwert erreicht. Mit Ausnahme jener Augenblicke, in denen der Erregerstrom seinen positiven oder negativen Größtwert erreicht, kann, das magnetische Erdfeld jeden Schenkel frei durchfließen, so daß in den drei Anzapfungen 38, 39 und 4o der Sekundärwicklung 37 Spannungen induziert werden. Der Wert dieser voneinander verschiedenen Spannungen hängt von der Richtung des Kreiselkompasses io gegenüber dem magnetischen Erdfeld ab.
Demgemäß ändern sich bei jeder noch so kleinen Abweichung von einem vorgeschriebenen Kurs die in den drei Anzapfungen der Sekundärwicklung 37 induzierten Spannungen nach Maßgabe dieser Ab- weichung.
Um den Kompaß gegen störende Schwingungen zu schützen, ist die Spulenanordnung am Läufergehäuse 44 des Kreisels befestigt. Dieser hat drei Freiheitsgrade und sein (nicht dargestellter) elektrisch angetriebener Läufer eine lotrechte Umlaufachse. Diese ist im Gehäuse 44 angeordnet, das den Läufer in einem Rahmen 45 mit horizontalen Lagerzapfen 46 trägt. Den Rahmen 45 seinerseits nimmt ein Träger mittels Lagerzapfen 47 auf, die quer zu den Zapfen 46 ausgerichtet sind.
Die Läuferachse wird normalerweise in lotrechter Stellung mittels einer Aufrichtevorrichtung gehalten. Desgleichen kommt eine Absperrvorrichtung zum Ausschalten und/oder Lösen des Kreisels in Betracht.
Im Gleichgewichtszustand, d. h. beim kursgerechten Flug, entsprechen die Spannungen in den drei Wicklungen des Ständers 42 (der Kupplungsvorrichtung 43) den Spannungen an den drei Anzapfungen der Sekundärspule 37. Eine mit dem Ständer 42 induktiv gekuppelte und auf einer Welle 5o angeordnete Läuferwicklung 49 nimmt eine Winkelstellung ein, in der ihre elektrische Achse senkrecht zur Resultierenden des magnetischen Feldes der drei Ständerwicklungen liegt, so daß die in diesen herrschenden Spannungen keine Induktionswirkung auf die Läuferwicklung ausüben. Sobald jedoch das Flugzeug von einem vorgeschriebenen Kurs abweicht, ändern sich die Spannungen an den drei Anzapfungen der Spule 37 und damit auch die Spannungen in jeder Ständerwicklung. Dies hat eine Richtungsänderung der Resultierenden des zugehörigen magnetischen Feldes im Gefolge, so daß die elektrische Achse der Läuferwicklung nicht mehr senkrecht zur Resultierenden des Ständerfeldes liegt. Demgemäß wird in der Läuferwicklung 49 ein Impuls induziert, und zwar nach Maßgabe der Kursabweichung des Flugzeuges.
Dieser in der Läuferwicklung induzierte elektrische Impuls wird (über Leitungen5i) einem Verstärker 16 und von dort (über Leitungen 52) der einen Wicklung 53 eines Zweiphaseninduktionsmotors 54 zugeführt, dessen zweite Wicklung 55 vom Wechselstromgenerator 30 über einen Frequenzverdoppeler 56 ständig erregt wird. Da nach dem Gesagten die Frequenz des in 37 induzierten Stromes doppelt so groß ist wie die Frequenz des Erregerstromes, hat der Verdoppeler die Aufgabe, in beiden Motorwicklungen gleiche Frequenzen zu erzeugen. Ferner ist im Verdoppeler ein Phasenschieber vorgesehen, der dafür sorgt, daß die Phasen in beiden Motorwicklungen um etwa go° gegeneinander verschoben sind.
Bei Erregung der Wicklung 53 wird ein Läufer 57 gedreht, dessen Welle 58 vermittels eines Rades 59 ein Untersetzungsgetriebe 6o antreibt, dessen letztes Zahnrad 61 auf der Läuferwelle 5ö befestigt ist und damit die Läuferwicklung 49 in Nullstellung, d. h. in eine Stellung bringt, in der die elektrische Achse der Läuferwicklung normal zur neuen Resultierenden des Ständerfeldes gerichtet ist. Dabei nähert sich der Impuls in der Wicklung 49 dem Wert Null. Die Wicklung 53 des Motors 54 wird entregt, und der Motor kommt zum Stillstand.
Zur Anzeige der Kursabweichung dient ein Zifferblatt 62, das von einer Welle 63 getragen und gegen einen fest angeordneten Zeiger 64 gedreht wird, und zwar von der Läuferwelle 5o über Zahnräder 65, 66 und eine am Rad 66 befestigte Hohlwelle 67. Diese trägt einen Arm 68, in denn die Welle eines Schneckenrades 69 gelagert ist. Die zugehörige Schnecke 70 sitzt auf der Welle 63 und ist gegebenenfalls mit dieser aus einem Stück ausgebildet. Das Schneckenrad 69 kämmt für gewöhnlich mit der Schnecke 7o. Jede Drehung der Welle 5o wird winkelgetreu auf die Welle 63 und damit das Zifferblatt 62 übertragen.
Um Fehler auszuschalten, die durch an Bord des Flugzeuges befindliche Eisenmassen u. dgl: verursacht werden können, ist ein biegsamer Bogen 71 mit im Abstand von io oder 15° angeordneten Schrauben 72 vorgesehen. Durch Einzeleinstellung der Schrauben kann der Bogen nach Art einer Kurvenbahn gebogen und der Einfluß der Metallmassen des Flugzeuges auf das magnetische Erdfeld für eine Flugzeugschwenkung um volle 36o° berücksichtigt werden: Hiermit hat es folgende Bewandtnis: Der Bogen 71 wird an einigen Stellen nach innen und an anderen nach außen durchgebogen und arbeitet mit einem Steuerdaumen 73 ad. dgl. zusammen, der von einem auf der Welle des Schneckenrades 69 befestigten Arm 74 getragen wird. Eine Drehung des Zifferblattes 62, die nur einer Drehung der Läuferwelle 51 folgt, hätte eine Scheinanzeige zur Folge. Gleichzeitig mit der Schnecke 7o wird aber der Daumen 73 am Bogen 71 entlang bewegt und wandert dabei z. B. über einen eingedrückten Bogenteil, wobei das Schneckenrad 69 im Uhrzeigersinne verschwenkt wird. Dies ergibt eine zusätzliche Drehung der Welle 63 im Sinne einer richtigen Anzeige. Wenn der Daumen 73 auf eine nach außen vortretende Stelle des Bogens 71 trifft, dann wird das Schneckenrad 69 entgegengesetzt dem Uhrzeigerumlaüfsinne verschwenkt und dieser Schwenk-,veg der von der Läuferwelle 5o erzeugten Drehung des Zifferblattes 62 subtraktiv überlagert.
