DE367390C - Elektromagnetischer Antrieb fuer parallaktisch aufgestellte astronomische Geraete - Google Patents

Description

• Elektromagnetischer Antrieb für parallaktisch aufgestellte astronomische Geräte. Die Aufgaben der modernen Astrophysik erfordern vor allem eine genaue und sicher arbeitende paralla'ktische Bewegung und Feinstellung des Gerätes, besonders bei den photographischen, spektroskopischen und mikrometrischen Arbeiten.
• Aber trotz -der Erfolge ides astronomischen Gerätebauies ,der letzten Zeit war die Ftage nach einem einfachen und s'ic'her arbeiteniden Werk für die Nachführung nicht vollständig gelöst. Man (begnügte sich meistens mit den alten Formen ider Machführung und Regelung ,durch ein Uhrwerk mit Reibungsregler, Federpendel oder sogar Winldfang; oder man baute 4n ein altes Werk eine sogenannte elektrische Sekundenkontrolle ein. Es blieb jedoch immer ein verwickeltes unid ungenau gehendes Uhrwerk, das durch .einen ebenso verwickelten Regler überwacht werden mußte.
• \ach der Erfindung fällt .das Uhrwerk mit der Aufzugs- und Regelungsvorrichtung fort. Das ganze Werk nimmt die einfache Form eines Elektromagneten als Traktor und eines mit iihm s_vnchroniss!erten Pendels Tals Regler an.
• .Man hat bis jetzt ausschließlich @di!e ohne Unterbrechung gehenden Laufwerke angewendet. Versuche haben jedoch gezeigt, daß die träge Masse eines Fernrohrs niemals in Schwingungen kommen kann, wenn Stöße durch eine ruckweise Bewegung in bestiinmter Frequenz erfolgen. Ferner lassen sich solche Schwingungen durch entsprechende Abstimmung der FernriohrschWingungen gegenüber den Schwingungen des Regielpendels vollkommen unterdrücken. Angenommen, irgend ein Pendel schließe bei seinen Schwingungen einten Stromkreis, iin welchem sich ein Elektromagnet befindet, dessen Anker dadurch jed@esmal angezogen und wieder losgelassen wird. Bei jeder dieser Bewegungen wird mittels einer Klinke, die mit dem Anker verbunden ist, ein Zahnrad um einen Zahn weitergeldreht. Das Zahnrad sitzt unmittelbar auf der Spindel des Uhrkreises und hat eine solche Zahl der Zähne, .daß das Äquatorell der Bewegung des Gestirns genau folgt. Das Fernrohr bekommt also schnell nacheinander folgende Anstöße. Da es aber ein .großes Trägh.eitsmoment hat, so werden die Stöße niemals im Bilde störend sein, sobald die richtige Frequenz getroffen und die Resonanzerscheinung vermieden .ist.
• Ein Pendel sei nach der Sternzeit eingeregelt und erzeuge vier Stromstöße in jeder Sekunde. Der Uhrkreis .des Fernrohres bat gewöhnlich 720 Zähne, so daß die Spindel in i2o Sekunden eine Umdrehung macht. Das Zahnrad, welches unter Zwischenschaltung einer Übersetzung i : 6 mit der Spindel gekuppelt ist, soll sich also in 2o Sekunden einmal umdrehen. Da in jeder Sekunde der Anker viermal hin und zurück geht, wodurch das Zahnrad um 8 Zähne weitergedreht wird, sc mußdieses, um die richtige Geschwindigkeit zu erreichen, 8X2o Zähne= i 6o Zähne haben.
• Auf diese Weise bekommt das Fernrohr von idem Pendel eine vollkommen synchrone, ruckweise Bewegung mit der Periode von 1J" Sekunde und einer theoretischen Amplitude (im Fernrohrbilde) von cos n, mithin etwa i,g" am Äquator. Praktisch ist aber die Schwankung des Fernrohres noch geringer, (da dieses ja nach der Länge und Masse eine viel größere Periode Ader Eigenschwingungen hat und in ,der kurzen Zeit von 1/g Sekunde nur eiinen Teil (z. B. 1i1") seiner Schwingung vollenden kann. Demnach reduzieren sich die Schwankungen im Bilde auf o,ig" cos d.
• Durch Interferenz können .diese Schwingungen stark schwanken. Bei richtiger Abstimmung können sie sogar ganz beseitigt werden. Bemerkt sei, daß der Einfluß der Luftunruhe auf das Zittern der Bilder diesen Betrag um das Mehrfache übersteigt.
• Sehr einfach gestaltet sich die elektrische Feinbewegung. Der Beobachter 'hält in der Hand eine Taste mit zwei Knöpfen. Beim Druck auf den einen Knopf wird der Strom ausgeschaltet: das Fernrohr steht still. Das Niederdrücken ödes anderen Knopfes .bewirkt am Pendel das Einschalten eines '#\7ebenkontäktes, so daß in der gleichen Zeit @die doppelte Zahl der Stöße ,auf das Fernrohr Übertragen und dementsprechend auch die Geschwindigkeit der Bewegung bis auf das Doppelte erhöht wird.
• Auf diese Weise kann ein Gestirn sehr genau und bequem auf dem Fadenkreuz gehalten und Refraktionswirkung oder Eigenbewegung ausgeglichen werden.
• Ist das Pendel genau auf Sternzeit eingeregelt, so bewegt sich das Fernrohr so sicher, idaß auch nach Stunden keine Abweichung des Sterns vom Faden bemerkbar äst. Durch entsprechende Verlängerung oder ,`er'kürzung des Pendels kann auch die Geschwindigkeit einfies beliebigen Gestirns eingestellt werden.
• Ein besonders wichtiger Vorteil ist die Unabhängigkeit der Geschwindigkeit des Fernrohrs von oder Belastung, .denn die treibende Kraft (Elektromagnet) hat immer genug Überschuß, um alle inneren Widerstände zu überwinden. Eine Überlastung des Okularendes um mnehrere Kilogramm (Spektrognaph, Kamera usw.) ändert die Bewegung des Fernrohres in keinem Maße, was bei andieren Reglern nicht immer der Fall ist.
• Ein zweiter Vorteil ist darin zuerkennen, daß das regelnde Perudel vom Fernrohr getrennt, unter günstigeren Ar-,eitsv,erhältnissen (Raum mit gleicblbleibiender Temperatur und Luftdruck) aufgehängt, auch gleichzeitig zum Antrieb mehrerer Instrumente benutzt werden kann. Auch die Unannehmlichkeiten des Aufedehhens, des Ablaufens der Gewichte usw. fallen fort.
• Der Stromn@7erbrauch @@st sehr gering. Ein schwergehender fünfzölliger Refraktor mit drei photographischen Fernrohren, der für Antrieb idurch ein gewöhnliches Uhrwerk 25 kg schwerer Treibgewichte braucht, hat -bei dem neuen Antrieb nur o,ooi Kilowattstunden

