DE600257C - Kreisel mit lotrechter Rotationsachse, insbesondere ein Kreiselhorizont - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kreisel mit lotrechter Rotationsachse, insbesondere einen Kreiselhorizont, dessen induktiv angetriebener Rotor innerhalb des Stators umläuft.
Erfindungsgemäß wird bei einem derartigen Kreiselsystem, der kugelförmige Rotor innerhalb einer konzentrisch angeordneten Kugelsegmentschale lediglich von einer durch strömende Luft erzeugten Lufthaut getragen.

Weiterhin sind erfindungsgemäß Mittel, z. B. eine Bohrung, vorgesehen, um für den Anlauf Druckluft in die Höhlung der Kugelsegmentschale unter den kugelförmigen Rotor zu führen.

Der kugelförmige Rotor hat erfindungsgemäß im Innern eine axial gerichtete Höhlung, die auch zur Aufnahme einer Gegengewichtsmasse für das mit dem Rotor verbundene steuernde Mittel der Nachdrehvorrichtungen dient.

Bei einem Kreisel, der zur Fernübertragung einer ermittelten Horizontstellung auf Tochterinstrumente dient, ist ferner erfindungsgemäß die Fernübertragung von der Stellung der nachgesteuerten Kugelsegmentschale abgeleitet.

Weiterhin sind erfindungsgemäß die den Rotor tragende Kugelsegmentschale und der den Rotor umgebende Stator je für sich kardanisch gelagert.
Die weiteren Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und sind in der Beschreibung an Hand der Zeichnungen durch mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulich t.

Abb. ι zeigt eine Ansicht des künstlichen Horizontes und einen Schnitt durch den Fuß, auf dem derselbe montiert ist.

Abb. 2 zeigt einen Schnitt des Kreiselsystems des künstlichen Horizontes.

Abb. 3 und 4 zeigen die Pendelanordnungen zur Korrektion der Lotrechtstellung des Stators.

Abb. 5 zeigt das Getriebe, das eine Kardanachse des künstlichen Horizontes mit einem Stützmotor und einem Gebergenerator verbindet.

Abb. 6 zeigt im einzelnen die optische Kontrollvorrichtung für die Anzeige der Lotrechten.

Abb. 7 zeigt im einzelnen in Ansicht einen Teil der Kontaktvorrichtung für die Korrektur der Lotrechtstellung des Stators.

Abb. 8 zeigt dieselbe Vorrichtung im Schnitt.

Abb. 9 gibt die Einzelheiten einer anderen Einrichtung zur Korrektur der Lotrechtstellung des Stators.

Abb. 10 ist ein Schnitt der Verbindung dieser elektromagnetischen Korrektureinrichtung mit einer Kardanachse des Stators.

Abb. 11 ist ein vollständiges Schaltungsschema des künstlichen Horizontes mit seinen Korrekturvorrichtungen.

Abb. 12 ist ein vollständiges Leitungsschema des künstlichen Horizontes mit einer abgeänderten Form der Korrektur.

Abb. 13 ist eine Aufsicht auf den künstlichen Horizont.

Abb. 14 ist ein horizontaler Schnitt durch das Kardansystem der Kugelsegmentschale.

Abb. 15 ist in größerem Maßstabe eine Schnittansicht der Flüssigkeitsniveauvorrichtung. Abb. 16 zeigt in einer Einzelansicht eine abgeänderte Ausbildung der Korrektureinrichtung für die Einstellung des Stators.

Abb. 17 ist eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform, in der die Korrektüren zwischen dem kugelförmigen Roter und dem Nachfolgesystem eingeführt werden.

Abb. 18 zeigt in einer schematischen Ansicht eine abgeänderte Ausführungsform des kugelförmigen Rotors.

ao Wie in Abb. 1 dargestellt, ist der künstliche Horizont auf einem Fuß 1 montiert. Dieser Fuß hat zwei so angeordnete Kugellager 2 und 3, daß sie eine Drehung des Fußes um die vertikale Achse 4 gestatten, die ihrerseits starr in ihrer Fassung oder dem Grundkörper 5 montiert ist. Diese Fassung kann auf das Deck des Schiffes oder irgendwelche verwendete Basis geschraubt werden. Der obere Teil des Fußes ι trägt eine Plattform 6. Diese dient als Befestigungsbasis für den Stützrahmen 7, der die Tragstützen 8, 9, 10 und 11 trägt. Die Stützen 9 und 10 tragen die Hauptzapfen T des künstlichen Horizontes. Die Achsen dieser Zapfen sind vorzugsweise identisch mit den beiden Beobachtungsachsen des künstlichen Horizontes.

Das gyroskopische Element des Instrumentes ist ein kugelförmiger Rotor 12. Eine Schale 13 hat an der Innenseite eine kugelförmige Fläche von derselben Krümmung wie die Kugel und dient als Stütze und einziges Lager für dieselbe. Es kann verdichtete Luft in die kugelförmige Kontaktfläche zwischen die Kugel und die Schale durch den Kanal 14 eingeführt werden, +5 die Luft wird durch die mittlere Bohrung 15 der Welle 4 (Abb. 1) eingeführt und von hier (Abb. 14) durch ein geeignetes Rohr zu dem hohlen Zapfen T und durch die hohlen Bügelringe 22 und 21 und Lager B zu der Kammer C und Kanal 14 durch Rohr R' (Abb. 2). Die Kugel 12 wird durch den Luftdruck gehoben, bis ein Gleichgewicht zwischen dem Gewicht der Kugel und dem Druck der Luft eintritt, die durch den kleinen kugelschalenförmigen Spielraum zwischen der Kugel und der Kappe 13 entweicht. Die Wirkung dieser entweichenden Luft ist dieselbe wie die von Öl in einem Lager. Die Kugel schwimmt in Wirklichkeit auf einer dünnen kugelförmigen Lufthaut. Infolge der sehr geringen Viscosität der Luft als Schmiermittel ist praktisch keine Reibung zwischen der Kugel 12 und ihrem Lager 13 vorhanden, und die Kugel kann sich daher frei in einer gewünschten Richtung drehen. Dieser tragende Luftfilm kann durch die rasche Drehung der Kugel aufrechterhalten werden, so daß die Zufuhr verdichteter Luft abgeschaltet werden kann, sobald die Kugel auf Geschwindigkeit ist. Um das Kugelgyroskop in Drehung zu versetzen, ist ein ringförmiger Stator 16, ähnlich den gewöhnlich bei Dreiphaseninduktionsmotoren verwendeten, derart aufgehängt, daß er zu der Kugel 12 konzentrisch ist. Wenn dieser Stator von einer geeigneten Dreiphasenwechselstromquelle aus erregt wird, wird das sich drehende Feld des Stators Wirbelströme in der festen Metallkugel entwickeln. Hierdurch werden Drehmomente erzeugt, die die Kugel in Schritt mit dem Statorfeld zu halten suchen, so daß eine schnelle Drehung der Kugel um ihre vertikale Achse eintritt. Die Geschwindigkeit der Kugeldrehung ist eine Funktion der Polzahl des Stators, der Frequenz des ursprünglichen Wechselstroms und des Schlupfs des Rotors gegen das Statorfeld. Durch Wahl einer hohen Frequenz und eines großen Luftspalts kann der Kugel eine Geschwindigkeit von mehreren Tausend Umdrehungen je Minute erteilt werden, indem gleichzeitig die elektrische und magnetische Verbindung zwischen der Kugel und dem Stator so niedrig gehalten wird, daß eine zu enge Reaktion zwischen Stator und Rotor verhindert wird.

Es ist ferner eine Nachsteuervorrichtung vorgesehen, durch die ein Nachlaufsystem der Stellung der Umlaufachse des Rotors nachgesteuert wird. Zu diesem Zwecke trägt die Kugel eine Spindel 17 aus leichtem Metall und auf derselben einen runden Stahlknopf 18. Die obere Fläche desselben hat KugeLform, und in dem unteren Teil der Kugel ist ein Gegengewicht 19 von besonders schwerem Metall derart angeordnet, daß der Schwerpunkt der Kugel und ihre Befestigungen genau in dem Mittelpunkt des kugelförmigen Rotors liegen. Dies bedeutet, daß die Kugel und alles daran Befestigte völlig um alle möglichen Achsen ausbalanciert ist. Andererseits hat die Anordnung der axialen Kammer C zwischen der Spindel und dem Ausgleichsgegengewicht die Folge, no daß die Achse der Spindel zu der Achse des größten Trägheitsmomentes der Kugel gemacht wird. Die Kugel wird daher stets um diese Hauptträgheitsachse sich drehen, ohne Rücksicht auf die Lage der Achse des der Kugel übermittelten Antriebsdrehmoments.

Die Schale 13 ist einstellbar in dem vielarmigen Speichenkranz 20 montiert, der seinerseits an einem Ring 21 befestigt ist, der drehbar in dem Bügelring 22 montiert ist. Der Ring 22 ist seinerseits drehbar in den Lagerstützen 8 und 9 befestigt. Ein derartiges Kardansystem

gibt dem äußeren Ring 22 Freiheit in bezug auf eine Achse und dem inneren Ring 21 Freiheit in bezug auf zwei zueinander senkrechte Achsen.

Ein zweites unabhängiges Bügelsystem trägt den Stator 16. Der Stator selbst ist an dem Ring 23 montiert, der drehbar in dem Bügelring 24 gelagert ist. Der Ring 24 ist drehbar in dem Ring 21 gelagert; die beiden Zapfen liegen in einer zu der Ebene der Zeichnungen senkrechten Ebene und· sind daher nicht dargestellt. Es ist daher klar, daß die Ringe 23 und 24 ein von den Ringen 21 und 22 unabhängiges Bügelsystem bilden. Die Stellung des Stators 16 ist daher unabhängig von der Stellung des Ringes 21 und völlig frei in bezug auf zwei zueinander senkrechte Achsen. Die Hauptachsen der beiden Bügelringsysteme haben indessen denselben Schnittpunkt und liegen zueinander in Linie.

Der Ring 21 trägt einen Arm 25; dieser ist durch ein Gewicht 25' ausbalanciert. Der Arm erstreckt sich über das ganze System; in demselben ist einstellbar der Teil der Nachsteuervorrichtung montiert, die mit dem Körper 18 zusammenarbeitet. Dieser Teil hat die Form einer kreuzförmigen Spulenanordnung 26. Diese Vorrichtung besteht aus einem mittleren Kern 27 und seiner Wicklung 28 und aus vier äußeren Kernen, von denen nur 29 und 30 mit ihren Wicklungen 31 und 32 in Abb. 1 und 2 dargestellt sind. Das kreuzförmige System ist so ausgerichtet, daß die Achsen von je zwei der Wicklungen in der Schwingungsebene der Spindel 17 um eine der Hauptachsen der Schwingsysteme liegen, während die anderen Wicklungen 29', 30' (Abb. 11) in einer zur ersten senkrechten Ebene liegen. Diese zweite ist der zweiten Hauptachse der Schwingsysteme zugeordnet. Die mittlere Wicklung 28 wird durch einen sehr kleinen Wechselstrom erregt und wirkt daher als Primärwicklung eines Transformators, während die anderen vier Wicklungen sekundäre .sind. Die Spulen 31 und 32 sind in Reihe miteinander in entgegengesetztem Sinne verbunden, so daß ihre Spannungen einander auslöschen, solange sie gleich groß sind. Sie sind gleich groß, solange der Knopf 18 in einer mittleren Lage ist. Sobald dieser Knopf sich in einer zu der Abb. 2 parallelen Ebene bewegt, wird die eine Spule einen Kraftnuß von höherer Dichte aufnehmen als die andere infolge der Änderung in dem Luftspalt zwischen den Kernen 29, 30 und dem Anker 18, was ein höheres Potential in der einen Spule und ein niedrigeres in der anderen zur Folge hat. Der Ausgang der beiden Spulen zusammen wird daher gleich der Differenz der beiden Potentiale der beiden Spulen sein. Wenn der Knopf sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, wird die Leistung Null werden, sobald der Knopf in der Mitte angelangt ist, und sie wird dann wieder größer werden, aber mit einer Änderung ihres Phasenwinkels von 180 °. Dieser Ausgang des Wechselstrompotentials von veränderlicher Amplitude und veränderlicher Phase wird dazu benutzt, einen Vakuumröhrenverstärker zu speisen, dessen Ausgang einen kleinen Wechselstrommotor 33 (Abb. 5) speist.

Die beiden anderen Spulen 29', 30' des kreuzf örmigen Systems 26 wirken in genau der gleichen Weise, aber der Ausgang ihres Verstärkers speist einen ähnlichen Motor 34 (Abb. 1). Wie in Abb. ι dargestellt, ist der Motor 34 durch Zahnräder 35, 36, 37 und 38 mit einem drehbar befestigten Bügel 39 verbunden, dessen Lager in den Lagerstützen 10 und 11 sind. Der Bügel 39 dient dazu, die Bewegung um eine Achse des Kardanringes 21 mit der Bewegung der Achse 40 des Zahnrades 38 zu verbinden. Dies geschieht durch zwei Rollen 41 und 42 (Abb. 6) zu beiden Seiten des Bügels 39, die durch den Speichenkranz 43 getragen werden, der seinerseits in dem Kardanring 21 durch den Speichenkranz 20 gehalten ist. Irgendeine Bewegung des Kardanringes 21 in einer zur Abb. 1 senkrechten Ebene und die in dieselbe Ebene fallende Komponente jeder in einer anderen Ebene erfolgenden Bewegung des Kardanringes wird eine Winkelbewegung des Bügels 39 zur Folge haben. Die Folge dieser Anordnung ist daher, daß das Zahnrad 38 in seiner Bewegung die Winkelbewegung des Kardanringes 21 in der zu der Zeichnung senkrechten Ebene darstellen wird. Ein ähnliches Zahnrad 44 ist mit der Zapfenweile des Rings 22 verbunden, der drehbar in den Lagerstützen 9 und 11 montiert ist. Die Bewegungen dieses Zahnrades werden daher die Winkelbewegungen des Rings 22 in der Ebene der Zeichnung darstellen. Es ist klar, daß die Zahnräder 38 und 44 zusammen irgendwelche Bewegungen des Ringes 21 decken werden, indem jedes die Komponente der Bewegung um seine eigene Achse gibt.

