NO139144B - Magnetkompass. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et magnetkompass, omfattende et ytre hus, minst én magnet samt en kompassrose.

I et magnetkompass er det til en kompassrose festet én eller flere magneter, idet rosen og magnetene er anbrakt som en enhet for dreining om rosens akse for å muliggjøre at kompassmagneten flukter med horisontalkomponenten av jordens magnetiske felt. Kompassrosen og den tilknyttete magnet må holdes i en

stort sett horisontal stilling for å frembringe egnet vekselvirkning mellom magneten og horisontalkomponenten av jordens magnetiske felt, slik at det oppnås nøyaktig kompassretning. Denne horisontale stilling bibeholdes vanligvis ved hjelp av

en slingrebøyleenhet hvori kompasskonstruksjonen bæres slik at kompassrosen forblir stort sett horisontalt orientert selv ved ytre bevegelse såsom rulling og stam<p>ing av et skip som kompasset anvendes ombord i. Slingrebøylen befinner seg utenfor kompasset og øker følgelig hele konstruksjonens størrelse og vekt. I fjernavlesningskompasser, hvor en kodet kompassrose observeres optisk eller på annen måte for å frembringe en ut-gangssignalangivelse av kompassretningen, kan dessuten elektrisk tilkobling til kompasset være tungvint idet fleksiblé ledninger må anbringes til kompasset som bæres bevegelig i slingrebøylene.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det frembrakt et magnetkompass som omfatter et indre hus som er festet til kompassrosen og er lagret i det ytre hus for dreining om kompassrosens dreieakse, og at magneten er dreibar om en akse som løper på tvers av kompassrosens dreieakse, og er anordnet i det indre hus i en slingrebøyleenhet som er dreibart lagret om en akse som løper vinkelrett på magnetens dreieakse og på tvers av kompassrosens dreieakse, slik at magneten er uavhengig dreibar 360° om de ortogonale akser.

Magneten i kompasset ifølge den foreliggende oppfinnelse søker det magnetiske felts aktuelle inklinasjon istedenfor dettes horisontalkomponent som i konvensjonelle kompasser. Som resultat oppnås det riktig vekselvirkning mellom jordens magnetfelt og kompassmagneten slik at det frembringes riktige kompassretninger selv om kompassrosen skrår i forhold til horisontalstillingen. Slingrebøyleenheten er meget mindre enn den slingrebøyleenhet

som kreves for å bære en komplett, konvensjonell kompasskonstruksjon, og det er ifølge oppfinnelsen således frembrakt et kompass som kan .være meget .lite.. : ..

Idet bare kompassmagneten er anbrakt i sl.irigrebøyler for-enkles .ledningsføringen til rosen i^et fjernavlesningskompass og kan .utføres ved hjelp av faste sammenkoblinger. Ifølge et fordelaktig.utførelseseksempel anvendes det ifølge oppfinnelsen en .kompa s.smag net • som er balansert v,ed hjelp av. en motvekt for å bibeholde magnetaksen , ri horisonta lsti 11 ing for å øke vridning smomente.t som,,tvinger magneten.tilbake(i dens nordrettete

hvilestilling ..... ,.

Oppfinnelsen.vil forstås mer fullstendig av den etter-følgende detaljerte.beskrivelse, under henvisning til de med-følgende ;.tegningerhvori:. ...

Fig. 1 viser ..et. perspektivr iss av et kompass ifølge oppfinnelsen, hvor par£ier_er .tatt,bort.. ...,Fig. 2. viser et. per spekt ivr iss. av. et alternativt utfc^rel-seseksempel a<y> kompasset ifølge oppfinnelsen, hvor partier er tatt 'bort... , . ; ., , •„ .; ... • ". ..Et foretrukket,.utførelseseksempel ay et kompass ifølge

opp.f innel sen er vist ,i f ig.,..1., og, omfatter, en magnet 10 som er båret for..dreining. ir en, slingrebøyleenhet 12 som er plassert i etr indre.. hu.S; 14 som, er, f estet, .til ,og dreibart sammen nied en kompassrose. 1.6... Et vtre hus 18 omslutter kom<p>asset og er innrettet-.til. a plasseres på e.t ...skip,, el ler et annet sted hvor kompasset,skal anvendes............ ,..

■r..v.r Kompassmagneten 10 har .en magjiet^isk akse som flukter med rosens.16. nord-sydakse. Fortrinnsvis er magneten sviinderformet for at den dreibare kompasskonstruksjon skal konsentreres nær dreiningssenteret;,om aksen for rosen 16 for. derved å minske det -vridningsmoment. ,som er nødvendig for å frembringe dreining av rosen og således øke kompassfølsomheten. Ifølge alternative utfør-elseseksem<p>l-er,,kan .d.et anvendes ..andre magnetformer, såsom én eller flere stavmagneter som er innrettet for avbalansert dreining om roseaksen 16.

