-
Kompensationsvorrichtung für Kompasse oder ähnliche Instrumente Die
Erfindung betrifft das Kompensieren von Magnetkompassen hinsichtlich Halbkreisdeviation
und Krängungsfehler.
-
Bei den bekannten Anordnungen geschieht dies in der Regel mit Hilfe
von Stabmagneten, die ein dem zu kompensierenden festen Magnetfelde gleiches und
entgegengesetztes künstliches Magnetfeld erzeugen, das durch Verschieben oder Verdrehen
der Magnete eingestellt wird. Im besonderen ist es bekannt, die in der Richtung
der Schiffslängenachse bzw. Schiffsquerachse liegenden Störfelder durch verschiebbare
Magnete entsprechender Richtungen und den Krängungsfehler durch einen in der vertikalen
Führungssäule längsbeweglichen Krängungsmagneten zu kompensieren.
-
Gemäß der Erfindung dient zur Einstellung des Kompensationsfeldes
eine in der Richtung der magnetischen Achsen der Stabmagnete verschiebbar angeordnete
Masse hoher magnetischer Suszeptibilität (Weicheisenmasse), die bei ihrer Verstellung
die magnetischen Kraftlinien der Stabmagnete mehr oder weniger abschirmt.
-
Es ist zwar bekannt, bei Kompensationseinrichtungen Weicheisenmassen
zu verwenden, welche in bezug auf einen Kompaß einstellbar sind. Diese dienen jedoch
zur Korrektur der quadrantalen Abweichung, d. i. der Abweichung infolge des temporären
Magnetismus des Eisens des Schiffes oder des von dem Schiff getragenen Eisens, welcher
von dem Erdmagnetismus induziert wird. Diese Eisenmassen dienen also nicht zum Neutralisieren
des Einflusses eines konstanten Magnetfeldes und demgemäß nicht zur Kompensierung
im Sinne vorliegender Erfindung.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist
der das künstliche Feld erzeugende Stabmagnet ein Folgepolinagnet, dessen Magnetfelder
durch eine auf ihm längsverschiebbare Eisenhülse teilweise abgeschirmt werden.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
-
Abb. i ist ein Aufriß eines Kompaßgehäuses und einer Kompensiervorrichtung
mit zwei waagerechten Stabmagneten, Abb. a eine linke Ansicht des Gehäuses der Kompensiervorrichtung,
Abb. 3 eine rechte Ansicht dieses Gehäuses, Abb.4 eine Darstellung des Kompensiergehäuses,
das zur Aufnahme eines senkrechten Stabmagneten erweitert ist, Abb. 5 eine Darstellung
einer Kompensiervorrichtung mit einem Folgepolmagneten in einem drehbaren Gehäuse,
Abb.
6 eine einfache Form einer Kompensiervorrichtung mit zwei Folgepolmagneten.
-
Abb. 7, 8, 9, fo sind Magnetschemata. Eine Kompaßrose 14 ist auf einem
Pfosten 15 in einem Gehäuse 16 schwingbar. An diesem sitzt unten ein Ring 17, an
dem der Seitenflansch 18 eines Gehäuses i9 z. B. durch Schrauben 2o befestigt ist.
-
Die Größe des Gehäuses hängt von der Zahl der festen Teile der Kompensiervorrichtung
ab. Hier bestehen diese festen Teile aus Folgepolmagneten. Abb. i und 6 zeigen zwei
derartige Magneten, Abb.4 deren drei und Abb. 5 nur einen. Jeder dieser Magneten
bildet einen einzigen Magnetstab ähnlich dem nach Abb. 8, doch können auch zwei
gewöhnliche Stabmagneten mit benachbarten gleichen Polen verwendet werden (Abb.
7). Die beiden Magnetfelder zweier gewöhnlicher Magnete (Abb. 7) oder eines Folgepolmagneten
(Abb. 8) stellen sich als ein Paar entgegengesetzter Magnetfelder dar, die wesentlich
gleiche Stärke haben, wenn sie nicht durch äußeren Einfluß beeinflußt oder abgeschirmt
werden. Wird ein Feldpolmagnet längs eines Magnetkompasses parallel und symmetrisch
dazu angebracht, so wird die natürliche Richtung des Kompasses nicht gestört. Eine
Änderung in der Winkellage des Folgepolmagneten und eine Änderung im äußeren Magnetfelde
des einen oder anderen oder beider Magnetfelder bewirkt aber eine Deviation des
Magnetkompasses.
-
Die neue Kompensiervorrichtung nutzt diese Erscheinungen bei Folgepolinagneten
durch Verwendung eines magnetischen Schirmes zur Störung des Gleichgewichtes der
gleichachsigen Magnetfelder aus. Die Abb. 9 und fo zeigen die Wirkung einer Eisenhülse
als Schirm zum teilweisen Abschirmen der magnetischen Kraftlinien. Wird die Hülse
nach einem Ende des Magneten zu bewegt, so wird das äußere Magnetfeld an diesem
Ende stark verkleinert wegen der größeren Leitfähigkeit des dieses Ende unmittelbar
umgebenden Stoffes (Eisen) relativ zur Leitfähigkeit des das andere Ende umgebenden
Stoffes (Luft). Durch Verstellung der Hülse wird also das Gleichgewicht der äußeren
Felder (Abb. 9) zerstört und ein resultierendes äußeres Magnetfeld erzeugt, dessen
Richtung von der Lage der Hülse abhängt. Dies gilt für jede Verstellung des Stabes
oder Schirmes, da die Resultate von den Relativlagen abhängen.
