DE196705C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 196705 KLASSE 42 c. GRUPPE

Dr. NARZISZ ACH in KÖNIGSBERG i. Pr.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8.Oktober 1907 ab.

Durch Fl.euriais wurde es bekannt, mit Hilfe eines Gyroskops einen künstlichen Horizont auf Schiffen herzustellen, und zwar benutzte Fleuriais die Präzessionsbewegun^ gen eines Barogyroskops in der Weise, daß bei der höchsten und tiefsten Stellung dieser Bewegung die Sextantenbeobachtung ausgeführt wurde. Der Mittelwert dieser Beobachtungen wurde als der richtige Wert der

ίο Höhenbestimmung angesehen.

Diese .Gyroskopsextanten haben in jüngster Zeit eine weitere Ausbildung erfahren (vgl. hierzu die deutsche Patentschrift 141602). Von derartigen Einrichtungen unterscheidet sich das beim vorliegenden Verfahren benutzte Gyroskop dadurch, daß dasselbe zentriert sein kann, also in der zur Beobachtung notwendigen Zeit keine Präzessionsbewegungen ausführt. Eine Fläche, welche von einem derartigen, mit zwei oder drei Freiheitsgraden der Bewegung versehenen Gyroskop gebildet wird, kann jedoch nicht als künstlicher Horizont benutzt werden, da der Winkel, den das Gyroskop bzw. die Fläche zur Horizontalen bildet, nicht bekannt ist. Denn es ist technisch nicht möglich, ein Gyroskop herzustellen, dessen Fläche sich stets bis auf Bogenminuten genau horizontal einstellt, besonders bei bewegter See. Außerdem ist eine ständige Kontrolle der Abweichung der Gyroskopfläche von der mathematischen Horizontalen notwendig, ferner muß die Möglich-, keit gegeben sein, diesen Abweichungsfehler möglichst klein zu machen. Den erwähnten Bedingungen gerecht zu werden, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Um die horizontale Einstellung einer mit dem Gyroskop in Verbindung stehenden Fläche durchzuführen und den noch bestehenden Abweichungsfehler festzustellen, wird eine Vorrichtung benutzt, welche durch die beiliegende schematische Zeichnung veranschaulicht wird.

In dem Rahmen α ist um die Achse b, b der Ring c beweglich. Um die Achse f ist der Ring d beweglich; in diesem Ring wird durch Elektromotore die Schwungscheibe e in Rotation versetzt. Auf dem Ring d ist der Stützpfosten g starr befestigt. Um den Drehpunkt h ist -die Platte i (die erwähnte Gyroskopfläche), welche als horizontales Niveau benutzt werden soll, beweglich. Diese Platte kann durch die Stellschraube k um die Achse h gedreht werden. An der Platte i ist nun die Zusatzeinrichtung angebracht. Der Beleuchtungskörper /, sowie die Linse m und die Skala η sind an der unteren Seite der Platte i starr befestigt. Außerdem ist an dieser Platte i das Gyroskop 0 (Barogyroskop, Pendel u. dgl.) beweglich aufgehängt. An diesem Gyroskop ist der Spiegel ρ befestigt, welcher das Licht der Lichtquelle / auf die Skala η wirft. Steht die Fläche i horizontal und das Gyroskop 0 bzw. der Spiegel ρ senkrecht, so trifft der Lichtsrahl den Nullpunkt der Skala n, eine Einstellung, welche vor dem Gebrauch des Apparates durch Justierung bewirkt wird.