Slingrebøyleenheten 12 omfatter generelt et hullegeme 2 0 som er anbrakt inne i huset 14 og som bærer en slingrebøyle 22 for dreining om en akse i form av tapper 24 og 26. Magneten 10 bæres for dreining i slingrebøylen 22 ved hjelp av en aksel 28 hvortil magneten er festet og hvorved magneten er lagret i slingrebøylen 22 for dreining om akselens 28 akse. Magneten 10 kan således dreie om akselen 28 og også om aksen vinkelrett på denne, i form av tappene 24 og 26. Huset 14 og den tilknyttete rose er montert ved hjelp av lagre for dreining om rosens 16 akse som lagrene flukter med.

Det nedre lager omfatter en koppformet del 3 0 som er festet til bunnen av rammen 18 og hvori det er montert en stolpe 3 2 som bærer en tapp 3 4 som samvirker, med et spor i en settskrue

36 som på sin side er festet til huset 14 ved dettes bunn. Det øvre lager er tilsvarende utformet og omfatter en stolpe 38

som bæres av en del 4 0 som er festet til det ytre hus 18, idet stolpen er utstyrt med en tapp 4 2 som samvirker med et spor i en settskrue 44 som er festet til den øvre del av huset 14. Lagrene kan være utstyrt med steiner på kjent måte for å mini-misere friksjonskreftene som påvirker dreiningen. Lagrene kan reguleres til riktig bæring av det dreibare kompass ved hjelp av gjengeregulering av settskruene i deres respektive åpninger. Kompassrosen 16 og det tilknyttete hus 14 er således innrettet til å dreie om roseaksen som er i form av lagrene slik at det søkes kompassretninger bestemt av flukting mellom magneten 10

og jordens magnetiske felt.

Kompassrosen eller -skiven 16 er utstyrt med markeringer som er representativ for kompassretningene. Markeringene kan være i synlig eller usynlig form. For visuell markering av kompassretningene kan rosen 16 langs omkretsen være utstyrt med kompassroser eller andre markeringer av kompassgradretninger. For usynlig angivelse kan rosen 16 være'utstyrt med et antall følsomme koder som er representative for kompassretninger.

Ifølge det viste utførelseseksempel er kompassrosen dannet av et lystransparent materiale, såsom plast eller glass, som på den øvre overflate er utstyrt med et antall konsentriske spor 45 som-hvert er utstyrt med et ulikt, forutbestemt antall alternerende, lysgjennomtrengelige og opake segmenter. Hvert spor er kodet slik at det representerer en bit av flere bitkoder, idet antall spor velges slik at det frembringes tilsiktet kom-passoppløsning. I det viste utførelseseksempel er det anvendt ni konsentriske spor til dannelse av ni bitkoder som representerer gradretninger med en oppløsning på en grad. Selve den kodete skive er kjent innen teknikken vedrørende optiske vinkelavkod-ningsanordninger og behøver ikke noen utførligere beskrivelse her. En slik kodeskive anvendes i et fjernavlesningsapparat som er kjent fra norsk utlegningsskrift 136.945.

En belysningskilde 46, såsom en lysutstrålende diode', bæres på bunnen av det ytre hus 18 i en slik stilling at lys styres gjennom de kodete spor i skiven 16. Lys som styres gjennom de kodete spor avføles av en rekke fotodetektorer 48 som er anbrakt på den motsatte side av skiven i forhold til belysningskilden 46. Rekken 4 8 omfatter typisk en linjær rekke fotoceller som er anordnet radialt i flukt med skiven 16 med hver fotocelle i lysopptakende forbindelse med et kodet spor 45 slik at det dannes et elektrisk utgangssignal av en første verdi som svar på lys som mottas fra en overførende del av det tilknyttete kodespor og av en andre verdi som svar på fravær av lys mottatt fra en absorberende del av det tilknyttete spor. Rekken 48 frembringer således et antall digitale signaler som er representative for kompassretning bestemt ved skivens 16 vinkelstilling i forhold til rekken 48.

Fotodetektorrekken er montert nå en kretstavle 50 som bæres for eksempel av det ytre hus 18. Kretstavlen 50 omfatter typisk tilknyttete elektroniske kretser 52 for å forsterke signalene som er frembrakt av rekken 48 og for etterfølgende bearbeidelse av signalene for overføring til en kompassav-bildning eller et annet anvendelsesapparat. Kretstavlen er typisk av trykket kretsform mens de tilknyttete elektroniske kretser er i form av én eller flere integrerte kretsmoduler og tilknyttete komponenter. Elektrisk kobling frembringes til kompasselektronikken ved hjelp av forbindelsesledninger som er koblet til klemmer 54 som er anbrakt på kretstavlen 50 og hvorved energi tilføres til lyskilden og de elektroniske kretser og utgangssignalene som er koblet til anordningene. Energiser-ingsenergi tilføres til belysningskilden 4 6 fra tavlen 50 ved hjelp av ledninger 56.

Kompasset er fremstilt av egnete, umagnetiske materialer, såsom plast i huset 14 og det ytre hus 18, og messing i slingre^ bøyleenheten og tilknyttete lagre.