Die Berichtigung der Drehung -der Welle 63 kann gegebenenfalls an einer oder mehreren anderen Anzeigestellen wiederholt werden. Dazu kommt eine elektromagnetische Vorrichtung 75 in Betracht, deren einzige Ständer-,vicklung 76 z. B. mit vom Wechselstromgenerator 3o kommenden Zuführungsleitungen und zwei Abführungsleitungen 77 und 78 versehen ist. Ferner gehört hierzu ein Magnetläufer 79, der mit dem Ständer induktiv gekoppelt ist und dessen Welle über ein Zahnrad 80 und ein: Zahnrad 81 an die Welle 63 angeschlossen ist. Die Bewegung der Welle 63 wird auf den Läufermagneten zwangläufig übertragen und in den Leitungen 77 und 78 ein Spannungsverhältnis erzeugt, das sich an anderen Anzeigestellen (mit Ständerspule und induktiv gekoppeltem Läufermagneten) wiederholt.
Der nach Maßgabe einer Kursabweichung erzeugte elektrische Impuls dient zur Steuerung des Seitenruders im Sinne einer Rückführung des Flugzeuges auf den gegebenen Kurs. Hierzu ist im einzelnen eine induktive Übertragungsvorrichtung mit einem vom Wechselstromgenerator 30 gespeisten Dreiphasenständer 82 und einem mit diesem induktiv gekoppelten Läufer 83 vorgesehen. Die Läuferwelle 84 ist vorzugsweise gleichachsig zur Läuferwelle 5o angeordnet. Beide Wellen können mittels einer magnetischen Kupplung miteinander für einen Zwanglauf verbunden werden. 'Normalerweise ist diese Kupplung ausgeschaltet.
Von zwei aus magnetischem Werkstoff bestehenden Kupplungshälften 86 und 87 ist die eine über eine nachgiebige Kupplung; z. B. ein nachgiebiges Armkreuz 88, der Läuferwelle 5o zugeordnet und die andere Kupplungshälfte an der Welle84 befestigt. Eine die beiden Kupplungshälften umgebende Spule 85 ist an einem Ende geerdet und mit dem anderen Ende an eine Batterie 29 angeschlossen, und zwar über einer Leiter 9o, Kontakte 9i eines Hilfsküpplungsschalters 92 und Kontakte 93 eines Kraftschalters 94. Wenn dieser eingeschaltet ist (die Kontakte 93 geschlossen sind) und wenn weiter der Schalter 92 eingeschaltet ist (Kontakte 9i geschlossen), so wird die Spule 85 erregt und die Kupplungshälfte 86 unter Axialverlagerung gegen die Wirkung einer Kupplungsfeder 88 mit der Kupplungshälfte 87 in Eingriff gebracht. Damit ist eine zwangläüfige Verbindung zwischen den beiden. Wellen gegeben, so@ daß bei einer Bewegung des Läufers 49 in seine Nullstellung die Läuferwicklung 83 relativ zum resultierenden Feld aalt Ständer 82 verschoben und damit in 83 ein elektrischer Impuls nach Maßgabe der Kursabweichung erzeugt wird.
Soll von der Selbststeuerung auf eine Handsteuerung übergegangen werden, so ist der Schalter 92 zur Unterbrechung der Erregung der Spule 85 auszuschalten. Unter der Wirkung der Kupplungsfeder 88 kommen die beiden Kupplungshälften 86 und 87 außer Eingriff und in ihre normale Stellung. Für den Fall, daß der Läufer 83 im Augenblick der Ausschaltung der Selbststeuerung gegen den Ständer 82 verlagert sein sollte, verbleibt er in dieser Stellung und in ihm ein Impuls; denn der Läufer ist allein nicht in der Lage, in eine Nullstellung, d. h. in eine Stellung zurückzukehren, in der die elektrische Achse der Läuferwicklung 83 senkrecht zur Resultierenden des Magnetfeldes im j Ständer 82 liegt. Wegen eines solchen Impulses würde nach dem Übergang von der Handsteuerung auf die: Selbststeuerung ein Synchronismus zwischen dem Abweichungsimpuls und dem Seitenruder 22 gestört sein. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, daß die Läuferwicklung 83 beim Ausschalten der Selbststeuerung in ihre Nullstellung zurückkehrt. Hierzu dient nach dem dargestellten Beispiel ein um einen Zapfen 96 schwenkbar gelagerter Hebelarm und ein um denselben Zapfen gelagerter Arm 97. Die freien Enden. der beiden Hebelarme sind z. B. mittels einer Feder 98 miteinander verbunden. Ein Mitnehmer 99 ist an der Welle 84 befestigt und trägt einen Stift ioo, der zwischen die beiden Arme 95 und 97 greift, so daß bei einer Drehung der Welle 84 im Uhrzeigerumlaufsinne der Stift ioo den Arm 95 auswärts schwenkt. Sobald das eine solche Drehung verursachende Drehmoment auf die Welle 84 verschwindet, bringt die Feder 98 den Arm und den Stift in die neutrale Stellung zurück. Sinngemäß ist bei umgekehrter Drehbewegung der Welle 84 ein Ausschlag des Armes 97 gegeben. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Läufer 83 vor Wiedereinschalten der Selbststeuerung stets eine elektrische Nullstellung einnimmt. Damit sind die Voraussetzungen. für eine selbsttätige Synchronisierung der Selbststeuerung gegeben, so daß bei deren. Einschalten heftige Stöße und sonstige Störungen vermieden werden.
Der in der Läuferwicklung 83 erzeugte Impuls gelangt durch Leitungen toi zum Hilfsverstärker 18 und von diesem über den Widerstandssatz 20 in der noch zu beschreibenden Weise zu der einen Phase eines Zweiphaseninduktionsmotors io2 der Seitenruderbetätigungsvorrichtung 2i. Die Leitungen ioi sind an die Klemmen eines Widerstandes 103 eines Verstärkers 18 angeschlossen (vgl. Abb.4). Dieser Widerstand liegt am Gitter io.I einer Vakuumröhre i o5, deren Anode i o6 über zwei Leitungen 107; 108 mit den Gittern zog und ilo zweier Röhren i i i, 11:2 verbunden ist. Von den Anoden 113 und 114 dieser Röhren- führen Leitungen 115, 116 zu einer geteilten Sekundärwicklung 117 eines Transformators. dessen Primärwicklung 118 von einer Wecbselstromquelle, z. B. dem Wechselstromgenerator 30, über Leitungen i i9, i2o gespeist wird.
Zwischen jeder Anode 113, 114 und ihrer Verbindung mit der Sekundärwicklung 117 sind magnetische Rückkopplungen 121, 122 vorgesehen. Diese bestehen aus einem (nicht dargestellten) Weicheisenkern mit Primärwicklung 123, 124, die in Reihe geschaltet und an eine Stromquelle angeschlossen sind, z. B. über die von den Leitungen 119, 12o abzweigenden, Leitungen 125, 126. Zur Rückkopplung gehört ferner je eine Sekundärwicklung 127, 128. Diese beiden Wicklungen sind in Reihe und in Gegenschaltung angeordnet sowie mit Abführungsleitungen 129, 130 versehen. Zu erwähnen ist schließlich eine Sättigungswicklung 131, 132 in den Leitungen 115, 116.
Solange das Flugzeug seinen vorgegebenen Kurs einhält und also keine Abweichungsimpulse auftreten, treten an den Gittern 1o9 und 11o keine Impulse auf, so daß der gesamte Stromkreis ausgeglichen und der Strom in den Abführungsleitungen 129 und 13o Null ist. Da die Sekundärwicklungen in. Reihe und Gegenschaltung angeordnet sind, gleichen sich nämlich die in diesen. induzierten Ströme gegenseitig aus. Beim Auftreten einer Kursabweichung ergeben sich Impulse an den Gittern 1o9 der Röhren i i i und 112. Diese mögen positiv sein. Dasselbe gilt dann für den Strom an der Anode 113 der Röhre i i i, während der Strom an der Anode 114 der Röhre 112 negativ ist und deshalb in der Leitung 116 kein Strom fließt. Dagegen tritt ein pulsierender Strom in der Leitung i 15 und damit in der Wicklung 131 auf, der den Kern der Rückkopplung 121 sättigt, so daß der in der Sekundärwicklung 127 induzierte Strom abnimmt. Infolgedessen ist der Kreis nicht mehr ausgeglichen, und es tritt ein Strom in den Abführungsleitungen 129 und 130 in einer Richtung auf.
Bei einer. Kursabweichung in entgegengesetzter Richtung ist an den Gittern iog und iio ein negativer Impuls gegeben; so daß zur Anode 113 kein Strom gelangt, wohl aber zur Anode 114 und zur Leitung 116. Folglich wird der Kern der Rückkopplung 122 gesättigt. Die in der Sekundärwicklurig 128 induzierten Ströme nehmen ab, und es wird wieder das Gleichgewicht des Kreises gestört, mit dem Ergebnis, daß in den Abführungsleitungen 129 und 130 ein Strom in entgegengesetzter Richtung auftritt. Daraus ergibt sich eine Unterscheidung im Sinne der verschiedenen Ausschlagrichtungen des Seitenruderhilfsmotors.
Die Abführungsleitungen 129 und 130 sind über einen im Widerstandssatz 20 vorgesehenen Umkehrschalter 133 an die eine Phasenwicklung 134 (Abb. 2) des Zweiphasenmotors io2 angeschlossen, dessen andere Wicklung 135 an dem Wechselstromgenerator 30 liegt und also ständig gespeist wird. Der Motor 102 soll die Seitenruderhilfsvorrichtung 21 antreiben, wozu seine Welle 136 ein Triebrad 137 dreht, das über Zahnräder 138 und 139 auf die Welle 14o arbeitet. Am Ende der Welle i4o ist der Kern 142 eines Elektromagneten angeordnet, dessen Spule 141 über 143 geerdet und über 144 mit dem Hilfskupplungsschalter 92 verbunden ist. Bei eingelegtem Schalter wird die Spule 141 erregt und der Magnetkern entgegen der Wirkung einer Feder 145 nach außen bewegt, bis eine an der Welle 140 angebrachte Kupplungshälfte 146 in Eingriff mit der zugehörigen Kupplungshälfte 147 einer Welle 148 kommt, d. h. eine Triebverbindung zwischen dem Motor 102 und der Welle 148 hergestellt ist. Diese treibt über Zahnräder 149, I50 eine Welle 151.
Zwischen die Welle 151 und das Ruder ist eine Untersetzung eingeschaltet, im dargestellten Beispiel ein Umlaufgetriebe mit einem Sonnenrad 152 und zwei Planetenrädern 153, 154, die beide in die Innenverzahnung 155 eines feststehenden Gehäuses 156 eingreifen und mittels Zapfen 157, 158 einen Käfig 159 tragen, der eine mit einem zweiten Sonnenrad 161 versehene Welle 16o aufnimmt. Dem Sonnenrad 161 sind gleichfalls zwei Planetenräder 162 und 163 zugeordnet, die mit einer zweiten Innenverzahnung 164 des Gehäuses 156 'kämmen und einen zweiten Käfig 165 mit einer Antriebswelle 168 tragen, an die das Seitenruder 22, z. B. mittels eines Seiles 169, angeschlossen ist. Gegebenenfalls können zwischen die Welle 168 und das Seitenruder noch weitere Untersetzungsstufen eingeschaltet werden.
Zur Erzeugung eines Nachlaufimpulses bei Einschalten des Motors 102 und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Seitenruder und dem Impulsgeber dient !beim dargestellten Beispiel eine induktive Nachlaufvorrichtung 17 mit einem Dreiphasenständer 172, der vom Wechselstromgenerator 30 gespeist wird, und einem Läufer, dessen Wicklung 173 mit dem Ständer induktiv gekoppelt ist und von einer Welle 174 mit einem Triebrad 175 getragen wird. Die Läuferwicklung 173 wird über eine Untersetzung 176 (mit dem Rad 139) vom Rad 137 des Motors 102 angetrieben. Für gewöhnlich ist die elektrische Achse der Wicklung 173 senkrecht zum resultierenden Magnetfeld des Ständers gerichtet. Wird beim Arbeiten des Motors 102 die Läuferwicklung 73 aus dieser Nullstellung herausgeführt, so wird in ihr ein Impuls induziert und dem Gitter io4 der Röhre io5 zugeführt, und zwar über 177 und einen Widerstand 178 (Abb. 4). Dieser an einem Ende geerdete Widerstand hat einen Abgriff 179, an den ein zweiter Widerstand 181 mit einem Abgriff 182 angeschlossen ist. Hierdurch wird der Nachlaufimpuls dem (primären) Abweichungsimpuls überlagert. Der in der Läuferwicklung erzeugte Impuls ist dem Abweichungsimpuls entgegengerichtet und nimmt mit dem Ruderausschlag so lange zu, bis beide Impulse einander gleich sind und damit die Wirkung des Abweichungsimpulses aufgehoben wird. Der Motor 102 wird -dann stromlos, und das Seitenruder hat seinen Ausschlag nach Maßgabe des Abweichungsimpulses erreicht.
Mit Erreichen dieses Seitenruderausschlages tritt das Flugzeug seine Rückkehr zum vorgegebenen Kurs an. Damit nimmt aber auch der Abweichungsimpuls ab, so daß der Nachlaufimpuls der Läuferwicklung 173 (der seinen Höchstwert erreicht hat) zu überwiegen beginnt und den Motor zog in entgegengesetzter Richtung in Bewegung setzt, d. h. das Seitenruder in seine Nullstellung zurückbringt. Die Umkehr der Motordrehrichtung veranlaßt der Strom, der in, der einen der beiden Sättigungswicklungen 131, 132 fließt, während die andere Sättigungswicklung in Frage kam, als das Flugzeug von seinem vorgegebenen Kurse abzuweichen begann, also der Abweichungsimpuls im Zunehmen begriffen war. Mit Umkehr der Drehrichtung des Motors io2 nimmt der Impuls in der Läuferwicklung 173 ab, bis der Läufer seine Nullstellung erreicht hat. Alsdann sind Seitenruder und Abweichungsimpuls synchron, und zwar ohne mechanische Nachlaufverbindungen, wie Seile u. dgl., zwischen dem Seitenruder und dem Impulsgeber: Dabei ist wesentlich, daß die induktive Nachlaufvorrichtung 171 auf derselben Seite der Hilfskupplung wie der Motor io2 angeordnet und so eingerichtet ist, daß sie lediglich vom Motor, nicht vom Ruder beeinfiußt wird.
Mit einer Steuerung nach der Abweichung allein ist ein schwingungsfreies Rückführen auf den vorgegebenen Kurs nicht möglich, d. h. es läßt sich ein periodisches Abklingen der Kursabweichung auf Null nicht erzwingen. Vielmehr treten mehr oder weniger Schwingungen um den Sollwert (den vorgegebenen Kurs) auf.
Eine aperiodische Steuerung ist zu erreichen, wenn dem Abweichungsimpuls ein der Geschwindigkeit der Abweichung folgender Impuls überlagert wird. -Demgemäß ist ein Schwenkgeschwindigkeitskreisel vorgesehen, dessen elektrisch angetriebener Läufer 184 (Abb.2) normalerweise eine waagerechte Umlaufachse 185 'hat und in einem Rahmen 186 gelagert ist. Dieser batLagerzapfen 187 und 188 senkrecht zur Läüferumlaufachse 185 und ist z. B. mittels Federn 189 gefesselt, damit in bekannter Weise aus der Kreiselpräzession ein Schwenkgeschwi;ndigkeitsimpuis gewonnen werden kann. Für die Erzeugung eines elektrischen Impulses nach Maßgabe .der Kreiselpräzession ist ein Dreiphasenständer igi und ein mit diesem induktiv gekoppelter Läufer 192 vorgesehen, der (über 193) an den Wechselstromgenerator 3o angeschlossen ist. Den Läufer trägt der Lagerzapfen 188, dessen Zahnsektor 194 mit einem Rad 195 einer Spindel 196 kämmt. An dieser ist ein Zeiger 197 für eine Skala 198 befestigt. Der Zeiger 19.7 schlägt nach Maßgabe der Schwenkgeschwindigkeit des Flugzeuges aus und zeigt diese also an.
In jeder der drei Ständerwicklungen igi wird eine Spannung nach Maßgabe,der Winkellage einer jeden Wicklung relativ zum Läufer 192 erzeugt und über Leitungen i99 den. Ständerwicklungen Zoo eines induktiven Empfängers toi zugeführt. Ein mit den Ständerwicklungen induktiv zusammen-: arbeitender Läufer 202 wird von einer drehbar gelagerten Welle 203 getragen.
Hat der Läufer 192 eine Stellung, in der die Winkelgeschwindigkeit des Flugzeuges Null ist, so liegt die elektrischeAchse desEmpfängerläufers 2o2 senkrecht zum resultierenden Magnetfeld des Ständers Zoo. Demgemäß wird im Läufer 2o2 keine Spannung induziert. Tritt beim Abweichen. vom Kurs eine Winkelgeschwindigkeit auf, so wird :der Läufer i92 relafiv zum Ständer 193 :gedreht, d. h. in jeder Ständerwicklung die induzierte Spannung geändert. Diese Änderungen werden dem Ständer 2oö mitgeteilt, so daß .dieResultierende des Mägnetfeldes am Empfängerständer gegen den Läufer 200 verlagert und in .diesem eine Spannung nach Maßgabe der Winkelgeschwindigkeit des Flugzeuges induziert wird.
Die so erzeugte Spannung gelangt vom Läufer 2o2 über Leitungen 204 zum Widerstand 181 (:des Widerstandssatzes 2o in Abb. 4) und wind dem in der Läuferwicklung 175 erzeugten Nachlaufimpuls überlagert sowie mit ihm .zusammen durch die Leitung 183 dem Gitter 104 der Röhre io5 zugeführt. Auf diese Weise werden drei Impulse, nämlich ein Abweichungs-, ein Win:kelgeschwindigkeits- und ein Nachlaufimpuls, am Gitter ioq. miteinander im Sinne einer algebraischen Addition gemischt. Der Mischimpuls bestimmt dann das Arbeiten des Induktionsmotors io2.
Zu Beginn einer Kursabweichung, d. h. also, wenn eine solche im Entstehen begriffen ist, unterstützt der dem Nachlaufimpüls entgegengerichtete Geschwindigkeitsimpuls den Abweichungsimpuls, so daß das Ruder bereits zu Beginn der Abweichung, d. h. bei deren Aufkommen, schneller ausgeschlagen wird als im Falle eines Abweichun.gsimpulses allein. Bei derRückkehr zum vorgeschriebenen Kurs wirkt der Geschwindigkeitsimpuls, da nunmehr die Winkelgeschwindigkeit des Flugzeuges ein anderes Vorzeichen hat, dem Abweichu:ngsimpuls entgegen und unterstützt also den Nachlaufimpuls. Damit wird aber einem Überfahren .des vorgegebenen Kurses im Zuge der Rückkehr zu diesem wirksam begegnet. Dies ist im übrigen in der Natur des Geschwindigkeitsimpulses -begründet, der :dem Abweichungsimpuls voreilt, damit also eine Art Vorhalt ergibt, durch den .der Ruderausschlag anfänglich verstärkt und mit beginnender Rückkehr zum Sollkurseine Bremswirkung gegen ein Übersteuern ausgeübt wird. Die Ruderstellung richtet sich also nach der algebraischen Summe des Abweichungs und des Geschwindigkeitsimpulses.
Durch Einstellen des Angriffes 179 (Abb.4) am Widerstand 178 kann die Beziehung zwischen dem Ruderaüsschlagwinkel und dem Impuls beliebig geändert werden. Ebenso läßt sich die Größe des Geschwindigkeitsimpulses .durch Einstellen des Abgriffes 182 am Widerstand 181 ändern. Alle diese veränderlichen Größen sind am Widerstandssatz 2o vereinigt und ermöglichen eine bequeme Anpassung der Selbststeuerung an die dynamischen Eigenschäften einer gegebenen Flugzeugtype im Sinne einer Dämpfung des Flugzeuges und der Selbststeuerung.
Quer- und Höhensteuerung Die Impulse zur Steuerung um die beiden anderen Flugzeugachsen (Beherrschung der Quer- und Längsneigungen) werden, wie erwähnt, von einem Horizontkreisel abgeleitet, dessen elektrisch angetriebener Läufer 2o5 (Abb. 3) gewöhnlich eine lotrechte Umlaufachse hat und in einem Gehäuse 2o6 gelagert ist. Dieses wird mitwaagerechter Schwenkachse 2o7 in einem Rahmen 2o8 gehalten, den ein Zapfen 2o9 mit zur Achse 207 senkrechter Achse trägt. Der Zapfen 2o9 ist parallel zur Flugzeuglängsachse gerichtet, so daß also die Achse 207 parallel zur Flugzeugquerachse verläuft. 'Bei Querneigungen des Flugzeuges schlägt der Kreisel um die Achse 2o9 und bei Längsneigungen um die Achse 2o7 aus. Der Kreisel kann, wie üblich, als künstlicher Horizont verwendet und mit einer Horizontstange 2io ausgerüstet werden, die sich gegen eine Maske 211 auf und ab bewegt. Diese Maske ist mit der durch den Zapfen 2o9 bestimmten Querneigungsachse verbunden. DieStange 21o trägt ein Hebel 212 mit Schwenkzapfen 213 und Längsschlitz 24. In diesen greift ein Stift 215 ein, der an einem an der Längsneigungsachse 207 angebrachten Arm 216 befestigt ist.
Zur Erzeugung eines elektrischen Impulses nach Maßgabe der Querneigungen dient eine Vorrichtung 217 mit einem Dreiphasenständer 218 und einem mit diesem induktiv gekoppelten Läufer219, dessen Wicklung auf dem Lagerzapfen 2o9 angeordnet und an die Wechselstromquelle des Flugzeuges angeschlossen ist. Bei fehlender Querneigung werden in den Ständerwicklungen Spannungen nach Maßgabe der Winkellage einer jeden Wicklung relativ zum Läufer erzeugt. Vom Ständer 218 führen Leitungen ,22o zum Dreiphasenständer 221 eines induktiven Empfängers 222, dessen Läuferwicklung 223 von einer drehbar gelagerten Welle 224 getragen wird. In derSollage hat die Läuferwicklung 223 eine normale Stellung, in der ihre elektrische Achse senkrecht zur Resultierenden des Ständermagnetfeldes gerichtet ist. Treten Querneigungen auf, so wird der Läufer 219 vom Zapfen 2o9 gedreht. Dadurch werden die im Ständer induzierten Spannungen geändert und diese Änderungen dem Ständer 22i des Empfängers mitgeteilt. Infolgedessen dreht sich das resultierende Magnetfeld dieses Ständers gegenüber dem Läufer des Empfängers, wodurch in der Wicklung 223 eine Spannung nach Maßgabe der Flugzeugque,rneigung induziert wind. Diese Spannung gelangt über Leiter 226 zum Widerstand 227 (Abb.4) des Hilfsverstärkers 18 und weiter zum Gitter 228 einer Vakuumröhre 229. Deren Anode 230 ,ist über zwei Parallelwege an die Gitter 23 i, 232 der Röhren 233, 234 angeschlossen. Von deren Anoden 235 und 236 führen Leitungen 237 an die Leitungen 115, 116, d. h. an die Enden der geteilten Sekundärwicklung i 17.
Jeder Anodenstromkreis enthält magnetische Rückkopplungen 238 und 239, die beide aus (nicht dargestellten) Weicheisenkernen bestehen. Auf diese aufgebrachte Primärwicklungen 240, 241 sind zueinander in Reihe geschaltet und über Leitungen 242, die von den Leitungen 118, i i9 abzweigen, mit dem Wechselstromgenerator 30 verbunden. Sekundärwicklungen 243 und 244 sind zueinander in Reihe und in Gegenschaltung angeordnet. Von diesen Wicklungen zweigen Abführungsleitungen 245 ab, die über einen im Widerstandssatz vorgesehenen Umkehrschalter 246 mit der einen Wicklung 247 eines Zweiphaseninduktionsnnotors 248 (Abb.3) verbunden sind. Dieser Motor dient zur Steuerung des Querruders 24.
Für die Rückkopplungen nach Abb.4 vorgesehene Sättigungswicklungen 249 und 25o sollen die Drehrichtung des Motors 248 bestimmen. Wie für die Seitensteuerung beschrieben, erzeugt der Querneigungsimpuls nach Maßgabe der Flugzeugquerneigungen einen pulsierenden Strom in der einen oder der anderen der Sättigungswicklungen249, 25o, so daß die in der einen oder der anderen der Sekundärwicklungen 243, 244 induzierten Ströme abnehmen und also in den Abführungsleitungen 245 ein Strom in der einen oder der anderen Richtung auftritt zwecks Erregung der Spule 247 des Motors 248, dessen andere Spule 251 ständig vom Wechselstromgenerator gespeist wird.
Wie bei der Seitensteuerung ist eine Hilfskupplung 252 zwischen dem Motor 248 und der Ruderwelle 253 vorgesehen. Von dieser können Seile 255 od. dgl. zum Querruder 24 führen. Von den beiden Kupplungshälften 256, 257 ist die eine unter Zwischenschaltung einer Untersetzung 258 mit der Ruderwelle 253 verbunden. Es handelt sich dabei um dieselbe Untersetzung, wie sie für die Seitensteuerung beschrieben ist (vgl. feststehendes Gehäuse 259 nach Abb. 3 und Gehäuse 159 nach Ab.b. 2) . Die andere Kupplungshälfte nimmt eine Welle 26o auf, die axial zu einem Zahnrad 261 verschoben werden kann, aber undrehbar mit diesem verbunden ist. Eine über eine Leitung 263 geerdete Magnetspule ist über eine Leitung 264 an den Schalter 92 angeschlossen, der zur Erregung des Magneten einzuschalten ist. Nach Erregung bringt der Magnetkern 265 gegen die Wirkung einer Feder 266 die beiden Kupplungshälften 256, 257 miteinander in Eingriff.
Eine zur Dämpfung der Ruderausschläge dienende Nachlaufvorrichtung 267 zeigt einen tnit dem Wechselstromgenerator des Flugzeuges verbundenen Dreiphasenständer268 und eine mit d.ieseminduktiv gekoppelte Läuferwicklung 269. Diese wird von einer Welle 270 getragen, deren Zahnrad 271 unter Vermittlung eines Unterset:zungsgetriebes mit dem Zahnrad 261 in Triebverbindung steht, so daß die Läuferwicklung 269 mit beginnender Drehung des Motors 248 unverzüglich aus ,der Nullstellung herausbewegt und eine Spannung in der Läuferwicklung induziert wird.
Diese Spannung gelangt über Leitungen 273 zu einem Widerstand 274 (Abb. 4), der zum Widerstandssatz 2o gehört, auf einer Seite geerdet und mit einem Abgriff 275 versehen ist. An diesen ist eine Leitung 276 angeschlossen, die den Nachlaufimpuls dem Querneigungsimpuls am Gitter 228 der Röhre 229 überlagert, so daß der Motor 248 nach der algebraischen Summe des Querneigungs- und Nachlaufimpulses arbeitet. Das Verhältnis zwischen dem Qüerruderausschlag und dem Querneigungsimpuls kann durch Einstellen des Abgriffes 275 am Widerstand 274 beliebig geändert werden.
Der Umkehrschalter 246 liegt zwischen dem Ausgang der Sekundärwicklungen der beiden magnetischen Rückkopplungen und der veränderlichen Phase des Motors 248 und bestimmt von Anfang an den richtigen Drehsinn,dieses Motors (vgl. Umkehrschalter 133 der Seitensteuerung).
Einen elektrischen Impuls nach Maßgabe der Längsneigung erzeugt eine Vorrichtung 277. Diese zeigt einen Ständer 278 mit zwei in Reihe und in Gegenschaltung gewickelten Spülen 279 und 28o und mit, drei Anzapfungen für den Anschluß an die Wechselstromquelle des Flugzeuges. EinLäufer284 mit NVeicheisenkern sitzt auf :dem Lagerzapfen 207 und hat für gewöhnlich relativ zum Ständer eine solche Stellung, daß die im Ständer induzierten Ströme gleich und einander entgegengesetzt sind und die ganze Anordnung im Gleichgewicht ist. Bei auftretenden Längsneigungen wird der Läufer 28 relativ zum Ständer verschwenkt. Dadurch wird das Gleichgewicht der Spannungen im Läufer gestört und im Ständer ein Impuls erzeugt, dessen Phase sich beim Durchgang durch Null umkehrt. Dadurch wird die Längsneigungsrichtung -(Aufwärts- oder Abwärtsneigen) erfaßt.
