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Registrierender Kompaß Die Erfindung schlägt insbesondere für Schiffe
eine neue Kompaßeinrichtung vor, welche das Steuern des Fahraeugs erleichtern soll.
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Es sind Kompaßeinrichtungen bekannt, bei denen der Sinus und Cosinus
des auf ein Achsenkreuz bezogenen Richtungswinkels durch Zählwerke registriert werden.
Bei diesen bekannten Einrichtungen stehen jedoch die richtungsanzeigende und die
registrierende Vorrichtung in solcher Beziehung zueinander, daß jeweils der Winkel
gemessen wird, unter welchem der Kurs eines Schiffes zu dem geographischen Achsenkreuz
Nord-Süd und Ost-West liegt.
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Wenn die geographische Richtung Nord-Süd die Ordinatenachse und die
Richtung Ost-West die Abszissenachse des der Arbeitsweise der Kompaßeinrichtung
zugrunde liegenden Achsenkreuzes bildet und das Schiff einen genauen Kurs Ost-West
zu halten hat, so zeigen die Zählwerke der bekannten Vorrichtungen: sin o = o, und
wenn das Schiff einen genauen Kurs Nord-Süd einhalten muß, zeigen die Zählwerke:
cos o = o. Bei jedem anderen Kurs zwischen den Achsen zeigen dagegen schon bei Beginn
der Fahrt bzw. dem ersten Aufkurslegen des Schiffes die Zählwerke einen Sinus und
einen Cosinus zwischen o und i.
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Angenommen, der Schiffskurs liege unter dem Winkel a = 30° zur Abszissenachse
Ost-West, so zeigt die registrierende Vorrichtung nach Ablauf einer Zeiteinheit
: sin a - o,5 und cos a= o,866. Falls diese beiden Werte von den Zählwerken angezeigt
werden, liegt das Schiff genau auf Kurs. Die Fahrtrichtung sei WNW. Angenommen nun,
das Schiff falle um den Winkel 3 = i o° nach Backbord aus dem Kurs, so ändert sich
bei den bekannten Einrichtungen die Anzeige in: sin (a + 13) = sin 40° = o,643 und
cos (a+ 3) @ cos 4o° =0,766. Würde dagegen die Kursabweichung nach der anderen Seite,
also Steuerbord, um den Winkel Y = 3 = i o° erfolgen, so würden erscheinen: sin
(a-Y) = sin 20° = 0,342 und cos (a=Y) = cos 20° = 0,94.
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Für die rechnerische Auswertung beispielsweise zur Standortbestimmung
bieten diiese verschiedenen Anzeigten keine Schwierigkeiten, dagegen lassen sich
dieselben nicht unmittelbar für das Steuern des Schiffes verwerten oder nutzbar
machen. Für diesen Zweck würden vielmehr zur Beurteilung der Größe und der Richtung
und der Kursabweichung bei den bisherigen Vorrichtungen nicht weniger als die sechs
verschiedenen Zahlenwerte: o,5oo und o,866, o,643 und 0,766, 0,342 und 0,940 zu
vergleichen sein. Es ist leicht erkennbar, daß ein solcher Vergleich vom Rudergast
nicht für das Ruderlegen ausgenutzt werden kann.
Die vorliegende
Erfindung will nun die Kompaßeinrichtung so verbessern, daß die Zählwerke eine Angabe
machen, welche es leicht ermöglicht, unmittelbar danach das Schiff zu steuern, also
das Ruder zu legen. Zu diesem Zweck verbindet die Erfindung die richtungsanzeigende
und die registrierende Vorrichtung lösbar miteinander. Infolgedessen lassen sich
beide Vorrichtungen vor Herstellung ihrer Verbindung unabhängig voneinander so einstellen,
daß bei genauem Aufkursliegen des Schiffes nach Ablauf der Zeiteinheit die Sinuszähler
auf o und die Cosinuszähler auf i stehen. Auf diese Weise macht sich der Erfindungsgegenstand
von dem geographischen Achsenkreuz Ost-West und Nord-Süd oder einem anderen ein
für allemal festgelegten Achsenkreuz frei und schafft sich ein besonderes neues
Achsenkreuz, welches an und für sich eine beliebige Lage in der waagerechten Ebene
haben kann. Die Bedingung, welche das Achsenkreuz gemäß Erfindung zu erfüllen hat,
ist die, daß die Abszissenachse auf dem abgesteckten Kurse liegt und die Ordinatenachse
eine Senkrechte zum abgesteckten Kurse ist. Der Koordinatenanfang liegt zunächst
im Abgangshafen. und dann gegebenenfalls in den Punkten, in welchen der abgesteckte
Kurs und damit auch die Einstellung der richtungsanzeigenden und der registrierenden
Vorrichtung zueinander geändert wird.
