DE283490C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 283490 -KLASSE 42 c. GRUPPE

HANS TRACHE in DRESDEN.

/ Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Mai 1911 ab.

Bei Fahrzeugen, die sich in Bewegung befinden, ist es für verschiedene Zwecke von ^Λ Wert, eine von den Bewegungen der tragenden Unterlage unbeeinflußbare Richtungskonstante in bezug auf den augenblicklichen Erdhorizont des Fahrzeuges festzuhalten. Dieses Bedürfnis macht sich vor allem bei Fahrzeugen bemerkbar, bei denen zu irgendeinem Zwecke das Verlassen einer bestimmten Lage zur Horizontalebene meßbar festgelegt werden soll. Das sind in Sonderheit Unterwasser- und Luftfahrzeuge, weil von ihrer Lage zur Horizontalebene die Höhenrichtung ihres Kurses und die Erhaltung ihres Gleichgewichts abhängig

ist. ■ ' .

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die gestattet, die senkrechte Lage einer auf schwankender Unterlage kardanisch aufgehängten Achse durch die Richtkraft eines Kreiselsystems aufrechtzuerhalten. Die Erfindung besteht in der Verbindung eines Uhrwerkantriebes, der in an sich bekannter Weise benutzt wird, die senkrechte Achse über dem Kreiselsystem in 24 Stunden: Sternzeit einmal um eine zur Erdachse parallele Achse im Sinne der Erddrehung herumzudrehen mit der durch die Aufhängung im Massenmittelpunkte bedingten Ausschaltung der Wirkung der äußeren Kräfte auf das Kreiselsystem.

Die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung, die die Möglichkeit gibt, die Abweichung der Unterlage von der Horizontalebene durch die Ausschläge der Ringe der kardanischen Aufhängung gegeneinander und gegen die Unterlage meßbar oder kraftschaltend zu registrieren, soll zunächst unter Bezugnahme auf Fig. ι der Zeichnung erläutert werden.

Es handelt sich hier um die Richtungen dreier Achsen: i. um die Richtung der im Welträume richtungsfest stehenden. Achse a eines rotierenden Kreiselsystems, 2. um die Richtung der durch dessen Richtkraft ortssenkrecht zu haltenden, also jederzeit nach dem Erdmittelpunkt gerichteten Achse b. Diese ist im Flugzeug kardanisch aufgehängt, so daß das Fahrzeug frei um sie schwingen kann. Beide Achsrichtungen schneiden sich im Massenmittelpunkt der kardanischen Aufhängung in der sie im Fahrzeug hängen; 3. um die Richtung der ebenfalls im Welträume riehtungsfest stehenden Erdachse c. Um diese dreht sich der Schnittpunkt der ersten beiden · Achsen in der Entfernung des Erdradius, multipliziert mit dem Kosinus des Ortsbreitengrades, in 24 Stunden einmal herum.

Fig. ι veranschaulicht die Relativbewegungen der Achsen α und b, von einem Punkte des . Fixsternhimmels aus gesehen.

Der Apparat möge in seiner Anfangsstellung auf dem Meridian α = 0 und der nördliehen Breite von 30° stehen. In dieser Stellung möge die Achse α die Erdachse c in ihrer Verlängerung über den Südpol hinaus unter 30 ° schneiden. Sie wird also nach einer Drehung der Erde um 180° oder nach 12 Stunden horizontal liegen, während sie beim Meridian 0 mit ihrer oberen Spitze gegen die Ortssenkrechte δ um 30 ° nach Norden geneigt war. In Meridian a = o° und α = i8o° schneidet ihre Verlängerung die Erdachse ein-

mal südlich, das andere Mal nördlich der Pole. In allen Zwischenstellungen kreuzt sich α mit c im Räume.

Nun beachte man, daß der Schnittpunkt von α und b, der Erdpunkt heißen soll, im Welträume nicht stillsteht, sondern mit der Erde sich um deren Achse c dreht, d. h. die Richtung der Ortssenkrechten beschreibt in 24 Stunden einen Kegelmantel, dessen Spitze im Erdmittelpunkt d liegt. Der Erdpunkt selbst beschreibt in dieser Zeit einen Kreis um die Erdachse, dessen Ebene mit der Ebene des betreffenden Breitengrades des Erdpunktes sich deckt.

Verfolgt man während der Drehung von 24 Stunden die geometrische Projektion e der ortssenkrechten Achse b auf diese Ebene, so erhellt, daß die Projektion e und die mit ihr stets den gleichen Winkel β einschließende ortssenkrechte Achse b sich um eine zur Erdachse c parallele Achse f zu gleicher Zeit einmal im Sinne der Erddrehung relativ zum Raum herumdreht. Während dieser Bewegung schreitet die der Erdachse c parallele Drehachse f auf der Kreisspur des Breitengrades oder des Erdpunktes synchron fort. Die Achse α des Kreiselsystems und ihre geometrische Projektion g auf dieselbe Ebene, die beide auch stets einen sich gleichbleibenden Winkel γ einschließen, bleiben aber in jeder Stellung während der 24 Stunden im Welträume parallel, da infolge der Eigenschaften des Kreisels seine Richtkraft im Räume zur Geltung kommt.

Nun denke man sich die Richtung der Achse α des Kreiselsystems mit der Richtung der ortssenkrecht zu haltenden Achse b über der im Räume richtungsfest gehaltenen Achse a des Kreiselsystems in 24 Stunden einmal um eine zur Erdachse c parallel gedachte Achse f im Sinne der Erddrehung herumgedreht, etwa durch Uhrwerksantrieb. Infolge der Richtkraft des Kreisels wird der Erfolg der sein, daß die ortssenkrecht zu haltende Achse stets in diese Lage hineingedreht wird.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Mit h sind Parallele zur Längsachse des Flugzeuges bezeichnet, auf denen die in den kardanischen Ringen i und k hängende, durch die Kreiselwirkung ortssenkrecht zu haltende Achse b komponental drehbar gelagert ist. Die Ortssenkrechte b ist durch den Ring I, die beiden Doppelringe m und η und den die Kreiselachse α tragenden Ring p mit dieser verbunden, m und η können im Ring / so gedreht werden, daß sich die Neigung ihrer Ebene gegen die Ebene von I an einer Gradeinteilung 0 ablesen und festklemmen läßt. Damit kann auch die Ebene der Ringe m, η gegen die Senkrechte b so eingestellt werden, daß sie sich mit der Ebene des Erdbreitengrades deckt, also die — nicht gezeichnete — Drehachse f der Ringe m, η parallel zur Erdachse zu stehen kommt, wenn vorher mit Hilfe eines Kompasses die Drehachse der Ringe m, η im Ring I von Ost nach West und die Achse b selbst durch Aufsatzlibellen senkrecht eingestellt war. Der Ring m wird über η durch Uhrwerksantrieb synchron der Erddrehung in 24 Stunden einmal herumgedreht, d. h. die Richtung der senkrechten Achse b wird über der Richtung der raumfesten Achse α durch mechanische Mittel um eine zur Erdachse parallel eingestellte, im gezeichneten Ausführungsbeispiel ideelle Achse f in 24 Stunden einmal im Sinne der Erddrehung abgedreht.

Auf der zu f normalen Ebene E, die mit der Ebene des Breitengrades zusammenfällt, sind zum Vergleich mit Fig. 1 die radial fortschreitenden Projektionen g der Kreiselächse a gegen die Projektion e der senkrechten Achse b eingezeichnet. Die Stellungen der Achse a sind in Zwischenstellungen von 45 zu 45° oder nach einem jeweiligen Zeitraum von ^<s 3 Stunden angegeben. Diese Phasen korrespondieren mit den in Fig. 1 dargestellten. Der Ring p ist auch in seiner Stellung nach 6 Stunden als p' nochmals eingezeichnet.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der senkrechten Lage einer auf schwankender Unterlage kardanisch aufgehängten Achse durch die Richtkräft eines raumfesten Kreiselsystems, gekennzeichnet durch die Verbindung eines Uhrwerkantriebes, der in an sich bekannter Weise benutzt wird, die senkrechte Achse über dem Kreiselsystem in 24 Stunden Sternzeit einmal um eine zur Erdachse parallele Achse im Sinne der Erddrehung herumzudrehen mit Mitteln, um durch die Aufhängung im Massenmittelpunkte die Wirkung der äußeren Kräfte auf das Kreiselsystem auszuschalten, zum Zwecke, die senkrechte Achse gegenüber dem raumfesten Kreiselsystem in ihrer Stellung zu halten und die Abweichung der Unterlage von der Horizontalebene durch die Ausschläge der Ringe der kardanischen Aufhängung gegeneinander und gegen die Unterlage meßbar oder kraftschaltend zu registrieren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.