DE640131C

DE640131C - Richtungsanzeiger

Info

Publication number: DE640131C
Application number: DEA74645D
Authority: DE
Original assignee: CARL BAMBERG FRIEDENAU; Askania Werke AG
Current assignee: CARL BAMBERG FRIEDENAU; Askania Werke AG
Priority date: 1932-07-23
Filing date: 1932-07-23
Publication date: 1936-12-22
Also published as: FR759621A

Description

Die Anzeigegenauigkeit von Magnetkompassen an Bord von Luftfahrzeugen wird durch verschiedenartige Störungsquellen stark beeinträchtigt.

Magnetsysteme von Kompassen sind in der Regel oberhalb des Schwerpunktes aufgehängt, um den Einfluß der Vertikalkomponente des magnetischen Erdfeldes, die bestrebt ist, das Magnetsystem gegen die Horizontale zu neigen, auszuschalten. Eine solche Auf hängungsart macht jedoch das Magnetsystem empfindlich gegen seitlich wirkende Beschleunigungen, durch die wiederum das Magnetsystem aus der Horizontalen abgelenkt und die Anzeige verfälscht wird.

Man hat zur Überwindung der. genannten Schwierigkeiten ein im Azimut drehbares System vorgeschlagen, welches einen Erdinduktorkompaß und einen Kreisel mit insgesamt drei Freiheitsgraden und waagerechter Umlaufachse auf einem gemeinsamen Träger enthält. Dieser Kreisel hat mit Bezug auf den gemeinsamen Träger einen Präzessionsfreiheitsgrad um eine waagerechte, zur Umlaufachse senkrechte Achse, auf welche durch den Erdinduktorkompaß gesteuerte Drehimpulse ausgeübt werden, so daß der Kreisel das gesamte System durch Präzessionskräfte in einer bestimmten Azimutstellung erhält.

Die bekannte Einrichtung weist mehrere Nachteile auf. Um Fehler durch die Wirkung der Vertikalkomponente des magnetischen Erdfeldes auszuschalten, ist es erforderlich, das auf das magnetische Erdfeld ansprechende Gerät in der Horizontalen zu stabilisieren. Bei der bekannten Einrichtung geschieht dies durch eine besondere, um eine lotrechte Achse umlaufende Kreiselschwungmasse, die mit dem Rotor des Erdinduktorkompasses auf derselben Welle angeordnet ist. Durch die Erfordernis der Verwendung* eines Erdinduktorkompasses und eines besonderen Stabilisierungskreisels wird das Gerät sehr kompliziert.

Ein weiterer Nachteil ist der, daß die Prä-Zessionsbewegungen des die Azimutstellung haltenden Kreisels durch Drehmomente hervorgerufen werden, die gegenüber beweglichen Teilen des Systems wirken. Bei dieser Anordnung wird durch die Rückwirkung auf die genannten Systemteile eine unerwünschte zusätzliche Drehung· des Systems hervorgerufen,, da beispielsweise das auf den Kreisel ausgeübte Drehmoment in gleicher Weise gegen den Träger wirkt, in dem der Kreiselrahmen aufgehängt ist.

Der Gegenstand der Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile und stellt ein gegenüber den bekannten Geräten erheblich vereinfachtes und betriebssicheres Gerät dar. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zügrunde, daß sich ein auf das magnetische Erdfeld ansprechendes Gerät, beispielsweise eine Magnetnadel, vorteilhaft bereits durch den im Gerät vorgesehenen Kreisel mit waagerechter Umlaufachse stabilisieren läßt, so daß ein be-

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sonderer stabilisierender Kreisel entbehrlich wird. Dies geschieht bei einem Richtungsanzeiger, welcher auf einem gemeinsamen Träger ein auf das magnetische Erdfeld ansprechendes Gerät und einen Kreisel von insgesamt drei Freiheitsgraden besitzt, erfindungsgemäß dadurch, daß das auf das magnetische Erdfeld ansprechende Gerät sowie die Umlaufachsenlager des Kreisels auf dem ίο gemeinsamen Träger starr befestigt sind, so daß der Kreisel gleichzeitig das auf das magnetische Erdfeld ansprechende Gerät um die horizontale Kippachse stabilisiert.

