DE677496C - Nach der Kompensationsmethode arbeitende Geschwindigkeitsmess- und -integriervorrichtung - Google Patents

Description

in Paris

Die Erfindung bezieht sich auf eine nach der Kompensationsmethode arbeitende Geschwindigkeitsmeß- und -integriervorrichtung, bei welcher die Umlaufgeschwindigkeit eines Motors, der die Gegenkraft gegen die von einem Widerstandslog mittels eines Seilzuges ausgeübte Stellkraft erzeugt, als Maß für die Geschwindigkeit des Fahrzeuges genommen wird.

Man hat bereits vorgeschlagen, die Geschwindigkeiten eines in Bewegung befindlichen Fluidums nach der Kompensationsmethode zu messen und zu integrieren, bei welcher die Geschwindigkeit des Fluidums durch Ausgleich einer beispielsweise durch ein Pitotrohr übertragenen Kraft, welche eine Funktion der zu messenden Geschwindigkeit ist, mittels einer Gegenkraft gemessen wird. Dieser Ausgleich wird dabei 'durch eine Ge-

ao genkraft bewirkt, die durch den Umlauf eines Motors erzeugt wird, der beispielsweise eine Pumpe antreibt, deren Förderung dem durch das Pitotrohr strömenden Fluidum entgegenwirkt, um das gesuchte Gleichgewicht zu bestimmen. Es ist ersichtlich, daß die mittlere Umlaufgeschwindigkeit des Motors dabei unmittelbar die Geschwindigkeit des Fluidums angibt.

Dieses Prinzip soll auf die Messung der relativen Geschwindigkeit eines Fluidums in bezug auf ein Fahrzeug angewandt werden unter Verwendung eines Seilzuges, welcher der Wirkung eines Widerstandslogs ausgesetzt ist, das von dem Fahrzeug in jenem Fluidum mitgeführt wird.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die von dem Log ausgeübte Kraft, welche man nach der Kompensationsmethode messen will, an einem der Glieder einer Wirbelstromkupplung angelegt; dieses Glied enthält ein auf einem ortsfesten Widerstand gleitbares Kontaktstück, während das andere Glied jener Kupplung durch einen in Abhängigkeit von dem durclj. das Kontaktstück eingeschalteten Widerstand umlauf enden Motor in Drehung gesetzt wird, um in der Kupplung die Gegenkraft zu erzeugen. Diese Herstellung des Gleichgewichts in einer Wirbelstromkupplung durch Gegenkräfte, wie das in der Kupplung erzeugte Drehmoment und die durch ein Gewicht an dem getriebenen Organ der Kupplung angelegten Kräfte, ist im übrigen an sich bekannt, aber bisher niemals zum Vergleich einer veränderlichen Kraft und des verstellbaren Antriebsmoments angewandt worden.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß· die notwendige Regelung der Geschwindigkeit des Motors,, wie bereits erwähnt, durch Einschaltung eines ortsfesten Widerstandes in den 6q

Motorkreis vorgenommen wird, wobei die Größe dieses Widerstandes sich entsprechend der Stellung des gleitbaren Kontaktstückes auf jenem Widerstand ändert. Diese Art der Einstellung ist im übrigen an sich zur Fernsteuerung eines Motors entsprechend der Geschwindigkeit eines Flügellogs bekannt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in üblicher Weise mit einer Radiziervorrichtung für die Stellgrößen oder sich im Gleichgewicht haltenden Kräfte versehen sein, wodurch man die Größe der gesuchten Geschwindigkeit erhält. Zu diesem Zweck kann erfindungsgemäß noch ein vom Motor ange-' triebener, konstant erregter Generator vorgesehen sein, dessen Strom dem Wirbelstromkupplungsglied zugeführt wird; auf diese Weise wird die Gegenkraft sowohl linear mit der Umlaufgeschwindigkeit des Motors als auch linear mit dem von dieser abhängigen Generatorstrom, insgesamt also quadratisch mit der die Meßgröße bildenden Umlaufgeschwindigkeit des Motors, wachsen.

Auf den Zeichnungen ist beispielshalber auf Fig. ι ein erläuterndes Schema und auf Fig. 2 eine Ausführungsform mit Hilfsgenerator dargestellt worden.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 wirkt

die zu messende, von einem Log übertragene Kraft ι auf ein Seil 2, das mit einer Haspel 3 verbunden ist, die fest an dem Glied 4 einer Wirbelstromkupplung sitzt; das andere Glied 5 dieser Kupplung wird durch einen Motor 6 gesteuert, der von einem unter konstanter Spannung stehenden Gleichstromnetz gespeist wird.

