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Als Neigungs- und als Beschleunigungsmesser verwendbares Instrument
Die Erfindung betrifft ein Instrument, das auf Beschleunigungen anspricht und sowohl
als Neigungsmesser als auch als Beschleunigungsmesser verwendet werden kann.
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Instrumente, die unter der Einwirkung von Beschleunigungskräften
reagieren und eine Anzeige -geben, sind weit verbreitet. Bei einigen Ausführungsformen
wird direkt die einwirkende Beschleunigungskraft angezeigt. Der sogenannte G-Messer
eines Kampfflugzeugs gehört zu dieser Gruppe. Bei anderen Ausfahrungsformen zeigt
das Instrument die Lageänderung infolge der Beschleunigungskraft an.
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Zu dieser Gruppe gehören die die Lage anzeigenden Instrumente von
Unterseebooten und die Wendezeiger von Flugzeugen.
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Auf dem Gebiet des Straßenbaus sind Erdhobel mit automatischen niveauempfindlichen
Systemen versehen, die lageempfindliche Instrumente einschließen. Diese Instrumente
reagieren auf Lageveränderungen des Hobels relativ zum Boden und erzeugen ein elektrisches
Ausgangssignal, das
einem Antriebssystem zugeführt wird, welches
den Hobel in die gewünschte Stellung zurückbewegt. Auf diesem Gebiet ist ein System
weit verbreitet, bei dem ein mit Fühlern (gewöhnlich Annäherungsfühlern) versehenes
gedämpftes Pendel verwendet wird, wobei mittels der Fühler die Stellung des Pendels
festgestellt wird. Das Hauptproblem bei diesem System ist, daß eine plötzliche Lageveränderung
- wenn der Erdhobel entweder gegen eine Erhöhung oder in ein Schlagloch läuft -
das Pendel in Schwingungen versetzt, so daß widersprüchliche Signale an das Hobelnachstellsystem
weitergeleitet werden. Der Hobel erleidet eine Folge von Korrekturbewegungen, was
zu einer Folge von Wellen in der hergestellten Straßenoberfläche führen kann. Aus
diesem Grunde kann ein solches System in einem schnellen Fahrzeug, das über unebenen
Boden fahren muß, nicht verwendet werden.
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Z.B. könnte ein solches System nicht dazu verwendet werden, um die
Lage der Kanone eines Panzers oder eines anderen gepanzerten Fahrzeugs oder die
Lage der Geschütze eines auf rauher See stampfenden Schiffs zu regeln.
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Zu diesem Problem gibt es eine weitere Lösungsmöglichkeit. Bei solchen
Instrumenten sind ein Gehäuse, eine im Gehäuse drehbar gelagerte, im wesentlichen
waagerechte Welle,und ein Paar von Schwimmern, die an seitlich von der Welle abstehenden
Armen befestigt sind, vorgesehen. In diesem Zusammenhang wird auf die USA-Patentschrift
3 559 294 von Russell E. Bauer verwiesen, in der ein Instrument dieser Art offenbart
ist.
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Das Instrument dieser USA-Patentschrift besitzt ein Paar von Schwimmern,
die an Armen befestigt sind, welche
beiderseits einer drehbar gelagerten
Welle abstehen. Die Welle und die Schwimmer sind von einem Gehäuse umgeben, welches
so weit mit Quecksilber, Wasser oder öl gefüllt ist, daß jeder der beiden Schwimmer
teilweise eingetaucht ist.
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Ein wesentlicher Nachteil des Instruments vom Bauer-Typus besteht
darin, daß, falls es heftigen Beschleunigungskräften ausgesetzt wird, die Flüssigkeit
im Gehäuse zu schlingern beginnt, so daß die Schwimmer in Schwingungen großer Amplitude
versetzt werden. Dies führt zu fluktuierenden Ausgangssignalen, so daß während einer
bestimmten Zeitspanne das Instrument völlig unbrauchbar ist, denn es erzeugt ein
Signal, das zuerst eine maximale Nachstellung in der einen Richtung und dann eine
maximale Nachstellung in der anderen Richtung verlangt. Kein System kann derartige
Ausgangssignale einwandfrei verarbeiten.
