CH215978A - Kardanisch gelagerter und elektrisch angetriebener Kreisel. - Google Patents

Kardanisch gelagerter und elektrisch angetriebener Kreisel.

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CH215978A
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Description


  



     Hardanisch    gelagerter und elektrisch angetriebener Kreisel.



   Es ist bei kardanisch gelagerten elektrischen Kreiseln, insbesondere Azimutkreiseln, die nur   eine Messaehse    (die   äussere Kardan-    achse) besitzen und um die andere Achse (innere   Kardana, chse)    in dem Sinne gestützt sind, dass der Kreisel durch die Aufreehterhaltung seiner Lage hinsichtlich der Stützachse genauere Anzeigen um die Messachse liefert, bekannt, die   Umlaufebene des Krei-      sels innerhalb des Wardanrahmens    dadurch zu halten, indem ein auf die Ïu¯ere Kardanachse   Messaehse) wirkender Momenterzeuger    an eine Schaltvorrichtung angeschlossen wird, die bei Aussehlägen des Kreisels um die innere Kardanachse, also beim Verlassen der vorgenannten Sollage,

   den Momenterzeuger in dem einen oder andern Sinne ein  sehaltet.    Diese Art der Stützung bezw. Aufrichtung des Kreisels um die innere   Kardan-    achse ist genauer und wirkungsvoller als eine andere ebenfalls bekannte, bei welcher in bestimmter Richtung aus dem KreiselgehÏuse austretende Luftstrahlen ohne Vorsehung besonderer   Schalivorrichtungen    und Momenterzeuger bei Ausschlag des Kreisels relativ zum   Kardanrahmen    die gewünschten   Stütz-    momente erzeugen. Die Erfindung bezweckt, die Art der Stromzuführung zu den   elektri-    schen   Schaltmitteln    f r den   Momenterzeuger    gegenüber denjenigen der bekannten kardanisch gelagerten, elektrischen Kreiseln zu verbessern.



   Erfindungsgemäss ist von den bei Ausschlägen des Kreisels um die innere Kardan   achse betätigten elektrischen Schaltmitteln    f r den. auf die äussere Kardanachse im Sinne der   Rückgängigmachung der. erwähnten    AusschlÏge wirkenden   Momenterzeuger der-    jenige Teil, der an den Ausschlägen des Kreisels um die innere   Kardanachse teilnimmt,    über dieselben Stromzuführungsmittel an Spannung gelegt, über welche auch der An  triebsstrom für    den Kreisel geführt ist.

   Dies ist sowohl bei mit Gleichstrom als auch ins besondere bei mit Drehstrom angetriebenen Kreiseln durchführbar und bringt gegenüber den bisher vorgeschlagenen Schaltmitteln, bei denen die Stromzuführung von aussen   peson-    dert auf die innere   Kardanachse vorzuneh-      rnen    war, f r die praktische   Bra, uehbarkeit      'Ir's    Kreisels bezw. der hier in Rede   stehen-    den   Kreiselstützung    sehr wesentliche Vorteile. die nachstehend in Zusammenhang mit der Beschreibung eines in der Zeichnung    schauhildlich dargestellten Ausführungsbei-    spiels noch näher erläutert werden.



   Das   dargestellte Ausführungsbeispiel be-    trifft ein AzimutkreiselgerÏt, vie es auf Fahrzeugen, insbesondere in Luftfahrzeugen,   fur    die   Kursanzeige    oder f r die   Kurssteue-      rung verwendet wird.    Der   elektrisch ange-      triebene    Kreisel   1    soll eine   waagrechte Um-    laufachsc 2 besitzen und ist mittels der   waag-    reehten innern Kardanzapfen   3'und    3". des   Kardanrahmens    4 und der äussern, normaleweise lotrecht stehenden Kardanzapfen 5' und 5" in fahrzeugfesten Lagern 6' und 6" in der  blichen Weise kardanisch in oder nahe    seinem Schwerpunkt aufgehängt.

