DE1284639B - Kreisel-Meridianweiser - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft Kreisel-Meridianweiser. sigkeitsfüllung des den Kreisel umgebenden Behälters

Bei einem bekannten Meridianweiser mit einem zugunsten einer bekannterweise reibungsärmeren

um eine waagerechte Achse rotierenden Kreisel ist Gasfüllung verzichtet werden kann, ohne störende dessen Kreiselkappe an einem Tragband innerhalb Translationsbewegungen des Kreisels in Kauf eines inneren Behälters aufgehängt, welcher seiner- 5 nehmen zu müssen.

seits um eine lotrechte Achse drehbar in einem äuße- Bei einem -Meridianweiser der eingangs geschil-

ren Behälter gelagert und nach Maßgabe der durch derten Art besteht die Erfindung darin, daß der einen Winkelabgriff aufgenommenen Relativdrehung Raum zwischen dem inneren Behälter und der Kreizwischen innerem Behälter und Kreisel bei dessen seikappe in an sich bekannter Weise gasgefüllt ist Drehpendelschwingungen um die lotrechte Auf- io und daß der Kreisel gegen alle Bewegungen, die hängungsachse durch einen Stellmotor nachführbar keine Drehpendelschwingungen um die lotrechte ist, um eine die Drehpendelschwmgungen beeinflus- Aufhängungsachse sind, gedämpft ist. Durch eine sende Torsion des Tragbandes zu vermeiden. solche selektive Dämpfung werden im Gegensatz zur

Die Drehpendelschwingungen des Kreisels bzw. unspezifischen Flüssigkeitsdämpfung nur alle störendes nachgeführten inneren Behälters erfolgen symme- 15 den translatorischen Bewegungen eliminiert, wähtrisch zur Nordrichtung. Diese wird durch Bestim- rend die der Messung dienenden Drehpendelschwinmung der Umkehrpunkte der Drehpendelschwin- gungen des Kreisels bzw. des inneren Behälters ungungen und anschließende Mittelwertbildung er- beeinflußt bleiben. Die Empfindlichkeit des gasmittelt. gefüllten Systems erlaubt die Verwendung schwä-

Bei dem eingangs geschilderten bekannten Meri- ao cherer Kreisel, wodurch wiederum das Kreiseldianweiser ist die Kreiselkappe in einer Flüssigkeit gewicht und somit die Belastung des Tragbandes vergelagert, deren Auftriebswirkung das Tragband vom ringert werden kann.

Gewicht des Kreisels teilweise entlastet, wodurch in- Praktische Ausfülmmgsformen des Erfindungs-

soweit eine empfindlichere Messung von höherer gedankens, für die der Stand der Technik in Form Genauigkeit ermöglicht wird. as der Wirbelstromdämpfung und der Flüssigkeits-

Ferner übt die Flüssigkeit eine Dämpfungswirkung dämpfung Anregungen bietet, werden im folgenden auf den Kreisel aus. Diese Wirkung ist vorteilhaft, an Hand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichsobald sie solche Pendelschwingungen unterdrückt, nungen ist

welche nicht um die lotrechte Aufhängungsachse ver- F i g. 1 ein vertikaler Schnitt durch eine Auslaufen, und zu denen der Kreisel trotz fester Auf" 30 führungsform der Erfindung,
stellung auf dem Erdboden angefacht werden kann. F i g. 2 ein Schnitt längs der Linie 2-2 in F ig. 1,

Solche zusätzlichen Pendelschwingungen rufen in den F i g. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht längs

