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Verfahren zur Kompensation des magnetischen Störfeldes von aus ferromagnetischen
Bauteilen bestehenden Einheiten, insbesondere auf Schiffen mit unmagnetischer Außenhaut
In der Patentschrift 977 881 ist ein Verfahren zur Kompensation des magnetischen
Störfeldes von aus ferromagnetischen Bauteilen (Störkörpern) bestehenden Einheiten,
insbesondere auf Schiffen mit unmagnetischer Außenhaut, bei denen in der Nähe der
wesentlichen Störkörper magnetische Gegenfelder erzeugt werden, beschrieben worden,
bei dem an jedem Störkörper mit dem Verhalten eines magnetischen Dipols ein magnetisches
Gegenfeld durch mindestens einen sogenannten Antidipol erzeugt wird, dessen magnetisches
Moment gleich oder nahezu gleich dem dieses Störkörpers ist, wobei durch die bei
dieser Art der Erzeugung magnetischer Gegenfelder ermöglichte Anbringung des Antidipols
in nächster Nähe des magnetischen Schwerpunktes des Störkörpers eine Kompensation
des Störfeldes in allen Richtungen und Entfernungen erfolgt.
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Bei der Anwendung dieses Verfahrens hat es sich gezeigt, daß der magnetischen
Kompensation der vertikalen Störmomente von Fahrzeugen, insbesondere Schiffen, besondere
Aufmerksamkeit zuzuwenden ist.
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Von den drei Komponenten der magnetischen Störmomente eines sogenannten
amagnetischen Schiffes überwiegen nämlich bei weitem die vertikalen Anteile des
induzierten und permanenten Momentes. Dasselbe gilt aber auch für reine Eisenschiffe.
Allgemein
erzeugt ein langgestreckter magnetisierbarer Körper, der vertikal im Schiff angeordnet
ist, den etwa zehnfachen Störfeldwert unter diesem, als wenn er eine horizontale
Lage darin einnimmt. Der Grund ist der, daß einerseits die Vertikalkomponente des
das induzierte Moment erzeugenden magnetischen Erdfeldes mehr als doppelt so groß
ist als dessen Horizontalkomponente, und andererseits magnetisierbare Störkörper
mit vertikaler Achse ständig der Wirkung der Vertikalkomponente des magnetischen
Erdfeldes ausgesetzt sind, wodurch die permanente Aufmagnetisierung, z. B. unter
der Wirkung von Erschütterungen, größer als bei horizontal liegenden Störkörpern
ist, die durch Kurswechsel in alle positiven und negativen Lagen zum Erdfeld kommen
können, wodurch die Aufmagnetisierung in erheblichem Maße vermieden wird. Erfahrungsgemäß
erhält nämlich ein vertikal angeordneter, magnetisierbarer Störkörper unter der
Wirkung der Schiffserschütterungen zusätzlich zu dem induzierten Moment ein permanentes
magnetisches Moment durch den Prozeß der partiellen Idealisierung, das etwa die
gleiche Größe wie das induzierte Moment aufweist. Deshalb erreicht das magnetische
Moment eines Störkörpers mit vertikaler Achse als Summe aus Induziert- und Permanentmoment
rund den vierfachen Wert dessen, den es bei demselben Störkörper mit horizontaler
Achse beträgt. Weiterhin tritt noch einmal der Faktor »zwei« in dem unter dem Schiff
wirkenden Störfeld eines vertikal angeordneten Störkörpers gegenüber einem horizontal
angeordneten mit gleichem magnetischem Moment auf, weil Orte unter dem Schiff zu
dem vertikal angeordneten Störkörper in I. Hauptlage auftreten, während das magnetische
Moment horizontal angeordneter Störkörper nur in der II. Hauptlage unter dem Schiff
zur Wirkung kommt. Aus Gleichung I a und I b der Patentschrift 977881 ist zu erkennen,
daß die Störfelder eines magnetischen Dipols in I. Hauptlage bei gleichem Abstand
doppelt so groß sind als die eines Dipols in II. Hauptlage.
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Die aus den vertikalen Störmomenten eines Fahrzeuges stammenden Störfelder
übersteigen in ihrer Wirkung daher weitgehend die aus den horizontalen Störmomenten
stammenden Störfelder. Aus diesem Grunde ist zur Kompensation des induzierten Vertikalmomentes
eine Energie zur Speisung der induzierten Antidipole oder etwaiger stromdurchflossener
Schleifen von einem erheblichen Betrage erforderlich. Um diesen großen Energiebedarf
zu vermeiden, wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Kompensation des magnetischen
Störfeldes von aus ferromagnetischen Bauteilen (Störkörpern) bestehenden Einheiten,
insbesondere auf Schiffen mit unmagnetischer Außenhaut, bei denen in der Nähe der
wesentlichen Störkörper magnetische Gegenfelder erzeugt werden, wobei nach Patent
977 881 an jedem Störkörper ein magnetisches Gegenfeld durch mindestens einen sogenannten
Antidipol erzeugt wird, dessen magnetisches Moment gleich oder nahezu gleich dem
des Störkörpers ist, vorgeschlagen, daß zur Kompensation des permanenten und induzierten
Anteiles des vertikalen Momentes des magnetischen Störkörpers ein oder einige permanente
Antidipole verwendet werden.
