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Die Drehung eines -beweglichen Gegenstandes um eine oder mehrere Achsen
anzeigendes Kreiselgerät. . Gegenstand des Patents 326737 ist ein Steuerzeiger für
Fahrzeuge, insbesondere Flugzeuge, bei- dem zwecks Anzeige einer Drehung des Fahrzeuges
um eine auf seiner Längs-und Querachse senkrecht stehende Achse ein Kreisel mit
zwei Freiheitsgraden angeordnet ist, von denen der eine durch elastische Verbindung
mit im Fahrzeuge.- festen Punkten beschränkt ist: Ein derart gefesselter Kreisel
ist -in gleicher Weise verwendbar, um unter Ausnutzung der Kreiselpräzession eine
beliebige Drehung eines beweglichen Gegenstandes um irgendeine Achse anzuzeigen.
Hierbei ist für eine richtige und genaue Anzeige die Anordnung der Umlaufebene des
Kreisels gegenüber dem Gegenstand von wesentlicher Bedeutung. Gemäß der Erfindung
stimmt bei .Gleichgewichtsmittellage des beweglichen Gegenstandes die Umlaufebene
des- oder der durch ihre Präzession die Drehung des Gegenstandes um eine oder mehrere
Achsen anzeigenden Kreisel mit der oder den Ebenen der geringsten Stabilität des
beweglichen Gegenstandes bzw. mit der Resultierenden dieser Ebenen überein.
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An Hand der Fig. i sei zunächst eine von der gekennzeichneten Anordnung
-abweichende Lagerung des Kreisels- und deren Nachteile erläutert. .
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Es sei a, ein mit der Achse b-bl in dem Rahmen c gelagerter Kreisel,
und es sei angenommen, daß der Kreisel in der Ebene y-y, umlaufend, z. B. auf einem
Flugzeuge; so -eingebaut sei, daß die Flugrichtung mit der Umlaufebene des Kreisels
a übereinstimme. Der Rahmen c sei gemäß Hauptpatent 326737 etwa durch die am feststehenden.
Lagertragring y angeordneten Federn d, dl gefesselt. Es wird dann, sobald das Flugzeug
von der geraden Flugrichtung abweicht, der im beweglichen Rahmen-c und in den Zapfen
e, e1 im feststehenden Außenring x gelagerte- Kreisel gewaltsam aus seiner Umlaufebene
herausgedrückt, was eine Präzession des Kreisels a rechtwinklig zur Flugrichtung
zur Folge hat, d. h. der Kreisel a erhält unter Überwindung der ihn in der Mittellage
fesselnden.-,Spannkraft der FedA-rn d, dl im Sinne des in Fig. _ eingezeichneten
Doppelpfeiles - in der Rechtskurve 'nach der einen, in der Linkskurve nach der anderen
Seite - eine Präzession. Diese Präzessionsbewegung wird auf irgendeine Weise, abgelesen.
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Bei der in Fig. _' angenommenen Art des Kreiseleinbaues, d. h. bei
einem Zusammenfallen der Drehebene des Kreisels mit der Flugrichtung, übt ein Auf-
und Abneigen des Flugzeuges auf -den Kreisel keinen - Einfluß aus, da der Kreisel
nur auf Drehimpulse, die nicht in - der Umlaufebene liegen, anspricht.
Seitliche
Schwankungen des Flugzeuges können ebenfalls keine Präzession des Kreisels herbeiführen,
da der Kreisel nur zwei Freiheitsgrade besitzt. Neigt sich z. B. das Flugzeug mit
dem rechten Tragdeck abwärts, so wird von dem im Flugzeug fest eingebauten Rahmen
y. aus durch die Feder d,-auf den Kreisel rechtwinklig zur Flugrichtung ein Zug
ausgeübt; die Folge dieser Zugkraft wäre eine Präzessionsbewegung -des Kreisels
rechtwinklig zur bisherigen Umlaufebene im Sinne des gestrfchelten Pfeiles, wenn
der Kreisel im Rahmen y und in den Zäpfen e, e1 nicht fest gelagert wäre. Der Kreisel
kann daher eine Präzessionsbewegung im Sinnne des gestrichelten Pfeiles nicht ausführen,
sondern wird sich wie eine ruhende Masse verhalten und, der Federkraft folgend,
sich bei seitlichen Schwankungen des Flugzeuges durch die Federn d oder dl mitnehmen
lassen. Hierbei folgt jedoch der Kreisel infolge der elastischen Nachgiebigkeit
der Kreiselachse und der Rahmen c und y, die eine kleine Präzession im Sinne des
gestrichelten Pfeiles zulassen, mit einer gewissen Trägheit dem Zuge der Federn
d oder dl. Bei leicht kippenden Flugzeugen oder bei sehr böigem. Wetter ist bei
einem solchen Einbau des Kreisels - ein . Nacheilen des Kreisels oder ein Unruhigwerden
der Anzeigevorrichtung nicht zu vermeidend. h. es tritt vielfach bei starken seitlichen
Schwankungen des Flugzeuges ein-Ausschlageri der nur. zum Anzeigen der Kreiselpräzession
bestimmen Ableseeinrichtung ein, was unter allen Umständen vermieden werden muß.
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Erfahrungsgemäß ist - -namentlich bei" böigem Wetter - die Längsstabilität
bei Flugzeugen- wesentlich größer als die Querstabilität. Wird der Kreisel, - wie
in Fig. x angegeben, in der Flugrichtung umlaufend eingebaut, so wird also beim
seitlichen Pendeln. des Flugzeuges der Kreisel in Richtung des Doppelpfeiles parallel
zur Achse x, xl ständig zum Mitdrehen veranlaßt, während umgekehrt das weit seltener
eintretende Auf-_und Abneigen des Flugzeuges in der Flugrichtung auf den Kreisel
keinerlei Einfluß ausübt.
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Bei der Anordnung des Kreisels gemäß der Erfindung" d. d. h. derart,
daJ3 die Umlaufebene des Kreisels :mit derjenigen Ebene übereinstimmt, in welcher
die häufigsten Schwankungen - auftreten, fallen die geschilderten Nachteile fort.
Bei .Flugzeugen z. B. muß der Einbau des Kreisels so erfolgen, daß nicht die- Umlaufebene,
sondern die Kreiselachse mit der Flugrichtung zusammenfällt und: der Kreisel nur
mit der Flugrichtung übereinstimmend prazessieren.'kann.
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Fig. 2 zeigt beispielsweise einen: -solchen Einbau. Der Kreisel a
ist mit seinen Achsen= enden b, bi im- Rahmen.. c . gelagert. - "Dieser ruht, in
den Zapfen e, e1 drehbar, im Traggerüst v, das als ein das Ganze umschließendes
Gehäuse als ein die Anzeigevorrichtung abstützende3 Gestell o, dgl. :ausgebildet
seinkann. D:e Rahmendrehzapfen e, hl- liegen in der Achse x-x" die senkrecht auf
der mit der Längsachse des Flugzeuges -übereinstimmenden Achse y-yi steht. Der Kreisel
a, der in einer Ebene umläuft, .die durch die Achse x-x, und durch die Lotachse
z-z, gebildet- wird, kann nur eine Präzessionsbewegung um die Achse x-x" also im
Sinne cäer Flugrichtung und des gestrichel en Pfeiles, ausführen.
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Der Kreiseltragrahmen c trägt im gezeichneten Ausführungsbeispiel
einen Fortsatz k; in dessen geschlitztes- Ende die eigentliche Anzeigevoriichtung
eingreift.- -Diese besteht airs dem im Traggerüst y mitteh3 Zapfen h irgendwie -gelagerten
Zeiger g und dem Zwischenglied i,. das entweder als vollkommen starres Hebelwerk
-oder als elastisch nachgebendes, dämpfendes, bremsendes oderkleinere Schwingungen
ausgleichendes Übertragungsmittel ausgebildet sein kann. Auf einer Skala f, die
'reit dem Zeiger g je nach Verwendungszweck für eine Ablesung von oben, von der
Seite oder von vorn eingerichtet sein kann, wird jede Präzessionsbewegüng, die der
Kreisel in Richtung des gestrichelten Pfeiles ausführt, -abgelesen. Hierbei bleibt
es gleichgültig, ob die Ablesung unmittelbar erfolgt, oder ob sie etwa. durch Fernübertragung
optisch, akustisch oder auf andere Weise sinnenkenntlich ge=-macht wird.
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Ein weiteres besonderes Merkmal des neuen . Kreiselgeräts gegenüber
dein. :Gegenstande des Hauptpate_nts.326737- besteht -darin; daß -die Fesselung
des zweifreien Kreisels nicht oder wenigstens nur- teilweise an deni Kreisel a selbst
oder dessen Tragring,. sondern- vielmehr an der Anzeigevorrichtung- erfolgt. -Im
Beispiel gemäß Fig. 2 ist dies dadurch erreicht, ' daß der Zeiger g und dadurch
mittelbar auch der Kreisel a durch Federn d, dl in bestimmter'Mittellage
gehalten wird. ' Aus .einer solchen Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß einerseits
das Zeigerwerk bei größeren oder` rhythmisch sich wiederholenden Erschütterungen
des -das Kreiselgerät tragenden bewegliehen Gegenstandes nicht' in unzulässige,
die -Ablesung verschleiernde Schwingungen gerät. Anderseits wird durch Zwischenschaltung
desrin gezeichneten .Beispiel als Schraubenfeder ausgebildeten Zwischengliedes i
zwischen dein gefesselten Zeiger g und dem Kreisel a verhütet, daß leichte
Schwingungen oder -geringe Präzessionsbewegungen 'des Kreises auf das Zeigerwerk
übertragen werden und dieses dadurch ungewollt in - Unruhe. bringen. Selbstverständlich
kann nicht nur der Zeiger g.,. -sondern. auch der Kreisel a, dessen.Tragrahmen c
oder
dessen . Übertragungsbügel k gesondert gefesselt oder mit einer Dämpfungseinrichtungversehen
sein..
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Im gezeichneten Beispiel nach Fig.2 ist angenommen, daß der Kreiselrahmen
c im Tragbügel y in den Zapfen e, ei fest gelagert ist. Es ist jedoch der Fall denkbar,
daß die Ebene, in welcher der bewegliche Gegenstand am meisten Schwingungen ausführt,
wechselt. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, kann der durch seine Präzession
die Drehung des beweglichen Gegenstandes um eine Achse anzeigende Kreisel in ` den
-Zapfen e, ei nicht fest angeordnet, sondern mit einer Nachdreheinrichtung
gemäß Hauptpatent 326737 gekuppelt sein.
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.An Stelle eines einzelnen Kreisels a können auch mehrere Kreisel
vorgesehen werden. Der gemäß der. Erfindung wirkende Kreisel läßt. sich auch als
Auslöseorgan für Selbststeuerungen, Stabilisatoren usw. verwenden,