   Die bei-    spielsweise sternf¯rmig geschalteten Wicklungen des Kreiseldrehstrommotors sind von ihren Enden u', v' und w' an das Drehstromnetz u, v, w mittels Leitungen augeschlossen. die durch den hohl I ausgef hrten Kardanzapfen 3" zu den an diesen Kardanzapfen be   festigten Innern Enden der drei Spiralfedern      7'.      7"und    7"' f hren. deren äussere Enden in   einem an dem Kardanrahmen    4 befestigten TrÏger 8 isoliert gehaltert sind. Diese Enden sind über Leitungen 9 zu den drei   Schleif-    ringen 10', 10" und 10"' und von dort  ber die zugeh¯rigen B rsten an die drei Phasen u, v, w des Drehstromnetzes angeschlossen.



     Pie      Leitungen    9 sind in Irgendeiner Form, beispielsweise in einem isolierten   Sahel an    dem Kardanrahmen 4 verlegt und beim Aus  führungsbeispiel    dann aussen an dem   untern    Kardanzapfen 5" entlang gef hrt. Statt dessen konnten sie natürlich auch durch den alsdann hohl auszuf hrenden Kardanzapfen 5" verlegt sein.



   Der   Kardanrahmen    4 trägt an einem oder mehreren Haltern die Rose 1. die eine Kom  passteiinng besitzt und    in der bei   Kurskreiseln    iibliehen   Weise in einem nicht dargestellten    Fenster teilweise sichtbar ist, wo der Kurs gegenüber einem an diesem Fenster   orbe-    sehenen Teilstrich ablesbar ist. Auf dem äussern Kardanzapfen   5'ist    der als Scheibe oder als   Scheibenring ausgebildete Anker 13    eines als elektrischer Momenterzeuger dienenden Zweiphasenmotors vorgesehen, dessen StÏnder 13 die beiden räumlich um   90"wu-    einander versetzt angeordneten Wicklungen 13'und 13" trÏgt.

   Die Wicklung 13'ist an die Phasen u und r des Drehstromnetzes an  geschlossen    ; sie wird also dauernd erregt. Die Wicklung   13"ist    einerseits unmittelbar an die Phase w gelegt und kann   anderseits über    den von einem polarisierten Relais 14 verstellbaren Umschalter 15 entweder an die   Phase M    oder an die Phase v angeschlossen   werden,    so da¯ der Motor   13,    13 sich in oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zu drehen sucht.



   Das hierbei anf die Ïu¯ere Kardanachse ansge bte Moment wird durch die entsprechend den Ausschlägen des Kreisels l um die innere Kardanachse 3'-3"verstellbare   Sehaltvorriehtung      16',    16", 17 gesteuert. Mit   16'und      16"sind    zwei gegeneinander und geg dem Kardanzapfen 3'isolierte   strom-    fiihrende Segmente bezeichnet, die über Lei  tungen, welche    durch den ebenfalls hohlen   Ka, rdanzapfen 3'verlegt    sind, an die Punkte u' und v' des Kreiselmotors angeschlossen sind. Die Segmente, welche halbzylindrisch gewölbt sind, können entweder auf dem Kar  danzapfen    3'befestigt oder aueh in   Ausspa-    rungen dieses Kardanzapfens eingelegt werden.

   In jedem Falle sollen die Durchmesser    dieser halbzylindrischen Segmente den Durch-    messer des   Knrdanzapfens möglichst nicht      überschreiten,    damit der Hebelarm der Kraft, mit welcher die an dem Kardanrahmen 4 befestigte B rste 17 auf diesen   Sementen    reiht, m¯glichst gering ist. In der Sollst llung des Kreisels, also dann, wenn   dieUm-    laufebene des Kreisels 1 mit der Ebene des Kardanrahmcns 4 zusammenfällt, steht die  I3iirste 17 auf dem zwischen den Segmenten 16'und 16"befindlichen Isolierstreifen.



