-
Einrichtung zur Stabilisierung eines äußeren Einflüssen ausgesetzten,
pendelnd aufgehängten Körpers, z. B. einer photographischen Kamera für luftgeodätische
Aufnahmen. Für mancherlei Beobachtungszwecke, wie z. B. bei @lufta odätischen Aufnahmen,
ist es erforderlich; die vertikale Bezugsrichtung von Körpern, die äußeren Einflüssen
s"owoh1 ballistischer Art als auch Einflüssen, ,die auf den direkten Angriff an
den Körper bei seiner Hamtierung zurückzuführen sind, ausgesetzt sind, mit großer
Genauigkeit aufrechtzuer'halten. Die Vertikalrichtung wird zwar durch die Mittellage
eines an dem zu stabilisierenden
Körper gelagerten Pendels mit
großer Genauigkeit angegeben., aber ;die starken Ab'
welche ein Pendel namentlich
unter ballistischen Einflüssen erfährt, bewirken, :daß das Pendel selbst nicht unmittelbar
als Steuerorgan für die Stabilisierung des Trägers bewirkende Kräfte benutzt werden
kann.
-
Ebensowenig kann auch das sonst für Stabilisierungszwecke benutzte
Mittel eines Kreisels für sich allein dem in Frage kommenden Zweck dienen.
-
Ein Kreisel reagiert zwar auf jede Winkelgeschnvindi:,gkeit seines
Trägers in der entsprechenden :Ebene durch eine Präzession, wobei Idas Kraftmoment
seiner Präzession 'der Größe der Störungswinkelb sdhwindigkeit proportional ist.
Da aber jeder Kreisel eine wenn auch .nur geringfügige Lagerreibung erleidet, so
kann der Kreisel bei einer entsprechend kleinen Störun.gs@winkelgeschwiadigkeit
nicht durch eine Präzession reagieren weil das Kraftmoment seiner Präzession durch
das Reibungsmoment aufgezehrt wird. Auf diese Weise könnte der Körper schließlich
jede beliebige Stellung im Raum einnehmen.
-
Die Mängel !beider ;Stabi!li-sierungsniittel (des Pendels und des
Kreisels) werden gemäß der Erfindung dadurch wbevwunden, daß ,beide in einer solchen
Kombination miteinanlder benutzt werden, @daß sie sich: gegenseitig ergänzen. Diese
Ergänzung von Kreisel und Pendel zur,Stabilisierung ihres Trägers gegenüber einer
erdfesten Bezugsrichtung ges.chielit der Erfindung zufolge so, daß ider .zu stabilisierende
Körper dem Einfluß zweier Sätze von Kraftorganen unterworfen wird, welche in seiner
Schwingungsebene (bei kardanischer Aufhängung in .zwei sich kreuzeddern Ebenen)
angreifen, und vorn denen jeder Satz aus einem Paar entgegengesetzt wirkenider Kraftorgane
besteht, von welchen Sätzen von. Kraftorganen der eine durch ein an dem Körper gelagertes,
in der ibetreffenden Ebene oder parallel' dazu 'schiwingendes Pendel und -der andere
Satz durch einen obenfa:lls am Körper gelagerten Kreisel mit nur einem Freiih:e-itsgraJd
um eine in der Schwingungsebene oder parallel .dazu liegende Achse gesteuert wird.
