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Kreiselkompaß Die Eigenschaft eines Kreiselkompasses, den Meridian
zu suchen, beruht bekanntlich darauf, daß der Kompaikreisel, worunter zur Unterscheidung
von etwaigen sonstigen Kreisein des Gesamtgerätes ein die Kompaßwirkung hervorrufender
Einzelkreisel oder ein dem gleichen Zweck dienendes Mehrkrei,selaggregat verstanden
sei, an die Horizontalebene gebunden ist. Zur Bestimmung der Horizontalebene wird
bei allen bisher prall tisch verwendeten Kreisellkompassen der Kompaßlcreisel mitbenutzt
und hierzu als Kreiselpendel ausgebildet, d. h. oberhalb seines Schwerpunktes unterstützt.
Diese Geräte sind damit den Einflüssen von Bahn- und Fliehbeschleunigungen unterworfen.
Ein vollkommener Ausgleich dieser Einflüsse ist bei ihnen nicht möglich.
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Das gilt auch im wesentlichen für den bekannten Vorschlag, den ebenfalls
wieder als Kreiselpendel ausgebildeten Kompaßkreisel an einem kardanisch aufgehängten
Zwischenträger zu lagern, der seinerseits durch an ihm gelagerte Kreisel stabilisiert
ist. Indes
besteht zwischen dieser Ausführung und dem neuen Kreisellkompaß
insofern eine Berührung, als von beiden Geräten gesagt werden kann, daß der Kompaßkreisel
mit drei Freiheitsgraden an einer fremdstabilisierten Plattform gelagert sei.
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Das Wesen des neuen Kreiselkompasses beruht darin. daß der zumindest
der Wirkungsweise nach im Schwerpunkt unterstützte Kompaßkreisel an die fremdstabilisierte
Plattform hinsichtlich der Aufrichtbewegung mit Hilfe beschleunigungsunempflndlicher
Mittel elastisch gefesselt ist.
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Der neue Kreiselkompaß ist somit hinsichtlich der Einstellung des
Kompaßkreisels nicht den Einflüssen von Beschleunigungen an sich unterworfen. Zwar
sind leichte Schwankungen der fremdstabilisierten Plattform unvermeidlich, insbesondere
wenn diese durch Nachlaufmotoren in Abhängigkeit von einem künstlichen Horizont
waagerecht erhalten wird (diese Ausführung empfiehlt sich besonders bei Verwendung
des Gerätes als Schiffkompaß). Die genannten Schwankengen der Plattform können jedoch
die Meridianeinstellung des Kompaßkreisels nicht beeinflussen, wenn dem Kompaßkreisel
eine Schwingungsdauer erteilt wird, die im Verhältnis zu den Plattformschwankungen
groß ist, insbesondere mehrere Stunden beträgt.
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Das läßt sich, da der Kompaßkreisel an sich drei Freiheitsgrade besitzt,
ohne weiteres erreichen.
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Als Kompaßkreisel wird vorzugsweise ein Einzelkreisel verwendet.
Für die Fremdstabilisierung der Plattform benutzt man vorteilhaft einen künstlichen
Horizont, wie er auf Schiffen, z. B. zur Ermittlung des Schlinger- und des Stampfwinkels.
und auf Flugzeugen als Blindfluggerät oder Steuergerät einer Selbststeuereinrichtung
ohnehin vorhanden oder erforderlich ist.
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Es sei hier hervorgehoben: Die Benutzung einer fremdstabilisierten
Plattform für die Aufstellung des Kompaßkreisel 5 ergibt ein wesentlich höhere Genauigkeit
der Kompaßanzeige, als wenn der Kompaßkreisel selbst sich den Horizont schaffen
müßte. Im letzteren Falle können schon bei der Verwendung auf Schiffen die Schwankungen
im scheinbaren Horizont Werte bis zu 50 erreichen.
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Bei dem neuen Kreiselkompaß lassen sich hingegen infolge der für das
neue Gerät wesentlichen Fremdstabilisierung der Plattform die Abweichungen vom Horizont
auf geringe Bruchteile eines NVinkelgrades herabdrüclien.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausfübrungsbeispiefe. Es zeigen
Fig. I und 2 zwei zueinander senkrechte Längs schnitte, Fig. 3 die kardanische Hängung
in schematischer, schaubildlicher Darstellung, Fig. 4 das Schaltbild und Fig. 5a
und 5 b in schematischer Darstellung eine Einzelheit des ersten Ausführungsbeispiels.
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Fig. 6, 7 und 8 eine Vorder- bzw. Unter-bzw. Längsschnittdarstellung
und Fig. g das Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels.
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Zunächst sei an Hand der Fig. 3 die bei dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendete Hängung der den Kompaßkreisel tragenden fremdstabilisierten Plattform
erläutert. Die in Fig. 3 der Einfachheit halber als Scheibe dargestellte Plattform
1 ist vermittels der Achse 2, 2' an einem Ring 3 drehbeweglich gelagert, der seinerseits
mit Hilfe der rechtwinklug zur Achse 2, 2' verlaufenden Achse 4, ' an den Lagerhöchen
5 und 6 aufgehängt ist. Die Plattform I ist weiterhin über die mit ihr fest verbundenen
Bübel Is, und 1b und die senkrecht zur Achse 2,2' verlaufende Achse 7, 7' mit einem
Ring 8 gelenkig verbunden, der seineeseits über die zur Achse 4, 4' senkrechte Achse
9, 9' an den Lagerböcken 10 und 11 aufgehängt ist. Die Lagerböcke 5, 6 10 und 2
sind mit einer schwankenden Platform S, z. B. einem Schiff od. dgl., fest verbunden.
P sei die Fahrtrichtung bzw. bei einem Fahrzeug die Richtung der Längsachse desselben.
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Die Achsenteile 4 und g' sind je über ein Zahnradsegment 12 bzw.
13 und ein Ritzel I4 bzw. I5 mit einer NN7elle I6 bzw. 17 gekuppelt.
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Es ist Vorsorge zu treffen, daß ein Klemmen der Hängung bei einer
Relativbewegung ihrer Teile zueinander vermieden wird. Hierzu können in an sich
bekannter Weise die am Ring 8 vorgesehenen Lageröffnungen für die Aufnahme der Achse
7, 7' zu Schlitzen. die parallel zur Ebene des Ringes S verlaufen. erweitert werden.
Statt dessen könnte man auch die Bügel 1a und 1b mit der Plattform I durch Verükalgelenke
verbinden. d. h. durch Gelenke, die eine Drehung der Bügel 1a und ib relativ zur
Plattform I um eine zu dieser senkrechte Achse gestatten.
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Man entnimmt leicht der Fig. 3. daß man. sofern die Plattform 1 z.
B. durch auf ihr angeordnete Kreisel horizontal gehalten wird bei I6 den Stampfwinkel
und bei I7 den Schlingerwinkel der schwankenden Plattform S abnehmen kann. Demgemäß
läßt sich umgekehrt die Plattform I dadurch horizontal erhalten. daß laufend bei
I6 und 17 der Stampf- und der Schlingerwinkel oder, bei anderer Orientierung der
dargestellten Hängung bezüglich der Längsachsenrichtung P der schwankenden Plattform
S, die der Aufstellung
der Hängung entsprechenden Schräglagenwinkel
der schwankenden Plattform S eingedreht werden Die genannten Schräglagenwinkel können,
wie schon eingangs erwähnt, mit Hilfe eines künstlichen Horizontes von an sich beliebiger
Ausführung (siehe insbesondere Patent 646 425) ermittelt werden. Es wird in diesem
Falle jeder der beiden Resultatachsen des Horizonte je ein Nachlaufmotor zugeordnet
und der einzelne Nachlaufmotor mit der Achse I6 bzw. I7 gekuppelt. Auf diese Weise
läßt sich die Plattform ,1 leicht fremdstabilisieren.
