DE274978C - - Google Patents
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- DE274978C DE274978C DE1913274978D DE274978DD DE274978C DE 274978 C DE274978 C DE 274978C DE 1913274978 D DE1913274978 D DE 1913274978D DE 274978D D DE274978D D DE 274978DD DE 274978 C DE274978 C DE 274978C
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P7/00—Measuring speed by integrating acceleration
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Balance (AREA)
Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
- M 274978 KLASSE 42 o. GRUPPE
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen von Beschleunigungen,
Geschwindigkeiten und Wegen, bei der die durch die Bewegung des zu kontrollierenden
Fahrzeuges entstehenden Beschleunigungen und Verzögerungen, gleichviel, ob sie durch die inneren Triebkräfte des Fahrzeuges
oder die Einflüsse des umgebenden Mediums verursacht sind, nach den in Betracht kommenden
Hauptrichtungen gemessen und nach der Zeit integriert werden.
Durch das Patent 179477 ist eine Einrichtung
bekannt geworden, bei der die durch Beschleunigungskräfte erzeugten Ausschläge einer unter Federwirkung stehenden Masse mit
Hilfe eines durch ein Zeitwerk betätigten Diskusgetriebes so integriert werden, daß eine
Anzeigevorrichtung die momentane Geschwindigkeit angibt, bei der ferner die entstehenden
Geschwindigkeitsausschläge derart integriert werden, daß eine zweite Anzeigevorrichtung
die zurückgelegten Wege anzeigt.
Da Meßeinrichtungen dieser Art im wesentlichen zur Bestimmung der Bewegungsvorgänge
von frei beweglichen Fahrzeugen, z. B. Schiffen, Unterseebooten oder Luftfahrzeugen,
in Betracht kommen, deren Lage zur "Horizontalen und zum Meridian fortwährend wechselt,
so muß für den Meßapparat oder mehrere zusammen arbeitende ein Stützkörper vorhanden
sein, der stets eine bekannte Lage im Räume beibehält. Die im Patent 179477 vor~
geschlagene Vorrichtung eines im Schwerpunkt kardanisch aufgehängten, mit drei zueinander
senkrecht stehenden Kreiseln verbundenen Körpers genügt dazu nicht. Denn ein freier
Kreisel sucht sich parallel der Erdachse einzustellen, und mehrere im Winkel zueinander
fest verbundene Kreisel müssen eine der Erdachse parallele, resultierende Richtung anzeigen,
um die herum rotierend das Kreiselsystem noch unendlich viele Lagen einnehmen kann. In ähnlicher Weise würde auch durch
ein System zweier oder mehrerer Magnetkompasse stets nur die Richtung zum magnetisehen
Pol angezeigt.
Nach der vorliegenden Erfindung werden daher mindestens zwei verschiedenartige Richtungsweiser
mit dem Stützkörper der Meßapparate verbunden, also z. B. ein Kreiselkompaß
und ein Magnetkompaß, die durch zwei verschiedene Richtungen eine Ebene und
in dieser jede Richtung eindeutig bestimmen. Die Einwirkung auf den Stützkörper kann bei
genügend starken Richtungsweisern unmittelbar erfolgen; im allgemeinen wird es sich
aber empfehlen, die Übertragung mittelbar durch Einschalten von Hilfskräften vorzunehmen.
Eine sehr einfache richtunggebende Einrichtung ist nun eine pendelartig aufgehängte,
vor äußeren Einflüssen geschützte Masse, die die Richtung zum Erdmittelpunkt angibt,
wenn keine Beschleunigungskräfte auf sie einwirken, oder wenn es gelingt, den Einfluß
derselben zu kompensieren. Dies ist möglich, wenn man die Masse sehr nahe über ihrem
Schwerpunkt aufhängt, so daß die Beschleunigungskräfte an ihr erheblich langsamere Bewegungen
hervorrufen als an dem eigentlichen Meßkörper. Es entstehen dann relative Verschiebungen
beider Körper, die für die Aus-
gleichung der Beschleunigung nutzbar gemacht werden können. Am zweckmäßigsten werden
durch die gegenseitige Verschiebung Kräfte eingeschaltet, welche die Wirkung der Beschleunigungskräfte
auf die langsam ausschwingende Masse ausgleichen, ehe merkbare Bewegungen derselben eintreten, so daß dieselbe
dauernd die Vertikallage beibehält.
In dem Patent 179477 ^ die beschleunigte Masse der eigentlichen Meßeinrichtung unmittelbar mit dem einen Gliede der Integrationsvorrichtung verbunden und verstellt dasselbe entsprechend ihren Ausschlägen. Natürlich ist diese Anordnung auch bei Verwendung eines Stützkörpers entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich.
In dem Patent 179477 ^ die beschleunigte Masse der eigentlichen Meßeinrichtung unmittelbar mit dem einen Gliede der Integrationsvorrichtung verbunden und verstellt dasselbe entsprechend ihren Ausschlägen. Natürlich ist diese Anordnung auch bei Verwendung eines Stützkörpers entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich.
Zweckmäßiger erscheint es aber, von der unmittelbaren Kupplung abzusehen und vielmehr
durch die Ausschläge der beschleunigten Masse ein Hilfsgetriebe beliebiger Art einzuschalten,
das durch Gewichts-, Feder- oder andere Kräfte das Gleichgewicht mit der Beschleunigungskraft
herstellt und zugleich das eine Glied der Integrationseinrichtung betätigt.
Das Hilfsgetriebe wird im Moment der Erlangung des Gleichgewichts wieder ausgeschaltet,
die Wege des Hilfsgetriebes bis zu seiner Ausschaltung stehen in bekanntem Verhältnis
zur Beschleunigungskraft, können also ihrerseits als Maß derselben dienen. Der Hauptvorteil dieser Anordnung ist der, daß
die Ausschläge der beschleunigten Masse —■ »des Meßkörpers« — sehr klein sein können,
so daß die Arbeitsaufnahme desselben, bzw. der Stützfedern, infolge der Beschleunigungskräfte gleichfalls sehr gering ist und die Veranlassung
zu starken Schwingungen entfällt. Dagegen sind bei der bekannten direkten Kupplung des Meßkörpers mit dem einen
Glied der Integrationsvorrichtung verhältnismäßig große Wege nötig, um genügend genaue
Anzeigen zu erhalten; es wird dabei sehr schwer sein, eine Dämpfung anzuordnen, welche
die durch die Beschleunigungskräfte auf Meßkörper und Federn übertragenen Arbeiten
aufzehrt, ohne die Anzeigen in erheblichem Maße zu fälschen. Ferner gestattet die mittelbare
Kupplung eine sehr bequeme Betätigung des im vorstehenden erwähnten Pendels zur Festlegung der Vertikalrichtung, wie im
folgenden näher beschrieben wird.
Nun ist zwar durch das amerikanische Patent 928013 eine Einrichtung, Kabelwinden
betreffend, bekannt geworden, bei der eine unter Federwirkung stehende Masse durch
Beschleunigungskräfte zum Ausschlag gebracht wird und ein Hilfsgetriebe beeinflußt. Es
handelt sich dabei aber um eine völlig andere Wirkung, da der Maschinenteil, von dem die
Beschleunigung der unter Federwirkung stehenden Masse ausgeht, durch die von der
Masse hervorgerufene Krafteinschaltung noch stärker beschleunigt wird. Von der Herstellung
eines Gleichgewichts zur Beschleunigungskraft oder gar der Messung derselben durch
die Einschaltung des Hilfsgetriebes ist dort keineswegs die Rede.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 1 und 2 die — nicht
als neu beanspruchten — Integrationseinrichtungen angedeutet. Bei denselben werden die
Diskusscheibe T bzw die gegenläufigen Kegelräder Tx und T2 durch ein Zeitwerk dauernd
angetrieben, während die infolge der Beschleunigungskräfte ausschwingenden Massen
bzw. die durch dieselben eingeschalteten Hilfsgetriebe die Räder U auf der Integrationswelle parallel zu den Radien der Scheibe T
bzw. den Seiten der Konusräder T1, T2 verschieben.
Bei dieser Anordnung ergeben sich Umdrehungsgeschwindigkeiten der getriebenen
Welle Z, die zu den momentanen Beschleunigungen in bekanntem Verhältnis stehen, und
gesamte Umdrehungswinkel der Welle Z, die zum Zeitintegral der Beschleunigungen, also
zur Geschwindigkeit, ebenfalls in bekanntem Verhältnis stehen. Die Anordnung des Meßkörpers
und des Hilfsgetriebes für den Ausgleich der Beschleunigungen ist in beispielsweiser
Ausführung in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt, und zwar zeigen Fig. 3 und 4 eine
Einrichtung zur Messung horizontaler Beschleunigungen nebst der Vorrichtung zur Kennzeichnung der Vertikalen, während Fig. 5
einen Apparat zur Messung vertikaler Beschleunigungen schematisch darstellt.