-
Die Stärke des äußeren Magnetfeldes hängt von der Beziehung des Stabmagneten
zum magnetischen Schirm ab, und wenn das resultierende oder äußere dadurch erzeugte
Magnetfeld an Stärke gleich und in der Richtung entgegengesetzt einem bestimmten
Magnetfelde ist, so neutralisieren die entgegengesetzten Magnetfelder einander.
-
In der Kompensiervorrichtung sind die Magnete in einem Gehäuse oder
einer Hülse angebracht. Abb. i zeigt einen Folgepolmagnet 21 und rechtwinklig dazu
einen Folgepolmagnet 22. Ein Ende jedes dieser Magnete ruht in einer Buchse 23,
deren Außenende 24 einen Riffelknopf zum Drehen bildet. Eine Klemmschraube 25 tritt
durch einen Bund 26 und das innere Ende der Buchse und hält den Magneten in fester
Lage zur Buchse. Eine Schraubenfeder 27 zwischen dem Bund 26 und der Innenwand des
Gehäuses i 9 hält den Magneten in normaler axialer Lage.
-
Den Schirm für jeden Magneten bildet eine Eisenhülse 28, welche gegen
den Magneten undrehbar aber axial relativ verschiebbar ist. Jede Hülse 28 hat Außengewinde
und greift in eine unbewegliche Mutter 29 an einem Ständer 3o des Gehäuses i9.
-
Es kann erwünscht sein, durch eine Anzeigevorrichtung den Grad der
Gleichgewichtsstörung der beiden Magnetfelder eines Folgepolmagneten anzuzeigen.
Hierzu dient eine drehbare Skala 3 1 (Abb. 3), deren Zähne gewöhnlich mit
einem Ritzel 32 kämmen, das zu jeder Buchse 23 gehört. Beim Einstellen der Skala
bzw. des Zifferblattes entsprechend dem Gleichgewichtszustande eines Folgepolmagneten
wird die Buchse 23 gegen die Kraft der Feder 27 nach außen gezogen, bis das Ritzel
32 außer Eingriff mit der Skala ist. Diese kann dann allein gedreht werden, und
ihr Nullpunkt kann dem Zeiger gegenübergestellt werden (Abb.3). Nach Wiedereingriff
des Ritzels und Zifferblattes wird an letzterem jede axiale Verstellung der Hülse
angezeigt. Eine Sperrschraube 33 ermöglicht das Feststellen der Skala und Hülse
in jeder gewünschten Lage.
-
Abb.4 zeigt eine Kompensiervorrichtung zum Neutralisieren der senkrechten
sowohl wie der waagerechten Komponente einer magnetisierbaren Masse. Ein Folgepolmagnet
34 wird mit seiner Achse zentral zur Rose angebracht. Sein Zubehör entspricht dem
bei den Magneten 2i, 22 beschriebenen. Hülse 35 wird durch den Drehknopf 36 gehoben
oder gesenkt. Das Gehäuse braucht nur ebensoviel erweitert zu werden, daß es den
Magneten umgibt.
-
Abb. 5 und 6 zeigen zwei vereinfachte Anwendungsformen. Nach Abb.5
schließt an den Unterteil des Kompaßgehäuses ein Ring 37, dessen Ringnut 38 einen
Seitenflansch 39 einer Hülse 4o aufnimmt, der durch eine am Ring 37 befestigte runde
Halteplatte 41 in Stellung gehalten wird. Diese Konstruktion ergibt eine Lagerung
der Hülse und ermög
licht gleichzeitig ihre Drehung relativ zum
Ständer bzw. dem Kompaßgehäuse. Ein gekordelter Ring .42 an der Hülse erleichtert
ihre Bewegung zum Anordnen der Magnetfelder des Magneten in verschiedenen Lagen
relativ zum Kompaßgehäuse. Eine Schraube ..1.3 hält die Hülse in jeder gewünschten
Lage. Ein Azimuthkreis .Id. ist außerhalb der Hülse gelagert, und ein Anzeiger :I5
legt den Steuerstrich fest, von dem aus jede Drehung der Hülse .4o durch Beobachtung
der Angabe des Azimuthkreises gegenüber dem Anzeiger festgestellt werden kann. Nach
Abb. 5 wird nur ein Folgepolmagnet 4.6 verwendet und in der drehbaren Hülse d.o
z. B. durch Schrauben festgehalten. Er hat auf volle Länge Gewinde, mit dem eine
den magnetischen Schirm bildende Hülse 47 zusammenwirkt. Diese hat einen Riffelring
48 zu leichterer Handhabung. U m zu sichern, daß die Hülse in eingestellter Lage
bleibt, greift eine gefederte Kugel -1g der Hülse in eine Nut 5o. Wird eine Nut
verwendet, so wird eine bestimmte Einstellungslage je Umdrehung der Hülse gewährleistet.
-
Nach Abb. 6 werden zwei Folgepolmagnete 5i und 52 verwendet. Diese
können runden Ouerschnitt haben und brauchen außen nicht bearbeitet zu sein. Die
magnetischen Schirme bestehen aus Hülsen 53, 54 je mit einem Längsschlitz
55, dessen Kanten gegeneinandergepreßt -,werden können, damit die Hülse fest
den zugehörigen Magneten erfaßt, wenn ihre Einstellung festgelegt wird.
-
Wirkungsweise: Beim Kompensieren der Halbkreisdeviation eines an eilietn
Flugzeug o. dgl. angebrachten Magnetkompasses wird das Flugzeug auf dem Boden nach
einer bekannten Richtung, vorzugsweise einem der Kardinalpunkte, wie Norden, gerichtet.
Der Kompaß sollte relativ zum Flugzeuge orientiert sein. Hierzu wird z. B. der Steuerstrich
des Kompasses in die senkrechte Längsmittelebene des Flugzeuges gestellt. Weist
gemäß Abb. i das Flugzeug nach Norden, so hat Magnet 21 seine Achse N-S und Magnet
22 seine Achse 0-W. Magnet 21, der seine Achse N-S hat, könnte auch dann keinen
Einfluß auf Drehung der Rose 14 ausüben, wenn der Magnet nicht genau neutral sein
sollte, d. h. wenn die Eisenhülse nicht genau auf Mitte sein sollte. Zeigt unter
diesen Umständen die Rose eine Deviation z.B. von d°, so wird der Stellknopf am
O-W-Magneten gedreht, bis die Rose Null zeigt. Dies sollte geschehen, wenn das Flugzeug
nach Norden weist. Das Flugzeug wird dann. in O-W-Lage herumgeschwungen. Weist das
Flugzeug nach Osten und zeigt die Rose g2° statt go°, so muß «-eiter eingestellt
werden. Der vorher N-S gerichtete Magnet steht jetzt 0-W, und sein Stellknopf wird
dann gedreht, bis die Rose go° zeigt. Der Kompaß ist nun für alle Richtungen in
waagerechter Ebene kompensiert. Die Resultierende der Felder der Magneten 2i und
22 neutralisiert die waagerechte Komponente der dauernd magnetisierten Massen am
Flugzeuge. Üben die magnetischen Massen des Flugzeuges eine Kraft nur in waagerechter
Ebene aus oder wird nur Kompensation für Halbkreisdeviation bei waagerechter Lage
des Flugzeuges gewünscht, dann sind keine weiteren Einstellungen nötig. Die eingestellten
Lagen der Hülsen werden dann durch Anziehen der Schrauben 33 o. dgl. gesichert,
so daß die Einstellungen nicht unerwünscht verändert werden können. Nach Abb. 6
würden die Hülsen fest um die Magneten geklemmt werden.
-
Es kann sein. daß die magnetischen Massen am Flugzeuge eine Kraft
unter einem Winkel zur Waagerechten ausüben. Zum Kompensieren der senkrechten Komponente
dieser Kraft sind weitere Einstellungen nötig. Hierzu kann man das Flugzeug kippen
und die Deviation des Kompasses unter dem Einfluß der Komponente des :Magnetfeldes
rechtwinklig zu den Magneten -21 und 22 beobachten, die jetzt unter einem Winkel
zur Waagerechten sind, wodurch ein Fehler in die Ablesung der waagerechten Rose
kommt. Man dreht dann den Stellknopf 36 (Abb. .4) des Magneten 34., bis die Dev
iationsanzeige der Rose verschwindet. Durch dieses Einstellverfahren kann die magnetische
Kraft jeder magnetischen Masse neutralisiert werden, indem man ihre waagerechten
und senkrechten Komponenten neutralisiert.
-
Wird nur ein Magnet verwendet (Abb. 5), so wird das Fluzeug nach verschiedenen
Richtungen gedreht, und die bei diesen auftretenden Kompaßfehler werden aufgezeichnet.
Ein Diagramm, das die Fehler relativ zu den Richtungen des Flugzeuges zeigt, gibt
an, daß ein magnetisches Feld von bestimmter Stärke und Winkellage die Fehler bei
allen Richtungen auf Null bringt. Der Magnet wird dann in die richtige Winkellage
zum Flugzeuge gedreht, und die Stärke seines äußeren Magnetfeldes wird durch Einstellung
der Hülse so eingestellt, daß der Kompaß auf die richtige Anzeige gebracht wird.
Der Kompaß zeigt dann bei waagerechtem Flugzeuge in allen Richtungen genau an.
-
Soll der Kompaß für Halbkreisdev iation, die auf senkrechten Komponenten
magnetischer Massen beruht, kompensiert sein, so muß man einen senkrechten Magneten
in der beschriebenen Art verwenden.