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Wenn gemäß Erfindung der Kurs des Schiffes und die Abszissenachse
zusammenfallen, so sieht der Rudergast an der Anzeige des Backbord- und Steuerbordzählers:
o=sin o°, däß das Schiff genau auf dem abgesteckten Kurse liegt. Ferner sind jetzt
die von o abweichenden Sinusanzeigen bei gleicher Winkelgröße der Kursabweichung
gleich. Fällt beispielsweise das Schiff, wie oben, nach Backbord oder nachSteuerbord
um ß = T = i o° aus dem Kurs, so erscheinen nicht mehr für den Backbordabfall und
für den Steuerbordabfall zwei verschiedene Zahlenwerte, sondern in beiden Fällen
erscheint derselbe Wert: sin i o° = 0,I74. Natürlich sind die Cosinuswerte für beide
Schiffsseiten ebenfalls gleich, so daß sich auch die rechnerische Auswertung für
die Standortbestimmung über-. sichtlicher gestaltet.
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Für das Ruderlegen braucht man nur die Sinusanzeigen. Diese geben
natürlich schon die geringen Abweichungen vom Kurse (z. B. i°, 2°, 3'. .
.) an und addieren in an sich bekannter Weise die einzelnen Winkelfunktionen des
Kursabfalls. Beim Erfindungsgegenstande sind ferner die Zählwerke in bekannter Weise
selbsttätig umkehrbar eingerichtet, so daß sie beim Zurücksteuern auf den Kurs subtrahieren
oder zurück-zählen. Bei dem unvermeidlichen Pendeln der Schiffslage um den abgesteckten
Kurs wird also nach Ablauf einer Zeiteinheit stets das werkliche Gesamtendergebnis,
d. h. der resultierende Winkel, angezeigt. Bei der neuen Einrichtung ist ferner
für jeden Zähler ein Abdeckschirm vorgesehen. Dieser verdeckt, wie bekannt, selbsttätig
den jeweils subtrahierenden Zähler, wodurch die Richtung, in welcher der vorgeschriebene
Kurs liegt, auffallend erkennbar gemacht wird.
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Die Überlegenheit des Erfindungsgegenstandes hinsichtlich der Erleichterung
des Kurshaltens ist außerordentlich erheblich. Die Sinusanzeigen können ohne weiteres
dem Rudergast für das Ruderlegen zur Verfügung gestellt werden. Ein rechnerischer
Vergleich von Zahlenwerten ist hierfür überhaupt nicht mehr erforderlich. Letzten
Endes hat der Rudergast beim Erfindungsgegenstande lediglich darauf Obacht zu geben,
ob die Sinuszähler Werte anzeigen oder nicht, und zwar deshalb, weil die zurückzählenden
Zähler verdeckt sind. Aber auch wenn diese zusätzliche Einrichtung nicht vorhanden
wäre, brauchte der Rudergast nur zu beachten, ob und wie er sich der Null nähert
oder von ihr entfernt. War das Schiff nach Backbord abgefallen und wird dann nach
Steuerbord zurückgeholt, so subtrahieren die Backbordzähler, während die Steuerbordzähler
aufholen. Zugleich werden die Backbordzähler durch ihren Schirm selbsttätig verdeckt.
Die registrierenden Vorrichtungen wirken also für das Kurshalten ganz ähnlich wie
zwei Baken oder Lichter, welche abwechselnd links und rechts vom Kurse auftauchen.
Sie machen @es ein Steuermann oder Rudergast praktisch ebenso leicht, auf dem gewollten
Kurse zu bleiben, als wenn in Wirklichkeit eine durch körperliche Seezeichen abgesteckte
Fahrringe vorhanden wäre.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i ist eine Vorderansicht, Abb.2 eine Seitenansicht der Kompaßeinrichtung.