An einem Wagebalken A1 (Fig. 3) sind zwei
große Massen M1 und M2 befestigt, die mit
allen darauf angeordneten Konstruktionsteilen vollständig ausbalanciert sind. Eine sehr
kleine Zusatzmasse Af3 verlegt den Schwerpunkt
nur so weit unter den Unterstützungspunkt (Schneide B), daß die Wage ohne die Einwirkung
anderer Kräfte genau die Horizontallage einnimmt, aber nur äußerst langsam
schwingt. Auf dem Wagekörper ist ein kleiner, raschlaufender Motor E angebracht, der
eine Schraubenspindel D verdreht. Der Motor ist umsteuerbar. Durch die Schraubenspindel
wird ein Laufgewicht L1 verschoben.
Auf der Schneide!? von A1 oder genau gleichachsig
dazu ist ein zweiter Wagekörper A2 angeordnet, der aber sehr leicht gebaut ist
und nur eine im Verhältnis zu seinen sonstigen Massen schwere und tiefliegende Masse Af4
besitzt, die aber gegenüber den Massen Af1
und M2 auch noch sehr klein ist. Auf einer Gleitschiene G ist an dem zweiten Wagebalken
ein Laufgewicht L2 angebracht, das das erste Laufgewicht L1 durch Anschlagnasen umfaßt
und von ihm mitverschoben wird. Ferner trägt jedes Ende des Wagebalkens eine
Kontaktvorrichtung, die aus einem dauernd geschlossenen Quecksilberkontakt F3, F4 und
einer in sehr kleinem Abstand von einer Stellschraube befindlichen Spitze F1, F2 besteht. Die
Gegenkontakte (Quecksilbernäpfe Q1, Q2, Stellschrauben
H1, H2) sind auf den Massen M1
und M2 des Wagebalkens A1 angeordnet. Der
rechte Kontakt bewirkt einen Stromschluß für die eine Drehrichtung des Motors E, der linke
ίο einen solchen in umgekehrter Richtung. Der
Arbeitsgang ist folgender: Im Ruhezustand
' liegen beide Pendel vertikal, die Wagebalken horizontal; beide Kontakte sind offen. Im
Moment einer Beschleunigung schlägt die MasseM"4 kräftig aus, während die Masse M3
die schweren Massen des Wagebalkens A1 fast unmerkbar bewegt. Infolgedessen wird der
eine Kontakt geschlossen, und der Motor E verstellt die Schraubenspindel D sehr schnell
derart, daß das Laufgewicht L2 die Beschleunigungskraft
von M4. L1 die von M8 kompensiert.
In diesem Moment wird der Kontakt unterbrochen. Das sofortige Anhalten des mit
möglichst kleinem Trägheitsmoment auszuführenden Motorankers wird nötigenfalls durch
eine nicht dargestellte, durch dieselbe Kontaktvorrichtung zu bedienende Bremse bewirkt.
Bei einer Verzögerung ergibt sich der entsprechende Vorgang in umgekehrter Richtung.
Die Verschiebungsgröße des Laufgewichts L2 aus der Mittellage ist den momentanen
Beschleunigungen und Verzögerungen proportional. Daher kann die getriebene Scheibe U des Diskusgetriebes (vgl. Fig. 1
und 2) auf der Geschwindigkeitswelle direkt durch dies Laufgewicht oder proportional zu
seinen Wegen verschoben werden. Der Hauptwagebalken A1 mit den Massen M1, M2 wird
durch die von M3, M4 herrührenden Beschleunigungskräfte
nur unmerklich bewegt werden, da er zur Zurücldegung nennenswerter Wege
erhebliche Zeit braucht und die Beschleunigungskräfte bereits in Bruchteilen einer Sekunde
ausgeglichen werden. Der Wagebalken A1 stellt infolgedessen einen zuverlässig
in der Vertikallage erhaltenen Stützkörper dar.
Wie erwähnt, muß aber. außer dem die
Vertikale kennzeichnenden Pendel an dem Stützkörper mindestens noch eine zweite Vorrichtung
anderer Art vorhanden sein, die die Meridianlage kennzeichnet. In Fig. 6 und 7 ist für diesen Zweck die Anwendung eines
Magnetkompasses — an dessen Stelle natürlich ein Kreiselkompaß treten könnte — schematisch
dargestellt, und es ist eine mittelbare Einstellung durch ein Hilfsgetriebe vorgesehen.