-
Bei einer solchen Anordnung reagiert Ader Kreisel auf jede Winkelgeschi@vinidigkeit
des zu stabilisierenden Körpers, an dem er gelagert ist, mit- einer Präzessionsbewegung,
und läßt, solange er ungehindert präzedieren kann, eine nicht zu. Diese Verhinderung
,der .Schiwingbewegung ist jedoch zeitlich begrenzt, da bei der Präzession die Kreiselachse
!bald eine Lage errei.dht, in welcher der Kreisel eine Sdhwinigbe,#vegung des zu
stabilisierenden Körpers nicht mehr verhindern,kann. Um unabhängig von dieser eng
begrenzten direkten Stabilisierungswirkung des Kreisels .zu .werden, sind die durch
den Kreisel .gesteuerten Kraftorgane vorgesehen, welche, noch ibevor die Grenze
des Präzessionsassdhilags- erreicht ist, in Funktion treten und auf den zu @stabi'lisierenden
Körper eine Gegenkraft ausüben. Damit diese Kraftorgane jeweilig in richtigem Sinne
wirken, müssen sie paarweise entgegengesetzt wirkend angeordnet sein. In .gleicher
Weise zvie dem Kreisel sind-auch dem Pendel Kraftorgane zugeordnet, welche =durch
das Pendel in ähnlicher Weise in Wir-ksamkeit gesetzt werden wie die dem Kreisel
zugeordneten Kraftorgane durch- den Kreisel.
-
Jeder Kreisel unterliegt einer Richtkraft, welche derErddrehung entspringt.
DieseRichtkraft würde, wenn man ihr gestattete, sich durchzusetzen, zur Folge haben,
'daß im Lauf der Zeit der zu stabilisierende Körper, trotz ,der :Einwirkung des
Pendels, dessen Kraftsystem höchstens ,gleich stark wie das des Kreisels sein darf,
.eine Ablenkung aus der vertikalen Bezugsrichtung erfährt. Um das auch bei Benutzung
frier Einrichtung während ausgedehnterer Zeiträume zu verhüten, ist es erforderliäh,
'den, Einfluß der Erddrehung auf das Kreiselsystem in geeigneter Weise zu kompensieren.
Das. kann auf mannigfache Weise :geschahen. Es ist möglich, -die Kompensation gegen
den Einfluß der Richtkraft der Erddrehung durch Lagerreilbung um :die den Freiheitsgraid
!des Kreisels entsprechende Achse zu kompensieren. ;Das hat zur Folge, daß die Empfindlichk
eitsschweile über eine Grenze gerückt werden müßte, welche oberh'a'lb ;der Wirnkelgesch-ivindigkeit
der Erdachse liegt. Das wäre für viele Zwecke, insbesondere für :den. in erster
Linie ;hier ins Auge gefaßten Zweck der luftgeodätischen Aufnahmen, ungenügend.
Zur Erzielung einer größeren Empfindlichkeit .des Systems müssen daher andere Mittel
zur Kompensation der Richtkrafft .aus der Erddrehung herangezogen werden. Ein geeignetes
Mittel ist .beispielsweise die Anwendung eines magnetischen Kompensationsfeldes.
Man kann auf !diese Weise den Kreisel -so empfindlich machen, daß er schon auf Ablenkungsgeschwindigkeiten
anspricht, welche etwa 2 'bis 3 Bogensekunden und darunter betragen, und- so den
hochgestellten Anforderungen !bei Vermessungszwecken auch für luftgeodätische Aufnahmen
genügen.
-
,Eine 'der :Erfindung entsprechende Einrichtung. ist auf der beiliegenden
Zeichnung wesentlich schematisch veranschaulicht. Der zu stabilisierende Körper
ist mit i bezeichnet und in einem Kandänring a mit seiner Achse 3 hängend dargestellt.
Um :die Achse 3 schwingt auch das Pendel q.. In einem starr mit (dem zu stabilisierenden
Körper i verbundenen Rahmen 5 ist der Steuerkreisel 6 gelagert.
Die
Achse für Iden einen Freiheitsgrad 'des Kreisels, mit der 'der Kreisel im Ra'hmen
5 gelagert ist ist mit 7 bezeichnet. -Die Kreiselachse selbst trägt die Bezeichnung
B. Die Achse 7 und die Kreiselachse 8 in ihrer Mittellage befinden sich in der Schwingungsebene
des Pendels 4 oder in einer dazu parallelen Ebene. Pendel und Kreisel steuern jeder
ein auf den Körper i wirkendes Kraftsystem. Nach der Darstellung der Zeichnung bestehen
die Kraftsysteme aus mit dem Körper i fest verbundenen Solenoidkernen 9a, 9b und
ioa, iob. Die Stromkreise für Idas, Pendel zur Erregung der an der Unterlage des
Körpers, i fest angeordneten Spulen für -die S.olenoidkerne sind für Idas Petide'1
mit i i und- .für den Kreisel mit z2 bezeichnet. In dem Stromkreis i i sind .zwei
von dem Pendel zu betätigende Kontakte 13 neingeschaltet, während im Stromkreis
i2 des. Kreisels ein Kontaktring 14 und ein am Kreiselgehäuse gelagertes Kontakträdchen
15, Idas auf dem Kontaktring 14 schleift, liegt. 1,6 bedeutet eine Kontaktlücke
im Kontaktring 14. Mit 17 sind mit ,dem Kreiselgehäuse verbundene Magnete für ein
Feld zur Kompensation der Kreiselrichtkraft bezeichnet.
-
Wenn der zu stabilisierende Körper sich in der vorgeschriebenen Ruhelage.
befindet, dann steht das Pende14gerade zwischen 'den K onta)kten 13, und
das Kontakträdchen 15 ruht in der Kontaikufüake 16 des Kontaktrings 14. Wenn inifolge
einer Erschütterung dös Penide14 ausschwing' so macht es Kontakt mit einem d'er
beiden Kontaktstücke 1.3. Es erfolgt eine Erregung lder betreffenden Solenoidspule
und 'demzufolge eine Krafteinwirkung auf den betreffenden S:olenoidkern 9 des Körpers
i, um -die Lösung fdes Kontakts von dem Pendel heribeizuführen. Ohne den Kreisel
würde idiese Krafteinwirkung eo lange dauern, als das Pendel und sein Träger nach
4er einen Richtung schwingt. Es ergäben sich große Schwingungen des Körpers i, an
dem das Pendeil gelagert ist.
-
.Eine Ablenkung des Körpers i im .Sinne einerDrehung in 'der Pendelbahn
hat indessen gleichzeitig eine .Präzessionsbevvegung des Kreisels um die iAehse
7 .zur Fdlge. Das Rädchen 15 geht über die Kontaktlücke 16 hinweg und gelangt in
Berührung mit der einen oder J'er anderen Hälfte ,des Kontaktrings 14, so daß der
Stromkreis 12, geschlossen wird, und die darin, liegende Spule zur Erregung, des
einen oder des, anderen Solenoidkerns io Strom erhält. Der Solenoidkern io wirkt
.dem eregten Kern 9 entgegen und verhindert, daß ider Körper i eine größere WinkelgeschwinIdigkeit
annimmt, als sie sich aus der Empfindlichkeitsschwelle des Kreisels ergibt. Unter
idem Einfluß des Kreisdlso@lenoids vermag der Körper i daher bis zur Umkehr Ader
Pendelbewegung nur einen beliebig gering zu hal'ten'den Weg zurückzulegen.
,Die Sthwingungen des Körpers, i werden auf diese Weise in engen Grenzen: gehalten.
-
Durch reilbungsfreie Lagerung ider Welle 7 uaddurch Kompensation des
Einflusses der Richtkraft der Erddrehung vermittels .des von dem Magneten 17 abhängenden
Kompensationsfeldes .kann die Empfindlichkeit des Kreisels auf ein außerordentlich
hohes Maß gesteigert werden.
-
'Die aus der Zeichnung ersichtliche Einrichtung (bewirkt nur idie
Stabilisierung gegen Schwingungen des Körpers, i um die Achse des Penidels, 4. Zur
Stabilisierung um eine da-zu senkrechte Achse würde ein weiteres System von Steuerpendel
rund Steuerkreisel erforderlich sein. Die beiden Steuerpendel könnten selbstverständlich
in ein einziges zusammengezogen sein.