Bei dem dargestellten Beispiel ist der Motor 6 ein Nebenschlußmotor, dessen Induktionswicklung über den veränderlichen ortsfesten Widerstand 7 gespeist wird, auf dem ein Kontaktstück 8 gleitbar ist, das starr mit dem Glied 4 der Wirbelstromkupplung verbunden ist. Die Welle des Motors steuert ferner einen Geschwindigkeitsmesser 9 und einen Zähler 11; der Geschwindigkeitsmesser 9 zeigt dabei die zu messende Kraft, d. h. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, an, auf welchem diese Vorrichtung angebracht ist, während der Zählern die übliche Integrierung dieser Geschwindigkeit während eines bestimmten Zeitabschnittes liefert.

Der Motor 6 kann in üblicher Weise zur Fernübertragung dienen und seinerseits eine gewisse Anzahl synchronisierter Empfangsgeräte 12, 13 usw. in Gang setzen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit des Motors in Abhängigkeit von der Kraft 1 ist folgende: Angenommen, es sei das Gleichgewicht zwisehen dem Antriebsmoment und dem durch die Kraft 1 erzeugten Moment erreicht, so verstellt sich bei Änderung dieser Kraft das gleitbare Kontaktstück 8 auf dem ortsfesten Widerstand 7, derart, daß eine Beschleunigung oder Verlangsamung der Umlaufgeschwindigkeit des Motors hervorgerufen wird, bis das Gleichgewicht wiederhergestellt ist.

Von diesem Augenblick an bleibt die Geschwindigkeit des Motors konstant, solange die Kraft ι sich nicht ändert. Diese Kraft 1 hängt von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab und hält das Antriebsmoment der Kupplung 4, S im Gleichgewicht. Da dieses Moment seinerseits der Geschwindigkeit des Motors 6 proportional ist, wird die Teilung des Geschwindigkeitszählers 9 entsprechend gewählt werden müssen, um direkt die Größe der Fahrzeuggeschwindigkeit anzuzeigen.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die winkelmäßige Verteilung der Widerstände auf dem Widerstand 7 von keiner Bedeutung für die Regelung der Geschwindigkeit ist. Denn in allen Fällen wird sich ein Gleichgewicht erst einstellen, wenn die Geschwindigkeit des Motors eine genügende Höhe erreicht hat, um ein Antriebs- oder Kupplungsmoment zu schaffen, welches gleich dem der Kraft 1 ist. Aus denselben Gründen ist auch die Änderung des Widerstandes der Induktoren des Motors 6 ohne Bedeutung, da dieser Widerstand durch eine zusätzliche ,,Verstellung des Gleitkontaktstückes 8 auf dem ortsfesten Widerstand 7 ausgeglichen wird, bis das Gleichgewicht erreicht ist.

Dagegen müssen selbstverständlich die Veränderungen des Widerstandes des Erregerstromkreises der Kupplung 5 in angemessener Weise abhängig von den 'Erhitzungsschwankungen ausgeglichen werden.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 betrifft eine iou Vervollkommnung, welche die unmittelbare Bestimmung der Geschwindigkeit des Schiffes gestattet.

Die auf dieser Figur gezeigte Einrichtung enthält außer den Organen der Einrichtung gemäß Fig. 1 noch einen Generator 14, dessen Anker auf die Welle des Motors 6 aufgekeilt ist und die Erregerwicklung der Kupplung 4, 5 speist. Da die Erregung dieses Generators ihren Strom durch das Netz konstanter Spannung erhält, ist der in der Kupplung erzeugte Generatorstrom der Spannung des Generators, d. h. der Geschwindigkeit des Motors, proportional. Das" Antriebs- oder Kupplungsmoment der Kupplung ist sowohl dem Gene- ratorstrom als auch der Umlaufgeschwindigkeit des Motors, insgesamt also dem Quadrat der die Meßgröße bildenden Umlaufgeschwindigkeit des Motors, proportional.

Andererseits wirkt das Log 15, dessen Reibungswiderstand im Wasser dem Quadrat der Geschwindigkeit des Schiffes proportional ist,

auf die Haspel 3 durch das Seil 2. Es besteht also bei der Einrichtung gemäß Fig. 2 Proportionalität zwischen den Quadraten der Umlaufgeschwindigkeit des Motors 6 und der Fahrtgeschwindigkeit des Schiffes, welches das Log 15 im Schlepptau hat, d. h. zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten selbst. Die Anzeigen des Geschwindigkeitsmessers 9 lassen sich also unmittelbar bis auf einen Proportionalitätsfaktor als Fahrtgeschwindigkeiten ablesen.

Die Berichtigung der auf die Erhitzung zurückzuführenden Fehler muß selbstverständlich außerdem noch die Erhitzung des Induktors und des Ankers des 'Generators 14 berücksichtigen, wobei jedoch diese Berichtigungen im ganzen vorgenommen können, indem man nur einen Stromkreis beeinflußt, beispielsweise den Erregungsstromkreis der Kupplung 4, 5.

Zur Vereinfachung der Ausführung könnten die beiden Glieder 4 und 5 der Kupplung umgekehrt werden, d.h. der feststehende Teil kann beweglich und der bewegliche festgemacht werden.

Die auf den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen zur Regelung der Geschwindigkeit des Motors 6 dienen nur als Beispiel. Es könnte selbstverständlich zur Erzielung von Geschwindigkeitsänderungen des Motors innerhalb weiter Grenzen auch notwendig werden, gleichzeitig auf den Induktorstrom und auf den Ankerstrom einzuwirken, um eine zu starke Untererregung des Motors bei großen Geschwindigkeiten zu verhindern.

Demnach könnte die Verteilung der Widerstände auf dem Rheostaten 7 in der Weise erfolgen, daß ein Teil einer Änderung der Erregung und ein Teil einer Veränderung des Ankerstromes entspricht. Ebenso könnte diese Wirkung des Widerstandes auf den Induktor entweder unmittelbar oder mittelbar mit Hilfe eines Hilfserregers erfolgen.

Schließlich könnten - auch alle bekannten Mittel zur Erzeugung von Geschwindigkeitsänderungen, wie beispielsweise die von Ward Leonard, zur Erzielung von Geschwindigkeitsänderungen des Motors 6 benutzt werden.

' Bei der besonderen Anwendung für Schiffe befindet sich der Angriffspunkt der Kraft grundsätzlich in Berührung mit dem Wasser. Es ist daher notwendig, diejenigen Teile, in welchen ein elektrischer Strom fließt, insbesondere die Wicklung, vor dem Einfluß des Wassers zu schützen. Man könnte in diesem Falle zwischen der Haspel 3 und dem Teil 4 des Antriebs eine elektromagnetische, nicht gleitende Kupplung anordnen, in deren Interferrikum eine dichte Trennwand eiligesetzt werden würde und welche die an der Haspel angreifende Kraft auf den Teil 4 der Kupplung übertragen würde. Auf diese Weise würde allein das Zugseil dem Einfluß des Wassers ausgesetzt werden, während der übrige Teil der elektrischen Ausrüstung sich an freier Luft befinden würde. Schließlich könnten auch, die bereits bekannten Anordnungen zur Verhinderung des Eintritts von Wasser durch eine Fuge (beispielsweise An-Wendung eines inneren Öldruckes, der größer als der äußere Wasserdruck ist) in diesem Falle zur Anwendung kommen, um die mechanischen Teile gegen den Einfluß des Wassers zu schützen. Diese Maßnahmen zum Schutz gegen das Eindringen des Wassers bilden nicht den Gegenstand der Erfindung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Nach der Kompensationsmethode arbeitende Geschwindigkeitsmeß- und -integriervorrichtung, bei welcher die Umlaufgeschwindigkeit eines jdie Gegenkraft gegen die von einem Widerstandslog mittels eines Seilzuges ausgeübte Stellkraft erzeugenden Motors als Maß für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs genommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Log ausgeübte Kraft (1) an dem einen mit einem auf einem ortsfesten Widerstand (7) gleitbaren Kontaktstück (8) versehenen Glied (4) einer Wirbelstromkupplung (4, 5) angreift, deren anderes Glied (5) zur Erzeugung der Gegenkraft durch einen in Abhängigkeit von dem durch das Kontaktstück eingeschalteten Widerstand umlaufenden Motor (6) in Umdrehung gesetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher eine Radiziervorrichtung für die Stellgröße vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Motor (6) angetriebener, konstant erregter Generator (14) vorgesehen ist, dessen Strom dem Wirbelstromkupplungsglied (5) zugeführt wird, so daß die Gegenkraft sowohl linear mit der Umlaufgeschwindigkeit des Motors als auch linear mit dem von dieser abhängigen Generatorstrom, insgesamt also quadratisch mit der die Meßgröße no bildenden Umlaufgeschwindigkeit des Mo ■ tors, wächst.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen