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Kreiselhorizont mit Stabilisierungsvorrichtung Die Erfindung betrifft
einen Kreiselhorizont mit Stabilisierungsvorrichtung für nautische und ballistische
Messungen, z. BfV Höhenmessung, Bestimmung des Azimuthwinkels auf bewegten Körpern,
z. B,. auf Wasser-, Land- oder Luftfahrzeugen, oder an sonstigen starken Erschütterungen
ausgesetzten Orten.
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Es gibt bereits Instrumente mit einem künstlichen Horizont, der für
kurze Zeiten mit der Unveränderlichkeit einer Gyroskopachse wirken soll, jedoch
entstehen hier beim Ausscheiden der von dem Aufstellort ausgehenden Schwingungen
derart starke Erschütterungen, daß genaue Messungen unmöglich sind. Das gleiche
gilt von sonstigen bekannter. Verbindungen eines Gyroskops mit Meßinstrumenten,
bei denen entweder durch Steuerung des Gyroskopschwerpunktes, Lagerung des ganzen
Gyro!skopsi iamerhalb eines in einen Flüssigkeitsbehälter eingetauchten Systems
oder sonstige Hilfsmittel eine Ausschaltung störender Schwingungen oder Erschütterungen
angestrebt wird.
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Die Ausschaltung dieser störenden Momente wird gemäß der Erfindung
dadurch erzielt, daß die kardanischen Aufhängeorgane sich über dem Schwerpunkt des
eine Vertikalachse-, aufweisenden Gyroskops befinden und die Stabilisierungsvorrichtung
die eigentlichen Meßeinrichtungen umschließt und als selbständiger Apparatebestandteil
auf dem Gyroskopgehäuse angeordnet ist.
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Als Stabilisierungsvorrichtung wählt man am besten einen auf dem Gyroskopgehäuse
drehbar aufgesetzten Flüssigkeitsbehälter, in welchem ein Flüssigkeitsvisiersystem,
z. B. ein U-förmiges, mit Schwimmern und einem Visierkreuz ausgestattetes Rohrsysitem,
schwimmt.
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Das kardanisch aufgehängte Gyroskop mit vertikaler Achse und unterhalb
der Aufhängestellen liegendem Schwerpunktzentrum ergibt eine Permanenz der Rotationsachse,
bzw. eine sehr lange Präzisionsdauer ist durch die sehr schwachen Reibungsdrücke
der Aufhängestifte gegeben. Die Vertikalachse des Gyroskopsystems liegt somit auch
mit großer Genauigkeit ständig in der wahren Vertikallinie, und das für den Flüssigkeitsbehälter
bestimmte Lager und die Azimuthskala befinden sich in der Folge stets in genauer
Horizontallage. Die nachfolgend beschriebenen Aufhängungen des Flüssigkeitsspiegels
dienen zum Ausschalten unerwünschter Erschütterungen und Schwingungen, um einen
möglichst gleichbleibenden künstlichen Horizont zu erzielen.
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Die Erfindung kann in vielseitiger Art und Weise praktisch. ausgeführt
werden.
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Auf der Zeichnung ist hiervon eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandesveranschaulicht, und zwar zeigt: Abb. r eine teilweise
im Schnitt dargestellte Vorderansicht eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Meßinstrumentes
(Kollimator), Abb.2 eine entsprechende Draufsicht,
Abb.3 eine Seitenansicht
eines kleinen Kontrollkreuzes, das auf dem Instrument angeordnet ist, Abb. 4 eine
teilweise im Schnitt dargestellte schaubildliche Darstellung einer Flüssigkeitsbehälterhaube
mit Schwimmer.
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Ein Behälter G zur Aufnahme eines Gyroskops ist kardanisch aufgehängt,
und zwar befindet sich im vorliegenden Falle der eine Drehpunkt in den Trägern C,
die ihrerseits wieder in den Ständerarmen M gelagert sind. Auf diesem Gyroskopgefäß
sind Arme B zur Aufnahme eines Drehkranzes Y befestigt, auf dem ein drehbarer Ring
S sitzt, der den Flüssigkeitsbehälter V trägt, in welchem die eigentlicheVisiereinrichtung
schwimmt. Diese Visiereinrichtung besteht aus zwei parallel gelagerten U-förmigen
Rohren T, die durch ein Querrohr Z miteinander in Verbindung stehen. Das frei in
dem Flüssigkeitsbehälter V schwimmende Rohrsystem ist gegen Verdrehung um eine vertikale
Achse durch geeignete Teile verhindert, so können beispielsweise an dem Behälter
angeordnete feste Fixierpunkte geeigneter Formgebung gewählt werden (in der Zeichnung
nicht dargestellt).