  Weicht nun der Kreisel nach der einen oder   andern Riehtung    von dieser Sollstellung ab, so gelangt die Bürste 17 auf das eine oder andere Segment und damit in Verbindung mit der   Phase M    und v. Da die Bürste 17 über Leitungen 18 und Schleifringanordnung   10 an die Mitte    14'der Relaiswicklung angeschlossen ist, ist also die Mitte dieser Re  laiswicklung    bei Aussehlag des Kreisels   1    in dem einen oder andern Sinne entweder an die Phase   oc    oder an die Phase v angeschlossen.



  Da nun die Enden der   Relaiswioklung    14 iiber jeweils einen Gleichrichter   15'bezw.   



  15"ebenfalls an die Phase   M    bezw. v angeschlossen sind, so wird eindeutig mit der Richtung der Auslenkung der Schaltvorrichtung 16', 16", 17 entweder die linke Hälfte oder die rechte Hälfte der Wicklung 14 erregt, was ein Umlegen des   Sehalters    15 nach links oder rechts und da-mit die Erzeugung eines Drehmomentes durch den   Zwei-    phasenmotor im oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zur Folge hat, und zwar eindeut. ig so, daB der Kreisel   1    infolge des um die äuBere Kardanachse 5'-5"ausgeübten Drehmomentes um seine innere Kardanachse 3'-3"so lange zuriickpräzediert, bis die Schaltvorrichtung 16', 16", 17 wieder in ihrer Nullstellung steht.



   Wie ersichtlich, ist der   Momenterzeuger    (beispielsweise in Gesta, lt des angegebenen   Zweiphasenmotors)    über   360   durehdrehbar    zu gestalten, da das Fahrzeug, z. B. Flug  zeu ;,    in dem der   Azimutkreisel gelagert    ist,   gegeniiber    der vom Kreisel stabilisierten Azimutrichtung, z. B. Nord-Süd-Richtung, jede beliebige Lage einnehmen kann.

   Aus dem gleichen Grund erfolgt die Stromzuführung zu   der äussern Kardanachse (Kardanzapfen      6")    beim Ausführungsbeispiel über Schleif  rince.    Die Schwenkbewegungen des Kreisels   I    um die innere Kardanachse 3'und 3"sind hingegen nur sehr   flein,    weshalb die Stromzuführung von dem Kardanrahmen 4 zu dem innern Kardanzapfen 3"über Spiralfedern 7'bis   7"'geschehen.    kann. Letzteres hat den orteil, da¯ die Stromzuführung zu dem innern   Kardanzapfen reibungslos erfolgen    kann. Die Federn m ssen so gegeneinander   ausgewogen werden, daB    sie kein resultierendes Störmoment für die Dauer ihrer Verspannung hervorrufen.

   Am besten erhalten die Federn, von denen eine den andern ent  gegengesetzt    gewunden ist, Vorspannungen, die sich a. uch in der Mittellage des Kreisels gegeneinander aufheben. Bei der   Schaltvor-      riohtung    16',   16",    17, welche den Momenterzeuger 12,13 steuert, lassen sich Reibungsmomente nicht völlig verhindern, jedoch ist durch die beschriebene Stromführung über diese Schaltvorrichtung und Ausbildung dieser Schaltvorrichtung das bei Auslenkungen des'Kreisels 1 um die innere   Eardanachse    entstehende Reibungsmoment auf ein Mindestmass herabgesetzt.

   Dies ist für das ein  wandfreie    Arbeiten des Azimutkreisels praktisch von aussergewöhnlicher Bedeutung, denn ein solcher Azimutkreisel wird durch jedes um seine   innere Kardanachse auftre-    tende Reibungsmoment in seiner Anzeige gestört, während die um die äussere Eardan  achse (Kardanzapfen    5'und   5")    auftretenden Reibungsmomente die Güte der Anzeige nicht oder nur unwesentlich zu beeinflussen vermögen.   Jedes Stormoment    um die äussere Kardanachse hat nämlich eine Präzession des Kreisels um die innere Kardanachse zur Folge.

