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Vorrichtung zum selbsttätigen Korrigieren der Zeigerstellung gegenüber
der zugehörigen Skala o. dgl., insbesondere bei Kursanzeiger-Einrichtungen o. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf Anzeigevorrichtungen und besonders auf solche, die
eine Korrektur beim Ablesen erforderlich machen, wie z. B. Richtungsfinder. Ein
Beispiel, wo solche Korrekturen oder Korrektionen nötig sind, ist der gewöhnliche
Schiffskompaß. Es ist bekannt, daß beim Ablesen eines solchen Kompasses ungefähr
fünf verschiedene Korrekturen gemacht werden müssen. Einer der Fehler, der diese
Korrekturen erforderlich macht, entsteht infolge der ablenkenden Wirkung der Schiffsmasse
auf die Kompaßnadel. Diese Wirkung ist mit der relativen Winkellage der Nadel und
des Schiffes veränderlich, <l. h. wenn z. B. die Nadel mit dem Schiff ungefähr
gleichgerichtet ist, muß eine andere Korrektur gemacht werden, als wenn die Nadel
in irgendeine andere Richtung zeigt, und im allgemeinen müssen für jeden Deviationswinkel
zwischen der Richtung des Schiffes und derjenigen derNadel verschiedene Korrekturen
angewendet werden. Es hat sich gezeigt, daß dieser besondere Fehler ungefähr für
je go° Abweichung zwischen der Richtung des Schiffes und der Nadel das Vorzeichen
ändert. Ein weiteres Beispiel dafür, bei dem Korrekturen dieser Art gemacht werden
müssen, ist der an Bord benutzte Radiokompaß, z. B. derjenige nach Friedrich A.
K o 1-s t e r. In diesem Fall wird der Kompaß dazu benutzt, um die Lage einer Quelle
strahlender Energie zu bestimmen. Die Wellen, die von einer solchen Quelle durch
Radiokompasse empfangen werden, werden durch die metallischeMasse desSchiffesgestört,
und derGrad dieser Beeinflussung ist abhängig von dem Winkel zwischen der Achse
des Schiffes und der Lage der Quelle. Es hat sich gezeigt, daß auch in diesem Falle
die Fehler das Vorzeichen bei im wesentlichen je 9o° Abweichung zwischen der Richtung
des Schiffes und der Lage der Energiequelle ändern. Die Erfindung ist besonders
für Radiokompasse geeignet, und zwar infolge des Umstandes, daß das Richten des
Kompasses durch eine äußere Kraft von jeder erforderlichen Größe, z. B. eine von
Hand ausgeübte Kraft, bewirkt wird, die gleichzeitig zur Korrektur benutzt werden
kann.
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Wenn Korrekturen der beschriebenen Art im Augenblick des Ablesens
einer Anzeigevorrichtung durch Addition oder Subtraktion gemacht «erden müssen,
so ist die Möglichkeit einer falschen Korrektur groß, da sowohl beim Ablesen des
Vorzeichens der Korrektur als auch beim Addieren oder Subtrahieren ein Irrtum entstehen
kann. Des weiteren müssen, was bei der Anwendung der Korrekturen einen Zeitverlust
bedeutet, die Beobachtungen der Fehler nach Installierung der Anzeigevorrichtung
in Angaben der Skala umgewandelt werden, und nach der einmaligen Installierung der
Korrekturskala .ist es schwierig, diese Skala zu .ändern, wenn Schwankungen in
den
Charakteristiken des Schiffes dies erfordern.
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Zweck der Erfindung ist es, die Korrektur automatisch zu machen und
auf diese Weise jede Notwendigkeit zur Beobachtung von Fehlern und zur besonderen
Anstellung von Korrekturen zu vermeiden. Die Erfindung macht es des weiteren möglich,
den Betrag bei der Korrektur einfach und schnell zu verändern. Insbesondere soll
die Einrichtung gemäß der Erfindung für Radiokompasse bestimmt sein, bei denen sie
unter verschiedenen Arbeitsverhältnissen zuverlässig wirken muß. Auch ein neuer
Bewegungsmechanismus bildet den Gegenstand der Erfindung.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung,
jedoch ist diese hierauf nicht beschränkt, da auch andere Ausführungsformen gemacht
werden können.
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Abb. i stellt den Grundriß einer Kompaßrose und Skala für die Anwendung
bei einem Radiokompaß dar.