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Die äußersten Enden der U-förmigen Rohre sind erweitert, und zwar
ist einem prismatisch geformten Kopfstück R mit quadratischem Umfang der Vorzug
zu geben. Den Abschluß nach oben bilden luftdicht aufsitzende Hauben H aus durchsichtigem
Material. Bevor jedoch die Kopfstücke durch die Verschlußhauben abgedeckt werden,
legt man in jedes Rohrende einen Schwimmer K, auf dem zur Aufnahme eines Visierringes
N dünne Säulchen P befestigt sind, so daß durch das Schwimmen des Körpers K auf
der in die Rohre eingefüllten Flüssigkeit der Visi-erring sich ebenfalls in einer
parallelen Ebene zum Flüssigkeitsspiegel einstellt und somit auch vollkommen horizontal
verläuft. Die Füllung der Rohre T mit Flüssigkeit erfolgt durch die in die Haube
H eingelassenen Öffnungen D, die mit Stöpsel Q oder sonstigen abnehmbaren
Verschl'wßstürken ausgerüstet sind. Es muß selbstverständlich so viel Flüssigkeit
eingefüllt werden, daß die V isierringe N in Höhe der durchsichtigen Verschlußhaube
H liegen.
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Die Entfernung der beiden gekuppelten U-Rohre T muß nach Möglichkeit
nahezu dem Abstand der beiden optischen .Achsen eines Doppelfernrohrs W entsprechen,
das zur Beobachtung dient und auf einem entsprechenden Ständer des Drehringes S
befestigt ist, der, wie eingangs schon erwähnt, mit dem Behälter h in Verbindung
steht. Auf den Rohren T ist vernrdttels einer gee'ugneten Unterstützungsarmatur
J ein dreifaches Kontrollkreuz L angebracht, dessen drei Kontroll- bzw. Fixierpunkte,
sobald das Fernrohr horizontal und in einer Visierlinie mit den Schwimrierringen
N liegt, sich in Richtung der beiden optischen Achsen und im Mittelpunkt der Apparatur
befinden.
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Das Gefäß V ist zentral innerhalb des Ringes S befestigt, -der aus
Metall oder einem anderen Material besteht und drehbar auf dem mit den Armen B in
Verbindung stehenden Drehkranz Y aufsitzt. Der Kranz Y ist nnit Gradeinteilung
von o° bis 36o° versehen, während der Stellring S an ein oder mehreren entsprechenden
Stellen Aussparungen und einen Markierungsstrich mit Noniuseinteilung aufweist,
um die jeweiligen Visierdrehwinkel ablesen zu können. Auf -dem Ring S kann außerdem
noch eine Libelle E mit Luftblase zum Einstellen der gesamten Anordnung an einem
Vorsprung angeordnet sein. Ein oder mehrere Arretierungsschrauben 0 erlauben ein
Feststellen des Ringes S, um nach der ausgeführten Visierung den eingestellten Winkel
leicht ablesen zu können. Zur Erleichterung der Drehung des Ringes S wird man geeignete
Handgriffe o. dgl. auf demselben anordnen.
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Die Arbeitsweise des Apparates, wie er z. B. als Visierinstrument
in einer horizontalen Ebene Benutzung finden kann, vollzieht sich im einzelnen wie
folgt: Nachdem die senkrechte Lage der Gyroskopachse mit Hilfe der Libelle E ungefähr
eingestellt ist, schaltet man den Antriebsmotor für den Kreisel ein, der infolge
seiner freien kardanischen Aufhängung die Achse stets in richtiger senkrechter Lage
hält, indem er alle Unregelmäßigkeiten, wie Erschütterungen, Schwankungen usw.,
stets auszugleichen sucht. In der Folge wird auch eine vollkommen horizontale Lage
des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter Ir ebenso der Flüssigkeitsoberfläche in
den Kopfstücken R und somit der Visierringe N verursacht. Man visiert nun mit Hilfe
des Fernrohres W die Schwimmerringe N und bestimmt mit ihnen eine optische horizontale
Ebene, während mittels der Gradeinteilung des Kranzes Y der auf die visierten Objekte
sich beziehende Winkel meßbar ist.
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Eine Kontrolle der Beharrung der Horizontallage sowie der Richtigkeit
der optischen Achsenlagen ist in einfacher Weise durch das dreifache Visierkreuz
L möglich.
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Der hier beschriebene Apparat kann ebenfalls durch eine an sich bekannte
Vorrichtung zur Messung von vertikalen oder Höhmwinkeln in bezug auf eine horizontale
Visierebene ergänzt werden. Soll der Kollimator vornehmlich für nautische Zwecke
Verwendung finden, so wird man durch Anordnung nur eines U-förmigen Rohres T, das
auch
unmittelbar auf dem Ring S befestigt sein kann, vereinfachen.
Ein solcher Kollimator kann dann zwischen den beiden Armen des Sextanten oder am
äußersten Ende des kleinen Sextantenspiegels angeordnet werden.
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In allen hier angeführten Fällen kann auch das Gyroskop oberhalb des
Flüssigkeitsgefäßes und der Visiereinrichtung, die dann bei dieser Anordnung unten
bleibt, angeordnet werden. In gleicher Weise ist das ganze System auch an Stelle
einer Unterstützung durch Träger in geeigneter Weise an angepaßten festen Armen
aufzuhängen.