   Da nun diese Präzession durch die be  schriebene    Stützeinrichtung sofort wieder rückgängig gemacht wird, haben   Reibungs-    momente um die äussere Kardanachse keine Verminderung der azimutalen Standfestigkeit des Kreisels zur Folge. Demgegenüber haben Störmomente (Reibungsmomente) um die innere Kardanachse in jedem Falle eine fehlerhafte Präzession des Kreisels um die äussere   Eardana. chse (Messachse)    zur Folge, die sich nicht mehr ausgleichen lässt. Es ist ersichtlich, da¯ jede Herabsetzung der um die innere Kardanachse m¯glichen St¯rmomente eine erhebliche Verbesserung der   Standfestig-    keit des   Azimutkreisels    mit sich bringt.

   Es hat sich gezeigt, dass die Reibungsmomente mit solchen Schalteinrichtungen für den Mo   menterzeuger,    bei denen die   Spannungszufiih-    rung zu den auf dem innern Kardanzapfen angeordneten Schaltgliedern   (16',      16")    von au¯en her gesondert über Schleifringe er   folgt, nicht auf ein praktisch tragbares Mass    herabgesetzt werden können.

   Bei der dargestellten Stromführung zu diesen Teilen der Sehalteinrichtung fallen Schleifringe vollständig weg, so dass die gegenüber der eingangs   erwähnten bekannten Luftstützung    zweifellos vorhandenen Vorteile, die sich bei der Steuerung der   Aufrichtmomente    durch eine elektrisehe Sehalteinrichtung auf der Innern Kardanachse des Kreisels ergeben, praktisch verwirklichen lassen.



   Es ist ersichtlich, da¯ an Stelle des beschriebenen Drehfeldmotors auch ein anderer, auch nicht elektrischer   Momenterzeuger    verwendet werden kann, wobei dann an Stelle des Schalters 15 ein entsprechend anders ausgebildeter Schalter vorzusehen ist. Ebenso kann die beschriebene Stiitzung auch bei audern kardanisch aufgehÏngten Kreiseln.   



  Insbesondere auch Kreiselpendeln oder Mehr-      kreisel-Horizontgeräten Anwendung    finden.



  Falls der Kreisel statt mit Drehstrom mit Gleichstrom betrieben wird, so sind die   16'und 16"entspreehend    an die Plus- und Minusleitung anzuschlie¯en. und zwar wiederum  ber die Stromzufiih  rungselemente (7). über    die der   Antriebs-    strom auf den Kreisel geleitet wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH : Kardanisch gelagerter und elektrisch angetriebener Kreisel. mit bei AusschlÏgen des Kreisels um die innere Kardanachse betätig- ten elektrischen Sehaltmitteln für einen auf die äussere Kardanachse im Sinne der Rück gängigmachung der um die innere Kardanaehse erfolgenden Aussehläge wirkenden Mo menterzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass der den Ausschlägen des Kreisels um die innere Kardanachse unterworfene Teil der elektrischen Schaltmittel iiber dieselben Stromzuführungsmittel an Spannung gelegt ist, über welche der Antriebsstrom für den Kreisel geführt ist.
    UNTERANSPRUCHE : 1. Kreisel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel aus zwei auf den innern Kardanzapfen des Kreisels vorgesehenen Schaltteilen versehiedener Spannung und einem mit diesen zusammenwirkenden, an dem TrÏger der innern Kardanachse befestigten Schaltteil bestehen.
    2. Kreisel nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem der innern Kardanzapfen zwei halbzylindrisehe, voneinander isolierte Beläge vorgesehen sind, die an den Antriebsstromkreis des Kreisels angeschlossen sind, einen möglichst kleinen Krümmungsradius besitzen und mit einer an dem Kardanrahmen befestigten B rste zusammenwirken.
    3. Drehstromkreisel nach Patentanspruch und Unteransprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, da¯ die an den Ausschlagen des Kreisels um die innere Kardanachse teil- nehmenden Teile der den Momenterzeuger steuernden Schaltmittel an zwei der drei über Schleifringe auf die äussere Kardanachse und von dieser über Spiralfedern auf die innere Kardanachse übertragenen Phasen des Drehstromes angeschlossen sind.
CH215978D 1939-09-12 1940-10-01 Kardanisch gelagerter und elektrisch angetriebener Kreisel. CH215978A (de)

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