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Kreiselgerät zur Anzeige absoluter Richtungen
| Zur Anzeige absoluter Richtungen, insbe- |
| sondere des Kurses von Luftfahrzeugen, sind |
| kräftefreie, d.li. im Schwerpunkt unterstützte |
| Kreisel von drei Freiheitsgraden gebräuch- |
| lich. Bei einem Kurskreisel z. B. ist der |
| Kreiselläufer mit waagerechter Achse in |
| einem ringartigen Lagerträger gehalten, wäh- |
| rend dieses Lagerträgergeliäuse um eine |
| ebenfalls waagerechte, zurUrnlaufachse senk- |
| rechte Kardanachse an einem weiteren Lager- |
| träger (Kardanring ) schwingbar aufgehängt |
| ist. Dieser ist seinerseits uni eine lotrechte |
| Achse drehbar und dient als Richtungs- |
| anzeigeglied. |
| Richtungskreisel dieser Art sind im Laufe |
| längerer Zeit Störungen ausgesetzt, welche |
| von Präzessionsbewegungen herrühren, die |
| durch die nicht zu vermeidende Lagerreibung |
| und sonstige äußere Ursachen hervorgerufen |
| werden. Die Richtung, die das Kreiselgerät |
| <in-reigt, inuß daher von Zeit zu Zeit, z. B. |
| nach einem Kompaß, berichtigt werden. Da |
| bei derartigen Berichtigungen das als Rich- |
| tungsanzeigeglied dienende Kardanglied um |
| die lotrechte Achse gedreht werden muß, |
| macht der Kreisel hierbei Präzessionsaus= |
| schläge tun die waagerechte Kardanachse. Es |
| hat sich daher als notwendig herausgestellt, |
| den Kreisel außerdem noch finit Feststellein- |
| richtungen zu versehen, welche Präzessions- |
| ausschläge des Kreiselumlaufachsenträgers |
| verhindern. |
| Die bekannten Einstellvorrichtungen für |
| die Anzeigeberichtigung von Kurskreiseln |
| bestehen aus starren Getrieben, welche einge- |
| rückt den Kr eiselumlaufachsenträger zwangs- |
| läufig am Präzedfieren hindern. Die starre |
| Ausbildung der Feststelleinrichtung ist ini |
| Hinblick auf die bei der Berichtigung der |
| Kursanzeige auftretenden Präzessionskräfte |
| nachteilig, da diese bei unnachgiebigem Fest- |
| halten des Kreiselurnlaufachsenträgers Lager- |
| beschädigungen herbeiführen können. Auch |
| ist nicht erkennbar, ob der Kreisel die für |
| den richtigen Betriebszustand nötigen Um- |
| läufe macht. |
| Steuerkreisel für Torpedos hat man bereits |
| mit einer im Sinne der Präzessionsbewegung |
| um die innere Kardinachse federnd nach- |
| giebigen Feststellvorrichtung versehen, die je- |
| doch keine Verstellmäglichkeit des lotrechten |
| liardanrahmens gegen seinen Träger bietet. |
| Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, |
| daß mit der im Sinne der Präzessionsbewe- |
| gung urn die Kardannebenachse federnd nach- |
| giebigen Feststellvorrichtung ein von außen |
| sichtbares Anzeigemittel verbunden ist, wel- |
| ches durch die beim Einstellen am Kreisel- |
umlaufachsenträger auftretenden, die Federspannung überwindenden
Präzessionskrä fte erkennen läßt, ob der Kreisel mit der erforderlichen Drehzahl
läuft. Das Anzeigeei mittel für das Erreichen der Betriebsdrehza-lil'' kann aus
einem Bügel bestehen, der an dem', Feststellhebel angeordnet unter einem Fenster..`
spielt, welches so angebracht ist, daß der Bügel nach erfolgter Feststellung in
dem Fenster 51 sichtbar ist und bei Präzessionsausschjägen ,verschwindet.
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Fuß ' cas feststellen des Kreiselumlaufachse"rtrageC,` und Einstellen
des zur Richtungsä@,zeig 'dienenden Kardangliedes kann in bekannter Weise ein in
axialer Richtung verschiebbarer und außerdem drehbarer Handgriff vorgesehen sein.
