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Kardanisch gelagerte Kreiselvorrichtung mit einem Hauptkreisel und
einem am Lagerkörper des Hauptkreisels gelagerten Hilfskreisel. Den Gegenstand der
Erfindung bildet eine solche kardanisch gelagerte Kreiselvorrichtung mit einem Hauptkreisel
und einem ani Lagerkörper des Haupfkreisels schwingbar gelagerten Hilfskreisel,
bei der die Schwingungsachse des Hilfskrejsels auf der durch die Dreh- -und die
eine Kardanachse -des Hauptkreisels bestimmten Ebene senkrecht steht und ider Hilfskreisel
mit einer Stromschlußvotrichtung ausgerüste.t ist, deren
Teile an
den Lagerkörpern des Hilfs- und Hauptkreisels befestigt sind und die bei einer Schwingungsbewegung
!des Lagerkörpers des Hilfskreisels in bezug auf den Lagerkörper des Hauptkreisels
durch Vermittlung einer motorischen Vorrichtun:- ein Dreihmoment uni die zur Schwingungsachse
des Hilfskreisels parallele Kardanachse auszuüben vermag.
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Auf ;der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgeggenstandes
eine mit zwei Hilfskreiseln und einer Zielvorrichtung ausgerüstete zum Aufstellen
auf einem Schiffe bestimmte Kreiselivorrichtung veranschaulicht, und zwar zeigt
Abb. i einen senkrechten Schnitt idurch die Vorrichtung, Abb. 2 eine zu,iii Teil
im Schnitte gehaltene Ansicht der Abb. i, von links gesehen, und ,Abb.
3 die zu Abb. i gehörige Oberansicht. A bezeichnet den Hauptkreisel,der
Kreiselvorrichtung, der mittels eines Rahmens B, zweier koachsialer Zapfen b:1,
b', eines zweiten Rahmens C und zweier koachsialer Zapfen cl-,
C2 in einem Rahmen D kardanisch aufgehängt ist. Der Raihmen
D ist seinerseits an einem feststehenden Schiffsteile in Ader aus der Zeichnung
ersichtlichen Weise schwin,-bar aufgehängt. Der Hauptkreisel A
besitzt eine
aufrechte Drehachse und erhält seinen Antrieb durch einen (nicht dargestellten)
Elektromotor. Auf das durch den Rahmen C hindurchragerde Ende des Zapfens
b2 ist der drehbare Teil eines kleinen Elektromotors B3 (Abb. i und 3) aufgekeilt
dessen feststehender Teil auf einer an dem Rahmen C angeordneten Lagerplatte
c' sitzt. Auf der dem hlotor B3 gegenüberliegenden Seite des Rahmens C ist
ein Gegengewicht C-1 angeordnet"durch,das der Schwerpunkt des Rahmens
C in den Schnittpunkt der Kardanachsen verlegt wird. An dem aus dem Rahmen
D herausragenden freien Ende des Zapfens C2 ist ein Zielfernrohr
C' (Abb.:2 und 3) derart befestigt, daß seine Ziellinie d#r Achse der Zapfen
b', b' parallel ist. Außerdem ist auf dem aus dem Rahmen D
herausragenden
Teile des Zapfens c2 ein Zahnrad c' (Abb. 2 und 3) befestigt, Idas mit einem
am Rahmen D gelagerten Ritzel d'
(Abb. 2) in Eingriff steht und zum
Antriebe des (nicht dargestellten) Gebers einer elektrisdiien, die Richtung der
Ziellinie des Zielfernrohres C5 übertragenden Ferneinstellvorrichtung dient.
Auf das durch den Rahmen D
hindurchraggende Ende des Zapfens cl ist der drehbare
Teil eines kleinen Elektromotors Cl aufgekeilt, dessen feststehender Teil am Rahmen
D angeordnet ist.
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Auf einer an Ader Unterseite,des Rahmens B vorgesehenen Platte b'
sind zwei abwärts "-,erichtete Lagerböcke b5 befestigt, an denen i mittels
koachsialer Zapfen el ein Rahmen E
(Abb. i und :2) schwingbar gelagert ist.
Die gemeinschaftliche Achse der 'Zapfen el steht auf der durch die Drehachse des
Hauptkreisels A und der Zapfen b', b 2 bestimmten Ebene (-Mittelebene
des Rahmens B) senkrecht,und kreuzt die Achse der Zapfen bl, b2.
In
dem Rahmen E ist ein Hilfskreisel F (Abb. i und 2) drehbar gelagert, der
seinen Antrieb ebenfalls durch einen (nicht dargestellten) Elektromotor erhält.
Die Drehachse des in bezug auf die Achse der Zapfen el im in-differenten Gleichgewichte
befindlichen Hilfskreisels F schneidet die Achse der Zapfen el senkrecht.
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An dem unteren Ouerbalken des Rahrnens E ist ein nach unten
gerichteter Finger e2 befestigt, dessen freies Ende e' (Abb. i und 2) rechtwinklig
abgebogen und als Stronischlußstück ausgebildet ist. An der am Rahmen B sitzenden
Platte V sind zwei abwärts gerichtete Bügel b1-0 von der aus der Zeichnung
(Abb. i und :2) ersichtlichen Form befestigt, deren freie Enden bc ebenfalls als
Stromschlußstücke ausgebildet sind und zu beiden Seiten des Stromschlußstückes el
in geringem Abstan,de von #diesem, liegen. Die Stromschlußstücke e' und bl; bilden
zusammen mit einer (nicht. dargestellten). Stromquelle und dem Motor G" Teile eines
Stromkreises, der durch die Berührunig &s Stromschlußstückes es miteinem der
Stromschlußstücke b6
geschlossen wird und #dessen Strom ;den Anker des Motors
C" im einen oder ianderen S-inne zu idrehen vermag. In der Stellung, bei der das
Stromschlußstück el in der Mitte zwischen den beiden Stromschlußstücken bl; liegt,
ist der Rahmen E gegenüber dein Rahmen B mittels zweier zu beiden Seiten
des Rahmens E liegender Schraubenfedern G, die einerseits an
je einem Lappen el des Fin-gers e 2 t' und andererseits an den Bügeln
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angreifen, nachgiebig festgestellt.
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An :dem Rahmen B sind außerdem zwei nach oben gerichtete Lagerböcke
bl befcsti,--t an 4enen mittels zweier koachsialer Zapfen hl ein Rahmen H schwingbar
gelagert ist. Die gemeinschaftliche Achse der Zapfen h11 liegt in Ader durch die
Drehachse des Hauptkreisels A und der Zapfen b', b'- bestimmten
Ebene (Mittelebene des Rahinens B) und ist der Achse der Zapfen bl-, b2
parallel.
In dem Rahmen H ist ein Hilfskreisel J gelagert, der seinen An-
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trieb ebenfalls durch einen (nicht #dar-Elektromotor erhält. Die Drehachse
des in bezug auf die -,#,ase-,der Zapfen b', b2 im indifferenten Gleichgewichte
befindlichen Hilfskreisels J schneidet die Achse j ,der Zapfenhl unter einem
rechten Winkel.
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An dem oberen Querbalken des Rahmens H
ist
ein nach oben gerichteter -Finger hl befestigt, dessen freies Ende k3 (Abb.
i und 2) rechtwinklig abgebogen und als Strornschlußstück ausgebildet ist. An dem
Rahmen B sind zwei Bügel b11 befestigt, deren freie Enden b' ebenfalls als Strornschlußstücke
ausgebildet sind und, zu beiden Seiten des Stromschlußstückes hs in geringem Abstan#de
von idiesem liegen. Die Stromschlußstücke 10
und b1' bilden ;zusammen
mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle und dern Motor BI Teile eines Stromkreises,
der durch die Berührung des Stromschlußstückes h' mit einem der Stromschlußstück--
b' geschlossen wird .und dessen Strom iden drehbaren Teil des Motors im einen oder
anderen Sinne in Drehun'g zu setzen vermag. In der Stellung, bei der das Stromschlußstück
hl in der Mitte zwischen den Stromschlußstücken b9 liegt, ist der Rahmen
H gegenüber dem Rahmen B mittels zweier Schraubenfedern K, die einerseits an
je einem Lappen h' ides Fingers hl ,und andererseits an ;den Bügeln b" angreifen,
nachgiebig festgestellt. Die Gesamtanordnung ist so getroffen, daß der Gesamtschwerpunkt
ider Kreiselanordnung angenähert in den Schnittpunkt der Kardanachsen,
d. h. der Achsen ider Zapfen bl-, b' und cl, cl fällt, so ,daß sich die Anordnung
angenähert im indifferenten iGleichgewichte befindet.
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Für die Erläuterung der Wirkunggsweise der beschriebenen Kreiselvorrichtung
sei angenommen, -daß sämtliche Teile, die -aus der Zeichnung ersichtliche Stellung
einnehmen, bei der insbesondere idie Zielänie des Zielfernrohres C5 wagerecht liegt
und,die Drehachsen ,der drei mit großer Winkel-,eschwindigkeit im Laufe befindlichen
Kreisel A, F und 1 lotrecht stehen.
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Führt nun z. B. Ader an einem feststehenden Schiffsteile gelagerte
Rahmen D Schlingerbewegungen um die Achse d#r Zapfen.c1, c2 aus, so wälzt
sich das eum Antriebe des-(nicht idargestellten) Gebers der Ferneinstellvorrichtung
bestimmte Ritzel d- auf dem unter -dem Einflusse des HauptkreiselsA seine
Winkelstellung im Raume beibehaltenden Zahnrade c6 ab. Durch das Zusammenarbeiten
der Räder d-, c6 wird auf die durch die Zapfen cl-, cl bestimmte
Kar,danachse ein Drehmoment ausgeübt, das den RahmenC um die Achse Üer Zapfenel,
e2 zu drehen sucht. Der Rahmen C kann jedochnach den Kreiseligesetzen eine
merkbare Drehung nicht ausführen, das Drehinoment-bewirkt vielmehr eine kleine Drehung
Ües Rahmens E ides Hilfskreisels F um die Achse der Zapfen e:l. Diese Drehung
vermögen die Federn G nicht zu verhindern, und es erfolgt daher ein Ausschlag
ides Fingers el. Bei dem Ausschlage des Fingers e2 kommt idas an seinem freien Ende
befindliche Stromschlußstück e' in leitende Berührung mit einem der beiden Strornschlußstücke
b6. Dadurch wird der eine (nicht dargestellte) Stromquelle imd. (den Motor
C7 enthaltenide Stromkreis geschlossen, und der Anker de§, Motors
C" beginnt auf den Zapfen, cl ein Drehmoment auszuüben, das den Rahmen
G um die Achse der Zapfen cl, cl zu drehen sucht. Das auf tden Rahmen C wirkende
Drehmoment hat natürlich ebenfalls eine Drehung des Rahmens, E
um die Achse
der Zapfen el zur Folge. Die elektrischen Verbindungen für den :den Motor C7 enthaltenden
Stromkreis sind so gewählt, daß der Sinn des bei der Berührung der Stromschlußstücke
el, bl auftretenden Drehmomentes, eine solche Drehung des Rahmens, E zur
Folge hat, die der durch das Zusammenarbeiten der Zahnräder d-1, c' hervorgerufenen
Drehung dieses Rahmens entgegengesetzt ist. Sobald daher z. B. in einem Umkehrpunkte
der Schlingerbewegung des Rahmens D das durch idas Zusammenarbeiten der Räder
d:1, c6 hervorgerufene Drehtnoment gleich Nuli wird, wird sich,das Stromschlußstück
e' wieder von demi enigen Stromschluß--#tücke b6 entfernen, mit dem es bisher
in Berührung gestanden hatte, und es verschwindet Jaher auch das vorher durch iden
Motor Cl z:rzeugt-e Drehmoment. Die Wirkung des durch das Zusammenarbeiten der Zahnräder
d-, c6 erzeugten, um die Kardanachse C 1, C ' wirksamen Drehmomentes wird
daher in jedem Augen-blicke durch das Auftreten eines vom Motor Cl' erzeugten, entgegengesetzt
wirkenden Drehmomenteswieder aufgehoben, so daß (das Zusammenarbeiteni der Zahnräder
d', c6 keine'Schwingbewegung (des kahnens B und damit der Hauptkreiselachse zur
Folge häben kann. Da der Rahmen B seine Winkellage iri bezug auf den Rahmen C beim
Zusammenarbeiten ider Räder d', cl nicht ändert, liegt auch für den
Rahmen H ,des Hilfskreisels 1 keine Veranlassung vor, eine Schwingbewegung
in bezug auf Aden Rahmen B aus.zuführen. Das zum Antriebe des (nicht dargestellten)
Gebers ;der Ferneinstellvorrichtung erforderliche Drehinoment wird also vom Motor
C' aufgebracht, ohne daß ein Auswandern der Kreiselachse eintreten könnte.
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In entsprechender Weise erzeugt der an die Stromschlußvorrichtung
hl, bl ides Hilfskreisels J angeschlossene Motor B' Bein um idie Achse der
anderen Kardanachse (Achse der Zapfen bl, bl) wirksames, Drehmomente wienn durch
irgendeine störende, Kraft, z. B. Reibungskräfte, ein Drehmoment auf :den RahmenBausgeübt,wirid.
IndiesemFaltewirkt nämlich auf den Rahmen H ein Drehmoment ein, das diesen .um die
Achse der Zapfen hlzu
drehen sticht. Diesem Drehniornente vermögen
die Federn K nicht zu widerstehen, und es erfolgt daher ein Ausschlag des das Strornschlüßstück-
10 tragenden Fingers h.
Bei dem Ausschlage komnit (las Strornschlußstückh#'#
mit einem der beiden Strornschlußstücke bl in leitende Berührung. Dadurch wird ein
eine Stromquelle und den MotorB-enthaltender Stromkreis geschlossen, und, der Anker
des '.#lotorsB'#' beginnt auf den Zapfen b` ein Drehnioment auszuüben, das
den Rahmen B um die Kardanachse bl, b2 und den Rahmen H um die Achse der Zapfen
li.1- zu drehen sticht. Die:elektrischen Verbindungen für den den MotorB' enthaltenden
Strom_ kreis sind so gewählt, daß der Sinn des bei der Berührung der Stro;nscblußstücleit--,
h' auftretenden Drehinornentes eine solche Drebunly des Rahinens H zur Folge hat,
die Ader durch die störende Kraft hervorgerufenen Drehung dieses Rahmens entgegengesetzt
ist. Das Stromschlußstück h3 wird daher so lange an einem Ader Stroinschlußstücke,
b'
anliegen, als sich die durc#h die störende Kraft und den Motor B'# hervorgerufenen
Drehrnomente das Gleichgewicht halten, und es wird nach #de-in Verschwinden des
rhirch, die störende Kraft hervorgerufenen Drehmo4ientes sich wieder von demjünigen
Strornschlußstücke entfernen, mit dein es vorher in Berührung gestanden hatte. Die
Wirkung des durch die störende Kraft erzeugten Drehmomentes, das nach den Kreiselgesetzen
eine Schwingbewegun- des Rahmens C und damit des Zielfernrohres
C5
hervorzurufen sucht, wird also durch ein entgegengesetzt gerichtetes Drehrnornent
aufgehoben, bevor ein endlicher 2#xisschlag der Kreistlachse oder fles Zielfernrohres
eintreten kann.
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Die beschriebene Kreiselvorrichtung bietet demnach die Mö#gliclikeit,
an einer durch den Hauptkreisel stabilisierten Achse Arbeit leistende Drehmomente
auftreten zu lassen, ohne (laß ein Atiswandern der Hauptkreiselachse und damit der
aufrechtztierhaltünden Richtung (Ziellinie des Fernrohres C`) hier-(Iiirch hervorgerufen
werden könnte.
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Es wäre natürlich den Hilfskreisel H., J ii,ebst der
zu-ehöri-en Stromschlußvorriclitung h-, b' unddern an diese an-,geschlossenen
MotorR3 wegzUlassen. Die beschriebene Einrichtung bat aber den Vorteil, daß auch
die uni #die Kardanachse bl, b2 -wirksamen störenden Kräfte keinen die Richtung
der Hauptkreiselachse verändernden Einfluß ausüben können.