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Fährt das Schiff, ohne Stampf- und Schlingerbewegungen auszuführen,
so wird bei dieser vorgeschlagenen Art der Antidipolkompensation der weitaus überwiegenden
vertikalen Induziert- und Permanentmomente keinerlei Energie verbraucht. Beim Auftreten
von Stampf- und Schlingerbewegungen ändert sich, entsprechend der Änderung der Erdfeldkomponente
in der Richtung der Z-Achse des Schiffes, nur der induzierte Anteil um verhältnismäßig
geringe Beträge. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Änderung des beim Stampf-
und Schlingervorgang sowie beim Fahren des Schiffes in Breiten mit anderer Vertikalkomponente
des magnetischen Erdfeldes entstehenden induzierten Vertikalmomentes durch einen
Antidipol zu kompensieren, dessen magnetisches Moment durch einen Strom gesteuert
wird. Ein solcher steuerbarer Antidipol kann z. B. aus einem Weicheisenstück mit
entsprechender Wicklung bestehen, das - ähnlich wie der permamente Antidipol - unmittelbar
an dem Stördipol angeordnet wird. Bei ruhiger Fahrt bleibt dieser steuerbare Antidipol
stromlos, da die Summe des Induziert- und Permanentmomentes durch einen oder einige
permanente Antidipole wegkompensiert ist. Die beim Stampf- und Schlingervorgang
auftretende Änderung des Induziertmomentes in der Schiffsvertikalen wird durch entsprechende
Ströme in der Wicklung des Induziert-Antidipols in der Kompensation berücksichtigt.
Da die Änderung des induzierten Vertikalmomentes beim Stampf- und Schlingervorgang
verhältnismäßig gering ist, kann zum Ausgleich dieser geringen Änderungen auch eine
um den Störkörper herumgelegte, stromdurchflossene Schleife benutzt werden. Der
Vorteil gegenüber dem bisherigen Verfahren der Kompensation von Störfeldern durch
eine um den Störkörper herumgelegte Schleife besteht bei dieser erfindungsgemäßen
Abwandlung darin, daß bei normaler Fahrt die Schleife stromlos ist und daß bei dem
Stampf- und Schlingervorgang lediglich ein geringer Teil des bei dem üblichen Verfahren
benötigten Stromes fließt. Die Unvollkommenheit der Störfeldkompensation durch eine
herumgelegte, stromdurchflossene Schleife tritt dabei nicht so stark in Erscheinung,
weil sich diese Unvollkommenheit nur auf den kleinen Stromanteil entsprechend der
Änderung des magnetischen Induziertmomentes beim Stampf- und Schlingervorgang auswirkt.
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Besteht der magnetisierbare Störkörper aus einem Werkstoff mit hoher
Koerzitivkraft, d. h., hat der Störkörper selbst die Eigenschaften eines permanenten
Magneten, so kann der zur Kompensation seines induzierten und permanenten Störfeldes
erforderliche Antidipol durch eine entsprechende magnetische Behandlung unmittelbar
im Störkörper selbst erzeugt werden. Der einfachste Fall einer solchen magnetischen
Behandlung besteht in der Erzeugung einer permanenten Magnetisierung, entgegengesetzt
zu der des magnetischen Störmomentes.
Ein solches Einprägen eines
Antidipolmomentes durch entsprechende entgegengesetzte Aufmagnetisierung des magnetischen
Störkörpers ist dann zweckmäßig, wenn es bei magnetisch harten Werkstoffen, also
bei Werkstoffen, die in ihrem Verhalten dem von permanenten Magneten nahekommen,
aus konstruktiven Gründen schwierig ist, z. B. auf bewegte Antriebsmotorenteile,
wie Pleuelstangen usw., permanente Antidipole aufzusetzen. Bei dieser Art der Erzeugung
eines Antidipolmomentes im Stördipol selbst, ist der Grad der Kompensation besonders
gut, da die Größe b, d. h. der Abstand zwischen Dipol und Antidipol, in Gleichung
3 der Patentschrift 977 881 nahezu verschwindet, weil der Antidipol im magnetischen
Schwerpunkt des Dipols eingeprägt werden kann, wodurch das nichtkompensierbare Differenzfeld
Hd in der genannten Gleichung 3 in allen Entfernungen verschwindet.