DE207317C

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Publication number: DE207317C
Application number: DENDAT207317D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

-M 207317-KLASSE 42 c. GRUPPE

MAX BIRK in MÜNCHEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 20. Januar 1906 ab.

Um ein Gyroskop-an Stelle des Kompasses auf Schiffen verwenden zu können, ist es unbedingt nötig, daß dasselbe eine möglichst lange Laufzeit besitzt. Dieser Bedingung kann aber nicht durch konstruktive Ausbildung des Kreisels allein genügt werden, man wird vielmehr auch bei Verwendung eines in mecha-. nisch technischer Hinsicht vollkommensten Kreisels ■ auf Schwierigkeiten geographischphysikalischer Art stoßen, welche die Benutzung eines Gyroskops für Zwecke der Navigation als unmöglich erscheinen lassen. Die Anwendung der sich aus dem Foucaultsohen Pendelversuch ergebenden Erscheinungen auf vorliegende Materie führt nämlich zu der Erkenntnis, daß eine freie rotierende Achse häuptsächlich zwei Momenten unterworfen ist, deren Einwirkung aber ein zu Kompaßzwecken zu verwendendes Gyroskop unbedingt entzogen werden muß. Es ist dies erstens der Einfluß der Erdrotation und zweitens jene Störung,

- welche sich beim Verlassen der geographischen Breite des Ingangsetzungsortes ergibt, Erscheinungen, welche eine fortlaufende Korrektur bzw. Neueinstellung notwendig machen, also nur eine beschränkte Laufzeit zulassen.

Die dauernde Angabe der Meridianebene, gänzlich unbeeinflußt von Erdrotation und jeglicher Ortsveränderung, sowie die gleich:

zeitige Angabe der geographischen Breite des jeweils erreichten Standortes, läßt sich jedoch nur dadurch erzielen, daß der Gyroskop- (Rotations-) Achse von vornherein eine zu jedem erreichbaren Standort völlig neutrale Stellung gegeben wird, in der sie infolge geeigneter Einstellung und Aufhängung verharren kann. Dieser Bedingung entspricht einzig und allein nur jenes Einstellverfahren, durch welches die Gyroskopachse am Ingangsetzungsort parallel zur Erdachse gebracht wird.

Die Folge dieses Verfahrens ist sodann die, daß eine danach eingestellte freie Achse infolge der Erddrehung gänzlich Unbeschadet jeglicher Ortsveränderung ihres Trägers einen stets senkrecht zur Äquatorebene stehenden Kreiszylinder beschreibt und dadurch dauernd im Meridian bleibt (vgl. Fig. 1). Zur Ausführung dieses Verfahrens kann jedes Gyroskop verwendet werden; sofern dasselbe seiner ganzen Konstruktion nach im indifferenten Gleichgewicht in einem in kardanischen Ringen schwingenden Behälter frei aufgehängt ist, so daß es in der ihm· gegebenen Stellung ohne Rücksicht auf die Bewegung und Ortsveränderung seines Trägers verbleiben kann, also nicht selbst eine gewisse Stabilität besitzt, oder während des Ganges in bezug auf irgendeine Drehachse durch eine Arretiervorrichtung o. dgl. gefesselt ist. ·

Vor allem ist jedoch zur Ausführung vorstehend entwickelten Verfahrens eine Vorrichtung nötig, die es ermöglicht, das im Anlauf befindliche Gyroskop genau senkrecht zur Äquatorebene einzustellen, während des Anlaufs in dieser Stellung festzuhalten und nach erlangter voller Richtkraft momentan gänzlich freizugeben. Die genaue Einstellung senkrecht zur Äquatorebene erfordert naturgemäß zwei-

Manipulationen, nämlich einmal das Stellen in die (astron.) Meridianebene und dann das Geben einer der Polhöhe des Ingangsetzungsortes entsprechenden Erhöhung gegen die Horizontale. Dies wird nach vorliegender Erfindung dadurch bewerkstelligt, daß die Vertikalachse des Gyroskopträgers mit einer Peilvorrichtung und die Elevationsachse mit einer Drehvorrichtung in Verbindung gebracht wird,

ίο derart, daß dadurch die Rotationsachse ein-' gestellt festgehalten und durch irgendein Hilfsmittel, wie Schraube, Feder o. dgl., momentan freigegeben wird. ■ Von der vorliegend angegebenen Einstellvorrichtung unterscheidet sich die in den Patentschriften 167262 und 167782 beschriebene Vorrichtung zum Einstellen eines anlaufenden Kreiselapparates in eine bestimmte Lage zum Erdmeridian dadurch, daß bei letzterer mittels eines an dem Kreisel angebrachten Elektromagneten die horizontal gestellte Achse in den magnetischen Meridian bzw. in eine noch zu bestimmende Lage dazu gebracht wird.

