DE295999C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft Kreiselkompasse derjenigen Art, bei welcher der Kreisel derart aufgehängt ist, daß mindestens eine von seinen drei Freiheiten, nämlich die Drehbarkeit um eine zur Kreiselachse rechtwinklige, wagerechte Achse,, vorzugsweise durch die Wirkung der Schwere teilweise unterdrückt wird. Insbesondere geht die Erfindung von einer Ausführungsform solcher Kompasse aus, bei welcher der Azimuthring in einem pendelnd aufgehängten Rahmen gelagert ist, der durch einen Nachdrehmotor mit ihm in Deckung gehalten wird, und an dem ein Pendel hängt, das mit dem Kreiselrahmen derart gekuppelt ist,

¹S daß die auf das Pendel wirkenden Beschleunigungsdrucke ein Moment sowohl um die wagerechte, zur Kreiselachse rechtwinklige Achse wie um die senkrechte Achse auf das Kreiselgehäuse ausüben. ·. Bei Kompassen die-

ser Art erzeugt der erstere Teil dieses Moments Präzessionen im Azimuth, die bei richtiger Wahl der Abmessungen den Kreisel in die neue Gleichgewichtsstellung überführen, welche der Änderung des Kurses oder der

Fahrtgeschwindigkeit entspricht, die den Beschleunigungsdruck verursacht hat. Der zweite Teil des Moments um die senkrechte Achse wirkt dämpfend auf die Schwingungen des Kreisels im Azimuth, und zwar dadurch, daß die drehende Kraft durch die Lager des Pendels auf den Nachdrehrahmenr übertragen wird und so einen Arbeitsverbrauch verursacht.

Zweck der Erfindung ist, dieselben Wirkungen zu erzielen, ohne daß es erforderlich wäre, den Kompaß mit einem Nachdrehrahmen ³^ zu versehen. Die Erfindung besteht darin, daß das Pendel am Azimuthring des Kompasses selbst angelenkt, und daß zwischen das Kreiselgehäuse und die Hauptmasse des Pendels eine Reibung erzeugende Vorrichtung, beispielsweise eine Dämpfungspumpe, derart eingeschaltet wird, daß jede Ablenkung der Kreiselachse aus der meridionalen Gleichgewichtsstellung in der Dämpfungspumpe Arbeit verbraucht. Die Erfindung wird so ausge- ⁴^ führt, daß das Pendel in zwei Teile zerlegt wird, von denen der eine mit dem Kreiselgehäuse zwangläufig gekuppelt ist, und die untereinander durch die Dämpfungspumpe gekuppelt sind. Da das Trägheitsmoment des Kreiselsystems in der Drehungsebene des Kreisels klein ist, so wird ferner das Pendel außer um die O-W-Achse auch um eine N-S-Achse drehbar gemacht, gegen Schwingungen um diese letztere Achse, also Schwingungen in der O-J^F-Ebene aber durch einen kleinen Hilfskreisel stabilisiert, und die Kuppelung zwischen dem Pendel und dem Gehäuse ist alsdann am Pendel fest, längs des Gehäuseumfanges dagegen beweglich gemacht, so daß das

Kreiselsystem zwar frei ist, in der Drehungsebene des Kreisels seitwärts auszuschwingen, wenn seinem Aufhängungspunkt Bewegungen aufgezwungen werden, die Komponenten in dieser Richtung enthalten, daß aber der Angriffspunkt der Kuppelung trotzdem stets im Lot durch den Mittelpunkt des Kreisels bleibt. In der Zeichnung ist *
Fig. ι ein senkrechter Schnitt durch einen

ίο Kompaß nach der Erfindung.

Fig. 2 ist ebenfalls ein senkrechter Schnitt in einer zur Schnittebene der Fig. ι rechtwinklig liegenden Ebene, bei dem einige Teile weggelassen sind.

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des Pendels und seiner Kuppelung mit dem Kreiselgehäuse in vergrößertem Maßstabe.

Fig. 4 ist ein wagerechter Schnitt durch den Tragrahmen des Kreiselgehäuses.

Fig. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch die Dämpfungspumpe in vergrößertem Maßstabe:

Fig. 6 ist ein wagerechter Schnitt durch die

Kuppelung zwischen dem Pendel und dem Kreiselgehäuse.

Fig. 7 ist ein Schaltungsschema.

Fig. 8 und 9 sind 'schematische Darstellungen der Pendelbewegungen des Kreiselsystems in der O-PF-Ebene.
'Fig. 10 ist eine Ansicht eines der Lager des Pendels in vergrößertem Maßstabe.