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Abb. 2 ist ein Längsschnitt des Teiles des Kompasses, der nach der
Erfindung eingerichtet ist.
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Abb.3 ist ein Querschnitt nach 3-3 der Abb. 2, bei dem der Deckel
von dem wirkenden Teil abgenommen ist.
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Abb. 4. zeigt in schaubildlicher Darstellung, wie die Korrektur selbsttätig
auf die Anzeigewelle ausgeübt wird.
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Abb. 5 ist ein Diagramm der Wirkung .der Hebel, die bei der beschriebenen
Ausführungsform eintritt.
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Abb. 6 ist die Ansicht eines vollständigen Radiokompasses nebst Spule.
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Der Radiokompaß, bei dem die Erfindung beispielsweise angewendet wird,
enthält als wesentlichen Teil eine von Hand oder durch irgendeine äußere Kraft drehbare
Spule io, einen Anzeiger, z. B. Ablesehaare oder Fäden 12, die so mit der Spule
verbunden sind, daß ihre Lage durch die Lage der Spule bestimmt wird, sowie eine
Kompaßrose, mit welcher der Anzeiger zusammenwirkt. Abb. i veranschaulicht die Kompaßrose
i r und das Ablesehaar oder den Faden 12. An Stelle dieser hier dargestellten könnten
auch andere gleichwertige Formen der Zeiger und Rosen verwendet werden.
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Der Faden 12 ist in einer Gabel 13 gelagert, die an einer drehbaren
senkrechten Welle rd. starr befestigt ist. Auf diese Welle kann durch eine zwischengeschaltete
Ausgleich- oder Korrektureinrichtung 15 mittels des Handrades 16, «-elches auf der
Hohlwelle 17 befestigt ist, Kraft übertragenwerden. Die Welle 14 trägt mittels eines
an dem Handrad 16 in geeigneter Weise befestigten Rohres 21 eine Spule io (Abb.6),
die auf die Strahlungsquelle gerichtet werden muß. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein von Hand drehbares Rad 16 zum Drehen der Spule io gewählt, selbstverständlich
können auch andere Mittel für denselben Zweck benutzt werden. Die Hohlwelle 17 trägt
einen Teil 18, der in .ihr oberes Ende einge-£ügt und durch den Stift i9, der durch
beide Teile 17 und 18 hindurchgeht, festgelegt ist. Dieser Teil 18 dient zur Befestigung
des einen Endes einer Schraubenfeder 2o, die in der hohlen Welle 17 gelagert ist.
Das Rohr 21 kann durch das Dach des Steuerhauses hindurchgehen, wenn der Kompaß
an Bord eines Schiffes aufgestellt ist.
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Die Welle 17 ist in dem ortsfesten Lager 22 gelagert, welches gemäß
der Darstellung mit einem Deckel oder einer Haube 23 aus einem Stück besteht. Dieser
Deckel umschließt die wirkenden Teile des Kompensators 15 (Abb. 6) und ist z. B.
mittels Schrauben 25 (Abb. 2) - an einem ortsfesten Träger 24. befestigt. Dieser
kann sowohl mit drei Schenkeln als auch mit dem Lager 26, innerhalb welcher die
Welle rd. drehbar gelagert ist, aus einem Stück gegossen sein. Die drei Schenkel
oder Füße sind durch einen Flansch 27 verbunden, der z. B. durch Schrauben an dem
die Kompaßrose i i tragenden Ständer befestigt werden kann. Das untere Ende der
Schraubenfeder 2o ist an der Welle 14 befestigt. Diese Feder steht ständig unter
Spannung und ist so angeordnet, daß sie eine beträchtliche Relativbewegung zwischen
den beiden Wellen 17 und 1q. zu bewirken vermag. Die Kompensations- oder Korrektionsv
orrichtung 15 aber regelt den Umfang, in welchem die Welle 1¢ der Bewegung der Welle
17 entsprechend der durch die Feder 2o ausgeübten Zugkraft folgen. kann. Die Feder
2o ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel so angeordnet und gespannt gehalten,
daß sie ständig das' Bestreben hat, die Welle 14 in einer der Uhrzeigerrichtung
entgegengesetzten oder negativen Richtung zu drehen- Wenn eine solche negative Korrektur
ausgeübt werden muß, ermöglicht die Vorrichtung 15 der Welle 1q,, sich durch die
Kraft der Feder in einer der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten Richtung zu drehen,
während bei einer der Uhrzeigerrichtung entsprechenden oder positiven Korrektion
die Kompensationsvorrichtung das Zurückdrehen der Welle unterstützt. Auf diese Weise
bestimmt die Vorrichtung 15 für jede Lage der Welle 17 relativ zu der Schiffsachse
eine bestimmte Winkellage der Welle 14. Es soll nun eine Ausführungsform .der Kompensationsvorrichtung
15 für einzelnen beschrieben :werden-Die Welle 17 trägt an ihrem unteren Ende einen
Kurbelarm 2$, der :zweckmäßig mit ihr aus einem Stück besteht. Dieser
Kurbelarm
ist mit einem Stift 29 versehen, der parallel zu der Welle 17 gerichtet ist. Auf
diesem Stift ist eine Rolle 3o drehbar gelagert, wie dies in Abb. 2 zu erkennen
ist.
