Markscheider-Kreiselkompass
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Markscheider-Kreiselkompass, bei dem an einer mit dem Gehäuse durch eine obere Spannvorrichtung verbundenen Torsionsaufhängung ein Fühler mittels einer unteren Spann. vorrichtung befestigt ist. Solche Kompasse werden bei der Durchführung von Markscheider bzw. Vermessungsarbeiten benutzt.
Bei diesem bekannten Markscheider-Kreiselkompass erfolgt die Anzeigeablesung mittels einer Winkelmesseinrichtung, die einen Theodolit und einen Autokollimatorsatz enthält.
Bei dem erwähnten bekannten Markscheider-Kreiselkompass besteht die Torsionsaufhängung aus einem Band. Mit letzterem können keine kleinen relativen Änderungen des Drehmomentes der Torsionsaufhängung und des Richtungsmomentes des Kreiskompasses erhalten werden, wodurch die Genauigkeit dieses Kompasses nachteilig beeinträchtigt wird. Ausserdem ist infolge von Änderungen der Nullstellung der Torsionsaufhängung, die deshalb entstehen, weil die obere Spannvorrichtung der Bandaufhängung mit dem Gehäuse durch eine Feder verbunden ist, eine neue Nulleinstellung vor jeder Messung erforderlich, wodurch sich eine Verlängerung der Messzeit ergibt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Mängel.
Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Markscheider-Kreiselkompass zu schaffen, mit dem eine hohe Genauigkeit und eine geringe Messzeit durch eine mögliche mehrfache Verkleinerung des Torsionsmomentes in der Bandaufhängung und durch Erhöhung der Stabilität der Torsionsbandaufhängungs-Nullstellung erreicht werden kann.
Der erfindungsgemässe Markscheider-Kreiselkompass ist dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsaufhängung aus mindestens zwei Bändern zusammengesetzt ist, die mit ihren Breitflächen aneinander anliegen und in der oberen und unteren Spannvorrichtung zusammen befestigt sind.
Zweckmässig ist, wenn die obere Spannvorrichtung derart am Kreiselkompassgehäuse gelenkig befestigt wird, dass die Gelenkachse rechtwinklig zu den Breitflächen der Bänder verläuft.
Eine solche Bauart ermöglicht die Genauigkeit des Kreiselkompasses zu erhöhen und die Messzeit zu verkürzen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemässen Kreiselkompass, schematisch und teilweise im Längsschnitt und
Fig. 2 die Torsionsbandaufhängung des Kreiselkompasses nach Fig. 1 im Längsschnitt und vergrössert.
Der Markscheider-Kreiselkompass enthält einen im Gehäuse untergebrachten Fühler 2, welcher aus einem Kreiselmotor 3 und Zylinder 4 mit kegelförmigen Flächen 5 besteht. Der Fühler 2 ist an einem Torsionsband 6 aufgehängt und zentriert.
Die Torsionsaufhängung 6 ist mehrschichtig aus den zwei durch die Breitflächen aneinander anliegenden Bänder 7 und 8 zusammengesetzt; die Aufhängung 6 kann aber auch aus mehreren Bändern bestehen. Die oberen und unteren Enden der Bänder 7 und 8 sind in einer oberen Spannvorrichtung 9 bzw. in einer unteren Spannvorrichtung 10 zusammen befestigt.
Am Fühler 2 ist ein Spiegel 21 (Fig. 1) zur Bewegungsbeobachtung des Fühlers sowie einen Spiegel 22 des Folgesystems angeordnet.
Das Zahnrad 16 kann in den Lagern 23 durch einen Motor 24 über ein Getriebe 25 um die vertikale Achse des Kreiselkompasses rotieren.
Am Zahnrad 16 ist ein Geber 26 des Folgesystems, der eine Lampe 27 und zwei Photowiderstände 28 enthält, befestigt. Die Arretierung des Fühlers 2 erfolgt durch eine aus zwei kegelflächigen Muttern 30 und 31 bestehende Arretiervorrichtung sowie durch einen Ring 32. Am Zahnrad 16 sind die Kollektorringe 33 befestigt.
Die elektrische Verbindung zwischen den Kollektorringen 33 und dem Kreiselmotor 3 erfolgt durch eine Stromzuführung, die aus drei, ein kleines Drehmoment mit sich bringenden Leitern 34 besteht. Der Kreiselmotor 3 ist durch einen doppelten Magnetschirm 35 gegen die Wirkung von Magnetfedem geschützt.
Das Ablesen erfolgt mit Hilfe einer Winkelmesseinrichtung, die den Theodolit 36 und Autokollimotorsatz 37 enthält. Der Kreiselkompass wird durch die am Stativ 39 vorgesehenen Fussschrauben 38 eingestellt und nivelliert.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Kreiselkompasses besteht im folgenden. Der Kreiselkompass wird auf dem Stativ 39 im Einstellpunkt angeordnet und nach den Libellen des Theodolites 36 nivelliert. Beim Einschalten des Kreiselkompasses wird der Strom von der in der Zeichnung nicht angegebenen Stromversorgungseinheit den Kollektorringen 33 und weiter über die Leiter 34 dem Kreiselmotor 3 zugeführt, wodurch das Hochfahren des Läufers stattfindet. Sobald die Geschwindigkeit des Kreiselmotors 3 ihren Nennwert erreicht, wird der Fühler 2 durch die Arretiervorrichtung 29 entriegelt. Bei verriegelter Stellung ist der Fühler 2 starr mit dem Gehäuse 1 durch die kegelflächigen Muttern 30 und 31 verbunden, welche die kegelförmigen Fühlerflächen 5 festhalten.
