DE896563C

DE896563C - Kardanisch gelagertes Kreiselgeraet

Info

Publication number: DE896563C
Application number: DEP45799A
Authority: DE
Inventors: Arthur Oelkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-06-14
Filing date: 1949-06-14
Publication date: 1953-11-12

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein kardanisch gelagertes Kreiselgerät und besteht darin, daß die Anordnung derart ausgebildet ist, daß die Kreiselschwungmasse auf ihrer Trägerwelle wenigstens um jede zu der Trägerwelle senkrecht -verlaufende Achse beweglich ist und daß die; Trägerwelle selbsttätig der Figureniaclise der Kreiselschwumgmasse bis zur Erreichung der koaxialen Einstellung nachgeführt wird. Dient die Trägerwelle zugleich dem Antrieb der Kreiselschwungmasse, so· wird diese zweckmäßig durch ein Kardangelenk mit der Trägerwelle! verbunden.

Eine in dieser Weise auf der Trägerwelle angeordnete Kreiselschwungmasse läßt sich vorteilhaft für Kreiselgeräte zur Anzeige der Lotrichtung oder zur Erhaltung einer zum Lot festen Richtung verwenden. In diesem Fall besteht die Kreiselschwungmasse aus einer Mehrzahl getrennter und' an der Antriebswelle rotationssymmetrisch angeordneter Einzelkörper, so daß der gemeinsame Schwerpunkt der Einzelmassen je nach der Antirieibsdrehzahl mehr oder weiniger tief unterhalb der Aufhängung der Einzelkörper liegt.

Soll dagegen die erfindungsgemätße Anordnung der Kreiselschwungmasse in einem Kreiselkompaß verwendet werden, bei dem sich die Figurenachse der Schwungmasse in eine zur Erdachse parallele Richtung .einstellt, so ist die Schwungmasse als ringförmiger, zusammenhängender Körper ausgebildet, der an seiner Trägerwelle im indifferenten Gleichgewicht aufgehängt ist.

Die Abb. 1 zeigt an einem Gerät die Anwendung der Erfindung für die !beiden gemannten Zwecke an Hand eines Kreiselkompasses, dessen Gehäuse in einer zum Lot festen· Richtung erhalten wird. In der Abb. 2 ist ein Teil einer Einrichtung zur Über-

tragring der Einstellung der Kreisel schwungmasse auf die Trägerwelle dargestellt.

In der Abb. ι ist der Rahmen 21 durch die Lagerung 22 und Achse 23 drehbar gelagert. An der Achse 23 ist ein Nachlauf motor 214 angebracht, der dem Rahmen 21 gegebenenfalls . eine Drehung in oder entgegen dem Uhrzeigersinn erteilen kann. Im Rahmen 21 ist durch zwei Achsen, von denen, nur Achse 2$ gezeichnet, ein Rahmen 26 drehbar gelagert. An der Achse 25 befindet sich ein weiterer Nachlaufmotor 217, der dem Rahmen. 26 gegebenenfalls Drehmomente in oder entgegen dem Uhrzeigersinn erteilen kann. Die Motoren 28 und 29 sind mit ihrer gemeinsamen Wolle 30 in der Höhe der Achse 25 im Rahmen 26 angebracht. Auf der Welle 30 sind drei Kreiselschwutigmassen 31, 3.2 und 33, die als Ringkörper ausgebildet sind, im indifferenten Gleichgewicht kardanisch gelagert. Bei gleichem Drehsinn der Massen 31, 3>2 und 33 und bei in-

ao differenter Lagerung des Rahmens 2⁽6 steuert sich die Antriebswelle 30 unter Einfluß 'der Drehung der Erde parallel zur Erdachse ein. Zur Erreichung einer kurzen Einstell zeit kann die Einsteuerung der tragen Massen, wie Rahmen 26, Motoren' usw., durch die Nachlaufmotoren 24 und 27 geschehen. Zu diesem Zweck können eine oder alle Schwungmassen 31, 32 und 33 mit einer spiegelnden Ringfläche 35 versehen werden. Eine Lichtquelle 36 sendet einen Lichtstrahl unter einem Winkel gegen die Ringfliäche 35, der bei rechtwinkliger Lage zur Welle 30 den meiutralen Punkt zwischen zwei Photozellen 37 trifft. Weicht die Ringfläche 35 aus ihrer rechtwinkligen Lage zur Welle 30 entgegen oder im Uhrzeigersinn aus, so wird die eine oder andere Photozelle 37 beleuchtet und somit erregt, wodurch über einen Verstärker der Nachlaufmotor 27 eingeschaltet und die Welle 30 entsprechend bewegt wird, bis die Ringfläche 35 wieder rechtwinklig zur Welle 30 steht. Um 90⁰ versetzt muß eine gleiche Anlage angebracht werden, die zur Einsteuerung gegebenenfalls den Nachlaufmotor 24 einschaltet.

Eine andere Möglichkeit zur Einschaltung der

Nachlaufmotoren 24 und 2I7 kann durch die: in der Abb. 2 dargestellte Einrichtung· erreicht werden.

Vier um 90⁰ versetzte und nicht an der Drehung der Achse teilnehmende Kontakte, von denen drei bei 38, 39, 40 dargestellt sind, schalten jeweils bei Berührung mit der unter Spannung stehlenden Umlaufmasse des Kreisels 33 den Nachlauf motor 24.

und 27 ein. Um die Trägerweile der Kreiselschwungmassen vom Antrieb gänzlich zu befreien, könnte ihr Antrieb an den Massen selbst erfolgen, z. B. durch Preßluft, oder der Umlaufkörper könnte als Rotor eines Wechselstrommotors ausgebildet sein.

Wird das Gerät auf einem Fahrzeug benutzt, so würde die Anzeige wegen der nachgiebig gelagerten Schwungmassen bei Kurvenfahren, nach kurzer Zeit gestört. Dieser Fehler könnte durch ein beim Kurvenfahren ansprechendes Gerät, z. B. durch einen Wendekreisel, der dbn Kreisel mit den nachgiebig an dfcr Antriebswelle kardanisch gelagerten Schwungmassen augenblicklich in einen Kreisel mit starrer Umlaufmasse umformt, vermieden, werden.

Eine Bauweise, die diesem Zweck dient, ist folgende: Atif der Welle 30 können fest angeordnet die Elektromagneten 41' und 42 angebracht werden. Ferner sind auf derselben Welle die mit umlaufenden, jedoch, axial verschiebbaren Elektromagneten 43 und 44 vorgesehen. Die Elektromagneten: sind bei normalem Betrieb derart erregt, daß die jeweils verschiebbaren Elektromagneten von den festen Elektromagneten angezogen und gehalten werden. Beschreibt die Aufibauunterlage, z. B. das Flugzeug, eine Kurve, so wird augenblicklich durch den Wendekreisel 45 über den- Umschalter 46 die Polaritat der verschiebbaren Elektromagneten 43 und 44 geändert, so daß sie von ihren festen Elektromagnetein 41 und' 42 abgestoßen werden und sich mit ihren Stirnflächen gegen die Kardanringe der Schwungmassen 31 und 33 legen. Durch diesen Vorgang werden die Kreisel mit nachgiebig angeordneten Umlaufmassen in beschleunigungssichere starre Kreisel umgeformt, um nach Aufhören der Störbeschleunigung durch den Wendekreisel 43 augenblicklich wieder in Kreisel mit nachgiebigen Umlaufmassen umgesteuert zu werden.

Die Welle 30 kann mit einer Optik 47 versehen wenden, um z. B. auf einem Schiff den Breitengrad des Standortes auf der Glaskugel 48 ablesai zu . können.

Die das Anzeigegerät tragende Plattform 49 ist um die Achsen 50 und 51 im Ring 52, der seinerseits um 90⁰ versetzt, in zwei Böcken, von denen nur Bock 53 gezeichnet ist, drehbar und demnach vollkardanisch gelagert. Durch das Gegengewicht 54 ist die gesamte Anlage indifferent ausgeglichen. Der Motor 55 trägt, um seine Welle kardanisch angeordnet, den inneren 56 und 'äußeren Kardanring 57. An dem äußeren Kardanring 57 ist die Kreisel Schwungmasse aufgehängt, die in diesem Fall aus einer Mehrzahl getrennter und rotationssymmetrisch um die Antriebswelle verteilter Einzelkörper besteht. Zwei dieser Körper sind mit 58 und 59 bezeichnet. Eine weiche, mitumlaufende Feder 60 liegt auf dem äußeren Kardanring 57. Ein weiterer Motor 61 trägt auf seiner Welle die Traverse 62, in der durch den innerön und äußeren Kardanring 63 bzw. 64 eine ebenfalls aus einer Mehrzahl von Einzelkörpern bestehende Schwungmasse in entsprechender Anordnung gehalten wird. Von den Einzelkörpern sind bei 65 und 66 zwei dieser Körper angedeutet. Auf dem äußeren Kardanring 64 ruht lose die mitumlaufende weiche, an der Welle des Motors· 61 befestigte Feder 67. Sämtliche Kardanlagerungen 50, 51, 561, 57, 63, 64 liegen in derselben Ebene, so daß sämtliche horizontalen Fliehkräfte dar Umlaufmassen 58, 59,65,66 keinerlei Drehmomente auf die Kardanlagerungen der Aufbauplattform 49 erzeugen können. Werden die Motoren 55 und 61 mit entgegengesetztem Drehsinn eingeschaltet, so stellen sich die äußeren Kardanringe 57 und 64 horizontal -ein. Diese Wirkung dürfte darauf beruhen, daß der Schwerpunkt der in eine Mehrzahl von Einzelkörpern 58, 591 bzw. 65, 66 unterteilten Schwungmassen je nach der gewählten AntriebsdrebzaM mehr oder weniger tief unterhalb

des Schnittpunktes der Achse ihrer kardanischen Aufhängung 56, 57 bzw. 63, 64 liegt. Die Figurenachsen der Schwungmassen werden sich daher nach der Art eines 'Pendelkreisels auf d'ie Lotrechte einstellen. Die äußeren Kardanringe 57 bzw. 64 folgen dieser Einstellung, und die Federn 60 bzw. 67 übertragen die Einstellung der Figurenachsen der Schwungmassen auf die Wellen der Antriebsmotoren. Dadurch wird das ganze Gerät in einer zum Lot festen Lage erhalten.

Die beweglichen Umlauf massen 58, 59, 65 und 66 können wie die Umlaufmasseti 3,1., 32 und' 33 gegebenenfalls ähnlich der Anlage 41 bis 46 augenblicklich in starre Kreisel umgesteuert werden.

Ferner sei erwähnt, daß die Kreisel 31', 32 und 33 feste, halbfeste, frei schwingende oder kardänisch gelagerte Einzel- oder mehrteilige Umlaufmassen besitzen können. Die Verdrehung um Achse 23 kann zum Anzeigen der geographischem Richtung, zur automatischen Kurssteuerung des Fahrzeuges usw. benutzt werden. Die beschriebene Anlage ist insbesondere zur Anwendung auf Schiffen geeignet. Bei Benutzung einer hinreichend beschleunigungssicheiren Plattform 49 ist das Gerät auch für Flugzeuge geeignet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kardanisch gelagertes Kreiselgerät, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung, daß die Kreiselschwungmasse (31,321,33) auf ihrer Trägerwelle (30) wenigstens um jede senkrecht zu der Trägerwelle verlaufende Achse beweglich ist und daß die Trägerwelle selbsttätig der Figurenachse der Kreiselschwungmasse bis zur Erreichung der koaxialen Einstellung nachgeführt wird

2. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselschwungmasse über ein Kardangelenk mit der zu ihrem Antrieb dienenden Trägerwelle verbunden ist.

3. Kreiselgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Kreisel Schwungmasse an ihrem Umfang z. B. durch Preßluft oder elektrisch erfolgt.

4. Kreiselgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselschwungma'sse ihre Lagenänderung im umgebenden Raum über nachgiebige Glieder, insbesondere über Federn (60, 67), auf ihre Trägerwelle überträgt.

5. Kreiselgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagenänderung der Kreiselschwungmasse im umgebenden Raum mittels elektrisch (38, 3191, 40) oder photoelektrisch (35, 36, 37) gesteuerter Nachlaufeinrichtungen (24, 27) über die Achsen: der kardanischen Aufhängung des Gerätes auf die Trägerwelle (30) der Kreisel Schwungmasse übertragen wird.

6. Kreiselgerät nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselsehwungmas'se durch mechanische, elektromagnetische oder ähnlich betätigte Einrichtungen (41,43 und 42, 44) mit. der als Antriebswelle dienenden Trägerwelle starr kuppelbar sind.

7. Kreiselgerät nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur starren Kupplung der Kreiselschwungmasse mit der Antriebswelle durch einen Wendegeschwindigkeitsmesser, insbesondere einen Wendekreisel (45), gesteuert wird.

8. Kreiselgerät nach Anspruch 3 bis 7 zur Anzeige der Lotricfatung oder zur Erhaltung einer zum Lot festen Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselschwungmasse aus einer Mehrzahl getrennter und an der Antriebswelle rotationssymmetrisch angeordneter Einizelkörper (58, 59 und 65, 66) besteht, so daß der gemeinsame Schwerpunkt der Einaelmassen je nach der Antriebsdirehzahl mehr oder weniger tief unterhalb der Aufhängung der Einzelkörper liegt.

9. Kreiselkompaß nach Anspruch i'bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselschwungmasse als ringförmiger, zusammenhängender Körper (31,32,33) ausgebildet ist, der an seiner Trägerwelle im indifferenten Gleichgewicht aufgehängt ist.

Hierzu τ Blatt Zeichnungen

O 5530 11.53