DE1242887B - Ortsfest aufgestellter Kreiselkompass - Google Patents

Description

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DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 42 c-7/01

Nummer: 1242 887

Aktenzeichen: A31716IXb/42c

Anmeldetag: 31. März 1959

Auslegetag: 22. Juni 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen ortsfest aufgestellten Kreiselkompaß, dessen Kreisel in Lagern läuft, die starr in einem ein Pendel darstellenden Schwimmer befestigt sind. Man verwendet derartige Kreiselkompasse im Vermessungswesen, das sehr hohe Ansprüche an die Genauigkeit der Meridianweisung mit sich bringt. Bisher war man der Ansicht, daß sich diese Genauigkeit nur erreichen läßt, wenn der Schwimmer ungedämpft um den Meridian schwingt und die Richtung des Meridians aus Beobachtungen der Umkehrpunkte rechnerisch ermittelt wird. Diese Ansicht beruht auf der Überlegung, daß die auf den Schwimmer wirkende Richtkraft im Fall einer Dämpfung bei Stillstand des Schwimmers in der Nähe der Sollstellung so gering werden würde, daß mit einer genauen Einwanderung in die SoIlstellung nicht gerechnet werden kann und daß eine Dämpfung störende Momente hervorruft, die die Genauigkeit beeinträchtigen. Außerdem wurde angenommen, bei einem ungedämpft schwingenden Kompaß würden sich Störungen durch die Mittelung der Umkehrpunkte weniger auswirken. Aus diesem Grund hat man bisher davon abgesehen, die bei Schiffskompassen übliche Vorrichtung zur Dämpfung der Schwingungen des Schwimmers um den Meridian auch bei ortsfest aufgestellten Kreiselkompassen mit kurzer Schwingungszeit anzuordnen.

Es ist zwar ein ortsfest aufgestellter Kreiselkompaß bekannt, der mit einem dem Schwimmer nachdrehbaren, mit einem Theodoliten fest verbundenen Kopf versehen ist. Die Nachdrehung erfolgt dabei jedoch von Hand nach Maßgabe der aus den Umkehrpunkten der Schwimmerschwingung ermittelten Lage des Meridians.

Es ist auch die versuchsweise Verwendung eines Schiffskreiselkompasses als ortsfest aufgestellter Vermessungskompaß bekanntgeworden. Dieser Schiffskreiselkompaß ist in der üblichen Weise mit einem die Lage des Schwimmers zum Meridian abtastenden und ihm durch einen Nachlaufantrieb nachdrehbaren Kopf und mit einer Vorrichtung zur Dämpfung der Schwingungen des Schwimmers um den Meridian versehen. Dabei beläuft sich die Schwingungszeit des Schwimmers jedoch auf 83 Minuten, also auf einen so hohen Betrag, daß der Kompaß sich als Vermessungskompaß nicht eignet.

Die Erfindung beruht nun auf der überraschenden Erkenntnis, daß die Dämpfung der Schwingungen des Schwimmers um den Meridian keineswegs die Meßgenauigkeit beeinträchtigt, sondern im Gegenteil Störungen sehr stark unterdrückt und daher diese Störungen nicht zur Einwirkung auf das Meßergeb-

Ortsfest aufgestellter Kreiselkömpaß

. Anmelder:

Anschütz & Co. G. m. b. H.,
Kiel-Wik, Mecklenburger Str. 33-36

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Johannes Hintze, Kiel;
Dipl.-Ing. Hans Ehrich, Kiel-Schulensee

nis kommen läßt. In der Praxis muß nämlich mit Störungen unterschiedlicher Art gerechnet werden. Innere Störungen entstehen durch Frequenz- und Spannungsschwankungen des Kreiselantriebs, durch Konvektionsströmungen von Flüssigkeiten und Gasen und durch Einwirkung veränderlicher magnetischer Felder. Äußere Störungen entstehen durch Wind, durch aus dem Boden kommende Erschütterungen und durch starke Temperaturschwankungen. Der zeitliche Verlauf der Störungen ist daher sehr kompliziert und unterschiedlich.

Dementsprechend besteht die Erfindung darin, daß bei dem ortsfest aufgestellten Kreiselkompaß dem Schwimmer ein dessen Lage zurri Meridian abtastender und ihm durch einen Nachlaufantrieb nachdrehbarer, mit einem Theodoliten fest verbundener Kopf zugeordnet ist und daß der Schwimmer mit einer an sich bekannten Vorrichtung zur Dämpfung seiner Schwingungen um den Meridian versehen ist und die Schwingungszeit des Schwimmers weniger als 20 Minuten beträgt.

Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß es sich bei der Meinung der Fachwelt, das nordweisende System eines Vermessungskreiselkompasses müsse ungedämpft um den Meridian schwingen, um ein Vorurteil handelte. Die Überwindung dieses Vorurteils hat nun zu dem Fortschritt geführt, der darin besteht, daß der Theodolit nach Einschalten des Kompasses in einer kurzen Zeit in der Sollstellung

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zur Ruhe kommt, ohne daß es dazu irgendeiner besonderen Bedienung von Hand bedürfte.

Der gesamte Aufbau eines Gerätes nach der Erfindung kann weitgehend den bisher bekannten Ausführungen entsprechen. Der Kreisel befindet sich in einem Schwimmer, der durch den Flüssigkeitsauftrieb fast vollkommen entlastet wird. Er wird in bekannter Weise durch eine Blasspule oder ein Torsionsorgan in der Schwebe gehalten und zentriert. Zur Erzielung einer möglichst kurzen Schwingungszeit ist der Auftriebsmittelpunkt möglichst weit vom Schwerpunkt entfernt. Die Stromzuführung zu dem Schwimmer geschieht in bekannter Weise über Leitbänder am Gehäuse und Schwimmer durch die angesäuerte Tragflüssigkeit. Es ist natürlich auch möglich, den Kreisel in einer anderen möglichst reibungsarmen Lagerung zu lagern.

Die Abtastung des richtungsweisenden Systems kann in bekannter Weise durch eine elektrolytische, photoelektrische oder induktive Vorrichtung geschehen.

Die Dämpfung darf keinerlei Rückwirkungen auf die Anzeigegenauigkeit des richtungweisenden Systems haben. Eine solche Dämpfung kann in bekannter Weise durch Dämpfung der mit den Azimutschwingungen gekoppelten Elevationsschwingungen erreicht werden.

Durch mit dem Gerät fest verbundene Justierschrauben wird das Gehäuse vor der Messung horizontiert.

Wenn mit einem Kompaß der vorstehend beschriebenen Bauart eine kurze Schwingungszeit erreicht werden soll, muß man dafür sorgen, daß das Schweremoment G · α möglichst groß ist. Der Abstand a des Schwerpunktes vom Auftriebsmittelpunkt kann durch Anbringen eines Zusatzgewichtes am unteren Ende des Schwimmers noch vergrößert werden. Es läge nahe, auch den Kreisel im unteren Teil des Schwimmers unterzubringen. Das ist aber aus besonderen Gründen bei diesem Gerät nicht geschehen. Und zwar ist es vorteilhaft, den Kreisel möglichst nahe den Wendekontakten für die Abtastung anzubringen, um durch Verziehungen des Schwimmers verursachte Fehler zu vermeiden. Außerdem ruft die durch den Kreiselantrieb erzeugte Wärme geringere Konvektionsbewegungen in der Tragflüssigkeit hervor, wenn diese Wärme im oberen Teil erzeugt und abgegeben wird.

In den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird, ist

F i g. 1 ein schematischer senkrechter Schnitt durch den Kreiselkompaß und

F i g. 2 Quer- und Längsschnitt einer Arretiervorrichtung.

Das Gehäuse 1 ist mit einer Tragflüssigkeit gefüllt. iln ihr schwimmt der Schwimmer! mit dem darin eingebauten Kreisel 3. Am unteren Ende des Schwimmers befindet sich das Zusatzgewicht 4. Am oberen und unteren Teil des Schwimmers befindet sich ein Konus zum Arretieren beim Transport mit Hilfe der Arretierschraube 5. Zur Zuführung des Kreiselstroms dienen in bekannter Weise leitende Beläge 6. Am oberen Teil des Schwimmers befinden sich die Abtastorgane 7 am Schwimmer und 8 an der Nachführung. Der in dem Lager 12 drehbar gelagerte Nachführkopf, bestehend aus den Abtastorganen 8, dem Antriebsrad 9 und der Aufnahmeplatte 10, wird in bekannter Weise durch den Wendemotor 11 nachgeführt. Mit der Aufnahmeplatte fest verbunden ist der Theodolit 15. In dem Schwimmer 2 befindet sich das Dämpfungsgefäß 13 mit der Dämpfungsflüssigkeit 14. Zur Horizontierung dienen die Libelle 17 und die Justierschrauben 16.

Die Anforderung nach einer schnellen Meßbereitschaft des Kompasses an verschiedenen Orten setzt voraus, daß er möglichst kurz nach Durchführung der Messung transportiert werden kann. Nach dem

ίο Abschalten des Kreiselantriebes läuft der Kreisel infolge der reibungsarmen Lagerung noch lange Zeit weiter. Ein Transport mit schnellaufendem Kreisel hat infolge der Präzessionsmomente des Kreisels eine große Belastung der Kreisellager zur Folge. Es ist daher im Interesse einer raschen Einsatzbereitschaft des Kompasses erforderlich, den Kreisel in möglichst kurzer Zeit vollständig oder bis zu einer geringen Drehzahl abzubremsen. Dies wird durch Umpolen des Drehstromantriebes des Kreisels und automatisches Abschalten mit Hilfe eines Zeitrelais erreicht. Auf diese Weise ist der Kompaß kurze Zeit nach der Messung transportbereit.

Beim Transport muß der Schwimmer 2 arretiert sein. Um eine Beschädigung des Torsionsorganes 18 oder des Schwimmers 2 zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn eine deutlich sichtbare Anzeige darauf hinweist, ob der Schwimmer 2 arretiert ist oder nicht. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein mit der Arretierschraube 5 verbundener Zeiger 19 im arretierten Zustand in einer Aussparung der Blende 20 sichtbar wird. Um Beschädigungen des Schwimmers 2 durch zu starkes Anziehen der Arretierschraube 5 zu vermeiden, kann durch eine Feder 21, die sich auf den Bügel 22 abstützt, dafür gesorgt werden, daß die Arretierkraft eine bestimmte Größe nicht überschreiten kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Ortsfest aufgestellter Kreiselkompaß, dessen Kreisel in Lagern läuft, die starr in einem ein Pendel darstellenden Schwimmer befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwimmer (2) ein dessen Lage zum Meridian abtastender und ihm durch einen Nachlauf antrieb (11) nachdrehbarer, mit einem Theodoliten (15) fest verbundener Kopf (8, 9, 10) zugeordnet ist und daß der Schwimmer (2) mit einer an sich bekannten Vorrichtung (13,14) zur Dämpfung seiner Schwingungen um den Meridian versehen ist und die Schwingungszeit des Schwimmers (2) weniger als 20 Minuten beträgt.

2. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Schwimmers (2) ein Zusatzgewicht (4) angeordnet ist.

3. Kreiselkompaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisel (3) im oberen Teil des Schwimmers (2) angeordnet ist.

4. Kreiselkompaß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastorgane (7, 8) des die Lage des Schwimmers (2) abtastenden Kopfes (8, 9,10) annähernd in der waagerechten Ebene der Kreiselachse liegen.

5. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ein geringes Übergewicht aufweisende Schwimmer (2) in bekannter Weise durch eine Blasspule gestützt und zentriert oder an einem Torsionsorgan (18) aufgehängt ist, das

auch der Stromzuführung zum Schwimmer dienen kann.

6. Kreiselkompaß nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung in bekannter Weise elektrolytisch erfolgt und die Abtastorgane (7, 8) dementsprechend Elektrodenflächen sind, die auch der Zuführung des Kreiselstromes dienen können.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Mitteilungen aus dem Markscheidewesen, 57 (1950), S. 87 bis 128;

Zeitschrift für Vermessungswesen, 80 (1955), S. 148 bis 156;

Fiat Review of German Science, Bd. 7: Angewandte Mathematik, Teil V, Wiesbaden 1948, S. 222, 223 und 226, 227.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

607/121 6. 67 © Bundesdruckerei Berlin