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Zum Aufrechterhalten einer auf die Erdoberfläche bezogenen Richtung
bestimmte Kreiselanordnung. Den Gegenstand der Erfindung bildet eine zum Aufrechterhalten
einer auf die Erdoberfläche bezogenen Richtung bestimmte Kreiselanordnung, bei welcher
außer einer Hauptkreiselvorrichtung eine sich selbst überlassene und daher eine
Richtung im Raume festlegende Hilfskreiselvorrichtung angeordnet ist, und bei welcher
Mittel vorgesehen sind, um eine die aufrechtzuerhaltende Richtung festlegende Kardanachse
-der Hauptkreiselvorrichtun
'- nach den Angaben einer Anzeigevorrichtung
zu verstellen, deren Anzeige von der jeweiligen Stellung der beiden Kreiselvorrichtungen
und von der Einstellung einer Einstellvorrichtung al--hängig ist, welche den Einfluß
der Erddrehung und einer Ortsveränderung des Kreiselortes auf der Erde züi berücksichtigen
gestattet.
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Auf der Zeichnung ist ein für Schiffszwecke geeignetes Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
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A bezeichnet den Lagerkörper der Hauptkreiselvorrichtung, der
einen an ihm kardanisch aufgehängten (nicht sichtbaren) Kreisel mit einem Gehätisea'
urnschließt. Auf das eine Ende der (las Gehäusea.' durchdringenden, durch den Kreisel
stabilisierbaren körperlichen Achse a.2 ist ein Zahnradsektora2 aufgekeilt, mit
dem ein zum Antriebe eines Geberankers B einer elektrischen Ferneinstellvorrichtung
bestimmtes Stirnrad b" im Eingriff steht, während das andere Ende der körperlichen
Achsea2 zur Aufnahme von (nicht dargestellten) Gelbereinrichtungen geeignet ist,
mittels deren die Bewegungen der körperlichen Achse& in bezug auf den LagerkörperA
auf die zugehörigen Empfänger übertragen werden können. Das drehbar einz# gerichtete
GehäuseB2 des GebersB, B' sitzt auf einer Welle b3, die an ihrem rechtwinklig
abgebogenen Ende das Umlaufrad b" eines Umlaufrädergetriehes trägt. Das eine Mittelrad
b5 des Umlaufrädergetriehes ist auf einer die Welle b3 umschließenden
Hohlwelle b' befestigt und mit einem Handrade C unter Zwischenschaltung eines
selbstsperrenden Schneckengetriehes zwangläufig verbunden. Das andere Mittelrad
b" sitzt auf einer Welle F, die auf ihrem rechtwinklig abgehogenen Ende das
Umlaufrad bl eines zweiten Umlaufrädergetriebes trägt. Das eine Mittelrad b" des
zweiten Uinlaufrädergetriehes sitzt auf einer die Welle b-, umschließenden Hohlwelle
b" und ist unter Zwischenschaltung eines seffistsperrenden Schneckenz# getriebes
mit einem HandradeD zwangläufig verbunden, während das andere 'Mittelrad
b12
des zweiten Urnlaufrädergetriebes bl, b10, b12
mit einem
Handrade E über ein selbstsperrendes Schneckengetriebe in zwangläufiger Verbindung
steht. Die drei Handräder C, D
und E sind mit Teilungstrommeln
cl, d' und e' starr verbunden, die auf ihren Mantelflächen
je eine Einteilung tragen, an denen mittels längsverschieblicher Mark-en
c', d' und e2 die Einstellung der Handräder C, D und E abgelesen
werden kann. Die durch die Teilungstrommeln cl, d-, el und die zugehörigen Marken
c2, d, e2 gebildeten Ablesevorrichtungen sind so ausgebildet,
daß sie den Einfluß der Erddrehung und einer Ortsveränderung des Kreiselortes auf
der Erde in tezug auf die aufrechtzuerhaltende Richtung züi berücksichtigen gestatten.
Die Handräder C, D, E bilden in Verbindung mit den Teilungstromineln
und den Umlaufrädergetrieten eine Einstellvorrichtung für das Ge'--ergehäuse B',
die es ermöglicht, dem Gebergehätise B 2 mittels jedes der Handräder C, D
und E eine von der Einstellung der übrigen Handräder unathängige Verstellung
zu erteilen. Die Verhältnisse sind so gewählt, daß die durch die Verstellung des
Geherankers B und des Gebergehäuses B2 hervorgerufene Verstellung des zugehörigen
Empfängers der algebraischen z# ZD Summe der von der körperlichen Achse a2 und den
Handrädern C, D und E aus auf den Geher B, B2 übertragenen
Drehwinkel entspricht.
