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Kreiselgerät
Die Erfindung bezieht sich auf Kreiselgeräte solcher Art,
bei welcher ein Kreisel gezwungen wird, eine Stellung einzunehmen, die durch ein
Bezugsregelglied festgelegt ist, und zwar durch die Anwendung von Präzessionsdrehmomenten,
die auf das Regelglied von einem elektrisch betriebenen Drehmomentmotor übertragen
werden. Der Drehmomentmotor wird mit Energie beliefert durch einen Regelstromkreis
unter dem Einfluß des erwähnten Regelgliedes. Verschiedene Typen solcher Kreiselgeräte
sind während Wendungen eines Flugzeuges oder anderen Fahrzeuges, auf welchem das
Gerät angebracht ist, Fehlern unterworfen.
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In einem Beispiel ist das Kreiselgerät von solcher Bauart, daß eine
Richtung, z. B. eine senkrechte Richtung oder eine Azimutrichtung, durch einen Kreisel
angegeben wird, der unter dem Einfluß eines pendelnd aufgehängten Kontrollgliedes
steht. Dieses Kontrollglied ist vorgesehen, um die Anwendung von Präzessionsdrehmomenten
auf den Kreisel in Abhängigkeit von relativen Winkelverschiebungen des Kreisels
und des Regelgliedes selbst zu regeln. Bei einer Kurve wird das Kontrollglied also
von der wahren Senkrechten unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften abgelenkt. Es
werden also Präzessionsdrehmomente zur Wirkung kommen, wodurch der Kreisel eine
Präzessionsbewegung ausführt und eine falsche Richtung angibt.
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Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, den Fehler oder
die Fehler, die in dieser Weise in Kreisel-
geräten der beschriebenen
Art während Wendungen des Fahrzeuges entstehen, möglichst vollständig zu vermeiden.
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Eine Ausfiihrungsform der Erfindung soll an einem Beispiel beschrieben
werden. Die Zeichnungen. zeigen schematisch einen Kreiselmagnetkompaß bekannter
Bauart und einen Teil eines normalen Kreisellotgerätes mit einem Unterbrecherschalter.
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Wie dargestellt, enthält der Kreiselmagnetkompaß eine pendelnd gelagerte
Vorrichtung I, welche auf ein Magnetfeld anspricht und welche eine elektrische Leistung
in den Leitungen 2 in Abhängigkeit von der Orientierung der Vorrichtung gegenüber
der Horizontalkomponente des magnetischen Feldes der Erde erzeugt. Die elektrische
Leistung wird den Dreiphasenwicklungen des Stators 4 eines Signaltransformators
3 zugeführt. Der Rotor 3 des Transformators ist, wie dargestellt, derart angeordnet,
daß seine Stellung abhängig ist von einer Azimutbewegung um die Achse XX ; ; des
vertikalen Ringes 6 eines richtungangebenden Kreiselgerätes, von welchem nur ein
Teil dargestellt ist. Wenn keine Lagenübereinstimmung besteht zwischen der Vorrichtung,
die auf ein magnetisches Feld anspricht, und dem magnetischen Feld der Erde, und
wenn ebenfalls keine Übereinstimmung besteht zwischen der Azimutlage des Kreisels
und dem Feld der Erde, wird ein elektrisches Wechselsignal in der Windung des Rotors
5 erzeugt, welches die Größe und Richtung der Legenabweichung darstellt.
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Der Ausgangsstrom der Wicklung des Rotors 5 wird dem phasenempfindlichen
Verstärker 7 zugeführt, welchem auch der elektrische Strom eines Frequenzverdopplers
8 zwecks Phasenvergleichung zugeführt wird. Der Frequenzverdoppler 8 speist den
Verstärker mit elektrischen Signalen der doppelten Frequenz der Zuführung 9. Dies
ist notwendig, weil der Strom von der Vorrichtung, die auf ein magnetisches Feld
anspricht, die doppelte Frequenz der Zuführung () hat.
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Der Ausgangsstrom des Verstärkers 7 ist ein (;leichstromsignal, welches
nach Größe und Richtung die Lagenabweichung zwischen dem Richtungskreisel und der
Vorrichtung, die auf ein magnetisches Feld anspricht, gegenüber der horizontalen
Komponente des Erdfeldes darstellt. Dieser Strom wird durch die Leitungen Io in
die Wicklungen II eines Präzessionsdrehmomentmotors geschickt. Der Drehmomentmotor
dient dazu, dem Kreisel eine Präzession zu erteilen, bis er den Rotor 5 in eine
solche Stellung bringt, daß kein Signal aus der Wicklung des Rotors 5 austritt und
daher keine Lagenabweichung mehr zwischen Kreisel und der Vorrichtung besteht, welche
auf das magnetische Feld anspricht. Auf diese Weise folgt der Kreisel getreulich
den Bewegungen der Vorrichtung I relativ zu der Horizontalkomponente des Erdfeldes.
So wird es ermöglicht, daß eine stabilisierte Angabe der Lage des Flugzeuges bezüglich
des magnetischen Nordpoles erhalten wird.
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Während einer Wendung des Flugzeuges, auf welchem der Kompaß angebracht
ist, wirken die resultierenden Horizontalbeschleunigungen auf die pendelnd aufgehängte
Vorrichtung I so ein, daß diese aus der Vertikalen abgelenkt wird, worauf sie auch
auf die Vertikalkomponente des magnetischen Feldes der Erde anspricht. Infolgedessen
werden falsche Signale in die Wicklungen des Stators 4 geschickt, und dieser wird
dadurch ein Signal in die Wicklung des Rotors 5 geben, welches seinerseits bewirkt,
daß eine Präzession des Kreisels aus seiner Azimutstellung gegenüber dem magnetischen
Norden stattfindet. Es ist also wünschenswert, diesen Fehler zu vermeiden, und in
der vorliegenden Ausführungsart wird dies bewirkt, indem man verhindert, daß das
Signal, welches in der Wicklung des Rotors 5 erzeugt wird, eine Präzession des Kreisels
erzeugt, wenn das Flugzeug sich um mehr als einen bestimmten Winkel während einer
Kurve neigt.
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Um eine Querneigung des Flugzeuges zu entdecken, ist ein Kreiselhorizont
vorgesehen, welcher bei 12 dargestellt ist. Die Teile des Kreiselhorizontes sind
ein aotorgehäuse I3, in welchem sich ein Rotor um eine vertikale Achse dreht. Ferner
ist ein Kardanring 14 vorhanden, in welchem das Rotorgehäuse um eine Achse aufgehängt
ist, die sich quer zum Flugzeug erstreckt. Der Kardanring schwingt in einem Gehäuse
(nicht gezeigt) um eine Längsachse des Fahrzeuges.
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Die entsprechenden Zapfen sind bei 15 und I6 gezeigt. Auf dem Zapfen
16 befindet sich ein einfacher Schalter 17 mit einer leitenden Scheibe I8, welche
wiederum einen isolierten Teil 19 trägt, der sich ungefähr auf 6 des Scheibenrandes
erstreckt. Zwei Kontaktglieder 20 und 21 befinden sich an dem Instrumentgehäuse,
von denen Kontakt 20 geerdet ist und Kontakt 21 über die Leitung 22 zur Leitung
23 führt, durch welche der Verstärker 7 von der Wicklung des Rotors 5 aus gespeist
wird.
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Wenn das Flugzeug keine Querneigung aufweist, befindet sich das Kontaktglied
21 ungefähr auf der Mitte des isolierten Teiles 19, so daß der Schalter keine Wirkung
auf die Signale hat, die entlang der Leitung 23 gehen. Wenn dagegen das Flugzeug
mehr als 3° geneigt ist wie bei einer Kurve, wird sich das Kontaktglied 21 gegenüber
der Scheibe I8 drehen und von dem isolierten Teil 19 abwandern. Infolgedessen wird
das Signal, welches in der Wicklung des Rotors 5 erzeugt wird, geerdet, anstatt
in den Verstärker 7 zu gehen, und dem Kreisel wird keine Präzession erteilt.
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Wenn die Wendung ausgeführt und das Flugzeug in die Horizontallage
zurückgekehrt ist, wird das Kontaktglied 21 wieder ungefähr in der Mitte des isolierten
Teiles 19 stehen, so daß der Schalter I8 nicht wirkt und der Kreiselmagnetkompaß
wieder normal arbeitet.
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Verschiedene Abänderungen der Erfindung sind möglich, ohne von dem
Erfindungsgedanken abzuweichen; z. B. kann der Schalter 18 benutzt werden, um ein
Relais aus einer geeigneten Quelle speisen zu lassen, wodurch ein anderer Schalter
betätigt wird, der die Leitung 23 vom Verstärker 7 abschaltet.
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Es kann auch wünschenswert sein, während einer Kurve die Aufrichtungsvorrichtung
auszuschalten, welche nqrmalerweise in solchen Kompassen verwendet wird, um die
Kreisel in die ebene Lage zu bringen. In diesem Falle kann eine Anordnung mit einem
zweiten Schalter, ähnlich dem ersten, verwendet werden. Dieser zweite Schalter kann
leicht von
derselben Welle aus betätigt werden, welche den ersten
Schalter betätigt.
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Die Erfindung kann auch verwendet werden, um die aufrichtenden Drehmomente
eines Kreiselhoriz()nts selbst auszuschalten, während sich das Flugzeug um mehr
als einen bestimmten Winkel neigt.
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Diese Drehmomente werden normalerweise durch die auf Erdschwere ansprechende
Vorrichtung, also das Hauptregelglied, zur Wirkung gebracht. In einem solchen Falle
jedoch wird es selbstverständlich nötig sein, eine Sicherung vorzusehen, da, wenn
das Kreiselgerät sich um mehr als einen bestimmten Winkel neigt, es sich nicht selbst
wieder aufrichtet, da die Aufrichtungsvorriclitung ausgeschaltet ist. Eine solche
Neigung tritt im allgemeinen nicht auf, wenn das Instrument in Tätigkeit ist, sofern
es nicht erheblichgestört ist. Jedoch besteht in der Regel eine starke Neigung,
wenn das Kreiselgerät gerade in Tätigkeit gesetzt wird wie z. E3. auf einem Flugfeld,
und besonders für diesen Zue6k ist die Sicherung notwendig.
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I)ie Sicherung kann in geeigneter Weise die Form einer nach \Vunscli
einzuschaltenden Vorrichtung annehmen, so daß die .nordnung entsprechend der vorliegenden
Erfindung dann unwirksam wird.
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PATENTANSPRi' F.: 1. Anordnung an Oder VOn Kreiselgeräten für Flugzeuge,
in welchen ein Kreisel eine Stellung annimmt, die durch ein Regelglied bestimmt
ist, und zwar durch Anwendung von Präzessionsdrehmomenten, die durch einen elektrisch
betriebenen l) rehmomentmotor erzeugt werden, der durch einen seinerseits durch
das erwähnte Regelglied geregelten Regelstromkreis mit Strom beliefert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Regelstromkreis während Kurven des Flugze ges so geändert
wird, daß die Wirkungen der aufrichtenden oder lvräzession erzeugenden Drehmomente
auf das Kreiselgerät aufgehoben werden, wobei die Anordnung einen Schalter enthält,
der in Abahängigkeit von der Querneigung des Flugzeuges um einen bestimmten Winkel
geregelt wird.