DE2300637A1

DE2300637A1 - MAGNETIC COMPASS

Info

Publication number: DE2300637A1
Application number: DE19732300637
Authority: DE
Inventors: Hans Bohli
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-08
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1973-07-19
Also published as: CH540477A; FR2167799B1; GB1422552A; FR2167799A1

Description

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CH-4500CH-4500

Hans B ο h 1 i , Solothurn, Schweiz Dammstraße 15 Hans B ο h 1 i, Solothurn, Switzerland Dammstrasse 15

Magnetischer KompassMagnetic compass

Gegenstand der Erfindung ist ein magnetischer Kompass, insbesondere für Flugzeuge. Bis jetzt sind für diesen Zweck magnetische Kompasse gebräuchlich, die zur Richtungsanzeige die Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes ausnützen. Im Kurvenflug treten Beschleunigungen auf, denen zufolge sich die Achse der Magnetnadel in die Richtung des scheinbaren Lots stellt. Die Magnetnadel hat nämlich die Tendenz, sich in die energieärmste Lage einzupendeln. Daher ist während des Kurvenfluges am Kompass die momentane Flugrichtung nicht ersichtlich und es ist schwierig und zeitraubend aus einem Kurvenflug einen gegebenen Kurs aufzunehmen. Erschwerend wirkt das Pendeln der Magnetnadel, das erst nach einiger Zeit exakt geradlinigen Fliegens aufhört. Auch ein doppelt gelagerter Kompass ist mit diesen Nachteilen behaftet, wenn er nicht dauernd genau ins Erdlot gestellt wird.The invention relates to a magnetic compass, in particular for aircraft. Up to now, magnetic compasses have been used for this purpose, with the horizontal component used to indicate direction exploit the earth's magnetic field. Accelerations occur when turning, resulting in the axis of the magnetic needle in the direction of the apparent perpendicular. The magnetic needle has the tendency to settle into the lowest energy position. Therefore, the current direction of flight is not visible on the compass while turning and it is difficult and time-consuming take a given course from a turn. The oscillation of the magnetic needle makes it more difficult, which only takes some time to do exactly that straight-line flying stops. A compass with two bearings also suffers from these disadvantages if it is not always accurate is placed in the earth plumb bob.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, einen magnetischen Kompass zu schaffen, der diese Nachteile nicht aufweist und somit im Kurvenflug des Flugzeuges stets die momentane Richtung anzeigt und dessen Drehrichtungsanzeige immer mit der Flugrichtungsänderung identisch ist. Die Abweichung vom Kurs soll nie grosser sein als der Winkelfehler von der Sollfluglage. Ausserdem soll die Magnetnadel dieses Kompasses auch ohne Dämpfung nicht pendeln.The invention is now based on the object of creating a magnetic compass which does not have these disadvantages and thus always shows the current direction when turning the aircraft and its direction of rotation display always with the change of flight direction is identical. The deviation from the course should never be greater than the angle error from the target flight position. In addition, the The magnetic needle of this compass does not oscillate even without damping.

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Gemäss der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Magnetsystem des magnetischen Kompasses um mindestens zwei aufeinander senkrechtstehende Achsen an einem Träger drehbar gelagert ist, deren Schnittpunkt mit dem Massenschwerpunkt des Magnetsystems zusammenfällt, und dass in der Magnetachse am einen Polende des Magnetsystems eine Marke angebracht und ausserhalb derselben am Träger eine mit einer Kompassrose-versehene, durchscheinende Kugelkalotte mit wenigstens annähernd im Massenschwerpunkt liegendem Zentrum angebracht ist, an der die Marke Richtung und Lageänderung des Trägers anzeigt.According to the present invention, this object is achieved in that the magnet system of the magnetic compass by at least two mutually perpendicular axes on a support is rotatably mounted, the intersection of which coincides with the center of mass of the magnet system, and that in the magnet axis a mark is attached to one pole end of the magnet system and a mark with a compass rose on the outside of the same, translucent spherical cap with at least approximately the center of gravity is attached to which the mark Indicates direction and change of position of the carrier.

Wird ein Magnet in seinem Massenschwerpunkt frei drehbar gelagert, so stellt er sich in die Richtung der erdmagnetischen Feldlinien. Beschleunigungen haben keinen Einfluss auf seine Stellung. Seine Lage ist nur durch die Richtung der erdmagnetischen Feldlinien gegeben und an einem Ort der Erde genau bestimmt. Die Richtung seiner magnetischen Achse zeigt mit seinem Nordpol auf Nord und die Neigung der Achse entspricht der örtlichen Inklination. Das magnetische Drehmoment ist optimal, weil die örtliche Feldenergie des Erdmagnetfeldes voll ausgenützt wird.If a magnet is freely rotatable in its center of mass, so he positions himself in the direction of the earth's magnetic field lines. Accelerations have no influence on his position. Its position is only given by the direction of the earth's magnetic field lines and is precisely determined at one place on earth. the The direction of its magnetic axis points with its north pole to north and the inclination of the axis corresponds to the local inclination. The magnetic torque is optimal because the local field energy of the earth's magnetic field is fully utilized.

Baut man dieses Magnetsystem so in eine Hohlkugel ein, dass sein Massenpunkt und Drehpunkt im Zentrum dieser Hohlkugel liegen, so schneidet bei einer Drehung um das Lot die magnetische Achse einen Kugelsektor heraus, dessen Kegelwinkel das Doppelte der Differenz des Inklinationswinkels zu 90° beträgt. Die Kugeloberfläche wird auf einem Kreis geschnitten, der als Kompassrose markiert werden kann. Für verschiedene Breiten ändert sich der Durchmesser dieses Kreises. Dies kann¹ durch entsprechende konzentrische Kreise berücksichtigt werden. Allerdings sind in der Nähe der Pole oder des Aequators keine vernünftigen Richtungsinformationen mehr erhältlich.If this magnet system is built into a hollow sphere in such a way that its point of mass and pivot point are in the center of this hollow sphere, when rotated around the perpendicular the magnetic axis cuts out a spherical sector whose cone angle is twice the difference between the inclination angle and 90 °. The surface of the sphere is cut on a circle that can be marked as a compass rose. The diameter of this circle changes for different widths. This can be ^{taken into account 1} by means of corresponding concentric circles. However, no reasonable directional information is available near the poles or the equator.

Baut man diesen Kompass mit seiner Nord-Südachse in Bewegungsrichtung ein, und richtet ihn für die Normalfluglage horizontal und sieht man eine Verstellmöglichkeit um die Nord-SUdachse vor, können Informationen über Kurs und Lage erhalten werden.If you build this compass with its north-south axis in the direction of movement one, and aligns it horizontally for the normal flight attitude and if one sees an adjustment possibility around the north-south axis, can Information on course and location can be obtained.

Für den Kurvenflug im Blindflug ist dieser Kompass hervorragend geeignet und kann hier sogar die üblichen Blindfluggaräte ersetzen. Im Geradeausflug ist ein Querneigungs- und Längsneigungsmesser zusätzlich zu empfehlen, da bei Abweichungen aus der- Quer-This compass is ideal for turning blind flight and can even use the usual blind flight devices substitute. In straight flight there is a bank and pitch meter additionally recommended, since deviations from the transverse

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oder Längslage die Richtmarke tangential zur Kompassrose abläuft und bei kleinen Abweichungen schlecht von einer Kursänderung zu unterscheiden ist.or in the longitudinal position the alignment mark runs tangentially to the compass rose and with small deviations it is difficult to distinguish from a change of course.