Winkelabgriffen der üblicherweise verwendeten Bau- der Linie 3-3 in F i g. 1 und

art entsprechende, wenn auch schwache Störsignale F i g. 4 ein der F i g. 1 entsprechender Teilschnitt

hervor, die zu einer Fehleinstellung des inneren 35 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Behälters bei dessen Nachführung führen, so daß die Der in den F i g. 1 und 4 dargestellte äußere Beim Idealfall identische Übereinstimmung der Um- hälter 1 ist in nicht dargestellter Weise ortsfest aufkehrpunkte der Kreisel-Pendelschwingung mit den gestellt. Im äußeren Behälter 1 ist der innere Behäl-Umkehrpunkten des nachgeführten inneren Behälters ter 2 mittels Lagern 3 und 4 gelagert, welche in den in der Praxis gestört ist. Treten solche störenden 40 oberen und unteren Stirnwänden des Behälters 1 ge-Translationsschwingungen auf, so wird die Dreh- halten sind. Entsprechende Wellenzapfens und 6 Pendelschwingung um die Aufhängungsachse be- sind in der oberen bzw. unteren Stirnwand des inneeinflußt, und es entsteht auch eine Ungenauigkeit ren Behälters 2 befestigt.

hinsichtlich der Bestimmung der Umkehrpunkte so- Der Wellenzapf en 5 ist durch das Lager 4 hin-

wie der anschließenden Ermittlung der Nordrichtung 45 durch nach oben verlängert und trägt den Rotor 7 aus den Umkehrpunkten. des zur Nachführung dienenden Schaltmotors 8, des-

Die unspezifische Dämpfungswirkung der Flüssig- sen Stator 9 am äußeren Behälter 1 befestigt ist. Am keit übt jedoch auch einen dämpfenden Einfluß un- unteren Ende des Wellenzapfens 5 ist das Tragband mittelbar auf die Drehpendelschwingungen des Krei- 10 für den mit horizontaler Welle daran hängenden sels aus. Ferner entstehen in der Flüssigkeit infolge 50 Kreiseln befestigt. Der untere Endabschnitt des der Wärmeabfuhr vom Kreisel Konvektionsströme, Wellenzapfens 5 ist zu einer glockenförmigen Hülse welche ebenfalls Störbewegungen des Kreisels hervor- 12 erweitert, deren konkav gekrümmte Stirnfläche rufen. Die Dämpfung der Flüssigkeit hat überdies zur 13 ein Komplement in der entsprechend konvex ge-Folge, daß die Leistung des Kreisels vergrößert wer- krümmten Stirnfläche 14 einer an der Kappe des den muß, wodurch sich dessen Gewicht erhöht und 55 Kreisels 11 befestigten Hülse 15 hat. Die Krümmunein Teil der Auftriebswirkung der Flüssigkeit neu- gen der Stirnflächen 13 und 14 sind gewöhnlich dertralisiert wird. art unterschiedlich, daß sich im wesentlichen nur

Dennoch glaubte man, auf die vorteilhaften Wir- eine punkt- bzw. linienförmige Berührung ergibt, kungen der Flüssigkeit nicht verzichten zu können wenn die Hülse 12 und die Hülse 15 gegeneinander- und ihre nachteiligen Wirkungen in Kauf nehmen 60 gedrückt werden. In diesem Fall hält eine Feder 17, zu müssen. Selbst bei Meridianweisern für Ver- die in einer zentrischen Bohrung 16 im Innern der messungszwecke, die unter Tage fest aufgestellt wer- Welle 5 sitzt und auf eine flanschartige Erweiterung den können, hatte man im Falle der Verwendung 18 des Tragbandes 10 drückt, die Spannung im Tragvon Kreiseln, die an einem Tragband hängend in band 10 aufrecht.

Luft oder Vakuum schwingen, störende Transla- 65 An der Hülse 15 sind Abgriffarme 19 und 20 mit tionsbewegungen festgestellt (vgl. deutsche Patent- Elektromagneten 21 und 22 befestigt, denen Spulen schrift 842 272). 23 und 24 an der Wandung des inneren Behälters 2

Die Erfindung weist einen Weg, wie auf die Flüs- zugeordnet sind.

An der Unterseite der Kappe des Kreisels 11 ist ein Ballastgewicht 25 vorgesehen, das vorzugsweise die Form einer zylindrischen Scheibe hat und an dem vier flügelartige Lamellen 26, 27, 28 und 29 aus elektrisch leitendem Material radial befestigt sind. Im Zusammenwirken mit Permanentmagneten 30, 31, 32 und 33, welche auf der unteren Stirnwand des inneren Behälters 2 befestigt sind und in deren Joche sie eintauchen (F i g. 2 und 3), erzeugen die Lamellen bei einer etwaigen Translationsbewegung des Kreisels 11 (senkrecht zur Aufhängeachse durch das Tragband 10) entgegengerichtete Dämpfungskräfte. Man kann diese Dämpfungskräfte erhöhen, indem an Stelle der kleinen Permanentmagnete 30, 31, 32 und 33 das Ballastgewicht durch größere Permanent- oder Elektromagnete ersetzt werden; in diesem Fall wären die Lamellen 26, 27, 28 und 29 am inneren Behälter 2 zu befestigen. Durch die Doppelfunktion eines derartigen größeren, an der Kappe des Kreisels 11 befestigten Magneten als Ballast- ao gewicht und Dämpfungskrafterzeuger würde gleichzeitig das Totgewicht des Instrumentes verringert werden.

Durch den hohlen Wellenzapfen 6 erstreckt sich ein Stößel 34 mit einer Spitze 35, welche in eine Vertiefung 36 in der Unterfläche des Ballastgewichts 25 eingeführt werden kann. Eine Feder 38, die auf einen Flansch 37 am Stößel 34 drückt, spannt diesen in seine Ruhelage vor. Die Feder 38 ist andererseits an einem Gehäuse 39 abgestützt, welches an der unteren Stirnwand des inneren Behälters 2 befestigt ist. Die Durchführung des Stößels 34 durch den Boden des Gehäuses 39 ist mit einer Dichtung 40 abgedichtet. Mit Hilfe einer Arretierschraube 41, die in eine Mutter 42 im Innern des Wellenzapfens 6 geschraubt ist, kann der Stößel 34 vertikal verstellt werden, bis seine Spitze 35 in die Vertiefung 36 eindringt. Die Spitze 35 und die Vertiefung 36 sind gewöhnlich so ausgebildet, daß nur eine Punktberührung eintritt.

Sobald beim Betrieb des Meridianweisers, dessen Nachführungssystem hier nicht näher beschrieben zu werden braucht, eine störende translatorische Pendelbewegung des Kreisels 11 auftritt, bewegen die sich beispielsweise aus Kupfer bestehenden Lamellen 26 bis 29, die zum Ausgleich von Justierungsungenauigkeiten größer als die Polflächen der Magnete 31 bis 33 sind, zwischen jenen Polflächen hin und her und erzeugen durch das Schneiden der magnetischen Kraftlinien Wirbelströme, die eine der Bewegung entgegengerichtete Kraft erzeugen, deren Größe der Geschwindigkeit dieser Bewegung proportional ist. Bei den Drehpendelschwingungen des Kreisels 11 bewegen sich die Lamellen 26 bis 29 (um kleine, der Empfindlichkeit der Nachführeinrichtung entsprechende Wege) in Richtung der magnetischen Kraftlinien der Magnete 31 bis 33, so daß dabei keine Wirbelströme erzeugt werden. Die Dämpfungswirkung der Lamellen 26 bis 29 mit den Magneten 31 bis 33 ist naturgemäß dann am größten, wenn die Luftspalte zwischen den Lamellen und den Polflächen der Magnete klein sind. Begrenzt werden diese Maße durch die Empfindlichkeit des Nachführsystems, da eine Berührung zwischen Lamellen und Polflächen vermieden werden muß.

Der innere Behälter 2 ist mit Wasserstoff gefüllt, der Wärme besser leitet als Luft, so daß ein Meßvorgang im Interesse höherer Genauigkeit verlängert werden kann, ohne daß eine Überhitzung des Instrumentes auftritt.

F i g. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen selektiven Dämpfungseinrichtung. An der Unterfläche des Ballastgewichtes 25 ist ein unten offener Zylinder 59 befestigt, dessen Wandung mit Löchern 60 versehen ist. Die untere Stirnwand des inneren Behälters 2 ist als lösbarer Boden 61 ausgebildet. In den inneren Behälter 2 wird Flüssigkeit 62 so weit eingefüllt, daß der Zylinder 59 zumindest teilweise eintaucht. Eine Kugel 63, ein Widerlager 64, ein Federbalg 65, eine Mutter 66 und die Schraube 41 bilden den unteren Arretiermechanismus, der gleichzeitig zur Flüssigkeitsabdichtung dient.

Da der innere Behälter 2 den Drehpendelschwingungen des Kreisels 11 folgt, muß auch die Flüssigkeit 62 diesen Bewegungen folgen. Die Flüssigkeit 62 übt daher nur an den Umkehrpunkten der Drehpendelschwingungen eine Dämpfung auf den Kreisel 11 aus; jedoch mittelt sich dieser Effekt aus, wenn mehr als eine Drehpendelschwingung erfolgt.

Sobald jedoch eine seitliche Bewegung des Kreisels 11 auftritt, bewegt sich der Zylinder 59 entsprechend durch die Flüssigkeit 62, wodurch eine Dämpfung dieser Bewegung erfolgt. Durch entsprechende Wahl der Größe der Löcher 60 im Zylinder 59 ist die Dämpfungswirkung regelbar. Diese kann ferner durch die Wahl der Flüssigkeit 62, der Größe des Zylinders 59 und seiner Eintauchtiefe in die Flüssigkeit verändert werden. Sofern die Temperatur der Flüssigkeit 62 mittels Heizspulen geregelt wird, bleiben auftretende Konvektionsströme infolge der Löcher im Zylinder 59 und seiner begrenzten Eintauchtiefe in die Flüssigkeit 62 praktisch ohne

Wirkung. .

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Meridianweiser mit einem um eine waagerechte Achse rotierenden Kreisel, dessen Kreiselkappe an einem Tragband innerhalb eines inneren Behälters aufgehängt ist, welcher seinerseits um eine lotrechte Achse drehbar in einem äußeren Behälter gelagert und nach Maßgabe der durch einen Winkelabgriff aufgenommenen Relativdrehung zwischen innerem Behälter und Kreisel bei dessen Drehpendelschwingungen um die lotrechte Aufhängungsachse durch einen Stellmotor nachführbar ist, um eine die Drehpendelschwingungen beeinflussende Torsion des Tragbandes zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem inneren Behälter (2) und der Kreiselkappe in an sich bekannter Weise gasgefüllt ist und daß der Kreisel (11) gegen alle Bewegungen, die keine Drehpendelschwingungen um die lotrechte Aufhängungsachse sind, gedämpft ist.

2. Meridianweiser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Dämpfung als an sich bekannte Wirbelstromdämpfung in der Weise, daß an dem Kreisel (11) stromleitende, nicht magnetisierbare Platten (26 bis 29) in lotrechten, bezüglich der Aufhängungsachse radialen Ebenen befestigt sind und in die lotrechten Luftspalte von Magneten (30 bis 33) hineinragen, die im inneren Behälter (2) befestigt sind (Fig. 1 bis 3).

3. Meridianweiser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Dämpfung als

an sich bekannte Flüssigkeitsdämpfung in der Weise, daß an dem Kreisel (11) ein unten offener Hohlzylinder (25) befestigt ist, der in eine in den unteren Teil des inneren Behälters (2) eingefüllte Dämpfungsflüssigkeit eintaucht (F i g. 4).

4. Meridianweiser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (25) perforiert ist (F i g. 4).

5. Meridianweiser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas zwischen dem inneren Behälter (2) und dem Kreisel (11) hohe Wärmeleitfähigkeit und geringes spezifisches Gewicht gegenüber Luft hat.

6. Meridianweiser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Wasserstoff ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen