DE840606C - Kreiselkompass - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Kreiselkompasse. Ihr Hauptmerkmal ist eine neuartige Methode und Vorrichtung für die Dämpfung der Azimutschwingungen des Kompasses, nachdem dieser einen Ausschlag vom Meridian erfahren hat. Die Erfindung ist auf Kreiselkompasse jeder Art anwendbar, in welchen eine solche Dämpfung durch die Ausübung eines angemessenen Drehmomentes um die senkrechte Achse in solcher Weise erreicht werden

ίο kann, daß sie die Neigung vermindert, welche die Kreiselachse durch den Ausschlag des Kompasses vom Meridian erfahren hat. Die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung für die Ausübung eines solchen Drehmomentes ist einer der Zwecke dieser Erfindung.

In dem britischen Patent 612 723 ist ein Kreiselkompaß beschrieben, der so konstruiert ist, daß er durch den Angriff von Drehmomenten auf ein Richtungselement, z. B. das Rotorgehäuse, nordsuchend gemacht werden kann. Diese Drehmomente ao werden durch eine kippempfindliche Steueranlage geregelt, die eine feste Masse oder ein System fester Massen in sich schließt, die auf dem Richtungselement elastisch montiert sind.

Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise darstellt.

Fig. ι ist eine teilweise geschnittene Nordaufsicht eines Kreiselkompasses, der eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Westaufsicht eines Teiles des Kreiselkompasses nach Fig. ι;

Fig. 3 ist ein Grundriß eines Teiles des Kreiselkompasses nach Fig. ι;

Fig. 4 zeigt eine andere Anordnung der Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Nach Fig. i, 2 und 3 ist der Kreiselrotor (auf der Zeichnung nicht gezeigt) im Gehäuse 1 enthalten, welches auf waagerechten Lagern 2, 2 ruht, die in einem Tragrahmen oder senkrechten Tragring 3 eingebaut sind; dieser wird in senkrechten Führungsfagern 4, 4 getragen, die in einem Phantom- oder Xachfolgerrahmen oder -ring 5 eingebaut sind. Der Phantomring trägt das Gewicht des Kreiselkompasses mittels einer Drahtaufhängung 7 der bekannten Ausbildung. Der Phantomring ist um eine senkrechte Achse in einem Stern 8 drehbar, welcher in der üblichen Weise kardanisch gelagert ist. Der Phantomring 5 trägt die Kompaßrose 9 und ein Azimutzahnrad 10. Ein umsteuerbarer Elektromotor 11, der auf dem Stern angebracht ist, wird durch einen empfindlichen Kachfolgetransformator 12 gesteuert und zwingt den Phantomring, sämtlichen Azimutbewegungen des senkrechten Ringes zu folgen, so daß die beiden Ringe sich zu jeder Zeit in derselben Ebene befinden. Der Kreiselkompaß wird mittels einer Quecksilbergleichgewichtssteuerung nordsuchend gemacht, die in irgendeiner bekannten Form ausgebildet sein kann und aus zwei Behältern 15 besteht, die im vorliegenden Falle an der Nord- bzw. Südseite des Kreiselgehäuses starr befestigt und durch die Leitung 16 verbunden sind. Die beiden Behälter sind zum Teil, die Leitung 16 aber ganz mit Quecksilber gefüllt, so daß bei jedem Ausschlag der Kreiselachse von der Waagerechten das Quecksilber von der höheren zur niedrigeren Seite fließt und so dem Kreiselkompaß seine nordsuchende Eigenschaft verleiht.

