DE10157656A1

DE10157656A1 - Magnetkompass

Info

Publication number: DE10157656A1
Application number: DE2001157656
Authority: DE
Inventors: Aarne Tapio Kanniainen; Teddy Elmiger; Markus Gloor; Thomas Kurzweg
Original assignee: Uwatec AG
Current assignee: Uwatec AG
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-06-12

Abstract

Um bei einem Magnetkompass eine schnelle Ausrichtung ohne Pendelschwingungen in der horizontalen Ebene zu erzielen, ist das obere Ende (8) einer Kompassachse (6), auf der ein vorzugsweise zwei Stabmagnete (5) tragender Magnethalter (4) sitzt, in einem oberen Lager (10) drehbar gelagert, während das untere Ende (7) der Kompassachse (6) in einem unteren Lager (9) drehbar gelagert ist, das vorzugsweise als Spitzenlager aus einem Saphir (11) ausgebildet ist. Auf dem Magnethalter (4) sitzt ein Zeiger (13), der z. B. aus einer nachleuchtenden Kunststofffolie hergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkompass gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
Derartige Tauchkompasse werden auch von der Anmelderin vertrieben und dienen Tauchern zur Orientierung bei Tauchgängen. Obwohl zwischenzeitlich auch digital arbeitende Tauchkompasse bekannt sind, werden von den Tauchern weiterhin auch die analogen, mechanisch arbeitenden Tauchkompasse benutzt. Einer dieser analogen Tauchkompasse weist ein zylinderförmiges, vollständig mit Flüssigkeit gefülltes Gehäuse auf. Die obere Deckenwandung sowie die zylindrische Umfangsfläche des Gehäuses sind aus durchsichtigem Material hergestellt. Das Gehäuse weist einen Durchmesser von ca. 4 cm und eine Höhe von ca. 1,7 cm auf. In der Mittelachse des Gehäuses befindet sich eine feststehende Nadel, auf deren oberen Ende eine mit Richtungsmarkierungen sowie 360°-Angaben versehener fluoreszierender Teller drehbar aufsitzt. Auf der Unterseite des Tellers sind zwei Stabmagneten feststehend angeordnet. Die Beschriftung des Tellers ist dabei so gewählt, dass der Betrachter des Kompasses bei erfolgter Ausrichtung der parallel zueinander stehenden Stabmagneten in Richtung zum geographischen Nordpol eine entsprechende Richtungsinformation erhält.
An Magnetkompasse, die für Tauchgänge geeignet sind, werden besonders hohe Anforderungen gestellt, wie z. B. gute Lesbarkeit bei schlechten Lichtverhältnissen, geringe Abmessungen, geringes Gewicht, schnelles Ausrichten der Anzeige auch bei nicht horizontaler Lage sowie geringe Neigung zu Pendelbewegungen.
Obwohl der eingangs beschriebene Tauchkompass bereits sehr gut den Bedürfnissen der Taucher gerecht wird, hat sich herausgestellt, dass dieser hinsichtlich der Schnelligkeit beim Ausrichten sowie hinsichtlich des Auftretens von Pendelneigungen während des Ausrichtvorgangs verbesserungsbedürftig ist. Darüber hinaus ist es bei diesem Kompass erforderlich, diesen für ein Ablesen möglichst gut in horizontale Lage zu bringen.
Es ist daher Ziel der Erfindung, einen mechanischen, analogen Magnetkompass für Unterwasseranwendungen so zu gestalten, dass er für Tauchgänge noch besser geeignet ist und insbesondere ein im Vergleich zu den bisherigen Lösungen, schneller reagierendes und empfindlicheres Anzeigesystem besitzt.
Dieses Ziel wird mit einem Kompass erreicht, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung beruht demnach darauf, innerhalb des flüssigkeitsgefüllten Gehäuses eine zweifach gelagerte, also oben und unten gelagerte Nadel vorzusehen, an der ein Richtungszeiger sitzt. Diese Art der Lagerung verursacht vorteilhafterweise nur einen niedrigen Widerstand und damit wenig Reibung während der Zeigerbewegung.
