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Einrichtung zum Festlegen einer Bezugsrichtung auf einem beweglichen
Träger. Die Erinndiung bezieht sich auf eine Einrichtung zum F-e.stllegen,einer
Bezugsrichtung auf einem beweglichen. Träger, vorzugsweise auf einem GyrosikopkompaB,
unz:bezweckt in id!iesem Falk die Schwierigkeiten zu übyerwi.md@n, welche sich daraus
erbebten, d@aß ,ein Kreisel einersiaits oberhalb seines Schwerpunktes gelagert seih
muß, um übterbaupt als Meridiankreisel wirken zu können, und dlaß anderseits der
Schwerpunkt nur sehr wenie- unter der,
Aufhängung liegen darf, damit
er nicht Übermäßig empfindlich gegen, ballistische Einflüsse infolge der Schiffsbewegungen
u. @d'bl. wird. Die Lagerung .sehr dicht oberhalb, des. Schwerpunktes hat nämlich:
zur Folge, da ß die Schwingungsdauer -des Kreisels eine sehr lange wird, -so daß
der Beobachter nicht mehr in: ,der Lage .ist, @die Kreiselmittellage zu beobachten.
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Gemäß der Erfindung wendien,diese Schwierigkeiten .dadurch vermieden,
daß die Rose oder der Index zwar in an sich bekannter Weise i'neinem naclhdrelhbaren,
die Kreis.el!vorrichtung tragenden Zwischenträger gellagert wird, daß aber dieser
Zwisahentreer dem-Einfluß Beines besonderenKreieelsystems. unterliegt, welches,
ohne die Steuerung des Zwischenträgers durch dien Meridiankreisel zu behindern,
den Zwischenträger,dur ch T'räggheitswirkung :in jeder jeweiligen Lage zu erhalten
sucht.
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Dieses wird ider Erfindung zufolge durch. ein Kreiselsystem erreicht,
welches meinem drehbar auf dem beweglichen Träger (Schiff) aufgestellten, um eine
senkrecht zur Bezugsrichtung stehenden Achse ,drehbaren Zwischenträger geilagertist
und` welches aus zwei. gegenläufigen Kreiseln von gleichem Impwl!s:v.ektor besteht,
welche nur einen beschränkten Freiheitsgrad gegeneinander haben: und deren Achsen-in
zwei untereinander und zurr Drehachse dies Zwiseh@ensystems parallelen Ebenen schwingen,
wobei die Kreisel einer dauernd wirk enden Irraft, z. B. der Schwerkraft, unterliegen,
welche ihre Achsen in deiner Ebene zu erhalteln sucht, welche rechtwinklig zur Mittelslage,der
Achse dies Zwischenträgers im Raume steht.
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Ein solches Kreiselsystem hat die Eigenschaft, eine einmal eingenommene
Richtung mit großer Trägheit festzuhalten, .ohne jedoch wegen der Gegenläufigkeit
der zu ihm gehörigen beiden Kreisel eine bestimmte Richtkraft in bezu!g auf den
Erdimeridian zu besitzen,. Es kann also überall da benutzt werden, wo. es sich um
;die Festlegung einer bestimmten Bezugsrichtung auf einem beweglichen Träger für
längere oder kürzere Zeit handelt. Das Kreiselsystem ist zu diesem Zweck in. einen
au,f dem beweglichen Träger ,drehbar angeordneten Zwischenträger einzubauen, dessen
Achse senkrecht zu .der Ebene steht, in welcher die Messung vorgenommen und die
Bezugsrichtung festgehalten. werden soll, wobei dieser Zwischenträger in bekannter
Weise bei,eintretenden Drehungen des Hauptträgers sielbsttätig zurückgedreht wird.
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Ein der Erfindung gemäß eingerichteter Kreiselkompaß ist auf der-Zeichnung
in Abb. i in einem mittleren senkrechten Schnitt dargestellt.
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Abb. 2 ist ein Grundriß zu Abb. i. Abb. 3 zeigt ein Schaltschema für
die Steuerung des. Nadhdrehmotors.
