DE586286C - Erdinduktorkompass - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Erdinduktorkompasse mit einem als Kreiselpendel wirkenden, allseitig kippbar gelagerten Generatoranker, dessen Welle in Kugellagern läuft.
Bei einem Generator für Erdinduktorkompasse wird der erzeugte Strom, da er eine sehr geringe Stärke hat, sehr stark durch, eine ungenaue Bewegung des pendelnd aufgehängten Ankers hinsichtlich des Erdmagnetfeldes beeinflußt. Um derartige durch ungenaue Lagerung bedingte Mängel zu beseitigen und außerdem eine einfache, verläßliche und leichte Konstruktion zu erzielen, ist erfindungsgemäß der Anker in einem Kugellager gelagert, dessen eine Lagerfläche, z. B. die äußere, kugelförmig ausgebildet ist.

In der Zeichnung ist 'ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt.

Abb. ι ist ein teilweise lotrechter Schnitt durch einen Generator,

Abb. 2 ein lotrechter Schnitt durch einen Kontaktblock nach Abb. 1,

Abb. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. 1, Abb. 4 ein Aufriß des Generatorgehäuses in Schrägläge,

Abb. s ein Grundriß des Generators von Linie 5-5 der Abb. 1 aus gesehen,

Abb. 6 ein Grundriß der Windmühle oder des Anemometers,

Abb. 7 ein Schnitt durch die Dämpfung nach Linie 9-9 der Abb. 1,

Abb. 8 ein Schnitt durch die Seitenwand der Generatorhaube mit Stützen für die Haube in Tieflage,

Abb. 9 ein Schnitt nach Linie 11-11 der Abb. 10 mit der Haube in Höchstlage,

Abb. 10 eine Vorderansicht der unter Federzug stehenden Klammem zum Tragen der Generatorhaube in Höchstlage.

Das Generatorgehäuse hat eine Grundplatte ι ο mit Auswärtsflansch 11 zum Befestigen der Haube am Rahmen 12 eines Luftfahrzeuges o. dgl. Der obere Teil der Grundplatte 10 hat eine Büchse 13, über die das unter© Ende eines Röhrengliedes 14 paßt, das einen Antrieb zum Übertragen einer Drehbewegung auf den Anker umschließt.

Die Haube 15 bildet einen Teil des Ankergehäuses und ist auf den unteren Teil der Platte ι ο so aufgepaßt, daß die Oberkante 16 der Haube bei Normallage gegen die Rippe 17 gehalten wird, die von der Außenseite der unteren Seitenwand der Platte 10 ausgeht. Die Azimutlage der Haube 15 wird durch das Eingreifen von Ansätzen 18 (Abb. 9) der Haube in lotrechte Schlitze 19 in der unteren Seitenwand der Grundplatte bestimmt. Die Haube wird in ihrer Normallage durch mehrere Federn 20 (Abb. 1, 4, 10) gehalten, deren obere Enden am Flansch 11 und deren untere Enden an Klammern 21 angreifen, welche Schlitze 22 zum lösbaren Eingriff mit Knöpfen23 der Haubeis haben.

Ein Satz von Stützen 24 (Abb. 8, 9) ist mit den oberen Enden an der Außenseite der unteren Seitenwand der Grundplatte 10 befestigt. Diese Stützen haben lotrechte Schlitze 25, durch welche Zapfen 26 der Haube 15

ragen. Ist die Haube in ihrer normalen Hochlage (Abb. ι und 9), so wird sie von den Stützen 24 nicht getragen; soll sie aber gesenkt werden, so werden die Klammern 21 von den Knöpfen. 23 gelöst, worauf die Haube dann ganz von den Stützen 24 getragen wird (Abb. 8). Durch das Senken der Haube kann die noch zu beschreibende Schwingungsdämpfung ausgerückt werden und das Pendelsystem eine natürliche Lage einnehmen, wodurch eine genaue Kompensation und Einstellung des Kompasses erzielbar ist.

Das Röhrenglied 14 trägt die'Lager 27, 28 der Welle 29, auf der oben eine Windmühle oder ein Anemometer 30 mit mehreren Flügeln 31 sitzt zwecks Drehung der Welle durch Relativbewegung des Generators und der Luft. Gewöhnlich wird dieser Antrieb zum Drehen des Generatorankers verwendet, doch ao wird zweckmäßig für Prüfung sowie praktischen Betrieb auch noch eine z. B. mit der Nabe des Anemometers 30 ein Stück bildende Riemenscheibe 32 vorgesehen, um Antrieb von anderer Quelle aus zu vermitteln. Auf das untere Ende der Welle 29 ist eine Hülse 33 auf gestiftet, deren Innenfläche, mit Nuten verschiebbar, Rippen des Gliedes 34 übergreift, das in der Hülse sitzt und direkt mit einer biegsamen Welle 3 5 verbunden ist, die abwärts durch die-Mitte der Grundplatte 10 ragt und unten an einem Gliede 36 befestigt ist, dessen Kopf 57, mit Außenrippen verschiebbar, in Nuten an der Innenfläche der Hohlwelle 38 greift. Die Welle 39 des Ankers 40 ist an der Hohlwelle38 befestigt.

Das Pendelsystem samt Anker wird drehbar und pendelnd mittels eines gewölbten Kugellagers 41 gehalten, dessen eine Laufbahn, z. B. die äußere, eine glatte Ringfläche hat, deren Krümmungsmittelpunkt im Mittelpunkt des Lagers liegt, während die andere Laufbahn mit Taschen oder Umfangsnuten zur Aufnähme von Stahlkugeln versehen ist, die gegen die RingfLäche der ersten Laufbahn anliegen. Dieses Kugellager 41 sitzt zwischen der Welle 38 und einem Ringelement 42, wobei die innere Laufbahn an Welle 3 8 'und die äußere an .. dem von der Hohlwelle 43 getragenen Ringgliede 42 befestigt ist. Die Welle 43 wird von der Grundplatte ι ο durch die Mutter 44 getragen, die auf der Oberfläche der Büchse 13 ruht. Die beschriebene Kugellageranordnung erlaubt eine relative Schwingung· des Gehäuses zu dem Pendelsystem mit Anker 40 in beliebiger Richtung. Der Krümmungsmittelpunkt jeder derartigen Bewegung fällt mit der Mitte des Kugellagers 41 zusammen. Ferner kann das Pendelsystem um eine lotrechte Achse im ganzen umlaufenj wenn es aus irgendeinem Grunde ein Bestreben hierzu haben soEte.

Der rotierende Anker wirkt als Kreisel und sucht den Erdinduktor 11m eine lotrechte Achse zu stabilisieren. Wenn das Flugzeug o. dgl. sich neigt, so nimmt das Generatorgehäuse gleiche Neigung relativ zum 'Anker ein (Abb. 4). Dann wird die Achse der biegsamen Welle 35 je nach der jeweiligen Winkelbeziehung etwas gebogen. Die Kugellagerung 41 ist so bemessen, daß sie die biegsame Welle 3 5 im Mittelteil mit genügend Spiel für freie Bewegung und die gewöhnlich zu erwartende Ausbiegung der Welle 35 aufnimmt. Da die Endverbindungen der biegsamen Welle 35 mit der zugehörigen Hülse 33 und Hohlwelle 38 derartig ausgebildet sind, daß eine relative Verschiebung zugelassen wird, so kann die biegsame Welle auch unter verschiedenen Betriebsbedingungen jede Lage einnehmen.

