DE2224365A1 - Verfahren und Gerät zum Herstellen der Ausrichtung der Ausrüstung auf einem Bauwerk - Google Patents

Description

Paten

Dr. Inn H. '■ n-jsndank 9 9 9/ "3 R C

Dipl Ing. M.: :·:*·· · ^!- '. r -s. W. Schmitz *· * ^ *f O D O

Dipl. Inc =. G..:. -r. i cj. W. Wehnert t ί·.ν':.!ίΐ. . t ..'· .Ji'.isr-i3e25 Telefon 535 0586

British Aircraft Corp.

100 Pall Mall 18. Mai 1972

London, S.W. 1, England Akte: M-2176

Verfahren und Gerät zum Herstellen der Ausrichtung der Ausrüstung auf einem Bauwerk

Me Erfindung betrifft ein Verfahren zur Informationsgewinnung, verwendet beim Erzielen einer Ausrichtung einer Ausrüstung auf einem Bauwerk, das Instrumente verwendet, von denen jedes eine Meßachse hat und ein elektrisches Signal abgibt, das in einem Bereich von Stellungen abhängig ist von der Größe des Winkels zwischen dieser Achse und der Eichtung des Schwerefelds der Erde in jedem Augenblick.

Bei Kriegsschiffen besteht die Notwendigkeit Ausrüstungsteiie gegeneinander auszurichten. So muß z.B. die Geschützhaiterung mit dem leitgerät ausgerichtet werden, d.h. auf die gleichen Bezugsrichtungen um die Quer-, Längs- und Gierachse. Die Ausrichtung sollte bei der Beuaufstellung statt-

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finden und danach von Zeit zu Zeit, z.B. am Ende jeder Wiederinstandsetzung.

Zur Zeit iat es üblich, zum Ausrichten derartiger Auarüatungsteile optische Verfahren zu verwenden. Diese optischen Verfahren werden'verwickelt, wenn die Teile nicht in unmittelbarer gegenseitiger Sicht liegen. Es werden daher üblicherweise mehr' als eine Bezugsplatte in ein Schiff eingebaut. Von Zeit zu Zeit wird die Ausrichtung dieser Ausrüstungsteile nachgemessen, und zwar in Bezug auf irgendeine der passendsten Bezugsplatten. Jedoch wird die relative Ausrichtung der Bezugsplatten selbst selten naohgemeaaen. Nichtsdestoweniger kann aich diese relative Ausrichtung durch Verformung des Schiffsrumpfes verändern. Dies kann z.B. zu einem Fehler führen beim Ausrichten eines Leitgeräts auf der Brücke und einer am Heck angeordneten G-eschützhalterung.

Ea können ähnliche Probleme bei andere Ausrüstungsteile tragenden Bauwerken entstehen, die ausgerichtet werden müssen.

Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein neues Verfahren und Gerät zum Herstellen der Ausrichtung der Ausrüstung auf einem Bauwerk zu schaffen.

Dies wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art

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durch folgende Verfahrensschritte erreicht:

a) Anbauen eines ersten derartigen Instruments auf dem Bauwerk, entweder auf einer ersten Halterung oder auf einem ersten Ausrüstungsteil, unter Vorsehung einer Drehung des Instruments gegenüber dem Bauwerk um eine angenähert senkrechte Drehachse, wobei die Meßachse senkrecht zu dieser Drehaohse verläuft,

b) gleiches Anbauen eines zweiten derartigen Instruments auf einer zweiten Halterung oder auf einem zweiten Ausrüstungsteil,

c) Einstellen der beiden Instrumente in Drehlagen um ihre Drehachsen, von denen jedes mit seiner Meßachse angenähert mit einer gemeinsamen Richtung im Bauwerk ausgerichtet wird, und Aufnehmen der augenblicklichen Differenz der Signale der beiden Instrumente, wodurch eine Ausgabe gewonnen wird, deren Größe und Richtung sich in Überein-

Stimmung mit der Größe und der Richtung des Winkels zwischen den beiden Achsen ändert, wenn diese auf die die gemeinsame Richtung enthaltende senkrechte Ebene projiziert werden.,

ö) Drehen jedes Instruments um eine Drehaohse in gleicher Richtung um den gleichen Winkel und Wiederaufnehmen der augenblicklichen Differenz der Signale der Instrumente.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des G-eräts,

Figo 2 eine Schrägansicht eines Theodoliten,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Inneren eines Instruments.

