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Kreiselgerät, insbesondere zur Anzeige absoluter Richtungen an Bord
von Luftfahrzeugen Zur Anzeige absoluter Richtungen an Bord von Luftfahrzeugen,
insbesondere des wahren Horizontes und der Azimutrichtung, werden Kreisel mit drei
Freiheitsgraden verwendet, bei denen die Umlaufachse des Kreiselkörpers in einem
Rahmen oder Kreiselgehäuse gelagert ist, welches bei künstlichen Horizonten seinerseits
wieder in einem um eine waagerechte, bei Azimutkreiseln in einem um eine senkrechte
Achse drehbaren Kardanring drehbar gelagert ist. Während die Achsen aus Stahl hergestellt
und in Kugellagern gelagert werden und der Kreiselkörper aus einem verhältnismäßig
schweren.Metall, z. B. aus Messingguß, hergestellt wird, pflegt man für die drehbaren
Rahmen, in denen die Achsen gelagert sind, der Gewichtsersparnis halber möglichst
leichte Metalle, z. B. Aluminium, zu verwenden. Diese bisher übliche Bauart ist
jedoch nachteilig, wenn das Gerät sehr starken Temperaturänderungen, insbesondere
sehr tiefen Temperaturen ausgesetzt wird, was beim Erreichen großer Höhen der Fall
ist. Da Aluminium einen wesentlich größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als
Stahl, ziehen sich die Lagerrahmen stärker zusammen als die Stahlachsen. Infolgedessen
können die Achsen bei tiefen Temperaturen klemmen, wodurch die Wirkungsweise der
Geräte beeinträchtigt, ja in Frage gestellt wird. Da die Umlaufachse des Kreiselläufers
gewöhnlich aus einem Stück hergestellt wird, so ist diese besonders stark der Gefahr
des Klemmens ausgesetzt, während die Gefahr bei den anderen Achsen nicht so groß
ist, wenn diese, wie es meist geschieht, aus kurzen Stücken hergestellt werden.
Ein wenn äuch geringes Klemmen der Umlaufachse setzt die Umlaufgeschwindigkeit des
Kreisels herab und beeinträchtigt dadurch unter Umständen in sehr erheblichem Maße
die Brauchbarkeit und Zuverlässigkeit des Gerätes.
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Dieser Gefahr wird durch die Erfindung vorgebeugt. Die Erfindung kennzeichnet
sich im wesentlichen dadurch, daß die Werkstoffe für die Lagerträger einer drehbaren
Achse des Gerätes, insbesondere der Kreiselumlaufachse, mit Rücksicht auf die Wärmeausdehnung
derart ausgewählt werden, daß der Lagerträger parallel zu der betreffenden Achse
nahezu die gleichen Längenänderungen aufweist wie die Achse selbst. Es ist ersichtlich,
daß
hierdurch die Gefahr des Kleminens, selbst- bei sehr tiefen Temperaturen, wie sie
bei Stratosphärenflügen auftreten, vermieden wird.
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Wenn der Lagerträger für die Kreiselumlaufachse, wie dies sehr häufig
geschieht, als Rahmen wesentlich rechteckiger Gestalt ausgebildet ist, so läßt sich
die Erfindung in einfachster Weise dadurch verwirklichen, daß der Rahmen aus vier
ein Rechteck bildenden Hülsen zusammengesetzt wird, von denen die der betreffenden
Achse parallel liegenden aus einem Stoff hergestellt sind, welcher denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzt wie die Achse selbst. Man wird zweckmäßig für die Stäbe den gleichen Stoff,
also Stahl, verwenden, aus dem die Achse selbst hergestellt ist. Die beiden anderen
Rechteckseiten, die also die Lager für die Achse tragen, werden zur Gewichtsersparnis
am besten ' aus möglichst leichtem Stoff hergestellt, z. B. also aus Aluminiumguß.
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Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt, und zwar in der Anwendung der Erfndung auf einen durch Luftströme angetriebenen
Azimutkreisel mit waagerechter Umlaufachse. . F ig. i zeigt einen senkrechten, Fig.2
einen waagerechten Schnitt durch einen Azimutkreisel nach der Erfindung. Das Gerät
besteht in bekannter Weise aus einem Kreisel, dessen z. B. aus Messing hergestellter
Körper i auf einer Stahlachse q. aufgekeilt _ist. In üblicher Weise ist der Kreiselkörper
mit schaufelartigen Vertiefungen 3 versehen, die durch Ränder 26 begrenzt sind.
Auf diese schaufelartigen Vertiefungen treffen Luftströme, welche aus zwei Düsen
austreten, die von einem Rohr 18 ausgehen. Die eine der Düsen 2 ist in Fig. i gestrichelt
dargestellt. Die Kreiselachse q. ist in einem Rahmen 7 gelagert, welcher seinerseits
umeine durch die Zapfen 12, 13 gebildete waagerechte Achse in einem senkrechten
Rahmen 1q. drehbar gelagert ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die
Zapfen an dein Rahmen 1q. befestigt, in dem der Rahmen 7 mittels Kugellager schwingbar
gelagert ist. Der Rahmen 1q. seinerseits ist um eine lotrechte Achse 15, 15' in
dem festen, z. B. am Instrumentenbrett befestigten Gehäuse 3o drehbar gelagert.
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Die zum Antrieb des Kreiselläufers dienenden, aus den Düsen 2 austretenden
Luftstrahlen werden in bekannter Weise durch Absaugen der Luft aus dem Gehäuse 3o
erzeugt. Zu dem Zweck wird eine Saugvorrichtung, z. B. ein Venturirohr, bei 31 angeschlossen,
während in bekannter Weise in dem Lager für die Achse 15, 1s'_ Öffnungen vorgesehen
werden, durch die die Luft nachströmt. Die Luft tritt z. B. über einen gestrichelt
angedeuteten Kanal 16 in das Rohr i8 und aus den Düsen 2 desselben in Strahlen aus,
welche die Schaufeln 3 treffen. Die bekannte Kreiselwirkung hat zur Folge, daß die
Umlaufachse q. des Kreisels und demzufolge der Rahmen 1q. gegenüber allen Drehungen
des Flugzeuges bestrebt ist, seine anfängliche Richtung beizubehalten, so daß an
einer an dem Rahmen 1q. vorgesehenen Rosenteilung 32 durch das Fenster 33 die Azimutrichtung
abgelesen werden kann.
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Während die Kreiselumlaufachse q. aus Stahl hergestellt wird, pflegen
die sonstigen Teile, insbesondere der waagerechte Rahmen 7, in dem die Kreiselumlaufachse
q. gelagert ist, der Gewichtsersparnis halber aus Aluminium hergestellt zu werden.
Bei sehr tiefen Temperaturen würde sich der Aluminiumrahmen merklich stärker zusammenziehen
als die Kreiselumlaufachse q., so daß diese der Gefahr, geklemmt zu werden, ausgesetzt
ist. Durch die Erfindung ist dieser Gefahr dadurch vorgebeugt, daß der Rahmen 7
nicht mehr aus einem Aluminiumgußstück hergestellt ist, sondern aus vier Stäben
8, 9, io, i i zusammengesetzt wird. Hierbei wird für die der Kreiselumlaufachse
4 parallelen Stäbe io, iz ein Stoff .verwendet, der nahezu die gleiche Wärmeausdehnung
besitzt wie die Achse q.. .Zweckmäßig werden die Stäbe io, i i ebenfalls aus Stahl
hergestellt. Für die beiden anderen Stäbe 8, 9'kann der Gewichtsersparnis halber
Aluminiumguß, wie bisher, verwendet werden. Da die Stäbe io, ii verhältnismäßig
kurz sind, entsteht keine besonders ins Gewicht fallehde Gewichtsvermehrung. Als
Lager für die Kreiselumlaufachse q. werden zweckmäßig, wie bisher, in die Stäbe
8, 9 besondere Lagerschalen 6 eingeschraubt, welche in vorteilhafter Weise das Einstellen
des Ganges der Achse a gestatten.
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In ähnlicher Weise kann der Rahmen 14 aus vier Teilen hergestellt
werden, um ein Klemmen des Rahmens 7 an der Achse 12, 13
zu vermeiden; . jedoch
wird dies im allgemeinen nicht notwendig sein, da bei der Kürze der Zapfen 12, 13
Längenänderungen, welche ein Klemmen befürchten lassen, selbst bei sehr tiefen Temperaturen
kaum zu erwarten sind.
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Der Azimutkreisel wird zweckmäßig in üblicher Weise noch mit Einrichtungen
zum Feststellen und zum gelegentlichen Berichtigen der Azimutlage versehen, die
in bekannter Weise aus einem Feststellhebel 35 bzw. aus einem Kegelradpaar
36,37 und einem Knopf 34 zur gemeinsamen Betätigung der beiden Einrichtungen
bestehen.
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Die Erfindung läßt sich mit gleichem Vorteil
für
Horizontkreisel mit waagerechter Umlaufachse oder auch für sonstige Kreiselgeräte
verwenden, bei denen die Gefahr der Klemmung von Achsen bei großen Temperaturunterschieden
besteht.