Ist nun der Schwungring e in Rotation gesetzt, und hat der Ring e nach einiger Zeit

seine Ruhestellung angenommen, so erfolgt die horizontale Einstellung der Fläche i durch den Beobachter. Das Gyroskop ο ist ebenfalls in Rotation gesetzt, und da dasselbe als Barogyroskop ausgebildet ist, so führt es unter der Einwirkung irgendeines Impulses ständig Präzessionsbewegungen um die senkrechte Lage aus, d.h. der reflektierte Lichtstrahl wandert auf der ruhig stehenden Skala«

ίο nach oben und unten. Mit Hilfe der Schraube k wird nun eine derartige Verschiebung der Fläche i um den Drehpunkt b bewirkt, daß der Ausschlag des Lichtstrahles nach oben und nach unten vom Nullpunkt der Skala η gleich groß ist. Ist.diese Einstellung erreicht, so steht die Fläche i horizontal. Die Einstellung kann sehr genau geschehen, da durch mehrfache Reflexion der Weg des Lichtstrahles beliebig verlängert werden kann, und andererseits Größe und Geschwindigkeit des Ausschlages durch Veränderung von Amplitude und Periode der Präzessionsbewegung des Barogyroskops beliebig variiert werden kann. Selbstverständlich kann auch das mit der Schwungmasse e versehene Gyroskop selbst bzw. der Ring d durch eine derartige Einrichtung horizontal eingestellt werden. Hier ist die Zusatzeinrichtung nicht an einer Fläche i, sondern an dem Gyroskop selbst bzw. an dessen Ring d angebracht.. Zweckmäßigerweise erfolgt hier durch die Zusatzeinrichtung (Lichtstrahl, Barogyroskop und Skala) ermöglichte horizontale Einstellung nicht durch Benutzung einer Schraube k, sondern durch Änderung der Zentrierung des Gyroskops z. B. durch Verschiebung von Laufgewichten, was natürlich auch auf elektrischem Wege, ζ. Β. durch Anwendung von Solenoiden geschehen kann. Soll die Fläche i auch für die andere Richtung, also entsprechend einer Bewegung des ganzen Apparates um die Achse b, b hori-. zontal gestellt werden, so wird auch noch ein zweiter, um 90⁰ versetzter Spiegel an dem Barogyroskop 0 angebracht, welcher unter geeigneter Benutzung von Spiegeln oder Reflexionsprismen das von dem Beleuchtungskörper / kommende Licht in einem zweiten Strahle ebenfalls auf die Skala η wirft. Durch Verwendung einer weiteren, der Stellschraube k entsprechenden und zu dieser ebenfalls um 90° versetzten Einrichtung erfolgt dann die horizontale Einstellung auch für die erwähnte Richtung. Die einzelnen Drehachsen, wie z. B. h, sind hier kardanisch beweglich.

Um den Abweichungsfehler der Platte i von der Horizontalen dauernd zu registrieren, kann der Lichtstrahl seine Bewegung auf photographisches Papier, welches an der Skala η vorübergleitet, in bekannter Weise aufzeichnen.

Soll jede Beeinflussung des Ringes d z. B.

durch Verschrauben bei k vermieden werden, so kann diese Manipulation durch technisch bekannte Hilfsmittel, z. B. durch Anwendung von Solenoiden, Drehstromeinrichtungen u. dgl. ersetzt werden.

Statt des Barogyroskops 0 können auch andere. Einrichtungen zur Bestimmung der Horizontalen benutzt werden, z. B., wie schon erwähnt, Pendeleinrichtungen oder Flüssigkeiten. Die Registrierung selbst kann für gröbere Beobachtungen auch mechanisch geschehen, indem statt des Lichtstrahles ein Zeiger an der Skala η spielt.

Die Erhaltung von Flächen u. dgl. in horizontaler Stellung mit Hilfe eines Pendels o. dgl. ist bereits durch die deutsche Patentschrift 136363 des Erfinders bekannt geworden. Zwischen den beiden Erfindungen besteht jedoch ein wesentlicher Unterschied. In der deutschen Patentschrift 136363 wird die horizontale Einstellung dadurch erreicht, daß die horizontal zu haltende Fläche bei Bewegungen des Schiffes gegenüber einem senkrecht hängenden Pendel o. dgl. eine relative Bewegung ausführt, welche die Steuerung einer Kraftmaschine derart beeinflußt, daß die Kraftmaschine den Gegenstand wieder horizontal stellt.

Bei der vorliegenden Erfindung dagegen haben wir es mit einer trotz der Schiffsbewegungen an sich ruhig stehenden Fläche, näm_: lieh der Fläche eines Gyroskops zu tun. Um nun den Winkel, den diese Fläche mit der Horizontalen bildet, festzulegen, wird ein Pendel o. dgl. benutzt. Dabei soll das Pendel bzw. ein an dessen Stelle zu benutzendes kleines Barogyroskop 0 nicht möglichst ruhig hängen, was bei der deutschen Patentschrift 136363 zur Durchführung einer technisch brauchbaren Einrichtung notwendig ist, sondern das Barogyroskop bzw. das Pendel soll ständig Bewegungen, um die Horizontale ausführen. Da diese Bewegungen, welche von der Schwerkraft veranlaßt werden, stets um die Lotlinie erfolgen, kann hier eine ungleich genauere Einstellung der an sich ruhig stehenden Gyroskopfläche in der Horizontalen dadurch erfolgen, daß mit Hilfe eines Zeigers oder eines Lichtstrahles die Bewegungen des um die Lotlinie schwingenden Pendels oder Barogyroskops an einer Skala spielen, welche in der angegebenen Weise mit der horizontal zu haltenden Gyroskopfläche starr verbunden ist. Da der Zeiger des ruhig hängenden Pendels den Nullpunkt der Skala dann trifft, wenn die Gyroskopfläche wirklich genau horizontal steht, so kann auch in einfacher Weise die pendelnde Bewegung des Zeigers zur Einstellung der horizontalen Gyroskopfläche benutzt werden, Die Gyroskopfläche wird so lange verschoben, bis die Ausschläge des Zeigers nach

oben und nach unten vom Nullpunkt der Skala einander gleich sind. Im Gegensatz zur deutschen Patentschrift 136363 wird also hier die horizontale Einstellung nicht von einem möglichst ruhig hängenden Pendel u. dgl. ausgelöst, sondern die horizontale Einstellung wird durch die pendelnde Bewegung eines Barogyroskops u. dgl. vermittelt. Erst unter Benutzung einer derartigen Einrichtung wird es ermöglicht, bei einer sich ständig bewegenden Unterlage, z. B. einem Schiffe, eine mathematisch horizontal stehende Fläche herzustellen bzw. den Winkel zu bestimmen, den die betreffende Fläche mit der Horizontalen bildet.

Ein derartiges mathematisches Niveau kann _v nicht nur auf See Verwendung finden, sondern es kann auch anderweitig benutzt werden, z. B. bei der Konstruktion des Seismographen.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Vorrichtung zur Anzeige der horizontalen Einstellung bzw. des Winkels zur Horizontalen für ein Gyroskop oder eine mit einem Gyroskop in Verbindung stehende Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß an diesem Gyroskop bzw. der Fläche ein um die Lotlinie bzw. die Horizontale schwingendes Barogyroskop, Pendel u. dgl. aufgehängt wird, dessen Stellung zur Horizontalen mit Hilfe eines an dem Barogyroskop angeordneten Zeigers oder Reflektors mit einer diesem zugeordneten Lichtquelle an einer Skala angezeigt wird, so daß die Einstellung in die Horizontale von Hand erfolgen kann.
2. 2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des als mathematisches Niveau dienenden Gyroskops durch Änderung der Zentrierung in bekannter Weise, sei es durch Verschiebung von Laufgewichten, sei es durch Benutzung von Solenoiden oder anderen elektrischen Einrichtungen geschieht, zum Zwecke der Vermeidung von Präzessionsbewegungen des Gyroskops durch Einstellen von Hand.
3. 3. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des schwingenden Baro-• gyroskops, Pendels u. dgl. in an sich bekannter Weise aufgezeichnet wird, zum Zwecke der Feststellung des Abweichungsfehlers des Gyroskops bzw. der Gyroskop- fläche von der Horizontalen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.