DE241637C

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Publication number: DE241637C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 241637 KLASSE 42 c. GRUPPE

ANSCHÜTZ & CO. in NEUMÜHLEN b. KIEL.

Kreiselapparat. Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Juni 1910 ab.

Bei der Verwendung von Kreiselapparaten wird ausnahmslos Gebrauch gemacht von der Stabilität der Drehungsachse oder von den Präzessionsbewegungen. Hierbei entstehen aber Ungenauigkeiten infolge der Nichtberücksichtigung des Umstandes, daß die betreffenden physikalischen Gesetze in ihrer einfachsten Form immer nur für den Kreisel an sich gelten, d. h. für einen rotierenden Körper, der unabhängig von nicht rotierenden Massen gedacht wird, während in Wirklichkeit jeder Kreisel mit solchen Massen, z. B. mit Gehäuse und Antriebsmotor, verbunden ist.

Mit diesen und ähnlichen Aggregaten, die sämtlich an den Winkelbewegungen der Achse des Kreisels teilnehmen, bildet der letztere eine Einheit, die in folgendem als bewegliches System bezeichnet werden möge. Dieses bewegliche System besitzt bestimmte Trägheitsmomente.

Allen Drehmomenten senkrecht zur Rotationsachse stellt sich der Deviationsividerstand des Kreisels entgegen, während Drehmomente um die Rotationsachse nur auf den Trägheitswiderstand der mit dem Kreisel verbundenen Massen treffen.. Das bewegliche System eines Kreiselapparates wird dadurch einem Körper ähnlich, der ein verhältnismäßig sehr großes und ein zweites verhältnismäßig sehr kleines Trägheitsmoment besitzt.

Es ist nun bekannt, daß Körper mit ungleichen Trägheitsmomenten, wenn sie rhythmischen Erschütterungen ausgesetzt werden, 'eine bestimmte Lage zur Ebene der Erschütterungen einzunehmen suchen. Auch Kreiselapparate werden obiger Überlegung zufolge von rhythmischen Drehmomenten in ganz ähnlicher Weise beeinflußt, indem sie Präzessionsbewegungen in bestimmter Richtung zur Erschütterungsebene machen. Diese sind in allen Fällen, wo von der Stabilität der Kreiselachse Gebrauch gemacht wird, wegen der entstehenden Trübung der Resultate sehr unerwünscht.

Vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren und einer zu dessen Ausführung bestimmten Vorrichtung, durch die der erwähnte Fehler beseitigt oder wenigstens stark herabgesetzt wird. Danach werden einer oder mehrere Kreisel an dem beweglichen System so angeordnet, daß sich ihr Drehimpuls den Bewegungen des Systems um die Rotationsachse des Hauptkreisels entgegenstellt. Mit anderen Worten, das System wird also auch um die Rotationsachse des Hauptkreisels als »Kreiselpendel« in der von F ö ρ ρ 1 eingeführten Bedeutung ausgebildet. Es muß dann in jeder Ebene der Trägheitswiderstand eines oder mehrerer Kreisel überwunden werden, wodurch sich die Schwingungsdauer entsprechend erhöht. Das System stellt dann in jeder Ebene eine große »scheinbare Masse« dar.

Theoretisch müssen die Einflüsse von rhythmischen Drehmomenten auf Kreiselapparate vollständig verschwinden, wenn nicht nur die wirklichen, sondern auch die scheinbaren Trägheitsmomente des beweglichen Systems für jede Ebene gleich werden. Es hängt von den jeweils gestellten Anforderungen ab, wie weit man sich diesem Idealfall nähern will.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von allen sogenannten »Stabilisierungskreiseln«, welche bisher zur Beseitigung störender Einflüsse auf Kreiselapparate vorgeschlagen wurden, grundsätzlich dadurch, daß nicht die Hängung des beweglichen Systems stabilisiert werden soll, sondern daß alle Kreisel wesentliche Bestandteile des beweglichen Systems, selbst bilden. Infolgedessen begreift sie alle Fälle in sich, wo von Kreiselwirkungen Gebrauch ge-

macht wird, um entsprechend obigen Überlegungen die scheinbaren Trägheitsmomente des beweglichen Systems eines Kreiselapparates heraufzusetzen.

Dieser Zweck kann z. B. auch erreicht werden, wenn an Stelle eines oder mehrerer Hilfskreisel in Verbindung mit einem Hauptkreisel, wie oben angenommen, im ganzen nur zwei gleich große und gleichwirkende Kreisel zur Anwendung gelangen, deren Achsen zueinander geneigt sind. In die Richtung der Rotationsachse eines Haupte kreiseis tritt dann die Summe der Impulskomponenten der beiden Kreisel in der Hauptrichtung ein, während die anderen Impulskomponenten den zur Erhöhung der Pendelungszeit um die Hauptrichtung erforderlichen Deviationswiderstand liefern.

Auf diesen Fall bezieht sich das im folgenden beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel, dem ein Kreiselkompaß zugrunde liegt. Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch einen Kreiselkompaß nach obiger Erfindung. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die elektrischen Antriebsvorrichtungen und Zuleitungen aus den Zeichnungen weggelassen worden. Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die beiden Kreisel, Fig. 3 und 4 je ein Schema für die Impulskomponenten der Kreisel.

In Fig. ι ist α das Kompaßgehäuse, b der kardanische Ring, auf dem mittels der Schneiden c und d der Kessel e ruht. Dieser Kessel ist in bekannter Weise mit einer Glasscheibe f abgedeckt und mit einer Flüssigkeit g angefüllt. Im Kessel ist die Pinne h befestigt, die in der Pfanne i des zylindrischen Schwimmers k spielt. Am Schwimmer befinden sich die Gewichte / und m, die so gewählt sind, daß in der gezeichneten horizontalen Lage der Schwerpunkt des beweglichen Systems unter seinen Auftriebspunkt fällt, und daß nur ein kleiner Teil des Gewichtes des Schwimmers auf der Pinne h aufruht, während der Hauptteil von dem Auftrieb in der Flüssigkeit getragen wird.

Im Innern des Schwimmers, der oben die Rose η trägt, befinden sich die beiden Kreisel 0 und ft, deren Achsen einen bestimmten Winkel α einschließen (in den Fig. 1 und 2 ist dieser Winkel α mit 90° gezeichnet). Die Kreiselachsen sind in den Ringen q und r gelagert, welche ihrerseits in s und t sowie u und υ drehbar gelagert sind. Die Stellung der Ringe q und r wird durch die Zugfedern w und χ bestimmt, die mit je einem Ende an der Stange y, mit den anderen Enden an den Ringen q und r befestigt sind.

Auch durch andere Kräfte, wie z. B. Schwerewirkung, kann die Stellung der Ringe q und r innerhalb des beweglichen Systems bestimmt werden. Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß bei einer Kantung des beweglichen Systems um die Hauptachse die beiden Kreisel kleine Präzessionsbewegungen ausführen können, wodurch sich eben die Pendelungszeit erhöht.

Es mag hier eingeschaltet werden, daß bei starrer Verbindung der Lager der Kreisel mit dem Schwimmer der beabsichtigte Kreiselpendeleffekt nicht eintreten würde. Die beiden Kreisel würden sich in einem' solchen Falle vielmehr wie ein einzelner Kreisel verhalten.

Die Impulse der beiden Kreisel 0 und ft können in je zwei Komponenten Nord-Süd und Ost-West zerlegt werden, wie dieses durch die vier Pfeile der Fig. 3 angedeutet ist. Das ganze System ist demnach gleichwertig einem Verbände dreier Kreisel, deren Impulse die in Fig. 4 gezeichneten Größen besitzen. Für dynamische Messungen und für die Einwirkung äußerer Kräfte kommt nur der Impuls Nord-Süd in Betracht, da die beiden anderen Impulse entgegengesetzte Vorzeichen haben. Dagegen bewirken diese beiden Impulse Ost-West die verlangte Stabilisierung des Systems um die Hauptachse Nord-Süd und vergrößern auf diese Weise das scheinbare Trägheitsmoment und die Pendelungszeit in der Ost-West-Ebene. Durch richtige Wahl der Federspannung und des Winkels α hat man es in der Hand, sich den verlangten Bedingungen anzupassen.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Kreiselapparat mit Einrichtung zur Vermeidung oder. Verringerung der Fehler, die bei Kreiselapparaten durch rhythmische Erschütterungen hervorgerufen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelungszeit des beweglichen Systems um die Rotationsachse des zur Messung oder zur Richtungsangabe dienenden Kreisels durch Hilfskreisel erhöht wird, deren Achsen zur Achse des Hauptkreisels geneigt und nicht starr mit dem beweglichen System verbunden sind, sondern durch Federn, Schwere oder andere Kräfte in ihrer Normallage gefesselt sind.

2. Kreiselapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt besonderer Hilfskreisel die Impulskomponenten mehrerer Hauptkreisel in der Weise verwendet werden, daß die Achsen der Kreisel zueinander geneigt und nicht starr mit dem beweglichen System verbunden, sondern durch Federn, Schwere oder andere Kräfte in ihrer Normallage gefesselt sind, so daß sich die Pendelungszeit erhöht um die (gedachte) Hauptachse, welche sich durch die .geometrische Addition der Impulskomponenten der verschiedenen Hauptkreisel ergibt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.