DE1623479C - Kreiselkompaß. Ausscheidung aus: 1448628 - Google Patents

Description

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momentgeber vorgesehen, die zwar nur bei einem bildet ist. Bei diesem Aufbau sind das Krcisel- »kopflastigen« Kreiselkompaß brauchbar ist, jedoch gehäuse 5 und der vertikale Ring 14 immer zusamin diesem Falle zu einer beträchtlichen baulichen men in Bewegung und werden durch das Servosystem Vereinfachung führt. in ihrer Lage geregelt, so daß keine Relativverschic-Erfindungsgemäß wird für einen Kreiselkompaß 5 bungen auftreten können. So kann der Azimut der der eingangs genannten Art eine weitere einfache Drehimpulsachse von einer an der Welle 21 befestig-Ausführung eines integrierenden Drehmomentgebers ten Windrose 26 auf einer Markierung 27 abgelesen vorgeschlagen, der aus einer an dem Gehäuse oder werden.

dem Trägerglied befestigen, um ihre Achse dreh- Bei diesem Aufbau ist das Kreiselgehäuse 5 und

baren Vertikalwelle, mit einem daran befestigten io die Ballistik 6 in bestimmter Weise um die horizon-

Trägerarm, einem Gewicht, das an dem freien Ende tale Welle 11 angeordnet. Ein Dämpfungssystem

des Trägerarms befestigt ist, und einer Dämpfungs- wird durch ein Gegengewicht 24 gebildet, das auf

einrichtung zur Dämpfung der Bewegung des Ge- der Westseite des Kreiselgehäuses 5 angebracht ist

wichtes um die Vertikalwelle besteht. und ein Drehmoment um die vertikalen Wellen 13

Ein ähnliches integrierendes Pendel ist zwar schon 15 und 13' proportional zu der Neigung des Kreisel-

bei Kreiselkompassen bekannt und soll dort Hori- gehäuses hervorruft und somit in bekannter Weise

zontalbeschleunigungen beseitigen. Durch die erfin- dämpfend wirkt. Bei der in Fig. 1 gewählten Dar-·

dungsgemäße Anwendung eines derartigen Pendels stellung zeigt der Kreisel nach Süden und dreht sich

wird nunmehr der Umstand nutzbar gemacht, daß im Uhrzeigersinn.

die Massenverlagerung des Pendels zur Entstehung 20 In F i g. 2 ist ein integrierender Drehmomentgeber eines erwünschten Drehmoments für die Beseitigung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, der des Breitenfehlers bei Kreiselkompassen mit Flüssig- bei dem oben beschriebenen in F i g. 1 dargestellten keitsballistik führt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Kreiselkompaß.am Kreiselgehäuse oder dem Trägerintegrierenden Drehmomentgebers nach der Erfin-. glied angebracht werden soll. Auf einer Grundplatte dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. 25 45 sind Stützkonsolen 46, 47 mit Kugellagern 48 und

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von in 49 angeordnet, in denen eine Vertikalwelle 50 dreh-

der Zeichnung dargestellten Ausführurigsbeisp'ielen bar gelagert ist. An der Welle 50 ist ein Trägerann

näher erläutert: Es zeigt 51 befestigt, an dessen freien Ende ein Gewicht 52

Fig. 1 eine ,schematische Gesamtansicht eines und eine Dämpfungseinrichtung 53 angebracht ist.

Kreiselkompasses, bei dem der erfindungsgemäße 3° Die Dämpfungseinrichtung 53 besteht aus einem Stab

Drehmomentgeber verwendet werden soll, 53 a, dessen eines Ende an dem Trägerarm 51 be-

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines inte- festigt und an dessen freien Ende ein Kamm 53b

grierenden Drehmomentgebers gemäß der vorliegen- angebracht ist, und aus einem Behälter 54 mit einer

den Erfindung, viskosen Flüssigkeit 55, in die der Kamm 53 b ein-

Fig. 3 eine schematische Teilansicht eines ver- 35 getaucht ist.

besserten Drehmomentgebers gemäß der vorliegen- Wenn die Grundplatte 45 an der Stirnwand 45'

den Erfindung und des Kreiselgehäuses 5 (in Fig. 1) befestigt ist und

F i g. 4 eine schematische Teilansicht eines weiteren wenn die Welle 50 lediglich in Richtung der Schwerverbesserten Drehmomentgebers nach der Erfindung. kraft weist, so erzeugt das Gewicht 52 keinerlei Dreh-

In Fig. 1 ist ein Kreiselkompaß dargestellt mit 40 moment, das groß genug wäre, um die Welle 50 zu

einem Kreiselgehäuse 5, in dem ein Kreiselelement drehen. Wenn die Grundplatte 45 um die horizontale

angeordnet ist. Das Kreiselgehäuse 5 weist vertikale Achse X-Y nach A' oder A" geneigt ist, wie es in

Wellen 13 und 13' auf, die durch einen vertikal an- gestrichelten Linien in der Figur angedeutet ist, so

geordneten Ringrahmen 14 mittels in der Figur nicht erzeugt das Gewicht 52 ein ' Drehmoment um die

dargestellter Kugellager abgestützt werden. Der verti- 45 Welle 50 in der einen oder anderen Richtung. Da der

kale Ringrahmen 14 seinerseits ist in einem horizon- Kamm 53 der Dämpfungseinrichtung 53 in die hoch-

talen Ring 18 mittels horizontaler Wellen 11 und 11' viskose Flüssigkeit 55 eingetaucht ist, wird die

durch nicht gezeigte Kugellager gelagert. Weiterhin Drehungsgeschwindigkeit des Gewichtes 52 um die

wird der horizontale Ring 18 an einem äußeren Welle 50 proportional zu dem Neigungswinkel der

Folgering 20 über Wellen 19 und 19' durch nicht 50 Platte 45 aus ihrer 0-Stellung, und die Verlagerung

gezeigte Kugellager getragen. Der Folgering 20 ist in des Schwerpunktes des Drehpendels entspricht der

einem Gehäuse 28 über Wellen 21 und 21' abgestützt. Neigung.

Der vertikale Ring 14 besitzt einen tragenden Basis- Auf diese Weise kann der an dem Kreiselgehäuse aufsatz 15, von dem aus die vertikale Welle 13 über oder dem Trägerglied befestigte Drehmomentgeber U einem Aufhängedraht 16 herabhängt, so daß das Ge- 55 die Anzeigefehler eliminieren, die bei einem herwicht des Kreiselgehäuses 5 keinerlei Belastung auf ■ kömmlichen Kreiselkompaß durch die Neigung der die Lager der vertikalen Welle ausübt. An dem verti- Drehimpulsächse gegenüber der Horizontalebene kalen Ring 14 ist eine Ballistik 6 mit Gefäßen 7 und 8 erzeugt werden.

sowie einem Verbindungsrohr 10 durch einen Stütz- In den Fig. 3 und 4 sind Verbesserungen des in bügel 17 befestigt. Die Gefäße 7 und 8 weisen eine 60 F i g. 2 gezeigten Drehmomentgebers dargestellt, wo-Luftleitung 12 auf, und ein Abgriff 23 ist zwischen bei die Figuren jeweils lediglich eine Teilansicht der dem vertikalen Ring 14 und dem Kreiselgehäuse 5 F i g. 2 zeigen. In F i g. 3 weist die Grundplatte 45 zur Bestimmung der relativen Verschiebung zwischen einen Trägerteil 56 an ihrem oberen Ende auf, an dem Ring 14 und dem Kreiselgehäuse 5 vorgesehen, der ein Aufhängedraht 57, wie etwa eine Klavierseite wodurch ein Servokreis durch einen nicht gezeigten 65 od. dgl., befestigt ist. Der Aufhängedraht 57 ist so Verstärker einen Servomotor 25, Zahnräder 29 und mit dem oberen Ende der Vertikalwelle 50 verbun-22 sowie durch den Folgering 20 und den mit dem den, daß er das Gewicht der Vertikalwelle 50 aufZahnrad 22 verbundenen horizontalen Ring 18 ge- nimmt und die Lager 48 und 49 entlastet sind. Da-

durch wird die Reibung in den Kugellagern 48 und

49 weitestgehend vermieden.

In Fig. 4 ist am unteren Ende der Vertikalwclle

50 ein Schwimmer 59 angebracht, der in einer Flüssigkeit 60 in einem Gehäuse 58, das an einer Grundplatte 45 angebracht ist, schwimmt. Auch in diesem Fall ist die Reibung in den Lagern 48 und 49 verringert, weil das Gewicht der Vertikalwelle 50 durch den Auftrieb des Schwimmers 59 kompensiert wird. Außerdem treten bei dieser Ausführung des Drehmomentgebers · keine Torsionskräfte wie bei der Drahtaufhängung gemäß der F i g. 3 auf. Weiterhin kann bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 der Dämpfer 53, der Behälter 54 und die Flüssigkeit 55 in Fig. 2 fortgelassen werden, wenn der Behälter 58 mit einer hochviskosen Dämpfungsflüssigkeit 60 gefüllt wird.

Im folgenden soll die Wirkungsweise des beschriebenen Drehmomentengebers, der auf einer Stirnseite 45' an dem Kreiselgehäuse 5 (Fig. 1) derart befestigt ist, daß die X-Y-Achse in Fig. 2 parallel zu den horizontalen Wellen 11 und 11' ist, weiter erläutert werden. Wenn sich der Drehmomentengeber zusammen mit der Ballistik 6 und dem Kreiselgehäuse 5 um die horizontalen Wellen 11 und 11' bewegt, wird infolge der Verschiebung des Gewichtes 52 und damit des Schwerpunktes ein Drehmoment auf den Kreisel um die horizontale Welle 11, 11' bewirkt. Dieses Drehmoment muß wesentlich kleiner als das durch die Ballistik 6 erzeugte Drehmoment sein, so daß die Drehimpulsachse des Kreisels infolge der Wirkung der Ballistik 6 und einer nicht gezeigten Dämpfungseinrichtung in der ungefähren Nordrichtung zur Ruhe kommt. Auf der Nordhalbkugel kann jedoch die Drehimpulsachse A-B erst dann zur Ruhe kommen, wenn ihre Nordseite ein wenig höher als die Südseite liegt. Dementsprechend dreht sich auch der Drehmomentgeber mit den Elementen 51, 52 und 53 allmählich um die Welle 50, und die dabei auftretende Verschiebung.des Schwerpunktes drückt.die Südseite der Drehimpulsachse des Kreisels in Richtung der Schwerkraft weiter hinab. Der Kreisel sucht damit die Nordrichtung derart, daß das Drehmoment des integrierenden Drehmomentengebers durch ein durch die Ballistik 6 erzeugtes Drehmoment beseitigbar ist. Damit wird ein stabiler stationärer Punkt des Kreisels zwangsweise in der folgenden Weise festgelegt. Ein

ίο stabiler Punkt bedeutet, daß das Drehmoment des Drehmomentengebers konstant ist und eine Differenz zwischen diesem Drehmoment und dem der Ballistik 6 als ein konstantes Drehmoment um die horizontale Welleil verbleibt, und daß eine durch das resultie-· rende Drehmoment bewirkte Präzession mit der-Drehkomponente um die vertikale Achse der Erdoberfläche an der Stelle, wo der Kreisel aufgestellt ist, übereinstimmt. Das heißt, die Drehimpulsachse verbleibt in horizontaler Stellung, wenn das Drehmoment des Drehmomentengebers konstant wird. In diesem Fall wird die Flüssigkeit in den Gefäßen 7 und 8 der Ballistik 6 in einem Gleichgewicht gehalten, und das Drehmoment der Ballistik 6 ist Null. Das Gewicht 52 des Drehmomentengebers kommt damit an einem bestimmten Ort zum Stillstand, und ein Moment um die horizontale Achse auf Grund der Verschiebung des Schwerpunktes wird gleich einem Wert, der der Präzession des Kreisels um die vertikale Achse entspricht, die gleich der vertikalen Drehkomponente der Erde an dieser Stelle ist.

Durch die Verwendung des integrierenden Drehmomentgebers ist also der stationäre Punkt der Kreiseldrehimpulsachse genau horizontal, so daß das Moment um die vertikale Achse, das vom Dämpfungssystem hervorgerufen wird, am stationären Punkt auch gleich Null wird. Damit treten keinerlei Breitenfehler hinsichtlich der Drehimpulsachse mehr auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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Achse entgegenwirkendes Moment erzeugt, und mit

Patentansprüche: einem Lotführer als Drehmomentengeber, der auf

dem Kreiselgehäuse oder dessen Trägerglied befestigt

L. Kreiselkompaß mit einem in einem Gehäuse ist und ein Drehmoment um die horizontale Achse

angeordneten Kreiselelement, welches astatisch 5 proportional dem Integral und in Richtung der Nei-

aufgehängt ist und Drehfreiheit um eine recht- gung der Drehimpulsachse in bezug auf die Horizon-

winklig zu seiner Drehimpulsachse verlaufenden talebene erzeugt.

vertikalen Achse und um eine rechtwinklig zu Ein Kreiselkompaß, der zwar eine Aufhängung letzterer verlaufenden horizontalen Achse hat, des Kreiselelements, eine Lotfesselung und eine mit einer Lotfesselung des Kreiselelements bezug- io Dämpfung der vorgenannten Art, jedoch nicht den lieh der horizontalen Achse mittels einer Flüssig- zuletzt genannten integrierenden Drehmomentgeber keitsballistik zur Erzielung der Nordeinstellung, ■ aufweist, kommt bekanntlich in einer Lage zum mit einer Dämpfungseinrichtung, die ein den Stillstand, in der die Drehimpulsachse des Kreisel-Schwingungen des Kreiselelements um die verti- elements um einen Winkel Φ_ο von der Nordrichtung kale Achse entgegenwirkendes Moment erzeugt, 15 abweicht und das Nordende der Drehimpulsachse um und mit einem Lotführer als Drehmomentengeber, einen Winkel O₀ gegenüber der Horizontalebene geder auf dem Kreiselgehäuse oder dessen Träger- neigt ist. Diese Fehleinstellung, die überdies noch glied befestigt ist und ein Drehmoment um die breitenabhärigig ist, kann man durch Hinzufügen des horizontale Achse proportional dem Integral und obengenannten integrierenden Drehmomentgebers in Richtung der Neigung der Drehimpulsachse in 20 beseitigen.

bezug auf die Horizontalebene erzeugt, da- Bei einem bekannten Kreiselkompaß, bei dem die ' durch gekennzeichnet, daß der integrie- Lotfesselung des Kreiselelements durch Anbringung rende Drehmomentgeber aus einer an dem Ge- eines Gewichts unterhalb der horizontalen Aufhängerhäuse (45) oder dem Trägerglied befestigten, um achse erzielt wird, ist der integrierende Drehmomentihre Achse drehbaren Vertikalwelle (50), mit 25 geber durch ein Laufgewicht gebildet, welches über einem daran befestigten'Trägerarm (51), einem eine Spindel mit einem Servomotor nach Maßgabe Gewicht (52), das an dem freien Ende des eines kontaktgebenden Pendels in Richtung der Trägerarms befestigt ist, und einer Dämpfungs- Drehimpulsachse verstellbar ist. Das Laufgewicht, einrichtung (53) zur Dämpfung der Bewegung welches vom niedrigeren zum höheren Ende der des Gewichtes (52) um die Vertikalwelle (50) 30 Drehimpulsachse verstellt wird, kippt das Kreiselbesteht, element im Sinne einer Verringerung des Winkels O_n

2. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch und kommt zum Stillstand, wenn O₀ = 0. Das Drehgekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung moment, welches durch das aus der Mitte verstellte (53) für den integrierenden Drehmomentgeber in Laufgewicht nunmehr ständig auf das Kreiselelement an sich bekannter Weise aus einem an dem 35 ausgeübt wird, bewirkt sodann auch eine Beseitigung Trägerarm (51) befestigten Stab (53), dessen der Mißweisung Φ_ο.

freies Ende kammförmig ausgebildet ist, und Übrigens werden bei einem derart ausgebildeten

einem Gefäß (54) mit einer viskosen Flüssigkeit Kreiselkompaß ohne weiteres Störmomente kompen-

(55) besteht, in die das kammförmige Ende des siert, die bezüglich der horizontalen Aufhängerachse

Stabes (53) eingetaucht ist. 4° wirksam werden können, z. B. infolge einer tempe-

3. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch raturbedingten Verlagerung des Gewichtsschwergekennzeichnet, daß die Vertikalwelle (50) des punktes des Kreiselelements oder durch über diese integrierenden Drehmomentgebers durch Kugel- Aufhängeachse geführte Stromleitungen. Beim Auflager an einer an dem Gehäuse oder dem Träger- treten solcher Störmomente verschiebt sich das Laufglied befestigten Grundplatte (45) drehbar ge- 45 gewicht um eine entsprechende Strecke, bis ein komlagert ist und daß die Vertikalwelle (50) mittels pensierendes Gegenmoment erzeugt wird.

eines Drahtes (57) an ihrem oberen Ende aufge- Ein Kreiselkompaß, bei dem die Lotfesselung des

hängt ist. Kreiselelements durch Anbringung eines Gewichts

4. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch unterhalb der horizontalen Aufhängeachse erzielt gekennzeichnet, daß an dem unteren Ende der 50 wurde, kann man auch einen »fußlastigen« Kreisel-Vertikalwelle (50) ein Schwimmer (59) befestigt kompaß nennen. Das Kreiselelement hat dann die. ist, der in ein Gefäß (58) mit einer Flüssigkeit Eigenschaft eines Pendels, welches bestrebt ist, in (60) eingetaucht ist, so daß das Gewicht der der Lotrichtung zu verbleiben.

Vertikalwelle (50) durch den Auftrieb des Demgegenüber ist es auch bekannt, die Lotfesse-

■ Schwimmers (59) kompensiert ist. 55 lung mit einer Flüssigkeitsballistik zu erzielen, die

allerdings zunächst das Bestreben hat, eine Abweichung der Drehimpulsachse aus der Horizontalebene

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kreisel- noch zu vergrößern. Einen solchen Kreiselkompaß kompaß mit einem in einem Gehäuse angeordneten könnte man daher als »kopflastig« bezeichnen. Würde Kreiselelement, welches ästatisch aufgehängt ist und 60 man bei einem solchen Kreiselkompaß ebenfalls den Drehfreiheit um eine rechtwinklig zu seiner Dreh- oben beschriebenen integrierenden Drehmomentgeber impulsachse verlaufenden vertikalen Achse und um einsetzen, so müßte man, z. B. durch Umpolung des eine rechtwinklig zu letzterer verlaufenden horizon- Servomotors, dafür sorgen, daß das Laufgewicht talen Achse hat, mit einer Lotfesselung des Kreisel- vom höheren zum niedrigeren Ende der Drehimpulselements bezüglich der horizontalen Achse mittels 65 achse verstellt wird.

einer Flüssigkeitsballistik zur Erzielung der Nordein- Bei einem bereits vorgeschlagenen Kreiselkompaß

stellung, mit einer Dämpfungseinrichtung, die ein den der eingangs genannten Art (deutsche Auslegeschrift

Schwingungen des Kreiselelements um die vertikale 1 448 628) ist eine integrierende Libelle als Dreh-