Auf die gleiche Weise wie der Motor 34 mit dem Zahnrad 38 verbunden ist, ist der Motor 33 mit dem Zahnrad 44 verbunden. Wie oben ausgeführt, werden diese Motoren erregt, sobald der Knopf 18 seine mittlere Stellung verläßt und sich seitwärts bewegt. Da jeder Motor durch die Sekundärspulen nur in einer Ebene gesteuert wird, wird das kreuzförmige System die Bewegung des Knopfes 18 in zwei zueinander senkrechte Komponenten teilen, erregt hierdurch die Motoren 34 und 33 in solcher Eichrung, daß sie den Bügeking 21 um zwei Achsen bewegen, bis die Mitte des Systems 26 genau über der Mitte des Knopfes 18 ist. Wenn jetzt angenommen wird, daß der kugelförmige Rotor 12 schnell um eine wahre vertikale Achse sich dreht, dann muß der Bügeking 21 in einer wahrhaft horizontalen Ebene durch die beiden

Motoren 33 und 34 gehalten werden. Wenn die Basis oder das Schiff, auf dem der künstliche Horizont montiert ist, rollt, wird das System anfangen, auf das Rollen anzusprechen, indem es von der Mitte des Knopfes 18 sich fortzubewegen sucht. Der Knopf 18 wird infolge der gyroskopischen Wirkung der schnell sich drehenden Kugel 12 seine senkrechte Lage beibehalten. Sobald eine Abweichung in der Lage zwischen der Mitte des Knopfes 18 und der Mitte des Systems 26 vorhanden ist, wird einer oder werden beide Motoren 34 und 33 erregt werden und ihre Zahnräder 38 bzw. 44 in Drehung versetzen. Das Zahnrad 38 wird ein Drehmoment auf den Ring 21 durch den Bügel 39 und die Rollen 41 und 42 ausüben, und das Zahnrad 44 wird direkt den anderen Zapfen des Ringes 22 drehen und hierdurch auf die andere Achse des Ringes 21 wirken. Da das System 26 direkt von dem Ring 21 getragen wird, werden die Bewegungen der beiden Motoren 34 und 33 in der resultierenden Bewegung des Systems 26 zusammengefaßt. Infolge der richtigen Zuordnung der Wicklungspaare des Systems 26 zu einem der Motoren wird die resultierende Bewegung des Systems 26 so sein, daß sie die Mitte des Systems 26 in ihre Lage über der Mitte des Knopfes 18 zurückbringt. Dies bedeutet, daß es dem Beobachter so scheinen wird, als ob das System 26 stets dicht dem Knopf 18 folgt, ohne Rücksicht darauf, ob oder wie die Basis 6 oder das Schiff sich bewegen mag. Solange als die Achse der Kugel 12 senkrecht steht, wird daher der Ring 21 in einer horizontalen Lage stabilisiert werden. Wie bereits oben ausgeführt, ist der Stator 16 (Abb. 2) in einem unabhängigen Bügelsystem montiert, das aus den Ringen 23 und 24 besteht. Der Stator übt, während er die Kugel 12 antreibt, einen bestimmten Einfluß auf die lotrechte Achse 45 der Kugel aus, indem er diese Achse immer mit der zur Ebene des Ringes 23 senkrechten elektrischen Achse des Stators selbst auszurichten sucht. Dies bedeutet, wenn der Stator gekippt wird, daß die Kugel nach einer gewissen Zeit sich wieder mit der elektrischen Achse des Stators ausrichten wird und hierdurch dieselbe Kipplage annimmt. Überdies wird die Umlaufachse der Kugel sich mit der elektrischen Achse des Stators über den kürzesten Weg und ohne Schwingungen ausrichten. Die Art, wie die Umlaufachse der Kugel zum aperiodischen Einstellen in die Richtung der Achse des Stators gebracht wird, kann dadurch erklärt werden, daß man sich denkt, der Stator in Abb. 2 werde um 90 ° um die zur Zeichenebene senkrechte horizontale Achse verstellt. Wenn dies eintreten würde, während die Kugel sich um ihre Hauptträgheitsachse (die Achse der Spindel und des Knopfes) dreht, so würde der Stator ein Drehmoment um die horizontale Achse in der Ebene des Papiers ausüben. Die Folge dieses Drehmoments wäre eine Präzession der Umlaufachse der Kugel um die von der Ebene des Papiers vorstehende horizontale Achse. Die Achse der Kugel würde daher der Achse des Stators direkt folgen und sich mit der Achse des Stators ohne Schwingung ausrichten.

Die Geschwindigkeit, mit der die Kugel dem Stator folgt, hängt bis zu einem gewissen Grade von dem Drehimpuls der Kugel und dem Luftspalt zwischen Kugel und Stator ab. Der wichtigste Faktor, der indessen die Periode beeinflußt, ist die Beziehung zwischen der magnetischen Wirksamkeit des Statortriebmoments um die Haupt- oder Drehachse der Kugel und ihrer Wirksamkeit um andere Achsen der Kugel. Man nehme beispielsweise an, daß die Kugel 152 (Abb. 18) aus Glas oder Kunstharz mit Ausnahme eines schmalen äquatorialen lamellierten Stahlringes 153, dessen Achse mit der Hauptträgheitsachse der Kugel zusammenfällt, besteht. Auf Wunsch könnte der Rotor mit Kupferstabwindungen in der bei Induktionsmotoren bekannten Form versehen werden. Mit einer solchen Glaskugel und lamelliertem Rotor würde man eine solche Konstruktion haben, daß der Stator mit großer Wirksamkeit um die Hauptträgheitsachse der Kugel wirken würde, indem er so die Kugel bei fast synchroner Geschwindigkeit dreht. Wenn aber die Statorachse aus der Richtung der Kugelacbse verstellt wird, dann würde diese Komponente des Statorantriebs um andere Achsen als die Hauptachse unwirksam sein, da der Stator nicht auf den Glasabschnitt der Kugel wirken und nur auf einen sehr kleinen Abschnitt des Stablringes wirken würde. Außerdem wurden die Lamellen weiter die Wirksamkeit des Antriebs um irgendeine andere Achse als die Hauptachse verkleinern. Daher würde bei einer Glas- oder Kunstharzkugel mit einem sehr schmalen lamellierten Stahlringe die Kugelachse der Statorachse mit einer sehr niedrigen Winkelgeschwindigkeit folgen. Zwischen den Extremen einer Glaskugel und einer starren Stahlkugel können viele Mittel verwendet werden, wie beispielsweise breite Metallringe in Glaskugeln oder schmale Stahlringe in Messingkugeln. Man erhält so eine große Wahl in der Einstellzeit oder Winkelgeschwindigkeit, mit der die Kugel dazu gebracht werden kann, dem Stator zu folgen. Tatsächlich hat man im praktischen Betriebe gefunden,. daß auch mit einer massiven Stahlkugel und einem schmalen Luftspalt zwischen Stator und Kugel die Einstellzeit genügend lang ist, um den meisten Anforderungen zu genügen. Die Zeit, die für die Kugel erforderlich ist, um ihre neue Lage infolge der Neigung des Stators anzunehmen, wird ihre Einstellzeit genannt. Diese hängt von der magnetischen Verkettung zwischen dem Stator und der Kugel und von

der tatsächlichen Umlaufgeschwindigkeit der Kugel ab. Sie hängt ferner von dem Drehimpuls der Kugel ab. Es ist daher klar, daß die Verstellung des Stators ein Mittel gibt, die Lage der lotrechten Achse der Kugel zu beeinflussen, ohne die Kugel selbst zu berühren. Das vorstehende Verfahren, durch Verstellung des Stators die Lage des gyroskopischen Rotors zu überwachen, besitzt viele Vorteile gegenüber

ίο der üblichen Überwachung, bei der das Gyroskop als Ganzes oberhalb seines Schwerpunktes unterstützt ist und die Schwerkraft direkt auf das Gyroskop wirkt. Infolge des Gesetzes, daß ein Gyroskop in rechtem Winkel zu der wirkenden Ablenkkraft präzedieren wird, verkleinert in diesem Falle die Schwerkraft nicht direkt das Kippen, sondern sie ruft eine kegelförmige Schwingung der Kreiselachse hervor, die weitergeht, bis sie abgedämpft ist. Bei dem vorliegenden System indessen, da die Schwerkraft nur mittelbar durch den Stator wirkt, der der Kugel die Drehung erteilt, zeigt es sich, daß die Wirkung so ist, daß sie geradläufig den Kippwinkel verkleinert und daher die aufgezwungenen kegelförmigen Schwingungen nicht entwickelt werden und das Gyroskop sich aperiodisch in seine senkrechte Lage bewegt, nachdem es gestört worden ist. Die Größe der Neigung des Stators, die diese Wirkung hervorruft, hängt von den vorstehend erwähnten Faktoren ab, nämlich etwas von dem Drehimpuls der Kugel und dem Luftspalt zwischen Kugel und Stator, aber erheblich von dem Verhältnis zwischen der elektromagnetischen Wirksamkeit um die Triebachse und die anderen Achsen. Dies ist ein großer Vorteil bei künstlichen Horizonten, bei denen die Periode sehr lang gemacht wird und bei denen eine einmal in Tätigkeit gesetzte Schwingung verschiedene Stunden anhält, wie dies bei den üblichen Gyroskopen der Fall ist, bei denen der Schwerpunkt unterhalb des Unterstützungspunktes liegt.

Es ist auch eine bekannte Tatsache, daß jede sich drehende gyroskopische Vorrichtung den Einflüssen der Erdbewegung unterliegt. Da das Gyroskop das Bestreben hat, seine Achse in gleichbleibender Stellung im Raum zu halten, so ist es bestrebt, eine Drehung gegen sein Traggestell auszuführen, die proportional ist zur Bewegung der Erde, an der das Traggestell teilnimmt. Wenn man die Achse der Kugel in gleichbleibender Mittellage zu dem Traggestell halten will, muß die Kugel mit einer Geschwindigkeit und in einer Richtung präzedieren, die der durch die Bewegung der Erde hervorgerufenen Präzession entgegenwirkt. Wenn wir annehmen, daß die Kugel sich um eine lotrechte Achse dreht, während die Statorachse auch lotrecht ist, wird sich''die auf der Oberseite der Kugel befindliche Spindel 17 allmählich nach Westen hinüberneigen, bis ein Gleichgewicht zwischen der Statorreaktion und der Präzession der Kugel erreicht ist. In diesem Punkte wird die Achse der Kugel scheinbar eine feste Lage mit Bezug auf die Basis (das Traggestell) halten, aber sie wird in einem Winkel gegen die elektrische Achse des Stators sein. Wenn jetzt der Stator um einen Betrag gekippt wird, der ungefähr diesem Winkel in entgegengesetzter Richtung gleich ist, wird die Folge die sein, daß die Umlaufachse der Kugel langsam eine Lage annehmen wird, die wirklich lotrecht ist. Der Neigungsbetrag des Stators, der diesen Erfolg herbeiführt, hängt von der magnetischen Verkettung und von der geographischen Breite ab, in der die Vorrichtung betätigt wird. Das Kippen wird am Nordpol Null sein und ein Maximum am Äquator und ist daher proportional dem Kosinus der Breite.

Die einzige Einrichtung, um ununterbrochen eine Kontrolle der wahren Vertikalen vorzusehen, ist das Pendel oder eine Wasserwaage. Daher werden die Statoren pendelnd ausgeführt, so daß ihre mittlere Lage stets durch die Riehtung der Schwerkraft überwacht wird.

Wie in Abb. 2 dargestellt, ist ein Pendel 46 auf der einen Achse des Stators vorgesehen, während ein zweites Pendel 47 an der anderen Achse befestigt ist. Die Einzelheiten dieses Pendels sind in den Abb. 3 und 4 dargestellt. Ein Zapfen 48 ist an dem Ringe 23 befestigt. Dieser Zapfen ist durch ein Lager in dem Ring 24 gelagert und ragt weit genug vor, um den Arm 49 zu tragen, der sich frei um den Zapfen 48 drehen kann. Dieser Arm trägt eine Plattform 50, die den Hauptteil des Gewichts des Pendels bildet. Auf dieser Plattform sind zwei Elektromagnete 51 und 52 mit ihren Ankern 53 und 54 befestigt. Ein Ende des Ankers 53 ist drehbar in einem Arm 55 montiert, der von der Plattform 50 nach oben geht, während das andere Ende des Ankers eine Klinke 56 trägt, die drehbar in einem Punkte 57 befestigt ist. Der Hebel 58 ist in einem Stück mit der Klinke 56 und im rechten Winkel so gebogen, daß er durch ein Loch in dem Anker 53 hindurchgeht, während sein Ende auf der Fläche des Kerns 59 des Magnets 52 ruht. Wenn der Magnet 52 erregt wird, wird der Anker angezogen werden, er stößt hierdurch den Hebel 58 nach oben, während gleichzeitig die Klinke 56 sich nach innen bewegt, so daß sie in das Schaltrad 60 eingreift und dasselbe um einen Zahn dreht. Der andere Magnet 51 wirkt ähnlich auf ein Schaltrad 61, aber so, daß er das Rad in entgegengesetzter Richtung zu der des Rades 60 dreht. Beide Räder 60 und 61 sind auf einer Welle 62 befestigt, die ihrerseits in Lagerstäben 63 und 64 getragen wird. Der zwischen den Lagerstäben angeordnete Teil der Welle 62 trägt ein Schraubengewinde. Eine Mutter 65 von viereckiger

Form ist auf die Welle 62 geschraubt. Eine Doppelgabel 66 reitet auf dieser Mutter, um die Drehung zu verhindern. Wenn eines der Schalträder betätigt wird und sich zu drehen beginnt, bewegt sich die Mutter 65 seitwärts. Der Stift 67 wird eine Längsbewegung der Gabel 66 hervorrufen und hierdurch eine Winkelbewegung des Arms 68, mit dem die Gabel verbunden ist. Der Arm 68 ist fest-mit dem to Zapfen 48 durch eine Klammer 69 verbunden, so daß irgendeine Bewegung eines der beiden Schalträder eine Kippbewegung des Stators 16 um die Achse der Zapfenstange 48 hervorrufen wird. Das vereinigte Gewicht des Arms 49, der Plattform 50 und aller anderen mit diesem Arm verbundenen Teile ist viel größer als das Gewicht des Arms 68 und der Gabel 66, während der Stator 16 selbst ausbalanciert ist. Eine Einstellung der Schalträder verstellt den Schwerpunkt des pendelnden Gewichts seitwärts und ruft ein Kippen des Stators hervor. Das Pendel 47, das seitlich in rechtem Winkel zu dem Pendel 49 des Stators befestigt ist, wirkt in genau der gleichen Weise. Der Grund für die Anordnung der beiden Elektromagnete 51 und 52 besteht in der Notwendigkeit, das Kippen des Stators umzukehren, falls das Schiff oder die Basis, auf dsm der Apparat montiert ist, sich im Azimut bewegt. Wie oben beschrieben, ist es klar, daß die Achse des Stators in einem bestimmten Winkel zu der Vertikalen zu halten ist, um gerade die richtige Präzessionsgröße in der richtigen Richtung vorzusehen, um die Kugelachse vertikal zu halten. Dies bedeutet, daß die elektrische Achse des Stators in einem gegebenen Breitengrade stets auf einen bestimmten festen Stern zeigen muß, ohne Rücksicht darauf, welches die Bewegungen des Schiffes oder der Basis sind. Falls die Basis fest steht und sich nicht bewegt, wird die Kippung des Stators um eine oder zwei Achsen abhängig von der Lage der Achsen, aber konstant sein. Sobald die Basis sich im Azimut zu bewegen anfängt, sind die Kippungen für beide Achsen des Stators entsprechend der Bewegung im Azimut so zu ändern, daß man die Statorachse stets auf denselben Fixstern zeigend hält. Angenommen beispielsweise, daß die eine Kardanachse des Instruments nordsüdlich zeigt und die andere Achse ostwestlich, und ferner angenommen, daß die Kippung des Stators so ist, daß er eine Neigung gegen Osten zeigt und daß jetzt die Basis im Azimut um 90 ° gedreht wird. Wenn die Kippung des Stators nicht verändert würde, würde er jetzt eine Neigung gegen Norden haben, und die Kugelachse würde innerhalb weniger Minuten ihre vertikale Lage verlassen und falsch zeigen. Wenn aber Mittel vorgesehen sind, um die Kippung des Stators um seine frühere Nordsüdachse aufzuheben und diese Kippung auf die frühere Ostwestoder gegenwärtige Nordsüdachse zu übertragen, dann würde die Kugel ihre vertikale Lage beibehalten.

Die vier auf den beiden Pendeln montierten Elektromagnete bilden ein Mittel, um diese Aufgabe zu erfüllen. Durch Betätigung der richtigen Magnete ist es möglich, die Schalträder um die richtige Anzahl Zähne in der richtigen Richtung zu dreh en und die gewünschte Kippung hervorzurufen oder diese Kippung durch Betätigung des entgegengesetzten Magnets und Schaltrades um dieselbe Anzahl von Zähnen in der entgegengesetzten Richtung aufzuheben. Durch gleichzeitige Betätigung der Magnete in bezug auf beide Achsen in richtiger Art ist es möglich, dieselbe Kippung des Stators im Raum aufrechtzuerhalten, gleichgültig, wie die Basis im Azimut sich bewegt.

Versuche haben gezeigt, daß es sich empfiehlt, die Einstellzeit der Kugel, wie oben erklärt, so lang als möglich aus den folgenden Gründen zu machen. Wenn das Instrument auf einem Schiff angebracht wird, unterliegt es dem Rollen und Stampfen. Der Stator, der um zwei Achsen pendelnd ist, wird auf das Rollen und Stampfen nicht nur ansprechen, indem er sich stets in die Richtung der Schwerkraft einzustellen sucht, sondern die beiden Pendel werden der Beschleunigung an dem Ende jeder Rollbewegung unterliegen. Sie werden an diesen Punkten ausschwingen und die vertikale Lage der Achse der Kugel stören, wenn die Einstellzeit der Kugel kurz genug war, um diesen schnellen Bewegungen zu folgen. Die mittlere Lage des Pendels wird natürlich stets die wahre Vertikale anzeigen, aber eine lange Einstellzeit der Kugel wird die Möglichkeit schaffen, den Einfluß der Beschleunigungsschwingungen der Pendel zu beseitigen, die natürlich von proportionalen Bewegungen des Stators gefolgt sind. Das Pendel 46 trägt an seinem unteren Ende einen anderen Arm 70, wie er in Abb. 1 und 2 dargestellt ist. Ein ähnlicher Arm ist an dem Pendel 47 befestigt. Der horizontale Teil 71 des Arms 70 trägt eine Platte 72 (Abb. 2 und 6), auf der eine Bezugsmarke dargestellt ist. Ein Stift 73 wird auf der Brücke 74 getragen, die die Zapfen der Rollen 41 und 42 verbindet und hierdurch mit dem Bügelring 24 verbunden n₀ ist. Dieser Stift ist so befestigt, daß er genau mit der senkrechten Achse des Bügekings 24, der Kugelsegmentschale 13 und der Kugel 12 ausgerichtet ist. Dieser Stift sollte stets in der Mitte der Marken (Abb. 6) sein. Eine ähnliche u₅ Bezugsmarke ist an einem Arm 75 des Pendels befestigt, und der Stift sollte auch in der Mitte der Marke an diesem Arm für irgendeinen Beobachter sein, der auf den Stift in einer zu der Zeichenebene in Abb. 6 parallelen Ebene blickt. _i2Q Zwei Fernrohre sind vorgesehen, damit die Beobachter die Lage des Stiftes kontrollieren

können. Ein Fernrohr ist in Abb. ι dargestellt und mit 76 bezeichnet. Das andere ist nicht dargestellt und liegt hinter dem Apparat in Abb. i. Das Okular 76 ist einstellbar auf dem Zapfen des Bügels 39 so befestigt, daß seine optische Achse mit der mechanischen Achse zusammenfällt. Ein rechtwinkliges Prisma P ist in dem Gehäuse 77 und ein ähnliches P' in dem Gehäuse 78, so daß die Sehlinie zweimal um 90 ° abgelenkt wird. Der Erfolg ist der, daß ein in das Okular 76 schauender Beobachter den Stift 73 in der Mitte des Fadenkreuzes und in der Mitte der Marke sehen wird. Sollte die Achse der Kugel von der Veriikallinie abweichen, dann wird der Stift 73 außerhalb der Mitte der Markierung 72 bezüglich einer von beiden oder beider Achsen sein. Vorausgesetzt, daß den Pendeln eine genügende Dämpfung gegeben wird und daß die Bewegungen der Basis nicht zu schnell und zu plötzlich sind, wird die Fernrohrbeobachtung genau die Fehler des ganzen Systems anzeigen.

Aus praktischen Gründen ist es notwendig,

Mittel vorzusehen zur Übertragung der Winkel, die die beiden Hauptachsen des künstlichen Horizontes mit ihrer Basis bilden, entweder auf eine Geschützplattform oder eine Berechnungsplattform (Koppeltisch) oder ähnliche Instrumente, wo die Angaben dieser Winkel notwendig sein können, um die zum Richten einer oder mehrerer Geschütze auf eine Zielscheibe erforderlichen Daten abzuschätzen. Um dies zu erreichen, werden die bekannten eine synchrone Übertragung gewährleistenden Übertragungssysteme verwendet. In Abb. 5 ist ein synchroner Gebergenerator oder Sender 7g dargestellt, der mit dem großen Rad 44 verbunden ist. Wenn der Stützmotor 33 sich dreht und eine Achse des Bügelringes 24 in "ihrer richtigen Stellung hält, während das Traggestell sich bewegt, wird er auch den Anker des Gebers 79 um proportionale Winkel drehen. Diese Winkel werden in einem Empfängermotor wiederholt, der elektrisch mit dem Gebergenerator 79 verbunden ist. Ein ähnlicher Geber 80 wird auf der anderen Achse verwendet, dieser Geber betätigt einen entfernten Empfänger, um die Winkel um die zweite Achse anzuzeigen.

Wie in Abb. 1 dargestellt, kann der ganze Fuß i, auf dem der künstliche Horizont montiert ist, sich im Azimut um die Welle 4 auf dem Spurlager 2 drehen. Es sind Mittel vorgesehen, um den Fuß und deshalb den Apparat mit einer seiner Zapfenachsen in Richtung mit der Zapfenachse des Geschützes zu halten. Für diesen Zweck ist ein Zahnrad 81 am Grunde des Fußes vorgesehen; dieses greift in das Zahnrad 83 ein, das direkt oder indirekt von einem (nicht dargestellten) Wiederholermotor angetrieben wird, der seinerseits von einem Ziellinien- oder von einem Geschützstellungsübertrager betätigt wird.

Um die in Abb. 3 und 4 dargestellten Pendelverstellvorrichtungen zu betätigen und daher die lotrechte Stellung der Kugel- und der Schalenachse durch die Reaktion zwischen der Kugel und dem Stator aufrechtzuerhalten, ist eine Flüssigkeitsniveauvorrichtung 82' (Abb. 2 und 15) angebracht, die auf dem Rahmen 20 der Schale 13 montiert ist. Diese Vorrichtung kann die Form eines hohlen Ringes mit einem U-förmigen Abschnitt haben, der Quecksilber 83 und öl 84 enthält. Kontakte 85 sind rings um den Ring so angebracht, daß ihre Spitzen gerade über der Quecksilberfläche liegen, wenn der Ring waagerecht ist. Wenn der Ring aber geneigt wird, wird das Quecksilber nach der niedrigen Seite fließen und macht mit einer oder mehreren Kontaktspitzen auf der niedrigen Seite Kontakt und schließt einen Strom durch einen oder beide umkehrbaren Motoren 86, 87 der Abb. 11. Die Kontakte können in Reihe mit Widerstandselementen verbunden werden, so daß die Geschwindigkeit des Motors erhöht wird, wenn die Neigung zunimmt. Diese Kontakte sind auch in Quadratur angeordnet, so daß ein Satz 88 von · Kontakten beispielsweise den Motor 86 in einer Richtung betätigt, während der gegenüberliegende Satz 88' den Motor in der entgegengesetzten Richtung betätigt. In ähnlicher Weise betätigt der Kontaktsatz 90 den Motor 87 in einer Richtung und der Satz 90' in der entgegengesetzten Richtung. Jeder Motor, ist durch Wellen 91 und Schnecke und Schneckenrad 92, 92' mit einem Zahnrad 93 verbunden (Abb. 7). Der Motor wird normal durch eine Feder 94 in der Mittellage gehalten, die mit einem um eine Spule 96 auf der Welle 91 gewundenen Faden 95 verbunden ist. Vorzugsweise ist das erwähnte Schneckenrad 92' mit dem erwähnten Zahnrad durch einen Arm 94' und ein Paar entgegengesetzt wirkender Federn 95' verbunden; die Bewegung des Arms 94' wird durch Anschläge 96' begrenzt. Ferner arbeitet mit dem Zahnrad eine durch eine Feder angedrückte Rolle 97 zusammen; diese Teile ' wirken zusammen, um das Rad an einem Stillstand zu verhindern, außer wenn die kleine Kontaktrolle 98 zwischen zwei Zähnen ist. Die Rolle 98 wird an einem federnden Arm 99 gehalten, und wenn ein Zahn damit Kontakt macht, schließt er einen oder den anderen der Kontakte 100,100' abhängig von der Art, wie das Sperrad gedreht wird. Die Kontakte sind im Stromkreis mit dem oben beschriebenen Schaltradmechanismus 59 auf den Hilfspendehi 46, 47, um das Pendel in geeigneter Richtung zu verstellen, und eine geeignete Neigung des Stators zu bewirken, wenn einer oder der andere Kontakt hergestellt und unterbrochen wird.

Außer oder anstatt der oben beschriebenen Flüssigkeitsniveauvorrichtung 82' zur Steuerung

der auf die Pendel wirkenden Korrektionsvorrichtungen zwecks Aufrechterhaltung der Kugelvertikalen können auch Mittel vorgesehen werden, die die Korrektionsvorrichtungen für den Stator selbsttätig entsprechend der geographischen Breite des Apparates und der Stellung des Fußes im Azimut steuern. Aus diesem Grunde wird ein Kosinusring ιοί (Abb. ii) vorgesehen, dessen Neigung entsprechend der ίο Breite und Geschwindigkeit, beispielsweise vermittels einer geeigneten Skala, einstellbar ist. Dieser Ring wird im Azimut eingestellt sowohl gegen den Kompaß als auch gegen das Geschütz, so daß er die erforderlichen Korrekturen entsprechend der Azimutstellung des Fußes hervorbringen wird, die natürlich dieselbe wie die Stellung des Geschützes oder der Ziellinie ist. Zu diesem Zwecke wird ein Element eines Differentialgetriebes 103 von einem Wiederholermotor 104 (Abb. 12) angetrieben, der von einem nicht dargestellten Mutterkreiselkompaß angetrieben wird; ein anderes Rad des Getriebes wirji von dem vorerwähnten Geschützstellungsübermittler durch den Wiederholermotor 105 angetrieben. Der dritte Arm dreht den Kosinusring 101 durch Kegelräder 106. In einer Nut des Ringes ist eine Rolle 107 auf einem in 109 drehbaren Arm 108 angeordnet. Die Bewegungen des Arms werden durch Zahnstangenzähne 109' auf das Zahnrad 110 übertragen, das Federkontakte in ähnlich den Kontakten 100 betätigt. Ferner ist mit dem Ring eine Rolle 112 verbunden, die in rechtem Winkel zu der Rolle 107 angeordnet ist und einen ähnlichen Arm 108' betätigt (derselbe ist' schematisch in Abb. 12 dargestellt), um ein ähnliches Zahnrad 110' zu drehen und federnde Kontakte in' zu betätigen. Die Kontakte in, in' sind entsprechend parallel mit den Kontakten 100 und 100', so daß einer der beiden Mechanismen arbeiten wird, um die Pendel zu verstellen.

Ein Vorteil des Kurvenmechanismus 101 besteht darin, daß er eine gegebene Neigung des Stators um eine Achse auf die andere Achse überträgt, wenn das Schiff seinen Kurs, beispielsweise um 90 °, ändert, so daß kein Fehler eingeführt wird, wie es der Fall sein könnte, wenn die Korrekturvorrichtung nicht zur Wirkung gebracht würde. Dieser Mechanismus verringert daher erheblich die Tätigkeit der Kippungdetektorvorrichtung 82' und erhöht die Genauigkeit des Apparates.

Eine wenig abweichende Ausführungsform

der Kippungdstektoranordnung ist in Abb. 12 dargestellt. In dieser Ausführungsform sind vier untereinander verbundene Kontaktnäpfe 113, 114 vorgesehen, von denen jeder mit einem Kontakt 85 wie in Abb. 2 versehen ist. Jedes Napfpaar liegt im selben Stromkreise mit einem Paar Elektromagneten 115, 115', die auf einen drehbaren Anker 116 (Abb. 9 und 10) wirken.

Dieser Anker wird normal horizontal und außer Berührung mit beiden Magneten durch Federn 117, 117' gehalten und ist auf der Statorwelle 48' gehalten. Wenn daher einer der Magnete erregt wird, zieht er kräftig seinen Anker abwärts und übt ein großes Drehmoment auf den Stator aus, um denselben zu verstellen und die ' Kugel schnell in die vertikale Stellung zu bringen. Es ist klar, daß der Satz von Näpfen 114 ähnlich auf Magnete 118 wirkt, die um die andere Achse des Stators wirken. ·

In den Abb. 11 und 12 sind schematisch die elektrischen Verbindungen von dem Regler 28 zu den Mehrphasenmotoren 33, 34 dargestellt; der Verstärker ist schematisch in jedem Beispiel mit A bezeichnet.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die folgende. Nachdem die Vorrichtung in Betrieb gesetzt ist, werden die Zapfenachsen in Richtung mit der Zapfenachse des Geschützes, wie beschrieben, gehalten, und die Pendel können sorgfältig durch Schauen durch die Fernrohre 76,76' ausgerichtet werden. Angenommen, daß die Breite richtig eingestellt worden ist, sollte die Umlaufachse der Kugel 12 vertikal bleiben, und die Stellung ihrer Drehachse wird selbsttätig auf eine Entfernung durch dasselbe Steuersystem übermittelt, -das die Schale 13 und ihren Rahmen in Richtung mit der Zapfenachse der Kugel durch die beschriebene Folgerichtung hält, und die Einstellung der Kappe um beide Zapfenachsen wird durch die Gebermotore 79, 80 dem Fernrohr, dem Korrekturberechner oder der Zapfenkippungskorrekturvorrichtung usw. übermittelt. Falls das Schiff seinen Kurs ändert, wird der Stator frei in eine abweichende Ebene um das geeignete Maß durch die Wirkung des Kosinusringes 101 gedreht, indem die hierdurch gesteuerten Kontakte die Schwerpunkte der mit dem Stator verbundenen Pendel 46, 47 verstellen. Im Falle einer Neigung der Kugel aus irgendeiner Ursache wird diese Neigung durch die Quecksilberkontaktvorrichtung 82 ermittelt, und der Schwerpunkt des Hilfspendeis wird durch die Kontaktvorrichtungen 100,100' verstellt.

Der Hauptzweck des vorstehend beschriebenen Korrekturmechanismus ist es natürlich, die wahre Vertikalstellung mit Bezug auf das Schiff während der Übermittlung sicherzustellen, und da dies der Fall ist, könnte offenbar die Korrektur zwischen die Stellung der Kugel und der Geber 79, 80 eingeführt werden. D. h. anstatt die Kugel in die wahre Vertikale zu bringen, könnte ihr gestattet werden, ihre natürliche Neigung anzunehmen und könnte die bekannte Korrektion an den Übermittlern eingeführt werden. Dies würde offenbar den gleichen Erfolg sicherstellen wie den oben beschriebenen und in etwas einfacherer Art. Anstatt in diesem Falle die Klinken- und

Schaltradmechanismen der Abb. 3 und 4 zu verwenden, um den Schwerpunkt des Stators zu verstellen, können ähnliche, in Abb. 16 im wesentlichen dargestellte Mechanismen verwendet werden, um die Stellungen der beiden Gebermotore 79 und 80 zu ändern und die Komponenten dieser Korrektur einzuführen; diese wird entweder durch den exzentrischen genuteten Ring 101 der Abb. 11 und 12 oder durch den schematisch in Abb. 17 dargestellten Mechanismus berechnet, und die Komponenten werden entsprechend auf die Klinken- und Schaltradmechanismen 60 und 60' übermittelt, um die Stellungen der Gebermotore ein wenig mit Bezug auf die Triebräder 38 und 44 zu ändern. Wie dargestellt, dreht jeder Schaltradmechanismus eine nicht umkehrbare Schnecke 62', die mit dem Schneckensektor 24 an dem Rahmen des Gebermotors 79' zusammenarbeitet. Der Gebermotor ist an einem Arm 121 montiert, der drehbar um den Sektor an der Welle 48 gelagert ist. Der Gebermotor ist normal durch die nicht umkehrbare Schnecke mit der Basis 122 verbunden, aber er ist einstellbar, um die obige Korrektur vorzunehmen, durch Drehung der Schnecke 62' von dem Korrekturmechanismus aus.

Ein noch einfacheres Verfahren zur Durchführung der Korrektur ist schematisch in Abb. 17 dargestellt. Die Korrekturberechnungsvorrichtung ist auch mehr im einzelnen veranschaulicht. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Folgevorrichtung mit ihrer Achse wirklich vertikal gehalten, obwohl es dem Kugelkreisel möglich ist, seine natürliche Kippbewegung auszuführen. Dies wird erreicht durch Anbringung der Korrektur an dem Punkte, wo die Folgevorrichtung von dem Kreisel gesteuert wird, nämlich der Transformatorkupplung 18 bis 27. Es ist klar, daß, wenn die Kreiselachse wirklich vertikal ist, der Folgerahmen ebenfalls wirklich vertikal sein würde, wenn nur die vier Spulen 29', 30', 31, 32 genau ausbalanciert oder gleich sind. Wenn

z. B. eine Impedanz eingeschaltet wird, die eine Wicklung beeinflußt, ohne die gegenüberliegende Spule zu beeinflussen oder entgegengesetzt zu beeinflussen, so würde eine neue Gleichgewichtslage eingestellt werden, in der die Stahlscheibe 18 auf einer Seite der Mittelstellung liegt, wie in Abb. 17 punktiert dargestellt, die den Zustand veranschaulicht, in dem ein nicht auszubalancierter Zustand zwischen beiden Paaren gegenüberliegender Spulen besteht. Als Mittel zur Einführung einer regelbaren Impedanz ist ein Satz von Spulen dargestellt, von denen je eine parallel zu einer der vorgenannten Spulen angeordnet ist, und die Impedanz jeder Spule wird durch Änderung der Lage der gemeinsamen magnetischen Kerne 124 und 125 geregelt. Die Spulen 126 und 127, die parallel mit den Spulen 31 und 32 sind, haben dalier den gemeinsamen Kern 124, der nur zum Teil in jede Spule ragt. Wenn der Kern symmetrisch angeordnet ist, wird die Kraft der Spulen 31 und 32 gleich bleiben. Wenn aber der Kern beispielsweise nach oben bewegt wird, wird die Impedanz der Spule 126 zunehmen, während die von 127 abnehmen wird, wodurch sich die Kraft von 31 und 32 umgekehrt ändert. Ahnlieh ist es mit den Spulen 126' und 127' und den Spulen 29' und 30' der Fall. Um die Kerne zu bewegen, sind dieselben, wie dargestellt, mit Stangen 108" und 108'" verbunden, die den Stangen 108 und 108' der Abb. 11 und 12 entsprechen. Aber in dieser Abb. 17 ist die vollständige Korrekturvorrichtung in vollständiger Form dargestellt. Das Maß der natürlichen Neigung der Kugelachse hängt von der Geschwindigkeit und Breite des Schiffes ab und die Ebene, in der die Neigung stattfindet, muß im Azimut bekannt sein. Um die Genauigkeit des korrigierten durch die Vorrichtung erzielten Ergebnisses zu kontrollieren, können zwei Wasserwaagen (Niveaus) vorgesehen sein, die auf den kreuzförmig angeordneten Regelinduktanzen montiert sind. Ein Niveau 150 ist dauernd in der Ebene eines Paars von Induktanzen montiert und das andere 151 im rechten Winkel zu dem ersten (Abb. 13). Grobe und feine Niveaus könnten um jede Achse auf Wunsch verwendet werden. Versuche haben ergeben, daß diese Niveaus die Ausführung sehr genauer Kontrollen auch bei einem rollenden Schiff ermöglichen können, da stets ein Augenblick an den Enden der Rollbewegungen vorhanden ist, in dem alle Beschleunigung aufhört.

Falls Wasserwaagen zur Kontrolle verwendet werden, kann man die in Verbindung mit Abb. ι beschriebenen Stifte, Marken und Fernrohre entbehren. Um außerdem die vertikale Stellung mit Bezug auf die beiden horizontalen Achsen zu übermitteln, ist es notwendig, die Stellung der Zapfen des Geschützes, oder mit anderen Worten, die Lage der Hauptachsen des Kugelträgers zu kennen. Diese Faktoren werden alle in Abb. 17 in Berücksichtigung gezogen. Die Geschwindigkeitskorrektion wird dargestellt als eingeführt durch die einstellbare Kurve 130, die Kompaßlage durch die Kurve 131, die durch einen Tochterkompaß angetrieben werden kann, und die Breitenkorrektion durch die Scheibe 132. Die Geschwindigkeits- und Kompaßkorrektion sind, wie dargestellt, schematisch kombiniert durch Darstellung der Kompaßkurve, wie sie den Stützpunkt 133 des Hebels 134 verstellt, dessen eines Ende durch die Geschwindigkeitsscheibe 130 bewegt wird. Das Glied 135 wird daher entsprechend den kombinierten Geschwindigkeits- und Kursfaktoren bewegt werden. Die Breitenkorrektion ist, wie dargestellt, an einem Ende des Hebels

IO

136 angebracht, das andere Ende ist mit 135 gekuppelt, so daß die kombinierte Korrektion von dem Lenker 137 abgenommen wird. Wie oben ausgeführt, ist es notwendig, diese Korrektion in zwei Komponenten parallel zu den Zapfenachsen zu zerlegen, und dies geschieht, wie in Abb. 11 und 12 dargestellt, von dem Geschützstellungswiederholermotor 105 und dem Kompaßwiederholermotor 104 aus, die ein Differential 103 betätigen und von denen die resultierende Bewegung abgenommen und auf eine Schnecke 140 übertragen wird. Diese dreht die Kurve 141 durch Schneckenrad 140', um den Stützpunkt 142 so einzustellen, daß eine Verstellung des Stützpunktes die geeigneten Bewegungen der beiden Lenker entsprechend den Komponentenwinkeln um jede Zapfenachse zur Folge hat. Da die Kugel in dieser Ausführungsform der Erfindung tatsächlich ihren Einstellungspunkt bei einer Änderung des Kurses oder der Geschwindigkeit ändert, ist es höchst erwünscht, einen ballistischen oder Pendelfaktor zu haben, derart, daß, wenn das Schiff seine Geschwindigkeit oder Kurs ändert, die ballistisehe Wirkung der Beschleunigungsdrucke oder Zentrifugalkräfte die Kugelachse genau aus einer virtuellen Vertikalen in eine andere aperiodisch verstellt, ohne darüber oder darunter zu schießen. Die früher beschriebenen Mittel, durch die eine gewünschte Beziehung zwischen der Wirksamkeit des Antriebes um die Hauptachse und um die anderen Achsen zu erreichen ist, gestatten es, die ballistische Wirkung (und daher die Einstellungszeit) des Pendels so zu ändern, daß man diesen Erfolg erzielt.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Kreisel mit lotrechter Rotationsachse, insbesondere ein Kreiselhorizont, dessen induktiv angetriebener Rotor innerhalb des Stators umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Rotor (12) innerhalb einer konzentrisch angeordneten Kugelsegmentschale (13) lediglich von einer durch strömende Luft erzeugten Lufthaut getragen wird.
2. 2. Kreisel nach Anspruch 1 mit einem Nachdrehsystem, das durch den Rotor über kontaktlose Mittel gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die kontaktlosen Mittel (18, 26 bis 32) gesteuerte Nachdrehsystem die Kugelsegmentschale (31) in eine zur Rotorachse symmetrische Stellung nachführt.
3. 3. Kreisel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (Bohrung 14), um für den Anlauf Druckluft in die Höhlung der Kugelsegmentschale (13) unter den kugelförmigen Rotor einzuführen.
4. 4. Kreisel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kugelförmige Rotor im Innern eine axial gerichtete Höhlung hat, die auch zur Aufnahme einer Gegengewichtsmasse (19) für das mit dem Rotor verbundene steuernde Mittel (18) der Nachdrehvorrichtungen dient.
5. 5. Kreisel nach Anspruch 1 bis 4 mit Fernübertragung einer ermittelten Horizontstellung auf Tochterinstrumente, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernübertragung von der Stellung der nachgesteuerten Kugelsegmentschale (13) abgeleitet ist.
6. 6. Kreisel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rotor tragende Kugelsegmentschale (13) und der den Rotor umgebende Stator (16) je für sich kardanisch gelagert sind.
7. 7. Kreisel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine an einem nachgesteuerten Teil (Ring 21) befestigte, auf die Schwerkraft ansprechende Steuervorrichtung (83,84) Antriebseinrichtungen (Elektromagnete 51,52) betätigt, durch die die 8g Lage von Pendeln (46,47) geändert wird, die an den Kardanachsen des Stators (16) angebracht sind, wodurch die Lage des Stators korrigiert wird, der seinerseits die Lage der Rotorachse korrigiert.
8. 8. Kreisel nach Anspruch 1 bis 7 mit einer Einrichtung zur Beseitigung der Wirkung der Erddrehung, dadurch gekennzeichnet, daß eine entsprechend dem Einfluß der Erddrehung einstellbare Steuereinrichtung, z.B. ein Kosinusring (101), Einrichtungen (51, 52) betätigt, die dem Stator eine vorbestimmte Neigung geben.
9. 9. Kreisel nach Ansprüche, dessen Kardansystem im Azimut einstellbar ist, dadurch, gekennzeichnet, daß der Kosinusring (101) entsprechend der Breite einstellbar ist und selbsttätig gedreht wird, wenn der Kreisel im Azimut gedreht wird (z. B. mittels des Kegelradgetriebes 103 von einem Tochtermotor 104, der von einem Mutterkreiselkompaß angetrieben wird), um die Einrichtungen (51, 52) zur Verschiebung der Lage der Pendel (46, 70) zu betätigen, so daß die Kippstellung des Stators in eine andere Ebene entsprechend der gedrehten azimu- . talen Lage des Kreiselkardansystems gebracht wird.
10. 10. Kreisel nach Anspruch 2 bis 9, bei welchem der Rotor und die Nachfolgeeinrichtung als relativ zueinander bewegliche Elemente der kontaktlosen Steuerung einerseits ein induzierbares Metallstück und andererseits mehrere Transformatorspulen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen des Transformators kreuzförmig angeordnet sind, so daß gleichzeitig

    it

    um beide Kardanachsen auftretende Neigungsschwankungen übertragen werden können.

    ii. Kreisel nach Anspruch 2 bis io, gekennzeichnet durch Mittel (124 bis 127') zur Veränderung der relativen Stärke der gegenüberliegenden Spulen (29', 30' oder 31, 32) des Transformators, um die Lage des Nachfolgesystems in bezug auf die Umlaufachse des Kreisels zu ändern.

    Hierzu 3 Blatt Zeichnungen