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Derjenige Teil der Welle 14, der der Welle i 7 am nächsten liegt,
besitzt einen Bund 31 (Abb. 4) zum Tragen einer Stange 32, die starr an ihm befestigt
ist und nicht parallel zu der Welle 14 gerichtet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Stange 32 und die Welle 14 so angeordnet, daß sie sich im rechten Winkel
schneiden. Auf dieser Stange 32 ist ein Bügel 33 gleitbar angeordnet, so daß die
Stange 32 als Führung für den Bügel 33 dient. Der letztere ist mit einem Schlitz
34 (Abb. 2) versehen, mit welchem die Rolle 30 zusammenwirkt, wobei die Berührung
zwischen der Rolle und dem Schlitz als Verbindung für die Wellen 14 und 17 dient.
Die geometrische Längsachse des Schlitzes 3s liegt radial zu der Achse dieser Wellen,
um eine Relativbewegung der Rolle. gegenüber dem Schlitz zu ermöglichen.
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Aus Abb. 5 sind die Bewegungen der beschriebenen Teile klar ersichtlich.
Die Lage der Achsen der Wellen 14 und 17 ist durch den Punkt U und diejenige der
Achse der Rolle 30 durch .den Punkt P dargestellt. Die Lage dieses Punktes
wird bestimmt durch die Lage der Spule io und ist in der folgenden Beschreibung
als fest angenommen. Die Feder 2o steht unter solcher Spannung, daß sie die Welle
14 in einer der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten oder negativen Richtung gegenüber
der Welle 17 zu drehen strebt. Wenn die Bewegung des Bügels 33 nicht begrenzt wäre,
so würde dieser sich einfach mit der Welle 1 4. drehen, und irgendein Punkt in dem
Schlitz würde einen Kreis, z. B. Q, beschreiben. Die Rolle 3o, die festliegt und
die Wände des Schlitzes berührt, verhindert diese Bewegung. Auf diese Weise wird,
nachdem die Welle 14 sich aus der Lage nach Abb. 3 oder Abb. 4 um einen Winkel U
gedreht hat, der Betrag, um welchen der Punkt in einer Richtung parallel zu der
Achse der Stange 32 zurückgehalten wurde, durch die Strecke H dargestellt. Dieser
Betrag wird von der Gleitbewegung des Bügels 33 in der Richtung des Pfeiles auf
der Linie 35 aufgenommen. Die größte Drehung der Welle 14 relativ zu der Welle 17
wird daher entweder durch den Betrag, um welchen der Bügel 33 auf der Führung 32
gleiten kann, oder durch die Länge cles Schlitzes 34 begrenzt. Es ist aber zur Bestimmung
der Relativdrehung einfache regelbare Anordnung vorgesehen,. die den Korrektionsbetrag
für die Lage der Welle 17 zu bestimmen gestattet.
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Diese Regelungsanordnung besteht aus einer Rolle 36 oder einem anderen
Berührungsteil, der von demjenigen Arm 37 des Bügels 33 getragen wird, der, wie
vorher beschrieben, unter der Wirkung der -Feder 2o nach außen zu gleiten strebt:
Diese Rolle 36 wirkt mit einem Exzenter 38 zusammen, welches als Widerlager für
die Rolle dient und so den Betrag begrenzt, um welchen der Bügel 33 auf der Führung
32 gleiten kann. Offensichtlich kann man durch passende Formgebung der Exzenterfläche
die verlangte Korrektion in positivem oder negativem Sinne erzielen. Wenn die Exzenterlläche
genau kreisförmig wäre, so würde keine Relativdrehung zwischen den beiden Wellen
eintreten. Abb.5 veranschaulicht einen Zustand, bei dem eine Korrektion in einer
der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten oder negativen Richtung ausgeübt wird, entsprechend
dem Winkel O. Diese Korrektion läßt sich, wenn F die Länge des Kurbelarmes 28 bedeutet,
in folgende. Formel kleiden:
Aus dieser Formel ist es möglich, wenn Q gegeben ist, H zu finden: Dieser Wert bedeutet
den äußeren radialen Abstand von dem richtigen Nullkorrektionskreis 4o der Exzenterfläche
entsprechend der Lage der Linie 35. Für die Korrektion in der positiven Richtung,
wie z. B. nach der Linie 39, muß die Rolle 36 eine Lage innerhalb des Nullkorrektionskreises
40 haben, was dadurch bewirkt werden kann, daß sich die Exzenterfläche um
den passenden Betrag von dem Kreis 4o nach innen erstreckt oder ausdehnt.
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In dem betrachteten Fall, wo die Korrektionen für die Deflektion oder
Abweichung der elektromagnetischen Wellenfront durch die Nasse eines Schiffes erforderlich
sind, wird das Exzenter 38 am zweckmäßigsten aus einem Messingring gebildet, der
an den Trägern 41 und _.2 gehalten wird (Abb. 3). Diese Träger sind mit Organen
zur Deformierung des 'Messingringes oder des Exzenters 38 versehen, derart, daß
er eine Form etwa gleich. einer Ellipse annehmen kann. Die erforderliche Deformation
ist gewöhnlich gering und kann leicht bewirkt werden. Zur Durchführung der Deformation
sind die Träger ¢l, die in der Anzahl vier dargestellt sind, mit je einem Stift
,4.3 und die Träger 42, die in bezug auf die Träger .4.1 symmetrisch liegen. mit
j e zlvei Stifte:-t .13 versehen. Diese Stifte berühren die Außenfläche des Ringes
oder Exzenters 38, und die Träger 41 und 42 sind so angeordnet, daß sie radial zu
dem Ring 38 bewegt werden können, und zwar mittels Schraubenspindeln 44, die in
dem Träger 24 gelagert sind, der in bezug auf das Schiff ortsfest ist. Der Gewindeteil
45 dieser
Spindeln geht durch Gewindelöcher der Träger 41 und 42
hindurch. Die Drehung dieser Träger wird dadurch verhindert, daß an dem ortsfesten
Teil 24 ein flacher Teil 46 vorgesehen ist. Die Spindeln 44 sind mit Vierkantköpfen
47 versehen, die über die äußeren Lager hinausragen, so daß sie leicht gedreht werden
können. In dem Deckel oder der Kappe 23 sind diesen Vierkantköpfen gegenüber Üfffnungen
48 vorgesehen, so daß .die Kappe beim Einstellen des Exzenters nicht entfernt zu
werden braucht. Die Kappe kann in ihrer oberen Fläche zweckmäßig mit größeren Öffnungen
49 versehen werden, die für gewöhnlich geschlossen gehalten werden können. Die Wellen
14 und 17 werden mittels der Schmiergefäße 5o und 51 geschmiert.
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Es hat sich gezeigt, daß die Punkte oder Stellen des Exzenters 38,
die mit .den Stiften 43 in den vier Trägern 41 zusammengreifen, Punkte der \ ullkorrektion
darstellen können, nämlich Knotenpunkte. Durch Drehen der Spindeln 44 der anderen
Träger 42 nach inne zwecks Deformierung des Ringes 38 kann dem Exzenter leicht die
passende Form gegeben werden. Da die Lage des Exzenters in Bezug auf das Schiff
fest ist, so kann für jede Relativlage der Achse der Spule und der Schiffsachse
der die Ablesehaare tragenden Welle eine bestimmte Korrektion erteilt werden. Ein
großer Vorteil dieser Vorrichtung besteht noch in der Leichtigkeit, mit welcher
das Exzenter eingestellt werden kann, wenn sich die Charakteristiken des Schiffes
ändern.