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Eine LLu-gabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines
Instruments, das auch unter der Einwirkung heftiger Beschleunigungskräfte nach einer
möglichst kurzen Reaktionszeit ein brauchbares Ausgangssignal liefert.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Instrument vorgeschlagen,
welches gekennzeichnet ist durch: (a) ein mit Flüssigkeit gefülltes Gehäuse, (b)
eine Schwimmervorrichtung in diesem Gehäuse, (c) Mittel zur Lagerung der Schwimmervorrichtung
derart, daß sie relativ zum Gehäuse um eine waagerechte Achse drehbar ist, (d) untergetauchte
Schwimmer , die Teil der Schwimmrichtung
sind und deren Auftriebskräfte
die Schwimmervorrichtung relativ zu einer Bezugsstellung waagrecht halten, und (e)
Mittel zur Umwandlung einer Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und der Schwimmervorrichtung
in einen Ausgangsmesswert.
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Beim Bauer-Instrument ist eine Problemlösung dadurch versucht worden,
daß zwei über eine Verengung verbundene Schwimmerkammern vorgesehen sind. Wenn das
Instrument gekippt wird, fließt Flüssigkeit von einer Kammer in die andere. Bestimmt
wird dadurch die Hin- und Herbewegung der Flüssigkeit gedämpft, aber gleichzeitig
wird die Reaktionszeit ungünstig beeinflußt. Falls das Instrument schnell genug
gekippt wird, verhält sich die Schwimmerkonstruktion so, als ob sie am Gehäuse befestigt
sei, da die Flüssigkeit noch keine Zeit hatte, von der einen in die andere Kammer
zu fließen. Nur allmählich fließt Flüssigkeit durch die Verengung und schließlich
zeigt das Instrument den Kippwinkel an. Wegen der langen Reaktionszeit zeigt das
Instrument oft einen Zustand an, der gar nicht mehr existiert.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
eines Meßinstruments, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es auch unter der
Einwirkung von heftigen Beschleunigungskräften ein zuverlässiges Ausgangssignal
erzeugt und sehr kurze Reaktionszeiten hat.
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Bei bekannten Instrumenten dieser Gattung ist es ferner problematisch,
ein verwendbares Ausgangssignal zu erhalten.
Bauer verwendet ein
Potentiometer, um den Drehwinkel der Welle relativ zum Gehäuse zu messen. Dies führt
zu verschiedenen Problemen, denn eine Drehung um wenige Grade verursacht nur eine
winzige Änderung des elektrischen Widerstands am Potentiometer. Daher muß die Kippbewegung
eine bestimmte Mindestgradzahl überschreiten, bevor das Instrument überhaupt anzeigt.
Die Instrumentenempfindlichkeit ist daher klein, und wenn die Widerstandscharakteristik
des Potentiometers nicht linear ist, wird das Meßergebnis verfälscht.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach die Schaffung
eines einfachen hochwirksamen Systems, mit dessen Hilfe die Relativbewegung zwischen
Instrumentengehäuse und Schwimmervorrichtung in ein sichtbares Ausgangsignal umgewandelt
werden kann, wodurch die Probleme im Zusammenhang mit der Erhaltung eines elektrischen
Ausgangssignals vermieden werden.
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Durch die Erfindung wird ferner eine Vorrichtung geschaffen, durch
die die Einflüsse von Beschleunigungen ausgeschaltet werden, so daß nur der Kippwinkel
angezeigt wird.
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Erfindungsgemäß wird also ein Instrument geschaffen, das gekennzeichnet
ist durch ein erstes Gehäuse, eine Hauptachse im ersten Gehäuse, Mittel zur Lagerung
der Hauptachse, so daß diese relativ zum ersten Gehäuse drehbar ist, erste Schwimmer,
die von der Hauptachse getragen werden und auf sie eine sie in eine Bezugsstellung
zurückdrängende Kraft ausüben, einen ersten, mit der Hauptachse fest verbundenen
Zeiger, ein erstes, mit der Hauptachse verbundenes Gegengewicht, ein zweites, auf
dem ersten Zeiger befestigtes
Gehäuse, eine Nebenachse innerhalb
des zweiten Gehäuses, Mittel zur Lagerung der Nebenachse, so daß sie sich relativ
zum zweiten Gehäuse drehen kann, zweite Schwimmer, die von der Nebenachse getragen
werden und auf sie eine sie in eine Bezugsstellung zurückdrängende Kraft ausüben,
einen zweiten, mit der Nebenachse verbundenen Zeiger, ein zweites, mit der Nebenachse
verbundenes Gegengewicht, erste Annäherungsfühler zur Messung der Lage des ersten
Zeigers relativ zum ersten Gehäuse, und zweite Annäherungsfühler zur Messung der
Lage des zweiten Zeigers relativ zum zweiten Gehäuse, wobei die Annäherungsfühler
elektrische Ausgangssignale erzeugen.
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In den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen,
ist: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Instruments, das auf Beschleunigungskräfte
reagiert, denen es ausgesetzt wird; Fig. 2 ein schematischer Schnitt durch das Instrument
gemäss Fig. 1; Fig. 3 ein Schnitt auf der Linie III - III in Fig. 2; Fig. 4 eine
schematische Darstellung einer aus zwei erfindungsgemäßen Instrumenten bestehenden
Einheit, und Fig. 5 ein schematischer Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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In Fig. 1 ist ein Instrument 10 dargestellt, dessen flüssigkeitsdichtes
Gehäuse 12 mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die noch näher beschrieben werden
wird. Das Gehäuse 12 besteht aus einem kurzen Zylinder 14 und einem kreissegmentförmigen
Teil 16. Der Zylinder 14 weist zwischen seinen Stirnseiten einen bogenförmigen Schlitz
18 in seiner Oberseite auf, und der Teil 16 ist derart mit dem Zylinder 14 verbunden,
daß dieser Teil und der Zylinder über den bogenförmigen Schlitz 18 miteinander in
Verbindung stehen. Scheibenförmige Deckelplatten 14.1 verschließen die beiden Stirnseiten
des Zylinders 14, wobei sie eingeschraubt sein können. Das Gehäuse 12 besteht vorzlgsweise
aus PreBstoff( Kunststoff ) , kann-aber auch aus einem Metall,wie z.B. Aluminium
oder Stahl,bestehen.
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Der Teil 16 besitzt ein Fenster 26, wobei ein Zeiger 28 und eine
Skala 30 durch das Fenster hindurch sichtbar sind. Das Fenster 26 besteht aus einer
bogenförmigen Öffnung, die mit einem Deckel 32 aus Glas, Plexiglas oder einem anderen
Kunststoff mittels Schrauben 34 verschlossen ist.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, ist im Gehäuse
12 eine Schwimmervorrichtung 36 vorgesehen, die drei scheibenförmige Platten 38
aufweist, welche mittels eines rohrförmigen Elements 40 im Abstand voneinander gehalten
werden. Eine Hauptachse 42 durchläuft alle drei Platten und das rohrförmige Element
40. Die Schwimmervorrichtung 36 wird über Lager 44 und 46 von der Hauptachse 42
getragen, no daß sich die ,ehwAmmervorriehtung 36 relativ
zur Hauptachse
42 freischwingend bewegen kann. Die Außenlagerschalen cn der IJlger44 und 46 sind
mit deri Actisenden 40.1 verbunden, während die Innenlagerschalen mit der Hauptachse
42 verbunden sind. Die Platten U sind an Rippen 40.2 befestigt, die rings um das
Element 40 verlaufen.
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An ihrem - in Fig. 2 linken - Ende wird die Hauptachse 42 von einer
Lagerbuchse 48 getragen, die in eine Öffnung in der Deckelplatte 14.1 des Gehäuses
12 preßgepasst ist . An ihrem anderen Ende wird die Haupt achse 42 in einer Axialbohrung
50 einer Lagerhülse 52 getragen, wobei die Lagerhülse 52 durch die Deckelplatte
14.1 ragt und an ihrem herausragenden Ende mit einem Gewinde 54 versehen ist. Eine
Mutter 56 ist auf das Gewinde 54 geschraubt, und eine Kappe 58 (siehe auch Fig.
1) bedeckt Mutter 56 und Gewinde 54 aus ästhetischen Gründen. Die Lagerhülse 52
weist innerhalb des Gehäuses 12 eine Umfangsrippe 60 auf, die sich beim Anziehen
der Mutter 56 an die Innenseite des Gehäuses 12 anlegt.
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An ihrem dem Gewinde 54 gegenüberliegenden Ende ne, ben der Schwimmervorrichtung
36 besitzt die Lagerhülse 52 eine äußere Abstufung 62, auf die ein Sonnenrad 64
eines Planetengetriebes preßgepasst ist. An der rechten Platte 38 ist eine Kastenkonstruktion
66 befestigt, und eine Achse 68 ist mit ihren Enden in der Vorder- bzw. Rückwand
der Kastenkonstruktion 66 gelagert. Auf der Achse 68 ist ein Planetenzahnrad 70
vorgesehen. Die Achse 68 besitzt ferner einen Kragen 72, der entweder getrennt vom
Planetenzahnrad 70 vorgesehen oder einstückig mit ihm ausgebildet ist. Auf jeden
Fall drehen sich Planetenzahnrad 70
und Kragen 72 zusammen mit
der Achse 68, was auf geeignete eie, z.B. mittels Federn, Schrauben od. dgl., <3ichergestellt
wird.
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Der Zeiger 28 wird vom Kragen 72 getragen, und ein Gegengewicht 74
hängt vom Kragen 72 herab. Das Gegengewicht balanciert den Zeiger derart, daß, wenn
die Vorrichtung Beschleunigungskräften ausgesetzt ist, die Tendenz der Nadel, die
Achse 68 in die eine Richtung zu drehen, genau durch die Tendenz des Gegengewichts,
die Achse 68 in die andere Richtung zu drehen, aufgehoben wird.
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Die Skala 30 wird von einem Arm 76 getragen, der von der rechten
Platte 38 aus nach oben ragt und an dieser mittels einer Schraube 78 befestigt ist.
Ferner wird darauf hingewiesen, daß das Fenster 26 von einem nach innen ragenden
Flansch 80 umrandet ist, wobei die Schrauben 34 durch den Rand des Deckels 32 hindurch
in den Flansch 80 geschraubt sind,um den Deckel 32 zu befestigen.
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Eine Verschlu3schraube 82 ist in ein Gewindeloch im Gehäuse 12 geschraubt,
wobei der sechskantige Schraubenkopf auf einer Ringdichtung 841sitzt, um sicherzustellen,
daß die Füllöffnung zufriedenstellend verschlossen ist.
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Mittels der Büllöffnung wird das Instrument vollständig mit einem
geeigneten Öl gefüllt.
