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Richtungsfinder, der auf der Ablenkung der Kathodenstrahlen durch
den Erdmagnetismus beruht Gegenstand der Erfindung ist ein Richtungsfinder oder
hompaß, der auf der Ablenkung der Kathodenstrahlen durch den Erdmagnetismus beruht,
der besonders geeignet ist zur Verwendung auf Flugzeugen und Schiften und der den
Vorteil bietet, daß er keine beweglichen Teile enthält. Die Erfindung besteht in
der Anordnung von m<tgnetisierbaren Massen niedrig magnetischen Widerstandes,
wie Weicheisenmassen, die durch den Erdmagnetismus influenziert werden und auf die
Kathodenstrahlen wirken. Das erdmagnetische Feld wird dabei zwischen den Polen des
magnetisierbaren Körpers verstärkt, und diese Verstärkung ist außerdem in hohem
Grade abhängig von der Einstellung dieses Körpers zur Richtung des Erdmagnetfeldes.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
in schaubildlicher Darstellung schematisch angedeutet.
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Abb. i und 2 zeigen, zu schematischer Darstellung vereinfacht, eine
erste Ausführungsform für die Hauptbestandteile des Gerätes im Aufriß und in einem
Querschnitt; Abb.3 und -. zeigen ebenfalls in einem perspektivischen Aufriß und
im Grundriß eine andere Ausführungsform; Abb. j zeigt eine weitere Abänderung eines
der Hauptbestandteile; Abb.6 und 7 zeigen ebenfalls im Aufriß und im Querschnitt
nach Linie 7-7 von Abb. 6 das Schema einer anderen Ausführungsform, bei welcher
nur die Elektroden in der Vakuumröhre eingeschlossen sind, während der magnetisierbare
Körper sich außerhalb der Röhre befindet; Abb. i; und 9 zeigen ebenfalls im Aufriß
und im Querschnitt nach Linie 9-9 von Abb. 8 eine ähnliche Ausführungsform, bei
welcher auch nur die Elektroden in der Vakuumröhre eingeschlossen sind; Abb. io
und i i zeigen im Aufriß bzw. im Schnitt nach Linie i i-i i von Abb. i o eine andere
Konstruktion, bei welcher die Elektroden und der magnetisierbare Körper zusammen
in der Vakuumröhre eingeschlossen sind.
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Bei dem in Abb. i und 2 schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiel
sind alle wesentlichen Teile der Einrichtung in einer Vakuumröhre eingeschlossen.
Die Abbildung zeigt eine magnetisierbare -lasse i, zweckmäßig aus geeignetem Metall
oder anderem Material, die eine besonders hohe Aufnahmefähigkeit für zeitweilige
Magnetströmungen schwacher magnetischer Felder besitzt. Es gibt eine große Anzahl
verschiedener 1Ietalle und Legierungen, welche diese besondere Eigenschaft besitzen,
die für den vorliegenden Fall wünschenswert ist. Wesentlich ist, daß
sie
keinen Eigemnagnetismus haben, aber außerordentliche magnetische Beeinflußbarkeit
bei äußerst niedriger magnetischer Stromdichtigkeit haben.
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Diese Masse i kann verschiedene Gestalt und Dimension erhalten, was
in den verschiedenen Abbildungen dargestellt ist, die es aber zur größeren Bequemlichkeit
und Übersichtlichkeit als einen massiven Körper zeigen. Nach den Abb. i und :2 hat
dieser Körper die Form eines kurzen Rohres, das auf der einen Seite einen Längsschlitz
2 besitzt, so daß zu beiden Seiten diese Schlitzes zwei sich einander gegenüberstehende
Pole 3 und q. entstehen. Dieser Körper i ist als ein Stück massives Material dargestellt,
kann aber natürlich ebensogut aufgebaut sein aus Lamellen oder anderen Einzelteilen,
wo dies wünschenswert gefunden wird. Dieser Körper ist in einer Vakuumröhre in irgendeiner
der wohlbekannten Weisen fest eingebaut. Zwischen den Polen befindet sich ein Elektronenaussender
5, der aus einem Glühfaden bestehen kann oder aus einem mit Überzug versehenen Rohr
6 mit einer inneren heizenden Glühfadenseele 7, die ihren Heizstrom von einer Heizbatterie
oder einer sonstigen geeigneten Stromquelle erhält. Zu empfehlen ist die Verwendung
einer Kathode aus Nickel oder anderem magnetischen Material, da in einer Glühfadenkathode
das von dem Heizstrom erzeugte magnetische Feld besonders groß ist. Die Verwendung
einer Nickelkathode gibt eine Menge von Elektronenausströmungen, während sie gleichzeitig
eine magnetische Abschirmung bietet, welche in gewissem Umfang den vom Heizstrom
für gewöhnlich ausgeiibten Einfluß auf das magnetische Feld unwirksam macht. Die
Anoden 8 und 9 veranlassen nach ihrer elektrischen Aufladung einen Elektronenfluß
von dem Elektronensender 5 zu diesen Anoden. Es ist klar, daß die Anoden irgendwelche
geeignete Form haben können. Sie können z. B. eine Stange, eine Schiene oder eine
Platte sein, und die zeichnerische Darstellung dient nur als schematische Andeutung
derselben.
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Die ganze vorbeschriebene Einrichtung ist in einer luftleer gemachten
Glasumhüllung gewöhnlicher Art eingeschlossen, die durch die punktierten Linien
io angedeutet ist. Wo es gewünscht ist, dem Apparat eine kritische Wirkungsweise
zu erteilen, kann auch eine bestimmte Gasmenge in der Röhrenumhüllung eingeschlossen
werden.
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Hieraus ergibt sich die folgende Wirkungsweise des neuen Richtungsfinders
oder Kompasses: Die Einrichtung wird in geeigneter Stellung auf einem Flugzeug oder
Schiff befestigt und mit einer Stromquelle für den Heizstrom des Glühfadens oder
sonstigen Elektronensenders versehen, und die Anoden werden unter ein bestimmtes
Potential gestellt. Wenn der Apparat für kritische Arbeitsweise eingerichtet werden
soll oder nur unter bestimmten Verhältnissen ansprechen soll, so wird auch der Kontrollkörper
i an ein bestimmtes Potential gelegt, was leicht ausführbar und in der Vakuumröhrenpraxis
vielfach üblich ist.
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Wenn das Flugzeug oder Schiff in solcher Richtung steht oder sich
bewegt, daß die Erdpole in der Richtung 12 und 12, (Fig. 2 und 4.) sich befinden,
so ist es klar, daß ein Minimum von magnetischen Kraftlinien des Erdmagnetismus
über die beiden Pole 3 und q. des Kontrollkörpers i läuft. Solange dies der Fall
ist, wird der von der Kathode 5 zu den Anoden 8 und 9 gehende Elektronenstrom sein
Maximum haben. Wenn das Flugzeug oder Schiff seine Stellung ändert, so daß die Nordsüdpolrichtung
der Erdpole im rechten Winkel zur ersten Stellung zu liegen kommt oder in Richtung
der Pfeile 14, i4.a, so fließt ein Maximum an erdmagnetischen Kraftlinien über die
Pole 3 und 4. des Kontrollkörpers i. Dies verursacht eine Verzögerung des Elektronenstromes
von der Kathode zur Anode, und ein in geeigneter Weise in den Anodenstromkreis eingefügtes
Galvanometer wird unmittelbar die Abnahme des Elektronenflusses anzeigen.
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Aus dem Vorgesagten ist es klar, daß jede mögliche Einstellung des
Flugzeugs oder Schiffes zu den erdmagnetischen Polen sich unmittelbar zu erkennen
gibt durch eine entsprechende Größe des Elektronenflusses. Jede Abweichung von der
Nordsüdrichtung zeigt sich sofort durch eine Änderung des Elektronenflusses.
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Die in den Abb. 3 und 4. gezeigte Ausführungsform ist von derjenigen
der Abb. i und 2 im wesentlichen nur verschieden durch die Verwendung eines flachen,
plattenähnlichen Körpers 15. Dieser Körper hat eine mittlere Öffnung 16, von der
aus ein Schlitz nach der einen Seite geht, so daß zwei Polenden 3 und. gebildet
werden, zwischen denen die Kathode 5 liegt.. In allen anderen Dingen ist diese Ausführungsform
ähnlich oder gleich der in den Abb. i und 2, und sie arbeitet auch in völlig gleicher
Weise.
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Der magnetisierbare Körper gemäß der Erfindung dient zwei verschiedenen
Zwecken i. er verstärkt das erdmagnetische Feld zwischen den Polen des Körpers;
2. er macht diese Verstärkung in hohem Grade abhängig von der Einstellung des Körpers
zur Richtung des Erdmagnetfeldes. Das erste Ziel wird dadurch erreicht, daß ein
geeignetes magnetisierbares Material ausgewählt wird und zu einem Körper von niedrigem
magnetischen
Widerstand ausgebildet wird, welcher geringen Querschnittflächenraum bei einer Lücke
von kurzer Spannweite bietet, in der das erzeugte künstliche Magnetfeld eingeschlossen
ist. Das zweite Ziel wird erreicht durch Auswahl einer solchen Formgebung, daß eine
große Anzahl erdmagnetischer Kraftlinien in einer Richtung hindurchströmt, während
eine nur sehr kleine Zahl erdmagnetischer Kraftlinien hindurchströmt, wenn das Element
rechtwinklig zu seiner ersten Stellung eingestellt ist.
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Abb. 5 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform des magnetisierbaren
Körpers 15, bei dem eine magnetische Spule 2o tun (las eine Polende 3 herumgewickelt
ist. Dies ist leicht ausführbar, und es kann in der Tat eine magnetische Spule auf
dem Kontrollkörper auch in verschiedenen anderen Weisen angebracht werden, wo die
Verwendung einer solchen Spule wünschenswert erscheint.
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Die Anbringung einer derartigen Spule ist besonders dann wünschenswert,
wenn eine Verstärkung der Wirkung des Erdmagnetistnus am magnetisierbaren Körper
beabsichtigt ist, um die Ablesung am Beobachtungsinstrument zu erleichtern. Die
Spule 20 ist gewöhnlich nicht erregt und wird nur, wenn eine Ablesung vorgenommen
werden soll, mit einer Stromquelle, wie z. B. der Batterie 5o, durch einen einfachen,
üblichen (nicht dargestellten) Schalter verbunden. Die Wirkung des Erdmagnetismus
ergibt zusammen mit der im voraus bekannten Wirkung der Spule 20 eine Größe, die
besser meßbar ist als die von dem Erdmagnetismus allein erzeugte. Da die Wirkung
des Feldes der Spule 2o bekannt ist, wird der vom Erdfeld erzeugte Ausschlag durch
einfache Subtraktion erhalten.
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Während bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen alle wesentlichenTeile
des neuen Instruments in einer Vakuumröhre eingeschlossen waren, ist es ebenso auch
möglich. einzelne Teile außerhalb einer solchen Röhre anzuordnen. Dies zeigt die
in den Abb.6 und ; angedeutete Ausführungsform, bei welcher eine Vakuumröhre 25
nur die Kathode 26 und die Anoden 27 enthält. Der magnetisierbare Körper 28 ist
am allgemeinen in s s einer Form und Wirkung ähnlich den in den Abb. 3, .4 und 5
gezeigten Körpern, doch ist dieser Körper hier außerhalb der Vakuumröhre 25 angeordnet.
Wie ersichtlich, ist der magnetisierbare Körper mit zwei Polstücken 29 und
30 versehen, und der Raum zwischen diesen Polen ist genügend groß gewählt,
um die Vakuumröhre 25 unterzubringen. Der Kontrollkörper wird in diesem Falle auch
zweckmäßig genügend dick gemacht und aus Lamellen aufgebaut, so daß die Vakuumröhre
mit ihren inneren Elementen vollständig in der Polebene oder dem Magnetfeld des
magnetisierbaren Körpers eingeschlossen liegen kann. Der Körper 28 ist zweckmäßig
mit einer elektromagnetischen Bewicklung 35 versehen, wie dies oben mit Rücksicht
auf die Konstruktion der Abb. 5 erklärt. wurde.
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Die in den Abb. 8 und 9 gezeigte Ausführungsform ist ganz ähnlich
der vorbeschriebenen Einrichtung nach Abb.6 und 7. Die in diesem Falle verwendete,
den Elektronensender einschließende Vakuumröhre 31 ist aber verschieden gestaltet,
nämlich von langgestrecktem Querschnitt, so daß der Elektronenstrom quer zu den
Polen verläuft. Infolge dieser Konstruktion . können die beiden Pole 28 mit ihren
Stirnflächen 29 und 30 ganz dicht aneinander herangerückt werden, was den
magnetischen Kraftlinienstrom bedeutend intensiver macht.
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Bei der Ausführungsform nach den Abb. 3 und .I war die Kathode innerhalb
des magnetisierbaren Körpers und die Anode außerhalb desselben angeordnet. Eine
noch bessere Wirksamkeit wird erzielt durch eine Anordnung gemäß den Abb. Io und
I I, bei welchen die Gesamtheit dieser vorgenannten Teile, sowohl die Kathode 32
als auch die Anoden 33, in der evakuierten Umhüllungsröhre 36 eingeschlossen ist.
Auch der magnetisierbare Körper von Plattenform 3.4, ähnlich dem in den Abb. 3 bis
9 dargestellten Körper, ist in die Vakuumröhre eingeschlossen. Dabei sind die Kathode
32 und die Anoden 33 in gerader Linie zwischen den Polenden 29 und 30 in
der Ebene des magnetisierbaren Körpers angeordnet.
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Es ist klar, daß in der praktischen konstruktiven Durchbildung des
neuen Instruments noch zahlreiche andere Formen und Anordnungen möglich sind, und
wesentlich für alle derselben ist der Vorteil, daß sie keine beweglichen Teile enthalten
und durch Vibrationen der Maschinen nicht beeinflußt werden und ohne weiteres gegen
andere ausgetauscht werden können, da alle Teile derselben innerhalb einer Vakuumröhre
enthalten sind.