Ved bruk av oppfinnelsen i typiske omgivelser ombord i en marin farkost, såsom et skip eller en bøye, installeres det ytre hus 18 på et egnet sted ombord i farkosten med rekken 48 fluk-tende med eller parallell med farkostens styreakse. Magneten 10 vil søke etter å flukte med jordens magnetiske felt, noe som vil bevirke dreining av skiven 16 til en stilling som med hensyn til dreining er avbalansert og som er den målte kompassretning. Denne retning avføles av rekken 48 til dannelse av en elektrisk utgangsangivelse av denne som kan benyttes i et bruksapparat nær kompasset eller fjernt fra dette. De elektriske utgangs-signaler kan tilføres fjerntliggende bruksapparater ved hjelp av egnete kommunikasjonsbaner som kan være med ledninger eller trådløs, avhengig av forholdene.

Ifølge oppfinnelsen er magneten 10 fri slik at den heller søker den aktuelle inklinasjonsvinkel for jordens magnetiske felt enn dettes horisontale komponent som i konvensjonelle kompasser. Magneten kan således flukte riktig med jordens magnetfelt uavhengig av skråstillingen for skiven 16 som kan være bevirket av rulle^ og gyngebevegelser av farkosten som kompasset er installert ombord i. Kompasset er utsatt for såkalt universalleddfeil på grunn av den separat dreibare roseakse og slingrebøyleaksene, men denne feil er minimal ved små hellings-vinkler for kompassrosen fra horisontalplanet. Denne feil er proporsjonal med cosinus for hellingsvinkelen, og som eksempel er retningsfeilen for en hellingsvinkel på 10° og 20° henholds-vis 0,6° og 2,7°. I mange tilfeller overskrider farkostens rulling 20°, og feilen ligger i et godtakbart område.

Det tilbakeførende vridningsmoment på kompassmagneten er mindre for magneten ifølge den foreliggende oppfinnelse, som søker inklinasjonsvinkelen for jordens magnetfelt, enn det tilbakeførende vridning smoment på en horisontalt anbrakt korn-^ passmagnet. I de tilfeller hvor større tilbakeførende vridnings^-moment er ønskelig, kan apparatet alternativt utformes som vist 1 fig. 2 hvor en motvekt er festet til kompassmagneten for å holde magnetaksen i stort sett horisontal stilling. Ifølge fig.

2 er en magnets 10a magnetakse plassert parallelt med kompassrosens 16 plan. En vekt 60 er anbrakt ved den nederste del av magneten 10a langs en akse som løper vinkelrett på magnetens magnetiske akse. Ifølge dette utførelseseksempel, med kompassrosen i en stort sett horisontal stilling, er magneten fri til

å flukte med horisontalkomponenten av jordens magnetiske felt slik at det frembringes en utgangsangivelse for kompassretningen. Magneten har tendens til å forbli med dens akse horisontalstilt selv ved rulle- og stampebevegelser på grunn av motvektens 60 pendelvirkning.

Det vil forstås at forskjellige modifikasjoner og alternative utførelsesformer av apparatet ifølge oppfinnelsen kan frembringes uten å avvike fra rammen for op<p>finnelsen. Oppfinnelsen er følgelig ikke begrenset til det som er spesielt vist og beskrevet, men til det som er angitt i de etterfølgende krav.

Claims (4)

1. Magnetkompass, omfattende et ytre hus (18), minst én magnet (10,10a) samt en kompassrose, 'karakterisert ved at det omfatter et indre hus (14) som er festet til kompassrosen og er lagret i det ytre hus (18) for dreining om kompassrosens dreieakse, og at magneten (10,10a) er dreibar om en akse (28) som løper på tvers av kompassrosens dreieakse, og er anordnet i det indre hus (14) i en slingrebøyleenhet (12) som er dreibart lagret om en akse (24,26) som løper vinkelrett på magnetens dreieakse (28) og på tvers av kompassrosens dreie- .:akse, slik at magneten er uavhengig dreibar 360° om de ortogonale akser (24,26,28) .

2. Kompass i samsvar med krav 1, karakterisert ved at magneten (10,10a) er utstyrt med en motvekt (60) som bevirker at magnetaksen blir holdt i stort sett horisontal stilling ved vanlig bruk.

3. Kompass i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at slingrebøyleenheten (12) omfatter en bæreramme (22) med første og andre tapper (24,26) som er lagret i det indre hus (14) og som danner en første av de ortogonale akser, og tredje og fjerde tapper (28) som er lagret i bære-rammen (22) og bærer magneten (10,10a) og danner den andre ortogonale akse.

4. Kompass i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det ytre hus (18) er sylindrisk og i sentrum av nedre og øvre flater er utstyrt med lagerorganer (30,32,34;38,40,42), og at det indre hus (14) er sylindrisk og koaksialt anbrakt inne i det ytre hus og i nedre og øvre flater er utstyrt med lagerorganer som er innrettet til å samvirke med lagerorganene i det ytre hus til dannelse av en dreieakse for dreining av det indre hus (14) om dreieaksen for det ytre hus (18) .