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Kreiselmagnetkompaß Die Erfindung bezieht sich auf Kreiselmagnetkompasse,
das sind Azimutkreisel, deren Stellung durch ein Magnetsystem überwacht ist, indem
bei Abweichung zwischen der Richtung des Kreisels und der des Magnetsystems ein
Drehmoment um die waagerechte Kardanachse des Azimutkreisels ausgeiibt wird, welches
den Kreisel durch Präzession wieder in Übereinstimmung mit der Richtung des Magnetsystems
bringt. Bei bekannten Geräten ist das Magnetsystem mit einem pneumatischen Steuerwertgeber
ausgerüstet, der von außen zugeführte Druckluft steuert. Die Luft verläßt das Kreiselläufergehäuse
durch zwei einander gegenüber parallel zur Kreisellaufachse liegende Düsen, von
denen je nach Überwiegen des einen oder anderen Strahles ein entsprechend gerichtetes
Drehmoment um die waagerechte Kardanachse des Kreisels ausgeübt wird, bis sich dieser
wieder in Übereinstimmung mit dem Magnetsystem befindet.
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Die unmittelbare Ausübung der Drehmomente durch die Steuerluftstrahlen
hat einen ziemlich großen Luftverbrauch zur Folge, was unerwünscht ist. Nach der
Erfindung wird der Bedarf an Druckluft auf einen Bruchteil herabgesetzt, indem an
dem Kreiselläufergehäuse eine Masse in Richtung der Laufachse durch den Steuerluftdruck
verschieblich angebracht ist. Die die Nachsteuerbewegung auslösenden Drehmomente
werden durch Schwerpunktsverlagerung hervorgerufen unter Beibehaltung der Vorzüge
des pneumatischen Steuerwertgebers.
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Verschieblich angeordnete Massen zur Ausübung von Stützmomenten sind
an elektrisch getriebenen Kreiselgeräten an sich bekannt Die Einsparung an Druckluft
ist von besonderer Bedeutung für einen Kreiselmagnetkompaß mit elektrisch getriebenem
Läufer, der die Steuerluft durch Turbinenwirkung selbst erzeugt. Infqlge der Herabsetzung
der Förderleistung der Turbine wird elektrische Antriebsenergie eingespart, was
bei der Verwendung des Gerätes in Flugzeugen wichtig ist.
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Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in Abb. 1 dargestellt,
die einen lotrechten Längsschnitt durch den Kreiselmagnetkompaß zeigt.
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Abb. 2 ist ein Schaltbild, das zur Erläuterung der Aufrichtevorrichtung
für den Kreiselläufer dient.
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Der Kardanrahmen I des Azimutkreisels ist in Lagern 2, 3 um seine
lotrechte Hauptachse gegenüber dem äußeren Gerätegehäuse 4 drehbar. Am Kardanrahmen
ist üblicherweise
eine Kursrose 5, die durch das oben im Gerätegehäuse
4 angebrachte Schauglas 6 abzulesen ist, befestigt. In dem Kardanrahmen ist das
Gehäuse 7 des Kreiselläufers 8 vermittels der senkrecht zur Papierebene liegenden,
nicht dargestellten Kardannebenachse im indifferenten Gleichgewicht gelagert. Der
mit waagerechter Laufachse in dem Gehäuse 7 gelagerte Läufer trägt einen Kurzschlußring
10 und wird durch ein an die innenliegende Feldwicklung ii angeschlossenes Drehfeld
in Umdrehung versetzt.
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Der Kreiselläufer besitzt kleine Turbinenschaufeln 12, durch die
Luft durch senkrecht zur Laufachse 9 liegende Kanäle 13 in das Läufergehäuse gesaugt
wird. Oben auf dem Läufergehäuse ist das Kompaßsystem 14 mit den Magneten 15 angehracht,
die normalerweise senkrecht zur Kreisellaufachse 9 gerichtet sind. Das Kompaßsystem
sitzt auf einer lotrechten Drehachse I6, die an ihrem unteren Ende eine exzentrische
Scheibe I7 trägt. Die exzentrische Scheibe spielt in bekannter XVeise vor zwei Düsen
ich, 18', denen Auffangöffnungen I9, 19' gegenüberliegen. Die Öffnungen I9, 19'
stehen über Kanäle 20,20' und Verbindungsrohre 21, 21' mit durch Membranen 22. 22'
abgeschlossenen Kammern 23, 23' in Verbindung. Diese Kammern sind mit kleinen Ausströinkanälen
24, 24' versehen.
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An jeder Membran ist eine Masse 25 bzw. 25 befestigt. die in Verlängerung
der Kreisel laufachse 8 liegt.
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Solange die Kompaßmagnete 15 senkrecht zur Laufachse, stehen. werden
die Düsen 18, 18' von der exzentrischen Scheibe 17 gleichmäßig abgedeckt, so daß
die Öffnungen 19 und 19' mit der gleichen Luftmenge beaufschlagt werden. Demzufolge
ist auch der Druck in den Kammern 23 und 23' und die Verschiebung der Niassen 25,
25' gleich groß.
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Der Kreisel befindet sich somit im indifferenten Gleichgewicht.
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Besteht dagegen ein Stellungsunterschied zwischen dem Magnetsystem
und dem Kreiselläufergehäuse, so gibt die exzentrische Scheibe 17 die eine der Öffnungen
18, 18' mehr frei als die andere, und die gegenüberliegende Auffangöffnung 19 bzw,
19' wird stärker beanfschlagt. Dies hat einen Druckanstieg in der zugehörigen Kammer
23 bzw.
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23' zur Folge, während der Druck in der anderen Kammer infolge des
allmählichen Abströmens der Luft durch die Bohrungen 24, 24' absinkt. Die Massen
25, 25'verlegen damit ihre symmetrische Lage zu der (nicht dargestellten) waagerechten
Kardanachse, d. h. der Kreisel wird auf der einen Seite schwerer. Durch das so ausgelöste
Drehmoment um die waagerechte Achse präzediert der Kreisel um die lotrechte Kardanachse,
bis das Magnetsystem zum Kreiselläufergehäuse wieder seine Mittelstellung einnimmt.
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Die Bewegung der Massen 25 und 25' kann man zwangläufig gestalten.
indem man sie durch einen (nicht dargestellten) um das Läufergehäuse herumreichenden
Eügel miteinander verbindet. Wenn es aus konstruktiven Gründen erforderlich sein
sollte, können die Massen 25, 25' auch etwas oder oder unter halb der Kreisellaufachse
oder seitlich versetzt dazu angebracht werden.
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Die Bohrungen 24, 24' haben nur geringen Durchmesser, so dae der
Luftbedarf sehr klein bleibt. Vorübergehende Schwingungen des Kompaßsystems brauchen
keine Verschicbung der Massen hervorzurufen, d. h. die zum Auffüllen der Kammern
23, 23'erforderliche Zeit kann verhältnismäßig groß sein. Die an sich sehr geringe
Rückstoßwirkung der aus den Bohrungen 24, 24' auftretenden Luftstrahlen läßt sich
durch symmetrische Anordnung oder durch Vorsehen von am Läufergehäuse befestigten
Prallblechen vollständig beseitigen.
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Um die Kreisellaufachse waagerecht zu halten, wodurch das Magnetsystem
gegen Neigungen in der Ostwestebene stabilisiert wird, ist ein elelitrischer Momentengeber
vorgesehen, der durch ein an einem Ansatz 7' des Läufergehäuses 7 aufgehängtes Kontaktpendel
26 geschaltet wird. Der Momentengeber besteht aus einem gehäusefesten Kurzschlußring
27 und einem am Kardanrahmen 1 sitzenden, dreifach unterteilten Feldsystem 28, das
an zwei Phasen des Drehfeldes angeschlossen in N'erbinduiig mit einem Kondensator
29 gemäß Abb. 2 je nach Stellung des Pendelkontaktes 26 ein Drehmoment um die lotrechte
Kardanachse auszuüben gestattet, um die Kreisellaufaches 9 in die waagerechte Lage
zurückzuführen. Diese Einrichtung zur Erhaltung de Kreiselläuferachse in der Waagerechten
bildet nicht den Gegenstand der Erfindung.