Der aufgehängte Körper sucht unter dem Einfluß äußerer Kräfte zu schwingen, wie sie durch Änderungen der Geschwindigkeit oder Flugrichtung oder böige Luft o. dgl. erzeugt werden. Die Energie solcher Schwingungen muß gedämpft oder zerstreut werden. Hierzu kann eine Dämpfung verwendet werden, die relativ bewegliche Elemente hat, deren eines vom Anker getragen wird und unter seinem Einflüsse ist, während das andere vom Gehäuse oder einem sonstigen festen Teil des Generators getragen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sitzt ein Lager 45 am unteren Ende der Ankerwelle 39 und wird durch eine Mutter 46 in Stellung gehalten. Um dieses Lager herum sitzt ein Rahmen 47 mit mehreren Vertiefungen 48, die je einen losen Pflock oder eine Kugel 49 enthalten (Abb. 1 und 7). Die Kugeln liegen vorzugsweise gegen Lippen an den inneren Enden von Aussparungen 48 und werden gewöhnlich in Eingriff mit der äußeren Laufbahn des Kugellagers 45 durch eine Ringfeder 50 gehalten, die in einer Nut 51 (Abb. 7) liegt. Die Lage des Rahmens 47 relativ zum Lager 45 ist so, daß er eine natürliche Läge außer •unmittelbarer Berührung mit Lager 45 einnehmen kann und doch relativ zu Lager 45 und Welle 39 verschiebbar ist. Dies verhütet Abnutzung der Kontakte 52, weil dadurch erne Übertragung von Zitterungen zwischen der Kontakteinrichtung und Lager 45 verhindert wird.

Der Rahmen 47 trägt an seiner Unterfläche mehrere Kontakte 52, die gewöhnlich gegen eine gekrümmte Fläche 53 anliegen, die einen unteren Teil der Haube 15 bildet und vorzugsweise ihren Krümmungsmittelpunkt am Mittelpunkt des Lagers 41 hat, so daß für jede Winkellage der Haube 15 relativ zum Pendelsystem die Beziehung des Lagers 45 und Rahmens 47 im wesentlichen dieselbe

bleibt und eine konstante Anlage zwischen den Kontakten 52 und der Oberfläche 53 besteht. Es ist aber ein freies Schweben des Rahmens 47 vorgesehen, und die Genauigkeit der Krümmung der Oberfläche 53 ist nicht unentbehrlich.

Der Rand des Rahmens 47 hat einen Puffer 54 gegen Stöße, die auftreten können, wenn das Pendelsystem oder die Haube 15 sich bis zur Grenze ihrer Winkellage bewegen sollte. Diese Grenze wird durch eine lotrechte Wand 55^a am Rande der BogenfLäche 53 bestimmt, und zwar so, daß ein Antreffen irgendeines,¹ rotierenden Teils gegen irgendeine Wand oder einen anderen beweglichen Teil verhütet wird. Die Stützen 24 dienen zum Stützen der Haube 15 in einer Tief lage (Abb. 8), so daß, wenn jeder Einfluß der beschriebenen Dämpfung auf das Pendelsystem oder die Haube 15 ausgeschaltet werden soll, nur der Deckel 15 in die Lage nach Abb. 8 gesenkt zu werden braucht. In dieser wird er ganz von den Stützen 24 getragen^ und die Kontakte 52 der Dämpfungseinrichtung liegen nicht gegen die Bogenfläche 53, da der Rahmen 47 vom Lager 45 gestützt wird.

Bei den bisherigen Einrichtungen beruhen einige der Gründe für die Schwierigkeit hinsichtlich Erzielung einer richtigen Balance des Pendelsystems mit Anker auf der Ausbildung und Lage des Kommutators und dem Zwange zur Verwendung langer Leiter zum Zuführen des Stromes zu den Schleifringen. In manchen Vorrichtungen ist auch die Art der Lagerung der Kommutatorbürsten und der Einrichtung zu ihrer Verschiebung schuld. Die neue Einrichtung vermeidet alles dies. Der dargestellte Kommutator kann so aufgefaßt werden, als habe er die Außenbegrenzung eines Umdrehungskörpers, der durch Umdrehung eines Segmentes 5 5 mit gekrümmter Außenkante erzielt wird, deren Krümmungsmittelpunkt in der Achse des Kommutators; liegt. Die Mitte des Kommutators fällt mit der Mitte des Lagers 41 zusammen, und die Kommutatorsegmente 55 skid um das Lager herum angeordnet. Auf der Hohlwelle 38 •lagert ein Ringglied 56, das den Kommutator stützt, ein Haltering, der die Oberkante der Schwalbenschwänze der .Segmente 55 erfaßt, und ein Schraubsperring, der den Haltering berührt.

Die Berührungspunkte der Bürsten 58' liegen so, daß, wenn jeweils die Neigung des Generatorgehäuses relativ zum Pendelsystem verändert wird, der vom Pendelsystem getragene Kommutator sich in verschiedenen Winkellagen relativ zu den Bürsten befindet, so daß diese nicht notwendigerweise stets denselben Teil des umlaufenden Kommutators berühren. Die Bürsten 58 sind an einem Bürstenblock oder Ring 65 aus Isoliermasse gehalten,' der von einem Gnede 66 getragen wird, welches in einer zu der den.Anker tragenden Grundplatte 10 festgelegten Ebene drehbar gelagert ist und dessen Nabenteil 67 von einem Bunde am unteren Ende der Hohlwelle 43 getragen wird. Das Glied 66 ist frei drehbar relativ zur Hohlwelle 43 und zu allen festen Gliedern wie dem Grundkörper 10. Die Schleifringe 60 sind entbehrlich, die vom Generator ausgehenden Leitungsdrähte können unmittelbar mit den Kommutatorbürsten 58 verbunden werden. Durch die Drehung des Gliedes 66 kann die Bürstenstellung relativ zum erdmagnetischen Felde verändert werden, so daß man die Punkte kleinsten Potentials für verschiedene Lagen des Magnetfeldes relativ zum Generator auswählen kann. Zum Drehen des Gliedes 66 hat seine Außenkante Zähne, die mit Schnecke 67 auf Welle 68 kämmen (Abb. 5). Diese ruht in Lagern 69,70 drehbar. Lager 70 sitzt exzentrisch in Büchse 71, so daß es quer bewegt werden kann und die Montage erleichtert wird. Klemmschraube 72 sichert die Drehlage der Büchse 71· und damit die Lage des Lagers 70.

Auf ein Ende der Welle 68 ist eine Hohlwelle 73 auf gestiftet, deren genutete Innenfläche 74 von Rippen am Gliede75 erfaßt wird. Dieses ist an einer biegsamen Welle 76 befestigt, die eine biegsame Hülle 77 hat und zu einem nicht gezeichneten Kontroller führt, dessen Zeichen es ermöglichen, die WeEe in eine Lage zu drehen, die dem verfolgten oder zu verfolgenden Kurse entspricht. Die so durch Welle 7 6 ermöglichte Steuerung gestattet es, die Bürsten 58 um die Drehachse des Ankers zu orientieren. Mithin ist die Beziehung der Bürsten zum erdmagnetischen Felde stets feststellbar und kann verändert werden. Die Nullpotentialstellung der Bürsten hängt bekanntlich von den Winkelverbindungen der verschiedenen Ankerwindungen mit den verschiedenen Kommutatorsegmenten ab. Die besondere Anordnung hierfür gehört nicht zur Erfindung.

Strom wird zwischen den verschiedenen Segmenten5S und den Ankerwicklungen durch Leiter 78« geführt, die lose um das Ringglied no 56 und Welle 39 gewunden sind. Die elektrische Verbindung mit jedem der Schleifringe 60 wird durch Schleifringbürsten oder Kolbenbürsten 78, 79 hergestellt, die in einen Stöpsel 80 eingebaut sind. Dieser ist in 'ein Loch im Oberteil der Grundplatte 10 leicht entfernbar eingebaut (Abb. 1; 2, 3). Ein Teil 81 ragt quer von der Außenseite des Stöpsels vor und verhütet eine unrichtige Anbringung des Stöpsels.