In dem dargestellten Uerät befinden sich vier Instrumente Jedes von ihnen ist eine Libelle von der Art, die entsprechend Fig ο 3 in einem Elektrolyt 16 eine Wasserblase 14 hat. Der Elektrolyt 16 befindet sich in einem leicht gekrümmten Behälter 18 mit zwei End elektroden 20, 22 und einer mittleren Elektrode 24· Es ist vorzugsweise die Detailkonstruktion der libelle der Britisohen Patentschrift 993 715 beschrieben.

Wie in Fig.1 ge zeigt,werden die Libellen 12 in Verbindung mit einem zentralen Empfänger 26 verwendet, mit dem sie über biegsame Leitungen 28 von irgendeiner passenden Länge ver bund en s ind .

Der Empfänger hat eine Schaltung, deren Einzelheiten nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Diese Schaltung

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hat durch Knöpftesteuerte Schalter und ein durch ein Fenster sichtbares Meßgerät. Bei Betätigung des Schalters kann das Meßgerät entweder vom Signal einer ausgewählten Libelle oder von den Signalen von zwei ausgewählten Libellen derart beaufschlagt werden, daß die augenblickliche Differenz der Signale angezeigt wird·

Es is t einzusehen, daß eine geeignete Sohaltung zum Aufnahmen der augenblioklichen Differenz der Signale zweier Libellen von der in Fig.3 gezeigten Art eine Wheatstono'sohe Brücke ist, bei der vier Zweige durch die linken und rechten Hälften zweier Libellen gebildet werden.

Zwei Libellen 12 aind auf einem Neigungsmesser angebaut» Dieser besteht aus einer Basis 34 mit einer flachen Unterfläche und aus einer Plattform 38, die gegenüber der Basis 34 um eine waagerechte Achse gedreht und dann verriegelt werden kann. Die Neigung der Plattform gegenüber der Basis wird' ' an einer Skala angezeigt. Derartige Neigungsmesser sind allgemein bekannt. Die Libelle 12 ist oben auf der Plattform befestigt. Die Meßaohse der Libelle, das ist die Längsriohtung des Behälters 18, erstreckt sioh in einer zur Drehaohse der Plattform 38 gegenüber der Basis 34 senkrechten Bbene.

Die beiden anderen Libellen 12 sind an entsprechenden !Theodoliten angebaut· Diese sind sohematiaoh in Fig.1 gezeigt.

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Einer ist mehr im Detail in Fig»2 gezeigt, auf die nun Bezug genommen wird.

Wie allgemein bekannt, hat ein Theodolit ein überteil 40, das gegenüber einem Unterteil 42 um eine im wesentlichen senkrechte Achse drehbar ist. Dieses Unterteil wird durch Nivellierschrauben 40 auf einer auf einem Dreibeinstativ 48 angebauten Basis 46 getragen.

Vom Oberteil 40 wird ein Fernrohr 50 von einer waagerechten Achse 52 getragen, um die das Fernrohr zum Anheben und Absenken gedreht werden kann·

Beim vorliegenden Gerät ist die Libelle 12 anstelle einer üblichen siohtbaren Wasserblasenlibelle am Oberteil 40 des Theodoliten befestigt.

Es sollen nun verschiedenartige Anwendungsfälle beschrieben werden» in denen dieses Gerät eingesetzt werden kann.

Beispiel 1i

Es wird gewünscht, daa Verhältnis zwischen Ebenen zu bestimmen, die duroh zwei Auerüatungsteile tragende Rollenlager bestimmt werden· Diese Auirüatungateile, z.B. ein Geschütz und ein leitgerät, können um daenkreohte Aohsen gidreht werden) wenn daa Sohiff aufrecht ist» Daa Gesohütζ und das Leitgerät

