NO119965B - - Google Patents

Description

Anordning til påvisning av vinkel-avbøyning av en konstruksjon.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til påvisning av vinkelavbøyning av en konstruksjon, f.eks. i form av en markforankret mast, der en gyroenhet skal påvise mastens avvikelse fra normalstilling.

Opplysninger om slike avvikelser eller svaiing av høye konstruksjoner på grunn av vindtrykk, er av interesse når det gjelder konstruksjonenes utførelse, særlig når disse bærer eller omfatter sendeantenner med smale stråler som skal rette den smale stråle mot en mottakerantenne over en stor avstand. Bevegelsen av sendeantennen ut over bestemte grenser vil her forstyrre sendingene. Hovedhensikten med oppfinnelsen er derfor å komme frem til en an ordning til påvisning av konstruksjonens vinkelavbøyning slik at f.eks. antennens stilling kan justeres og antennen kan orienteres riktig til enhver tid. Anordningen skal videre kunne gi nøyaktige opplysninger om vinkelavbøyningen også ved horisontale akselerasjoner.

Oppfinnelsen angår således en anordning til påvisning av vinkelavbøyning av en konstruksjon, f.eks. i form av en markforankret mast, fra en normalstilling, og den er i det vesentlige kjennetegnet ved en gyroenhet av den flytende type med et hus for feste av gyroskopet til konstruksjonen, i hvilket hus gyroelementet befinner seg, to til gyroelementet festede elektromagnetiske føleorganer som reagerer på feilorientering når det gjelder vinkelen mellom gyroelementet og konstruksjonen som resultat av dennes vinkelavvikelse og avgir et elektrisk signal i avhengighet av hver sin vinkelkomponent av vinkelavvikelsen i plan som står vinkelrett på hverandre, samt referanseelement som er festet til konstruksjonen og som ved konstruksjonens vertikale vinkelavvikelse i det nevnte plan avgir et elektrisk signal og drivorganer som er elektrisk forbundet med føleorganet og referanseorganet, hvilket drivorgan ved mottagning av signaler fra disse organer styrer gyroelementet på en slik måte at det bibeholder retningen på sin rotasjonsakse.

En hensiktsmessig utførelsesform er kjennetegnet ved et organ som er elektrisk forbundet med føleorganet og vektorielt kombinerer disses utgangssignaler for dannelse av informasjoner når det gjelder en vektor for total helning av konstruksjonen, og dessuten er det hensiktsmessig at kombinasjonsorganet dannes av et servodrevet opp-løsningselement av typen induktiv sinus-kosinusomformer.

Andre trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningen der:

Fig. 1 skjematisk viser anordningen og

fig. 2 viser gyroenheten helt skjematisk.

I den viste utførelsesform for oppfinnelsen omfatter anordningen et flytende gyroskop 10 (fig. 2) som kan forskyves langs to akser, med vertikal rotasjonsakse og to elektrisk styrende pendler 12,13 med måleplanet stående i rett vinkel på hverandre.

Gyroskopet 10 (fig. 2) omfatter en hovedsakelig firkantet boks eller tank 14 hvori et følsomt gyroelement eller en kule 15 er opphengt ved hjelp av ikke viste slingrebøyler. Rommet mellom kulen 15

og veggen av tanken 14 er helt fylt med en fIotasjonsvæske 16,

f.eks. en fluorolub, hvori kulen 15 flyter helt nøytralt uten å

synke eller flyte opp. I kulen 15 er det hermetisk forseglet inn et gyrohjul 17 som er slik opphengt at det ved hjelp av en elektrisk drivanordning kan rotere om en vertikal rotasjonsakse 18.

Vinkelforskyvning ellér helning av gyrokulen 15 i tanken 14 kan måles fra et par uttak 19j 20 (fig. 1) som er innrettet til å

avgi elektriske signaler avhengig av helningens komponenter om de respektive perpendikulære akser, som hver er perpendikulære på rota-sjonsaksen 18 for gyrohjulet, og som skal betegnes som OX og OY akser. En av disse akser kan betraktes som liggende i planet for fig. 2 og den annen akse er perpendikulær på dette plan. Uttakene eller måleanordningene 19, 20 omfatter magnet og spoleinnretninger (ikke vist på fig. 2) anbrakt i kulen og inne i tanken. I tillegg til at disse anordninger muliggjør måling av vinkelbevegelsen mellom kule og tank anvendes de også til utøvelse av dreiemomenter på gyroelementet. Anordningene 19 og 20 for måling av vinkelrotasjonen og anordningene for utøvelse av dreiemomenter (antydet med henvisningstallene 21, 22 på fig. 1 og betgnet som "dreieanordninger" i det følgende) er beregnet på å arbeide uavhengig og om nødvendig samtidig om de to akser OX

og OY.

Man vil se at vinkelavbøyningen for den konstruksjon som gyroskopet 10 er stivt forbundet med, vil måles av gyroelementet når kulen 15 alltid søker å holde seg på en bestemt plass i rommet. En helning av tanken 14 sammen med konstruksjonen vil føre til en vinkelavvikelse mellom tank og gyro, og denne avvikelse vil måles av anordningene 19 og 20.

Hver av pendlene 12, 13 omfatter en liten forseglet enhet,

som vist skjematisk på fig. 2, og inneholder et pendellodd 30 ned-dykket i en passende dempevæske 31, f.eks. en silikonvæske som har en passende viskositet. Vinkelhelningene for pendlene om aksene OX

og OY måles av ikke viste måleanordninger.

Måleanordningene eller uttakene drives med elektrisk strøm

på 400 per./sek. tatt fra et trefase-vekselstrømsystem for drift av gyroen.

Pendlene 12 og 13 sørger for en vertikal referanse for

styring av gyroskopet og hindrer gyroskopets rotasjonsakse fra å avvike fra den vertikale linje. Dette er nødvendig fordi et hvilket

som helst gyroskop vil ha usikre feil som skyldes denne avvikelse, på grunn av at gyrohjulet utsettes for dreiemomenter som kan variere og jordrotasjonen kan også ha en viss innvirkning.

Som det vil fremgå av koplingsskjemaet på fig. 1, representerer det signal man får fra pendelen 12 skråstillingen om aksen OX, og signalet mates sammen med signalet fra»uttaket 19 gjennom en forsterker 23 til dreiemomentmotoren 21 for utøvelse av et dreiemoment på gyroen,.slik at denne presederer om X-aksen. På samme måte blir signalet fra pendelen 13, sammen med signalet fra uttaket 20,matet gjennom en forsterker 24 til dreiemomentanordningen 22 for utøvelse av et dreiemoment slik at man får presesjon om OY-aksen. Por å overvinne koplingsfeil på grunn av dempevirkningen av fluidet 16

på bevegelse av kulen 15 i forhold til tanken 14, blir små deler av signalene fra uttakene 19 og 20 tilført via motstander 25 og 26 til inngangene for forsterkerne 23 resp. 24.

Som skjematisk antydet på fig. 1 blir signalene fra uttakene 19, 20 også benyttet til å angi konstruksjonens vinkelstilling. I den viste utførelse blir skråstillingskomponentene X og Y som representeres henholdsvis av vekselstrømsignalene fra uttakene 19y 20, kombinert vektorielt for sammen å gi informasjoner om skråstillingen i form av en vektor som viser total skjevhet. Signalene mates til en anordning 40 der signalet oppløses og som drives av en servo-motor 4l som får et nullsignal fra anordningen 40 via en servofor-sterker 42. Anordningen 40 avgir en utgang som føres til en indikator-anordning 43 for visuell angivelse av helningen eller skråstillingens retning og til en fasefølsom likeretter 44 og derfra til en skriv-ende registreringsanordning 45 for opptegning av størrelsen av av-bøyningene.

Hver av skråstillingens komponenter som representeres av de uttatte signaler kunne naturligvis angis,på andre måter. Hvert signal kunne f.eks. mates til en tilhørende fasefølsom likeretter og det resulterende likestrømssignal kunne anvendes til drift av en passende registreringsanordning. Den totale skråstilling eller resultant i ethvert øyeblikk kunne så beregnes .fra likningen

-52=x2+y2

I denne likning representerer3resultanten eller den totale skråstilling og x og y representerer hver skråstillirigene om X og y aksene.

Den beskrevne anordning kan med fordel deles i en helnings-måler eller gyroenhet som kan være bygget sammen og inneholde gyroskopet<q>g de to pendler, og en styre- og avlesningsenhet som består av en beholder inneholdende de nødvendige elektriske komponenter for styring og drift av anordningen og innretninger for avlesning (f.eks. på et registreringspapir eller liknende materiale) av stør-relsen og retningen av skjevheten eller skråstillingen av konstruksjonen. Føleenheten blir naturligvis spent fast som antydet på fig. 2 til den del 29 av konstruksjonen hvis helning eller svaiing skal måles, mens den annen enhet kan ligge langt vekk fra føleenheten og være tilsluttet denne ved hjelp av en elektrisk kabel.