Der Richtungsanzeiger wird zweckmäßig ig gegenüber äußeren Beschleunigungseinflüssen unempfindlich gemacht dadurch, daß man die mit der Kippachse des Systems zusammenfallende horizontale Präzessionsachse des Kreisels durch den Schwerpunkt des Systems verlaufen läßt.

Die störenden Reaktionswirkungen auf das System bei der Erregung des Kreisels zur Präzession werden besonders zweckmäßig dadurch verhindert, daß man die den Kreisel beeinflussenden Steuermomente durch Rückstoßkräfte vom System auf die Umgebung ausüben läßt. Um zu verhindern, daß die Kreiselumlaufachse eine gegenüber der Horizontalen geneigte Stellung annimmt, ist es zweckmäßig, an dem gemeinsamen Träger ein auf eine Abweichung der Kreiselumlaufachse aus der Horizontalebene ansprechendes Organ, beispielsweise ein Pendel, anzuordnen, das bei einer derartigen Abweichung auf den Kreisel ein Moment ausübt, welches um die lotrechte, durch den Schwerpunkt des Systems gehende Achse wirkt und welches Moment durch Rückstoßkräfte auf die Umgebung des Systems ausgeübt wird.

Eine besonders einfache Art der Steuerung in die bestimmte - Azimutstellung erhält man bei einem Richtungsanzeiger, der genannten Art, wenn man die Anordnung so trifft, daß die Umlaufachse des Kreisels in an sich bekannter Weise ostwestlich gerichtet ist und die Steuerung der gegen die Umgebung gerichteten Druckmittelstrahlen durch ein Magnetnadelsystem erfolgt, so daß also Momente um die nordsüdlich, gerichtete Präzessionsachse des Kreisels ausgeübt werden, sobald diese aus ihrer Sollage abweicht.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Vorderansicht, Abb. 2 eine Seitenansicht des Gerätes, Abb. 3 eine Ansicht von oben. Der Bügels, welcher um die Vertikalachse 6 drehbar gelagert ist, bildet das Lager für die NS-Achse, die z. B. durch die Lagerspitzen 4 verwirklicht ist. Die NS-Achse trägt den gemeinsamen Träger 10 sowohl für die Lager der waagerechten Umlaufachse 9 des Kreisels ι als auch für die Lager der Achse 12 des durch eine Magnetnadel 2 dargestellten Magnetsystems. Ferner ist an dem Lagerträger 10 das Lager 14 für das Pendel 8 fest angeordnet, das um eine in der NS-Richtung liegende Achse schwingen kann. Die Achse 12 trägt einen Schalter 3, der zweckmäßig ' entgegengesetzt gerichtete Flüssigkeits- oder Luftstrahlen schaltet. Der Schalter 3 kann z. B. in einfacher Weise aus zwei Druckluftauslassen 2i, 23 bestehen, welche beide verschlossen sind, wenn die magnetische Achse des Magnetsystems 2 der NS-Achse parallel und damit zur Kreiselumlaufachse 9 senkrecht steht, und von denen der eine oder der andere geöffnet wird, sobald die Achse des Magnetsystems nach der einen oder anderen Richtung von der parallelen Lage zur NS-Achse 4 abweicht. Der aus der öffnung 21 bzw. 23 austretende Druckluftstrom übt, wie ohne weiteres ersichtlich, auf den Lagerträger 10 Drehmomente um die Achse 4-4 aus. In ähnlicher Weise kann der durch das Pendel 8 gesteuerte Kraftschalter eingerichtet sein, indem das Pendel 8 in der Ruhelage zwei Druckluftauslässe absperrt und bei Ausschlägen nach der einen oder der anderen Richtung den einen oder den anderen öffnet, der dann durch seine Rückstoßkraft ein Drehmoment auf den Bügel S um die Vertikalachse 6 ausübt. Die Massen des Lagerträgers 10, des Kreisels, des Magnetsystems, <3es Pendels, der Kraftschalter usw. sind so verteilt, daß sich das ganze System um die NS-Achse 4 in bezug auf das Erdschwerefeld im indifferenten Gleichgewicht befindet. Die Kraftschalter könnten auch so eingerichtet sein, daß die beiden Druckluftströme gleich stark sind, wenn das Magnetsystem bzw. das Pendel in der Sollage stehen, während der eine Druckluftstrom abgeschwächt, der andere verstärkt wird bzw. umgekehrt, sobald ein Ausschlag in dem einen oder anderen Sinn erfolgt.

Die NS-Achse 4 muß sich in die Richtung des magnetischen Meridians einstellen, denn wenn sie von dieser Richtung abweicht, so ist die Achse des Magnetsystems 2 nicht mehr zu ihr parallel; infolgedessen wird der eine Ί10 der Druckluftauslässe 21 oder 23 geöffnet und ein Kippmoment auf den Lagerträger 10 ausgeübt. Da dieses Kippmoment die Kreiseldrehachse 9 aus ihrer Richtung abzulenken sucht, so antwortet der Kreisel sofort mit einer Präzessionsbewegung, die bei richtiger Wahl des Drehungssinnes des Kreisels eine Drehung des Bügels 5 um die Vertikalachse 6 einleitet, welche durch Nachdrehen des Lagerträgers 10 und demzufolge der Druckluftauslasse 21, 23 die Druckluft abzuschalten bestrebt ist. Der Widerstand, welcher sich

infolge der Lagerreibung oder aus sonstigen Ursachen der Präzessionsbewegung entgegensetzt, hat aber ein tatsächliches Kippen des Lager trägers io um die NS-Achse4 zur Folge, auf das das Pendel 8 mit einem Ausschlag antwortet, welches nunmehr einen Druckluftstrom steuert, der den Bügel S, also die NS-Achse, in der Richtung, in der die Präzessionskraft wirkt, nachdreht, also die NS-Achse in den magnetischen Meridian dreht. Zufolge des eigenartigen Zusammenspieles muß die Einrichtung in einer Stellung zur Ruhe kommen, in der einerseits die NS-Achse im magnetischen Meridian liegt, andererseits die Kreiselumlauf achse 9 auf der Richtung des Schwerefeldes senkrecht steht. Solange die NS-Achse den magnetischen Meridian nicht erreicht hat, wirkt die durch das Magnetsystem gesteuerte Druckluft einerseits und solange die Kreiselumlaufachse die Richtung senkrecht zur Richtung des Erdfeldes nicht erreicht hat, wirkt das Pendel 8 und somit die durch dasselbe geschaltete Kraft drehend um die Vertikalachse. Ein Stehenbleiben der Einrichtung, etwa derart, daß die NS-Achse im magnetischen Meridian, die Kreiseldrehachse aber noch nicht senkrecht zur Richtung des Schwerefeldes ist, kann auch nicht stattfinden, da ja dann die durch das Pendel 8 gesteuerte Hilfskraft die Einrichtung um die Vertikal achse weiterdrehen würde, so daß nun das Magnetsystem einen Ausschlag nach der anderen Richtung machen würde, der ein entgegengesetztes Kippmoment um die NS-Achse zur Folge hätte und daher für Herstellung der Lage der Kreiselachse senkrecht zur Schwererichtung sorgen muß.

Da mit Rücksicht auf das oben Gesagte alle kurzzeitigen Schwingungen des Magnetsystems und des Pendels wegen der großen Kreiselträgheit des Kreisels unwirksam bleiben, so zeigt die NS-Achse 4 in der Tat mit sehr großer Ruhe die Richtung des magnetischen Meridians an. Es kann einzig und allein ein Kippen der NS-Achse um eine Achse senkrecht zu ihr erfolgen. Hierbei bleibt aber die Achse des Magnetsystems in der Ebene des magnetischen Meridians, so daß die Vertikalkomponente des magnetischen Erdfeldes das Magnetsystem nicht ablenken kann. Bei solchen Kippbewegungen des ganzen Gerätes erfolgt die Kippung aber um eine zur Kreiselumlaufachse parallele Achse, die auch auf den Kreisel ohne jeden Einfluß ist.