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In den Fig. I und 2 sind die bereits in Fig. 3 enthaltenen Teile
1 bis I7 mit den gleichen Bezugszeicben versehen. Die fremdstabilisierte Plattform
bildet jedoch leine Scheibe, sondern einen Kessel I mit abnehmbarem Deckel 1@. Das
Zahnradsegment 12 ist gegenüber der Anordnung nach Fig. 3 um I800 versetzt und unmittelbar
mit dem Ring3 ebenso wie das Segment I3 mit dem Ring 8 verbunden.
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Das beschriebene Gehänge ist sehr vorteilhaft; es könnte jedoch auch
durch ein anderes Gehänge ersetzt werden (siehe z. B. Patent 646 425).
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An der Plattform I ist ein Rahmen 18 mit lotrechtter Drehachse I9,,
I9' gelagert. Zur Entlastung des dem Achsenteil 19' zugeordneten Spurzapfenlagers
ist eine Elektromagnet 20 vorgesehen, dessen Ständer mit dem Deckel 1c und dessen
Anker 20a mit dem Achsenteil Ig verbunden ist. Die zur Aufnahme der Achse I9, 19'
dienenden Lager sollen möglichst geringe Lagerreibung besitzen und sind in Fig.
I und 2 als Kugellager angedeutet. Statt dessen sind auch Öldrucklager oder andere
möglichst reibungsfreie Lager verwendbar.
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An dem Rahmen I8 ist der hier in einem Einzelkreisel bestehende Kompaßkreisel
2I mit waagerechter Präzessionsachse 22, 22' gelagert. Die Lager dieser Achse sind
ebenfalls möglichst reibungsfrei zu gestalten.
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Der Schwerpunkt des Kreisels 21 liegt an sich (siehe jedoch die weiter
unten folgenden Ausführungen zum Spiegelpendel) auf der (geometrischen) Präzessionsachse
22, 22'. Die bisher beschriebene Lagerung des Kreisels würde ihm somit drei volle
Freiheitsgrade erteilen. Zur Erzielung der Kompaß wirkung ist es indes notwendig,
den Kreisel 21 elastisch an die fremdstabilisierte Plattform I zu fesseln. Zu diesem
Zweck werden hier beschleunigungsunempfindliche Mittel benutzt. Am, nächs,tliegenden
ist es, den Kreisel 21 mit Hilfe einer oder mehrerer Federn in der Weise an die
Plattform zu fesseln, daß in der Gleichgewichtsstellung die Umlaufachse des Kreisels
parallel zur Plattformebene steht.
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Bei der bevorzugten Ausführung wird indes gemäß weiterer Erfindung
als beschleunigungsunempfindliches Mittel zur elastischen Fesselung des Kreisels
eine Vorrichtung Ibenutzt, die im folgenden als Spiegelpendel bezeichnet sei. Zur
Erläuterung sei Bezug genommen auf die Fig. 5a und 5 b. In diesen sei a ein mit
Hilfe der Achse b an der Plattform c indifferent gelagertes und bezüglich dieser
Plattform elastisch zu fesselnden Element. Mit der Achse b ist ein Pendel d verbunde.
e ist ein zweites ebenfalls an der Plattform c gelagertes Pendel. Es ist über ein
mit seiner Achsen verbundenes Zahnradsegment g und ein an der Achse b befestigtes
Zahnradsegment h mit dem Pendel d im Übersetzungsverhältnis 1 : 1 gekuppelt. Die
Schweremomente der beiden Pendel d und e seien einander gleich. In der Nullstellung
des Elementes a bezüglich der Plattform c verlaufen die beiden Pendel d und e parallel
zueinander. Verläßt das Element a seine Nullstellung, so schlagen die beiden Pendel
d und e spiegelbildlich zueinander aus (darum die Bezeichnung Spiegelpendel) und
gelangen beispielsweise in die Stellung nach Fig. 5b. Es sei für beide Stellungen
der Fall betrachtet, daß an jedem Pendel die Schwerkraft Ps und eine waagerechte
Beschleunigungskraft P b angreifen. Man sieht, daß die BeschleunigungskraftPb ohne
Einfluß auf die Einstellung des Spiegelpendels ist, da sie an dem einen Pendel ein
links drehendes und an dem anderen Pendel ein gleich großes und ebenfalls links
drehender Moment erzeugt. Die Schwerkraft Ps ist ebenfalls in ihrer Komponente Psg
wirkungslos, ihre Komponente Psq erzeugt aber am einen Pendel ein links drehendes
und am anderen Pendel ein gleich großes rechts drehendes Moment. Diese beiden Momente
wirken im Sinne der Rückstellung des Spiegelpendels in die in Fig. 5 a dargestellte
Nullstellung. Eine einfache Überlegung zeigt, daß bei einem Ausschlag des Spiegelpendels
aus der Nullstellung um 90° das Rückstellmoment nach der Sinusfunktion von Null
auf seinen Höchstwert anwächst. Praktisch; kommen im allgemeinen nur kleine Ausschläge
in Betracht. Hierfür kann man den Sinus dem Bogen gleichsetzen, d.h., bei kleinen
Aussehlägen wächst das Rückstellmoment praktisch linear an.
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Es war oben angenommen, daß die Beschleunigungskraft Pb, die beispielsweise
durch Bahn- oder Fliehbeschleunigungen der Plattform c hervorgerufen sei, parallel
zur Plattform verlaufe. Ist das nicht der Fall, so bleiben doch die Verhältnisse
im wesentlichen die gleichen; man braucht die
betreffende Kraft
dann nur in zwei Komponenten zu zerlegen, von denen die eine parallel und die andere
lotrecht zur Plattform c verläuft. Hieraus ergibt sich, daß allenfalls das durch
das Schwerefeld bedingte Rüch stellmoment ein wenig verstärkt oder geschwächt wird.
Normalerweise werden jedoch die Plattform c und die durch Beschleunigungen der Plattform
entstehenden Kräfte parallel zueinander verlaufen.
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Bei dem in Fig. 5a und 5 b dargestellten Spiegelpendel verlaufen
die Pendel arme in der Null stellung des Spiegelpendels parallel zur Richtung der
Schwerkraft. Das ist an sich nicht notwendig. Man kann das Spiegelpendel auch in
der Weise benutzen, daß in der Nullstellung, in der die beiden Pendelarme einander
parallel sind, diese geneigt sind gegen die Richtung der Schwerkraft. Die Wirkungsweise
dieser Anordnung wird sogleich klar, wenn man die Schwerkraft in zwei Komponenten
zerlegt, von denen die eine senkrecht und die andere parallel zur Richtung der Pendel
arme in deren Null's tellung verläuft. Die letztere Komponente tritt dann an die
Stelle der vollen Schwerkraft, d. h. der Kraft PS bei der Anordnung nach Fig. 5
a und 5 b. Demgemäß ist der Höchstwert des Rückstellmoments entsprechend kleiner;
im übrigen ist die Wirkungsweise die gleiche wie bei der Ausführung nach Fig. 5a
und 5b. Aus der vorstehenden Erörterung folgt daß sich eine einfache Möglichkeit
der Änderung und Einstellung des Rückstellmoments dadurch ergibt, daß man die beiden
Pendel d und e in ihrer Winkelstellung relativ zu den zugehörigen Achsen b und f
einstellbar macht, so daß also ohne Änderung der Winkelstellung der Achsen b und
J die beiden Pendel d und e durch eine gleichsinnige Drehung um gleiche ÄÄ.Tinkel
in eine neue Null'stellung gebracht werden können.
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Das ist einer der Vorteile des Spiegelpendes gegenüber Federn. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß das Rüchstellmoment des Spiegelpendels wohl definiert
ist und keinen Änderungen im Laufe der Zeit unterliegt. Bei Federn ist das nicht
der Fall, diese ändern vielmehr allmählich in unkontrollierbarer Weise ihre Spannung
und Federkonstante.
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Es war oben gesagt, daß das elastisch an die Plattform c zu fesselnde
Element a indifferent gelagert, d. h. in seinem Schwerpunkt unterstützt sein möge.
Man kann indessen das Pendel cd auch ganz oder teilweise zugleich durch das Element
a blilden, indem man dieses entsprechend oberhalb seines Schwerpunktes unterstützt.
Es sei hier ein Punkt besonders betont. Würde man bei der letzteren Anordnung das
Element a für sich betrachten, so müßte man sagen, daß es nicht indifferent gelagert
sei. Betrachtet man es aber in seinem Zusammenhang mit dem Pendel c, beachtet man
also, daß das Element « in dem betreffenden Fall zugleich ganz oder teilweise das
eine Pendel cd des Spiegelpendels bildet, so ist festzustellen. daß das Element
a im Hinblick auf die V Wirkung indifferent aufgehängt ist.
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Es ist, wie man sich leicht überzeugt. nicht notwendig, die Achsen
a und f des Spiegelpendels in gleichen Abständen von der Plattform c anzuordnen.
die beiden Achsen können z. B. auch untereinanderliegen.
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E.in Spiegelpendel der in den beiden vorhergehenden Absätzen angegebenen
Ausführung ist bei dem Gerät nach Fig. I bis 4 verwendet. Die Achse des einen Pendels
ist die Präzessionsachse 22. 22', das Pendel selbst ist durch die auf der Achse
22, 22' angeordneten Elemente, insbesondere den Kreisel 21. gebildet, indem diesen
Elementen eine entsprechende Schwerpunktslage bezüglich der Achse 22, 22' erteilt
wurde. 23 ist die Achse des zweiten im wesentlichen durch den Teil 24 gebildeten
Pendels. Die beiden Achsen 22, 22 und 23 sind miteinander durch die Zahnradsegmente
2j und 26 gekuppelt.
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Durch dieses Spiegelpendel ist der Kreisel 21 in der Aufrichtebene
(Elevationsebene) seiner Umlaufachse elastisch an dem Rahmen IS und damit an die
fremdstabilisierte Plattform I gefesselt.
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Mit den Achsen 22, 22' und 23 ist je eine Dämpfunbstanlianordnung
27 bzw. 28 von an sich bekannter Ausführung verbunden Die beiden mit Öl od. dgl.
gefüllten Tankanordnungen z7 und 28 dämpfen die Aufrichtschwingungen des Kreisels
21, d. h. dessen Schwingungen um die (geometrische) Präzessionsachse 22, 22'.
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Durch diese neuartige paarige Anordnung der Dämpfungstanks auf den
beiden Achsen des Spiegelpendels wird der sogenannte ballistische Restfehler, der
bei der bisher üblichen Anordnung der Dämpfungstanks auftritt, vermieden. Das ist
leicht verständlich, wenn man sich die oben an Hand der Fig. 5 a und 5 b erläuterte
Wirkungsweise des Spiegelpendels vergegenwärtigt und beachtet, daß der Fehler, den
eine Tankdämpfungsanordnung auf nur einer der Spiegelpendelachsen hervorrufen würde,
ausgeglichen wird durch den entgegengesetzten Feblereinfluß der Dämpfungstankanordnung
auf der anderen Spiegelpendelachse. Hieraus geht zugleich hervor, daß die beiden
Tankanordnungen, deren jede natürlich auch aus einem Aggregat mehrerer Tankvorrichtungen
bestehen kann, in ihren Abmessungen bzw. Momenten aufeinander abzustimmen sind.
Auf die Dämpfungswirkung
der Tanks braucht nicht eingegangen zu
werden, da- sie hinlänglich bekannt ist.
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Bei der dargestellteni Ausführung ist anangenommen, daß der Kreisel
2I mit Drehstrom gespeist wird. Der Strom wird mit Hilfe von drei an der Plattform
I befestigten- Strombürsten 29 und drei von dem Achsenteil I9' getragenen kreisförmigen
Quecksilberrinnen 30 auf den Rahmen I8 und von dort über in Fig. I und 2 nicht dargestellte
Leitungen, die durch eine axiale Bohrung des Achsenteiles I9' geführ't sind, -weitergeleitet.
An diese Leizungen sind die verschiedenen am Rahmen I8 angeordneten elektriscben
Geräte angeschlossen. Die Zuleitung des Stromes vom Rahmen I8 auf den Kreisel 21
erfolgt über drei mit dem Rahmen I8 verbundene Quecksilbernäpfe 3I und drei an dem
Achsenteil22' befestigte Scheiben 32.
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Bekanntlich sind Kompaßkreisel, die elastisch an die Horizontalebene
gefesselt sind, bestrebt, eine von der geometrischen Breite abhängige Dauerelevation
anzunehmen. Man könnte diese Dauerelevation an sich zulassen; vorzugsweise wird
aber aus den unten erläuterten Gründen eine Vorrichtung zur Beseitigung der Dauerelevation
vorgesehen. Man könnte sich zu diesem Zweck eines verschieblichen Gewichtes bedienen.
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Vorteilhafter ist die bei dem Ausführungsbeispiel verwendete Einrichtung.
Sie enthält unter anderem (s. Fig. I, 2 und 4) einen Drehtransformator 33, dessen
Ständer 33a mit dem Rahmen I8 verbunden und dessen drehbeweglicher Teil 33b an der
Achse 23 befestigt ist.
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Eine einfache Ausführung dieses Drehtransformators ergibt sich, wenn
man ihn ähnlich wie ein elektrisches Drehspulmeßgerät ausbildet. Auf dem Ständereisen
33a ist eine Wicklung 33a' (s. Fig. 4) angeordnet. Sie wird beim Betrieb derAnlage
dauernd mitWechselstrom gespeist. Der Ausgangsstrom wird von der auf dem drehbeweglichen
Teil angeordneten Spule 33b geliefert. In der in Fig. 4 dargestellten Horizontallage
der Umlaufachse des Kreisels 2I ist das Rähmchen 33b so zu dem vom Ständer 33a erzeugten
Feld orientiert, daß kein Strom induziert wird. Bei zunehmender Auslenkung aus der
dargestellten Nullstellung steigt der induzierte Strom vom Wert Null an. Die Einrichtung
zur Be-Beseitigung der Dauerelevation umfaßt weiterhin einen kleinen Asynchronmotor
34 mit zwei räumlich um go0 versetzten Wicklungen 34a und 34b Der Anker 34c ist
ein Kurzschlußanker. Die Wicklung 34b wird ständig mit Wechselsltro;m gespeist.
Die Wicklung 34a ist an den Ausgangskreis des Drehtransformators 33 angeschlossen.
Um eine Phasenverschiebung zwischen dem Strom der Wicklung 34b und dem der Wicklung
34a zu erzielen, ist der Wicklung 34a ein Kondensator 35 vorgeschaltet. Statt dessen
könnten auch andere Mittel zur Erzileung der genannten Phasenverschiebung benutzt
werden. Solange die Wicklung 34a stromlos ist, dies ist immer dann der Fall, wenn
die Elevation des Kreisels 2I Null ist, erzeugt der Motor 34 kein Moment. Besitzt
jedoch der Kreisel 2I eine Elevation und wird demgemäß die Wicklung 34a von dem
Drehtransformator 33 gespeist, so erzeugen die beiden Wicklungen 34b und 34a ein
Drehfeld. Es entsteht ein Drehmoment am Anker 34.. Dieser ist über eine Übersetzung
ins Langsame 36 mit dem Schaltarm 37a eines Regelwiderstandes 37 gekuppelt. Das
Übersetzungsverhältnis wird etwa I: I0 000 000 gewählt. An den Regelwiderstand ist
in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise die mit der Achse (s.Fig. I, 2 und 4) verbundene
Drehspule 38a eines Momenterzeugers 38 angeschlossen. Dieser Momenterzeuger kann
ebenfalls nach Art eines elektrischen Drehspulenmeßgerätes ausgebildet sein. Sein-
Feldkreis enthält eine Wicklung 38b, die ständig mit Wechselstrom gespeist wird.
Die Drehspule 38a besitzt zwei Wicklungsteile, die in Differentialschaltung über
den Regelwiderstand 37 ebenfalls an zwei Phasen des Drehstromnetzes angeschlossen
ist. Die beiden Wicklungsteile der Drehspule 38a erzeugen Felder entgegengesetzter
Richtung, so daß in der Mittelstellung des Regelwiderstandes 37 das von der Drehspule
38a erzeugte Feld gleich Null ist und somit kein Moment durch den Momenterzeuger
38 erzeugt wird. Verläßt der Schaltarm 37h des Regelwiderstandes die Mittelstellung,
so erzeugt der Momenterzeuger 38 ein Moment, das nach Größe und Richtung der Auslenkung
des Armes 37a entspricht.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung zur Beseitigung der Dauerelevation
ist somit folgende: Es sei angenommen, daß sich der Schaltarm 37a des Regelwiderstandes
37 in der Nullstellung, d. h. der Mittelstellung, befindet. Es wird somit vom Momenterzeuger
38 kein Moment erzeugt, und es wird daher der Kreisel 2I, sofern er sich nicht in
der Breite Null, d. h. am Äquator befindet, eine Elevation annehmen. Das hat zur
Folge, daß die Spule 33b aus der Nullstellung ausgelenkt wird und infolgedessen
der Motor 34 zu laufen beginnt. Dieser verstellt im richtigen Drehsinn den Regelwiderstand
37 mit der Folge, daß vom Momenterzenger 38 ein Sinne der Beseitigung der Dauerelevation
wirkendes Rückstellmoment erzeugt wird.
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Die Übersetzung zwischen dem Motor 34 und dem Regelwiderstand 37
ist überaus groß gewählt. Es wird dadurch verhindert, daß Schwankungen des Kreisels
2I um die Präzessionsachse
zu einer merkbaren Verstellung des Regelwiderstandes
37 führen. Die Auslenkung des Schaltarmes 37a des Regelwiderstandes 37 gibt ein
Maß für die jeweilige geographische Breite. Man kann infolgedessen dem Schaltarm
37a eine in Breiten geeichte Skala 37b zuordnen und somit den Regelwiderstand 37
zugleich als Breitenmesser mitbenutzen.
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Zum Ausgleich des Fahrtfehlers ist folgende Einrichtung getroffen:
Dem Achsenteil 19 ist ein Niomenterzeuger zugeordnet, der im wesentlichen wie der
oben beschriebene Asynchronmotor 34 ausgebildet ist und dessen Ständer 39 (s. Fig.
I und 4) mit dem Deckel 1c der Plattform I und dessen Anker 39> mit dem Achsenteil
19 verbunden ist. Der Anker ist wieder ein Kurzschluß anker, er bedarf also keiner
Stromzuleitung. Für das zur Beseitiging des Fahrtfehlers erforderliche Moment M
gilt bekanntlich die Beziehung = = C bß , cosç, worin C eine Konstante, v die Fahrt
und p' der Kurswinkel (gemessen gegen die Nord-Süd-Richtungj ist.
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Zur Erzielung dieser Abhängigkeit werden die räumlich gegeneinander
versetzten Wicklungen 39b und 39c des Momenterzeugers 39 über einen Regelwiderstand
40 und einen Drehtransformators 41. der ebenso wie der oben beschriebene Drehtransformator
33 (s. Fig. 4) ausgebildet ist, gespeist. Der Schaltarm 40a des Regelwiderstandes
ist mit einer von einem Fahrtmesser gesteuerten Verstelleinrichtung 42 gekuppelt.
Er wird somit selbsttätig in Abhängigkeit von der Fahrt nach der erforderlichen
Gesetzmäßigkeit eingestellt. Statt dessen könnte man natürlich auch eine Skala vorsehen
und den Arm 40> gemäß dieser Sl;ala entsprechend den Angaben eines Fahrtmessers
von Hand einstellen. Die Wicklung 39c umfaßt, wie man aus Fig. 4 ersieht, zwei Teile,
von denen der eine gegensinnig zum anderen gewickelt ist. Die beiden Wicklungen
sind mit ihrem einen Ende an die eine Phase des Drehstromnetzes angeschlossen. Ihre
anderen Enden sind mit den Enden des Regelwiderstandes 40 verbunden.
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Die zweite Phase des Drehstromnetzes ist mit dem Schaltarm 40a verbunden.
Es ist so eine Differentialschaltung gebildet, derart, daß in der Mittelstellung
des Schaltarmes 40a beide Wicklungsteile der Spule 39c gleichviel Strom erhalten
und ihre Wirkungen sich somit gegenseitig aufheben, d. h. daß von der Wicklung 39c
kein Feld erzeugt wird. Verläßt der Schaltarm 40> die Mittelstellung bezüglich
des Regelwiderstandes ßo, so nimmt der Strom in dem einen Wicklungsteil der Spule
39c zu und in dem anderen Wicklungsteil der Spule 39> entsprechend ab. Es entsteht
ein Feld, das in der erforderlichen Gesetzmäßigkeit von der Fahrt abhängig ist.
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Die Drehspule 41a des Drehtransformators 41 ist mit einer von einem
Kursgeber gesteuerten Verstelleinrichtung 43 gekuppelt.
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Beim Kurswinkel # = go0 nimmt die Drehspule 41> die dargestellte
Lage ein, in der kein Strom induziert wird. Die Drehspule 41a speist die Wicklung
39b Auch hier könnte statt der selbsttätigen Einstellung der Drehspule 41a in Abhängigkeit
von dem Kurswinkel eine Vorrichtung zur Einstellung von Hand entsprechend dem von
einem Kursgeber angezeigten Wert benutzt werden. 41b ist die Feldwiclilung; sie
wird aus den gleichen Phasen des Drehstromnetzes gespeist wie der Regelwiderstand
40.
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Durch die Spulen 39b und 39c wird ein Drehfeld erzeugt. Damit die
erforderliche elel;tri schePhasenverschiebung zwischen ihren Strömen auftritt, sind
geeignete Maßnahmen zu treffen; z. B. kann, wie dargestellt, in die Zuleitung zu
der Spule 39c ein Kondensator 44 eingefügt werden.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung zum Ausgleich des Fahrtfehlers
ist folgende: Bei der Fahrt Null wird von der Spule 39c kein Feld erzeugt. Es tritt
demgemäß am Ntomenterzeuger 39 kein Moment auf, gleichgültig wie die Stellung der
Drehspule 41a des Drehtransformators 41 ist. Desgleichen wird von 39 kein Moment
erzeugt, wenn die Drehspule 41a des Drehtransformators 4I die dargestellte Lage
besitzt, also der Kurswinkel den Wert = = 90° besitzt. In allen übrigen Fällen übt
der Momenterzeuger 39 auf die lotrechte Achse I9, I9' (s. Fig. I und 2j ein Moment
M aus nach der oben angegebenen Beziehung M = C . v . cos #.
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Dieses Moment gleicht den Fahrtfehler aus.
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Zur Abnahme des Kurswinkels vom Kompaß ist folgende Einrichtung getroffen:
Mit dem Rahmen i8 ist eine Scheibe 45 aus magnetisch leitendem Stoff mit zwei ausgeprägten
Polen verbunden. Sie ist umgeben von einem ebenfalls aus magnetisch leitendem Stoff
bestehenden Ring 46 (s. Fig. I und 4), der von einer am Deckel 1c der Plattform
I drehbeweglich gelagerten Drehscheibe 47 getragen wird. An dem Ring 46 ist durch
zwei Aussparungen ein Zahn gebildet, der eine Wicklung 46a trägt und in der relativen
Nullstellung des Ringes 46 bezüglich der Scheibe 45 die in Fig. 4 dargestellte Lage
einnimmt.
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Die beiden Pole der Scheibe 45 tragen je eine Wicklung 45a und 45b.
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Diese Wicklungen liegen in Reihe an zwei Phasen des Drehstromnetzes.
Sie sind mit Bezug aufeinander gegenläufig gewickelt, so
daß jeweils
aus der Polfläche des einen Zahnes die Feldlinien heraustreten, wenn sie in die
Polfläche des anderen Zahnes eintreten, und umgekehrt. In der dargestellten Symmetriestellung
des Ringes 46 bezüglich der Scheibe 45 wird die Wicklung 46a nicht induziert.
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Ändert sich die dargestellte Relativstellung, so wird die Wicklung
46 induziert. Je nachdem, ob die Wicklung 46 dem Einfluß der Spule 45a oder dem
Einfluß der Spule 45b unterworfen ist, besitzt der in die Wicklung 46a induzierte
Wechselstrom die Phase sr oder Z + 1800. Dies ermöglicht es, von dem in der Spule
46a induzierten Strom die Richtungssteuerung eines Motors abzuleiten, indem z. B.
in an sich bekannter Weise der Ausgangsstrom der Spule 46a mit einem von zwei Phasen
des Drehstromnetzes abgenommenen Wechselstrom verglichen oder zusammengesetzt wird.
Diese Einrichtung ist in Fig. 4 bei 48 angedeutet. Einrichtungen dieser Art sind
an sich bekannt. Auf ihre nähere Darstellung kann daher hier verzichtet werden.
Es sei z. B. hingewiesen auf die Patentschrift 579 838.
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Die Vorrichtung 48 enthält vorzugsweise noch einen Verstärker und
liefert ausgangsseitig einen Gleichstrom, dessen Polarität davon abhängig ist, ob
sich die Scheibe 45 relativ zum Ring 46 im Uhlrzleiger,slinne oder entgelgenE,demlUhrzeiglerslimtDedreht.
Infolgedessen läuft entsprechend der an die Einrichtung 48 angeschlossene Motor
49 im einen oder anderen Drehsinne an, wenn die Scheibe 45 die relative Nullstellung
bezüglich des Ringes 46 verläßt.
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Der Motor 49 treibt einen Geber 50 und eine Tourendynamo 51 an. Der
Geber 50 ist auf einen Motorempfänger 52 geschaltet, der seinerseits den Ring 46
der Bewegung der Scheibe 45 nachdreht. Die Winkelstellung der Achse des Motorempfängers
52 gibt also, wie leicht einzusehen ist, jeweils ein Maß für die Größe des Kurswinkels
ç Es können also mit dem Motorempfänger 52 weitere Einrichtungen zur Anzeige des
Kurses verbunden sein, oder es werden weitere Empfänger (Tochterkompasse) an den
Geber 50 angeschlossen.
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Da der Motor 49 im wesentlichen synchron und weggetreu der Bewegung
der Scheibe 45 folgt, so gibt die Geschwindigkeit des Motors 49 und damit die Spannung
der Tourendynamo 5 I ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit der Kursänderung. Man
kann daher an die Tourendynamo 5I. außerhalb des Kompasses befindliche Geräte anschließen,
die mit der Winkelgeschwindigkeit der I(ursänderung zu betreiben sind. Die Elemente
48 bis 51 können sich außerhalb der Kompaßhängung befinden.
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Die elektrische Verbindung der Vorrichtung 48 mit der Spule46 erfolgt
über zwei mit dem Teil47 (s. Fig. I und 2) verbundene Schleifringe 47a und mit dem
Kessel I bzw. dessen Deckel Ie verbundene, in der Zeichnung nicht dargestellte Bürsten.
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Es war oben erwähnt, daß unter anderem mit Rücksicht auf geringe
unvermeidliche Schwankungen der fremdgesteuerten Plattform I dem Kreisel 21 eine
relativ große Schwingungsdauer erteilt wird, beispielsweise eine Schwingungsdauer
von mehreren Stunden. Würde der Kreisel diese Schwingungsdauer auch beim Anlassen
des Kompasses besitzen, so würde dieser unter Umständen erst nach I bis 2 Tagen
betriebsklar sein. Es ist daher eine besondere Einrichtung zur Inbetriebsetzung
des Gerätes und zur Herabsetzung der Schwingungsdauer des Kompaßkreisels während
der Inbetriebsetzung getroffen.
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Für die vorgenannten Zwecke ist eine Vorrichtung zur Feststellung
der Präzessionsachse 22, 22' relativ zum Rahmen I8 vorgesehen. Sie besteht im Ausführungsbeispiel
aus einem mit der Präzessionsachse 22 verbundenen Segment 53, das eine oder mehrere
Rasten besitzt, und einem Rastbolzen 54, der unter dem Einfluß einer lediglich in
Fig. 4 dargestellten Feder 55 in die Sperrstellung einzufallen sucht. Dem Bolzen
54 ist ein Elektromagnet 56 zugeordnet (s. Fig. I und 4), der bei Erregung den Bolzen
54 in die Ruhestellung bringt und ihn in dieser während der Dauer der Erregung festhält.
Zur Ermöglichung der Überwachung und der Betätigung von Hand sind in dem Kessel
I gegenüber den Elementen 54, 55, 56 Offnungen vorgesehen (s. Fig. I).
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Wenn mit Hilfe der Teile 53 bis 56 die Präzessionsachse 22, 22' des
Kreisels 21 relativ zum Rahmen I8 festgestellt ist, besitzt der Kreisel nur noch
eine sehr kleine Schwingungsdauer, z. B. von I Minute. Bei dieser Schwingungsdauer
ist das Gerät vom Einschalten ab in etwa 20 Minuten betriebsklar, vorausgesetzt,
daß eine Dämpfung vorhanden ist. Da bei Feststellung der Präzessionsachse 22, 22'
die Tanks 27 und 28 nicht dämpfen, so ist eine besondere Anlaß dämpfung vorgesehen.
Sie besteht wieder in einem Momenterzeuger nach Art eines Asynchronmotors und ist
ähnlich ausgebildet wie die bereits oben beschriebenen Geräte 34 und 39. Der genannte
Momenterzeuger ist in Fig. 4 bei 57 dargestellt. Sein Ständer ist, wie aus Fig.
I hervorgeht, an dem Kessel I bzw. dessen Deckel Id befestigt, während der Anker
57a, der wieder ein Kurzschluß anker ist, mit dem Achsenteil Ig verbunden ist. Die
eine der beiden räumlich gegeneinander versetzten Wicklungen 5 7b und 57c liegt
nach Einschaltung der Anlage ständig an Spannung (s. Fig. 4). Die andere liegt an
der Ausgangsspannung eines Drehtransformators
58, der wieder wie
die bereits behandelten Drehtransformatoren 33 und 41 ausgebildet sein kann. Seine
Drehspule ist mit 58a und seine Feldspule mit 58b bezeichnet.
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Die letztere ist über einen Kondensator 59 an die gleiche Stromquelle
gelegt, aus der die Wicklung 59b des Momenterzeugers 57 gespeist wird. Der Kondensator
59 dient wieder zur Erzeugung der erforderlichen Phasenverschiebung zwischen den
Strömen der beiden Spulen 57e und 57.
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Die Drehspule des Momenterzeugers 58 ist zu dem noch zu erörternden
Zweck mit einem Kreiselwendezeiger 60 (s. Fig. I und ) gekuppelt. Wie aus Fig. 1
hervorgeht, ist der Kreiselwendezeiger so an dem Rahmen I8 angeordnet, daß er auf
Drehbewegungen des Rahmens 18 um dessen Achse I9, I9' anspricht. An Stelle des Wendezeigers
könnte natürlich auch jedes andere auf die Winlielgeschwindiglieit des Rahmens I8
um seine Achse I9, I9' ansprechende Gerät benutzt werden.
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Es wird also zur Änderung der. Schwingungsdauer des Gerätes die Aufrichtachse
22, 22' mit Bezug auf den Rahmen 18 festgestellt bzw., um zu der betriebsmäßigen
Schwingungsdauer zurückzukehren, wieder freigegeben. Der Grund dafür, daß mit der
Feststellung der Aufrichtachse 22, 22' eine Anderung der Schwingungsdauer verbunden
ist, liegt darin, daß bei festgestellter Aufrichtachse 22, 22' die Schwingungsdauer
des Rahmens 18 und der mit ihm verbundenen Teile lediglich bedingt ist durch das
körperliche Trägheitsmoment dieser Einheit bezüglich der Achse I9, I9'. Ist hingegen
die Aufrichtachse22,22' freigegeben, so führt bei Schwingungen des Rahmens I8 um
die Achse I9, I9' der Kreisel 21 um die Achse 22, 22' Präzessionsbewegungen aus.
Diese Präzessionsbewegungen bewirlien, daß sich das aus dem Rahmen I8 und den an
ihm gelagerten Teilen bestehende schwingungsfähige System so verhält, als ob sich
um die Achse I9, 19' das Trägheitsmoment dieser Einheit vergrößert hätte. An die
Stelle des körperlichen Trägheit moments tritt praktisch das von der Kreiselwirkung
des Kreisels 21 herrührende scheinbare Trägheitsmoment.
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Führt der Rahmen 18 um die Achse 19. I9' keine Drehbewegungen aus,
so nimmt der Wendezeiger 60 die Nullstellung ein, in der die mit ihm gekuppelte
Drehspule 58a ebenfalls die in Fig. 4 dargestellte Null stellung besitzt.
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Sobald jedoch der Rahmen I8 um die (geometrische) Achse I9, I9' zu
schwingen beginnt, spricht der Wendezeiger 60 an und bringt die Spule 58a in die
Induktionsstellung. Der Drehsinn, in dem der Wendezeiger 60 und die mit ihm gekuppelte
Spule 8, aus der Nullstellung ausgelenkt werden, ist abhängig von dem Drehsinne
des Rahmens 18. Je nachdem ob die Spule 58a im einen oder anderen Drehsinne d e
Nullstellung verläßt, übt der Momenterzeuger 57 ein Moment im einen oder anderen
Sinne auf den Achsenteil 19 aus. Die Relativanordnung der Teile ist naturgemäß so
gewählt, daß das vom Momenterzeuger 57 hervorgerufene Moment jeweils der Schwingung
des Rahmens IS entgegenwirkt, also die Schwingung des Rahmens 18 dämpft.
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Sobald der Rahmen 18 zu schwingen aufhört, besitzt der Kreisel 21
die Meridianeinstellung. Es kann daraufhin die Feststellung der Präzessionsachse
22, 22' aufgehoben werden. Das könnte an sich von Hand mit Hilfe eines im Stromkreis
des Elektromagnets 56 (s. Fig. 1 und 4) liegenden Schalters geschehen. Vorteilhafter
ist eine selbsttätige Aufhebung der Feststellung der Präzessionsachse 22, 22'. Diese
selbsttätige Einrichtung beruht auf der Überlegung, daß aus der S tromlosigkeit
des Ausgangskreises des Drehtransformators 58 auf den Stillstand des Wendezeigers
60 und damit auf die Beendigung der Schwingungen des Rahmens 18 geschlossen werden
kann. Zur Aufhebung der Arretierung ist daher ein Zeitrelais 61 vorgesehen das einen
kleinen in Fig. 4 angedeuteten Federmotor enthält, der den Kontaktarm 61a des Relais
in die Arbeitsstellung bezüglich des Kontaktes 61b zu bringen sucht. Über diese
beiden Kontakte 61a und 61b ist der Erregerkreis des Elehtromagnets 56 geführt.
Der Schaltarm 61a wird indes in der Ruhestellung durch einen Elehtromagnet 61c festgehalten
dessen Erregerspule in dem Ausgangskreis der Spule 58a liegt. Die Zeitkonstante
des Relais 6I ist so gewählt, daß der Schaltarm 61a erst dann endgültig in die Arbeitsstellung
zu laufen beginnt, wenn der Elektromagnet 61c eine bestimmte Zeitspanne nicht mehr
erregt wurde, hingegen bleibt der Schaltarm 61a in der Ruhestellung oder wird jedesmal
wieder in die Ruhestellung zurückgeholt, solange die Pausen zwischen den einzelnen
Erregungen des Elelitromagnets 61c einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten.
Wenn der Schaltarm 61a Kontakt bei 61b macht, so wird der Elektromagnet 56 eingeschaltet.
der seinerseits den Sperrbolzen 54 in die Ruhestellung führt und in dieser verhält
Damit ist die Feststellung der Präzessionsachse 22, 22' aufgehoben. Der Kreisel
21 erhält seine große Schwingungsdauer; es arbeitet daraufhin das Gerät in der normalen
Weise Die Wirkungsweise und Bedienung des Gerätes ist kurz folgende: Zur Inbetriebsetzung
wird zunächst der Hauptschalter 62 geschlossen. Der Kreisel 21 läuft an. Gleichzeitig
mit dem Schließen des Schalters 62 wird,
gegebenenfalls durch eine
zwangläufige Verbindung zwischen dem Schalter 62 und dem Zeitrelais 6I, dieses aufgezogen
und damit der Stromkreis des Relais 56 bei 6Ia, 6Ib geöffnet. Der Sperrbolzen 54
fällt ein und stellt die Präzessionsachse 22, 22' relativ zum Rahmen I8 fest. Der
Kreisel 21 beginnt den Meridian zu suchen, mit der Folge, daß der Rahmen I8 um die
(geometrische) Achse 19, Ig' Schwingungen ausführt. Diese Schwingungen werden mit
Hilfe des vom Wendezeiger 60 gesteuerten Momenterzeugers 57 gedämpft. Sobald die
Schwingungen des Rahmens I8 um die (geometrische) Achse I9, 19' ,áblgeklunlgen sind,
wlird der Stromllçr,eias des E,lelctromai nets 56 bei 6Ia, 61b geschlossen und damit
die Feststellung der Präzessionsachse 22, 22' aufgehoben. Der Kreiselkompaß arbeitet
nunmehr mit seiner normalen, verhältnismäßig langen S-chwingungsdauer.
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Durch die besondere Einrichtung zur Inbetriebsetzung des Gerätes
ist es möglich, den Kompaß in ungefähr 20 Minuten betriebsklar zu machen.
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Vor dem Schließen des Hauptschalters 62 wird zweckmäßig zuvor noch
der Kontaktarm 37a in diejenige Stellung gebracht, die der geographischen Breite
entspricht, unter der die Inbetriebsetzung erfolgt.
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Die Wirkungsweise der übrigen Teile wurde bereits oben im einzelnen
eingehend besprochen.
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Auf eins ist hier aber noch hinzuweisen: Es war schon oben erwähnt,
daß man an sich auf die Einrichtung zur Beseitigung der Dauerelevation verzichten
könnte. Indes würde in diesem Falle folgende Schwierigkeit auftreten. Mit der Aufhebung
der Feststellung der Präzessionsachse 22, 22' des Kompaßkreisels würde dieser entsprechend
dem auf ihn einwirkenden Aufrichtmoment sich aufzurichten beginnen, mit der Folge,
daß eine neue erst in längerer Zeit abklingende Schwingung angefacht würde. Wird
indes, wie beschrieben, eine Vorrichtung zum Ausgleich des Aufrichtmoments vorgesehen,
so besitzt der Kompaßkreisel 21 bei der Aufhebung der Feststellung seiner Präzessionsachse
22, 22' die Gleichgewichtslage; die Anlage ist also in diesem Zeitpunkt tatsächlich
betriebsklar.
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Das in den Fig. 6 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem ersten im wesentlichen dadurch, daß der Kompaßkreisel mit seinem Rahmen
unmittelbar auf die Plattform eines künstlichen Horizontes gesetzt ist. Diese Ausführung
eignet sich auch für kleinere Geräte und ist daher insbesondere für Luftfahrzeuge
verwendbar.
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Der künstliche Horizont kann zugleich, wie schon eingangs erwähnt,
für die Zwecke des Blindfluges oder als Steuergerät für eine Selbststeuereinrichtung
mitbenutzt werden.
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Der erwähnte künstliche Horizont enthält eine Plattform 101, die
mit Hilfe der Achse 70, 70' drehbeweglich an einem Ring 7I gelagert ist. Dieser
Ring ist mit Hilfe der Achse 72, 72' an zwei Lagerböcken 73 und 74 aufgehängt, die
ihrerseits mit der schwankenden Plattform S oder der mit der schwankenden Plattform
zu verbindenden Grundplatte des Gerätes verbunden sind.
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An der in der beschriebenen Weise kardanisch aufgehängten Plattform
101 sind zwei Kreisel 75 und 76 mit waagerechter Präzessionsachse 77 bzw. 78 und
lotrechter Umlaufachse und mit einem Präzessionsfreiheitsgrad an Lagerböcken 79
und 80 bzw. 8I und 82 gelagert. Die Präzessionsachse jedes Kreisels trägt einen
Schaltarm 83 bzw. 84, der mit am zugehörigen Lagerbock 79 bzw.
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8I befestigten Kontaktsegmenten 85 bzw. 86 zusammenarbeitet. Über
diese Schalteinrichtungen 83 bis 86 werden Momenterzeuger 87 bzw. 88 zur Ausübung
von Stützmomenten auf die Achse 70, 70' bzw. 72, 72' geschaltet.
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Die beiden Momenterzeuger können, wie in Fig. 6 a in Vorderansicht
dargestellt, aus einem Dauermagnet und einem im Felde dieses D auermagnets ßdreh'bewelglliehen
Rähm chen bestehen. Der Dauermagnet des Momenterzeugers 87 ist mit dem Ring 7I und
die zugehörige Drehspule 87a mit dem Achsenteil 70 verbunden Entsprechend istttder
Ständer des Momenterzeugers 88 an dem Lagerbock 74 und das zugehörige Drehspulrähmchen
88 a an dem Achsenteil 72' befestigt. Jedes Rähmchen besitzt, -wie aus dem Schaltbild
nach Fig. g hervorgeht, zwei Wicklungsteile. Diese sind in der Weise an die Stromquelle
und die Schalteinrichtung 83, 85 bzw. 84, 86 angeschlossen, daß, je nachdem ob der
Schaltarm 83 bzw. 84 mit dem einen oder dem anderen der beiden zugehörigen Kontaktsegmente
Kontakt macht, der eine oder der andere Wicklungsteil des Rähmchens eingeschaltet
und demgemäß dieser sich im einen oder anderen Drehsinne- zu drehen sucht. Die Relativanordnung
ist so, daß das hervorgerufene Stützmoment die Plattform 191 in die horizontale
Stellung zurückzudrehen sucht.
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Jeder Präzessionsachse der beiden Kreisel 75 und 76 ist ebenfalls
ein Momenterzeuger 89 bzw. go von der in Fig. 6 a dargestellten Ausführung zugeordnet.
Der Ständer ist jeweils mit einem der zugehörigen Lagerböcke 80 bzw. 82 und die
zugehörige Drehspule 89a bzw. 9°a mit der Präzessionsachse des betreffenden Kreisels
verbunden. Auch die Wicklungen dieser Rähmchen 89a und 9°a sind in zwei Wicklungsteile
unterteilt, derart, daß das Rähmchen im einen oder anderen
Sinne
zu drehen sucht, je nachdem ob der eine oder andere Wicklungsteil eingeschaltet
wird.
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Als Schalteinrichtung für diese Momenterzeuger dienen zwei rechtwinklig
zueinander orientierte und an der Plattform 101 gelagerte Horizontalpendel 9I und
92. Diese sind der Deutlichkeit halber in den Fig. 6 und 8 fortgelassen. Je zwei
Federn suchen die Horizontalpendel in der Nullstellung zu halten. Die Federn sind
jedoch so schwach, daß sie lediglich dann, wenn die zugehörige Plattformachse horizontal
liegt, das Pendel in die Nullstellung führen. Andernfalls macht das betreffende
Pendel mit dem einen oder dem anderen von zwei an der Plattform IOI befestigten
Kontakten 93 hzw. 94 Kontakt und schaltet dadurch den zugehörigen Niementerzeuger
89 bzw 90 im entsprechenden Drehsinne ein.
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Durch die PendelgI und 92 und die von ihnen geschalteten Momenterzeuger
89 und go auf den Präzessionsachsen der beiden Kreisel 75 und 76 wird eine selbsttätige
Wiederaufrichtung der Plattform 101 erreicht, wenn diese die Horizontallage verläßt.
Indes würden die Horizontalpendel auch ansprechen auf Bahn- und Fliehbeschleunigungen.
Um das zu vermeiden, ist folgende Einrichtung getroffen: Beim Auftreten von Fliehbeschleunigungen
wird ein Relais A erregt, das daraufhin im Stromkreis des Momenterzeugers 89 und
ebenso im Stromkreis des Momenterzeugers go einen Ruhekontakt α1 bzw. a2 öffnet
und dadurch die Einschaltung der Momenterzeuger 89 und go während der Dauer der
Fliehbeschleunigung verhindert. Die Einschaltung des Relais beim Auftreten von Fliehbeschleunigungen
kann, wie in Fig. 9 dargestellt, mit Hilfe eines Kreiseiwendezeigers 95 erfolgen,
der auf Drehbewegungen des Fahrzeuges um dessen Hochachse, also beim Auftreten von
Fliehbes chle'u n igun'-gen, anspricht und über den mit seiner Präzessionsachse
verbundenen Schaltarm 95a den Erregerkreis des Relais schließt. Das Relais wird
zweckmäßig mit Abfallverzögerung versehen, so daß es noch eine geringe Zeitspanne
nach der Unterbrechung des Einschaltstromkreises angezogen bleibt.
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Die Bahnbeschleunigungen äußern sich bei entsprechender Orientierung
des Gerätes lediglich auf eines der Pendel, im Ausführungsbeispiel auf das Pendel
91; es ist also angenommen, daß die Achse 72, 72' parallel zur Längsachse des Fahrzeuges
verläuft. Beim Auftreten von Bahnbeschleunigungen wird ein Relais B erregt, das
daraufhin seinen Ruhekontakt b1 im Stromkreis des Momenterzeugers 89 öffnet. Zur
Einschaltung des Relais B beim Auftreten von Fliehbeschleunigungen kann, wie dargestellt,
ein mit einem Fahrtmesser gekuppelter Fliehgewichtsschalter 96 benutzt werden. Man
sieht ohne weiteres, daß beim Auftreten von Änderungen der Fahrgeschwindigkeit der
Fliehgewichtsschalter 96 in Drehung versetzt wird und durch seine Schaltscheibe
96a den Erregerkreis des Relais B schließt. Beim Aufhören der Bahnbeschleunigung
kehrt die 1 Schaltscheibe 96e in ihre Ruhestellung zurück und unterbricht wieder
den Erregerkreis des Relais B. Die Wirkungsweise des beschriebenen künstlichen Horizontes
ist demnach kurz folgende: Verläßt die Plattform IOI aus irgendeinem Grunde die
horizontale Lage, so präzedieren beide Kreisel 75 und 76 oder zumindest einer derselben.
Hierdurch werden die Momenterzeuger 87 und 88 oder einer derselben eingeschaltet,
und es wird damit ein Stützmoment im Sinne der Erhaltung der Plattform 101 in der
horizontalen Lage hervorrufen. Hat tatsächlich die Plattform 101 die horizontale
Lage verlassen, so spricht zugleich mindestens eines der beiden Horizontalpendel
91 und 92 an und bringt den zugehörigen Kreisel zum Präzedieren mit der Folge, daß
dadurch die Plattform IOI in die Horizontallage zurückgeführt wird. Diese Beeinflussung
durch die Pendel 91 und 92 wird beim Auftreten von Bahn- undXoder Fliehbeschleunigungen
in der bereits angegebenen Weise aufgehoben.
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Beim Auftreten von Bahn- und Fliehbeschleunigungen ist nach obigem
infolge der Schaltung der Horizontalpendel 9I und 92 die Plattform IOI nicht mehr
erdfest, sondern raumfest. Das hat zur Folge, daß die Plattform IOI sich um die
horizontale Nord-Süd-Achse relativ zur Erde aufrichtet, d. h. sich um die Nord-Süd-Achse
aus dem Horizont allmählich herausdreht. Diese Bewegung der Plattform 101 ist aber
ohne jeden Einfluß auf die Meridianeinstellung des Kompaßkreisels 121, da ja, wie
schon erwähnt, die genannte Bewegung der Plattform 101 sich um die Nord-Süd-Achse,
also um die Umlaufachse des Kreisels vollzieht und somit dessen Einstellung nicht
stören kann.
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Der künstliche Horizont bildet, wie oben schon erwähnt, lediglich
ein Hilfsmittel für die Aufstellung des Kompaßkreisels. Es tritt also die Plattform
IOI an die Stelle des Teiles I der ersten Ausführung. An der durch einen aufgesetzten
Rahmen 101, erweiterten Plattform ist mit einer lotrechten Achse 119.
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II9' ein Rahmen II8 drehbeweglich gelagert. in dem mit waagerechter
Präzessionsachse I22, I22' der Kompaßkreisel I2I gelagert ist.
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Die Präzessionsachse I22, I22' ist gemäß Fig. 8 über die Kontaktsegmente
I25 und 126
mit einem Pendel I24 gekuppelt. Dieses bildet zusammen
mit den auf der Achse 122, I22' angeordneten Elementen ein Spiegelpendel.
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Die auf der Plattform 101 angeordneten Teile des eigentlichen Kreiselkompasses
sind in den Fig. 6 und 8 im wesentlichen nur schematisch angedeutet. Sie können
in ihren Einzelheiten genau der Ausführung nach Fig. 1 entsprechen. Es wurden demgemäß
auch für die betreffenden Teile, soweit sie überhaupt in Fig. 6 und 8 dargestellt
sind, die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. I verwendet, bis auf die der Klarheit
halber jedem Bezugszeichen vorgesetzte Ziffer I.
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Kurzum, es kann der Kessel 1 mit allen von ihm getragenen Teilen
der Ausführung nach Fig. I bis 5 auf die Plattform 101 gesetzt werden. Es erübrigen
sich daher hier eine nochmalige eingehendere Darstellung und Beschreibung.
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Es ist leicht ersichtlich, daß die Erfindung über die dargestellte
Ausführung hinausgeht.
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Es seien hier einige Punkte aufgeführt. Die Dämpfungstanks 27 und
28 könnten, abweichend von ihrer an sich sehr vorteilhaften Anordnung auf den Achsen
des Spiegelpendels, gesonderte Achsen besitzen, die einerseits mit der Aufrichtachse
22, 22' und andererseits miteinander zu kuppeln wären.
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Das Übersetzungsverhältnis kann so gewählt werden, daß die genannten
drei Achsen gleiche Winkelwege zurücklegen. Statt dessen läßt sich aber auch eine
Über- oder Untersetzung zwischen der Aufrichtachse 22, 22' und den beiden Achsen
für die Dämpfungstanks anwenden. Eine Übersetzung ins Schnelle würde eine Herabsetzung
der Größe der Dämpfungstanks ermöglichen. Schließlich kann, um noch eine weitere
Möglichkeit anzudeuten, der eine Dämpfungstank, wie dargestellt, mit der Aufrichtachse
verbunden und für den zweiten Dämpfungstank eine besondere mit der Aufrichtachse
gekuppelte Achse vorgesehen werden. In allen diesen Fällen ist natürlich die Anordnung
so zu treffen, daß die beiden Dämpfu,ngsltanlçs spliegaellb,iSdll!i,ch zueinander
ausgelenkt werden.
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Die Ausführungen des vorhergehenden Absatzes über die Verwendung
einer Über- oder Untersetzung zwischen der Aufrichtachse 22, 22' und den Achsen
der Dämpfungstanks gilt sinngemäß auch für das zur elastischen Fesselung der Aufrichtachse
an die fremdstabilisierte Plattform dienende Spiegelpendel. Hierzu sei noch erwähnt,
daß sowohl im Falle des Spiegelpendels als auch im Falle der Dämpfungstanks je zwei
Über- oder Untersetzungen eingeschaltet werden können, so daß die Aufrichtachse
22, 22' und die beiden mit ihr gekuppelten Achsen der Dämpfungstanks oder des Spiegelpendels
untereinander verschiedene Winkelgeschwindigkeiten besitzen.
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Wenn in den Ansprüchen Bezugszeichen verwendet sind, so ist hiermit
lediglich eine bessere Verständlichkeit, nicht aber eine Einschränkung des allgemeinen
Sinnes der Ansprüche bezweckt.