In der · Zeichnung ist eine einfache Ausführungsform eines nach vorliegender Erfindung ausgebildeten mechanischen Schiffskompasses schematisch in Fig. 2 in Draufsicht, in Fig. 3 und 4 in zwei Querschnitten A-B und C-D nach Fig. 2 dargestellt.

Derselbe ; besteht im wesentlichen aus der durch einen kleinen, schnellaufenden Elektromotor in gleichmäßige Rotation versetzten freien Achse, verbunden mit der Kompaßrose, ferner dem Kompaßkessel in kardanischer, an sich bekannter Aufhängung nebst Pinne als Träger des Achsensystems. Außerdem ist eine Stromzuführungsvorrichtung für den Elektromotor und zweckmäßig eine Vorrichtung für selbsttätige Fernübertragung der Kompaßstellung vorgesehen. Um das! oben erwähnte Verfahren mit diesem Apparat ausführen zu können, ist ferner eine Anzeigevorrichtung für die geographische Breite und vor allem ein Einstellapparat angebracht.

Die äußere Anordnung des^ mechanischen Schiffskompasses gleicht also im wesentlichen der des gebräuchlichen Magnetkompasses mit der bisher schon angewandten kard anischen Aufhängung, so daß die Pinne stets' in der Richtung des Erdradius bleiben kann. Auf der in den beschwerten Kesselboden eingesetzten Stahlpinne ä sitzt der Träger der freien Achse α und des dieselbe bewegenden Motors b. Der Träger besteht aus einer zylinderförmigen Hülse p, die auf die Pinne d aufgeschoben ist und auf einem Kugellager ruht, somit um die Pinne gedreht werden kann. Oben auf der Hülse p sitzt fest damit verbunden eine Gabel h,.in ,welcher das Gehäuse· des Elektromotors b und damit die durch die verlängerte Ankerachse gebildete freie Achse α in geeigneter, möglichst reibungsfreier Lagerung ruht. Diese Tragvorrichtung macht die Achse zu einer »freien« und gestattet eine Drehung sowohl in horizontaler als auch vertikaler Riehtung. Die Zapfen sind seitlich durch die Gabel h fortgesetzt (i) und tragen an ihren äußeren Enden die drehbar mit ihnen verbundene ringförmige Kompaßrose c, deren Nordsüdstrich in der Verlängerung der freien Achse, also bei Senkung in gleicher Vertikalebene mit dieser liegt. Die durch die verlängerte Ankerachse des Motors gebildete freie Achse trägt in gleichem Abstande von ihrem achsialen Mittelpunkt die zwei Schwungkörper r und r_v (Das Ganze ist auf das Genaueste ausbalanciert.) Um die Pinne herum ' ist die Stromzuführühgsvorrichtung angeordnet, welche die Eigenschaft hat, den Zutritt des elektrischen Stromes bei jeder Drehung um die Vertikale zu sichern. Sie besteht aus einem am Boden geeignet befestigten Ring e aus Isolationsmaterial mit zwei konzentrischen Seitenringen J₁, f₂. Der Strom tritt durch ein die Schwingungen, des Schiffes mitmachendes, biegsames Kabel k in den Kompaßkessel bzw. in den äußeren Ring f_i: von diesem durch einen mit Gelenk versehenen Abneh- ' rrier Z₁. zur Hülse p .und wird so zum unteren Teil der Gabel k geleitet. Rechts am Motor befindet sich nun eine Schleif feder η, von weleher durch einen Schleifring der Strom dem Motor zugeführt wird. Hat der Strom den Motor, .durchlaufen, so wird er. durch eine gleiche Vorrichtung 7% auf der linken Seite des Motors und zur Gabel bzw. zur Hülse p und von hier durch eine auf dem- inneren Ring schleifenden· Abnehmer I₂ aus dem Kompaßkessel geleitet. . . <

