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.