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werden auf dem gleichen Lager eingestellt. Einer der in Fig.1 gezeigten Neigungsmesser ist auf einer waagerechten Bezugsfläche auf dem drehbaren Geschützaufbau angeordnet, während der andere Neigungsmesser auf einer waagerechten Bezugsfläche auf dem drehbaren Leitgerätaufbau angeordnet ist. Die Neigungsmesser sind.so auf den waagerechten Flächen angeordnet, daß in Draufsicht gesehen die Richtungen der Meßachsen der Libellen 12 parallel zueinander sowie parallel zu der Richtung sind, in die das Geschütz und das Leitgerät weisen. Der Empfänger 26 wird dann eingestellt zur Aufnahme der Differenz zwischen den Signalen der beiden Libellen und der Meßwert des Meßgeräts wird aufgezeichnet. Dann wird das Geschütz und das Leitgerät um gleiche Winkel gedreht und der Meßwert des Meßgeräts wird erneut aufgezeichnet. Dies wird solange wiederholt, bis sich das Geschütz und das Leitgerät ganz im Kreis gedreht haben. Dieser Vorgang entspricht demjenigen, der bisher mit Hilfe von sichtbaren Wasserblasenlibellen ausgeführt wurde. Es war üblich, das Geschütz und das Leitgerät in Schritten von 10° zu drehen, was auch im vorliegenden Fall gemacht werden kann. Durch die aufgezeichneten Ablesungen ist man in der Lage, die erforderlichen Korrekturen zu bestimmen, wenn ein Geschütz in Übereinstimmung mit der vom Leitgerät gelieferten Information auf ein Ziel eingestellt wird.

Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber früheren Verfahren

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iat der, daß eine Bedienungsperson alle Meßwerte aufnehmen kann, und daß diese nioht von den Bewegungen des Schiffskörpers beeinflußt werden, da alle diese Meßwerte das Ergebnis der Aufnahme der Differenzen von Signalen der beiden Libellen sind· Dies gilt unter Voraussetzung, daß die Bewegung weder so stark ist, daß wesentliche Beschleunigungen ausgeübt werden, noch daß sie so weit geht, daß sie ein Arbeiten der Libellen außerhalb des Bereiohs bewirkt, in dem eine lineare Beziehung zwischen Neigung und Signal besteht.

Es ist möglich, daß das Schiff einen derartigen Schlagseitenwinkel haben kann, daß die Libellen, sofern sie unmittelbar auf den Flächen angeordnet sind, das Ende ihres auanutzbaren Bereichs erreichen. Da die Libellen an Neigungsmessern angebaut sind, können dann beim Vorliegen einer derartigen Situation beide Neigungsmesser in ghräaüaigcn; MaBe geneigt werden, ohne Auswirkung auf die vom Empfänger aufgeeeiohneten Differenzmeßwert··

Bei den früheren Verfahren mit optisch betrachteten Wasserblasenlibellen war ·■ erforderlich, das Schiff durch Abstützung in einem Dock in einerbesonderen Stellung festzuhalten. Bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung kann dae Bohiff frei aohwimnen und eich bei angemeaaan ruhigem Wasaer auf See befinden· Die Verwendung ier vorliegenden Erfindung ist auoh während dta Beladens möglich. Sa verändert

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- 9 aioh somit die Trimmlage dea Sohiffs.

Beispiel 2%

Die beiden am Theodoliten angebauten !!bellen werden zum Bestimmen der gegenseitigen Ausrichtung eines Ausrüstungsteils mit seinem Bezugspunkt verwendet. Dabei kann der Bezugspunkt vom Ausrüstungsteil nicht unmittelbar gesehen werden.

Zu diesem Zweok wird der eine Theodolit in geeigneter Stellung in der Siohtlinie des Bezugspunkts und der andere Theodolit · in geeigneter Stellung in der Siohtlinie des Ausrüstungsteils aufgestellt. Dann werden mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die beiden Theodoliten miteinander ausgeriohtet. Dies ist unten beschrieben. Ist diese Ausrichtung hergestellt, dann wird die Information optisch durch Methoden erzielt, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Auf diese Weise wird eine gegenseitige Ausrichtung des ersten Theodoliten mit dem Bezugspunkt einerseits und des zweiten Theodoliten mit dem Ausrüstungsteil andererseits erzielt.

Gewöhnlich haben der Bezugspunkt und das Ausrüstungsteil bereits eine Anzeige einer Bezugsriohtung an sioh, wobei diese beiden Anzeigen'lm wesentlichen parallel sind. Bei optisoher Beobachtung werden die beiden Theodoliten so um ihre senkrechten Achsen gedreht, daß sie in diese Bezugariohtungen weisen.

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- ίο -

Die auf dem dem Bezugspunkt benachbarten Theodoliten benaohbarte libelle wird als Hauptlibelle betraohtet. Die Mivellieraohrauben am anderen Theodoliten werden solange eingestellt bis die vom Empfänger angezeigte Differenz der Signale der beiden Libellen gleich Null iato Dann wird daa Oberteil jedes Theodoliten um 90° um die entaprechende im wesentlichen senkreohte Achae gedreht und die Nivellierschraubendes ^|er Ausrüatung benachbarten Theodoliten werden wieder eingeatellt bia die Differenz der Signale gleich Null iat. Dieae Vorgänge können zum Erzielen einer auareichenden Genauigkeit wiederholt werden.

Dem Sohiff wird dann absichtlich eine Neigung erteilt, z.B. duroh Bewegen von Ballast auf eine Seite, bis die Querneigung die Größe von 3 Grad erreiohto Die Anschlüsse am Empfänger werden dann geändert, damit nur das Signal von der dem Bezugspunkt benachbarten Libelle angezeigt wird. Das Oberteil des diese Libelle tragenden Theodoliten wird solange um eine im wesentlichen senkrechte Aohae gedreht, bis das Signal von der Libelle im wesentlichen gleich Null ist. Die Stellung dieses Theodoliten wird dann verriegelt. Dann wird die Sohaltung geändert zur Anzeige der Differenz der Signale der beiden Libellen und das Oberteil des anderen Theodoliten wird solange um eine im wesentlichen senkrechte Achse gedreht, bis die Differenz genau gleich Null ist. In diesem Zustand sind die

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Fernrohre der beiden Theodoliten in der Draufsicht zueinander parallel. Dieser zweite !Theodolit wird ebenso verriegelte Dann wird Gebrauch von einer bei Theodoliten üblichen Einrichtung gemaoht, die die um eine senkrechte Achse erfolgende Drehung der Skalenanzeige an beiden Theodoliten löst und auf Null einstellt·

Ist dies ausgeführt, so kann das Schiff wieder in seine Normalstellung zurückgeführt werden. Auch die Theodoliten können in der Draufsicht parallel zueinander in jeder gewünBohten Richtung in einfaoher Weise dadurch eingestellt werden, daß sichergestellt wird, daß beide Skalen die gleichen Ablesewerte haben.

Das beim zweiten Beispiel verfolgte Verfahren schließt im wesentlichen folgende zusätzliche Sohritte eint

e) Einstellen von wenigstens einer H_alterung oder eines Ausrüstungsteils zur genauen parallelen Einstellung der Drehachsen,

f) Neigen des Bauwerks um eine waagerechte Aohee in eine geneigte Stellung derart, daß die Drehaeheen im wesentlichen außerhalb der senkrechten Aohean liegen,

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g) Aufnehmen der augenblicklichen Differenz der Signale der beiden Inatrumente, während das Bauwerk sich in dieaer geneigten Stellung befindet,

h) Drehen des einen Instruments um seine Drehachse, bis die Differenz gleich Null ist.

In jedem dieser Beispiele hat das verwendete Gerät zwei Instrumente, von denen jedes eine Meßachse hat und ein elektrisches Signal abgibt, das in einem Bereich von Stellungen abhängig ist von der Größe des Winkels dieser Achse und dem Sohwerefeld der Erde in jedem Augenbliok. Es sind ferner vorgesehen: Eine Vorrichtung zum Drehen jedes ,Instruments um eine- annähernd senkrechte Aohse, ein zentraler Empfänger und eine Vorrichtung zum Übertragen der Signale von den Instrumenten zum Empfänger ο Der Empfänger enthält eine Vorrichtung zur Aufnahme der augenblicklichen Differenz der Signale und eine Vorrichtung zum Anzeigen oder Aufzeichnen dieser Differenz.

Die Vorrichtung zum Drehen jedes Instruments im Beispiel 1 ist ein Teil der Halterung für die Ausrüstung und ist somit am S^chiff befestigt, während die Vorrichtung zum Drehen jedes Instruments im Beispiel 2 sich innerhalb des Theodoliten befindet und somit tragbar ist.

Patentansprüche t 2 0 9 8 4 9/ 1 0 9 Λ

Claims (1)

1. 6 hi,irrh'\ ..■-■- -i. -"ißa 25 9 9 9 /, Q P R

   Telefon 51.-0586 Δ Δ Δ H J O D

   - 13'-

   British Aircraft Corp. 18. Mai 1972

   Akte: M-2176

   Patentansprüche

   Γ -j. JVerfahren zur Informationsgewinzmng, verwendet beim Erzielen einer Ausrichtung einer Auarüatung auf einem Bauwerk, daa Inatrumente verwendet, von denen jedes eine Meßachae hat und ein elektrisches Signal abgibt, das in einem Bereich von Stellungen abhängig iat von der Größe des Winkels zwischen dieser Aohse und der Richtung des " Schwerefelda der Erde in jedem Augenblick, dadurch g' ekennzeiahnet, daß daa Verfahren aus folgenden Verfahrenaaohritten besteht:

   a) Anbauen eines ersten derartigen Instruments auf dem Bauwerk, entweder auf einer ersten Halterung oder auf einem ersten Ausrüstungsteil, unter Vorsehung einer Drehung des Instruments gegenüber dem Bauwerk um eine angenähert senkrechte Drehachse, wobei die Meßaohse senkrecht zu dieser Drehaohse verläuft,

   b) gleiches Anbauen eines zweiten derartigen Instruments auf einer zweiten Halterung oder auf einem zweiten Aua-

   ; rüstungsteil,

   o) Einstellen der beiden Instrumente in Drehlagen um ihre Drehachsen, von denen jedes mit seiner Meßaohse angenähert mit einer gemeinsamen Richtung im Bauwerk ausge-

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   -H-

   richtet wird, und Aufnehmen der augenblicklichen Differenz der Signale der beiden Instrumente, wodurch eine Ausgabe gewonnen wird, deren Größe und Riohtung sich in Übereinstimmung mit der Größe und der Riohtung des Winkels zwischen den beiden Aohsen ändert, wenn diese auf die die gemeinsame Richtung enthaltende, senkrechte Ebene projiziert werden,

   d) Drehen jedes Instruments um seine Drehachse in der gleichen Riohtung um den gleichen Winkel und Wiederaufnehmen der augenblicklichen .Differenz der Signale der Instrumente.

   β Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet duroh die folgenden zusätzlichen Verfahrensschritte:

   β) Einstellen von wenigstens einer Halterung oder eines Ausrüatungsteils zur genauen parallelen Einstellung der Drehachsen,

   f) Heigen des Bauwerks um eine waagerechte Achse in eine geneigte Stellung derart, daß die Drehachsen im wesentliohen außerhalb der Senkrechten liegen,

   g) Aufnehmen der augenblicklichen Differenz der Signale der beiden Instrumente, während das Bauwerksich in die ser geneigten Stellung befindet,

   h) Drehen des einen Instruments um seine Drehachse, bis die Differenz gleioh Null ist.

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   3. Gerät zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei Instrumenten, von denen jedes eine Meßachse hat und ein elektrisches Signal abgibt, das in einem Bereich von Stellungen abhängig ist vom Winkel zwischen dieser Achse und der Richtung des Schwerefelds der Erde in jedem Augenbliok, gekennzeichnet duroh eine Vorrichtung zum Drehen jedes Instruments (12) um eine annähernd senkrechte Achse, durch einen zentralen Empfänger (26) und eine Vorrichtung zum Übertragen der Signale von den Instrumenten (12) zum Empfänger, wobei der Empfänger eine Vorrichtung zur Aufnahme der augenblicklichen Differenz der Signale hat sowie eine Vorrichtung zum Anzeigen oder Aufzeichnen dieser Differenz.

   4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ e i 0 h-

   n et, daß je.des Instrument eine libelle (12) mit einer Wasserblase (14) in einem Elektrolyt (16) und in einem leioht gekrümmten Behälter (18) mit zwei Eaö.elektroden (20, 22) und einer mittleren Elektrode (24) isto

   ο Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Instrumente (12) an einem Theodoliten angebaut und am Oberteil (40) des Theodoliten befestigt ist, wobei dieses Oberteil gegenüber dem Unterteil (42) um eine im wesentlichen senkrechte Achse

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   drehbar ist» und daß die Meßachse des Instruments Bankrecht zu der Achse ist, um die das Fernrohr (50) gegenüber dem Oberteil gekippt «erden kann·

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