DE197735C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 42 c. GRUPPE

MAX BIRK in MÜNCHEN.

Bei jedem zu Kompaßzwecken ο .'dgl. dienenden Gyroskop treten Reibungserscheinungen in denjenigen Stellen auf, an denen die die Bewegungsfreiheit des Gyroskops ermöglichenden kardanischen Ringe oder ähnliche Vorrichtungen drehbar gelagert sind. Zu diesen Lagerreibungen tritt dann noch der durch die zur elektrischen Stromzufuhr notwendigen Schleiffedern entstehende Reibungswiderstand hinzu. Alle diese Erscheinungen führen Reaktionsbewegungen des Kreisels

' herbei, die ihrerseits falsche Angaben verursachen.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun eine Einrichtung zur Erhöhung des Trägheitsmoments bei eintretender Drehung des Aufstellungsortes um eine Gyroskopachse.

In Fig. ι und 2 ist eine beispielsweise Ausführungsform in Fig. ι in Draufsicht, in Fig. 2 im Grundriß dargestellt.

Um die vertikale Achse α ist ein gabelartiger Träger b drehbar gelagert, in welchem die horizontale Achse c ruht. Auf dieser Achse sitzt die eigentliche Gyroskopachse d, deren Mittellinie 0-O₁ als ideelle Rotationsachse des Gyroskops (Gyroskophauptachse) gedacht ist. An den beiden gegabelten Enden dieses Trägers d sind nun in genau gleichem Abstand von der Achse c zwei Rahmen K₁ und W₂ in Lagern Wi₁, m₂ parallel zur Achse c, c drehbar gelagert. In den beiden selbst ausbalancierten Rahmen sind zwei Kreisel Jc₁ und &₂, von denen jeder für sich angetrieben wird, so gelagert, daß ihre Rotationsachsen bei ungestörtem Betrieb in der Linie 0 - O₁ liegen. Um nun diese mit den Rahmen W₁, H₂ in der Vertikalebene schwenkbaren Kreisel so fest zu halten, daß sich ihre Rotationsachsen in der durch den Rahmen d gebildeten Ebene befinden, sitzen an den Zapfen m_v m₂ fest damit verbunden die zweiarmigen Hebel J₁, f.₂, die durch ein Gestänge g unter sich und mit einem um die Achse c drehbaren, ebenfalls zweiarmigen Hebel h verbunden sind. An den Enden dieses Hebels h sind nun z. B. vier igleichgespannte Spiralfedern s mit ihrem' einen Ende befestigt, während die anderen Enden mit dem Rahmen d fest in Verbindung stehen. Die Länge dieser vier Federn ist so gewählt, daß sie, solange kein einseitiger Zug auftritt, das Gestänge g und damit die zwei Rahmen W₁, n.₂ in einer solchen Lage festhalten, daß die Achsen der Schwungkörper mit der ideellen Gyroskopachse zusammenfallen.

Ist nun ein wie eben beschrieben ausgebildeter Apparat etwa auf einem Schiff als Kompaßefsatz aufgestellt und führt das Schiff z. B. eine Drehung aus, so wird in dem die Vertikalachse des Gyroskops tragenden Lager i ein Reibungswiderstand und damit, ein gewisses Drehmoment entstehen. Auf Grund der Kfeiselgesetze werden nun die Kreisel bestrebt sein, eine Reaktionsbewegung auszuführen, und zwar wird in diesem speziellen Fall, ähnlich wie beim Schlick sehen Schiffskreisel, eine Elevationsbewegung erfolgen. Wären nun die Schwungkörper fest in dem

Rahmen d gelagert, so würde tatsächlich der ganze Rahmen d eine Bewegung um die Achse c ausführen.

Nach vorliegender Erfindung sind aber die Schwungkörper bzw. die sie tragenden Rahmen K₁, K₂, von denen ja diese Reaktionsbewegung ausgeht, selbst drehbar innerhalb des Rahmens d gelagert und können sich somit, ohne die ideelle Gyroskopachse in Mitleidenschaft zu ziehen, aus der Lage χ, χ in die Lagey,y (vgl. Fig. 2) drehen. Ein weiteres wesentliches Moment der vorliegenden Erfindung besteht nun aber darin, daß diese EIevationsbewegung durch irgendeine Vorrichtung gedämpft bzw. gebremst, ihr also entgegengewirkt wird. Bei der in Fig. 1 und 2 beispielsweise gewählten Ausführungsform werden zu diesem Zweck die beiden Rahmen K₁, K₂ durch an kurzen, gleichlangen Hebein f angreifende Stangen g, g verbunden und zweckmäßig in der Mitte zwei oder besser vier Federn s, deren eine Enden an den Stangen g bzw. dem Hebel h und deren andere Enden an dem Träger d befestigt sind, angeordnet.

Aus dieser so erzeugten Bremsung resultiert sich wiederum auf Grund der Kreiselgesetze eine Präzessionstendenz, d. h. ein Bestreben des Schwungkörpers, das ganze Gyroskop um die Vertikalachse zu drehen. Da aber diese Tendenz in jedem der beiden Kreisel gleich stark auftritt, so werden sich, entsprechenden Drehsinn der Schwungkörper und genau gleiche Entfernung der Angriffspunkte dieser auf eine Präzession hinzielenden Kräfte von der Vertikalachse vorausgesetzt, diese beiden Kräfte gegenseitig aufheben. Es wäre jedoch falsch, anzunehmen, daß diese Kräfte damit aufhören zu existieren. Die beiden Kräfte bleiben vorhanden, und zwar wirken sie in der in der Zeichnung durch die Pfeile angedeuteten Richtung und bewirken somit eine Erhöhung des Beharrungsvermögens der freien Achse in der ihr gegebenen Lage gegenüber dem durch den Reibungswiderstand in i erzeugten Drehmoment. Wesentlich ist hierbei, daß die so erzeugte Trägheitsmomenterhöhung eine relativ große ist im Vergleich zu dem in i auftretenden Drehmoment, da die durch die geschilderten Präzessionstendenzen gebildeten Kräfte an einem wesentlich längeren Hebelarm angreifen als die Drehmomente im Lager i.

Das Wesen vorliegender Erfindung besteht demnach darin, daß jede von außen her auf die Kreiselachsen wirkende Kraft unter Anwendung besonderer und auf Grund der bekannten Kreiselgesetze hierzu geeigneter Vorrichtungen dazu verwendet wird, das Beharrungsvermögen der Gyroskopachse zu verstärken.

Dieser Effekt kann selbstverständlich durch verschiedene Mittel erzielt werden. So können z. B. an Stelle der beschriebenen Spiralfedern andere Bremsvorrichtungen Verwendung finden, doch empfiehlt es sich, solche Vorrichtungen zu wählen, die zugleich als Kraftsammler wirken, d. h. die auf sie geäußerten Kraftwirkungen (infolge ihrer Elastizität o. dgl.) wieder zurückgeben. So könnte z. B. die gleiche Wirkung dadurch erzielt werden, daß man an den beweglichen Rahmen Hebel anbringt, deren Enden sich bei eintretender Elevation nähern und dadurch ein sie verbindendes elastisches Zwischenglied zusammendrücken, und ähnliche Einrichtungen.

Ein anderer wichtiger Bestandteil der geschilderten Vorrichtung besteht darin, daß die beiden die Schwungkörper tragenden, um horizontale Zapfen schwenkbaren Rahmen auf irgendeine geeignete Weise unter sich in Verbindung gebracht sind, um eine gleichmäßig starke Beeinflussung beider durch auftretende Drehmomente herbeizuführen. Von dem gleichen Gesichtspunkt aus erscheint' es auch am zweckmäßigsten, eine gemeinsame Bremsvorrichtung anzuordnen, die an dem die beiden Rahmen verbindenden Gestänge o. dgl. angreift und somit auf beide Kreiselachsen gleich stark wirkt. '.'.'. '

Aber selbst ein nach vorstehenden Angaben konstruiertes Gyroskop dürfte noch Störungen ausgesetzt sein, wenn nicht besondere Rücksicht a.uf Lagerung der Schwungkörper in den beiden Rahmen genommen würde. Es erfolgt nämlich bei eintretender Elevation der Kreiselachsen eine Verschiebung der Angriffspunkte der auf eine Präzession hinzielenden Kräfte derart, daß der eine Hebelarm verkürzt, während der andere zugleich v'erlängert wird. Es wäre also der oben angeführten Forderung des Angreifens an zwei genau gleichen Hebelarmen nicht genügt und würde hiermit ein einseitiges Überwiegen einer der Präzessionstendenzen stattfinden, woraus sich eine unerwünschte Drehung um die Vertikale ergeben würde! Diesem Übelstand wird nach vorliegender Erfindung dadurch abgeholfen, daß im Gegensatz zu der gebräuchlichen Lagerung an den Enden einer längeren Welle die Lager der Kreiselachsen möglichst nahe an der Symmetrieebene der Schwungmassenkörper, z. B. wie aus Fig. 1 ersichtlich, angeordnet sind, wodurch selbst bei eintretender Neigung ein Angreifen der auf eine Präzession hinzielenden Kräfte an gleichlangen Hebelarmen gewährleistet und damit ein einseitiges Überwiegen derselben und eine hieraus sich ergebende Drehung um die Vertikale unmöglich gemacht wird.

In gleicher Weise kann auch das Beharrungsvermögen der ideellen Gyroskopachse

um die horizontale Achse durch sinngemäße Anwendung des oben beschriebenen Prinzips erhöht werden.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Einrichtung zur Erhöhung des Trägheitsmoments bei Gyroskopen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungkörper

   ίο :in einem um eine horizontale Achse dreh-,baren Träger in gleichem Abstand von der Achse in um horizontale Achsen !drehbaren Rahmen gelagert werden, wobei diese beiden Rahmen mit einer der Elevation entgegenwirkenden Vorrichtung 'versehen sind, derart, daß an den Enden des gemeinschaftlichen Trägers in gleichem /Abstand von der Achse zwei gleich große, in gleicher Richtung wirkende, das Be-,harrungsvermögeri erhöhende Präzessionstendenzen entstehen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden beweglichen Rahmen durch entsprechende Gestänge miteinander derart in Verbindung und unter dem Einfluß einer gemeinsamen, z. B. aus Federn o. dgl. bestehenden Brems- bzw. Dämpfvorrichtung stehen, daß durch auftretende Drehmomente eine gleich starke Beeinflussung beider Kreiselachsen und.eine gleich starke Bremswirkung erzielt, wird.
3. 3. Ausführungsform der Schwungkörperlagerung bei der in Anspruch 1 gekennzeichneten Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager möglichst nahe an der. Symmetrieebene der Schwungkörper angeordnet sind, um die Angriffspunkte der bei der Elevation entstehenden Kräfte möglichst symmetrisch zu erhalten und dadurch störende Präzessionsinomente zu vermeiden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

   6EBLIN. Gedruckt in der reichsdruckerei.