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Mit i ist der Kardanring ;der Kompaßaufhängung bezeichnet. 2 ist der
Zwischenträger, in welchem 'das .Kreiselsystem gelagert ist. Mittels dieses Zwischenträgers
:z ruht der Kompaß !auf idem mit dem K axd'amring i verbundenen Lagerring 3. 4 ist
die an ider Abschlußplatte des Zwischenträgers angebrachte Kompaßrosie und 5 der
Steuerstrich. In dem Zwischenträger .sind zwei gegenläufige Kreise1.6, 7 von gleichem
Impuilsv ektor gelagert, welche um @zueinand-er koachsiale und' zur Drehungsachse
dies Zwischenträgers :2 .senkrechte Achsen 8, 9 zu schwingen vermögen, so 'daß die
,Kreiselachsen, io, ii bei dem Kreiselschwi.ng.unigen. sich in zwei untereinander
ünd zur Drehachse ides. Zwischenträgers parallelen Ebenen bewegen.
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Die Kreisel sind beispielsweise so gelagert, daß sich ihre Massenmittelpunkte
etwas !unterhalb der Drehungsachsen 8, 9 befinden, so daß sich die Kreisel, unter
dem Einfluß ,der Schwerkraft stets so einzustellen suchen, daß ihre Achsen io, il
wagerecht stehen. Die um die Achsen 8, 9 ,schwingibarenGehäuse der Kreisel 6, 7
sind imit Kegelrädern i2, 13 verbunden, welche in ein Kegelrad! 14 -singreirfe.n,
.v.elahes auf einer Traverse 15 'dies Zwischenträgers 2 gelagert ist. ,Das
Kegelrad 14 ist fest m,it einem Kontaktarm 16 verbunden. Der Kontaktarm 16 -schleift
über Kontaktpaare i7a, 17b; 18a, i8beines einstellbaren Kontaktsektors i9, welcher
mit einem Einstellarm 2o ausgerüstet ist, welcher in eine dicke zwisch @en einer
Ste1!lschraulbe 2i .und einer Federbuchse 22 hineinragt, :so @daß er und damit zugleich
der Kontaktsektor i9 durch: Verstellung der Stellschraube 2 1 gegenüber dem Kontaktarm
i6 eingestellt werden .kann. Die :Antriebsmotoren für die Kreisel, 6, 7 sind
zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung fortgelassen. Dieselben treiben
die als gleich angenommenen Kreisel in entgegengesetzten Richtungen :mit gleichen
Geschwindigkeiten an. 23 ibezeichnet Aden äußeren Ring eines Meridiankreisels, dessen
Kreiselachse bei 24 angedeutet ist. Der äußere Ring 23 -des Meri.diankreisels ist
in,dererwähnten Traverse 15 und einer weiteren Traverse 25 des Zw ischenträgers2
gelagert. Der Ring 23 trägt einen Kontaktarm 26, welcher zwischen federnden Kontaktstiften
27,28 liegt. Mit 29 ist ein im Zwischenträger 2 gelagerter, zur Stabilisierung
desselben d'ienend'er Kreisel bezeichnet, dessen Anordnung jedoch nichts mit der
Erfindung zu tun hat. 30 ,ist der Nachdrebmotor, welcher nach der Darstellung der
Zeichnung dauernd umläuft und unter,dem Einfluß,der Kreisel 6, 7 und 24 u-nterbrechungsweitse
eingeschaltet
wird. Nach der Darstellung "der Zeichnung erfolgt
die Kupplung "dies Nachdrebmotors 30 mit dem Zwischenträger 2 unter Vermittlung
eines Siolenoi.ddzernnes@ 31. Die "Erregung "der Spulen 32, 33 ,des Solenoidkernes
erfolgt durch eine .Stromquelle 34 auf :dem -Wege über die Kontakte 16, 17, r8 und'
2,6, 27, 28.
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Der Kontaktarm 16 ist Blei .,seiner Verschiebung über den K(ontaktp!aaren
17, 18 auf dem Wege über verschiedene Stromzweige wiTksam. Es .Ist'dieses schematisch
an dem Scha'1-tungsschema, Aibb.3, angedeutet, wobei je zweiwirksame Lagen iduroh
die Kontaiktstiicke I7a, 17b, 11,8a, I8b angedeutet sind'. Die von den verschiedenen
Kontaktstücken 1.7a, 17b, 18a, I8b nach clen Erregerspulen 32, 33 fÜhrenden Stromzweige
haben verschiedenen Widerstandl, und! zwar die von 17a und 18a führenden Stromzwe,ige
,dien größeren und die von 17b und 118b führenden Stromzweige "den kleineren Widerstand,
wie .das Sebaltungsschema erkannen iläßt. ,Mit 35, 36 sind zwei Handschalter bezeichnet.
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Die Wirkungsweise,derbeschriabenenKornpaßvorrichtung ,ist wie: folgt:
-Angenommen, die Kreiself 6, 7 und 24 stünden mit ihren Achsen in der Meriidianebene
und dile in Drehung befindlichen: Kreisel .wären frei von Schwinagxng en um "ihre
Freiheitsgrade, und ;der Zwischenträger 2 befände sich in einer solchen Lage, .daß
die Kontaktamme 16, 26 außer Berührung mit ,den, zug eordniete.n Kontaktstückken
stehen. Wenn :sich jetzt Idas Schiff um die Drehungsachse des Zwiischmträgers 2
dreht, dann sucht es "den Zwischenträger und durch diesen "die darein gelagerten
Kreisel -mitzunehmen. Es erfolgt leine Anlegung der Kontaktstücke 17, 27 oder 18,
28 an die Kontakta-rmle 16, 26. Angenommen, ,die Drehung des Schiffes erfolgt in
dem Sinne, däß sich die Korntakte 17 und 27 gegen die "Kontaktarme 16 und 26 liegen.
Es wird dann der Stromkreis der Bat= ter,ie 34 über 16, 17 und 26, 27 nach der Erregerspule
32 geschlossen, so daß der .Solienoi.dkern 31 in diese hlinieingezQmen wird. Hierdurch
erfolgt eine,Einschaltung ,der Kupplung des Nadhdmehmotors 30 ,mit dem Zwischenträger
2. Der @Zwischenmvotürdreht jetzt Iden Rahmen :2 so, däß ')die Berührung zwischen
,den Kontakten 16, 17 :uind 26, 27 aufgehoben wird. Die ,erfdligte .Schiffsdrehung
wird also durch Verschiebung .des lSteuerstrichs 5 gegenüber der Rose 4 wahrnehmbar.
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Die Berührung der Kontakte r:6, 17 bei der angenommenen .Schiffsdrehung
erfolgt wiegen der großen Empfindlichkeit edier Kreisel6, 7 gegen Herausdreihung
awsi ihrer Drehungsebenle nicht unmittelbar, sondern !dadurch, idaß die Kreiself
.schon bei Beginn einer Drehung des Zwischenträgers 2 "mit einer Schwenkung ihrer
Kreiselachsen antworten, wodiurch eine Drehung dies,den iontaktarm tragen:denKegelrades.
14 erfolgt.
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Bei ,eiiner Schiffs,driehung und einer "dadurch verursachten Tendenz
,zur Drehung des Zwischenträgers. 2 arbeiten. "die Kontakte 16, 17 Oder r6, 18 .unid
26, 27 :oder 26,:28 n gleichem Sinne, und zwar so, daß durch die hergestellten Stromverbindungen
.die gleiche Salenoidspule in .den ,Stromkreis eingeschaltet "wird und demzufolige
dias die Motorkupplung steuernde Solenoi,d lediglli.ch dem Einfluß .dieser einen
Spule unterliegt un'2 den Motor in demSnnne einkuppelt, ,diaß er eine Drehung ,des
Zwischenträgers 2 ihenbei-führt, welche !der Drehung ,des Schiffes entgegengesletzt
ist und al.lmählidh 'die Loslösung .der Kontalde 1,6, 17 ,und 26, 27, 16, 18 und;
26, 28 voneinander ;herbeiführt.
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.Wenn Kreiselstörungen auftreten, wie sie insbesondere die Folge der
Aufhängung des MeriAiankreiseils 23, 24 über seinen Schwerpunkt sind-,dann rufen
diesle folgende Wirkungen hervor.
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Angenommen, ,die Störung werde durch Anfahren oder beschleunigten
Gang der Maschine veranlaßt. Die auf der Welle' 24 "dies MeridiankreiseIs sitzen.die
Schwungmasse voß;führt dann eine Drehjung ,um ihre Horizontalachse .in 'dem Sinne,
.däß der .unter der Drehuingsachse liegende .Mas,semmittelpu@nkt gegen: den Zwischenträger
zurückbleibt. Diese Schwingung verursiacht eine Präzisionsbewegung des Krei,selring
cs,23; 'dadurch; erfdIgt lein Kontakt zwischen dem Kontaktarm: 26 und, einem der
beiden Kontaktstücke 27, 28, heispie'lsweise 'dien Kontad-,tstüek 27. Dieser K Tontakt
bewirkt eine Einkupplung dies Motors, 30 in dem Sinne, dhaß der Ziw,ischenträiger
2 ,mit seinem Kontaktstück 27 von ,dem iI,#-,ontaktarrn26 abgedreht wird. Diese
D.rehun.g,des .Zwischenträgers bewirkt, dis -sie ihrie Ursache nicht in .dem Bestreben
des Meri,diankrei.s;ed;s, ,die alte Richtung gegenüber der Nordsüdriehtung beizubehalten,
hat, sondern :geradie in einer Verdrehung aus derNord= südrichtun g hieraus. einte
Präzessionslbewegung der beeiden Kreisel 6, 7 und denigemäß: eine Schwenkung
ihrer Achsen r o, i i, mit,der diese auf jeden Versuch der Herausbewegungihrer Achsen
8, 9 aus der ,ursprünglichen Richtjung antworten. Die Verschiwienkung der Kreiselachsen
1o, i i bewirkt eine Drehung "des Zahnrades. 14 und .durch ,dieses. des Kontaktarmes
16, so daß ,sein Kontakt über Iden Kontakten ,des Sektlors, r9 schwingt. ,Durch
;diese Bewegung wird zunächst Kontakt zwischen 16 rund i 18 "hergestellt und "dadurch
die S;o'len@oliidspull-e 33 in demselben "Maße erregt, wie ,durch: .dien Kontakt
26, -27 die ,S@oilenoi:dspude 32. Es, erfolgt idemnach A uskupplung dies
Motors trotz fortbestehenden Kontaktes.26, 27. Bei fortschreitender Präzessionsbewegung
der Kreisel 6, 7 erfolgt Herstellung "des Kontaktes 16,
18d und
dadurch eine die Erregung der Spule 32 übersteigende Erregung der Spule 33 und demgemäß
Umkupplung dies Motors-3o, 111s0 Rückdrehung aus der aus An@läß des Kontaktes 26,
27 eingeleiteten Verdrehung des Zw,ischenträgers 2. Diese Dreihbewegung .des Zwischenträgers
2 setzt sich so länge fort, bis die Kontakte 16, 1811 voneinander gelöst sind, gleichviel
ob auch die Kontakte 26, 27 dadurch eine Lösung erfahren oder nicht.
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Die geringe Amplitude .der Schwingung des Kreiselpaares ist schon
dadurch gewährleistet, daß sie nur mit einer beliebig festsetzbarlen Maximalwinkelgeschwindigkeit,
.die sehr klein gewählt werden kann, der Bewegung Jes Meridiankreisels folgt. Durch
das Aus- und Einschalten von Widerständen kann diese Winkelgeschwindigkeit auch
während ides Betriebes nach Bedarf geregelt werden, um z. B. beim Inbetrie@bsetzen
ein. rasches Einspielen nach Nord zu erreichen, später aber nur .ein geringes Abweichen
von dieser Richtung auch bei großen Amplituden des Meridiankreisels zu gewährleisten.
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Voraussetzung für die geschilderte Wirkungsw:ei-se der Vorrichtung
ist praktisch, daß der Motor 3o dem Zwischenträger 2 mindestens die gleiche .'Drehgeschwindigkeit
zu erteilen vermag, als die größte Drehgeschwindigkeit des Schiffes bei Veränderung
des Kurses. beträgt. Der Motor kann, sofern diese Bedingung erfüllt ,ist, stets
mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden, oder er kann auch in seiner Geschwindigkeit
in Abhängigkeit von den von den Kreiseln vollführten Präzessionsbewegungen gesteuert
werden. Man kann auch, anstatt die bei Eintreten der Präzessionsbeivegungen der
Kreisel sich erge,benden Motorwirkungen, durch Ein- und Ausrückung zu steuern, die
Stromerregung des Motors selbstdirekt steuern, obwohl die Ein- und Ausrückung einer
Kupplung wegen der dabei wirksamen geringeren :lebendigen Kräfte vorgezornen wird.
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Die Einstellvorrichtung 2o, 21, 22 für den Kont!akts.ektor i9 bezweckt
die Änderung der Nullage des Kontaktsystems in Anpassung an die jeweilige sich ändernde
geographische Breite entsprechend, der Tatsache, daß bei Änderung der geographischen.
Breite alle piendelnd aufgehängten Kreisel Präzessionsbewegungen ausführen.. Die
Einrichtung 2o, 21, 22 .stellt also eine Breitenkorrekturvorriohtung dar.