Die Kolbenbürsten 78, 79 können relativ zum Stöpsel bewegt werden und werden in Be-

rührung mit den Schleifringen 60 durch Federn 82 gehalten,, deren jede als elektrische Verbindung zwischen ihrem. Kolben 82 und Leitern 83, 84 dient, die von oben her in den Stöpsel treten und darin durch ein Ankerglied 85 befestigt sind. Die Leiter 83, 84 könnten zwar unmittelbar mit den Kommutatorbürsten 58 oder Bürstenanschlüssen 59 verbunden werden, doch ist die Verwendung eines Stöpsels to von fester Lage vorzuziehen. Der Stöpsel 80 sichert eine stetige metallische Verbindung zwischen Leiter 83 (84) und Kolbenbürste 78 (79), indem ein Ende der Feder 82 an den Leiter und das andere an die Kolbenbürste gelötet ist. Die Leiter 83, 84 sind mit einem nicht gezeichneten Deviationsanzeiger verbunden, der in seiner einfachen Form ein Galvanometer sein kann, das anzuzeigen vermag, ob durch Leiter 83 und 84 Strom fließt und in welcher Richtung. Die linke oder rechte Stellung der Nadel des Galvanometers relativ zu einer Nullage ist eine Funktion der Lage der Bürsten relativ zu einer NullpotentiaEage. Eine Veränderung der Lage der Bürsten relativ zum erdmagnetischen Felde verursacht eine Änderung der Anzeigen des Deviationsanzeigers, und diese Änderung kann entweder durch Drehung der biegsamen Welle 76 oder durch Änderung des Flugkurses zustande gebracht werden, so daß in jedem dieser Fälle die Lage der Bürsten relativ zum erdmagnetischen Felde verändert wird.

Damit man nicht den Kommutator häufig besichtigen muß, um seinen Schmierzustand zu prüfen, ist folgende Einrichtung vorgesehen: Die Bogenfläche 53 dient als Schmierstoffbenälter, aus dem Schmierstoff selbsttätig zur Oberfläche des Kommutators 55 durch einen Kanal 86 geführt wird, der am unteren Ende der WeEe 39 gebohrt ist, und weiter durch ein Paar Leitungen 87, 88, deren jede ein offenes Ende unweit des hinteren Endes des Kommutators an der Unterkante hat.

In dem Kanal am unteren Ende der Welle 39 ist ein Docht 91 angeordnet, um Schmierstoff den radialen Teilen 89, 90 der Leitungen 87, 88 zuzuführen. Eine in den Kanal 8 6 eingepaßte und unabhängig z. B. durch Rahmen 47 gestützte Schraube dient zum Heben von Schmierstoff zu den Teilen 89, 90 während der Arikerdrehung. Wegen der auf den Schmierstoff in den Teilen 89, 90 wirkenden Zentrifugalkraft wird er aus den Leitungen 87, 88 ständig entleert und kommt mit dem Kommutator in Berührung, über dessen ballige Oberfläche er sich ausbreitet und die nötige Schmierung für die Bürsten gewährleistet.

Der von den rotierenden Teilen stetig abgeschleuderte Schmierstoff prallt gegen die Innenwand der Haube 15 und fließt zum Behälter zu erneuter Verteilung nieder. Ein Ring 92 aus Filz o. dgl. filtert Fremdstoffe, wie Metallspänchen usw., ab.

