DE921176C

DE921176C - Geraet zum Aufzeichnen des Weges von Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen

Info

Publication number: DE921176C
Application number: DESCH3717D
Authority: DE
Inventors: Frank Maeckbach; Wolfgang Schmid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-02-04
Filing date: 1944-02-04
Publication date: 1954-12-13

Description

Gerät zum Aufzeichnen des Weges von Land-, Wasser-oder Luftfahrzeugen Um den Weg eines Fahrzeuges, z. B. eines Torpedos, zu bestimmen, werden zwei Richtgeräte verwendet, von denen aus der Stand des Fahrzeuges laufend vermessen wird. Die Grundrichtung, auf die die Seitenwinkel bezogen werden, ist die Verbindungslinie zwischen den Standorten der beiden Richtgeräte. Die Meßergebnisse müssen entsprechend ausgewertet werden, um den Weg des Fahrzeuges, z. B. Torpedos, ermitteln und aufzeichnen zu können. Die hierzu erforderlichen umfangreichen Rechen- und Zeichenarbeiten nehmen erhebliche Zeit in Anspruch.
Neuerdings werden häufig derartige Fahrzeuge ferngesteuert. Es ist hierbei wünschenswert, die dem Fahrzeug erteilten Bewegungsänderungen aufzuzeichnen, damit diese mit dem tatsächlichen Weg des Fahrzeuges verglichen werden können.
Die nachstehend beschriebene Erfindung hat erstens die Aufgabe, durch ein Schreibgerät während des Vermessungsvorganges den Weg des Fahrzeuges zwangläufig aufzuzeichnen, derart, daß die im verkleinerten Maßstab vorgenommene Aufzeichnung der Bahnkurve des Fahrzeuges simultan und synchron mit dem Weg des Fahrzeuges erfolgt (Aufzeichnung der Istkurve). Die Erfindung sieht zweitens vor, durch ein Schreibgerät die dem Fahrzeug durch Fernsteuerung übermittelten Bewegungsänderungen simultan und synchron mit dem Kommandogerät im verkleinerten Maßstab aufzuzeichnen (Aufzeichnung der Sollkurve). An Hand der beiden aufgezeichneten Kurven, d. h. der Ist-und Sollkurve, können die Abweichungen zwischen der dem Fahrzeug befohlenen Bewegungsänderungen und dem tatsächlichen Weg festgestellt werden.
Durch die selbsttätig arbeitenden Aufzeichnungseinrichtungen tritt eine wesentliche Zeitersparnis ein. Ferner kann die Arbeitsgenauigkeit der Fernsteuerung in jedem Moment überprüft werden. Schließlich ist es auch möglich, mit Hilfe der aufgezeichneten Sollkurve noch nachträglich den Weg des Fahrzeuges, z. B. eines Torpedos, so zu korrigieren, daß dieses das gewünschte Ziel erreicht.
Abb. i zeigt die Aufstellung zweier Richtgeräte sowie den Ist- und Sollweg eines Fahrzeuges; die Abb.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Schreibgerät zum Aufzeichnen des Istweges; die Abb.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Schreibgerät zur Aufzeichnung des Sollweges; die Abb.4 zeigt in schematischer Darstellung ein Reibradgetriebe zur Steuerung des Aufzeichnungsgerätes; die Abb. 5, 5 a, 6, 6 a, 6 b, 6 c zeigen bauliche Einzelheiten der Anordnung.
Wie aus der Abb. i ersichtlich, werden zwei Richtgeräte, beispielsweise zwei Theodolite I und II, in einer gewissen Entfernung F-G voneinander aufgestellt. Im Punkt A erfolgt der Start des Fahrzeuges. Der Kurvenzug A-B-C-D-E gibt den tatsächlichen Weg des Fahrzeuges (Istkurve) an. Der gestrichelte Kurvenzug Al-Bi ci D1 El zeigt den befohlenen Weg (Sollkurve) an. Mit den beiden Richtfernrohren der Theodolite wird das Fahrzeug laufend verfolgt. Mit den Seitenrichtantrieben der Fernrohre sind elektrische Geber verbunden, die es ermöglichen, an einer dritten, durch Kabel mit den beiden Theodolitständen verbundenen Stelle zwei Empfängermotoren i und 2 synchron mit den Gebern zu steuern. jeder der beiden Empfängermotoren treibt über eine Schnecke ein Zahnsegment an.
Die Abb. 2 zeigt die beiden Empfängermotoren i und 2, die durch Kabel mit den Theodolitständen I und II verbunden sind. Die durch die Schnecken 3 und 4 angetriebenen Zahnsegmente 5 und 6 sind mit den Steuerarmen 7 und 8 starr verbunden. Diese Steuerarme können aus zwei geschlitzten Schienen bestehen, an deren Kreuzungspunkt ein Schreibstift g geführt wird. Bei richtig gewählter Übersetzung werden die Steuerarme simultan und synchron mit den Richtfernrohren der Theodolite geschwenkt, so daß der Schreibstift auf einem darunter befindlichen Meßblatt im verkleinerten Maßstab eine dem tatsächlichen Fahrzeugweg ähnliche Kurve aufzeichnet.
Die Abb. 2 stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar; selbstverständlich können die Schwenkarme sowie der Schreibstift g noch anders ausgeführt werden. Die Abbildung zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Gerätes. Zweckmäßigerweise wird man auch noch an dem Gerät eine Verstellvorrichtung vorsehen, die es ermöglicht, den Abstand der beiden Drehpunkte io und ii entsprechend dem Abstand F-G der beiden Theodolite zu ändern. Außerdem muß das Gerät noch mit einer Einrichte- und Entkupplungsvorrichtung versehen sein, die es ermöglicht, wenn die beiden Fernrohre der Theodolite auf die Basis eingerichtet werden, die Schwenkarme des Gerätes auf die Verbindungslinie der Drehpunkte einzurichten. Nach erfolgter Einrichtung bilden dann die Steuerarme des Schreibgerätes mit der Verbindungslinie ihrer beiden Drehpunkte dieselben Winkel wie die Richtfernrohre der Theodolite mit ihrer Basis. Es ist selbstverständlich auch möglich, an Stelle des Schreibstiftes g eine andere Markierungsvorrichtung zu verwenden. So kann z. B. auch mittels einer Lichtquelle an dem Kreuzungspunkt der Steuerarme eine photographische Aufzeichnung der Istkurve erfolgen. Auch kann eine Einrichtung zur Perforation des Meßblattes vorgesehen werden.
Die Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Schreibgerät zur Aufzeichnung der Sollkurve. Die Erfindung sieht vor, daß in einem Schreibgerät der Schreibstift zunächst mit konstanter Geschwindigkeit eine Kurve auf dem darunter befindlichen Meßblatt beschreibt. Durch Drehen eines Handrades soll die Schreibrichtung des Schreibstiftes laufend entsprechend der Stellung des Handrades geändert werden können, derart, daß die Kurventangente immer parallel zur Richtung Mittelpunkt-Anzeigemarke des Handrades ist.
Die Bewegung des Schreibstiftes wird erreicht, indem sie in zwei zueinander senkrechte Komponenten zerlegt wird. In der Abb. 3 ist HIK ein Stück der aufgezeichneten Bahnkurve. Im Punkt I der Kurve ist die Tangente an die Kurve gezeichnet und auf ihr die Geschwindigkeit h abgetragen. Die Geschwindigkeitsrichtung schließt mit der Y-Achse den Winkel (p ein. Tlx = V sin ep und V,y = cos p sind die rechtwinkligen Komponenten von V in Richtung der X- und Y-Achse. Es handelt sich also darum, ein Getriebe anzugeben, welches in jedem Augenblick die von einem mit konstanter Tourenzahl laufenden Motor gelieferte Geschwindigkeit automatisch in zwei Geschwindigkeiten zerlegt, die nach dem Kosinus bzw. Sinus des am Handrad eingestellten Kurswinkels gesteuert werden. Dabei ist das Handrad mit der Fernsteuervorrichtung so gekuppelt, daß die dem Fahrzeug durch die Fernsteuerung erteilten Richtungsänderungen mit der Richtungsänderung des Schreibstiftes genau übereinstimmen. Es ist ein Reibradgetriebe vorgesehen, das die automatische Zerlegung der Geschwindigkeit V in ihre Komponenten V, und Tos, vornimmt.
In der Abb. 4 ist eine Kugel mit dem Radius R dargestellt, auf der, um go° versetzt, zwei Reibräder RRi und RR, mit dem Radius r rollen. Die Kugel möge sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um die NS-Achse drehen und gegen die durch J1 gehende, senkrecht zur NS-Achse stehende Achse 0W um den Winkel 99 geschwenkt sein. Die Reibräder rollen dann auf zwei Breitenkreisen mit den Breiten (p bzw. go - p. Die wirksamen Radien der beiden Breitenkreise sind R cos 99 bzw. R sin cp. Die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Reibräder sind demnach proportional dem Kosinus und dem Sinus des Schwenkwinkels p. Wandelt man die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Reibräder in Translationsgeschwindigkeiten um, so sind diese jenen proportional.
Die Abtriebswellen der Reibräder RR, und RR, sind mit den Wellen 12 und 22 des in der Abb. 5 dargestellten Aufzeichnungsgerätes verbunden. Die Abb. 5 a zeigt einen Seitenriß des Gerätes. Durch die Welle 12 werden über zwei Kegelräder 13 und 14 die beiden Spindeln 15 und 16 angetrieben, so daß die Brücke 17 sich in zwei Schienen 18 und i9 in der Richtung Y verschiebt. Auf der Brücke 17 befindet sich der Schlitten 2o, an dem der Schreibstift 21 befestigt ist. Durch die Welle 22 wird über ein auf ihr verschiebbares, jedoch nicht drehbares Kegelrad 23 die Spindel 24 angetrieben. Durch diese Spindel wird der Schlitten 2o in Richtung X bewegt.
Die Abb. 6 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Antriebes für das in Abb. 4 dargestellte Reibradgetriebe. Die Kugel rotiert um die Achse 30 und wird über ein Kegelradgetriebe 28, 29 durch einen Elektromotor 26 (Abb. 6 a und 6 b) angetrieben. Der Elektromotor 26 treibt mittels der Welle 27 über ein Schneckenradgetriebe 39, 4o die Welle 25 an, auf der das Kegelrad 28 befestigt ist. Dieses steht mit dem Kegelrad 29 im Eingriff, das auf der Welle 30 der Achse NS festsitzt, so daß dadurch die Kugel in Drehung versetzt wird. Damit die Kugel überhaupt rotieren kann, ist sie am Äquator aufgeschnitten. Ein weiteres Kegelrad 31 sitzt lose auf der Welle 30 und dient zur besseren Stabilisierung des Getriebes. Am Umfang der Kugel sind die beiden Reibräder RRi und RR, angeordnet, welche die Wellen 12 und 22 antreiben. Die beiden Reibräder greifen um 9o° versetzt an der Kugel an, und zwar so, daß das eine Reibrad stillsteht, wenn das andere mit der maximalen Drehzahl läuft. Die beiden Reibräder werden mit Federdruck gegen die Kugel gepreßt. Die räumliche Lage der Reibräder bleibt unverändert. Um eine Drehzahlveränderung der Reibräder zu erhalten, wird die sich drehende Kugelachse NS um die auf dieser senkrecht stehenden Achse 32 geschwenkt. Zu diesem Zweck ist, wie Abb. 6 a zeigt, ein besonderes Handrad oder ein Drehknopf 33 vorgesehen. Die Achse des Handrades endet in der Hülse 34, die T-förmig ausgebildet ist. In der Hülse ist die Drehachse 3o der Kugel drehbar gelagert. Durch den Rahmen 35 wird das Getriebe zusammengehalten. Die Abb. 6b zeigt eine andere Ansicht des Getriebes. Die Achse 25 wird durch die Lager 36 und 37 gehalten, die Achse 32 durch die Platte 38, in der sie sich nur mit großer Reibung drehen darf. Es kann auch eine Klemmvorrichtung in der Platte 38 vorgesehen werden, die bei der Verstellung des Handrades 33 gelöst wird. Entsprechend den einzustellenden Bewegungsrichtungen des Schreibstiftes ist nach Abb. 6 c auf der Platte 38 noch eine Skalenscheibe 41 mit einer Gradteilung angebracht.
Um ein gleichzeitiges Aufzeichnen der Ist- und Sollkurve auf der gleichen Zeichenfläche zu erreichen, so daß die beiden Kurven unmittelbar verglichen werden können, kann eine beleuchtete Mattglasscheibe mit Netzeinteilung vorgesehen werden, auf deren einer Seite der eine Schreibstift die tatsächliche Laufbahn des Fahrzeuges und auf der anderen Seite ein zweiter Schreibstift die Solllaufbahn aufzeichnet. Es ist dann sofort möglich, Fehler in der Arbeitsgenauigkeit festzustellen und den Ursachen nachzugehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Aufzeichnung des Weges von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Winkelverstellung von mindestens zwei Richtgeräten zur Vermessung des Fahrzeugortes mit Hilfe von Synchronisierungseinrichtungen auf einem Zeichentisch die entsprechende Anzahl von Schwenkarmen verstellt werden und dadurch die Bahn des Fahrzeuges mittels einer Markierungseinrichtung bzw. eines Schreibstiftes in verkleinertem Maßstab aufgezeichnet wird.
2. Anordnung zur Aufzeichnung des Weges von Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsgerät mit mindestens zwei Markierungseinrichtungen ausgestattet ist, von welchen die eine die tatsächliche Laufbahn des Fahrzeuges (Istkurve) und die andere die durch eine Fernsteuerung dem Fahrzeug befohlene Laufbahn (Sollkurve) in verkleinertem Maßstab aufzeichnet.
3. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Winkelverstellung der Richtgeräte zum Zweck der laufenden Vermessung des Fahrzeugortes elektrische Geber betätigt werden, die durch zwei Empfängermotoren synchron mit den Ausrichteinrichtungen der Richtgeräte zwei Steuerarme verschwenken, die in ihren Kreuzungspunkten eine Aufzeichnungsvorrichtung führen.
4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Schwenkarmen in Rollenführung laufende Wagen angeordnet sind, welche durch eine in beiden Wagen drehbare Achse verbunden sind, die senkrecht zu den Steuerarmen steht und am unteren Ende die Aufzeichnungsvorrichtung trägt.
5. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Empfängerantriebe der Dreharme entkuppelt werden können zur Einrichtung des Gerätes entsprechend der mit den beiden Richtgeräten vorgenommenen Einrichtung.
6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dreharme entsprechend der Ausgangsstellung der Richtgeräte so aufeinander zugedreht werden können, daß ihre Drehpunkte mit der Aufzeichnungsvorrichtung eine gerade Linie bilden.
7. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite, auf einem Kreuzschlitten angebrachte Markierungseinrichtung bzw. Schreibvorrichtung entsprechend der dem Fahrzeug durch eine Fernsteuerung laufend erteilten Bewegungsrichtung gesteuert wird, wobei mittels eines Drehknopfes die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges und gleichzeitig über ein Reibradgetriebe die Bewegungsrichtung der Markierungseinrichtung gesteuert wird. B. Anordnung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzschlitten durch einen Elektromotor so angetrieben wird, daß die Aufzeichnungsvorrichtung mit einer entsprechend dem gewählten Maßstab verkleinerten Geschwindigkeit des Fahrzeuges vorwärts bewegt wird. g. Anordnung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzschlitten durch ein Reibradgetriebe so angetrieben wird, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Längsschlittens und die des Ouerschlittens entsprechend dem Sinus oder Kosinus des eingestellten Bewegungsrichtwinkels des Fahrzeuges verändert wird. io. Anordnung nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibradgetriebe für den Antrieb des Kreuzschlittens aus einer durch einen Elektromotor angetriebenen Kugel besteht, die um eine Achse (1VS@ gedreht wird, wobei diese Achse noch um die dazu senkrechte Achse (0W) mittels eines Einstellknopfes geschwenkt werden kann. i i. Anordnung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kugel zum Zweck der Veränderung der Lage der Achse (NS) während deren Drehung sich ein Kegelradgetriebe befindet und am Umfang der Kugel zwei Reibscheiben angreifen, deren Achsen aufeinander senkrecht stehen. 12. Anordnung nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheiben so am Umfang der Kugel angeordnet sind, daß bei konstanter Antriebsdrehzahl der Kugel die eine Reibscheibe stillsteht, wenn die andere sich mit der maximalen Drehzahl dreht, und umgekehrt. 13. Anordnung nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine beleuchtete, mit einer Netzteilung versehene Mattscheibe vorgesehen ist, auf deren einer Seite die Istkurve und auf der anderen Seite die Sollkurve aufgezeichnet wird.