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Kreiselgerät Die Erfindung bezieht sich auf kräftefrei aufgehängte
Kreisel mit drei Freiheitsgraden und normalerweise waagerechter Umlaufachse, ,sog.
Azimutkreisel. Die Richtungsanzeige kommt bei diesen Geräten dadurch zustande, daß
der Kreisel einer jeden Richtungsänderung seiner Umlaufachse einen Widerstand entgegensetzt,
der durch die Drehzahl des Kreisels bestimmt ist. Den größten Widerstand setzt ein
Kreiseleiner Drehung um eine Achse entgegen, die auf seiner Umlaufachse senkrecht
steht. Ein Kreiselgerät der genannten Art arbeitet daher am zuverlässigsten, wenn
die Kreiselumlaufachse senkrecht auf der Ebene steht, die durch die Achse des Anzeigerahmens
und diejenige Achse bestimmt ist, um die der Kreiselumlaufachsenlagerträger schwingbar
in dem Anzeigerahmen aufgehängt ist.
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Da die unvermeidlichen Reibungen in den Lagern des Anzeigerahmens
sowie sonstige Einflüsse P'räzessionsbewegungen um die Schwingachse des Kreiselumlaufachsenlagerträgers
zur Folge haben, so. neigt sich die Umlaufsachse des Kreisels allmählich gegen die
genannte Ebene. Um der hierdurch bedingten Abnahme der Zuverlässigkeit des Gerätes
vorzubeugen, sind bereits Einrichtungen vorgeschlagen, durch welche Drehmomente
um die Achse des AnzeigerahmerYs als Empfindlichkeitsachse hervorgerufen werden,
so daß die hierdurch ausgelösten P'räzessionsmomente die Kreisumlaufachs@e in die
Solllage senkrecht zu der genannten Ebene zurückführen. Bei durch Druckluft angetriebenen
Kreiseln bestehen die bisher bekannten Einrichtungen in einem in der Mitte oder
zu beiden Seiten der Schaufeln des Kreiselläufers angeordneten Rand, gegen den der
den Kreisel antreibende Luftstrahl stößt, sobald sich die Umlaufachse des. Kreisels
neigt. Einrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß der den Rand treffende Luftstrom
außer dem Drebmomient um die Achse des Anzeigerahmens, welches die erwünschte Wirkung
hat, auch noch Drelunom.ente um die Schwingachse des Kreiselumlanfachsenlagerträgers
hervorruft, welche ihrerseits schädliche Präzessionsbewegungen des Anzeig@erahmens
zur Folge haben. Da der die Schaufeln und den Rand treffende Luftstrom in wenig
übersehbarer Weise abgelenkt wird, so lassen sich diese :störenden Erscheinungen
auch kaum vermeiden. Es ist zwar bei Azimutkreiseln bereits vorgeschlagen, die Drehmomente
durch pendelartige Einrichtungen zu steuern, so daß die Komponente der Drehmomente
um die waagerechte Präzessionsachse, um welche der Kreiselumlaufachsenlagerträger
schwingt, nicht zur Wirkung kommt. Dies hat aber zur Folge,
daß
die Umlaufachse des Kreisels senkrecht zur Richtung der Schwerkraft gehalten wird.
Weicht die Hochachse des Flugzeuges, auf dem das Gerät benutzt wird, von dieser
Richtung ab, was aus. den verschiedensten Ursachen vorkommen kann, so vermindert
sich die Empfindlichkeit des Gerätes gegenüber Drehungen um die Hochachse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kreiselläufer nach Abweichungen
aus seiner Normallage mit großer Genauigkeit wieder in diese zurückzubringen. Im
Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen kennzeichnet sich die Erfindung durch kardanrahmenfeste,
symmetrische Umlenkflächen, die in der durch die beiden Kardanachsen be-
stimmten
Ebene als Kante zusammenstoßen, welcher eine oder mehrere umlaufachsenträ,gerfeste
Düsen gegenüberliegen, denen die Luftstrahlen bei Normalstellung des Kreiselläufers
in Richtung der vorgenannten Ebene entströmen.
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Die mit den kardanrahmenfesten Umlenkflächen zusammenwirkenden Luftstrahlen
ergeben bei Abweichungen der Umlaufachse aus der Normallage bereits auf Grund des
Austrittrückstoßes ein nur um die EmpfindlicbMtsachse wirksames Drehmoment, welches
durch die Umlenkung der Strahlen am Kardanrahmen verstärkt wird.
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Die Umlenkung und Zerlegung der Luftstrahlen hat bei der erfindungsgemäßen
Anordnung somit eine Empfindlichkeitssteigerung zur Folge, wodurch der Kreisel mit
vermehrter Genauigkeit in seiner Sollagegehalten wird: Bei der in den Abbildungen
dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Düsen für den Luftaustritt
so angeordnet, daß die Achse der austretenden Luftstrahlen in der durch die 'Schwingachse
des Kreiseliunlauflachsenlagerträgers hindurchgehenden Ebene liegt, welche auf der
Kreiselumlaufachse senkrecht steht.
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Die Wirkungsweise ist in Abb. i veranschaulicht. In dieser ist 23
der Kardanrahmen, welcher um die lotrechte Achse 24 drehbar ist. 25 versinnbildlicht
die Schwingachse des Umlaufachsenträgers, 26 ist das Sinnbild für die Sollage der
Kreiselumlaufachse. Bei einer Neigung der Düse 28, welche senkrecht zur Kreisehmzlaufachse
angeordnet ist, gegen die Sollage, also gegen die durch die Kardanhauptachse 24
und die Kardannebenachse 25 bestimmte Ebene, entsteht ein durch den Pfeil 29 versinnbildlichtes
Drehmoment, welches in die Komponenten 3o und 31 zerlegt werden kann. Die Komponente
3o wird als Drehmoment um die lotrechte Kardanachse wirksam und verursacht demzufolge
die erwünschten aufrichtenden Präzessionsbewegungen um die Achse 25, während
die Komponente 31 imvdrksam ist.
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Der aus der Düse 28 austretende Luftstrahl trifft auf die in Abb:
2 im Schnitt dargestellten Leitflächen 41, 42, welche in der geraden Kante 43 zusammenstoßen,
die in der durch die beiden Kardanachsen24 und 25-bestimmten Ebene liegt. Diese
Leitflächen sitzen am Kardanrahmen und teilen den aus den Düsen austretenden Luftstrom
in zwei genau gleich. starke Teile, wenn der Kreiselumlaufachsentr.äger seine richtige
Lage hat. Bei jeder Neigung wird der eine oder der andere Teilstrom verstärkt bzw.
abgeschwächt, so daß die abgelenkten Teilströme gleichfalls im Sinne der zur Berichtigung
dienenden Drehmomente wirken.
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In Abb.3 ist ein Kreiselgerät lotrecht geschnitten därgestellt, bei
welchem die Düsen b,eiderseits. der lotrechten Kardanachse 24a ... 24b angeordnet
sind und die eine der Düse mit einer einstellbaren Drossel versehen ist. Um die
Achse 24a ... 24b ist der Anzeigerahmen 23 gegenüber dem Gehäuse i drehbar.
In dem Anzeigerahmen sitzen die Lager für die Zapfen 25a, 25b der waagerechten SchwngachEe-desKreiselumlaufachsenlag,erträg
er s 32,i11 welchem der Kreiselläufer 8 mit seiner Umlaufachse 33 gelagert ist.
Aus dem Gehäuse 1 wird die Luft bei. 34 abgesaugt, so daß :ein zum Antrieb des Kreisels
8 dienender Luftstrom dureh das Rohr 3 5 über die Bohrung in dem Zapfen 24b, einen
entsprechenden Kanal in dem Anzeigerahmen 23 und über Bohrungen in dem Zapfen 25a
der waagerechten Schwingachse der Düse 36 zugeführt wird und aus dieser austritt.
An dem Kreiselumlaufachs:enlagerträger 32 sind in der zu der Kreiselumlaufachse
33 senkrechten Ebene durch die Schwingachse-25a, 25b erfindungs-« gemäß die beiden
Düsen 37, 38 beiderseits der lotrechten Kardanachse angeordnet, wobei die eine der
Düsen außerdem mit einer Drosselschraube 39 versehen ist. Diese gestattet eine Einstellung
oder Stärke des austretenden Luftstromes. Wird die Düse 38 vollkommen abgesperrt,
so wird nur der aus der Düse 37 austretende Luftstrom wirksam, welcher, wie an Hand
der Abb. i bereits erklärt, bei Neigungen der Kreiselumlaufachse 33 ;gegen die Solloge
das die aufrichtenden Präzessionsbewegungen hervorrufende Drehmomient um die Achse
24a, 24b zur Folge hat. Dä die Düsen 37, 38 beiderseits der Anzeigeachse 24a, 24b
angeordnet sind, so. wirkt der aus der anderen Düse 38 austretende Luftstrahl in
entgegengesetztem Sinn. Da dieser Luftstrahl in seiner Stärke durch die Drosselschraube
39 eingestellt werden kann, so kann die Gesamtwirkung außerordentlich fein
eingestellt werden, ohne daß es erforderlich wäre, die
Düsen <übermäßig
fein zu machen. Dies ist besonders. vorteilhaft, da .die auszuübenden. Drehmomente
sehr 1@lein sein müssen. Bei ,entsprechender Feinheit einer emzigen Düse würde diese
leicht .der Gefahr des Verstopfens ausgesetzt sein. Außerdem könnte durch eine entsprechend
feine Düse nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der zum Antrieb des Kreisels benötigten
Luft aus dieser austreten. Der übrige Teil der Antriebsluft müßte durch besondere
Düsen abgeführt werden und würde schwer überslehbare, ungünstige Einflüsse ausüben.
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Die Empfindlichkeit der Anordnung wird in der bereits .an Harid der
Abb. z geschilderten Weise durch die kardanrahmenfesten Umlenkflächen q.1, q.2 ,gesteigert,
indem schon bei geringen Neigungwz des Kreisels der gesamte Luftstrom nach der :einen
Seite umgelenkt und um die Achse zq.a . . . 2q. v wirksam wird.