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Kreiselkompaß. Die Erfindung betrifft einen Kreiselkompaß, der sich
von den bereits bekannten Systemen durch diejenige Vorrichtung unterscheidet, welche
die zur Rechtweisung erforderliche Kreiselpräzession veranlaßt.
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Bisher besteht diese Vorrichtung in der Regel aus einem Pendel, dessen
Masse der Kreiselkörper ist. Ein Kompaß dieser Art zeigt die N-S-Richtung; wenn
das Pendel in Ruhelage ist, das heißt: wenn das Pendel senkrecht hängt. Die Vertikallinie
eines Pendels ist also Anlaß zur Rechtweisung. Gemäß der Erfindung wird nun eine
andere Vorrichtung Präzessionserzeugen Statt des Pendels wird ein beweglicher Körper,
z. B. eine Flüssigkeit in einem Rohr angewendet. Die Oberfläche einer Flüssigkeit
ist eine wagerechte Ebene.
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Es soll erläutert werden, daß ein Kreisel dann mit seiner Achse in
die N-S-Richtung zeigt, wenn Kreiselachse und Flüssigkeitsoberfläche parallel, d.
i. wagerecht sind, so daß hier die Horizontalebene einer Flüssigkeit Anlaß zur Rechtweisung
wird.
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Die Figur zeigt im Schema die nachfolgend erklärte Anordnung in Grundriß
und Aufriß. Eine ringartige Vorrichtung ist in einem Punkt A unterstützt. Einseitig
im Ring ist ein Kreisel K angebracht. Ein Gegengewicht läßt die Vorrichtung in A
ruhen. Die Schwerpunkte dieser Teile liegen in der Unterstützungsebene, so daß die
Vorrichtung pendelfrei ist. Gleichartig ist am Ring ein mit Flüssigkeit gefüllter
Behälter B angebracht, dessen Gesamtgewicht durch ein Gegengewicht C ausgeglichen
ist.
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Die Wirkungsweise ist die folgende Der Kreisel K rotiert in Pfeilrichtung,
während das System in wagerechter Lage ist.
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Bei der Erddrehung ändert die Kreiselachse ihre Raumlage nicht. Die
Kreiselachse umschreibt also einen Zylindermantel im Raume. Gleichzeitig ändert
die Oberfläche der Flüssigkeit sich nicht, bildet also im Raume die Mantelfläche
eines Kegelstumpfes.
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Die Flüssigkeit ist aber nach der Figur mit der Kreiselachse verbunden.
Diese Verbindung zeigt dem Beobachter die Unterschiede der beiden Raumfiguren in
Gestalt der Elevation eines Kreiselachsenendes. Der Beobachter bezeichnet den Vorgang
mit »Hinfließen der Flüssigkeit« zu einem Achsenende hin, welcher zur Folge hat,
daß ein einseitiges Übergewicht wirksam wird.
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In Wirklichkeit ist aber dieser Vorgang die Folge der kraftschlüssigen
Verbindung der beiden entstehenden Raumfiguren.
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Solange diese Verbindung mit einem Kräftespiel verknüpft ist, d. h.
solange ein einseitiges Übergewicht besteht, führt der Kreisel eine Präzession aus.
Diese Präzession hat aber nach der- Anordnung gemäß der Figur zur Folge, daß die
Elevation rückgängig gemacht wird, so daß nach geraumer Zeit die Kreiselachse ihre
Ursprungslage wieder erreicht. Das ist der Fall, wenn die Kreiselachse wagerecht
steht. Alsdann sind die Mantellinien der beiden Raumfiguren wieder gleichgerichtet.
Mit diesem Zeitpunkt muß die Kreiselachse in die N-S-Richtung zeigen.
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Der Nullstellung eines Pendels, d. i. der Vertikallinie, entspricht
hier die Nullage der Kreiselachse in der Horizontalfläche. Das stimmt mit
der
eingangs gegebenen Erklärung überein, in welcher gesagt war, daß das Wesen der Erfindung
in der die Rechtweisung veranlassende Horizontalfläche liegt.
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Bei dem vorhin beschriebenen Rechtweisungsvorgang ist das Verhalten
des Seitengewichtes C wesentlich. Die Elevation erfolgt Bekannterweise um die 0-W
Achse,. Das ist jene Linie, welche durch den Gewichtsschwerpunkt von C geht. Es
bedeutet dieses, daß das Gewicht C beim Rechtweisungsvorgang nicht beteiligt ist.
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Damit ein Kreisel praktisch als Kompaß dienen kann, muß die Präzessionsbewegung
gedämpft werden. Eine hierzu geeignete oder bekannte Vorrichtung kann zur Anwendung
kommen, beispielsweise Flüssigkeitsreibung in engen Rohren.
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Sobald ein Kreiselkompaß an Bord eines Schiffes aufgestellt wird,
ist er dessen ballistischen Schwingungen unterworfen. Die daraus sich ergebenden
Störungen führten zu der Anwendung von einem oder mehreren Hilfskreiseln.
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Die Eigenart der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, solche
Hilfsmittel entbehren zu können.
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Eine ballistische Störung zeige sich beispielsweise in einer in A
angreifenden in N-S-Richtung wirkenden Kraft. Das Beharrungsvermögen der einzelnen
Systemteile führt zu verschiedenen Erscheinungen.
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Die Flüssigkeit im Gefäß B fließt nach Norden und wirkt als Kraft
in der Pfeilrichtung z. Demzufolge tritt eine Präzessionsbewegung nach Pfeil 2 auf.
Gleichzeitig kann aber Gewicht C zurückbleiben, was eine Drehung nach Pfeil 3 bedeutet.
Diese Drehung wird vom Kreisel K in eine Präzession nach Pfeil q. verwandelt. Die
Kräfte nach Pfeil 2 und Pfeil q. wirken sich entgegen. Die Einrichtung ist nun so
getroffen, daß diese Kräfte sich aufheben.
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Bei Kräften, die in der N-S-Richtung wirken, ist der Vorgang der gleiche.
Kräfte, die in der 0-W- oder W -O-Richtung wirken, sind ohne störenden Einfluß,
indem eine Parallelverschiebung der Kreiselachse für die Rechtweisung einflußlos
ist, die übrigen Systemteile aber ohne Wirkung bleiben.
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Kräfte, die zwischen der N-S- und der 0-W Richtung angreifen, zerlegen
sich in ihren Wirkungen in diese Grundrichtungen und bleiben daher störungsfrei.
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Der Vorteil der Anordnung besteht darin, daß die Stabilisierung des
Systems nicht durch besondere Stabilisierungseinrichtungen, z. B. Hilfskreisel erreicht
wird, sondern durch die grundlegenden Systemelemente allein zustande kommt.
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Aus der Figur ist zu entnehmen, daß mit ballistischen Störungen bei
der Flüssigkeitsbewegung durch C ein Übergewicht auftritt, welches ein Anheben des
Systemkörpers in 0 zur Folge hat. Dieses Anheben ist gering, da gleich mit dessen
Beginn die Gegenpräzession (Pfeil q.) einsetzt, welche auch auf die N-S-Systemachse
stabilisierend wirkt. Das zuerst auftretende Anheben hingegen wird vermieden durch
eine Vorrichtung, welche in def Figur als Stabilisationsfläche mit D bezeichnet
ist. Sie könnte beispielsweise aus Schwimmerflächen eines in einer nicht gezeichneten
Flüssigkeit befindlichen Schwimmers bestehen.