Nach der Erfindung ist die Achse des Handgriffes mit einer sich nach außen kegelförmig
erweiternden zylindrischen Bohrung versehen, die beim Hereinschieben mittels der
kegelförmigen Erweiterung einen Hebel faßt.und ihn beim Einführen in den zylindrischen
Teil der Bohrung verschwenkt, so daß der Kreiselumlaufachsenträger festgestellt
wird. Die Feststellung durch den Feststellhebel erfolgt zweckmäßig mittels eines
unter Federwirkung stehenden. Stiftes. Beim Einrücken der Feststellvorrichtung durch
Anheben der Hülse wirkt diese zunächst auf die Feder, welche ihrerseits gespannt
wird und das eine Ende des Hebels gegen den Kreiselumlaufachsenlagerträger preßt.
Da die Feder nachgeben kann, braucht die Feststellvorrichtung nicht mit der äußersten
Genauigkeit hergestellt zu werden. Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Feststellvorrichtung
in einfacher Weise mit der Vorrichtung zum Drehen des Richtungsan7eigegliedes um
die lotrechte Achse zwecks Einrichtung in die Anfangslage :oder zwecks Berichtigung
der Anzeige verbunden werden kann.
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Hierdurch ist man in der Lage, das Feststellen und Einstellen des
Kreisels in kürzester Zeit hintereinander auszuführen. Das ist von besonderer Wichtigkeit,
weil ein mit der Feststellung des Kreiselumlaufachsenträgers meist verbundenes Aufrichten
desselben Präzessionskräfte auf das Richtungsanzeigeglied um die lotrechte Achse
hervorrufen würde. Dies würde ein sehr starkes Hinauslaufen der Anzeige verursachen,
wenn nicht unmittelbar hinter dem Aufrichten -oder besser noch während des Feststellens
-die Einrichtung zur Berichtigung der Anzeige in Eingriff kommen würde.
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In den Zeichnungen ist ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel für die
Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt einen lotrechten Schnitt durch <las Gehäuse, Abb.
2 einen waagerechten Schnitt nach der Linie 2-2 in Abb. z.
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Abb.3 gibt eine Draufsicht auf das die e:^"@ststellung des Kreiselumlaufachsenlager-'
<gers vermittelnde Hebelende.
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3.''y -,Abb. q. zeigt eine Ansicht von vorn. ':"`:Äbb.5 ist eine schaubildliche
Darstellung des Feststellhebels.
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Abb. 6 und 7 zeigen andere Ansichten der Feststelleinrichtung, Abb.
8 eine Seitenansicht der ganzen Feststelleinrichtung, wobei die beweglichen Teil
in beiden Stellungen gezeigt sind.
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Das Gerät besteht aus dein äußeren Gehäuse i für die ganze Vorrichtung.
Das Gehäuse ist mit einem Ablesefenster 2 versehen, durch welches der Zeiger oder
die Rosenteilung 3 erkennbar und ablesbar ist. In dein Gehäuse ist ein lotrechter
Ring 5 11111 eine lotrechte Achse drehbar gelagert, und in dieseln Ring ist seinerseits
wieder um eine waagerechte Achse 6-6' der Kreiseluinlaufachsentr äger 7 in Gestalt
eines Gehäuses oder eines Ringes schwingbar gelagert. Hierin ist der Kreiselkörper
8 um eine Horizontalachse 9 drehbar angeordnet. Der Kreiselkörper wird zweckmäßig
in bekannter Weise durch einen oder mehrere Luftstrahlen angetrieben, die einer
oder mehreren Düsen i o entströmen. Die Luftstrahlen treffen auf Schaufeln i i,
welche in den Mantel des Kreiselkörpers eingeschnitten sind. Die Luftzufuhr geschieht
zweckmäßig in bekannter Weise dadurch, daß die Luft aus dem Geliäuse durch ein Rohr
15 abgesaugt wird, wobei die Luft den Düsen io durch Öffnungen in dem Boden des
Gehäuses zugeführt wird.
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Ein Kreiselgerät dieser Art vermittelt die Richtungsanzeige dadurch,
daß die Kreiselumlaufachse bestrebt ist, ihre absolute Lage im Raum beizubehalten.
Da der Kreisel aber durch Lagerreibung und andere Ursachen im Laufe der Zeit mehr
oder weniger aus seiner Anfangsrichtung abgelenkt wird, so ist es notwendig, die
Anzeige von Zeit zu Zeit mit einem anderen Gerät, z. B. einem Kompaß, zu vergleichen
und danach zu berichtigen. Bei der dargestellten Ausführungsform geschieht diese
Berichtigung mittels eines Knopfes 30, der an reiner kurzen Achse 31 befestigt ist,
die drehbar und in der Achsrichtung verschiebbar in einer Lagerhülse 32 angeordnet
ist. Federrasten 31 legen die beiden Lagen für den Knopf und die Achse
31
fest, in denen der Knopf in und außer Eingriff mit den Einstellmitteln
zur Berichtigung der Anzeige steht. Zu dem Zweck sind in die Hülse 32 Ringnuten
33' eingeschnitten. In beiden Lagen springen in diese Ringnuten die Rastblöcke 33
ein, welche in einer Bohrung in der Achse 31 liegen und durch eine
Feder
nach aufien gepreßt «-erden. Die Achse 31 trägt all dein in dds Gehäuse hineinragenden
Ende ein Kronenrad 34, «-elches mit dem Zahnrad 35 zum Eingriff kommt, das seinerseits
an dem als Richtuungsanzeigeglied dienenden ringförmigen Kardanglied 5 befestigt
ist. Da dieses die Rosenteilung 3 trägt, welche unter dein Fenster 2 an dein Indexstrich
56 ablesbar ist, so läßt sich die Anzeige des Gerätes durch Drehen des Knopfes 30,
z. B. nach einem Kompaß, berichtigen. Der Kreiseluinlaufachsenlagerträger 7 würde
bei einer solchen Berichtigung durch Drehen des Richtungsanzeigegliedes 5 präzediereil.
Um dies zu verhindern, ist das Gerät noch mit einer Einrichtung ausgerüstet, welche
den Kreiselumlaufachsenlagerträger 7 festzustellen gestattet. Diese bestellt zweckmäßig
aus einem Hebel 46, welcher an dem Kardanglied (Richtungsanzeigeglied) 5 um eine
Achse 47 schwingbar angelenkt ist. Der Hebel 46 ist vorn rechtwinklig umgebogen
und läuft in eine Stützfläche 48 aus, welche sich gegen eine entsprechende Stützfläche
7' an dein Kreiselumlaufachsenlagerträger 7 legt, wenn der Hebel46 gehoben wird.
In dieses Getriebe ist ein im Sinne der Präzessionsbewegungen um die Kardannebenachse
6, 6' nachgiebiges Element eingeschaltet. Dieses kann z. B. dadurch geschehen, daß
ein Stift 45 unter Zwischenschaltung einer Feder 45' durch eine Bohrung des Hebels
.i6 gesteckt wird. Die Feder 45' hält den Stift in der in Abb. 8 mit ausgezogenen
Linien dargestellten Endlage. Um die lotrechte Achse des Kardanr enges 5 drehbar
und auf dieser axial verschiebbar ist eine Hülse 43 angeordnet. Der obere Rand der
Hülse 43 legt sich gegen den unteren Knopf des Stiftes 45. Beien Anheben der Hülse
43 wirkt über den Stift 45 die Feder 45' auf den Hebel 46 und preßt die Stützfläche
48 gegen die Stützfläche ,^' des Kreiselumlaufachsenträgers 7 und stellt dadurch
letzteren in bezug auf die Präzessionsachse 6, 6' fest. Das Einschalten des nachgiebigen
Elementes 45, .i5' in die Feststellvorrichtung hat den Vorteil, daß der @rerschiebungsweg
der Hülse 43 etwas größer gehalten @verden kann, so daß die Feder :i5' in der obersten
Lage der Hülse 43 ein wenig zusammengedrückt wird, wodurch die Stützfläche 48 in
feste Berührung mit der Stützfläche 7' kommt. Bei den starren Getrieben zur Betätigung
der Feststellvorrichtung mußte dagegen der Verschiebungsweg der Hülse 43 sehr genau
abgestimmt werden. Außerdem mußte in der Endstellung ein kleiner Luftspalt zwischen
den beiden Stützflächen bleiben.
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Die Vorrichtung zum Einrücken der Feststelleinrichtung kann finit
der oben beschriebellen Einrichtung zur Berichtigung der Anzeige in einfachster
Weise dadurch verbunden «-erden, daß zum Anheben der Hülse .43 ein Hebel 38 benutzt
wird, dessen einer Arm 40 gabelartig ausläuft und mit Stiften 41 in eine Ringnut
4a auf der Hülse 43 eingreift. Der andere Arln 38 des Hebels arbeitet mit einer
zylindrischen Bohrung 36 in der Achse 31 zusammen, die vorn in eine kegelförmige
Erweiterung 37 ausläuft. Ist der Knopf 3o mit der Achse 31 ganz herausgezogen,
so ist der Hebelarm 38 außer Berührung mit dem zylindrischen Teil 36 der Bohrung.
Infolge ihrer eigenen Schwere oder durch Federkraft oder sonstwie sinkt die Hülse
43 herab. Der Hebel 38 dreht sich im Uhrzeigersinn, die obere Fläche der Hülse .I3
gibt den Stift 45 frei, so daß sich auch der Hebel 46 unter dem Einfluß der Schwere
herabsenkt und den Kreiselumlaufachsenträger freigibt. Wird der Knopf 3o hineingedrückt,
so kommt das freie abgerundete Ende des Hebelarmes 38 mit den Wänden der kegelförmig
erweiterten Bohrung 37 in Berührung, so daß bei iveiterein Hereinschieben der Hebelarm
38 gedreht und damit auch der Stift .il gehoben wird, wobei sich der Hebelaren 38
in den zylindrischen Teil 36 der Bohrung fängt. Dieses ist die in Abb.8 ausgezogen
dargestellte Lage, in der, wie bereits bemerkt, die Stützfläche 48 des Hebels .I6
unter Spannung der Feder 45' zum Einsatz gebracht wird. Sobald die Bewegung des
Knopfes 30 mit der Achse 31 nach innen beendet ist, kommt auch das Kronenrad 34
mit dein Zahnrad 35 zum Eingriff, so daß nunmehr durch Drehen des Knopfes 3o die
Anzeige des Gerätes berichtigt werden kann. Da der Hubweg der Hülse 43, insbesondere
in der Endlage, mit Rücksicht auf die Feder 45' nicht genau abgestimmt zu werden
braucht, läßt sich die Feststellvorrichtung mit der Einstellvorrichtung in der beschriebenen
Weise vereinigen.
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Um in der erforderlichen Weise die Fahrtrichtung anzeigen zu können,
muß der Kreisel einen bestimmten Drall besitzen, d. h. die Drehzahl des Kreiselkörpers
muß einen bestimmten Wert erreichen. Hierbei erreicht die Präzessionskraft, mit
der der Kreiselunilaufachsenträger bei Drehung des Kardanringes 5 um die lotrechte
Achse präzediert, eine bestimmte Mindestgrenze. Der als nachgiebiges Element in
das Feststellgetriebe eingeschalteten Feder .I5' wird eine bestimmte Steifigkeit
gegeben, die so zu wählen ist, daß die Präzessionskraft die Spannung dieser Feder
erst dann überwinden kann, wenn der Kreisel die erforderliche Drehzahl erreicht
hat. Da sich bei eingerückter Feststellvorrichtung - wie aus Abb. 7 zu erkennen
ist
- eine Präzession des Kreiseluinlaufachsenlagerträger s 7 dadurch
äullert, daß der Hebel 46 unter weiterer Spannung der Feder 45' heruntergedrückt
wird, so kann der Hebel 4.6 z. B. mit einem Bügel 5o versehen werden, der in einem
Schlitz 51 einer unter dein Fenster 2 angeordneten Wand 52 erscheint, die außerdem
einen entsprechenden Einschnitt trägt, in dem - wie Abb. d. zeigt - ein entsprechender
Teil der Rosenteilung 3 zu sehen ist. Der Schlitz 51 wird zweckmäßig in solcher
Höhe eingeschnitten, daß der Bügel 52 in ihm erscheint, wenn die Feststellvorrichtung
eingerückt ist. Wird alsdann bei eingerückter Feststellvorrichtung das Richtungsanzeigeglied
5 um die lotrechte Achse gedreht, so wird sich der Hebel 52 in dem Fenster bewegen
und damit das Erreichen der erforderlichen Drehzahl seitens des Kreisels anzeigen,
wenn die Präzessionskraft die Spannung der Feder 45' überwunden hat. Bleibt dagegen
der Bügel 51 bei Drehungen an dem Einstellknopf 30 unbeweglich stehen, so
ist hieraus ohne weiteres zu erkennen, daß der Kreisel nicht die erforderliche Drehzahl
erreicht hat, was auf Störungen im Antrieb des Kreisels schließen lädt, die z. B.
durch Vereisung des Venturirohres, durch Verstopfung der Düse oder sonstige Ursachen
hervorgerufen sein können.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Anwendbarkeit nicht auf Kreisel
zur Kursanzeige, sondern lädt sich mit gleichem Vorteil auch für Kreisel anderer
Art zur Anzeige absoluter Richtungen verwenden.