Die beiden Behälter 15 sind oben geschlossen und durch die Überführungsleitungen 17, 17 verbunden, welche außen um die Westseite des Phantomringes herumgeführt sind. Diese beiden Leitungen sind, wie gezeigt, mit einem biegsamen Doppelbalg 21, 21 verbunden, dessen Seiten 18, 18 mittels des Bügels 48 mit dem Kreiselgehäuse fest verbunden sind, während eine mittlere Trennwand 19 im Punkt 20 im Winkel des Balges 21 gelenkig angeschlossen ist und seitlich frei schwingen kann. Der Raum in den Quecksilberbehältern 15 oberhalb des Quecksilbers, in der Überführungsleitung 17 und im Balg ist mit öl oder einer ähnlichen Flüssigkeit gefüllt, die leichter als Quecksilber ist; die Anordnung ist so getroffen, daß, wenn sich der Kreisel neigt und Quecksilber in den niedriger liegenden, z. B. den linken, Behälter 15 fließt, es das öl verdrängt, welches dann durch die Überführungsleitung 17 in die rechte Hälfte des Balges 21 strömt und so bewirkt, daß die gelenkig befestigte Trennwand 19 sich gegen das untere linde der Kreiselachse zu bewegt. Der Rauminhalt des Balges genügt, um sämtliches öl aufzunehmen, das durch das Quecksilber unter den normalen Betriebsbedingungen des Kreiselkompasses verdrängt werden kann, und die Vorrichtung bildet deshalb für die freie Strömung des Quecksilbers von der einen Seite zur anderen kein Hindernis. Der Balg kann aus Leder, dem unter der Handelsbezeichnung Neoprene bekannten oder einem anderen biegsamen Stoff gemacht werden, welcher für die verwendete Flüssigkeit undurchlässig ist und durch diese nicht angegriffen wird. Der Balg ist an den Seiten mit Ausdehnungsblasen 22 versehen, die einer etwaigen wärmebedingten Ausdehnung des Quecksilbers oder des Öls Rechnung tragen.

Die Trennwand 19 trägt an ihrem unteren Ende ein kleines magnetisches Element, welches ein Dauermagnet 25 sein kann, der normalerweise auf der Achse der waagerechten Lager 2, 2 liegt. Dieser Magnet arbeitet mit einem magnetischen Element 26 zusammen, welches aus einem einfachen Weicheisenanker bestehen oder ebenfalls ein Dauermagnet 26 sein kann, der auf dem Phantomring 5 ebenfalls auf der Linie der waagerechten Achse 2, 2 befestigt ist. Wenn zwei Magnete verwendet werden, sollen die ungleichen Pole gegeneinander angeordnet sein. Unter normalen Bedingungen wird, wenn sich der Magnet 25, der durch die Trennwand 19 getragen wird, in seiner mittleren Lage befindet, die gegenseitige Anziehung der beiden Magnete kein Drehmoment, sondern nur einen radialen Zug auf den Kreisel ausüben. "Weiterhin wird, da das Magnetsystem auf der Achse der waagerechten Lager 2, 2 zentriert ist, eine relative Drehung des Kreiselgehäuses und des senkrechten oder Phantomringes um diese Achse nicht direkt ein Drehmoment hervorrufen, welches von den Magneten auf den Kreisel ausgeübt wird. Neigt sich aber der Kreisel und läuft deshalb das Quecksilber durch die Leitung 16 von einem Behälter in den anderen, so wird ' der Magnet 25 durch den Balg aus seiner mittleren Stellung gegen Norden oder Süden verscho1>en, und die Anziehungskraft zwischen dem Magnet 25 und dem Magnet 26, welcher auf dem Phantomring befestigt ist, wird dann eine tangentielle Komponente haben. Da der Magnet 25 letzten Endes mittels der Trennwand 19 durch das Kreiselgehäuse getragen wird, wird dann ein Drehmoment hervorgerufen, welches um die senkrechte Kreiselachse wirkt. Durch das Anbringen des Magnets auf der Westseite des Kreisels und durch das Kreuzen der Ölleitung, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird erreicht, daß dieses Drehmoment im erforderlichen Sinne wirkt, um die notwendige Dämpfung der Kompaßschwingungen zu erzeugen.

Obwohl der Magnet auf dem Phantomring sowie auch der Magnet, der durch den Balg getragen wird, zweckmäßig beide als Dauermagnete ausgebildet sein können, braucht nur der eine ein Magnet zu sein, während der andere auch aus einem Weicheisenanker bestehen kann. Anstatt als Dauermagnet kann auch der eine als Elektromagnet 26¹ ausgebildet werden, wie in Fig. 4 gezeigt, mit einem Weicheisenanker und einer Wicklung 47, die Strom von einer Batterie oder einer anderen Quelle 50 über einen Schalter 49 erhält, so daß er nach Belieben ein- oder ausgeschaltet werden kann. Zweckmäßig wird der

F.lektromagiiet von dem Phantomglied des Kompasses getragen, während das mitwirkende Element 25¹, das von dem HaIg getragen wird, aus einem Weicheisenanker bestehen kann. Wie bekaiint, bewirken sämtliche Kreiselkompaß - Dämpfungsvorrichtungen, daß nach bedeutenden Änderungen der nördlichen Schiffsgeschwindigkeit infolge Wendungen oder Geschwindigkeitswechseln eine geringe Abweichung auftritt, und es ist deswegen üblich. Vorrichtungen vorzusehen, um die Dämpfungsvvirkung auszuschalten, während Kursiver Geschvvindigkeitsänderungen ausgeführt werden. Dieses Ausschalten wird sehr einfach in der Dämpfungsvorrichtung selbst bewirkt, wenn ein Elektromagnet verwendet wird, da der den Elektromagnet erregende Strom einfach entweder von Hand oder durch einen automatischen Schalter abgeschaltet wird, während diese Wechsel ausgeführt werden, wie dies z. B. in dem britischen Patent J^s₁ 1S2 beschrieben ist.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung, die in Fällen anwendbar ist, wo die nordstichende Eigenschaft dem Kompaß anders als durch eine Flüssigkeitsgleichgewichtssteuerung verliehen wird, weil die Dämpfungsvorrichtung in sich geschlossen und von der flüssigkeitsbetätigten («der anderen Vorrichtung unabhängig ist, welche zur Erzeugung von Drehmomenten um die waagerechte Achse dient. Die gesamte Dämpfungsvorrichtung ist an dem Arm 27 befestigt, welcher durch Schrauben 28 mit dem Kreiselgehäuse 1 fest verbunden ist. Der Hauptarm 29 der Dämpfungsvorrichtung ist an dem Arm 27 befestigt und trägt an seinem unteren Ende eine Blattfeder 30, deren libenc ost-westlicli verläuft. Normalerweise steht ■die Feder 30 senkrecht, und sie trägt an ührem oberen Ende eine Masse 31, wobei die Anordnung so getroffen ist. daß beim Kippen des Kreiselgehäuses 1 die Blattfeder 30 auch gekippt und dann durch das Gewicht der Masse 31 gegen Norden oder Süden gebogen wird. Die Masse 31 trägt an ihrem Mittelpunkt einen kleinen Dauermagnet 2^, der mit einem Magnet 26¹ zusammenarbeitet, welcher wie im vorangegangenen Beispiel von dem Phantomring getragen wird. Die Achsen der beiden Magnete fallen normalerweise miteinander und mit der Achse der waagerechten Lager 2, 2 zusammen. Zur anfänglichen Einstellung der Steifigkeit der Feder 30 auf den gewünschten I Dämpfungsfaktor kann eine verschiebbare Einstellklammer dienen, welche am Hauptarm 29 festgeklemmt ist und die wirksame Länge der Feder 30 auf den Teil, der über die Klammer 32 hinausragt, beschränkt.

Hängt die Wirkung der Magnete von der gegenseitigen Abstoßung gleicher Pole ab, so ist klar, daß zwei Magnete verwendet werden müssen, von welchen der eine an dem Phantomring befestigt ist und der andere von der beweglichen Masse 31 getragen wird. Wenn aber nur eine Anziehungskraft benötigt wird, je nachdem ob die Dämpfungsvorrichtung auf der Ost- oder auf der Westseite des Kompasses angebracht ist, kann das gewünschte Ergebnis auch mit einem einzigen Magnet erzielt werden, welcher ein Elektromagnet, ein Dauermagnet oder auch ein kernloses Solenoid sein kann, der an einem der beiden Elemente befestigt vvird und mit einem Weicheisenanker zusammenarbeitet, der auf dem anderen Element befestigt ist. Der Ausdruck Magnet in der vorliegenden Beschreibung ist also in dem Sinne zu verstehen, daß er alle diese Magnettypen umfaßt.

Um Schwingungen der Masse 31 an der Feder 30 zu verhindern, wird ein Stoßdämpfer 33 vorgesehen, der auf dem Hauptarm 29 befestigt ist. Dieser Stoßdämpfer, der oben offen ist, wird zum Teil mit öl oder einer anderen zähflüssigen Flüssigkeit gefüllt, in welche, wie dargestellt, ein Flügel 34 eintaucht, der von der Masse 31 getragen wird.

Die Masse 31 kann sehr klein und leicht sein, und auch die nördliche oder südliche Verschiebung, die beim Kippen des Kreisels stattfindet, kann sehr klein gehalten sein. Infolgedessen ist das Schwerkraftdrehrnoment, welches durch diese Masse um die waagerechte Kreiselachse ausgeübt wird, vernachlässigbar im Vergleich zum Hauptsteuerdrehmoment, welches dazu dient, den Kompaß nordsuchend zu machen und durch eine pendelnde An · Ordnung, eine Quecksilbergleichgewichtsanlage oder andere Vorrichtungen ausgeübt wird, auf die sich die vorliegende Erfindung nicht bezieht.

Es ist zu bemerken, daß, solange die Blattfeder 30 gerade bleibt, die beiden Magnete 25¹ und 26¹ auf der Achsenlinie der waagerechten Lager verbleiben und auch keine gegenseitige Verschiebung erfahren, außer einer relativen Verdrehung um ihre eigene Achsen, welche unmittelbar aus der Schwenkung des Kreisels gegen die Senkrechte folgt. Das Dämpfungsdrehmoment kommt aber nur infolge der Biegung der Feder 30 und der dadurch bedingten Verschiebung der Masse 31 und des Magnets 25¹ relativ zum Kreiselgehäuse zur Wirkung. Der Magnet 26¹ ist als Elektromagnet gezeigt, er kann aber auch durch einen Dauermagnet, wie in Pig. 3, ersetzt werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Kreiselkompaß mit einem Rotorgehäuse und einem Phantoinelement, welches den Richtbewegungen des Rotorgehäuses folgt, dadurch n° gekennzeichnet, daß die Schwingungen des Kompasses mittels einer magnetischen Vorrichtung gedämpft werden, welche aus einem magnetischen Element, das von einer an dem Rotorgehäuse befestigten, auf Kippung ansprechenden Vorrichtung getragen wird, und einem von dem Phantomelement getragenen magnetischen Element besteht, wodurch beim Kippen des Rotorgehäuses ein Drehmoment um die senkrechte Achse ausgeübt wird.
2. 2. Kreiselkompaß gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompaß eine Flüssigkeitsgleichgevvichtssteuerung besitzt, deren unterer Teil eine schwere Flüssigkeit enthält, die zwischen Nord- und Südseite des Kompasses strömen kann, und deren oberer Teil eine

   leichte Flüssigkeit enthält und die kippempfindliche Vorrichtung in sich einschließt, welche aus einem zweiteiligen Flüssigkeitsbehälter besteht, der im Kreis der leichten Flüssigkeit liegt und eine bewegliche Wand aufweist, mit der das eine der magnetischen Flemente in solcher Weise verbunden ist, daß durch eine Verschiebung der schweren Flüssigkeit infolge des Kippens des Rotorgehäuses die bewegliche Wand und das magnetische Element verschoben werden.
3. 3. Kreiselkompaß gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die kippempfindliche Vorrichtung aus einem vom Rotorgehäuse getragenen, federbelasteten umgekehrten Pendel besteht, das eines der magnetischen Elemente in solcher Weise trägt, daß dieses sich normalerweise auf der ost - westlichen Kippachse des Kompasses befindet, während das andere magnetische Element auf derselben Achse auf dem Phantomring befestigt ist, so daß bei einer seitlichen Verschiebung des umgekehrten Pendels infolge des Kippens die magnetischen Elemente ein Drehmoment um die senkrechte Achse des Kompasses ausüben.
4. 4. Kreiselkompaß gemäß einem der Ansprüche i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der beiden magnetischen Elemente ein Elektromagnet ist und daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, um diesen Magnet willkürlich oder automatisch bei einer Wendung oder einem Greschwindigkeitswechsel des Schiffes, auf dem der Kompaß aufgestellt ist, abzuschalten.
5. 5. Kreiselkompaß gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit viskoser Flüssigkeit arbeitender Dämpfer die Schwingungen des umgekehrten Pendels verhindert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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