Enheten omfatter tre følere, det vil si gyroskopet og to pendler, og de kan på e'n hensiktsmessig måte være anbrakt under et deksel slik at de er beskyttet mot vær og vind. Hvis gyroskopet og pendlene ikke er av en type som skal kunne arbeide også når temperaturen svinger, bør man ha temperaturregulerte omgivelser inne i dekslene. Dette er vanligvis nødvendig for instrumenter av den beskrevne art

og som betegnes som fIotasjonsgyroer hvori det gyroskopiske element flyter nøytralt uten å synke eller stige i en fIotasjonsvæske, og det vil også være nødvendig hvis pendlene dempes av en viskøs væske, idet pendelens tidskonstant da bare kan holdes på den riktige verdi når den omgivende temperatur er stabil.

Ved anvendelse av oppfinnelsen for stabilisering av en sender-antenne med en smal stråle anvendes vekselstrømsignalene fra uttakene 19 og 20 til styring av antennens senderetning. På grunn av den forholdsvis langsomme virkning og de forholdsvis store krefter som er nødvendig for en servomekanisme som styrer den fysiske orientering av antennen, kan man få mer effektiv styring hvis antennen er av den type som har elektronisk sveiping. De avtappede signaler kan da be-nyttes til å styre de relative fasevinkler for signalet som tilføres antennens sendeelementer, slik at den utsendte stråle vil ha en bestemt stråleretning uavhengig av om antennen svaier eller ikke.

Man behøver da ikke noen mekaniske ledd og man får en hurtig følsomhet og høy oppløsningsevne i anordningen i henhold til oppfinnelsen, hvorved man oppnår en tilfredsstillende V.H.F. eller mikro-bølgeoverføring over lange avstander, selv med antenner som er montert på tårn eller master som kan svaie innen rimelige grenser.

En anordning i henhold til oppfinnelsen kan utføres slik at den måler svaievinkler på opptil - 90 min. med en total nøyaktighet på - 1 min. Anordningen vil ikke vise særlige feil hvis man har akselerasjoner som er begrenset til tidskonstanter på ett eller to sekunder, selv om disse akselerasjoner kan tilsvare en tilsynelat-ende skråstilling eller svaiing på så meget som hundre eller til og med tusen ganger nøyaktigheten av målingen av den avbøyning som anordningen er i stand til å utføre.

Claims (1)

1. Anordning til påvisning av vinkelavbøyning av en konstruksjon (29), f.eks. i form av en markforankret mast, fra en normalstilling, karakterisert ved en gyroenhet (10) av den flytende type med et hus (14-) for feste av gyroskopet til konstruksjonen (29), i hvilket hus gyroelementet (15) befinner seg, to til gyroelementet festede elektromagnetiske føleorganer (19,20) som reagerer på feilorientering når det gjelder vinkelen mellom gyroelementet og konstruksjonen som resultat av dennesvinkelavvikelse og avgir et elektrisk signal i avhengighet av hver sin vinkelkomponent av vinkelavvikelsen i plan som står vinkelrett på hverandre, samt referanseelement (12,13) som er festet til konstruksjonen (29) og som ved konstruksjonens vertikale vinkelavvikelse i det nevnte plan avgir et elektrisk signal og drivorganer (21,22) som er elektrisk forbundet med føleorganet og referanseorganet, hvilket drivorgan (21,22) ved mottagning av signaler fra disse organer styrer gyroelementet (15) på en slik måte at det bibeholder retningen på sin rotasjonsakse (18).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved et organ (£)) som er elektrisk forbundet med føle-organet (19,20) og vektorielt kombinerer disses utgangssignaler for dannelse av informasjoner når det gjelder en vektor for total helning av konstruksjonen (29).

3- Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at kombinasjonsorganet dannes av et servodrevet oppløsningselement (40) av typen induktiv sinus-kosinusomformer.

4» Anordning som angitt i krav 2 og 3>karakterisert ved en indikator (43) f° r synlig angivelse av vinkelavvikelsens retning og av en skriver (45) f° r & registrere avvikelsens størrelse, idet indikatoren direkte tilføres utgangs-signalet fra oppløsningselementet (40) og skriveren tilføres dette utgangssignal gjennom en fasefølsom likeretter (44)• 5» Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at de to elektriske signaler fra følerorganene (19,20) mates inn til hver sin fasefølsomme likeretter, hvis utgangssignaler tilføres en skriver (45).

6. Anordning som angitt i krav 1-5, karakteri sert ved at referanseorganene (12,13) omfatter hver sin pendel (30,31) med måleplan som står vinkelrett på hverandre. 7» Anordning som angitt i krav 4>karakterisert ved at indikatoren (43)° g skriveren (45) befinner seg på en annen plass enn gyroenheten (10). 8. Anordning som angitt i krav 1-7, karakterisert ved at en antenne for utsendelse av et smalt stråleknippe er festet til konstruksjonen (29), mens signalene fra feier-organene tilføres styreorganet tilsluttet antennen for opprettholdelse av orienteringen av det utsendte stråleknippe på tross av vinkel-avbøyning av konstruksjonen.