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Wie bereits beschrieben, besteht die Schwimmervorrichtung aus den
drei scheibenförmigen Platten 38 und dem Element 40, ferner aus zwei Schwimmern
84 und einem Gegengewicht 86. Die Anordnung der Schwimmer und Gegengewichte relativ
zueinander ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich,
wobei die erfindungsgemäße
Konstruktion gewährleistet, daß, wenn das Instrument einer Beschleunigungskraft
unterworfen wird, sich aus der Massenträgheit der verschiedenen Teile keinerlei
die Schwimmervorrichtung um die Hauptachse 42 drehendes Moment ergibt. Mit anderen
Worten: die Massenträgheiten oberhalb und unterhalb der Hauptachse 42 gleichen einander
aus, und eine Drehung der Schwimmervorrichtung 36 bei Einwirkung einer Beschleunigung
auf das Instrument resultiert ausschließlich infolge der Kräfte, welche von der
Flüssigkeit auf die Schwimmer unter Einwirkung der Eeschleunigung ausgeübt werden.
Dieser Vorgang wird noch 7;usführlich beschrieben.
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Auf die Schwimmervorrichtung 36 wirken nach oben gerichtete, aus
dem Auftrieb resultierende Kräfte ein (Pfeile F in Fig. 3). Unter der Annahme, daß
die Schwimmervorrichtung von der in Fig. 3 dargestellten Lage aus im Uhrzeigersinn
gedreht wird, dann vergrößert sich der Abstand zwischen der Wirkungslinie der Kraft,
die auf den rechten Schwimmer 84 einwirkt, und der Mittellinie der Hauptachse 42,
während sich der Abstand zwischen der Wirkungslinie der Auftriebskraft am anderen
Schwimmer und der Haupt achse verringert. Das Drehmoment, welches die Schwimmervorrichtung
entgegen dem Uhrzeigersinn drehen will, wächst dann über das Gegendrehmoment um
einen Betrag hinaus, der von den jeweiligen Abständen der Kraftwirkungslinien von
der Hauptachse 42 abhängt. Je weiter die Schwimmerstruktur gedreht wird, desto größer
ist die Riickstellkraft. Dies ist die wichtigste Ursache für die schnelle, das erfindungsgemäße
Instrument kennzeichnende Daspfung. Die Auswirkung
der Beschleunigungskräfte,
die bei der Bewegung des Instruments in seine geneigte Lage auftreten, werden schnell
unterdrückt, und eine Ablesung des echten Neigungswinkels ist schon nach sehr kurzer
Zeit möglich. Natürlich wirkt die Schwimmervorrichtung immer solchen Kräften entgegen,
die sie aus ihrer Ruhestellung bewegen wollen, und nur unter Ausnahmebedingunen,
wie z.B. während einer plötzlich einsetzenden Bewegung, werden die Dämpfungseigenschaften
des Instruments ganz ausgenutzt.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß, auch wenn das Gehäuse gekippt wird,
die Skala 30, die mit der Schwimmervorrichtung fest verbunden ist, sich nicht mitdre.l4.
Aus zwei Gründen bewegt sich die Schwimmervorrichtung nicht.
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Erstens gibt es die oben genannten, durch die Schwimmen verursachten
Rückstellkräfte. Zweitens widerretzt sich die Schwimmervorrichtung einer Drehung
durch ihre Massenträgheit, und nur bei Einwirkung einer genügend großen Kraft erfolgt
eine Drehbewegung. Nur Reibung in den Lagern und Widerstand durch die Flüssigkeitsfüllung
des Gehäuses kann die Ausübung eines Drehmoments auf die Schwimmervorrichtung verursachen.
Unter normalen Bedingungen sind diese Kräfte klein im Vergleich zu jenen Kräften,
die sich einer Bewegung der Schwimmervorrichtung widersetzen. Das Planetenzahnrad
70 verbleibt auch gegenüber der Hauptachse in einer oberen Totpunktlage, so daß
das mit dem Gehäuse fest verbundene Sonnenrad 64 sich relativ zum Planetenzahnrad
70 bewegt.
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Dadurch dreht sich das Planetenzahnrad 70 und mit ihm der gragen 72,
so daß sich der Zeiger 28 über die Skala 30 bewegt. Als Ubersetzungsverhältnis wird
vorzugsweise 10 : 1 festgelegt, so
daß eine relativ kleine Bewegung
des Zahnrads zu einer relativ großen Bewegung des Zeigers übersetzt wird. Auf diese
Weise wird eine zur Neigung proportionale Ablesung erhalten.
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Falls das Gehäuse 12 heftigen Beschleunigungskräften ausgesetzt wird,
indem es z.B. schnell hin- und herbewegt wird, dann verursachen Flüssigkeitskräfte
eine Drehung der Schwimmervorrichtung und ein Hin- und Herfließen der Flüssigkeit.
Dies führt zu einer Schwingungsbewegung der Schwimmervorrichtung und daher auch
des Zeigers. Versuche haben gezeigt, daß schon eine 0 Sekunde nach Beendigung der
Gehäusebewegungen die Anzeige stabil wird. Dies ist eine sehr viel kürzere Zeit
als bei Schwimmern möglich ist, die teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht sind
und sich mit der hin- und herfließenden Flüssigkeit auf und ab bewegen. Beim erfindungsgemäßen
Instrument kann nur die Molekularbewegung im öl die Schwimmervorrichtung in Bewegung
versetzen, und im allgemeinen sind diese Kräfte klein verglichen mit anderen Kräften.
Eine derartige Hin- und Herbewegung der Flüssigkeit in einem nur teilweise gefüllten
Gehäuse kann mehrere Sekunden lang anhalten, während welcher Dauer keine brauchbare
Ablesung möglich ist.
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Da das erfindungsgemäße Gehäuse vollständig mit Flüssigkeit gefüllt
ist, bewegen sich alle in Fig. 2 dargestellten Teile vollständig von Flüssigkeit
umgeben.
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Die Schwimmervorrichtung neigt dazu, sich unter der Einwirkung von
Beschleunigungskräften zusammen mit der Flüssigkeit zu bewegen. Jede Bewegung der
Schwimmervorrichtung
releltlv zur Flüssigkeit erzeugt Reibungswiderstand,
der die Bewegung dampft. Der Zeiger bewegt sich zwangsläufig relativ zur i?iüigkci
t, wobei er immer Dzimpfungskräften ausgesetzt ist.
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Bei der Betrachtung des erfindungsgemäßen In;truments als Beschleunigungsmesser
kann festgestellt werden, daß auf die Flüssigkeit einwirkende Beschleunigungskräfte
auf die Schwimmervorrichtung übertragen werden. Die Auswirkung dieser Kräfte auf
die Schwimmer ist größer als deren Auswirkung auf das Gegengewicht, da die Schwimmer
ein größeres Volumen aufweisen. Deshalb dreht sich die Schwimmer vorrichtung, und
während die Kraft weiterhin einwirkt wird ein zur Beschleunigung proportionaler
Meßwert erhalten.
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Sobald die Kraft aufhört zu wirken, bewegen die bereits genannten
Rückstellkräfte den Zeiger in seine Ruhelage zurück, wenn nicht während der Beschleunigung
eine Lageänderung eingetreten ist. Falls letzteres stattgefunden hat, zeigt das
Instrument nach einer kurzen Stabilisierungsdauer einen entsprechenden Meßwert an.
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Wenn im Sonderfall sich das Instrument um die Hauptachse 42 dreht,
dann sind die Beschleunigungskräfte radial gerichtet und haben keine Wirkung auf
die Schwimmervorrichtung. In diesem Fall kann jederzeit die Neigungsveränderung
abgelesen werden.
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In Fig. 3 sind Winkel zwischen der waagerechten Ebene durch die hauptachse
42 und den Verbindungslinien zwischen der Hauptachse 42 und den Auftriebsmittelpunkten
der Schwimmer 84 eingezeichnet. Die abgebildeten Winkel werden bevorzugt, denn der
Anstiegsgradient der Rückstellkraft
erreicht einen Höchstwert
bei der dargestellten Konfiguration. Winkel im Bereich von etwa 350bis etwa sind
ebenfalls möglich, obgleich die Empfindlichkeit des Instruments bei Abweichung des
Winkels 4 von 450 abnimmt.
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Bei einem weiteren, nicht abgebildeten Ausführungsbeispiel wird ein
Schwimmer von dreieckiger Gestalt verwendet, wobei der Schwimmer so angeordnet ist,
daß eine seiner flachen Seiten nach oben und eine Spitze nach unten gerichtet ist.
Der Auftriebsmittelpunkt eines solchen Schwimmers befindet sich gewöhnlich senkrecht
über der Hauptachse 42. Falls also die Schwimmervorrichtung bezüglich des Gehäuses
gedreht wird, entsteht infolge der seitlichen Versetlung des Auftriebsmittelpunkts
sofort eine Rückstellkraft.
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Das in Fig. 4 abgebildete Instrument kann einen Teil einer Stabilisierungsvorrichtung
für die Kanone eines Militärfahrzeugs, z.B. eines Panzers, bilden. Beim Pahren über
unebenes Gelände wird ein derartiges Fahrzeug heftigen, kurzzeitigen Lageänderungen
unterworfen, z.B. beim Durchfahren eines Grabens, andererseits aber auch dauerhafteren
Lageänderungen bei der Bewegung von waagerechtem zu geneigtem Gelände. Es ist nicht
erwünscht, daß die erste Art von Lageänderung bei der Stabilisierungsvorrichtung
der Kanone eine Korrektur auslöst, denn vor der Durchführung einer derartigen Korrektur
ist die ursprüngliche Lage wiederhergestellt, und es müsste eine Gegenkorrektur
durchgeführt werden. In diesem Fall wäre die Kanone nicht nur beim Durchfahren des
Grabens falsch ausgerichtet, sondern auch für eine bestimmte Zeit danach, bis die
Gegenkorrektur
durchgeführt werden konnte.
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Die in Fig. 4 benutzten Bezugsziffern sind, wenn möglich, den Bezugsziffern
in den anderen Figuren angepaßt.
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Bei dieser Ausführungsform besitzt jede Instrumenteneinheit eine einzelne
Platte 38 auf der Hauptachse 42, und keine Skala ist vorgesehen. Stattdessen ragt
ein relativ robuster Zeiger 202 nach oben von der unteren Platte 38 aus, und ein
weiteres kleineres Instrument 200 ist auf diesem Zeiger befestigt. Annäherungsfühler
204 sind vorgesehen, um eine Bewegung des Zeigers 202 festzustellen, und weitere
Annäherungsfühler 206 sind vorgesehen, um eine Bewegung des Zeigers 208 des oberen
Instruments -200 festzustellen.
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Bei der Verwendung des in Fig. 4 dargestellten Doppelinstruments
führt eine plötzliche, entweder bleibende oder nur vorübergehende Lageveränderung
zu einer Veränderung der Lage einer Basisplatte 210 bei gleichzeitigem Auftreten
von Beschleunigungskräften. Falls die Beschleunigung genügend groß ist, tendiert
die untere Schwimmervorrichtung zur Drehung im Gehäuse. Diese Wirkung ist jedoch
nur von kurzer Dauer, und die Schwimmervorrichtung kehrt in ihre senkrechte Lage
zurück, so daß die Annäherungsfühler 204 ein Neigungssignal erzeugen. Die Betriebseigenschaften
der Anordnung hängen weitgehend von der Viskosität der Plüssigkeit ab.
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Das Gehäuse des oberen Instruments muß sich natürlich mit dem Zeiger
202 bewegen. Die Bewegung des Zeigers 202 ist viel bestimmter als die Bewegung des
Gehäuses des unteren Instruments wegen der Wirkung der Beschleunigungskrafte
auf
die iiiioiilkcit, unter deren einwirkung die Schwimmer in Richtung der lie3chleunigunerskrafte
bewegt werden. Daher wird das Gehäuse des oberen InutrurnentB in Richtung der Beschleunigungskraft
versetzt. Der Zeiger 208 registriert diese Zusatzkraft trotz der Tatsache, daß das
obere Gehäuse sich längs eines bogenförmigen Wegs in die gleiche Richtung bewegt.
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Es kann zwischen drei Zuständen unterschieden werden: (a) eine Beschleunigung
von kurzer Dauer, gefolgt von einer Gegenbeschleunigung, wobei keine dauernde Lageveränderung
eintritt. Unter diesen Umständen erzeugen beide Fühersätze Ausgangssignale während
der Lageveränderungen; (b) eine Beschleunigung von kurzer Dauer, die zu einer dauernden
Lageveränderung führt. Unter diesen Bedingungen erzeugen beide Fühlersätze anfänglich
Ausgangssignale. Wenn jedoch die untere Schwimmervorrichtung in eine senkrechte
Lage zurückkehrt, bewegt sich das obere Gehäuse auch in seine Ausgangslage zurück.
Dies bedeutet, daß die obere Schwimmervorrichtung dann symmetrisch bezüglich der
Annäherungsfühler 206 liegt,.so daß deren Ausgangssignal verschwindet; (c) nur eine
Neigungswinkelveränderung, wobei nur das untere Fühlerpaar ein Ausgangssignal erzeugt
und die obere Vorrichtung zentralisiert bleibt, da sich die untere Vorrichtung nicht
dreht.
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Aus diesen Gründen kann mittels des Doppelinstruments der Fig. 4
zwischen vorübergehenden Beschleunigungskräften,
die keine Lagekorrektur
der Pnserkilnone erfordert ich machen, und zwid'c,iien einer dau rhaf ten Lageveränderung,
die eine Lagekorrektur erforderlich mtlcElt, untert3(hiedenwerden. Eine langsame
Lageveränderung, wie sie z B. eintreten würde, wenn ein Panzer hügeliges Gelände
durchfährt, führt zu einer Versetzung der unteren Schwimmervorrichtung relativ zum
unteren Gehäuse (und daher zu einem Ausgangssignal der unteren Fühler), aber sie
verursacht keinerlei Bewegung der oberen Schwimmervorrichtung relativ zum oberen
Gehäuse, denn der untere Zeiger 202 bewegt sicht nicht.
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Zusammenfassend kann gesagt werden: bei der Lageregelung z.B. von
Kanonen werden Signale von Annäherilngsfühlern 206 (Anzeige der Beschleunigungskräfte)
dazu verwendet, zu verhindern, daß Signale von den Annäherungsfühlern 204 (für Beschleunigung
oder Lageänderung) die Stellantriebe, z.B.
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Servomotoren, der Kanonen erreichen. Nur bei Unterbleiben der Signale
von den Annäherungsfühlern 208 werden die Signale von den Annäherungsfühlern 204
(die dann eine Lageveränderung anzeigen) wirksam.
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In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, um eine An/eige
zu erhalten. An der Schwimmervorrichtung ist ein Kegelzahnrad 100 befestigt, das
mit einem Ritzel 102 im Eingriff steht. Das Ritzel 102 sitzt auf einer Achse 104,
die mittels (nicht dargestellter) Lager drehbar im Gehäuse 12 gelagert ist. Am oberen
bunde der Achse 104 ist ein Zeiger 106 befestigt, wobei der Zeiger durch ein Gegengewicht
108 balanciert wird. Die Achse 104 ist von einem Rohr 110 umgeben, welches das Innere
des Hauptgehäuses 112 mit einem Nebengehäuse 114 verbindet. Im Nebengehäuse 114
ist
eine runde Skala 116 vorgesehen.
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Die Hauptachse 42 ist schematisch in Fig. 5 dargestellt, aber die
gesamte Schwimmervorrichtung, mit welcher das Kegelzahnrad 100 verbunden ist, ist
nicht zeichnerisch dargestellt worden.