  nögg. Es .kann beliebige .Stromart benutzt

  wenden. Mittels passender Wiiderstänide kann

  man die Stromstärke auf .das nötige Maß

  bringen und durch Parallelschaltung von Anti-

  funkenspule und Kondensator idien istörenden

  Funkten am Pendel'kontikt unberidrücken. Ein

  Ouecksilberikonta'kt arbeitet an dieser Stelle

  am sichersten. Das Eintneten von Resonanz-

  erscheinung Warf niicht zugelassen wenden.

  Um die schädlichen Koinzidenzen zu vermei-

  den, müssten die Stromstöße des Pendels zu

  den Eigenschwingungen des Fernrohres in-

  kommensurabel stein, was am einfachsten

  durch entsprechende Abstimmung =erreichen

  ist. Bine elastische Kupplung des Elektro-

  magneten riiit [dem Instrument kann die

  etwa vorhandenen Sc'hwan'kungen noch mehr

  schwächen. ' D-ie Spindel und der Uhrkreis

  müssen vollkommen frei von pieriodischen

  Fehlern sein, Ida sIe.ein genau gehender Mecha-

  nlismus am klarsten zur Geltung kommen läßt.

  Das ganze -Gerät zum Antrieb :eines Fern-

  rö'hres nach der :Erfindung zerfällt in zwei

  Teile, nämlich dem Traktor, der am Fernrohr

  befiestigt -ist, udd' ,den Kontakten am Pendel

  einer Uhr, die diem Traktor Stro.tnstöße geben

  und gleichzeitig als Feinbewegung wirken.

  Der Traktor in der Form ,einer Büchse hat

  einen sehr leinfachen und gedrungenen Bau

  und l.äßt sich an jcidem 'Gerät anbrtingen. Eine

  bieliiieb.ige Pendeluhr kann die Kontakte auf-

  nehmen und Idas Fernrohr regeln.

  I. T r a ik t o. r (Abt. i und 2,).

  Sämtl'ic'he Teile des Traktors isinid in einer

  zylindrischen Büchse a, welche mittels eines

  aufschrauhbanen :Deckels b mit gerändertem

  Rand verschließbar eist, untergebracht. Der

  Boden dieser iBüchse hat in der Mitte einen

  Zuguß c', Id-er das Logier für die Achse i des

  Zahnraides d bildiet. Auß.erldem befinden sich

  noch zwei gegenüberliegende Zugüsge 2 unid 3

  am Umfang der Büchse, welche für die Auf-

  nahme der Riegelschrauben d. und; 5 dienen, und

  auf edier einen Seite eiin flacher Zuguß 6. Letz-

  terier gestattiet, das ganzie Werk mittels zwelier

  Bolzen an der Fernrohrsäule in -der Nähe der

  Uhrspindel zu -befestigen. Zwei von :der

  Büchse ,isolierte Kllemmen 7, 8 führen dem in,

  Inniern der Büchse befindlichen Elektro-

  .magnIeten dien Strom zu.

  Der Elektromagnet besteht aus eiiner Eisen-

  brücke e; welche .mtit zwei Schrauben g, io an

  der Wand der Büchse befestigt ist unid aus zwei

  Eisenpolen f, g, :die von einem Ende in :die

  Eldctromagnetenbrücke e eingeschraubt sind

  und am andienen Ende idie flachen Polschuhe

  tragen. Auf die Pole f, g - siind die Holz-

  spulen .h, i aufgesteckt, die eiine :dem Strom

  -entsprechende Drahtwicklung halben.

  Um die Erschütterungen heim Arlbeiten des

  Ankers möglichst zu verkleinern, ist er be-

  sonders leicht gebaut. Er besteht aus einer

  :dünnen Eisenplatte i i, welche lauf der drein

  Zahnrad d zulie@genden .Seite in das Segment

  12, ausläuft, worauf die Stahlfieldern 13, 1q.

  mittels der ,Schrauben 17, 18 hefestigt sind.

  Mit Hilfe der Lochschrauben 15, 16 kann die

  Spannung diieser Feidier beliebig geregelt

  werden.

  Die Führung des Ankers geschieht auf

  folgernde Wdisfe. Das Segment 12, ist bei h

  durchbohrt und gleitet beii seiner Bewegung

  auf der Regelschrattbie q.. Außerdem ist in k

  eine Führungsstange ig eingeschraubt, idie bei

  2o in einer entsprecheniden Bohrung Bier Elek-

  tromagnetenbrücke e gleitet. Auf idieser

  Seite billdiet dlie Riegelschraube 5 einen An-

  schlag für ig. Auf diese Weise .ist die Füh-

  rung des Ankers gesichert. Letztere ist

  noch durch :die ,Schrauben q. und 5 leicht

  regelbar. Sämtliche Anschlagflächen bei den

  Schrauben q., 5 und an der Stange ig sind mit

  Hartgummi versehen, um Gieräusche mög11ichst

  zu dämpfen.

  Zum Zurückreißen des Ankers dient eine

  starke Spiralfeder 21, welche auf die Stange

  ig aufgesteckt ölst. Die Bewegung ides Ankers

  überträgt sich auf das Zahnrad mittels der

  Federn 13, 1q., denen Haken in die schrägen

  Zähne :des Zahnrades. d eingreifen und ihm

  eine Drehung mitteilen. - Durch das Über-

  setzungsrad wird, idiese Drehung auf die Uhr-

  spindel dies Fernrohres übertragen.

  II.:Kon:tali: teiinrichtungamPen-

  d ie 1 (Abt. 3 his 8).

  Der zur Erzeugung der ruckweise folgen-

  den Stromstöße dienende OOwecksilherkontakt

  ist derartig gebaut, daß seine Anbringung an

  dem Piendel jeder Uhr mit i- oider 1/2-;Sekun-

  denschwingungen möglich ist, wobei die Fre-

  quenz nach Beltielbien veränderlich ist. Diese

  Kontakteinrichtung zerfällt in zwei Teile.

  i. Stahl- oder Platinkontakte an der Pendel-

  stange, 2. Quecksilberkontakte am Uhr-

  gehäuse.

  Bei den Schwingungen -des Pendels ikominen

  erstere in Berührung mit den Quecksilber-

  kuppen der letzteren und- schließen so

  periodisch Iden ':Strom.

  Dtie Stahlkontakte können an der Pendel-

  stange auf beliebiger Höhe -(je nach Größe des

  Schwingungsbogens) befestigt `verdien, und

  zwar mittels dreier Metallplättchen 22, 23, 2d.,

  zwischen @d'enen die Stahlkontakte 25 in

  nötiger Zahl und Entfernung einerseits und

  die Penidelstange L anderseits vermittels der

  Schrauben 26 geklemmt werden ;können.

  Da die iGeschwindiigkelit dies Pendels in

  irgendeinem Punkt ides Schwingungsbogiens

  e 'ine Sinusfunktion ist (harmonlische iSchwin-

  gungen), so muß die Entfernung der Kontakte

  voneinander,. ida zwischen einzelnen Stößen

  gleiche Zeiten liegen sollen, in Form einer reziproken, also -Kosinusfurikttion, dargestellt «,erden, und zwar zweckmäßig durch die Gleichung wabei ist: E d'ie gesuchte .Entfernung von .der N ullage des Pendels (positiv nach der einen Seite, negativ nach der anderen Seite gerechnet), n die Zahl der Kontakte, in diie Ordnungsnummer des Kontali:tes von rechts oder von links gezählt und r- die Länge des SchwingungSbogens. Bei einem Sekundenpendel mit vier Kontakten bei jeder Schwingung ist die Entfernung der Kontakte von 'der Nullage z. = 0,46-,;2. = o, 292 ;,3.=- 0,i92 ; 4= -0,46z der ganzen Länge des Sch«.N.ingungsbogens.
• Die Ou;eck§ilberkontakte 27 sind an dem Uhrgehäuise mittels der Stange o und Klemme p' befestigt. Sie sind zwecks Regelung ebenso wie die Stahl:kontalcte nach allen Seiten verstellbar. Die Klammern p' können auf beliebiger Höhe an der Stange o mittels (?cr Schraube 28 'befestigt werden. Von der einen Seite trägt sie eine Metallplatte q, von der anderen Seite eine ,Stahlfeder r, 'welche mit den Klemmen 30, 31 in Verbindung stehen. Schraube 29 gestattet, die Stahlfeder r fest anzuziehen.
• Zwischen Platte q und Feder r sind die eigentlichen Quiecksilberkonta@kte 27 etingeklemmt. Sie bestehen aus kleinen Glasfläschchen rrr, it, die mit Quecksilber ,gefüllt und in ein Messingstück von quadratischer Form eingekittet sind. Diese Messingfassung hat unten Schrauben 32, um die Größe 'der Ouecksilbierkuppen regeln zu können. Die Messingstücke 33, 3-1- sind durch -de Hartägummiplättchen 35", 35" einseitig gegen q und r isoliert, so ,daß die Qu,ecksiilberfläschchen nur mit den K lerntnen 30, 31 verbunden sind.
• Gewöhnlich, id. h., wenn das Fernrohr der parallaktischen !Bewegung des Gestirns folgt, ist nur -der Hauptkontakt za eingeschaltet. Hat sich dagegen das Gestirn vom Faden weg nach links .entfernt, so wird der Nebenkontakt @ein-,geschaltet, und das Fernrohr bewegt sich schneller, da ihm in der gleichen Zeit die doppelte Zahl der Impulse zugeteilt werden. Bei' der Abweichung nach rechts wird der Strom einfach ausgeschaltet. Diese Handgriffe werden mit Hilfe einer Taste (Abb. 9 und io), .die 'der Beobachterin der Hand hält, ausgeführt. Sie besteht aus elinem Griffe 36 und einem dren@eckigen Knopf s mit zwei Knöpfen 37 und 38, zwischen denen ein Hebel liegt, der 37 oder 38 auf längere Zeit ,in Tätigkeit zu setzen gestattet. Beim Eindrücken dies Knopfes 37 steht das Fernrohr still, beim Einschalten von 38 kommt der Nebenkontakt zur Wirkung, und dem Fernrohr wird eine beschleunigte Bew egung mitgeteilt.
• Die Schaltung der Anlage ist in Abb. i i dargestellt. Bei t !befindet sich der Elektrotnagnet (Traktor), 2c ist die Taste in der Hand des Beobachters, wobeü 37 Ausschalter, 38 Einschalter ist. v ist -das Pendel der regelnden Uhr, zz Haupt- und m 'Nebenkontakt, w Antifunkenspute und x Kondensator.
• Die Beseitigung des Funkens kann auch auf andere Weise geschehen.
• Schaltwerke, aus Elektromagneten und Zahnrad bestehend, hat man fürelektrische Synchronisierung von Uhren bereits angewendet. Bei dem neuen Antriah parallaktisch aufbestellter Geräte ist diese bekannte Form dem anderen und neuen Zwecke in besonderer Weise angepaßt worden.

Claims (4)

1. PATENT-ANspRücHE: i. Elektromagnetischer Antrieb für parallaktisch montierte astronomische Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument schrittweise durch eine elektromagnetische Vorrichtung gedreht wird, deren Betriebsstrom durch aine Uhr regelmäßig geschlosssien und unterbrochen Wird.
2. 2. Antrieb nach Anspruch i, daidurch gekennzeichnet, @daß zur Erzielung einer stoßfreien .Bewegung Mittel vorgesehen sind, um Eigenschwingungen .des Gerätes und Kontaktfrequenz des Betriebsstromes auszugleichen.
3. 3. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeiichnet, daß zum Zwecke der Beschleunigung der Bewegung ein oder mehrere Nebenkontakte angeordnet sind.
4. 4. Antrieb nach Anspruch i und 3, da-,durch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung sowohl an der Stunden- wie an der Deklinationsachse angebracht ist. .