DE496898C - Vorrichtung zum waagerecht und beliebig gerichtet Erhalten eines bewegten Systems - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum waagerecht und beliebig gerichtet Erhalten eines bewegten Systems Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die dazu dient, ein bewegtes System dauernd waagerecht oder im Horizont und dauernd in bestimmter, beliebig wählbarer Richtung oder im Azimut zu erhalten. Ein solches System kann z. B. dazu dienen, eine andere Vorrichtung, wie eine photographische Kamera, waagerecht gerichtet zu erhalten. Sie kann ferner als Unterstützung für ein neigungsempfindliches Registrierinstrument, z.B. ein Feinrelais, für die Zwecke der Funkentelegraphie dienen. Sie kann auch in später näher zu beschreibendem Ausbau als L?bergrundkompaß verwendet werden.
• Es ist bekannt, ein System mit Hilfe von Bedienungspersonen, die Anzeigeinstrumente beobachten, in der Nord-Süd-Richtung erdfest einzustellen. Im Gegensatz hierzu soll nach der Erfindung ein System selbsttätig in beliebiger Richtung erdfest einstellbar sein.
• Nach der Erfindung werden in dem waagerecht und gerichtet zu erhaltenden System drei Kreisel angebracht, und zwar dienen davon -zwei Kreisel, deren Achsen senkrecht aufeinanderstehen und die je ein-en Präzessionsfreiheitsgrad um zwei parallele, -zweckmäßig vertikale Achsen besitzen, dazu, das System waagerecht zu erhalten, während ein dritter Kreisel mit einer waagerechten Präzessionsachse durch seinen Schwerpunkt als Richtkreisel dient. Der Richtkreisel kann auch ein Kompaßkreisel sein, bei dem die Einwirkung der Eigenfahrt ausgeglichen ist. Alle drei Kreisel werden bezüglich der wahren Erdrotation in an sich bekannter Weise kompensiert. Außerdem ist eine Einrichtung notwendig, die die Kompensation einer Neigung gegen den Horizont bewirkt. Hierzu dient erfindungsgemäß für jeden der beiden Kreisel zum Waagerechthalten des Systems eine neigungsempfindliche Vorrichtung, z. B. ein Pendel, eine Kugel auf einer Bahn o. dgl. mit um go° gegeneinander versetzten Wirkungsebenen.
• Wenn das System sich relativ zur Erde in Ruhe befindet, so genügen die angegebenen Einzelvorrichtungen, um es waagerecht und gerichtet zu erhalten. Doch kommt diese Anwendung, da hierzu einfachere und billigere Vorrichtungen vorhanden sind, praktisch nicht in Frage.
• Wenn dagegen das erfindungsgemäß zu richtende und zu horizontierende System sich auf einem anderen bewegten System, z. B. einem Fahrzeug, befindet, so muß auch der Einfluß der scheinbaren Erdrotation ausgeglichen werden.
• Jedes Steuerpendel wird zweckmäßig mit einer Dämpfung versehen. Dann dienen die Pendel auch zur Kompensation der Neigungsänderungen aus der durch die Eigenbewegung des Systems hervorgerufenen scheinbaren Erdrotation. Die Kompensation wird dadurch erreicht, daß die Pendel je einen Stromkreis steuern, der wiederum mit Hilfe von Deprezschen Spulen o. dgl. ein kompensierendes Drehmoment auf die Präzessionsachse der zugeordneten Kreisel ausübt., Das in der angegebenen Weise gerichtete und waagerecht erhaltene System kann als Übergrundkompaß verwendet werden. Dabei ergeben die Steuerpendel gleichzeitig eine Wegmessung, so daß mit Hilfe des Systems und seiner Hilfsvorrichtungen die wahre Fahrt über Grund nach Größe und Richtung meßbar ist.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt.
• AM. i zeigt den Einbau der Kreisel, Abb. 2 die Anordnung eines Steuerpendels. Während die Kreisel und das Steuerpendel getrennt dargestellt sind, sind sie in Wirklichkeit starr miteinander bzw. mit dem zu richtenden System verbunden. Außerdem ist eine der in Abb. -= dargestellten Pendelanordnung gleiche zweite Pendelanordnung vorhanden, deren Schwingungsebene senkrecht zu der der dargestellten. Pendelanordnung liegt.
• In Abb. i sind i, 2 und 3 drei Kreisel, von denen der Kreisel 3 mit seiner waagerechten, durch seinen Schwerpunkt gehenden Präzessionsachse 4. im Rahmen 5 gelagert ist. Der Rahmen 5 ist durch eine dreiachsige kardanische Aufhängung 6 unterstützt. Die Kreisel i und 2 sind mit ihren senkrechten Präzessionsachsen 7 und 8 auf einer Plattform g gelagert, und diese kann z. B. mittels einer Schnecke io im Rahmen ä gedreht werden.
• Der Kreisel 3 gibt dem ganzen System die Richtung, das heißt er steht erdfest. In bekannter Weise ist die Richtkraft der wahren und scheinbaren Erdrotation um die Nord-Süd-Achse kompensiert. Eine weitere -Kompensation ist nicht erforderlich, weil die Kreisel i und z das System dauernd waagerecht erhalten. Der Kreisel 3 im Rahmen 5 wirkt infolge der dauernd waagerechten Einstellung des ganzen Systems wie ein Trägheitsrahmen, das heißt er behält mit dem System seine Richtung relativ zur Erde bei.