Ferner besteht der Zeiger aus einem leichten Material, wie. z. B. einer Kunststoffolie. Dies wiederum führt zu einem empfindlichen Zeiger, weil die beim Ausrichten der Nadel zu bewegenden Massen minimiert sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Magnetsystem zwei oder mehrere Stabmagneten auf, welche symmetrisch und parallel zueinander in unmittelbarer Nähe an der Kompassachse sitzen. Hierfür ist ein vorzugsweise justierbar gestalteter Magnethalter, der die Magnete aufnimmt, an der Kompassachse feststehend montiert. Vorzugsweise bilden das Magnetsystem mit dem Kompasszeiger und der Kompassachse eine kompakte, vormontierbare Einheit. Dadurch, dass der Hauptteil der Masse dieser kompakten Einheit nahe an der Kompassachse montiert ist, Wird die Massenträgheit wesentlich reduziert und somit wird erreicht, dass der Magnetzeiger bzw. die Magnetnadel in jeder beleibige Stellung sehr schnelle reagiert.
Insgesamt besitzt der erfindungsgemäße Kompass aufgrund seines Aufbaus mit verstärktem magnetischen Moment und einem kleinen Reibungswiderstand sowie dem in Leichtbauweise realisierten Kompasszeiger ein sehr schnell reagierendes und empfindlichen Zeigersystem und dies, obwohl sich das Zeigersystem in Flüssigkeit bewegen muß.
Der erfindungsgemäße Kompass weist gegenüber bestehenden analogen Tauchkompassen eine Reihe von Vorteilen auf. Für das Ablesen der Richtung ist es nicht mehr nötig, den Kompass vollständig in die horizontale Lage bringen zu müssen. Die unterschiedlichen magnetischen Verhältnisse auf der Erde kann der erfindungsgemäße Kompass auch ohne Justieren selbst kompensieren. Dies kommt besonders bei den vielreisenden Tauchern, die z. B. auf der nördlichen und südlichen Erdhalbkugel tauchen gehen, zugute. Durch die geringe Reibung kann das Gehäuse (Kapsel) mit dem aufgesetzten Tauchring eine Einheit bilden, ohne dass sich beim Drehen des Kompasses der Kompasszeiger mitdreht. Die Einheit aus Kapsel und Ring läßt sich einfach in verschiedene Aufnahmen, z. B. ein Armband, ein Multifunktionsgehäuse etc. einbauen. Dabei entsteht ein kompaktes und komplettes Kompasssystem, das leicht und einfach in verschiedenen Haltern montiert werden kann.
Die gute Lesbarkeit der Kompassnadel bzw. des Kompasszeigers wird insbesondere durch zwei Maßnahmen erreicht. Zum einen wird die Kompassnadel verhältnismäßig lang ausgebildet, so dass sich die Nadel von der vorderen Spitze bis zu ihrem hinteren Ende über nahezu den gesamten Durchmesser des Gehäuses des Kompasses erstreckt. Die Kompassnadel kann in Draufsicht z. B. die Form oder annähernd die Form eines Schiffrumpfes haben. Zum anderen ist die Oberfläche der Nadel mit einem nachleuchtenden Material beschichtet oder aus nachleuchtendem Material hergestellt. Insgesamt entsteht dadurch ein verhältnismäßig großer nachleuchtender Bereich. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil bei Unterwasseranwendungen die Lichtverhältnisse oft beeinträchtigt bzw. beschränkt sind. Gegenüber herkömmlichen Kompassnadelssystemen, bei denen lediglich Leuchtpunkte vorgesehen sind, zeichnet sich der erfindungsgemäße Kompass durch seine bessere Ablesbarkeit aus.
Die wesentlichen Vorteile und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Kompassystems können folgendermaßen zusammengefaßt werden. Der bei herkömmlichen Unterwasserkompassen existierende Pendeleffekt wird durch die Konstruktion nach der Erfindung wesentlich vermindert. Der Zeiger, also die Kompassnadel, findet seine Orientierung wesentlich schneller auch unter nichtoptimalen Bedingungen, wie z. B. bei unterschiedlichen magnetischen Verhältnisssen oder auch dann, wenn der Kompass nicht ganz horizontal ausgerichtet liegt. Zusätzlich ermöglicht die vollständig nachleuchtende Kompassnadel ein verbessertes Ablesen auch bei schlechten Lichtverhältnissen.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das untere Ende der Kompassachse als Spitze ausgebildet, die in einem Spitzenlager z. B. aus einem Edelstein wie Saphir, drehbar gelagert ist.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Magnethalter mit dem Zeiger, den Magneten und der Kompassachse in einer Kapsel aus einem Boden, in oder an welchem das untere Lager angeordnet ist, und aus einem Deckel angeordnet, in oder an welchem das obere Lager vorgesehen ist. Zur Dämpfung des Zeigers ist die Kapsel mit einer Flüssigkeit gefüllt. Die Füllflüssigkeit sollte so gewählt sein, dass diese über einen größeren Temperaturbereich eine verhältnismäßig kleine Vikositätsveränderung aufwiest. Als Flüssigkeit kann z. B. Öl unter Druck in das Kompassgehäuse eingefüllt sein.