Von den Ständern 278 führen Leitungen 28i,282, 283 zu den drei Ständerspulen 286 eines induktiven Empfängers --85. Dessen mit den Ständerwicklungen induktiv gekoppelte Läuferwicklung 287 nimmt eine Welle 288 auf. Bei Längsneigungen wird infolge der Gleichgewichtsstörung an 279 und 280 auch das Gleichgewicht in 286 gestört, so daß die elektrische Achse der Läuferwicklung nicht mehr ihre normale Lage zur Resultierenden des Ständermagnetfeldes hat und in der Läuferwicklung eine Spannung nach Maßgabe der Flugzeuglängsneigung induziert wird.
Diese Spannung gelangt über Leitungen 29o zum Widerstand 291 des Hilfsverstärkers (.@1@1@. 4) und dann zum Gitter 292 einer Vakuumröhre 293, deren Anode z94 über zwei parallele Leitungen mit den Gittern 295 und 296 der Röhren 297 und 298 verbunden ist. Die Anoden 299 und 3oo der letztgenannten Röhren sind über Leitungen 301 an die Enden der Sekundärwicklung I I7 angeschlossen: Im übrigen sind auch hier zwischen den einzelnen Anodenstromkreisen magnetische Rückkopplungen 302 und 303 vorgesehen. Dabei handelt es sich wieder um (nicht dargestellte) Weicheisenkerne mit je zwei in Reihe geschalteten und an die Wechselstromqüelle angeschlossenen Primärwicklungen 304, 305: Die `Sekundärwicklungen 307, 308 sind in Reihe und in Gegenschaltung gewickelt und an Ausgangsleitungen 3o9 angeschlossen, die über einen (zum Widerstandssatz 2o gehörenden) Umkehrschalter 310 zu der einen Wicklung 3I I eines Zweiphaseninduktionsmotors 312 führen, .der zum Verstellen des Höhenruders 26 (Abb. 3) bestimmt ist. Sättigungswicklungen 313 und 314 (A.bb.4) sind für jede Rückkopplung vorgesehen und sollen die Drehrichtung des Motors 312 bestimmen. Wie zur Seiten- und Quersteuerung erörtert, ergibt der Längsneigungsimpuls, je nachdem, ob sich das Flugzeug aufwärts oder abwärts neigt, einen pulsierenden Strom in ,der einen oder anderen der beiden Sättigungswicklungen 313, 314. Demgemäß nehmen,die Ströme in einer der beiden Sekundärwicklungen 307, 3o8 ab, so daß in,den Abführungsleitungen 309 ein Strom in der einen oder oder anderen Richtung fließt und die Spule 311 des Motors 312 erregt, dessen andere Spule 315 ständig von der Wechselstromquelle des Flugzeuges gespeist v-ird.
Wie im Falle der Seiten- und Quersteuerung ist zwischen dem Motor 3i2 und einer Antriebswelle 3z7 für das Höhenruder 26 eine Hilfskupplung 3r6 vorgesehen, deren eine Kupplungshälfte unter Zwischenschaltung einer Untersetzung 322 mit der Welle 3I7 verbunden ist, während die andere Kupplungshälfte von einer Welle 324 getragen wird. Diese kann sich in einem Zahnrad 325 verschieben. mit dem sie undrehbar verbunden ist. Ein Elektromagnet dient zur Steuerung der Kupplung und besitzt eine Spule326 und einen Kern 329, der nach Erregung des Magneten (Einlegen desSchalters 92) unter Spannen einer Kupplungsfeder 33o die beiden Kupplungshälften 320 und 321 in Eingriff bringt.
Im übrigen ist auch für die Höhensteuerung eine induktive Nachlaufvorr.ichtung 331 vorgesehen, deren Ständerwicklungen 332 von der Wechselstromquelle des Flugzeuges gespeist werden und deren mit den Ständerwicklungen induktiv gekoppelte Läuferwicklung 333 auf einer Welle 334 angeordnet ist. Diese steht vermittels eines Triebrades 335 und einer Untersetzung 336 mit dem Motor 312 in Triebverbindung, so daß die Läuferwicklung 333 mit beginnendem Umlauf des Motors 312 ihre normale Nullstellung unverzüglich verläßt und eine Spannung induziert.
Der so induzierte elektrische Nachlaufimpüls kommt über Leitungen 337 zu einem zum Widerstandssatz 2o gehörenden Widerstand 338 (Abb. 4), von dessen Abgriff 339 eine Leitung 340 zum Gitter 292 führt und den Nachlaufimpuls dort dem Längsneigungsmpuls überlagert. Das Verhältnis zwischen dem Ausschlag des Höhenruders und dem Längsneigungsimpuls kann durchEinstellen desAbgriffes 339 leicht geändert werden. DerUmkehrschalter3ro zwischen dem Ausgang ;der Sekundärwicklungen der beiden Rückkopplungen und der veränderlichen Phase 3I2 bestimmt von Anfang an den richtigen Drehsinn des :Motors.
Dem Längs- und Querneigungsimpüls wird nach dem Gesagten ein Geschwindigkeitsimpuls nicht überlagert. Dieses ist nicht erforderlich, weil eine ausreichende Eigendämpfung gegeben ist. Soll dennoch mit Geschwindigkeitsimpulsen gearbeitet werden, so können solche von den Hilfsanzapfungen 341 und 342 (Abb. 4) abgenommen und den Gittern 228 und 292 der Röhren 229 und 293 zugeführt werden. Eine Hilfsanzäpfung 3q:3 im Kürss.teuernetzwerk gestattet das Arbeiten mit einem von einem Radiokompaß (statt vom Kreiselkompaß) stammenden Richtungsimpuls. Dabei sind keine mechanischen Änderungen der Selbststeuerung erforderlich. Vielmehr braucht der vom Kreiselkompaß abgeleitete Impuls nur abgeschaltet und eine Verbindung zum Radiokompaß hergestellt zu werden, :dessen Impuls alsdann dem Gitter 104 der Röhre io5 unmittelbar zugeführt werden kann.
Arbeitsweise Es sei davon ausgegangen, daß ,der Pilot des einen waagerechten vorgegebenen Kurs fliegenden Flugzeuges von der Handsteuerung auf Selbststeuerung umschalten will, damit diese selbsttätig den vorgeschriebenen Kurs einhält.
Dazu werden die beiden Schalter 92 und 94 (Abb. 2) eingeschaltet und dadurch sowohl 'die Kupplung 86, 87 zwischen den beiden Läuferwellen So und 84 als auch die Kupplungen zwischen den Motoren 102,248 und 312 einerseits und den jeweils zugehörigen Rudern (Seitenruder 22, Querruder 24 und Höhenruder 26) andererseits eingerückt.
Weicht das Flugzeug von seinem vorgegebenen Kurs ab, so ändern sich,die in der Sekundärspule37 des Kreiselkompasses induzierten Spannungen nach Maßgabe dieser Abweichung. Diesen Änderungen folgen die Spannungen in den Ständerwicklungen 42, so .das sich in .diesem Ständer das resultierende Magnetfeld verlagert und eine Spannung in der Läuferwicklung 49 irnduzfert. Der so erzeugte Impuls gelangt nach Passieren des Verstärkers 16 zur Spule 53 des Motors 54. Üies.er wird also erregt und bringt die Läuferwicklung 49 vermittels der Untersetzung 6o in eine neue Nullstellung, in welcher der Impuls verschwindet und der Motor 54 stromlos wird.
Die Neueinstellung der Läuferwicklung 49 aus ihrer ursprünglichen Nullstellung in die neue Nullstellung hat auch ein Verstellen des Läufers 83 im Gefolge, d. h. eine Zugordnung der Stellung des Systems 82, 83 zur neuen Nullstellung der Läuferwicklung 49. In der Läuferwicklung 83 wird eine Spannung erzeugt, die nach Verstärken im Hilfsverstärker 18 über den Widerstandssatz 20 zur Spule 134 des Seitenrudermotors 102 gelangt, so daß das Seitenruder 22 ausgeschlagen und gleichzeitig die Läuferwicklung 173 des Nachlaufsystems 171 gegen den Ständer 172 gedreht und. also ein Nachlaufimpuls in der Wicklung 173 erzeugt wird. Dieser wird im Verstärker 18 dem primären Abweichungsimpuls überlagert. Dabei sind Abweichungsimpuls und Nachlaufimpuls einander entgegengerichtet, so daß mit Erreichen einer Gleichheit beider Impulse der Seitenrudermotor io@#-" zur Ruhe kommt. In dieser Stellung ist das Seitenruder 22 um einen gegebenen Winkel ausgeschlagen. Mit beginnender Rückkehr zum vorgegebenen Kurs nimmt der Abweichungsimpuls ab, so daß der Nachlaufimpuls überwiegt und demgemäß der Motor 102 sich in entgegengesetzter Richtung in Bewegung setzt, also das Seitenruder 22 sowie gleichzeitig die Läuferwicklung 173 des NachlaufsYstems 171 in die Nullstellung zurückführt, bis schließlich der Seitenrudermotor 102 stromlos wird. Beim Auftreten einer Kursabweichung macht sich außerdem eine Präzession des Geschwindigkeitskreisels 184 (gegen die Wirkung seiner Fesselungsfeder 189) bemerkbar in der Weise, daß die Läuferwicklung, 192 aus ihre Nullstellung herausbewegt und dadurch eine Spannungsänderung in den Ständerwicklungen igi verursacht wird. Diese Änderungen werden den Wicklungen Zoo des Empfängers toi mitgeteilt unter Erzeugung eines Impulses in der Läuferwicklung 2o2. Dieser Impuls ist ein Maß für die Schwenkgeschwindigkeit des Flugzeuges und wird im Verstärker 18 dem Abweichungs.impuls überlagert. Dabei sind, wie erwähnt, diese beiden Impulse zunächst einander gleichgerichtet, d. h. beide dem Nachlaufimpuls entgegengerichtet. Der Geschwindigkeitsimpuls unterstützt also anfänglich den A'bweichungsimpuls, was sich dadurch bemerkbar macht, daß das Seitenruder schneller ausgeschlagen wird. Außerdem ergibt sich ein größerer Seitenruderausschlag, bis der Nachlaufimpuls gleich der Summe aus Abweichungs- und Geschwindigkeitsimpuls geworden ist. Erst dann wird der Rudermotor io2 stromlos, und der Geschwirndigkeitsimpuls fällt sofort bis auf Null ab. Mit beginnender Rückkehr zum vorgegefbenen.Kurs nimmt der Abweichungsimpuls ab, und der Nachlaufimpuls überwiegt, kehrt also die Drehrichtung des Rudermotors um, so daß dieser das Seitenruder in die Nullstellung zurückschwenkt. Bei dieser Rückkehr hat die Schwenkbewegung eine entgegengesetzte Richtung, also auch der Geschwindigkeitsimpulse ein anderes Vorzeichen als vorher. Demgemäß unterstützt jetzt der Geschwindigkeitsimpuls den Nachlaufimpuls und wirkt wie dieser dem Abweichungsimpuls entgegen. Dies bedeutet eine beschleunigte Rückkehr des Seitenruders in seine Nullstellung.
Das Seitenruder kann unter gleichzeitigem Verschwindendes Nachlaufimpulses seine Nullstellung erreichen, bevor. das Flugzeug beim Rückschwenken zum vorgeschriebenen Kurs diesen erreicht hat. Dann hätte das, Flugzeug noch eine Winkelgeschwindigkeit, und der Geschwindigkeitsimpuls wäre noch nicht verschwunden, so daß der Rudermotor 102 unter der Wirkung dieses Impulses allein weiterarbeitet. Dabei entfernt sich jedoch die Läuferwicklung 173 des Nachlaufsystems aus der Nullstellung in der entgegengesetzten Richtung und erzeugt einen Nachlaufimpuls, der nunmehr dem Geschwindigkeitsimpuls entgegengesetzt ist: Demzufolge wird das Ruder in entgegengesetzter Richtung ausgeschlagen, bevor das Flugzeug seinen Kurs wieder erreicht hat. Es wird also, mit anderen Worten, das Flugzeug im Zuge Rückschwenkung in den ;Kurs gebremst 'und 'damit einem Überschwingen über den Kurs hinaus wirksam begegnet. Beim Verschwinden des Geschwindigkeitsimpulses wirkt der Nachlaufimpuls in, der Weise, klaß er das Seitenruder in, seine Nullstellung zurückführt. Mit deren Erreichen verschwindet der Nachlaufimpuls, und zwischen dem den Abweichungsimpuls erzeugenden Instrument und dem Seitenruder wird Synchronismus aufrechterhalten, und zwar ohne eine unmittelbare zwangläufige mechanische Verbindung zwischen beiden. .
Beim Auftreten von Längsneigungen ist im wesentlichen dieselbe Arbeitsweise gegeben, indem in den Ständerwicklungen 279-28o ein Impuls nach Maßgabe der Längsneigung erzeugt, durch den Läufer 287 des Empfängers wiedergegeben und dem Verstärker zugeführt wird, um schließlich den Höhenrudermotor 3I2 zu einem Ausschlag- des Höhenruders 26 zu veranlassen. Die Bewegung des Rudermotors 312 ergibt ihrerseits einen Nachlaufimpuls in der Läuferwicklung 333 des NachlaufsYstems 331. Dieser Nachlaufimpuls wird dem (primären) Längsneigungsimpuls überlagert. Mit Erreichen der Gleichheit beider Impulse wird der Rudermotor stromlos, und mit beginnender Rückkehr des Flugzeuges, d. h. mit beginnender Verkleinerung der zu beseitigenden Längsneigung, nimmt auch der Längsneigungsimpuls ab: Damit beginnt der Nachlaufimpuls zu überwiegen und kehrt den Drehsinn des Rudermotors um, schwenkt also das Höhenruder 26 in seine Nullstellung zurück. Bei deren Erreichen verschwindet der Nachlaufimpuls.
Querneigungen des Flugzeuges ergeben durch Drehen des Läufers 2i9 in .der Läuferwicklung 223 des Empfängers einen Querneigungsimpuls, der nach Durchlaufen des Verstärkers i8 den Querrudermotor 248 und. damit das Querruder 24 in Bewegung setzt. Auch hier bedingt das Arbeiten des Rudermotors einen Nachlaufimpuls (in der Läuferwicklung 269- des Nachlauf systems 267), der dem Querneigungsimpuls überlagert wird und der bei Gleichheit beider Impulse den Rudermotor 248 stromlos werden läßt.
Kommt der Querausschlag unter der Rudergegenwirkung zur Ruhe und beginnt anschließend, wieder kleiner zu werden (Rückkehr in die Solllage), so nimmt der Querneigungsimpuls ab, und der Nachlaufimpuls beginnt zu überwiegen. Dies bedeutet eine Umkehr der Drehrichtung des Rudermotors und Rückbewegung des Ruders in seine Nullstellung. Mit deren Erreichen verschwindet der Nachläufimpuls, und der Rudermotor wird stromlos: Wie im Falle der Seitensteuerung ist Synchronismus zwischen den Längs- und Querneigungsimpulsgebern einerseits und den zugehörigen Rudern andererseits gegeben, ohne daß es einer unmittelbaren zwangläufigen mechanischen Verbindung bedarf.
Gegebenenfalls kann für den Piloten am Steuerrad ein Notschalter vorgesehen werden, mit dem die Hilfskupplungen bequem ausgeschaltet `werden können. Durch Druck auf einen Knopf 4oi (Abb. 2) wird eine Spule402 erregt, so daß ihr Kern403 den Schalter 92 ausschaltet. Dadurch wird die Erregung der Spule 4o2 unterbrochen. Der Schalter 92 bleibt indessen so lange ausgeschaltet, bis er wieder von Hand in seine Einschaltstellung gebracht wird.
Bei der dargestellten Ausführung handelt es sich nur um ein Beispiel, auf dessen Einzelheiten die Erfindung keineswegs beschränkt ist. Vielmehr Sind mancherlei Abwandlungen im Rahmen der I rfindung möglich. So könnte z. B. statt eines besonderen künstlichen Horizontalkreisels für die Langs-und Querneigungsimpulse ein künstlicher Horizont verwendet werden, der als Stabilisierungsmittel für dem Kreiselkompaß dient.

Claims

PATENTANSPRACHE: i. Fahrzeugselbststeuerung für Fahrzeuge, insbesondere für Flugzeuge, die mit einem Richtungsimpuls nach Maßgabe einer Abweichung von einer vorgegebenen Richtung, einem vom Arbeiten eines elektrischen Ruderhilfsmotors abgeleiteten Nachlaufimpuls und einem Winkelgeschwindigkeitsimpuls der Kursabweichung arbeitet, gekennzeichnet durch elektrische Schaltmittel (I8, 2o) zur linearen. Kombination und Verstärkung aller drei Impulse zu einem verstärktenAusgangsimpuls, der eine lineare Funktion der drei Impulse ist und dem Hilfsmotor (io2) zugeführt wird.
2. Selbststeuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Größenverhältnis ;des Nachlaufimpulses zum Richtungsimpuls durch Einstellmittel (I79 275; 339) veränderlich ist.
3. Selbststeuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet daß das Größenverhältnis des Geschwindigkeitsimpulses zum Richtungsimpuls veränderlich ist.
4. Selbststeuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Richtungsimpuls der Nachlaufimpuls subtraktiv und der Geschwindigkeitsimpuls additiv überlagert ist, so daß der Geschwindigkeitsimpuls bei Richtungsabweichung den Richtungsimpuls verstärkt und den Nachlaufimpuls schwächt und bei Rückkehr i.n,die vorgegebene Richtung wegen Vorzeichenumkehr dem Richtungsimpuls entgegenwirkt und gleichsinnig mit dem Nachlauf impuls wirkt.
5. Selbststeuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Ruder (22, 24, 26) ein Röhrenverstärker (io5, 229, 293) und ein Widerstandsnetz (I03, 78, 18I-227, 274-29I, 338) vorgesehen ist und dem Gitter dieser Röhre eine Spannung zugeführt wird, die eine lineare Funktion der Impulse ist.
6. Selbststeuerung nach Anspruch 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß,der Nachlauf- und Geschwindigkeitsimpuls einem Verstärker (io5; 2ä9, 293) über einstellbare Widerstände (i78, I79-274 27S-338 339-18i, 182) des Widerstandsnetzes zugeführt werden, mit denen das Verhältnis der Stärke des Nachlauf- und des Geschwindigkeitsimpulses relativ zum Richtungsimpuls unabhängig veränderlich ist.
7. Selbststeuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Ruder (22, 24,:26) zwischen dem Röhrenverstärker (1O5, 229, 293) und dem Ausgang des Hilfsmotors (1ö2, 248, 312) eine Phasendiskriminator- und magnetische Verstärkeranordnung (III, 112, 121, I22-233, 2343 238, 239-297 298, 303) vorgesehen ist, .die durch eine Wechselspannungsquelle (ii9, i2o) symmetrisch und vom Ausgang des Röhrenverstärkers veränderlich gespeist wird und die dazu dient, dem Hilfsmotor einen verstärkten Steuerimpuls von veränderlicher Phase und Amplitude entsprechend !der Phase und Amplitude .der dem Eingang des Röhrenverstärkers zugeführten Gesamtimpulsspannung zuzuführen. B.
Selbststeuerung nach Anspruch 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet daß die Kombinations-und Verstärkungsmittel (i8, 20) zwei Einheiten aufweisen, von denen die eine für jede Ruder eine Steuerleitung vorsieht und die Eingangswiderstände (i03, 227, 29I), die Vakuumröhrenverstärker (I05, 229, 293) und die Phasendiskriminator- und magnetische Verstärkeranordnung enthält, während die andere Einheit (20) von der ersten räumlich getrennt ist und veränderliche Eingangswiderstände (i78, 274, 338 181) für die Nachlauf- und Geschwindigkeitsimpulse und damit alle Teile enthält, die zum Anpassen der Selbststeuerung an die dynamischen Eigenschaften eines gegebenen Fahrzeuges notwendig sind.
9. Selbststeuerung nach Artspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Impuls der Kombinationsvorrichtung als Wechselspannung veränderlicher Phase und Amplitude zugeführt wird und diese durch je einen induktiven Impulsgeber (42, 217, 277) für Richtungsimpuls (17i, 267, 33r), Nachlaufimpuls und den Geschwindigkeitsimpuls in Abhängigkeit von Richtung und Größe der Abweichung der betreffenden Steuerinstrumente (io, 2o6, 184) erzeugt werden, wobei ,die Phasenänderung auf eine Bezugswechselspannung bezogen ist. io. Selbststeuerung nach Anspruch I, 5 und 9 mit Mehrphaseninduktionsmotoren als Hilfsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die in Phase und Amplitude veränderliche Ausgangswechselspannung der Kombinationsvorrichtung (I8, 2o) den Steuerwicklungen (i34, 247, 3II) dieser Mehrphaseninduktionshilfsmotoren zugeführt wird.