DE245553C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 245553 — KLASSE 42 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Mai 1910 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

14. Dezember 1900 auf Grund der Anmeldung in Frankreich vom 21. Juni 1909 anerkannt.

die Priorität

Man stellt in der Mechanik die Drehbewegung eines festen Körpers um seinen Schwerpunkt mit Hilfe der drei Eulerschen Winkel θ, ψ, φ in zwei Achsen systemen fest, von denen das eine unveränderlich mit dem Körper verbunden und das andere beweglich ist. Nach dieser ist o-x, o-y, o-z das.feste Achsensystem und o-x¹, o-y¹, o-z¹ das bewegliche Achsensystem, wobei der Schnitt der Ebene z-o-z¹ mit der Ebene der x-y durch die Linie O-A dargestellt ist.

Der neue Winkelmesser besteht nun in bekannter Weise aus einem kardanisch aufgehängten schweren System und kennzeichnet sich dadurch, daß dieses System um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen drehbar ist, die in zwei zueinander senkrechten Ebenen liegen, und eine Scheibe trägt, deren Verdrehung um die horizontale Achse in bezug auf eine Windrose den einen Eulerschen Winkel θ und deren Verstellung um die andere Achse den zweiten Winkel ψ angibt, während die Verstellung des schweren Systems um die horizontale Achse in bezug auf den feststehenden Teil der Vorrichtung den dritten Winkel φ angibt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 ein erklärendes Schema, Fig. 2 einen Aufriß mit teilweisem

Schnitt durch den Winkelmesser und Fig. 3 einen Grundriß. Fig. 4 und 5 veranschaulichen Einzelheiten des Winkelmessers im größeren Maßstabe. Fig. 6 und 7 stellen Anwendungsbeispiele dar.

Das schwere System besteht aus einem metallenen Kegelstumpf m mit sphärischer Grundfläche.

Die größere Grundfläche besitzt parallele Rinnen m¹, um bei einer Bewegung in einem Ölbade die Dämpfung der Schwingungen der Masse zu erleichtern. Die kleine Grundfläche trägt zwei Bügel k, die auf einen Aufhängeträger j besonderer Gestalt festgeschraubt sind. Die zylindrischen Enden dieses Trägers bilden Zapfen g der Aufhängeachse der Masse m und des Trägers /. Diese, mit einem Bund und einer Kugellagerung g¹ (Fig. 5) versehenen Zapfen g¹ sind mit ihrem Ring und ihrem Kugellager in zwei Lagern g² gelagert, welche auf einem Ring 1 von vierkantigem Querschnitt befestigt sind, so daß die Aufhängeachse mit einem Durchmesser zusammenfällt. Dieser Ring trägt zwei zylindrische Zapfen 2 (Fig. 2) an den Enden des senkrecht zur Aufhängeachse der schweren Masse stehenden Durchmessers. Diese beiden Zapfen, die ebenfalls mit Ringen und Kugellagern 3 versehen sind, sind in Ausnehmungen von zylindrischen Teilen t des feststehenden Teiles ge-

lagert. In der Mitte des Aufhängeträgers j ist ein Zapfen 4 vorgesehen, auf dem eine magnetisierte Windrose 5 angeordnet ist, die sich in der kreisförmigen Öffnung einer ebenfalls kreisförmigen Scheibe 0 bewegt, die in Grade eingeteilt und rechtwinklig durch Verstrebungen η am Aufhängebalken j befestigt ist. Ein Ring υ, der ebenfalls in Grade eingeteilt und in Fig. 2 gestreichelt veranschaulicht ist, ist mit dem Ring 1 durch vier Verstrebungen χ verbunden. Die Einteilung der Scheibe c, gegen die sich die Windrose 5 einstellt, gibt den Winkel φ an, und die Teilung des Ringes v, vor welchem sich die Scheibe 0 in der Gleichgewichtslage einstellt, gibt den Neigungswinkel θ in bezug auf den Horizont an.