Auf dem Deckel der Kapsel kann beispielsweise drehfest ein Kompassring sitzen. Für den Taucheinsatz ist die Kapsel wasserdicht und druckfest ausgeführt.
Ein konkretes Ausführungsbeipiel des Tauchkompasses wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispieles der Erfindung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 den Magnethalter mit dem Zeiger, den Magneten und der Kompassachse des Ausführungsbeispieles von Fig. 1 in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den in den Lagern drehbar gelagerten Magnethalter des Ausführungsbeispieles der Erfindung,
Fig. 4 eine Detaildarstellung des Magnethalters mit aufgesetzten Zeiger samt Kompassachse, und
Fig. 5 den Magnethalter in Draufsicht mit verschieden tief eingesteckten Stabmagneten.
In den Fig. 1 bis 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Ausführungsbeispieles in perspektivischer Darstellung gezeigt. In einer als zylindrisches Gehäuse ausgebildeten Kapsel 1, die aus einem scheibenförmigen Boden 2 und einem topfförmigen Deckel 3 mit einer zylindrischen Seitenwandung aufgebaut ist, sitzt zentrisch eine Kompassachse 6. Die Kompassachse 6 liegt mit ihrem oberen Ende 8 in einem oberen Lager 10 und mit ihrem unteren Ende 7 in einem unteren Lager 9. Das obere Lager 10 ist in den Deckel 3 der Kapsel 1 als Ausnehmung eingearbeitet, während das untere Lager 9 in den Boden 2 eingearbeitet ist. Das untere Ende 7 der Kompassachse 6 ist als Spitze ausgeführt, die in einem Spitzenlager 11 aus hartem Material, insbesondere aus einem Edelstein, wie z. B. einem Saphir 11, des unteren Lagers 9 punktförmig aufsitzt. Hierbei ragt die Kompassachse 6 durch eine Öffnung 30 im Boden 2 der Kapsel 1. Des weiteren weist der Boden 2 eine Ausnehmung 32 auf, in welcher das Spitzenlager 11 sitzt.
Auf der Kompassachse 6 sitzt ein Magnethalter 4 der zwei Stabmagnete 5 trägt. Auf dem Magnethalter 4 oder der Kompassachse 6 sitzt ein Zeiger 13, der z. B. aus einem leichten Material und insbesondere aus einer nachleuchtenden Kunststoffolie hergestellt ist. Zur Dämpfung des Zeigers 13 ist die Kapsel 1 mit einer dämpfenden Flüssigkeit, z. B. mit Öl unter Druck, gefüllt. Auf dem Deckel 3 sitzt drehfest ein Kompassring 12 mit Markierungen. Der Deckel 3 ist wasserdicht und druckfest mit dem Boden 2 verbunden. Der topfförmige Deckel 3 mit seiner umlaufenden Seitenwandung und der Boden 2 sind vorzugsweise aus glasklaren Material, z. B. aus robusten durchsichtigem Kunststoff gefertigt und miteinander ultraschallverschweißt. Auf der Unterseite des Bodens 2 kann eine Folie mit Beschriftung aufgebracht sein. Die Unterseite kann jedoch auch direkt mit Farbe bedruckt sein. Diese ist jedoch in den Figuren nicht dargestellt. Der Durchmesser der Kapsel 1 beträgt z. B. 2,5 cm und dessen Höhe ca. 0,7 cm und ist damit deutlich kleiner als die herkömmlichen Tauchkompasse.
In Fig. 2 ist der Zeiger 13 mit dem Magnethalter 4, den Magneten 5 und der Kompassachse 6 in perspektivischer Ansicht dargestellt.
Auf der Kompassachse 6 sitzt der Magnethalter 4, der zwei Stabmagnete 5 trägt. Auf dem Magnethalter 4 sitzt der Zeiger 13, der, wie bereits erwähnt, vorzugsweise aus einer nachleuchtenden Kunststoffolie hergestellt ist oder auf den eine nachleuchtende Beschichtung aufgebracht ist. Das untere Ende 7 der Kompassachse 6 ist als Spitze ausgeführt, während das obere Ende 8 zylinderförmig mit einer Anschrägung ausgebildet ist.
Auf dem Zeiger 13, der die Kompassnadel bildet, sind zwei Markierungen aufgedruckt an der vorderen Spitze der Buchstabe "N" und am hinteren Ende der Buchstabe "S". Ein weiterer Buchstabe "U" ist in der Mitte des Zeigers aufgedruckt. Durch das "U" ragt die Kompassachse 6. Des weiteren ist der Zeiger 13 mit einer umlaufenden Berandung versehen. Die genannten Buchstaben "S", "N" und "U" sowie die Berandung sind in einer vorgegebenen Farbe, z. B. rot, gestaltet.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den in den Lagern 9, 10 gelagerten Magnethalter.
Auf den Magnethalter 4, der zwei Stabmagnete 5 trägt und durch den die Kompassachse 6 ragt, ist der Zeiger 13 aufgesetzt. Das obere zylinderförmig mit einer Anschrägung ausgebildete Ende 8 der Kompassachse 6 sitzt im oberen Lager 10 des Deckels 3, während das untere als Spitze ausgeführte Ende 7 der Kompassachse 6 in dem als Spitzenlager ausgebildeten unteren Lager 9 gelagert ist. Das untere Lager 9 ist in den Boden 2 eingearbeitet. Die Spitze des unteren Endes 7 steht auf der Spitze einer trichterförmigen Ausnehmung des oben erwähnten Saphirs 11.
Um eine schnelle Ausrichtung des Zeigers 13 zu erzielen, sind der Zeiger 13, der Magnethalter 4 und die Magnete 5 möglichst klein dimensioniert und aus einem spezifisch leichten Werkstoff hergestellt. Für den Zeiger 13 eignet sich als Werkstoff insbesondere eine Kunststoffolie. Auch der Magnethalter 4 ist vorzugsweise aus einem leichten Kunststoff hergestellt.
In Fig. 4 ist der Magnethalter 4 samt aufgesetzten Zeiger 13 in perspektivischer Schnittdarstellung gezeigt. Ebenfalls dargestellt ist die Kompassachse 6. Wie ersichtlich, hat der Magnethalter 4 eine zentrische Bohrung 42, durch den die Kompassachse 6 gesteckt wird. Die Kompassachse 6 verfügt über eine mittige Verjüngung 6a. Die zentrische Bohrung 42 des Magnethalters 4 ist ebenfalls etwas verfüngt. Die Kompassachse 6 wird in die Bohrung 42 mit Presssitz eingesetzt. Zusätzlich weist der Magnethalter (vgl. hierzu auch Fig. 5) zwei weitere Bohrungen 44 auf, die senkrecht zur Kompassachse 6 und parallel zueinander liegen. In diese zwei Bohrungen 44 ist jeweils einer der Stabmagneten 5 eingesetzt. Die Einstecktiefe der Stabmagnete 5 in die Bohrungen 44 des Magnethalters 4 kann dabei durch verschiedene Einpresstiefen frei gewählt werden, wie Fig. 5 veranschaulicht. Hierdurch ist eine Justierung der Stabmagnete 5 möglich.
Der Magnethalter 4 ist auf seiner oberen Fläche bis auf eine hervorstehende Klemmnase 46 plan ausgebildet. Auf dieser planen Fläche sitzt der Zeiger 13 auf. Der Zeiger 13 hat mittig ein Langloch 13a. Bei der Montage des Zeigers 13 auf den Magnethalter 4 wird der Zeiger so über dem Magnethalter positioniert, dass die erwähnte Klemmnase 46 des Magnethalters 4 durch das Langloch 13a ragt. Anschließend wird der Zeiger 13 etwas verschoben, so dass unter die Klemmnase 46 ein Abschnitt des Zeigers 13 zu liegen kommt. Da der Zeiger 13 geringfügig dicker ist, als der Abstand zwischen Klemmnase 46 und Oberfläche des Magnethalters 4, wird eine Verklemmung des Zeigers auf dem Magnethalter 4 erreicht, wodurch der Zeiger 13 auf dem Magnethalter befestigt ist. Eine Fixierung des Zeigers 13 wird durch das Einstecken der Kompassachse 6 bewirkt. Die Verwendung weiterer Befestigungsmittel, wie z. B. Klebstoff etc., ist damit entbehrlich.
Der erfindungsgemäße Tauchkompass zeichnet sich durch schnelle Ausrichtung des Zeigers, wenig Pendelbewegung sowie gute Lesbarkeit bei schwachen Lichtverhältnissen aus. Bezugszeichenliste 1 Kapsel, Gehäuse
2 Boden
3 Deckel
4 Magnethalter
5 Stabmagnet
6 Kompassachse
6a Verjüngung
7 Unteres Ende der Kompassachse
8 Oberes Ende der Kompassachse
9 Unteres Lager
10 Oberes Lager
11 Saphir
12 Kompassring
13 Zeiger
13a Langloch
30 Ausnehmung
32 Ausnehmung
42 Bohrung
44 Bohrungen
46 Klemmnase

Claims

1. Tauchkompass mit einem flüssigkeitsgefüllten Gehäuse (1), in welchem zentrisch eine Kompassachse (6) angeordnet ist, an welcher eine nach Maßgabe des Erdmagnetfeldes verdrehbare Richtungsanzeigeeinrichtung mit mindestens einem Magneten (5) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungsanzeigeeinrichtung einen sich zumindest annähernd über den gesamten Durchmesser des Gehäuses (1) erstreckenden Zeiger (13) aufweist, welcher vollständig oder zumindest nahezu vollständig nachleuchtend gestaltet ist.

2. Tauchkompass nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompassachse (6) an ihrem oberen und unteren Ende (8, 7) drehbar gelagert ist, und dass an der Kompassachse (6) ein den mindestens einen Magneten (5) tragender Magnethalter (4), auf dem der Zeiger (13) sitzt, drehfest befestigt sind.

3. Tauchkompass nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (13) auf den Magnethalter (4) aufgeklemmt ist.

4. Tauchkompass nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (13) ein Langloch (13a) aufweist, durch welches eine Klemmnase (46) des Magnethalters (4) ragt.

5. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (4), die Kompassachse (6) und der Zeiger (13) miteinander ausschließlich klemmend miteinander verbunden sind.

6. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (13) aus einem Werkstoff mit geringen spezifischen Gewicht hergestellt ist.

7. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (13) aus Kunststoff und insbesondere aus einer Kunststoffolie gebildet ist.

8. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (4) zwei Magnete (5) trägt.

9. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Magnete (5) Stabmagnete vorgesehen sind.

10. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Lager (9) als Spitzenlager und das untere Ende (7) der Kompassachse (6) als Spitze ausgeführt sind.

11. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnethalter (4) mit dem Zeiger (13), den Magneten (5) und der Kompassachse (6) in einer Kapsel (1) aus einem Boden (2) und einem auf den Boden (2) aufgesetzten, topfförmigen Deckel (3) angeordnet ist.

12. Tauchkompass nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Lager (9), in welchem das untere Ende (7) der Kompassachse (6) drehbar gelagert ist, im oder am Boden (2) der Kapsel (1) und das obere Lager (10), in welchem das obere Ende (8) der Kompassachse (6) drehbar gelagert ist, im oder am Deckel (3) der Kapsel (1) angeordnet ist.

13. Tauchkompass nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Deckel (3) drehfest ein Kompassring (12) sitzt.

14. Tauchkompass nach Anspruch 10, 11, oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (1) mit einer Flüssigkeit zur Dämpfung des Zeigers (13) gefüllt ist.

15. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapsel (1) wasserdicht und druckfest ausgeführt ist.

16. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (13) in Draufsicht parallel zur Kompassachse (6) eine Form aufweist, welche zumindest annähernd einem Boots- oder Schiffsrumpf entspricht oder ähnelt.

17. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (13) von der Kompassachse (6) durchdrungen ist.

18. Tauchkompass nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die über einen vorgegebenen Temperaturbereich eine kleine Viskositätsveränderung aufweist.