Der Kreisel läuft in einem Gehäuse 18, das im Azimuthrahmen 15 um eine wagerechte, zur Kreiselachse rechtwinklige Achse drehbar gelagert ist. Der Azimuthrahmen 15 hängt an Schwimmern 17, die in einem Quecksilberbad 16' frei beweglich sind., Das Quecksilberbad ist in ein aus einem oberen Teil 12 und einem unteren Teil 16 bestehendes Gehäuse eingebaut, das in Lagern 12' (Fig. 2) in einem Kardanring 11 aufgehängt ist, der seinerseits in bekannter Weise in einem im Kompaßhaus festen Ring 10 gelagert ist.

Der Azimuthring 15 des Kreiselsystems wird von einer Spindel 14 getragen und ist in Lagern 13, 13 im Gehäuse 12, 16 geführt. Das Kreiselgehäuse 18 ist in Lagern 19 (Fig. 4) an den unteren Enden von Armen 25 drehbar, die mit dem Azimuthring 15 starr verbunden sind. In der Verlängerung der Kreiselachse sind im Azimuthring 15 Lagen5' vorgesehen, in denen ein wagerechter RaIimen'26 drehbar hängt (s. Fig. 2, 3 und 4). An diesem Rahmen hängt in Lagern 34 das Pendel 20.

Die Lagerzapfen 34 werden vorzugsweise von Exzentern 35 (Fig. 10) getragen, die im Rahmen 26 mit Hilfe einer Breitenskala eingestellt werden können, um den Aufhängungspunkt der Pendelmasse am Kreiselsystem längs der Kreiselachse, also in der NS-Richtung gemäß der Breite zu verschieben.

Das Pendel ist in zwei Teile geteilt, indem im Hauptpendel 20 ein Hilfspendel22 (Fig.3) hängt. Dieses Hilfspendel ist mit dem Kreiselgehäuse durch die in Fig. 6 herausgezeichnete gleitende Kuppelung 24 mit dem Kreiselgehäuse verbunden. Beide Pendel sind untereinander durch die in Fig. 5 herausgezeichnete Dämpfungspumpe 27 verbunden und endlich ist das ganze Pendelsystem gegen Schwingungen um die Zapfen 15' durch einen kleinen Hilfskreisel 21 stabilisiert.

Am unteren Rand des Kreiselgehäuses 18 sind Führungsschienen i8^x (Fig. 6) vorgesehen, zwischen denen eine Rolle 24 ,läuft, die am Hilfspendel 22 gelagert ist. Die Rolle 24 stellt also eine zwangläufige Kuppelung des Hilfspendeis mit dem Kreiselgehäuse dar. Die Fig. 8 und 9 stellen in übertriebenem Maße die Pendelbewegungen dar, welche das Kreiselsystem ausführt, wenn seinem Aufhängungspunkt Schwingungen aufgezwungen werden, die eine Komponente in der Drehungsebene des Kreisels haben. In diesen Figuren stellt 18 das Kreiselgehäuse, 18" den Kreisel und 15 ein die Freiheit des Ausschwingens nicht beschränkendes Verbindungsglied zwischen dem Kreiselgehäuse und dem Aufhängungspunkt vor. Wäre die Kuppelung 24 zwischen dem Pendel und dem Kreiselgehäuse an beiden fest, so würde bei jedem Ausschwingen des Kreiselsystems nach Fig. 9 der Kuppelungspunkt seine Entfernung von dem Lot durch die Kreiselmitte und damit gleichzeitig den Hebelarm, ändern, mit welchem die auf das ⁹·> Pendel wirkenden Beschleunigungsdrucke auf das Kreiselgehäuse übertragen werden, nämlich den senkrechten Abstand des Kuppelungspunktes von der Kreiselmitte, wenn nicht etwa das ganze Kreiselsystem gemäß Fig. 8 stabi- ^lt>0 lisiert würde. Dadurch, daß die Kuppelung 24 längs dem Umfang des Kreiselgehäuses verschiebbar ist, läßt sich die Konstanz des Hebelarms auch durch Stabilisierung des Pendelsystems allein erreichen. Zu diesem Zwecke ist der Hilfskreisel 21 in das Pendelsystem eingebaut, und um seine Leistung nach Möglichkeit zu vermindern, sind außerdem am Rahmen 26 Gegengewichte 32 angebracht, durch die der Schwerpunkt des ganzen Systems ^11Q näher an den Aufhängungspunkt gerückt wird.

Die Masse dieser Gegengewichte 32 wird nach der Erfindung ferner so bemessen und verteilt, daß die Gesamtmasse des pendelnden Systems mit Bezug auf die senkrechte Achse ^X15 symmetrisch ist, also die Trägheitsmomente um eine mit der Kreiselachse zusammenfallende und eine dazu rechtwinklige, wagerechte Achse einander gleich oder nahezu gleich sind. Dadurch wird erreicht, daß das System keine Neigung hat, infolge von Beschleunigungsdrucken Drehungen um die senkrechte Achse auszuführen.

Das Hauptpendel 20 ist mit dem Hilfs-

pendel 22 und demgemäß mit dem Gehäuse 18 durch die Dämpfungspumpe 27 verbunden (Fig. 5). Die Z)'linder 28 der Pumpe sind am Hauptpendel 20 fest. Sie enthalten Öl

oder eine ähnliche Flüssigkeit. Z\vei Kolben j 29, 29' sind miteinander durch eine Stange 30 j und mit dem Hilfspendel 22 durch einen Arm 31 verbunden. Um die Reibung der festen Teile aufeinander möglichst auszuschalten, sind die Kolben 29, 29' hohl gemacht und enthalten so viel Luft, daß ihr spezifisches Gewicht gleich demjenigen des verwendeten Öles ist.

Der Wechselstrom zum Antrieb des Hilfs-

*5 kreiseis hat vorzugsweise eine geringere Spannung als derjenige zum Antrieb des Hauptkreisels. In Fig. 7 sind 36, 37 und 38 die Zuleitungen für den Wechselstrom, 39 der Motor des Hauptkreisels, 39' der Motor des Hilfskreisels, 42 ein Wechselstromtransformator zur Verminderung der Spannung und 40 ein Klemmenbrett.

Die beschriebene Einrichtung wirkt folgendermaßen.

Jede Abweichung der Kreiselachse aus der meridionalen Gleichgewichtslage im Azimuth ist bekanntlich von einer Präzession um diezur Drehungsachse rechtwinklige, wagerechte Achse begleitet. Da diese Kippbewegung des Kreiselgehäuses auf das Pendel 20 nur durch die Dämpfungspumpe- übertragen wird, so wird dabei Arbeit verbraucht, und die Einrichtung wirkt also dämpfend adf 'die Schwingungen im Azimuth. Fehlte das Hilfspendel und

befände sich statt dessen beispielsweise die Kuppelungsrolle 24 unmittelbar am Arm 31 der Dämpfungspumpe, so würde keine Neigung des Kreiselgehäuses bestehen, nachdem es einmal aus der Ebene des Pendels 20 abgelenkt wäre, in diese Ebene und damit in seine normale Ruhestellung zurückzukehren; denn die Drehungsfreiheit des Kreisels um die wagerechte, zu seiner Drehungsachse rechtwinklige Achse 19, 19 wäre dann nur durch die Dämpfungspumpe beschränkt, welche nicht ^f imstande ist, dem System die Arbeit wieder zuzuführen, die sie einmal in Reibung umgesetzt hat. Das Hilfspendel 22 ist aber mit dem Kreiselgehäuse zwangläufig gekuppelt, so daß die Ebene des' Hilfspendeis mit der Drehungsebene des Kreisels in Deckung erhalten wird. Das Hilfspendel zieht also auch nach Einstellung des Betriebes den Kreisel in seine normale Ruhestellung zurück und bringt die Dämpfuhgspumpe in ihre Mittelstellung.

Die Rose i8' sitzt auf dem Schwimmer 17

fest, ist also mit dem Azimuthrahmen 15 starr verbunden.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Kreiselkompaß, bei welchem der eine Freiheitsgrad eines mit drei Freiheitsgraden ausgestatteten Kreiselsystems dadurch beschränkt ist, daß das Kreiselgehäuse mit einem am kardanischen System hängenden Pendel gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel in zwei durch Reibungswiderstand (Dämpfungspumpe 28, 29) miteinander gekuppelte Pendel zerlegt ist, von denen nur das eine (22) mit dem Kreiselgehäuse (18) gekuppelt ist.

2. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel an einem Rahmen (26) angelenkt ist, der um Zapfen frei drehbar ist, die in. der Verlängerung der Kreiselachse liegen und von dem Azimuthring (25) des Kreiselsystems getragen werden.

3. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des pendelnden Systems (20, 22, 25, 26) durch Gegengewichte (32) derart ausgeglichen ist, daß ihre Trägheitsmomente um eine mit der Kreiselachse zusammenfallende und eine dazu rechtwinklige, wagerechte Achse gleich oder nahezu gleich sind, wobei die Gewichte (32) gleichzeitig möglichst weit von der senkrechten Mittelachse des Systems angeordnet sind.

4. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskuppelung zwischen dem Hilfspendel (22) und dem Hauptpendel (20) durch eine Dämpfungspumpe gebildet ist, deren Zylinder (28) mit Öl oder einer anderen zähen Flüssigkeit gefüllt und deren Kolben (29 und 29') Hohlräume von solcher Abmessung enthalten, daß ihr spezifisches Gewicht dem der verwendeten Flüssigkeit möglichst nahe kommt.

5. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreiselgehäuse (18) durch eine in der Rotationsebene des Kreisels verschiebbare Kuppe- lung (24) mit dem Hilfspendel (22) verbunden ist, derart, daß der Angriffspunkt der Kuppelung unabhängig von Schwingungen des Kreiselsystems in der Rotationsebene immer in oder nahezu in die Vertikalebene durch die Aufhängungsachse des Hilfspendeis fällt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.