Die Windrose 5 kann durch eine Magnetnadel

ersetzt werden, die drehbar auf der Scheibe 0 angeordnet ist und sich auf dieser Scheibe, die dann nicht mehr mit einer Ausnehmung zur Aufnahme der Windrose versehen ist, bewegt. Wie vorher, wird der Winkel φ durch die Teilung der Scheibe 0, gegen die sich die Magnetnadel einstellt, angegeben.

Der feststehende Teil besteht aus vier halbkreisförmigen Trägern q, die senkrecht zueinander angeordnet sind und an kreuzförmigen Vorsprüngen s zweier zylindrischer Teile t mit viereckigem Kopf t¹ befestigt sind, der zum Festhalten dient. Diese Teile t haben eine zylindrische Aussparung, in welcher der eine der Zapfen 2 des Ringes 1 mit dem Ring und der Kugellagerung 3 (Fig. 4) Aufnahme findet.

Die Umhüllung besteht aus einer hohlen Halbkugel α mit äußerem ebenen Rand b. Am Scheitel besitzt diese Halbkugel eine kreisrunde Bohrung b¹, durch welche der eine der zylindrischen Teile t hindurchragt und wird am Umfange dieser Öffnung mit dem zylindrichen Teile t durch einen dichten Abschluß b² verbunden. Auf dem Rande b ist ein Ring von gleicher Breite und gleichen Abmessungen befestigt, der auf einer Hälfte in Grade eingeteilt ist. Der Rand b und der Ring sind mit den Trägern q durch Verstrebungen r verbunden, die durch rechtwinkliges Abbiegen eines Durchmessers der Ringteile, die dieselben Abmessungen haben wie die Außenabmessungen des Randes, erhalten werden. Eine Glasglocke 6 oder eine andere Metallglocke mit Schauöffnung, die am oberen Teile für den Durchgang des einen der zylindrischen Teile t mit einer Öffnung versehen ist, ruht auf den Trägern q und schützt die Vorrichtung gegen die äußeren Lufteinflüsse. Die Teilung des Kranzes des Randes b, vor welchem sich der Zeiger 7 des Ringes 1 in der Gleichgewichtslage einstellt, gibt den Winkel ψ an.

Der Winkelmesser wird derart auf den Aeroplan angeordnet, daß der eine Ring 1 in der Längssymmetrieebene des Fahrzeuges liegt. Der Ring 1 befindet sich gegenüber dem neunzigsten Grad der Gradeinteiluug auf dem Rande der hohlen Halbkugel a. Ein eineinfaches Mittel, um diese Befestigung des Winkelmessers auf dem Aeroplan zu sichern, besteht in der Anordnung desselben auf zwei Längsträgern aus Holz oder Metall, die senkrecht zur Symmetrieebene liegen und zwei viereckige Ausnehmungen besitzen, deren Achse in dieser Symmetrieebene liegt und in welche die viereckigen Köpfe t¹ eingeführt werden. Der untere Längsträger ist so angeordnet, daß der Rand b der Halbkugel parallel zur Achse der Schraube liegt, oder was vorteilhafter ist, mit dieser einen Winkel von 1 bis 2° bildet. Es ist zu bemerken, daß, wenn der Ring b parallel zur Achse der Schraube liegt, sich der Winkelmesser im Zustande des indifferenten Gleichgewichts befinden kann, sobald die Achse der Schraube horizontal ist, was für gewöhnlich bei gleichförmiger Bewegung in konstanter Höhe der Fall ist. Wie leicht zu ersehen ist, ist der Rand b der Halbkugel horizontal und infolgedessen der Winkel θ = ο. Der Winkel φ hat in dieser besondefen Lage keine Bedeutung mehr, wenn keine Kraft mehr wirkt.

Wenn dies der Fall ist, was unbedingt sein muß, so nimmt der feststehende Teil des Winkelmessers (die Ringe 1 und ν und die Halbkugel a) an allen Bewegungen des Aeroplans teil, da er doch fest mit diesem verbunden ist. Man kann somit die Lage des Aeroplans und seine Bewegung feststellen durch die Lage und Bewegung des feststehenden Teiles des Winkelmessers. Liest man beispielsweise, wenn sich der Winkelmesser im Gleichgewichtszustande befindet, in einem gegebenen Zeitpunkte: 0=5°, φ = o° und ψ = 8ο° (Fig. 6), so bedeutet:

ι. φ = 0, daß die horizontal liegende Achse d¹, d² zusammenfällt mit der Geraden, die in der Ebene des Randes b der Halbkugel α liegt und durch die Teilungen o° und 180 ° auf dem Rande b hindurchgeht. Da nun diese Gerade senkrecht zur Ebene der Ringe 1 und ν steht, die mit der Symmetrieebene übereinstimmt, so folgt daraus, daß diese letztere senkrecht liegt. Es gibt somit der Wert ο von φ an, daß die Symmetrieebene senkrecht steht. Diese Angabe ist von größter Wichtigkeit, da die gleichförmige Bewegung des Aeroplans nicht möglich ist außerhalb der senkrechten Stellung dieser Ebene.

■■ 5⁰ gibt an, daß die Ebene des Aeroplans, die mit der durch den Rand der Halbkugel gehenden Ebene zusammenfällt, mit dem Horizont einen Winkel von 5⁰ bildet. Die Schnittlinie dieser beiden Ebenen ist die

Achse g-g. Besitzt der Rand der Halbkugel bereits einen Winkel von 2° mit Bezug auf die Achse der Schraube des Fahrzeuges, so bildet diese in dieser Lage des Winkelmessers einen Winkel von 3⁰ mit dem Horizont.

3. ψ = 8o° besagt, daß die durch die Achse g-g gehende Senkrechte in einem Winkel von 80 ° vom magnetischen Meridian abweicht.

Als zweites Beispiel sei angenommen, daß das Gleichgewicht des Winkelmessers eintritt, wenn 9 = 5⁰, φ = io° und ψ = 8o° beträgt. Der Neigungswinkel in bezug auf den Horizont hat sich nicht geändert, sondern nur φ

hat eine Änderung erfahren. Es sei (in Fig. 7) A-B-C der Rand δ der Halbkugel α und A^B^C¹ der Horizont. Die Horizontale, die mit A-B in der Stellung φ = ο zusammenfiel, liegt nunmehr in A-B¹ und hat sich um einen Winkel von 10° gegen A-B verdreht.

Die Gerade O-A bildet einen Winkel von

io° mit der Wagerechten O-A¹, mit der sie in der Stellung φ = 0 zusammenfiel. Aber die Gerade O-A steht senkrecht zur Symmetrieebene. Da sie nicht mehr horizontal liegt, so liegt auch die Symmetrieebene gezwungenermaßen nicht mehr senkrecht und bildet mit ihrer früheren senkrechten Lage einen Winkel φ = io°.

Man kann sich leicht von den verschiedenen Lagen überzeugen, die die Symmetrieebene bei den verschiedenen Werten von ψ einnehmen kann, wenn man sich vorstellt, daß sich die Gerade O-A um den Punkt O dreht und in ihrer Drehung c-e² die Symmetrieebene auf dem Rand b der Halbkugel a mitnimmt. Der Zweck der Anzeige besteht darin, daß sie, wenn φ verschieden von 0 ist, dem Fahrer zu erkennen gibt, daß die Symmetrieebene nicht mehr senkrecht steht. Da nun eine gleichförmige Bewegung außerhalb dieser Lage unmöglich ist, muß der Fahrer die Steuerung so beeinflussen, daß der Winkel φ = ο wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Sphärischer Winkelmesser für die Luft- und Unterseeschiffahrt mit einem kardanisch aufgehängt schweren System, dadurch gekennzeichnet, daß das schwere System um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen drehbar ist, die in zwei zueinander senkrechten Ebenen liegen und eine Scheibe trägt, deren Verdrehung um die horizontale Achse in bezug auf eine Windrose den einen Eulerschen Winkel θ und deren Verstellung um die andere Achse den zweiten Winkel φ angibt, während die Verstellung des schweren Systems um die horizontale Achse in bezug auf den feststehenden Teil der Vorrichtung den dritten Winkel ψ angibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.