Die Grundplatte A ist mittels eines Rahmens B und der Schneidenpaare X1, X2, X3, Xi
kardanisch aufgehängt und trägt in einem kreisförmigen Ausschnitt ein Kugellager C, auf
dem der in der Meridianlage zu erhaltende Tragkörper D für die Meßapparate gelagert
ist. Im Innern von D schwingt die Magnetnadel H zwischen zwei Kontakten F1 und F2
derart, daß sie jeden derselben schon bei sehr kleinen Ausschlagwinkeln berührt. Ein dauernder
Stromschluß wird durch einen in der Nadel befestigten, in einen Quecksilbernapf Q
tauchenden Stift F3 gebildet. Quer über D
hinweg läuft eine von einem kleinen Elektromotor E dauernd betriebene, auf der Grundplatte
A gelagerte Welle. Dieselbe trägt zwei konische Reibräder G1 und G2. und einen zwischen
zwei Elektromagneten P1 und P2 liegenden
zylindrischen Eisenkern K. Der eine Wicklungspol von P1 und P2 ist über die
Stromquelle hinweg mittels eines Schleifringes S3 und der Bürste R3 dauernd an den
Quecksilberkontakt F3 angeschlossen, der andere Pol wiederum mittels eines Schleifringes
S1 und S2 und einer Bürste R1 und A2
an den Kontakt F1 bzw. F2. Sobald einer
der Kontakte F1 oder F2 geschlossen wird,
zieht der zugehörige Magnet P1 oder P2 den
Kern K an und bringt dadurch das Reibrad G1 oder G2 zum Eingriff mit dem oberen
Rande von D, der als konische Reibfläche ausgebildet ist. Hierdurch wird der Tragkörper
D sofort im Sinne der Aufhebung des Stromschlusses verdreht, d. h. D folgt genau
den Bewegungen der Magnetnadel. Selbstverständlich muß durch geeignete Maßnahmen
verhindert werden, daß die Magnetnadel H durch die Ströme und Magnet Wirkungen der
Schaltvorrichtungen merkbar beeinflußt wird. Auch könnte natürlich durch die Kontakte
ein beliebiges anderes Getriebe betätigt werden. Ebenso könnte statt der Magnetnadel
ein Kreiselkompaß in ganz ähnlicher Weise Verwendung finden.
Es ist nun leicht einzusehen, daß die Grundplatte A der Fig. 6 und 7 an Stelle des Hauptwagebalkens
A1 in Fig. 3 und 4 treten und sogar zwei zueinander senkrechte Wagebalken
dieser Art ersetzen kann, da sie ja um die Schneidenpaare X1. X2 sowie X3, X^ der kardanischen
Aufhängung in zwei Richtungen pendeln kann. Dann ist nur dafür zu sorgen, daß, wie vorher verlangt, der Schwerpunkt
der Grundplatte nahe genug unter den Schneiden liegt, ferner, daß die Masse der Grundplatte
sehr groß gegenüber derjenigen der Meß körper ist. In der Achse jeder Schneide
ist außerdem an der Platte anzubringen: a) der Hilfswagebalken A2 mit Zubehör zur Messung
der Beschleunigungskräfte; b) an der Platte A befestigt der Motor E mit der Steuerspindel D
und dem Laufgewicht L1 zur Erzeugung der Gegenkraft und Erhaltung der Horizontallage
der Platte (vgl. Fig. 3 und 4).
Die Messung vertikaler Beschleunigungen,
Geschwindigkeiten und Wege kann in ganz entsprechender Weise erfolgen, sobald der zuverlässig
in der Horizontallage orientierte Stützkörper, entsprechend der vorstehenden Beschreibung, vorhanden ist (vgl. Fig. 5). Die
zur Aufnahme der Beschleunigungskräfte dienende Masse M5 wird an einem horizontalen,
einarmigen Hebel A3 angeordnet und durch die Federn N1 und N2 in der Mittellage erhalten.
Die Feder N2 wird durch die auf der Welle des kleinen Motors E angebrachte
Schraubenspindel D mit Hilfe des die Mutter tragenden, gegen Verdrehung gesicherten Zwischenstückes
G mehr oder weniger gespannt.
ig Der Hebel A3 trägt zwei in Quecksilbernäpfe
Q1 und Q2 tauchende Dauerkontakte F5
und F6 sowie die Umschaltekontakte F1, F2,
F3, F4, die den Kontaktschrauben H1, H2, H3, i?4
gegenüberstehen. Durch diese Anordnung wird beim Ausschlagen von A3 nach oben der Strom
für den Motor in der einen Drehrichtung, beim Ausschlagen nach unten in der anderen
Drehrichtung geschlossen. Hierdurch erfolgt eine Verdrehung der Schraubenspindel und ein
Spannen bzw. Entspannen der Feder N2 derart, daß das Gleichgewicht zur Beschleunigungskraft
hergestellt und der Stromschluß unterbrochen wird. Die Wege von G oder einem entsprechend angetriebenen Teil dienen
zur Verschiebung des Diskusrades im Integriergetriebe.
Natürlich könnte der Hebel A3 ohne Änderung
des Wesens der Erfindung entbehrt werden und M5 z. B. in einer Gleitbahn geradegeführt
sein. Ebeiso kann eine beliebige andere Hilfssteuerung — auch rein mechanischer
Art, z. B. eine Ölsteuerung oder eine Friktionskupplung — unmittelbar durch die Ausschläge
von M5 betätigt werden.
Claims (5)
- Patent-Ansprüche:i. Einrichtung zur Messung von Beschleunigungen, Geschwindigkeiten und Wegen bewegter Körper, bei der zunächst die durch die Beschleunigung einer Masse hervorgerufenen Ausschläge durch ein Zeitgetriebe zu Wegen integriert werden, die zu der Geschwindigkeit des bewegten Körpers in bekanntem Verhältnis stehen, und bei der ferner durch ein zweites Zeitgetriebe diese Geschwindigkeitsausschläge zu Wegen integriert werden, die zu den zurückgelegten Wegstrekken des bewegten Körpers in bekanntem Verhältnis stehen, dadurch gekennzeichnet, daß als relativ gegenüber den Beschleunigungen ruhende Masse ein durch mindestens zwei verschiedenartige richtunggebende Einrichtungen, z. B. Magnetkompaß und Kreiselkompaß, in bekannter Lage im Raum erhaltener, kardanisch auf gehängter Stützkörper mit einem oder mehreren Meßkörpern zusammen arbeitet.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Stützkörper durch einen Magnet- oder Kreiselkompaß in der Meridianlage erhalten wird, daß aber die \^ertikale durch eine nahe über ihrem Schwerpunkt aufgehängte Masse gekennzeichnet wird, indem die Beschleu-. nigungskräfte an derselben erheblich langsamere Bewegungen hervorrufen als an den Meßkörpern.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als nahe über dem Schwerpunkt aufgehängte Masse zur Anzeige der Vertikalen der kardanisch aufgehängte Stützkörper selbst benutzt wird.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausschläge der Meßkörper ein Hilfsgetriebe beliebiger Art eingeschaltet wird, das durch Gewichts-, Feder- oder andere Kräfte das Gleichgewicht mit der Beschleunigungskraft herstellt, das bei der Herstellung des Gleichgewichts wieder ausgeschaltet wird und dessen Wege bis zur Ausschaltung in bekanntem Verhältnis zur Beschleunigungskraft stehen.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausschläge der Meßkörper Kräfte beliebiger Art eingeschaltet werden, durch welche die Wirkung der Beschleunigungskräfte auf die in Anspruch 2 genannte Masse bzw. den in Anspruch 3 genannten Stützkörper aufgehoben wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE274978T | 1913-04-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE274978C true DE274978C (de) |
Family
ID=34876939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1913274978D Expired - Lifetime DE274978C (de) | 1913-04-08 | 1913-04-08 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE274978C (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE911672C (de) * | 1936-10-24 | 1954-05-17 | Dr Richard Prell | Einrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit eines Fahrzeuges |
DE945196C (de) * | 1953-07-29 | 1956-07-05 | Karl Lerch | Geraet zur Messung von Beschleunigungs- und Verzoegerungsvorgaengen |
-
1913
- 1913-04-08 DE DE1913274978D patent/DE274978C/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE911672C (de) * | 1936-10-24 | 1954-05-17 | Dr Richard Prell | Einrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit eines Fahrzeuges |
DE945196C (de) * | 1953-07-29 | 1956-07-05 | Karl Lerch | Geraet zur Messung von Beschleunigungs- und Verzoegerungsvorgaengen |
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