Das Umwirbein des Schmierstoffes schafft auch Schmierung für Lager 45 und die Dämpfungsvorrichtung mit dem Rahmen 47, den Kontakten 52 und Zubehörteilen, wodurch , Konstanz der Dämpfung erzielt wird. Diese Schmierung hat sich sehr bewährt, ist aber nicht unbedingt nötig. Es ist zu beachten, daß dieselben Schmierungsbedingungen dadurch auch, unter den verschiedensten Betriebsbedingungen und bei Kippung des Luftfahrzeuges (Abb. 4) aufrechterhalten werden.

Abb. 4 veranschaulicht eine Art der Verbindung einer Einrichtung zum Kompensieren von Halbkreisdeviation und Krängungsfehler mit dem Generator. Der Behälter 93 kann hierfür am unteren Teil der Haube 15 befestigt werden. Die besondere Ausbildung· gehört nicht zur Erfindung.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Erdinduktorkompaß mit einem als Kreiselpendel wirkenden, allseitig kippbar gelagerten Generatoranker, dessen Welle in Kugellagern läuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker in einem Kugellager (41) gelagert ist, dessen eine Lagerfläche, z. B. die äußere, kugelförmig ausgebildet ist.

2. Erdinduktorkompaß nach Anspruch 1 mit einer zum Antrieb des Ankers dienenden biegsamen Welle, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ende der biegsamen WeEe (35) in Gleitverbindung mit dem zugehörigen Teil (38) steht.

3. Erdinduktorkompaß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellagerung (41) so bemessen ist, daß sie die biegsame WeEe (35) im Mittelteil mit genügendem Spiel aufnimmt, um eine freie Bewegung und Ausbiegung der WeEe (35) zu erlauben.

4. Erdindüktorkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (55) eine baEige Oberfläche hat, deren Krümmungsmittelpunkt mit dem Mittelpunkt der pendeligen Unterstützung des Systems oder mit dem durch die KugeEagerunterstützung bestimmten Schwingungsmittelpunkt zusammenfäEt.

5. Erdinduktorkompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem mit dem kippbar gelagerten Anker drehbaren Kommutator und einem die Kommutatorbürsten tragenden GEed, dadurch gekennzeichnet, daß dieses GEed (66) in einer zur den Anker tragenden Grundplatte (10) festgelegten Ebene drehbar gelagert ist, wobei

die Bürsten (58) beständig in Berührung mit dem Kommutator beim Kippen des Ankers gehalten werden.

6. Erdinduktorkompaß nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Schmierung des Kommutators der Schmierstoff aus demSchmierstoffbehälter (Schutzhaube 15) durch eine axiale Bohrung der Ankerwelle und mindestens einen von der Achse hinwegführenden Kanal (89, 90) infolge der Zentrifugalkraft hinauf zum Kommutator geleitet wird.

7. Erdinduktorkompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Dämpfungsvorrichtung für unerwünschte Schwingungen des aufgehängten Ankers während seiner Kippbewegung·, bestehend aus einem an einem Ende des Ankers angeordneten Glied (Rahmen 47), das ständig mit einer festen Fläche (53) in Berührung steht.

8. Erdinduktorkompaß nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Lagervorrichtung (45) zwischen dem Glied (Rahmen 47) und dem Anker, wobei das Glied (47) durch elastische Mittel (50) in Berührung mit der Lagervorrichtung gehalten wird.

9. Erdinduktorkompaß nach Anspruch 8, •dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von losen Zapfen oder Kugeln (49) zwischen den z. B. von einem Federring gebildeten elastischen Mitteln (50) und der Außenlaufbahn des Lagers (45) ange-■ ordnet ist und daß die Kugeln in Aussparungen (48) im Glied (47) um das Lager (45) herum sitzen.

ι o. Erdinduktorkompaß nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gewöhnlich durch eine nachgiebige Einrichtung (20) gehaltene Haube (15) außerdem mit einer zusätzlichen Trageinrichtung (24, 25, 26) versehen ist, wodurch die Haube (15) außerhalb ihrer Normallage gehalten werden kann, um die Fläche (53) außer Berührung mit dem Glied (47) zu halten.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen