DE953291C - Einrichtung zur Ermittlung der Schwerpunktsachsen eines schwimmenden Koerpers, z. B.eines Schiffes, mittels eines Integrationsverfahrens - Google Patents

Einrichtung zur Ermittlung der Schwerpunktsachsen eines schwimmenden Koerpers, z. B.eines Schiffes, mittels eines Integrationsverfahrens

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DE953291C
DE953291C DES39774A DES0039774A DE953291C DE 953291 C DE953291 C DE 953291C DE S39774 A DES39774 A DE S39774A DE S0039774 A DES0039774 A DE S0039774A DE 953291 C DE953291 C DE 953291C
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    • G06G7/48Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators
    • G06G7/70Analogue computers for specific processes, systems or devices, e.g. simulators for vehicles, e.g. to determine permissible loading of ships, centre of gravity, necessary fuel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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    • B63B39/14Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude for indicating inclination or duration of roll
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
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Description

  • Einrichtung zur Ermittlung der Schwerpunktsachsen eines schwimmenden Körpers, z. B. eines Schiffes, mittels eines Integrationsverfahrens Gegenstand des Hauptpatents 950 034 ist eine Einrichtung zur Ermittlung der Schwerpunktsachsen eines schwimmenden Körpers, z. B. eines Schiffes, bei welchem in einer Ebene parallel zu der durch den Schwerpunkt des Körpers gehenden Schwingebene mindestens drei in einem Vieleck zueinander und in ausreichendem Abstand von der voraussichtlichen Lage der Schwerpunktsachse angeordnete Meßpunkte vorhanden sind, deren Beschleunigungen bzw. Verzögerungen bei jeder Schwingung gemessen werden, wobei die Beschleunigungen bzw. Verzögerungen der Meßpunkte ein Maß für ihren Abstand von der Schwerpunktsachse sind. In dem Hauptpatent ist bereits darauf hingewiesen, daß zur einwandfreien Bestimmung der Schwerpunktsachsen eines schwimmenden Körpers (Schiffes) nach dem angegebenen Verfahren gewisse besondere Hilfsmittel erforderlich sind. Sie bezwecken einmal die Verstärkung der erforderlichen Meßströme bzw. Meßspannungen bei sehr kleinen Roll- oder Stampfschwingungen und ferner die Korrektur des Schwerkraftausgleiches bei verschiedenen Krängungs-oder Trimmwinkeln.
  • Eine weitere Fehlerquelle kann dadurch auftreten, daß im Seegang die Drehachse der Schwingungen nicht immer genau mit der Schwerpunktsachse zusammenfällt, die Schwerpunktsachse vielmehr nur der mittleren Lage der Schwingungsachse entspricht.
  • Gemäß der Erfindung wird dieser Fehler vermieden, indem man alle gemessenen Bes#,hleunigungs- bzw. Verzögerungswerte jeder Meßstelle mit ihren absoluten Werten über einen gewissen Zeitraum summiert und an Stelle der an den Meßpunkten gemessenen Momentanwerte der Beschleunigungen bzw. Verzögerungen das Verhältnis von deren Summenwerten zur Bestimmung der Abstände der Meßpunkte von der Schwerpunktsachse benutzt.
  • Diesem Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, daß in einem genügend langen Zeitraum sich die Abweichungen der momentanen Lage der Schwingachse von der wirklichen Lage der Schwerpunktsachse ausgleichen müssen, daß also einer Abweichung nach einer Richtung nach einer gewissen Zeit eine oder die Summe mehrerer Abweichungen in entgegengesetzter Richtung entsprechen muß.
  • Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist es, daß man auch die Korrektur des Schwerkraftausgleichs der zur Messung erforderlichen Massen verhältnismäßig einfach vornehmen kann und schließlich daß die Summenbildung auch sehr kleiner Momentanmeßwerte bei genügend langem Zeitraum ausreichende Meßströme bzw. -spannengen liefert. Auf der linken Seite F11 = G' + B1 = G cos <9q, + lpmax sin 0J t> -+- mr, «U 2 cp..ax sin CO t (I) für positive Winkel 9p oberhalb der Horizontalen und F12 = G" - B1 = G cos <cpo -i- pmax sin (» t> -j- mr, a)2 qP7,tax sin aJ t (2) für negative Winkel 99 unterhalb der Horizontalen. Das zweite Glied wird hierbei negativ, da sin w t zwischen und n negativ ist.