Im übrigen kann, falls es erwünscht erscheint, an dem Gyroskopträger noch eine Vorrichtung zur selbsttätigen Fernübertragung der zweiten Komrjaßstellung angebracht werden,, z. B. in der 'Form eines Abnehmers 0, welcher auf einem Ring q schleift und hier nach Art der bekannten Zeigertelegraphen o. dgl. die Fernübertragung bewerkstelligt.
. Aus der. eingangs geschilderten Kombination von zwei stets sichtbar gemachten Geraden, Erdradius bzw. der dazu senkrechten Horizontlinie und Erdachse bzw. der dazu Parallelen (Fig. 1) ergibt sich auch die Möglichkeit, , die Polhöhe oder geographische Breite des jeweiligen Standortes ablesen zu können. Um dies bequem zu gestalten, sowie um die Achse bei Inbetriebsetzung parallel zur Erdachse einstellen zu können, ist nun folgende Einrichtung getroffen: Genau senkrecht zur freien Achse ist ein Stift s oben in das Motorgehäuse eingesetzt, auf welchem oben quer der Zeiger m sitzt. Dieser Zeiger bestreicht zwei zu beiden Seiten des Motors angeordnete,

Claims

halbkreisförmige Skalen. t und tlt welche mit geeigneter Gradeinteilung versehen sind. Diese Skalen sind an dem gabelartigen Träger des Motors und der Rose geeignet befestigt. Die Einstellvorrichtung, um die noch in Ruhe befindliche freie Achse durch Peilung genau in die Meridianebene zu bringen und parallel zur Erdachse einzustellen, besteht aus einer der gebräuchlichen Peilvorrichtungen ίο bzw. aus einem Diopterlineal, welches drehbar am oberen Rand des Kompaßkessels mit folgender Einrichtung angeordnet ist: Am oberen eigentlichen Diopterlineall, welches auf einer Schiene 2 mittels Schraube 3 abhebbar gelagert ist, sind zwei vertikale starke Stifte 4, 4 angeordnet. Ist das Lineal parallel mit der ruhenden Achse gestellt, so treten diese Stifte beim Niederlassen des Diopterlineales mittels Schraube 3 in zwei entsprechende Vertiefungen 5, 5 der Aluminiumrose und halten so die Achse während des Peilens mit dem Lineal fest verbunden. Ferner wird im'Diopterlineal eine Spindel 6 angeordnet, welche oben mit einem geriffelten Handrädchen, unten mit Friktions- oder Zahnrad 7 versehen ist, welches in ein auf die Trägerachse gekeiltes Kegelrad 8 eingreift, so daß durch Drehen dieser Spindel die freie Achse auch um die Achse i gedreht und parallel der Erdachse gestellt werden kann. . . : Die Einstellung und Inbetriebsetzung des vorliegenden Apparates gestaltet sich somit folgendermaßen: Man stellt zunächst die Achse mit Hilfe der Breitenskala parallel zur Erdachse und dann durch Peilen in den Meridian. Nun schaltet man den Motor ein, wobei die Rose immer noch festgehalten wird, so daß der Motor nicht imstande ist, etwa im Moment des Anspringens die genau eingestellte Lage der Achse durch Stöße zu verändern. Durch Lüften der Schraube 3 werden sowohl die zwei vertikalen Stifte 4, 4 als auch die Welle 6 gehoben, so daß die Achse vollkommen frei wird, worauf die Einstellvorrichtung abgehoben wird und an ihre Stelle ein Glasdeckel gesetzt wird. Erwähnt sei noch, daß der oben beschriebene Kreisel nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung herangezogen wurde und für die konstruktive Durchbildung keineswegs maßgebend ist. Paten τ-Ansprüche:

1. Vorrichtung zum Einstellen eines Gyroskops zum Zwecke der gleichzeitigen dauernden Angabe der Meridianebene sowie der geographischen Breite, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalachse des Gyroskopträgers mit einer Peil vorrichtung zum Zwecke des Einstellens der freien (Rotations-, Gyroskop-) Achse in die astronomische Meridianebene und die Horizontalachse des Gyroskopträgers mit einer Drehvorrichtung zum Geben einer entsprechenden Erhöhung derart in Verbindung gebracht wird, daß durch diese beiden Vorrichtungen zusammen die Achse des Gyroskops eingestellt (vor oder während des Anlaufs) festgehalten und (nach erlangter Richtkraft) momentan gänzlich freigegeben wird.

2. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der freien Achse ein Diopterlineal angeordnet und zum. Einstellen der freien Achse zwei mit derselben in geeignete Verbindung zu bringende Stifte (4, 4) und eine Spindel (6) mit Zahn- und Friktionsrädern (7) vorgesehen sind, welche nach. dem Einstellen gemeinsam abgehoben werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.