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Prüfeinrichtung für künstliche Horizonte und Kompasse Zur Bestimmung
und Wiedergabe erdfester Koordinaten auf schwankenden Plattformen, z. B. auf Schiffen
oder Luftfahrzeugen benutzt man künstliche Horizonte und Kompasse. Wie jedoch die
Erfahrung gezeigt hat, sind diese Geräte nicht inrner so zuverlässig, daß sie dauernd
die Horizontale als Bezugseinrichtung für Höhenmessungen und eine unveränderliche
Azimutrichtung als Bezugsrichtung für Seiten einstellungen liefern können. Im besonderen
wirken Horizontal beschleunigungen durch Fahrt- oder Fahrtrichtungsänderungen auf
die Angaben der Geräte meist für kurze oder längere Zeit schädigend ein. Man ist
daher in der Praxis gezungen, nach Möglichkeit eine Überwachung der Geräte durchztfführen,
wozu bei'spielsweise Geräte mit besonderen Hilfskreiseln vorgeschlagen worden sind.
Dies bedingt jedoch die Aufstellung sehr empfindlicher Einrichtungen an Deck und
das Vorhandensein sehr feinfühliger Tast- oder Anzeigevorrichtungen zum Vergleich
oder zur Berichtigung der gegenseitigen Stellung der genannten Geträte. Es ist bei
solchen Geräten auch hekannt, an einer Achse des Kreisels leine Visiervorrichtung
anzubringen und die Abweichungen der Richtung der Hauptkreiselachse und somit der
Visierlinie mittels einer entsprechend der Einstellung eines Gebers betätigten Lenkvorrichtung
zu beseitigen. Bei den bekannten Einrichtungen sind jedoch die Visier-und Gebervorrichtungen
mit dem. auf Deck aufgestellten Hauptkreisel verbunden, oder aber es wird bei getrennter
Anordnung von llauptkreisel und Visiervorrichtung die letztere durch einen besonderen
Hilfskreisel stabilisiert. Hier setzt die nachstehend beschriebene und in den Ansprüchen
gekennzeichnete Einrichtung ein durch die eine unmittelbare Überwachungs- und Berichtigungsmöglichkeit
für den unter Deck aufgestellten künstlichen Horizont mittels der getrennt hiervon
auf Deck angebrachten und nicht durch einen H ilfskreisel stabilisierten Visiervorrichtung
nach Eiidzielen oder Gestirnen mit einfachen, sehr genau und unbedingt betriebssicher
wirkenden Mitteln geschaffen wird.
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Die Gesamtanordnung einer Einrichtung für Berichtigung der Horizontangaben
ist in Abb. 1 und 2 dargestellt. Es bezeichnet I einen unter Deck aufgestellten
künstlichen Horizont beliebiger Art, der um eine auf dem Untersatz 2 gelagerte Achse
3 schwingt und sich gegenüber der veränderlichen Lage, des Untersatzes horizontal
einzustellen sucht. Er überträgt dabei seine Winkelverstellung # gegenüber dem Untersatz
2 durch ein Getriebe 4 auf den Geber 5 einer dektrischen Fernübertragung beliebiger
Art. Von dem Geber 5 können beliebige Geräte, Fernrohre, Scheinwerfer, Geschütze
u. dgl. der Hohe nach synchron gesteuert werden. Die Seitenstellung der Achse 3
ist veränderlich durch den
Seitenrichtmotor 6 mit Zahnradgetriebe
7.
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Der Motor wird von dem Seitenrichtungsweiser 8 gesteuert, so daß das
Gerät in jede beliebige Seitenrichtung willkürlich ringe stellt werden kann und
stets die Neigung d der Plattform gegen den Horizont in dieser Richtung anzeigt.
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Zur Naebprüfung der richtigen Lage des künstlichen Horizonts ist
ein Prüfgerät 21 vorgesehen. das im Gegensatz zu dem liiinst lichen Horizont an
Deck aufgestellt ist und möglichst freien Ausblick haben sollte. Es trägt auf einem
Untersatz 22 einen mit dem Handrad 23 von Hand oder auch selbsttätig schwenkbaren
Kopf 21. der nach den Angaben des Rirbtungsweisers 8 in die gleiche Seitenrichtung
wie der künstliche Horizont eingestellt werden kann. In dem Kopf 21 ist ein Winkelfernrohr
mit senkrechter Eintrittsachse und horizontalem Einblick 20 gelagert. Oberhalb des
Fernrohrobjektivs ist ein Objektivprisma 24 um eine der Achse 3 des künstlichen
Horizonts parallele Achse 26 drehbar. Dieses Prisma 24 wird über ein Getriebe 27-28
von dem durch den Geber 5 synchron gesteuerten Empfängermotor 29 gedreht. aber nur
um dell halben Winkel #. Das Prisma wird bei der Nulleinstellung des künstlichen
Horizonts so eingerichtet. daß der natürliche Horizont mit einer Strichmarke im
Fernrohr in Deckung ist. Dann bleibt dieser Horizont auch bei schwankender Plattform
des Schiffes in Dekkung mit der Strichmarke, solange der künstliche Horizont genau
horizontal steht. Weicht der letztere ab. so zeigt sich die Abweidiung im Fernrohr.
das trotz der Schiffsbewegung ein ruhig stehendes Bild liefert. Da es nicht immer
möglich ist. dem Prüfgerit vollkom menen Rundblick zu geben und auch der Horizont
in der Blickrichtung nicht immer beobachtet werden kann. ist mit dem Objektivprisma
24 noch ein zweites Prisma 25 verbunden, das den Honzont von rückwärts in das Fernrohr
spiegelt. Durch Umlegen der Handkurbel 30 kann je nach dem gerade freien Ausblick
das eine oder das andere Prisma von das Objektiv geschoben werden. so daß die Überwachung
des künstlichen Horizonts wahlweise nach dem einen oder anderen Horizontabschnitt
geschieben kann; Zur Berichtigung falscher Angaben des künstlichen Horizonts ist
am Prüfgerät ein von Hand betätigter Korrekturgeber 37 angebracht, der einen Empfängermotor
9 steuert und dem vom künstlichen Horizont angetriebenen Geber 5 durch Verdrehen
des Getriebes 4 eine Zusatzeinstellung überlagert.
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Dieser Zusatz geht auf den Empfängermotor 29 am Prüfgerät über und
verschiebt dort den Horizont gegen die Strichmarke um den entsprechenden Betrag.
Am Prüfgerät ist es so möglich, mit Hilfe des Korrekturgebers 37 dem künstlichen
Horizont beliebige Verbess@ rung zu erteilen und das Ergebnis der Ver-@esserung
im Fernrohr am natürlichen Horizont zu beobachten. Da der künstliche Horimit in
der Regel eine große Trägheit hat und seine Lage nur langsam ändert. braucht die
Korrektur nicht ständig zu erfolgen, sondern es genügt ein Eingriff in gewissen
Zeiträumen.
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Bei einigen Arten von künstlichen Horizonten ist es zweckmäßig, nicht
dem Geber 5 einen Zusatz zu geben. sondenl die Verbesserung unmittelbar am künstlichen
Horizont anzubringen und diesen in die richtige Horizontlage zurückzuführen. Dies
katni z. B. d-i durcll geschehen, daß vom Korrekturgeber r aus zeitweilig ein Moment
auf das Gerät eine Gewichtsverschiebung oder ein T'räzessir)ns druck; auf einen
Kreisel in an sich bekannter Weise ausgeübt wird. Es ist ersichtlich. daß das Prinzip
der beschriebenen Einrichtung dadurch nicht geändert wird.
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Eine besondere Form des Prismenkopfes am Prüfgerät zeigt Abb. 2.
29 ist der von Gelber 5 synchron gesteuerte Fein empfänger: 31 ist ein von einem
besonderen Grobgeber angetriebener Grobempfänger zur erstmaligen Synchronisierung
des Feinempfängers.
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Letzterer muß dabei so eingestellt werden. daß eine von ihm mechaniseh
angetriebene Grobmarke 32 in Deckung mit dem vom Grol-,-empfänger 31 bewegten Grobzeiger
33 ist.
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Der Fein empfänger bewegt über das Zahnradgetriebe 34 und Schneckengetriebe
2S-2, das Prismenpaar 24/25. Zwischen Prisma und Fernrohrobjektiv ist ein Rhomboederprismenpaar
35, 36 eingeschaltet. Dieses läßt sich in der durch Pfeile angedeuteten Querrichtung
in einem Schlitten verschieben. Be Verschiebung im Sinne des Pfeil es Vorwärts.
fallen die Strahlen von vorn in da.s Prisma 24 über das Rhomboederprisma 35 in das
Objektiv. und man beobachtet einen Horizonte abschnitt in Vorausrichtung. Verschiebt
man das Prismenpaar im Sinne des Pfeil es Rückwärts«, so treten die Strahlen von
rückwärts über das Prisma 25 und das Rhomboederprisma 36 in das Fernrohr ein. Man
beobachtet dann den rückwärtigen Horizonte abschnitt. Wie leicht ersichtlich. steht
eines der Bilder auf dem Kopf. Dies ist eine notwendige Bedingung für das gleichsinnige
Abwandern beider Horizontbilder im Gesichtsfeld. Stellt man die Prismen 35, 36 in
eine Mittelstellung, so überlagern sich beide Bilder im Fernrohr. Steht das Prüfgerät
auf einem erhöhten Stande und sind die spiegelnden Flächen der Prismen 24. 25 genau
um 90@ gegeneinander eingestellt. so sind die beiden Horizontbilder im Gesichtsfeld
um
die doppelte Kimmtiefe voneinander entfernt.
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Will man diese Erscheinung vermeiden, so n-lüssen die Prismen um den
Kimmtiefenwinkel gegeneinander verstellt werden.
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Die Einrichtung zur Berichtigung der vom Kompaß gelieferten Azimutrichtung
gleicht im allgemeinen derjenigen für den künstlichen Horizont. An Stelle des zeiilidi
und räumlich unveränderlichen natürlichen Horizonts als Vergleichsmittel lassen
sich jedoch zur Kompaßprüfung praktisch nur Gestirne anwenden.
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Aber auch die Gestirne haben infolge der Erddrehung kein festes Azimut.
Ihre Azimutbewegung ist außerdem je nach der Stellung der Gestirne und der geographischen
Lage des Beobachtungsortes verschieden.
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Um die daraus entstehenden Schwierigkeiten zu überwinden, hat die
Visiervorrichtung für die Überwachung der richtigen und ruhigen Lage des Kompasses
erfindungsgemäß eine besondere Ausbildung erfahren.
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Die Anordnung ist in Abb. 3 dargestellt.
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Auf dem Ständer 40 ist in einem kardanisch aufgehängten Gehäuse 41
der vom Kompaß angetriebene Fernempfänger 42 angeordnet.
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Der Empfänger 42 dreht über ein Getriebe 43, 44 eine Drehscheibe 45
und hält diese azimurfest. Ein auf der Drehscheibe 45 aufgestelltes Fernrohr 46
nimmt also an den Drehungen des Fahrzeuges nicht teil, sonder bleibt immer auf dem
anfänglich eingestellte Azimut stehen. Durch die kardanische Aufhängung wird die
Drehscheibe stets horizontal, ihre Drehachse vertikal gehalten.
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Das Fernrohr 46 ist ein Rundblickfernrohr bekannter Ausführung und
um eine horizontale Achse 48 auf der Drehscheibe 45 kippbar. Die Achse 48 wird durch
entsprechende Anfangseinstellung des Empfängers 42 vom Kompaß aus in Ostwestrichtung
gehalten, so dal3 die Kippebene des Rundblickfernrohrs stets mit der Nord-Süd-Meridianebene
zusammenfällt. Nach einem Gradbogen 47 kann die Achse x-x des Fernrohrs parallel
zur Erdachse gestellt werden, und in dieser Lage bleibt sie dauernd, sofern der
Kompaß und mithin die Drehscheibe 45 ihre richtige Azimutlage bilbehalten. Dreht
man nunmehr den Rundblickkopf um die Achse x-x entsprechend dem Stundenwinkel und
verstellt man den am Rundblick bekanntlich vorgesehenen Objektivkopf 49 entsprechend
der Abweichung, so kann man das Fadenkreuz des Fernrohrs auf ein beliebiges Gestirn
einstellen und seiner -Tagesbewegung durch gleichmäßige Drehung des Rundblickkopfes
um Achse xr mit dem Schneckentrieb 50 folgen. Der Beobachter wird jedoch von dieser
Nachdrehung entbunden durch ein Unhrwerkgetriebe 51, das den Rundblick in 24 Stunden
um 360° dreht, falls am Tage nach der Sonne beobachtet werden soll. Zur Benutzung
bei Nacht hat das Uhrwerk eine Umschaltung bekannter Art auf (ang nach Sternzeit.
Eine Zeit- und Winkel teilung 52 gestattet, an einem Zeiger 53 den Stundenwinkel
des Gestirns einzustellen oder abzulesen.
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Beim Gebrauch des Geräts wird zunächst zwischen Kompaß und Drehscheibe
45 der Synchronismus hergestellt, wozu als Hilfsmittel eiiie Azimutgradteilung 54
auf der Drehscheibe herangezogen werden kann. Dann kann das der Breite des Beobachtungsortes
entsprechend gekippte Fernrohr auf das ausgewählte Gestirll gerichtet und das Uhrwerk
mit dem zutreffen den Gang für Sonnen- oder Sternzeit eingeschaltet werden. Der
Vergleich der Ablesung des Stundenwinkels an der Teilung 52 mit dem nach bekannten
nautischen Regeln für den Zeitpunkt der Beobachtung zu ermittelnden wahren Wert
zeigt, ob der Isompaß richtig stellt.
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Zur Kompaßberichtigung wird der für das ausgewählte Gestirn errechnete
wahre Wert des Stundenwinkels an der Teilung 52 einem stellt. Stehen der Kompaß
und die davon abhängige Drehscheibe 45 richtig, so muß das Gestirn sogleich im Fadenkreuz
stichen. Tut es das nicht. so wird vom Beobachter der Handgeber 55 so lange bewegt,
bis Deckung erreicht ist. Dabei wird in der beim künstlichen Horizont beschriebenen
Weise entweder dem Kompaß selbst oder nur dessen F,ernübertragungsgeber eine Verbesserung
gegeben, die auf den Empfänger 42 und die Drehscheibe 45 übergeht und die Kippebene
des Rundblickfernrohrs um die Vertikale in die Meridianebene dreht. Dieser Zustand
ist erreicht, wenn das Gestirn auf dem Fadenkreuz steht.
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Der verbesserte Fehler kann an einer Teilung 56 des Handgebers 55
abgelesen werden.
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Wie schon erwähnt, muß die Drehscheibe 45 horizontal bzw. ihre Drehachse
vertikal gehalten werden. Dies kann von Hand oder durch Pendelgewichte bewirkt werden.
Zweckmäßiger ist die zwangsläufige Stabilisierung der Drehscheibe durch Ferniihertragungsiempfänger
57, 58. die auf die Kardanachse mittels Getriebe 59, 6o einwirken. Die Empfänger
werden von zwei künsilichen Horizonten gesteuert, deren Wirkungsebenen denjenigen
der Kardanaufhängung parallel stehen, beispielsweise in Längs- und Querrichtung
des Fahrzeuges.