  • Analog ergibt sich auf der rechten Seite: F21 = G'- B2 = G cos «p, -f- pmax sin a) t> -mY2 a)2 pmax sin a) t, (3) F22 - G" + B2 - G cos (99o -f- Tmax sin co t> - mr, a)2 9pmax sin «) t . (4) Das zweite Glied wird hier für sin co t zwischen positiv. Sind die Federkonstanten der MeB-und federn gleich c und ist ferner fo = 0 die Nullage der p ) mr, . ] [ cos « [ cos < + (p (» 199... ) ] mit (p p darstellen, 5b). t>) --'- GJ2 (p , f i = C G (I -p0 -i- max Sin C ax Sin CU t auf der rechten Seite f 2 = C G (I - (p0 t>) @ mY2 0J Sln C t .
  • max sin In Fig. 2a ist eine solche Weg-Zeit-Kurve für die linke Seite gezeichnet.
  • Mittels eines Neigungsmessers, z. B. eines Kreisels, kann nun das erste Glied auf der rechten Seite dieser Gleichungen X = G (z - cos cpo max sin co t>) (7) gemessen werden. Der Verlauf der X-Kurve ist in Fig. 2b dargestellt. Nach Abzug der Korrekturgröße X Allerdings wird mittels dieses Verfahrens die Lage der Schwerpunktsachse nicht fortlaufend angezeigt, sondern jeweils erst nach dem erwähnten Meßzeitraum. Dies ist jedoch kein Nachteil, da die Lage der Schwerpunktsachsen sich normalerweise nicht so schnell während der Fahrt ändert, daß die in Frage kommenden Meßzeiten größere Ungenauigkeiten ergeben könnten.
  • In Fig. i ist ein Kräftebild für zwei einander auf beiden Seiten des Schiffes gegenüberliegende Meßstellen dargestellt. Die zur Messung der Beschleunigungen dienenden Massen sind mit m, ihre Gewichte mit G, die Beschleunigungskräfte B und die von den MeBfedern ausgeübten Kräfte mit F bezeichnet. Der Schlingerwinkel sei , seine Amplitude max. Es ist ferner ein Krängungswinkel quo angenommen. Bei der nachfolgenden Rechnung ist nicht berücksichtigt, daß bei abweichender Lage des wirklichen Schwerpunkts S' die Radien nach den MeBpunkten keine gerade Linie sondern mit der Verbindungsgeraden der Meßpunkt die Winkel ,ß bzw. 8 bilden. Der hierdurch entstehende Fehler kann, wie in dem Hauptpatent gezeigt, durch geeignete Bauart des Anzeigegerätes eliminiert werden (vgl. Hauptpatentanmeldung Fig. 5 a und Aus der Fig. z ergeben sich folgende Kräfteverhältnisse: 9) 9 Massen m, in der nur die Schwerkraft m der horizontalen Lage der Meßpunkte auf sie wirkt, so sind die Wege, die diese Massen bei einer Schwingung beschreiben, auf der linken Seite in den beiden Gleichungen (5) und (6) erhält man: fl`C@X-fl=CYYLYICU2 m,,axSmCUt, (8) f2-C#X- f2=-CmY2UJ2(pmaxSlllGJt. ( ) Das Ergebnis ist eine Sinuskurve, die den jeweiligen Beschleunigungen entspricht (Fig. 2c). Aus (8) und (g) ergibt sich die Verhältnisgleichung Für die vertikal zueinander liegenden Meßpunkte ergeben sich analog den Gleichungen (5) und (6) die Gleichungen f 3 = C [G sin <pp + (pmax sin co t> - 9m3 Q) 199"", x sin o,) t] , (IZ) f 4 = C [G sin 99, + 9 max sin co t> -j- mY, 0J 2 pmax sin co 1 (I2) und daraus f3-C Y-f3=-CmY3Q)299maxslnCOt, (I3) f 4 - o ' Y = f,' = CmY, U) 2 p"aax sin co t, (I4) Die bisherigen Überlegungen sind bereits in dem Hauptpatent angegeben. Sie beweisen, daB die korrigierten MomentanmeBwerte den Abständen der entsprechenden Meßpunkte von der Schwerpunktsachse verhältnisgleich sind. Für die Integration sind diese Meßwerte jedoch nicht unmittelbar verwendbar, da die korrigierten MeBwerte während der zweiten Halbperiode entgegengesetztes vertikalen 15 15' In Fig. 2 ist dies durch die gestrichelten Kurven dargestellt. Bei dem Erfindungsgegenstand wird dies dadurch erreicht, daß die Drehrichtung der Integrationsvorrichtungen umgekehrt wird.
  • In Fig. 3 ist das Prinzip einer einfachen Integrationsvorrichtung gemäß der Erfindung als Beispiel. gezeichnet. Die Figur zeigt von den in Fig. 4 a des Hauptpatents dargestellten, im Quadrat angeordneten zwei MeBstellenpaaren nur die linke MeBstelle des horizontalen und die. obere MeBstelle des Paares. Für die beiden anderen Meßstellen ist eine entsprechende Anordnung vorzusehen. Durch das Beschleunigungspendel I mit der Masse Io ünd den beiden MeBfedern und wird mittels ) 5.71 99 <99 + < + k < (p a) 561 561 f j,. f," -G sin -f- max sin u) t> mvl c 2 g@max sin ui t . (I7) i e11 = 1 Uli = 51 531 551 61 Einen weiteren Drehtransformator 57 mit dem über die Achse 573 von einem Neigungsmesser (Kreisel gesteuerten Rotor und dem zweiphasig gewickelten Stator 572 werden Wechselspannungen e12 entnommen, die dem Sinus des jeweiligen Neigungswinkels und damit dem Ausdruck G sin o cpmax sin u) t> 'verhältnisgleich sind. Die mittels des Gleichrichters 58 gleichgerichteten Wechselspannungen werden ebenfalls über Umschaltkontakte 553 und 554 des Relais 55 einem zweiten Integrationsmotor 562 zugeführt, dessen Drehzahl n12 der Spannung e12 und damit G sin cpo cpmax sin cv t> verhältnisgleich ist.
  • epo -f- t>. (i8) max sin 1 Q12 = -ki G sin e12 = Die Achsen. der beiden Integrationsmotoren und 562 sind über ein Differentialgetriebe 563 derart miteinander gekuppelt, daB die Drehzahl n1 der dritten Achse 564 des Getriebes der Differenz der Drehzahlen nll -9a12 entspricht. Bei passender Drehrichtung der Motoren und 562 ist dann die Vorzeichen haben, ihre Summe also Null ergeben würden. Bezeichnet man die 1VIeßwerte f während der ersten Halbperiode mit f 11 und f 21 bzw. und während der zweiten Halbperiode mit f12 und f22 bZw. fit und f22, so müssen die Werte der zweiten Halbperiode bei der Integration negatives Vorzeichen erhalten sin g (Z) (t) (P -verstellt 61 631 651 Band und Kurvenscheibe 52 der wechselstromgespeiste Rotor eines Drehtransformators 53 so verstellt, daß in dem Stator 532 des Drehtransformators Spannungen entstehen, die dem Federweg der MeB-federn bzw. den zu messenden Beschleunigungen (Verzögerungen) verhältnisgleich. sind. Über einen Gleichrichter 54 werden die Wechselspannungen gleichgerichtet und über die Umschaltkontakte und 552 des Relais 55 dem Integrationsmotor 5 zugeführt, dessen Drehzahl n11 der Statorspannung des Drehtransformators e11 und damit den zu messenden Beschleunigungen (Verzögerungen) verhältnisgleich ist. Drehzahl der dritten Welle 564: (1J t. (I ) yal = n11 - 9a12 = K @ i92Y1 c02 (pmax In gleicher Weise erhält man für die (nicht gezeichnete) 1VIeBanordnung der der Meßstelle I zugeordneten MeBstelle 3 (vgl. Fig. 4a der Hauptpatentanmeldung).
  • t. (20) ntax sin n3 = Q31 ' n32 = K @ mys 2 Für die MeBstellen des horizontal liegenden MeB-stellenpaares ist eine etwas abweichende Anordnung erforderlich.
  • Das Beschleunigungspendel 2 (Fig.3) mit der Masse 2o und den MeBfedern 25 und 25' ebenfalls mittels Band und Kurvenscheibe 62 den Rotor des Drehtransformators 63 derart, daB die Spannungen des Stators 632 den zu messenden Beschleunigungen (Verzögerungen) des MeBpunktes 2 verhältnisgleich sind. Sie werden über den Gleichrichter 64 und die Umschaltkontakte und 652 des Relais 65 dem Integrationsmotor 661 zugeführt, dessen Drehzahl m21 der Drehtransformatorspannung e21= k, n21 = It; (G (r - cos (p, -I- 9'..x sin u) t>) -'- mY2 (J2 pmax sin a) 1]. (2z) Der zweiten Statorwicklung des Drehtransformators 57 werden Wechselspannungen entnommen, die dem Cosinus des jeweiligen Neigungswinkels p entsprechen. Ferner wird einem Transformator 67 mit festem Übersetzungsverhältnis eine Wechselspannung von derartiger, Größe entnommen,. daß die Differenz e22 der über die Gleichrichter 681 und 682 nebst Zugehörigen Parallelwiderständen 683 und 684 gleichgerichteten Spannungen des festen und des Drehtransformators dem Ausdruck G (I - cos <9q, -f- (pmax Sm CO t>) verhältnisgleich ist. Diese Spannung e22 wird einem Integrationsmotor 662 mit der Drehzahl n22 über die Umschaltkontakte 653 und 654 des Relais 65 zugeführt.
  • e22 = k1 m22 = ki G (z - cos <99o -1- 9'."x sin o) t». (22) Die Achsen der Integrationsmotoren 661 und 662 sind über das Differentialgetriebe 663 miteinander gekuppelt, dessen dritte Welle 664 eine Drehzahl m2 = m21 - m22 hat.
  • m2 = m21 - m22 - K ' mY2 l02 97m,.. sm GJ t. (23) Für die (nicht gezeichnete) MeBstelle 4 erhält man bei entsprechender Meßanordnung m4 = m41- m42 = K * my4 cJ2 qgm,ax sin a) t. (24) Die bisher nur kurz erwähnten Relais 55 und 65 werden entsprechend den weiter oben behandelten Überlegungen von einem Kontaktgerät geschaltet, das von einem Neigungsmesser gesteuert wird, der den mittleren Krängungs- (Trimm-) Wert anzeigt. Sie dienen dazu, den während der zweiten Halbperiode der Schwingung negativen Integrationswerten das entsprechende positive Vorzeichen zu geben.
  • Die Zahl der Umdrehungen der dritten Welle der Differentialgetriebe während irgendeines Zeitraumes T ist dann e1 = k [G sin <pp + CQm,ax Sin C) t> + mrl co 2 99""x sin CO t] . (27) Mittels eines Transformators 535 mit festem Übersetzungsverhältnis wird nun eine zusätzliche Spannung:-eo erzeugt und über den Gleichrichter 541 gleichgerichtet. Zu dieser Gleichspannung e. werden die ebenfalls über die Gleichrichter 542 und 543 gleichgerichteten Spannungen e11 einmal additiv und einmal subtraktiv hinzugefügt. Hierzu dienen die passend dimensionierten Parallelwiderstände 544, 545 und 546. Die Spannungen e, + e1 und e, - ei werden über die Widerstände 547 und 548 und die Wechselkontakte 55 1 e21 bzw. den Beschleunigungswerten verhältnisgleich ist. usw. Das Verhältnis der Zahl der Umdrehungen je eines Meßanordnungpaäres ist also jedoch spannungsempfindlich 15 51 Die beschriebene einfache Integrationsvorrichtung hat gewisse Nachteile. Sie ist einmal und setzt für eine einfache Messung Konstanz der Wechsel-Speisespannung voraus. Dieser Nachteilhat allerdings für dieGesamtmeßanordnungnur geringe Bedeutung, da nicht der absoluteWert, sondern nur das Verhältnis zweier Integrationswerte für die Messung erforderlich ist. Ferner müBte die Eichkurve der Integrationsmotoren auf dem ganzen Bereich, von Null beginnend, linear verlaufen, was in Wirklichkeit nicht der Fall ist. Dies fällt um so mehr ins Gewicht, als bei den Integrationsmotoren durch die oben beschriebene Umkehrschaltung sogar eine Umkehrung der Drehrichtung erforderlich wird. Nachfolgend werden daherlntegrationsvorrichtungenvorgeschlagen, die diese Nachteile nicht besitzen.
  • In Fig. 4 ist die Gebeeinrichtung zur induktiven Erzeugung der Wechselspannungen in Abhängigkeit von den Beschleunigungs- (Verzögerungs-) Werten der Meßstelle z die gleiche wie in Fig. 3 und besteht aus der Masse io mit den Meßfedern und z5', der mechanischen Übertragung mit Band und Kurvenscheibe 52 und dem Drehtransformator 53. Die vom Stator 532 des Drehtransformators abgenommenen Spannungen werden jedoch zwei Spannungsübertragern 533 und 534 zugeleitet, deren Sekundärseite eine gleiche, den Beschleunigungswerten verhältnisgleiche Spannung e1 liefern. und 552 des Relais 55 je einem mit Enregerwicklung versehenen Integrationsmotor zoz bzw. zog zugeführt. Da deren elektromotorische Gegenkraft klein im Verhältnis zur zugeführten Spannung und sein Ankerwiderstand ebenfalls klein im Verhältnis zum Gesamtwiderstand des Stromkreises ist, kann die Gegen-EMK vernachlässigt werden. Die Motoren besitzen ferner Bremsscheiben und und vom Summenstrom der beiden Motoren erregte Bremsmagnete z und =o6: Die Wirkungsweise ist folgende: Das Drehmoment des Motors ioi ist Ma. - k' (eo -I- e1)2, das des Motors ioz Ma@2 = k@ (e0 - e1)2 , (28) ihre Bremsmomente sind ## a Mtn = nll k eo und -Mama = nla r e:. (29) Entsprechende Anordnungen sind für die Integrationsvorrichtungen gewählt, die zur Messung der durch den hervorgerufenen Fehlergrößen Neigungswinkel dienen. Fig. S zeigt eine solche Vorrichtung zur Messung von _ Werten, die dem Sinus des Neigungswinkels bzw. der Größe G q70 -f- t , max Sm (/ Fig. 6 eine solche, die dem Fehlerwert 970 -`- t G (I -max verhältnisgleich ist. Als Spannungsgeber dient in beiden Fällen, wie in Fig. 3, ein Drehtransformator 57 mit zweiphasig gewickeltem Stator.