• Die Kreisel i und 2 haben parallele senkrechte Präzessionsachsen. Ihre Rotationsachsen stehen senkrecht aufeinander. Die Wirkung der Erdrotation auf die Kreisel wird ausgeglichen durch regelbare Kraftmomente, die auf die Präzessionsachse wirken und die z. B. durch Drepezspulen i i in einem Magnetfeld 12 erzeugt werden. Über den Kompensationsanordnungen i i, i2 sind gleich ausgebildete Kompensationsanordnungen 13 vorgesehen, die zur Kompensation der scheinbaren Erdrotation dienen. Die Kreisel i, 2, 3 steuern durch ihre Präzession Stromkreise, welche in bekannter Weise auf Nachdreheinrichtungen am System wirken. Die Nachdreheinrichtungen arbeiten in der Weise, daß sie das Bestreben haben, den Präzessionssinn der Kreisel umzukehren. Die Regelung der Ausgleichströme in den Kömpensationsanordnungen 13 wird bewirkt durch das in Abb. a dargestellte Pendel 14 mit den zugehörigen Spulen, Kraftfeldern und Kontakten. Das Pendel 1q. sch-wingt um eine Achse 15. Es ist fest verbunden mit einem Magnetfeld 16. Ein diesem Magnetfeld gleiches weiteres Magnetfeld 17 ist fest im System angeordnet. In beiden Magnetfeldern ist eine Spule 18 auf einer Achse i g drehbar gelagert. Die Magnetfelder 16 und 17 sind der Größe nach gleich, wirken aber auf die Spule 18 entgegengesetzt drehend. Solange das Pendel 14 sich in senkrechter Lage befindet, gleichen sich die Drehmomente der Felder 16 und 17 aus. Sobald aber das Feld 16 unter der Wirkung des Pendels 14 ausschwingt, setzen sich beide Felder zu einem resultierenden Magnetfeld zusammen. Infolgedessen beginnt die Spule 18 auszuschwingen. Hierbei schließt sie Kontakte, die auf der Zeichnung nicht dargestellt sind, und bewirkt, daß ein Strom in die Kompensationsanordnungen 13 geschickt wird.
• Um die Schwingungen des Pendels 1q. selbst möglichst langsam aperiodisch zu dämpfen, ist an die Achse 15 noch eine Dämpfungseinrichtung 2o angeschlossen, deren dämpfendes Moment ungefähr proportional der Winkelgeschwindigkeit ist, z. B. eine Flüssigkeitsdämpfung.
• Will man die beschriebene Vorrichtung als Übergrundkompaß benutzen, so stellt man die Plattform g mit Hilfe der Schnecke io auf den einzuhaltenden Kurs ein und steuert nach dieser Einstellung so lange, bis ein Wendepunkt im Kurs erreicht ist. An dieser Stelle wird die Plattform abermals auf die neue Richtung eingestellt und nun wieder bis zum nächsten Wendepunkt hiernach gesteuert. Auch bei unsichtigem Wetter ist die Lage der Wendepunkte genau genug bestimmbar, da die Fahrtrichtung wieder zurückgelegte Weg bekannt sind. Erstere ergibt sich aus der Einstellung der Plattforen g, der zurückgelegte Weg aus der Wegmessung durch Einwirken des vom Pendel 1q. geschalteten Kompensationsstromes auf ein Registrierinstrument.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum beliebig gerichtet und waagerecht Erhalten eines bewegten Systems mit Hilfe von Kreiseln, dadurch gekennzeichnet, daß das System mit einem in beliebiger, gerichteter Einstellung erdfesten Richtkreisel (3) und zwei gegen die Einwirkung der Erddrehung und der Fahrt über Grund unempfindlichen Kreiseln (i, 2) mit nur einem Freiheitsgrad verbunden ist, welche Kreisel bei Änderungen der Richtung und Neigung des Systems in an sich bekannter Weise selbsttätige Nachdrehvorrichtungen in Tätigkeit setzen, die die ursprüngliche Richtung und Lage des Systems wiederherstellen. ?. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kreiseln (i und 2) zum Regeln der Neigung des Systems mit senkrecht aufeinanderstehenden Drehachsen und senkrechten Präzessionsachsen (;, 8) die Einwirkung der Erdrotation in an sich bekannter Weise durch Deprezspulen (11, 12) ausgeglichen ist und weitere durch neigungsempfindliche Vorrichtungen (14 bis i9) gesteuerte Deprezspulen (13) zum Ausgleich der Einwirkung der Fahrt über Grund vorgesehen sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch einen Kreisel (3) als Richtkreisel, der eine waagerechte, durch seinen Schwerpunkt gehende Präzessionsachse (.4) besitzt, und bei dem die Einflüsse der gesamten Erdrotation ausgeglichen sind. 4.. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kompaßkreisels als Richtkreisel die scheinbare durch die Fahrt entstehende Erddrehung in an sich bekannter `'eise kompensiert ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch i bis 4, gekennzeichnet durch zwei um aufeinander senkrechte Achsen schwenkbare Pendel (14), deren Schwingungsebenen parallel zu den Achsen der Kreisel (i und 2) liegen, von denen jedes mit Hilfe von Kontakten den Strom der Kompensationsvorrichtungen (13) zum Ausgleich der Einwirkung der Fahrt über Grund desjenigen der Kreisel (i und -) steuert, dessen Achse seiner Schwingungsebene parallel ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendel (14) drehbare Kraftfelder (16) bewegen, die zusammen mit gleich großen entgegengesetzt gerichteten festen Kraftfeldern (17) auf drehbare Spulen (18) zwecks Steuerung der Kompensationsströme einwirken. 7. Vorrichtung nach Anspruch i bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß eine die Kreisel (i und 2) tragende Plattform (9) im System auf die gewählte Fahrtrichtung einstellbar ist.