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Abb. 3 zeigt eigen Zähler.
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An einer Welle i (Abb. 2) sitzt je ein Speichenrad 2 und 2a mit je
einer Kompaßrose 3 und 3a. Vor ihnen sitzt auf dem Ende der Welle i je ein Joch
4 und 4a mit je einer Klemmschraube 5 und 5a, welche dazu dienen, die Joche 4 und
4a an den Speichenrädern 2 und 2a festzuklemmen. Der äußere Arm des Joches 4 greift
mit einem Stift 6 in den senkrechten Schlitz eines kreuzförmigen Joches 7 ein, um
dieses verschieben zu können. Das Kreuzjoch 7 läuft mittels Rollen 8, 8a,
8b, 8c auf einem waagerechten Balken 9.
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Der den Stift 6 tragende Arm besitzt zugleich
einen
auf dem durch 6 gehenden Radius liegenden Zeiger 25. Das Kreuzjoch 7 trägt am unteren
Ende die Sinuszähl3r. Eine Reibscheibe i o dreht eine kleine Reibrolle i i auf der
Welle 12 der Zählwerke 13, 14. Eine Schiene 15 wird durch Federn 16,
17 g,gien eine Rolle 18 am unteren Ende des Kreuzjoches 7 gedrückt, um die Reibscheiben
io und i i in Eingriff zu halten.
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Das Joch 4- in Abb. 2 rechts greift in. gleicher Weise mittels eines
Stiftes in ein Kreuzjoch 7a auf einem Jochbalken 9a. Das Kreuzjoch 7a trägt die
Cosinuszähler 13a, 1 4!, mit Reibscheibenantrieb ioa, i ja, welcher
mit gleichen Mitteln 15a, 17a, i 8a in Eingriff gehalten wird. Das Joch 4a unterscheidet
sich vom Joch 4 dadurch, daß es gegen dieses um 9o° verdreht ist.
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Die Reibscheiben i o und i oa werden mittels eines nicht dargestellten
Getriebes durch einen gleichförmig umlaufenden Motor 19 bewegt. Er treibt zugleich
ein Uhrwerk 2o und wird mittels eines Bremsreglers 22 mit Handrad 21 genau auf gleicher
Geschwindigkeit gehalten, wobei die Anzeigen des Uhrwerkes 2o durch Vergleich mit
einem Chronometer zur Kontrolle dienen.
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Die Stelle, an welcher die Reibrollen i i und i ja ihre Antriebsscheiben
io und ioa berühren, wird durch die Stellung der Speichenräder 2 und 2a mit den
übereinstimmenden Kompaßrosen 3 und 3- bestimmt. Die Verstellung der Kompaßrosen
erfolgt vom Hauptkompaß aus unter Vermittlung eines Stufenmotors 23 und geeigneter
übertragungsvorrichtungen. Nach Maßgabe der Verstellung des Hauptkompasses wird
also die Welle i gedreht, und die Kompaßrosen 3 und 3a folgen daher als Repetierkompasse
den Bewegungen des Hauptkompasses. Infolgedessen verschieben sich in entsprechendem
Sinne die Kreuzjoche 7 und 7a und damit die kleinen Reibrollen i i und i
ja, so daß sich der Antrieb der Zählwerke nach Maßgabe der Kompaßstellung
ändert.
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Bei stromlosem Stufenmotor 23 ist die Welle i mit den Kompaßrosen
3 und 3a frei drehbar. Die Vorrichtung sei beispielsweise auf einen Kurs von 5o°
NW einzustellen.
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Man dreht die Welle i mit der Hand, bis die Zahl So beider Kompaßrosen
vor dem Steuerstrich steht. Darauf werden die Klemmschrauben 5 und 5a gelöst und
die Kreuzjoche 7 und 7a auf ihren Führungen verschoben, bis ihre Zeiger ebenfalls
bei So stehen. Dann klemmt man mittels der Schrauben 5, 5a die Joche 4, 4- gegen
die Speichenräder 2, 2a fest. Es ergibt sich auf der Sinusseite die in Abb. i dargestellte
Lage, bei welcher die kleine Reibrolle i i sich gegen den Mittelpunkt der Reibscheibe
i o stützt, also nicht in Umdrehung versetzt wird, wenn die Scheibe io umläuft.
Auf der Cosinusseite gelangt dagegen gleichzeitig das Kreuzjoch 7a in die betreffende
Außenstellung. Die Reibrolle i ja
liegt auf ihrem größten Radius außerhalb
des Mittelpunktes der Reibscheibe i o-, liefert also die höchste Zählgeschwindigkeit.
Nun werden die Sinuszähler und die Cosinuszäbler auf Null eingestellt.
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Die Entkupplung, Verstellung und Wiederkupplung der richtungsanzeigenden
und der registrierenden Vorrichtung wird vorgenommen, nachdem das Schift bei der
Ausreise genau auf den abgesteckten Kurs gelegt worden ist, und bei Beginn der Fahrt
werden der Stufenmotor 23 und der Motor i 9 eingeschaltet.
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Solange das Schiff genau auf Kurs liegt, ändern sich die Sinusanzeigen
»Null« nicht, während die Cosinusanzeigen dem jeweils zurückgelegten Weg entsprechen.
Tritt eine Winkelverdrehung um i ° ein, so verdrehen sich auch die Kompaßrosen 3
und 3a um denselben Betrag. Die Kreuzjochstifte 6, 6a verschieben die Joche
7, 7a längs der Balken 9, 9a. Dementsprechend wird die Reibrolle i i vom
Mittelpunkt der Reibscheibe i o entfernt und treibt den betreffenden Sinuszähler
mit einer Geschwindigkeit an, welche den Anzeigezuwachs von sin 1'=0,0175 in der
Zeiteinheit hervorruft. Gleichzeitig erscheint auf der Cosinusseite an dem betreffenden
Zähler der Anzeigezuwachs von cos i°= o,99985. Wächst die Abweichung beispielsweise
auf 4°, so ändern sich die Zahlenangaben um sin 4° = o,o69756 und cos 4° = 0,99756
Kommt durch Zurücksteuern das Schiff auf eine resultierende Abweichung von zunächst
2"-, so vermindert sich die Anzeige um sin 2° = 0,34899, während der entsprechende
Cosinus addiert wird usw.
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Wird beim Zurückholen des Schiffes beispielsweise von Backbord her
der Kurs überschritten, so daß eine Abweichung nach Steuerbord entsteht, so äußert
sich das sofort in überaus sinnfälliger Weise dadurch, daß die Backbordzähler durch
ihren Schirm selbsttätig verdeckt werden und nur noch die Anzeigen der Steuerbordzähler
sichtbar sind. Abb.3 zeigt einen Zähler, welcher gerade durch den Schirm verdeckt
cvnrd, jedoch ist der Schirm teilweise weggebrochen.
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Die neue Einrichtung läßt sich auch bei Kreiselkompassen anwenden.
Um hierbei die Übertragung gewisser störender Schwingungen auf die Kompaßrosen 3
und 3a zu vermeiden, kann man wie folgt vorgehen.
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Die Speichenräder 2, 2a werden nicht fest, sondern drehbar auf der
Welle i angebracht. Zugleich wird an dieser Welle ein Arm 26 befestigt, dessen äußeres
Ende rechtwinklig
abgebogen ist und um die Mitte eines Schlitzes
27 zwischen einstellbaren Teilen 28 und 28a schwingt, welche von einem Teil 29 am
Speichenrade 2 getragen werden. Der Arm 26 darf mit den einstellbaren Teilen nicht
in Berührung kommen, damit die Schwingungen auf das Speichenrad nicht übertragen
werden. Wenn sich anderseits der Stufenmotor 23 nach Maßgabe einer Kursabweichung
bewegt, so verändert der Arm 26 seine Lage und nimmt dabei das Speichenrad 2 mit.
In der neuen Stellung schwingt er um die neue Mittellage. Die Cosinusseite wird
mit einer entsprechenden Einrichtung zur Verhinderung der Übertragung der Schwingungen
auf seine Kompaßrose ausgestattet. Die Anbringung derartiger Totgangverbindungen
bei Kreiselkompaßantrieb ist bekannt.