  • und, wenn abermals die Differenz der Drehzahlen der Wellen Io8 und 6o8 gebildet wird (vgl. Fig. 7), Analog ergibt sich für die zugeordnete MeBstelle 3 des vertikalen Meßstellenpaares co 99 99, die Spannung 99) und die Bildung des Verhältnisses xl: n3 ergibt cos < + sin co » t>) -I- YIZY2 UJ2 q7max sin t , (38) e2 = k G (i - cos (quo 97max so muB als Korrekturglied die Größe eo - cos = eo - es abgezogen werden. Dementsprechend liefert der Transformator 582 (Fig. 6) die Spannung z @ eo, und. dem Integrationsmotor 7oi wird es = eo cos demMotor 702 die Spannung 2 eo - eo = eo (2 - cos zugeführt. Es ergibt sich dann für den Motor 7oI Daher sind die Drehzahlen der Motoren: Die Achsen der Motoren sind nun über ein Differential Io7 so miteinander gekuppelt, daB an der dritten Welle Io8 des Differentials die Differenzdrehzahl n11- n12 angenommen werden kann. Es ist dabei In Fig. 5 wird den Übertragern und 575 eine Spannung e5 entnommen, die sin cp entspricht: e5 = k -G sin cpo 99m.. sm lo t = k (-X) . (32) -Die Spannung wird einer durch den Transformator 576 erzeugten festen Spannung eo additiv bzw. subtraktiv, wie oben beschrieben, zugefügt. Hierzu dienen die passend dimensionierten Parallelwiderstände 586, 587 und 588. Die Spannungen eo e5 und eo - e5 werden über die Widerstände und die We^.hsel kontakte 553, 554 des Relais 55 j e einem Integrationsmotor 6oI, 6o2 mit Bremsscheiben 604 und vom Summenstrom beider Motoren erregten Bremsmagneten 6o5, 6o6 zugeführt. Die sichüber da Differential 607 ergebende Differenzdrehzahl der Motoren, d. h. die Drehzahl der Welle 608, ist dann: Für die Eliminierung des Fehlergliedes G (I - (po (pnzd@ t müssen etwas andere Spannungsverhältnisse gewählt werden (Fig. 6). Ist etwa bei der Meßstelle 2 die am Drehtransformator 53 (vgl. Fig. 3) abgegriffene Spannung die Drehzahl und für den Motor 7oz die Drehzahl Die Drehzahl der Welle 7o8 ist dann Der weitere Rechnungsgang ist der gleiche, wie oben gezeigt.
  • Die Relais 55 (Fig. 5) und 65 (Fig. 6) dienen wie in Fig. 3 dazu, den während der zweiten Halbperiode der Schwingung negativen Integrationswerten das positive Vorzeichen zu geben. Dies geschieht aber nicht, wie in Fig.3 durch Umkehrung der Drehrichtung der Integrationsmotoren, sondern jeweils durcl} Vertauschung der Zuleitungen bei je einem Paar Motoren. Es wird hierdurch erreicht, daB sämtliche Motoren stets in der gleichen Richtung laufen und ferner, wie man aus obigen Rechnungen entnehmen kann, daß auch der Drehwert Null nie erreicht wird; viehhehr kann die Integration stets in einem Drehzahlbereich geschehen, in dem die Eichkurve geradlinig verläuft.
  • Die Umwandlung der Integrationswerte in Stromzur Quotientenmessung nach bzw.
  • Fig. 3 bzw. 4 b des Hauptpatents ist für das Meßstellenpaar z bis 3 in Fig. 7 dargestellt. Von den Integrationsvorrichtungen sind nur die oben beschriebenen Integrationsmotorpaare entsprechend Fig. ¢ und 5 dargestellt. Wie oben ausführlich erläutert, ist die Drehzahl der Achse 83 nach Gleichung (34) diejenige der Achse 84 nach Gleichung (35) etwa 871 881 891 89 872 915 893 8,8 89 851 861 851 93, 861 94, 93 951 95 862 95 und da nach Gleichung (36) 92 gi 902 932 93 942 94 931 93 912 301, 302 941 94 933 93, 94 913 gi 95 951 93 943 941, 95 93 3 851 861 eingeschaltet. gi so muB auch nach einem beliebigen Zeitintervall sein. Greift man also während dieses Zeitintervalls mittels der Wellen 83 und 84 der Zahl ihrer Umläufe entsprechende MeBgrößen ab, so sind auch diese, z. B. 3, verhältnisgleich.
  • Widerstände v1 und In Fig. 7 werden von den Achsen 83 und 84 die Schleifarme 853 der Kontakteinrichtung 85 und 872 des Drehwiderstandes 87 einerseits und die Schleifarme 863 der Kontakteinrichtung 86 und 882 des Drehwiderstandes 88 in der Pfeilrichtung angetrieben. Eine umgekehrte Drehrichtung wird durch das obenglich gemacht. Auf erwähnte Umkehrrelais 55 unm wird also in der Zeit t ein der Widerstandsbahn ein. Bahn dem. Schwerpunktsabstand v1, auf dem Abstand y3 verhältnisgleicher Widerstand, abgegriffen. Sind y1 und y3 verschieden groß, z. B. y1 > y3, und 872 einen vollen Umlauf so werden die Arme d Fall ist.
  • gemacht haben, ehe dies bei 863 und Wenn beide Kontaktarmpaare aus der gezeichneten Nullstellung ihren Weg begonnen haben, werden 853 und 872 die Nullstellung also wieder erreicht haben, während 863 und 882 erst die punktiert gezeichnete Stellung erreicht haben. Die Widerstände und der Drehwiderstände, die den Widerstandswert w haben sollen, sind mit ihrem Anfang A über je einen Widerstand bzw. 8g2 mit dem Widerstandswert w und mit ihrem Ende E unmittelbar mit den freien Enden je eines gegeneinandergeschalteten Kreuzspulenpaares des Doppelkreuzspulsystems verbunden, dessen Spulenpaare in Stern geschaltet sind. Der Schleifer des Drehwiderstandes-87 liegt über den Arbeitskontakt des Relais gi am positiven, der Schleifer 882 des Widerstandes 88 über den Schutzwiderstand am negativen Pol einer Gleichstromquelle. Hat nun der Schleifer 882 die punktiert gezeichnete Stellung erreicht und dabei den Widerstandswert x am Drehwiderstand abgegriffen, so würde sich die entsprechend dem Ver-Drehspule des Systems hältnis und damit dem Verhältnis einstellen.
  • Die Kontaktbahnen der Kontaktvorrichtungen 85 bzw. 86 bestehen aus je einem über den ganzen Umfang mit Ausnahme der Nullstellung reichenden Kontakt-und je einem Nullkontaktstück 852 stück bzw.
  • ist das Relais bzw. $62. Am Kontaktstück dessen Spule mit dem andern Ende am Pluspol liegt, dessen anderes Spulenende am an das Relais und g¢ Minuspol liegt, angeschlossen. Die Relais bzw. 952 des können ferner durch die Kontakte Relais eingeschaltet werden. Die Kontaktstücke 852 miteinander verbunden. und sind über dasRelais Der Schleifer 853 liegt am Minuspol, der Schleifer 863 am Pluspol der Stromquelle. Das Relais go und das mit Abfallverzögerung verdurch den Kondensator können, wie gezeichnet, über die sehene Relais Arbeitskontakte go= des Relais go und gm des Relais von Relais go, gi sowie über die Ruhekontakte von Relais und von Relais geschaltet werden. Ferner wird das Motorpaar ioi, iü2 durch und den Ruheden Arbeitskontakt von Relais von Relais gz, das Motorpaar kontakt und den nurch den Arbeitskontakt von Relais Ruhekontakt gz¢ von Relais g= und das Motorpaar von Relais 6oi, Goa durch die Arbeitskontakte und den kuhekontakt- von 943 von Relais ein- bzw. ausgeschaltet. Die Wirkungsweise Relais ist nun folgende: Befinden sich die Schleifer 853 und 863 in der Nullstellung, so ist das Relais eingeschaltet. Damit werden auch die Relais und g¢ über bzw. g52 eingeschaltet. Diese wiederum schalten mit ihren Kontakten gar, sämtliche Motorpaare ein.
  • 933 und Die Integrationsvorrichtung beginnt also zu arbeiten, und zwar so lange, bis eines der beiden Schleiferpaare 853, 872 bzw. 863, 882 die Nullstellung wieder erreicht hat. Während dieser Zeit ist zwar Relais wieder abgefallen, die Relais und g¢ bleiben aber über die Arme 85 und 863 und die Kontaktstücke und Auclf die Relais go und können nicht betätigt werden, da die Ruhekontakte 932 und 942 geöffnet sind.
  • Hat jedoch z. B. das schneller laufende Schleiferpaar 853, 872 die Nullstellung wieder erreicht, während das Schleiferpaar 863, 882 sich etwa erst in der punktiert gezeichneten Stellung befindet, so wird zunächst der Speisestromkreis für Relais 93 unterbrochen. Damit werden auch die Speisestromkreise für die Motorpaare ioi, io2 und 6oi, 6o2 unterbrochen, und das Schleiferpaar 853, 872 bleibt in der Nullstellung stehen. Durch den sich wieder schließenden Ruhekontakt 932 wird nun das Relais gi eingeschaltet, das seinerseits mit dem Kontakt gii das Relais go einschaltet. Durch Kontakt 914 des Relais gi wird auch das Motorpaar 301, 3o2 ausgeschaltet und bleibt stehen. Der Kontakt gis endlich schließt den Meßstromkreis für das Kreuzspulsystem. und die Messung geht in der oben beschriebenen Weise vor sich.
  • Das durch Relais gi eingeschaltete Relais go unterbricht zwar sofort wieder durch seinen Kontakt go2 den Stromkreis für Relais gi. Dieses fällt jedoch verzögert ab, so daß genügend Zeit für den nach dem Abfallen von Relais gi wieder unterbrochenen Meßvorgang bleibt. Das Relais go seinerseits hält sich selbst über seinen Kontakt goi.
  • Nach dem Wiederabfallen von Relais gi ist auch der Kontakt 914 wieder geschlossen. Daher läuft das kurzzeitig abgeschaltete Motorpaar 301, 3o2 nunmehr wieder weiter, bis auch das Schleiferpaar 863, 882 die Nullstellung erreicht- hat. In diesem Augenblick wird das Relais 95 und damit die Relais 93 und 94 eingeschaltet, das Relais go durch 932 wieder stromlos gemacht und die Speisestromkreise für die Integrationsmotorpaare wieder geschlossen. Das Spiel beginnt -also von neuem.
  • Da das System 89 nur während der kurzen Meßzeit eingeschaltet ist, muß es zweckmäßig während `der Zeit der Stromlosigkeit durch eine Arretiervorrichtung in seiner letzten Stellung festgehalten werden.
  • Ferner kann der Lauf des zurückgebliebenen Integrationsmotorpaares nach der Messung durch eine Kunstschaltung beschleunigt werden, damit die Schleifer dieses Paares die Nullstellung so schnell wie möglich wieder erreichen und der Meßvorgang von neuem beginnen kann.
  • Schließlich ist es auch möglich, falls die durch die Drehtransformatoren erzeugten Meßströme bei sehr kleinen Schwingungsvorgängen für eine Messung nicht genügen sollten, diese Meßströme in der im Hauptpatent vorgeschlagenen Weise zu verstärken.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Ermittlung der Schwerpunktsachsen eines schwimmenden Körpers, z. B. eines Schiffes, durch Messung der infolge der Schiffsschwingungen auftretenden Beschleunigungen in mindestens drei in einer zu der durch den Schwerpunkt des Körpers gehenden Schwingebene parallelen Ebene gelegenen Meßpunkten, nach Patent 950 034, dadurch gekennzeichnet, daß für alle gemessenen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte ein Summenwert über einen bestimmten Zeitraum gebildet und das Verhältnis der Summenwerte zueinander zur Bestimmung der Schwerpunktsachsen benutzt wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, däß die in elektrische Strom- bzw. Spannungswerte umgewandelten Beschleunigungs-(Verzögerungs-) Werte mittels= eines elektrischen Integrationsverfahrens summiert und nach einer bestimmten Zeit das Verhältnis der Summen dieser Werte gebildet wird.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Summierung Integrationsmotoren nach Art der Amperestunden- bzw. Voltstundenzähler verwendet werden.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die infolge einer Krängung (Trimm) des Schiffes erforderlichen additiven oder subtraktiven elektrischen Korrekturwerte ebenfalls erst einem Integrationsmotor zugeführt und mittels eines Differentialgetriebes von den Integrationswerten der Beschleunigungs- (Verzögerungs-) Werte abgezogen bzw. diesen hinzugefügt w3rden.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch i, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, -daß als Integrationsvorrichtung für die vom Krängungs- (Trimm-) Winkel abhängigen Werte ein dauernd laufendes Integrationsmotorpaar verwendet wird, dessen Achsen-über ein Differentialgetriebe miteinander gekuppelt sind und dem sowohl könstante als auch von dem jeweiligen Krängungs- (Trimm-) Winkel des Schiffes abhängige elektrische Strom- bzw. Spannungswerte derart zugeführt werden, daß die Differenzdrehzahl der dritten Welle des Differentialgetriebes den zu integrierenden Werten verhältnisgleich ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch i, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Integrationsvorrichtung für die von der Beschleunigung (Verzögerung) der Meßpunkte, abhängigen Werte ein dauernd laufendes Integrationsmotorpaar verwendet wird, dessen Achsen über ein Differentialgetriebe miteinander gekuppelt sind und dem sowohl konstante als auch der jeweiligen Beschleunigung (Verzögerung) der Meßpunkte entsprechende elektrische Strom- bzw. Spannungswerte derart zugeführt werden, daß die Differentialdrehzahl der dritten Welle des Differentialgetriebes den zu integrierenden Werten verhältnisgleich ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch i, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Wellen der Differentialgetriebe nach Anspruch 5 und 6 über ein weiteres Differentialgetriebe derart miteinander gekuppelt sind, daß die Drehzahl der dritten Welle dieses Differentialgetriebes den tangentialen Beschleunigungs- (Verzögerungs-) Werten der Meßpunkte durch Abzug oder Hinzuzählung der durch den jeweiligen Krängungs- (Trimm-) Winkel des Schiffes erforderlichen Korrekturwerte verhältnisgleich ist. B. Einrichtung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Geber für die von dem jeweiligen Krängungs- (Trimm-) Winkel des Schiffes abhängigen elektrischen Werte ein Phasentransformator verwendet wird, dessen Drehwinkel in Abhängigkeit von einem Neigungsmesser (Kreisel, Pendel) gesteuert wird. g. Einrichtung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als. Geber für die den Beschleunigungen (Verzögerungen) der Meßpunkte entsprechenden elektrischen Werte ein solcher auf induktiver oder kapazitiver Grundlage verwendet wird. io. Einrichtung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Wechselstrom- bzw. -spannungswerte in Gleichstrom- bzw. -spannungswerte umgewandelt werden, bevor sie den Integrationsvorrichtungen zugeführt werden.. ii. Einrichtung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Kurvenscheibe als Übertragungsmittel zwischen dem Beschleunigungsmesser und dem Geber nach Anspruch 9 die elektrischen Werte dem Federweg des Beschleunigungsmesser verhältnisgleich gemacht werden. 12. Einrichtung nach Anspruch i bis q. und 8 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Integrationsmotoren beim Durchgang der Schwingungsperiode durch den Nullwert jedesmal umgekehrt wird. 13. Einrichtung nach Anspruch i, 2 und 5 bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchgang der Schwingungsperiode durch den Nullwert die Zuleitungen zu den Motoren des Integrationsmotorpaares für die Beschleunigungsmessung einerseits und die Zuleitungen zu den Motoren des Integrationsmotorpaares für die Messung der Korrekturwerte andererseits jedesmal getauscht werden. 1q.. Einrichtung nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung gemäß Anspruch 12 bzw. 13 mittels Relais geschieht, die von einer Einrichtung zur Bestimmung des mittleren Krängungs- (Trimm-) Winkels gesteuert wird. 15. Einrichtung nach Anspruch i bis 14., dadurch gekennzeichnet, daß mittels der über einen bestimmten Zeitraum integrierten und korrigierten Meßwerte ein weiterer Strom- bzw. Spannungswert gebildet wird, der der Summe aller dieser Meßwerte über den bestimmten Zeitraum verhältnisgleich ist. 16. Einrichtung nach Anspruch i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Anspruch 15 gewonnenen Strom- bzw. Spannungswerte, die den über einen bestimmten Zeitraum integrierten und korrigierten Meßwerten der in einem regelmäßigen Vieleck angeordneten Beschleunigungsmesser verhältnisgleich sind, jeweils nach Ablauf des bestimmten Zeitraumes einem als Asymmeter bekannten Meßgerät zugeführt werden, das dann die Lage der wirklichen Schwerpunktsachse anzeigt. 17. Einrichtung nach Anspruch i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Anspruch 15 gewonnenen Strom- bzw. Spannungswerte, die den über einen bestimmten Zeitraum integrierten und korrigierten Meßwerten der in einem Quadrat angeordneten Beschleunigungsmesser verhältnisgleich sind, jeweils nach Ablauf des bestimmten Zeitraumes paarweise von je zwei einander gegenüberliegenden Meßstellen j e einem Lichtmarkenquotientenmeßwerk zugeführt werden, wobei die Spiegel der beiden Quotientemneßwerke so zueinander angeordnet sind, daß das eine Meßwerk die Auswanderung der Lichtmarke in der einen Richtung, das andere Meßwerk die Auswanderung der Lichtmarke in der dazu senkrechten Richtung bewirkt. 18. Einrichtung nach Anspruch i bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Beschleunigungsmesser gewonnenen elektrischen Strom- bzw. Spannungswerte vor der Integration durch einen in Abhängigkeit von der Amplitude eines der Meßwerte oder selbsttätig geregelten Verstärker verstärkt werden. ' i9. Einrichtung nach Anspruch i bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (Asymmeter oder Lichtmarkenquotientenmesser) während des Integrationsvorganges gesperrt und in seiner letzten Lage festgehalten wird.
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