DE335493C - Einrichtung an Kreiselkompassen zur Vermeidung von Schlingerfehlern - Google Patents

Description

Es hat sich gezeigt, daß es gelingt, die Wirkung der im Patent 307847 beschriebenen Maßnahme noch zu verbessern, sofern es sich um Kreiselkompasse mit sogenannter freier Rosen-S achse handelt, bei denen also die Rosenachse nicht mit Kreisel und anzeigendem System verbunden ist. Die Verbesserung wird durch eine besondere Anordnung der Rosenachse im System erzielt. Gemäß der Erfindung ist diese Lagerung so beschaffen, daß die Rosenachse an den Elevationsschwingungen des Kreisels relativ zum Apparatträger nicht teilnimmt, dagegen senkrecht zu den Elevationen verlaufende Schwingungen mit dem Kreisel zusammen ausführt. Um die Wirkung dieser Maßnahme erkennen zu können, sei auf folgendes hingewiesen. Der Schlingerfehler eines Kreiselkompasses wird dadurch hervorgerufen, daß bei schlingerndem Schiff periodisch veränderliche Schlinger-

ao beschleunigungen auftreten, welche querschiffs und horizontal liegen und im allgemeinen mit der Kreiselachse einen Winkel einschließen. Die Rosenachse vollführt unter der Wirkung dieser Schlingerbeschleunigung Schwankungen, und zwar, wenn sie mit dem Kreisel unvollständig gekuppelt, also frei beweglich ist, in Richtung der Schlingerbeschleunigung, wenn sie dagegen mit dem Kreisel vollständig gekuppelt ist, in Richtung senkrecht zur Kreiselachse, weil diese Achse zufolge des scheinbaren großen Trägheitsmoments der Kreisel selbst diese Schwankungen nicht jnitmachen kann, Es führt also der Schwerpunkt des beweglichen Systems in diesem letzteren -Falle eine erzwungene Schwingung aus, die einen Winkel mit der beschleunigenden Kraft bildet. Es übt infolgedessen die Schlingerbeschleunigung um die schwankende Rosenachse ein Drehmoment aus, welches von der veränderlichen Neigung dieser Achse abhängig ist. Da die Schlingerbeschleunigung ebenfalls periodisch schwankt, so ist demnach das Drehmoment, welches um die Rosenachse auftritt, das Produkt zweier periodischer Funktionen. Ein solches Produkt läßt sich aber in eine konstante und eine periodische Funktion zerlegen, und daraus folgt, daß die Schlingerbeschleunigung außer einem periodischen Drehmoment um die Rosenachse, welches wegen der großen Schwingungsdauer des Kreiselkompasses ohne Wirkung auf die Anzeige des Kreiselkonipasses bleibt, auch noch ein konstantes Drehmoment um die Rosenachse ausübt, welches eine Abweichung der Nordmarke der Rose aus der Nordrichtung veranlaßt.

Auf der Zeichnung ist in Fig. 1 ein solches System der letzterwähnten Art dargestellt.

Der Kreisel K ist darin an einem Schwimmer E befestigt, der in einen ringförmigen, mit Quecksilber gefüllten Behälter B eintaucht und die Rose R trägt, die sich gegenüber einem am Behälter befestigten Steuerzeiger St drehen kann. S ist der unterhalb der Kreiselachse A befindliche Schwerpunkt des schwimmenden Systems, das durch einen att der oberen Abschlußplatte

des Behälters befestigten Stift C und eine Öffnung O zentriert ist, die entsprechend in einer mit dem schwimmenden System verbundenen Platte D enthalten ist. Das so gebildete HaIslager kommt in seiner Wirkung einer Pinnenspitze gleich, und da der Kreisel im übrigen vollkommen frei beweglich ist, so ist die Rosenachse, die im Falle der Fig. ι noch durch den fest mit dem Kreisel K verbundenen Stift F ίο dargestellt wird, mit dem Kreisel K fest verbunden. Beim Auftreten einer Schlingerbeschleunigung vonführt also in diesem Falle die Rosenachse Schwankungen senkrecht zur Kreiselachse, d. h. in der Zeichenebene. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, dem obenerwähnten, die Abweichungen hervorrufenden konstanten Drehmoment zu begegnen. Der allgemeine Lösungsgedanke besteht darin, daß dem erwähnten Drehmoment ein anderes entgegengestellt wird.

Um dies zu erreichen, ist es notwendig, daß die zu benutzende Kraft ebenfalls das Produkt zweier periodischer Funktionen enthält, das sich dann in gleicher Weise, wie oben erwähnt, in eine konstante und eine periodische Funktion zerlegen läßt. Die an und für sich konstante Erdschwere kann für den Zweck der Erfindung verwendet werden, aber nur dann, wenn es gelingt, durch sie zunächst ein periodisch veränderliches Drehmoment zu erzeugen. Dies geschieht gemäß der Erfindung durch die zu Eingang erwähnte besondere Lagerung des Kreisels. Ihr zufolge nimmt die Rosenachse an den Elevationsschwingungen des Kreisels relativ zum Gehäuse nicht teil, führt indessen senkrecht zu den Elevationen verlaufende Schwingungen mit dem Kreisel zusammen aus. Die Rosenachse ist also in diesem Falle mit dem Kreisel nicht mehr vollständig gekuppelt und vollführt daher beim Auftreten einer Schlingerbeschleunigung Schwankungen in Richtung dieser Beschleunigung. Derartige Schwankungen zerlegen sich bei Betrachtung der Fig. 2 der Zeichnung in solche in der Zeichenebene und solche senkrecht zu ihr. In dieser Figur ist p der mit vertikaler Achse versehene Kreisel des Hauptpatentes, der indem Behälter r gelagert ist. Soweit im übrigen die Fig. 2 der Fig. 1 entspricht, sind die gleichen Bezugszeichen vorgesehen. Abweichend von dieser ist nun der Stift F nicht an dem Kreisel, sondern an einem Bügel G befestigt, der mit dem.Behälter B zusammenhängt. Die Kupplung zwischen diesem Stift F und der Kreiselkappe K wird mittels einer Platte P₁ bewirkt, die an der Kreiselkappe befestigt ist. Die Platte P₁ ist zu diesem Zwecke mit einem in Richtung der Kreiselachse verlaufendenSchlitzD versehen, durch den der Stift F hindurchreicht. Da die Kreiselachse A unter der Wirkung 6p der Schlingerbeschleunigung keine Elevationsschwingungen beschreibt, wphj. aber das Gehäuse B mit dem Stift F Schwankungen senkrecht zur Zeichenebene ausführt, so bewegt sich der Stift F im Schlitz D bei Schlingerbewe-■ gungen des Schiffes hin und her. Infolgedessen j bleibt auch der mit dem Kreisel fest verbundene Schwerpunkt S nicht auf der mit dem Stift F verbundenen Rosenachse liegen, sondern rückt periodisch aus der Rosenachse O, F heraus. Unter der Wirkung der Schlingerbeschleunigung vollführt daher die Rosenachse O, F Schwankungen, an denen der Kreisel nicht teilnimmt. Der Schwerpunkt des Kreisels, an welchem die Erdschwere angreift, schwingt also in Richtung der Kreiselachse relativ zur Rosenachse hin und her.

Wie bereits bemerkt, schwankt im Falle der Fig. 2 infolge der unvollständigen Kupplung zwischen Kreisel und Rosenachse, die letztere in Richtung der Schlingerbeschleunigung. Es ist infolgedessen auch eine Komponente in Richtung der Zeichenebene vorhanden. Infolge ihrer Schwankungen ändert die Rosenachse auch ihre Lage periodisch zur Vertikalrichtung in der Zeichenebene, und es ist zwischen der vertikal wirkenden Erdbeschleunigung und der Rosenachse in der Zeichenebene ein periodisch veränderlicher Winkel vorhanden, so daß die Erdschwere in Richtung der Rosenachse eine periodisch veränderliche Komponente hat. Da auch der Hebelarm periodisch veränderlich ist, übt demnach die Erdschwere ein Drehmoment um die Rosenachse aus, welches das Produkt zweier periodischer Funktionen enthält. Dieses Drehmoment ist ebenfalls in ein konstantes und ein periodisches Glied zerlegbar. Es zeigt sich nun, daß dieses konstante Glied der letzterwähnten Komponente immer das umgekehrte Vorzeichen hat wie dasjenige konstante Glied, welches die durch die Schlingerbeschleunigungen direkt hervorgerufene, um die Rosenachse wirksame Komponente besitzt.

Die weiter zur Lösung der Aufgabe erforderliche Bedingung, daß die beiden konstanten Glieder gerade gleiche Größe bekommen, wird gemaß der Erfindung dadurch erfüllt, daß mit der Rosenachse ein Kreisel mit vertikaler Achse Anwendung findet, wie dies beispielsweise die Fig. 2 zeigt. Dieser Kreisel behindert, wie im Hauptpatent gezeigt, die Schwankungen der Rosenachse und bewirkt, daß diese nicht in Richtung der Schlingerbeschleunigung hin und her schwankt, sondern eine konische Pendelung ausführt, bei welcher das untere Ende der Rosenachse eine Ellipse beschreibt. Durch diese konische Pendelung wird bewirkt, daß die Rosenachse sowohl in Richtung der Kreiselachse als auch senkrecht zu ihr pendelt, und zwar stehen diese beiden Bewegungsgrößen in einem solchen Verhältnis zueinander, daß die Gleichheit der erwähnten beiden konstanten Glieder der Drehmomente erzielt wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einrichtung an Kreiselkompassen mit freier Rosenachse zur Vermeidung von Schlingerfehlern nach Patent 307847, dadurch gekennzeichnet, daß die Rosenachse derart lose mit dem Kreisel gekuppelt ist, daß sie an den Elevationsschwingungen des Kreisels relativ zum Gehäuse nicht teilnimmt, dagegen senkrecht zu den Elevationen verlaufende Schwingungen mit dem Kreisel zusammen ausführt, so daß bei den Elevationen der Schwerpunkt des elevierten Systems aus der Rosenachse heraustritt und dadurch zufolge der Schwerkraft ein Drehmoment hervorgerufen wird, das dem durch die Schlingerbeschleunigung hervorgerufenen Drehmoment um die Rosenachse entgegenwirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.