Zwei Ausführuhgsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind anschliessend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThere are two exemplary embodiments of the subject matter of the invention subsequently explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen magnetischen Kompass gemäss einer ersten Ausführungsform,Fig. 1 is a plan view of a magnetic compass according to a first embodiment,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Kompass nach Fig. 1 längs der Linie II-II, undFIG. 2 shows an axial section through the compass according to FIG. 1 along the line II-II, and FIG

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausfuhrungsform des magnetischen Kompasses.3 shows a perspective view of the second embodiment of the magnetic compass.

Beim Beispiel nach den Fig. 1 und 2 weist das magnetische System sämtliche Freiheitsgrade auf, wobei zwei Achsen definiert sind, während eine Drehung um die magnetische Längsachse zufällig eintreten kann.In the example according to FIGS. 1 and 2, the magnetic system has all degrees of freedom, two axes being defined while a rotation about the magnetic longitudinal axis can occur randomly.

Der ein Hohlkugelgehäuse bildende Träger 1 besteht aus zwei Halbschalen mit je einem ringförmigen Flansch 2. Ein Magnetstab ist so in eine Schwimmkugel 4 eingebettet, dass die Magnetachse genau durch den Kugelmittelpunkt geht. Die Massenverteilung ist vollkommen rotationssymmetrisch. Diese Schwimmkugel 4 ist im Hohlkugelgehäuse untergebracht, dessen Innendurchmesser etwas grosser als der Kugeldurchmesser ist.The carrier 1, which forms a hollow spherical housing, consists of two half-shells, each with an annular flange 2. A magnetic bar is embedded in a floating ball 4 in such a way that the magnet axis goes exactly through the center of the ball. The mass distribution is completely rotationally symmetrical. This floating ball 4 is housed in the hollow ball housing, the inner diameter of which is somewhat larger than the ball diameter is.

Der verbleibende Hohlraum im Trägergehäuse 1 ist mit einer Flüssigkeit 5 ausgefüllt, die der Kugel 4 einen leichten Auftrieb erteilt, wobei Material verwendet wird, damit bei der Kugel und der Flüssigkeit der Ausdehnungskoeffizient praktisch gleich ist. Somit bleibt der Auftrieb über einen ausreichend grossen Temperaturbereich konstant. Die Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Trägergehäuse 1 und der Kugel 4 und Flüssigkeit .5 wird durch die Elastizität der Gehäuseflanschen 2 aufgenommen, die an ihrem Aussenrand über einen Dichtungsring 6 aufeinander liefen und mittels Schrauben 7 über Pressringe 8- dichtschliessend miteinander verbunden sind. Wenigstens die obere Halbschale 1' des Trägergehäuses 1 besteht aus durchscheinendem Werkstoff und ist mit einer z.B. eingravierten Kompassrose 9 versehen. Das gegen die Kompassrose gerichtete Polende des Magnetstabes 3 bildet eine punktförmige Marke 10 für die Stellungsanzeige an der Kompassrose. Zum Erleichtern der AblesungThe remaining cavity in the carrier housing 1 is filled with a liquid 5 which gives the ball 4 a slight buoyancy issued, whereby material is used so that the coefficient of expansion is practically the same for the ball and the liquid. The buoyancy thus remains constant over a sufficiently large temperature range. The difference in expansion between the carrier housing 1 and the ball 4 and liquid .5 is absorbed by the elasticity of the housing flanges 2, which on their outer edge over a sealing ring 6 ran on each other and by means of screws 7 are tightly connected to each other via press rings 8-. At least the upper half-shell 1 'of the support housing 1 consists of translucent material and is provided with an engraved compass rose 9, for example. The pole end of the magnetic rod 3, which is directed against the compass rose, forms a point-like mark 10 for the Position indicator on the compass rose. To make reading easier

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kann die Kompassrose und.Marke mittels einer Optik vergrössert und durch Reflexion.in einem Spiegel· für eine horizontale Blickrichtung· sichtbar gemacht sein.the compass rose and mark can be enlarged by means of an optic and through reflection in a mirror for a horizontal viewing direction be made visible.