Zum Entriegeln des Fühlers 2 durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb wird der Ring 32 gedreht, der die fortschreitende Bewegung der kegelflächigen Muttern 30 und 31 in entgegengesetzten Richtungen und somit das Entriegeln des Fühlers 2 gewährleistet. Der entriegelte Fühler 2 stellt durch die Wirkung seines Eigengewichtes die Torsionsaufhängung 6 senkrecht ein, wobei infolge der gelenkigen Befestigung der oberen Spannvorrichtung 9 Verformuit- gen der Bänder 7 und 8, die durch Ungenauigkeit der Nivellierung des Kreiselkompasses entstehen und Änderungen deren Nullstellung verursachen, beseitigt werden. Durch das Arretieren und Entriegeln des Fühlers 2 mittels der Arretiervorrichtung 29 wird die Höhenlage der unteren Spannvorrichtung 10 nicht beeinflusst, wodurch die konstante Spannkraft der Bandaufhängung 6 gesichert wird.
Dieser Umstand sowie auch die gelenkige Befestigung der oberen Spannvorrichtung 9 gewährleisten eine hohe Stabilität der Nullstellung der Torsionsbandaufhängung 6.
Der entriegelte Fühler 2, der als Pendel ausgebildet ist, beginnt unter der Wirkung der Erdkugel-Winkelge. schwindigkeit harmonische Schwingungen neben der Meridianstellung umher auszuführen, wenn auf dessen Senkrechtachse kein Drehmoment, das infolge Verdrehung der Torsionsaufhängung 6 und der Leiter 34 der Stromzuführung entsteht, wirkt. Um dieses Moment zu beseitigen, ist der Kreiselkompass mit einem Folgesystem versehen, das eine synchrone Drehung des Zahnrades 16 mit der an ihm befestigten oberen Spannvorrichtung 9 der Torsionsaufhängung 6 und mit den Aussenenden der Leiter 34 der Stromzuführung hinter dem harmonischen Schwingungen ausführenden Fühler 2 selbsttätig bewirkt.
Die Wirkungsweise des Folgesystems ist wie folgt.
Der Lichtstrahl der Lampe 27 fällt auf den Spiegel 22, von dem er reflektiert wird und dabei etwa ein Drittel der Fläche von jedem der zwei Photowiderstände 28 des Gebers 26 im Folgesystem beleuchtet. Ein Signal, das der Differenz der durch die Photowiderstände 28 laufenden Ströme gleich ist, wird durch einen in der Zeichnung nicht gezeigten Verstärker verstärkt und der Steuerwicklung des Motors 24 zugeführt, der über das Getrie- be 25 das Zahnrad 16 solange dreht, bis die Stromwertdifferenz gleich Null wird, d.h. bis die Photowiderstände 28 gleich stark beleuchtet sind und folglich die Torsionsaufhängung 6 und die Leiter 34 der Stromzuführung ihre Ausgangsstellung einnehmen.
Im Genauigkeitsbereich des Folgesystems werden ie- doch Verdrehungen der Torsionsaufhängung 6 auftreten, die ein in der Vertikalachse des Kreiselkompasses wirkendes wechselndes Moment verursachen. Da die Torsionsaufhängung 6 aus zwei Bändern 7 und 8 besteht. wird bei derselben Genauigkeit des Folgesystems der Momentwert verringert und somit eine Erhöhung der Kreiselkompassgenauigkeit erzielt.
Die Meridianstellung wird durch Beobachtung der Reversionspunkte des Fühlers 2 mittels eines Autokollimatorsatzes 37 und einer Ableseeinrichtung des Theodolites 36 sowie durch nachträgliche Auswertung der Gleichgewichtslage des Fühlers ermittelt. Die Einstellung des Fernrohres des Theodolites 36 gegen den Visierpunkt und die Ablesungen werden zwischen den Reversionspunkten des Fühlers 2 vorgenommen.
Daraus folgt, dass die Messzeit durch den Zeitraum von Einschaltung des Kreiselmotors 3 bis zur Arretierung des Fühlers 2 und Abschaltung des Kreiselmotors 2 bestimmt ist. Es ist keine Zeit zum Messen der Nullstellung der Torsionsaufhängung 6 erforderlich, wodurch die Gesamtmessdauer verkürzt wird.
Der erfindungsgemässe Kreiselkompass ermöglicht es, das Torsionsmoment der Aufhängungsbänder um das mehrfache zu verringem, wodurch eine Genauigkeit des Kreiselkompasses von +5" bis +10" erreicht werden kann.