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Das Gebergehäuse B2 ist durch eine Leitung F mit der Gehäusewicklung
G eines Empfängers verbunden. Der Empfänger besitzt noch eine zweite Gehäusewicklung
Gl-, die durch eine Fernleitung H an das feststehende Gehäuse eines Gebers
J angeschlossen ist, dessen drehbarer Teil durch Vermittlung eines Zahnradsektorgetrie#es
il-, ks mit der stabilisierharen körperlichen Achse k2 einer Hilfskreiselvorrichtung
zwangläufig verbunden ist. Die Hilfskreiselvorrichtung L-esitzt einen LagerkörperK,
der den kardanisch an diesem Lagerkörper aufgehängten (nicht sichtbarenj Kreisel
mit einem Gehäuse kl umschließt.
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Der drehbare Teilgl des Empfängers ist mit einem Zeigerg3 ausgerüstet,
der über einer sich von einem Nullpunkte aus nach beiden Seiten erstreckenden Winkelteilung,11
spielen kann. Die beiden Gebäusewicklun-Cfen G und GI des Empfängers sind
nun mit den zugehörigen Gebergehäusen so verbunden, daß bei stillstehendem GeberigehäuseB1
jedesmal dann keine Bewegung des drehbaren Fmpfängerteiles g2 erfolgt, wenn
die körperlichen Achsen al und k2 der beiden Kreiselvorrichtungen im gleichen
Drehsinne um Winkel verstellt werden, die einander gleich sind. Dagegen muß sich
der drehbare Empfängerteil g2 und mit ihm der Zeiger g3 bei Still-21
stand des Gebergebäuses B 2 in dem einen Drehsinne verstellen, wenn der Verstellungswinkel
der körperlichen Achse d der Hauptkreiselvorrichtung überwiegt, und im entgegengesetzten
Drehsinne, wenn der Verstellungswinkel der körperlichen Achse kl der Hilfskreiselvorrichtung
größer ist. Erfährt nun außerdem das GetergehäuseB1 durch Einstellung der Handräder
C, D oder E eine Verstellung, so muß, wie leicht einzusehen
ist, der Zeiger gs dem Nullpunkte der Winkelteilung M wieder gegenüt erstehen, wenn
die durch die Handräder C, D oder E bewirkte Verstellung des
Gebergehäuses B2 dem Unterschiede
der Verstellungswinkel der körperlichen
Achsen a2 und k2 entgegengesetzt gleich ist.
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In unmittelbarer Nähe der durch den Zei-,-er gs und die Winkelteilung
M gebildeten Anzeigevorrichtung befindet sich noch ein Regelwiderstand
N. Der Regelwiderstand A,7
ist dazu bestimmt, die Erregerstromstärke
zweier Elektromagneten zu beeinflussen, deren Anker P und Q an dem den Kreisel
der Hauptkreiselvorrichtung tragenden Kardanringe so befestigt sind, daß Lei ungleicher
Erregung der beiden Elektromagneten auf den Kardanring ein um die Achse dieses Kardanringes
wirksames Drehmoment ausgeübt wird, das seinerseits eine Verstellung der körperlichen
Achse a 2 zu# Folge hat. Zu diesem Zwecke sind die Erregerwicklungen Pl und Q' der
beiden Elektromagneten in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise so mit dem Regelwiderstande
N und einer Stromquelle R verbunden, daß die Elektromagneten in der Mittelstellung
des Regelwiderstandes N gleich stark erregt sind, während L-ei jeder anderen
Stellung die Erregerstromstärke in der einen Erregerwicklung um ebensoviel abnehmen
muß, wie sie in der anderen Erregerwicklung zunimmt. Der Regelwiderstand
N bildet also im Vereine mit den beiden Elektromagneten P, Pl- und
Q, QI eine Lenkvorrichtung, die es gestattet, die Winkelstellung der
stabilisierbaren körperlichen Achse al zu verändern.
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Für die Erläuterung der Wirkungsweise der beschriebenen Kreiselanordnung
sei angenommen, daß die Kreiselachsen der in Gang befindlichen Haupt- und Hilfskreiselvorrichtung
eine in bezug auf die Erdoberfläche lotrechte Stellung einnehmen, wobei eine an
der körperlichen Achse al der Hauptkreiselvorrichtung, z. B. durch ein (nicht dargestelltes)
Zielfernrohr, festgelegte Ziellinie wagerecht gerichtet ist. Es sei ferner angenommen,
daß sämtliche Ablesevorrichtungen sich in ihrer Nullstellung befinden und der RegelwiderstandN
so eingestellt ist, daß beide Elektro#-magneteP, Pl und Q, QI gleichmäßig
erregt sind.
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Von der Hilfskreiselvorrichtuno, kann, da diese keine nennenswerten
Drehmomente abzugeben braucht, mit großer Genauigkeit angenommen werden, daß ihre
Kreiselachse die Lage im Raume heibehält. Auch die Hauptkreiselvorrichtung hat zwar
das Bestreben, die Richtung der Kreiselachse im Raunie dauernd aufrechtzuerhalten;
sie wird aber nach kurzer Zeit mit Rücksicht auf die abzugebenden Drehmomente nicht
in der Lage sein, die ursprüngliche Richtung der Hauptkreiselachse in bezug auf
den Raum aufrechtztierhalten. Solange nun die Kreiselachsen der Haupt-und Hilfskreiselvorrichtung
einander parallel gerichtet sind und demgemäß auf den Zeiger gs des Empfängers
G, Gl, g2 keine Kraft ausgeübt wird, die den Zeiger gs aus
seiner ursprünglichen Winkelstellting zu verdrehen sticht, behält der Zeiger
g3 seine ursprüngliche, auf den Nullstrich der Einteilung M gerichtete Stellung
bei. Sobald aber die Kreiselachse der Hauptkreiselvorrichtung unter der Wirkung
des abzugebenden Drehmomentes eine ihrer ursprünglichen Richtung tenachbarte Richtung
im Raunie einnimmt und dementsprechend auch die Ziellinie des Fernrolires ihre Richtung
in bezug auf den Raum ändert, erfährt der Geberanker B durch Verinittlung des Getriebes
al, bl eine Winkelverstellung, die einen entsprechenden Ausschlag des zugehörigen
Empfängerankers gl und damit des Zeigers gs zur Folge hat. je nach dem Ausschlage
des Zeigers g3 stellt man den Regelwiderstand N im einen oder anderen
Sinne so ein, daß die nunmehr ungleich erregten Elektromagnete P, Pl- und
Q, Ql- ein Drehmoment auf den den Kreisel tragenden Kardanring ausüben,
welches seinerseits die Kreiselachse in die ursprüngliche Richtung in L-ezug auf
den Raum zurückführt. Auf diese Weise werden zunächst die Abweichungen der Richtung
der Hauptkreiselachse und damit der an der körperlichen Achse al festgelegten Ziellinie
beseitigt, die ihren Ursprung in dem Umstande haben, daß die Hauptkreiselvorrichtung
Arbeit leistende Drehmomente abzugeben hat, während die Hilfskreis#Ivorrichtung
praktisch reibungsfrei läuft. Um nun noch zu erreichen, daß die Drehachse der Hauptkreiselvorrichtung
dauernd ihre lotrechte Richtung in bezug auf die Erdoberfläche beibehält, ist es
erforderlich, den Einfluß der Erddrehung sowie einer Ortsveränderung des Kreiselortes
in bezug auf die Erde zu beseitigen. Zu diesem Zwecke wird dem GebergehäuseB1 durch
Vermittlung der Handräder C, D und E eine Verstellung erteilt,
die sich den Drehwinkeln der einzelnen Handräder C, D und
E entsprechend algebraisch zusammensetzt und dem Einflusse der Erddrehung
(geographischen Breite) sowie Ortsveränderung des Kreiselortes (Kursrichtung und
Geschwindigkeit des die Kreiselanordnung tragenden Schiffes) Rechnung trägt. Die
Verstellung des Gebergehäuses B2 hat zur Folge, daß der Zeiger g' des zugehörigen
Empfängers einen dem Verstellwinkel gleichen Ausschlag erfährt. Man stellt dementsprechend
den Regelwiderstand N
je nach dem Ausschlage des Zeiger gs im einen
oder anderen Sinne so ein, daß die nunmehr ungleich erregten Elektromagnete auf
den den Kreisel tragenden Kardanring ein Drehmoment ausüben, welches seinerseits
det
Kreiselachse und damit auch der körperlichen Achse a' eine Verstellung
erteilt. An der erwähnten Verstellung der körperlichen Achse & nimmt auch über
das Getriebe al, bl der Ge-Leranker B und damit der Zeiger g3 des zu-#ehöriggen
Empfängers teil, und zwar erfolgt die Drehung des Zeigers gs in einem der zuletzt
erwähnten Drehung dieses Zeigers entge',',engesetzten Sinne. Sobald im Verlaufe
der Drehung der Zeiger gs seine auf den Nullstrich zeigende -ivlittellalge wieder
erreicht hat, wird der Regelwiderstand N,' wieder so eingestellt, daß die heiden
Elektromagnete gleichmäßig erregt sind und demgemäß kein Drehmoment auf die Kardanachse
des Hauptkreisels mehr ausühen. Die Kreiselachse und damit auch die an der körperlichen
Achse a,' festgelegte Ziellinie kommen daher rasch in ihrer neuen Stellung zur Ruhe.
Die Verhältnisse sind so gewählt, daß die Kreiselachse der Hauptkreiselvorrichtung
in ihrer neuen Stellung wieder lotrecht zur Erdoberfläche steht und demgemäß die
an der körperlichen Achsea2 festgelegte Richtung wieder wagerecht liegt.
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Sobald im weiteren Verlaufe der Kreiseldrehung der Zeiger gs einen
Ausschlag macht, wird die Kreiselachse der Hauptkreiselvorrichtung durch entsprechendes
Einstellen des Regelwiderstandes X so lange verstellt, bis der Zeiger
g3 wieder auf Null zeigt. Das gleiche geschieht jedesmal dann, wenn
dem Zeiger g3 durch Drehen eines der Handräder C, D oder
E eine zusätzliche Verstellung erteilt worden ist.