• Beim Ausführungsbeispiel· nach Fig. 3 besitzt der Magnetstab zwei Freiheitsgrade, indem er an einem Träger 12 kardanisch um zwei zueinander senkrechtstehende Achsen 13 und 14 schwenkbar ist. Die Bewegungsfreiheit ist aus konstruktiven Gründen eingeschränkt, jedoch so bemessen, dass der.Kompass Abweichungen von i5 - 30 von der Sol·lflugl·age■ anzeigen kann.• In the embodiment example according to FIG. 3, the magnetic rod has two degrees of freedom in that it can be pivoted gimbally on a carrier 12 about two mutually perpendicular axes 13 and 14. The freedom of movement is restricted for structural reasons, but it is dimensioned in such a way that the.Kompass deviates from i5 - 30 from which can ■ display.

In nichtgezeigter Verbindung mit dem Träger 12 ist über dem Magnetsystem eine schalenförmige Kugelka^tte l·5 aus durchscheinendem Material· angeordnet, die mit einer Kompassrose i6 versehen ist. In der Veriängerung der Magnetachse erstreckt sich von dem der -Kalotte 15 zugekehrten Pol·ende 17 des Magnetstabes ll· ein biegesteifer Halm l·8, z.B. aus Fiberglas, der an seinem freien Ende knapp unter der Kalotte eine punktförmige , kugeiige Marke 19 trägt. Der Schnittpunkt der Achsen i3 und l·4 fällt mit dem Massenschwerpunkt des Magnetsystems ll·, Λ8, l·9 zusammen und der Abstand der Marke l·9 vom Massenschwerpunkt ist so gextfähit, dass sich die Kompassrose i6 in ausreichender Grosse zeigt, um die Abiesung ohne zusatzteile Optik zu ermögiichen, wobei zur Reflexion des Bildes der Kompassrose und der Marke in eine horizontale Blickrichtung ein nichtgezeigter Spiegel vorgesehen sein kann.In connection, not shown, with the carrier 12, a shell-shaped spherical box l * 5 made of translucent is located above the magnet system Material · arranged, which is provided with a compass rose i6. In the extension of the magnet axis extends from that of the -Calotte 15 facing pole end 17 of the magnetic rod 11 a more rigid Straw lx8, e.g. made of fiberglass, which at its free end a punctiform, spherical mark 19 bears just below the dome. The intersection of axes i3 and l · 4 coincides with the center of mass of the magnet system ll ·, Λ8, l · 9 together and the distance between the Brand l · 9 from the center of mass is so text-capable that the Compass rose i6 is large enough to allow reading without Additional parts to enable optics, with the reflection of the image A mirror (not shown) can be provided for the compass rose and the mark in a horizontal viewing direction.

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Claims

1.) Magnetic compass, characterized in that its magnetic system (3, 4; 11, 17-19) by at least two mutually perpendicular Axes (13,14) rotatably mounted on a carrier (Ij 12) is, whose point of intersection coincides with the center of mass of the magnet system (3,4j 11,17-19), and that in the Magnet axis on one pole end (17) of the magnet system a mark (10j 19) is attached and outside the same on the carrier (1; 12) a translucent spherical shell dome (l'j 15) provided with a compass rose (9; 16) with at least approximately the center of gravity is arranged lying center, at which the mark (10; 19) indicates the direction and change in position of the carrier (1; 12).

2. Compass according to claim 1, characterized in that the carrier is designed as an elastically stretchable hollow spherical housing (1), the magnet (3) of the magnet system (3, 4) in a floating ball (4) with a slightly smaller diameter than the inner diameter of the The hollow ball of the housing (1) is arranged and the space between the floating ball (4) and the housing (1) is filled with liquid is.

3. Compass according to claim, characterized in that the pole end (17) of the magnet system facing the compass rose (16) (11, 17-19) the mark (L9) in the extension of the magnet axis (11) is arranged at the free end of a rigid stalk (18).

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