Eine an dem Bügel S in üblicher Weise angebrachte, nicht dargestellte Rosenscheibe zeigt also immer mit sehr großer Ruhe die wahre magnetische Nordrichtung an. Die Einrichtung kann auch zur Fernanzeige oder zur Richtungsweisung in bekannter Weise benutzt werden, indem etwa auf der Vertikalachse 6 eine exzentrische Seheibe 7 angeordnet wird, welche zur Steuerung zweier zwischen den Düsenpaaren 28, 28⁰ bzw.- 29, 29^a übergehender Druckluftströme dient oder in sonst beliebiger Weise eine Kraftquelle schaltet, sobald die Richtung der NS-Achse von einer bestimmten Richtung des Lagerträgers für die Vertikalachse abweicht. Die so geschaltete Hilfskraft kann dann zur Betätigung eines Steuerzeigers dienen, der dem Piloten zeigt, nach welcher Richtung er sein Flugzug zu steuern hat, um auf den anzuliegenden Kurs zu kommen, oder die Hilfskraft kann auch zur Betätigung einer selbsttätigen Steuerung benutzt werden. Statt zur Steuerung der Druckluftströme zweier Düsenpaare 28, 29 kann die exzentrische Scheibe 7 auch zur Steuerung von drei, vier oder mehr Düsenpaaren benutzt werden, so daß hiermit in bekannter Weise Tochterrosen gesteuert werden können, die in entsprechender Weise mit sehr großer Ruhe den angesteuerten Kurs angeben. Selbstverständlich können auch elektrische oder sonstige Übertragungsmittel zur Übertragung der Bewegungen der NS-Achse auf Tochterrosen verwandt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Richtungsanzeiger, bestehend aus " einem im Azimut drehbaren und um eine waagerechte Achse kippbaren System, das ein auf das magnetische Erdfeld ansprechendes Gerät und einen Kreisel mit drei Freiheitsgraden und waagerechter Umlaufachse auf einem gemeinsamen Träger enthält, welcher Kreisel, durch Impulse des auf das magnetische Erdfeld ansprechenden Gerätes gesteuert, das System durch Präzessionskräfte in einer bestimmten Azimutstellung erhält, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das magnetische Erdfeld ansprechende Gerät sowie die Umlaufachsenlager des Kreisels auf dem gemeinsamen Träger starr befestigt sind, so daß der Kreisel gleichzeitig das auf das magnetische Erdfeld ansprechende Gerät um die horizontale Kippachse stabilisiert.

2. Richtungsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Kippachse des Systems zusammenfallende horizontale Präzessionsachse des Kreisels durch den Schwerpunkt des Systems hindurchgeht. H₅

3. Richtungsanzeiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kreisel beeinflussenden Steuermomente durch Rückstoßkräfte vom System auf die Umgebung ausgeübt werden.

4. Richtungsanzeiger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an

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dem gemeinsamen Träger ein auf eine Abweichung der Kreiselumlaufachse aus der Horizontalebene ansprechendes Organ (Pendel 8) angeordnet ist, das bei einer derartigen Abweichung auf den Kreisel ein Moment ausübt, welches um die lotrechte, durch den Schwerpunkt des Systems gehende Achse wirkt und welches Moment durch Rückstoßkräfte auf die Umgebung des Systems ausgeübt wird. ·

S. Richtungsanzeiger nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß-die Umlaufachse des Kreisels ostwestlich gerichtet ist und die Steuerung der gegen die Umgebung gerichteten Druckmittelstrahlen durch ein Magnetnadelsystem erfolgt, so daß also Momente um die nordsüdlich gerichtete Präzessionsachse des Kreisels ausgeübt werden, sobald diese aus ihrer Sollage abweicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen