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Kreiselkompaßanlage
Die für die Navigation heute benutzten reiselkompaßanlagen
bestehen aus dem Mutterkompaß, der an gesellütztem Ort im Schiff aufgestellt iyt,
und den Tochterkompassen. Der Kreqsel des Mutterkompasses ist in einer Kugel gelagert
die zur Verminderung der Reibungsfehler frei beweglich in einer Flüssigkeit schwimmt.
Die Flüssigkeit befindet sich in der Hüllkugel welche die Isreiselkugel vollständig
umgibt. Die Kreisellkugel stellt sich mit der resultierenden Drallachse stets in
die Nonrd-Süd-Richtung ein. Um die Stellung der Kreiselkugel relativ zum Schiff
sichtbar zu machen. wird die Hüllliugel durch ein elektrisches Nachlaufwerk der
Kreiselkugel nachgedreht. so daß sie zum Schiff stets dieselbe lage einnimmt wie
die Kreiselkugel. Die Hüllkugel besitzt auf ihrem horizontalen Äquator zwei sich
um 180° gegenüberliegende, elektrisch leitende Flächen, die Wendekontakte, von denen
der Strom durch die Flüssigkeit zur Kreiselkugel übertritt. Die entsprechende Gesgenelektrode
auf der Kreiselkugel ist als leitendes Band ausgebildet, das die Kugel am Äquator
zur Hälfte umgibt. Die Flüssigkeitswieerstände der beiden Stromübertrittsstellen
sind die beiden Zweige einer elektrischen Brückenschaltung. durch welche über einen
Verstärker der das Nachdrehen der Hüllkugel besorgende Wendemotor gesteuert wird.
Dreht sich die Kreiselkugel gegenüber der Hüllkugel, so wird der Flüssigkeitswiderstand
des einen Wendekontaktes größer als der des anderen. da der eine ÄVendekontakt dem
leitenden Band der Kreiselkugel nicht mehr genau gegenübersteht. Die
Brücke
wird also verstemmt, und die im Nullzweig auftretende Spannung wirkt über den Verstärker
auf den Wendemotor, der die Hüllkuge über ein Getriebe so lange nachdreht, bis die
beiden Wendekontakte den Enden des leitenden Bandes auf der Kreiselkugel wieder
genau gegenüberstehen. Auf der Hüllkugel ist eine Kompaßrose angebracht, von welcher
der Schiffskurs abgelesen werden kann.
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Bei der praktischen Ausführung dieser bekannten Anlage ist es nun
aws konstruktiven Gründen nicht möglich, den Wendemotor in unmittelbarer Nähe an
dem kardanisch aufgehängten Mutterkompaß anzuordnen. Daher ist es notwendig, die
Umdrehungen des Wendemotors durch eine elektrische VVelle, bestehend aus einem mit
dem Wendemotor mechanisch gekuppelten Geber und einem auf dem Kompaß befindlichen,
mit dem Geber elektrisch verbundenen Empfänger lauf die Hüllkugel zu übertragen.
Außer diesem Geber für die Nachdrehung der Hüllkugel ist mit dem Wendemotor noch
der Geber für die Tochterkompasse gekuppelt, welche als Fernzeicgeempfäger über
Fernleitungen mit dem Geber vervunden sind und den Kurs des Schiffes auf der Kommandobrücke,
im Kartenhaus oder anderswo anzeigne.
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In der Abb. I ist ein Ausführungsbeispiel dieser bekannten Anlage
schematisch dargestellt. Es bedeuten Kr die Kreisdkugel und H die Hüllkugel.
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W1, und W2 sind die beiden Wendekontakte und B das sich längs des
halben Äquatorumfanges der Kreiseklugel erstreckende letieden Band. In V befindet
sich die Brückenschaltung und die Verstärkereinrichtung, welche die Steuerimpulse
über die Leitungen 1, 2 an den Wendemotor M1 weitergibt; Die Achse des Wendemotors
M1 ist mit der aus dem Geber G1 und Empfänger E1 dargestellten elektrischen Welle
gekuppelt, die über ein Übersetzungsgetriebe auf die Achse A der Hüllkugel arbeitet
und diese dr Kreiselkugel nachdreht. Über ein anderes, entjsprhcend bemessenes Übersetzungsgetriebe
dreht der Wendemotor M1 auch den Geber G2, an welchen über Fernletiungen 3, 4, 5
die Tochtekompasse (nicht gezeichnet) angeschlossen sind.
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Diese Kompaßanlage hat den Nachteil, daß nach ihrem Einschalten stets
festgestellt werden muß, ob die Töchter tatsächlich den gleichen Kurs anzeigen wie
der Mutterkompaß. Ist dies nicht der Flal, so muß de Geber für die Tochterkompasse,
ohne daß sich die Hüllkugel mitdreht, von Hand so lange verstellt werden, bis die
Töchter den gleichen Kurs wie die Kompaßrose auf der Hüllkugel anzeigen. Eine Abweichung
oder Anzeigen der Töchter von der des Mutterkompasses kann verschiedene Ursachen
haben. Wird. z.B. die elektrische Verbindung zwischen Geber und Empfänger der elektrischen
Welle gerade dann unterbrochen, wenn der Wendemotor die Hüllkugel der Kreiselkugel
nachdreht, so wird der Wendemotor mehrere Umdrehungen machen und dabei den Geber
für die Tochterkompasse weiterdrehen, ohne tdie Hüllkugel mitzudrehen. Dieser Fall
wird allerdings in der Praxis kaum vorkommen ; dagegen ist es möglich, daß der Wendemotor
beim Stillsetzen und Abschalten der ganzen Kompaßanlage eine andere Auslaufzeit
hat als die Hüllkugel mit ihrem Nachdrehempfänger E1, so daß der Wendemotor zusammen
mit dem Geber für die Tochterkompasse beim Auslaufen noch einige Umdrehungen mehrmacht
als der nachdrehempfänger E1 der Hüllkugel. Beim Wiedereinschalten der Anlage gehen
dann sämtliche Tochterkompasse um einen gewissen Differenzwinkel falsch, weil bei
der elektrischen Welle die Zuordnung von Empfänger- zur Geberstellung nur innerhalb
einer Umdrehung eindeutig ist und der Geber G2 viel langsamer umläuft als die elektrische
Welle.
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Die vorleigende Erfindung schlägt nun eine Zusatzanordnung vor, durch
welche die Tochterkompasse in sochen Fällen selbsttntig mit dem Mutterkompaß synchronisiert
werden, so daß eine Kontrolle der Stellung der Töchter zum Mutterkompaß überflüssig
wird.
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Bei der bekannten Anordnung dreht der Wendemotor den Geber fü die
Tochterkompasse über ein Getriebe, welches dasn gleiche Übersetzungsverhältnis hat
wie dasjenige zwischen dem Nachdrehempfänger E1 und der Hüllkugel, Um nun die Stellung
der Tochterkompasse in jedem Augenblick mit der stellung der Hüllkungel in Übereinstimmung
zu bringen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagne, die Stellung des Mutterkompasses
mit der Stellung des Gebers G2 oder mit der Stellung eines Tochtekompasses durch
bekannte Fernzeige-bzw. Fernsteuereinrichtungen zu vergleichen und bei Abweichungne
derselben durch eine Steuervorrichtung einen weiteren Nachdrehmotor zu betätigen,
der den Geber G2 so lange verstellt, bis die Tochterkompasse mit dem Mutterkompaß
übereinstimmen. Da die Hüllkugel hierbei mitverstellt werden soll, muß der Nachdrehmotor
über eine Differentialanordnung arbeiten. Beispielsweise verdreht er den Sator des
Gebers G1, dessen Rotor auf der Achse des Nachdrhmotors M1 fcstsitzt.
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An Hand der abb. 2 werde der Erfindungsgedanke durhc ein Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Gemäß Abb. 2 ist auf den Mutterkompaß noch zusätzlich ein Empfänger
112 aufgesetzt, der, wie die Tochterkompasse, mit dem Geber G2 elektrisch verhunden
ist und sich daher synchron mit diesen bewegt. Die Achse dieses Empfängers arbeitet
mit der Drehachse der Hüllkugel so zusammen, daß, sobald eine Abweichung in der
Einstellung der beiden nach der einen oder anderen Richtung vorliegt, ein Kontakt
geschlossen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die Achse des Empfängers
E2 einen Zeiger, der über eine mit der Drehachse der Hüllkugel gekoppelte Kontaktbahn
K gleitet. Durch den Kontaktschluß wird ein Nachdrehmotor M2 in der einen oder anderen
Rcihtung in Bewegung gesetzt, der den nunmehr als beweglich angenommenen Staotr
des Gebers G1 relativ zu seinem Rotor verdreht. Damit verdreht sich auch der Empfänger
111 und die Hüllkugel so lange, bis die Stellung der Hüllkugel mit der Stellung
des Empfängers 112 übereinstimmt und
der Kontakt unterbrochen wird.
Wird nun aber die Hüllkugel durch diese Drehung aus ihrer richtigen Lage zurKreiselkugelherausgedreht,
so wird sofort durch die Wendekontakte der Wendemotor M1 eingeschaltet, der die
Hüllkugel über die elektrische Welle C1, E1 in entgegengesetzter Richtung zu drehen
versucht. Dies wirkt sich praktisch derart aus, daß der Nachdrehmotor M2 den Stator
und der Wendemotor M1 den Rotor des Gebers G1 in derselben Richtung und mit praktisch
gleicher Geschwindigkeit drehen. Dadurch bleibt in Wirklichkeit die Hüllkugel in
Rube, während der A, NTendemotor M1 den Geber G2 und damit die Töchter solange dreht,
bis der Zusatzempfänger E2 die gleiche Stellung einnimmt wie die Hüllkugel, womit
sämtliche Tochterkompasse mit dem Mutterkompaß sychronisiert sind.
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Es sind aber auch andere Verwirklcihungne des Gedankens der vorilegenden
Erfindung möglcih. So kann beispielsweise der Nachdrehmotor M2 statt den Stator
des Gebers G1 der elektrischen Welle den Sttor des Gebers G2 für die Tochterkompasse
verdrehen, wodurch ebenfalls eine Synchronisierung der Töchter mit dem Mutterkompaß
stattfindet, jedoch ohne daß der Wendemotor in Tätigkeit tritt. Ferner kann an die
Stelle der vorgeschlagenen Geber mit beweglichem Staotr und Rotor immer einen bekannte
Differentialanordnung treten.
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Bisweilen wird die Fernübertragung von dem Geber G. zu den Tochterkompassen
in eine Grob-und Feinstufe unterteilt, so daß an Stelle des Gebers 0. zwei durch
ein geeignetes Übersetzungsgetriebe gekuppelte Geber treten. In diesem Fall kann
der vorgeschlagene Zusatzempfänger durch einen Grob- und Feinempfänger mit zugehöriger
Kontakteinrichtung ersetzt werdne. Die Einrichtung arbeitet dann nach Art der bekannten
Grobfeinsteuerungen.
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Der Vergleich der Winkelstellung der Hüllkugel mit der Stellung der
Tochterkompasse kann auch statt durch den Zusatzempfänger mit Kontakteinrihtung
durhc eine bekannte Brückensteuerung erfolgten, die eine dem Differenzwinkel proportionalle
Spannung zur Steuerung des Motors liefert.
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Schließlich kann der Vergleich der Stellung der Hüllkugel mit der
Ävinkelstellung der Tochterkompasse durch ein von dem Fernzeigersystem der Tochterkompasse
vollkommen getrenntes, zwischen Hüllkugel und einem Tochterkompaß arbeitenden Geber-Empfänger-System
mit Kontaktsteuerung oder Brückensteuerung erfolgen.