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Kompass
Die Erfindung betrifft einen Kompass, dessen Magnet im Inneren eines rotationssymmetrischen Hohlkörpers befestigt ist, der zur Gänze in eine Flüssigkeit eintaucht.
Es sind bereits hydrostatische Aufhängungen für Kompasse bekannt geworden. Diese verwenden jedoch Flüssigkeiten verschiedener spezifischer Gewichte und benötigen zur Zentrierung Führungen, Rollen, eine durchbrochene Platte oder Zentrierstifte oben und unten, oder feinen Spanndraht, so dass die Bewegung nicht frei ist. Zur Kompensation der Volumsänderungen der Flüssigkeiten dienen ferner Luftkammern, oder die Geräte sind oben offen, wodurch wiederum das mögliche Kippen sehr gering ist.
Demgegenüber besitzt beim erfindungsgemässen Kompass der Hohlkörper eine im wesentlichen kugelförmig Aussenfläche, und ist von einem Gehäuse umschlossen, dessen Innenfläche ebenfalls im wesentlichen kugelförmig ist und den Hohlkörper mit geringem Abstand umschliesst, wobei der gesamte Zwischenraum zwischen Hohlkörper und Gehäuse mit einer Flüssigkeit erfüllt und mit dem Innern des Hohlkörpers durch eine Bohrung verbunden ist. Weiters ist der Magnet innerhalb des Hohlkörpers unterhalb von dessen Mittelebene angeordnet und der Hohlkörper soweit mit Flüssigkeit gefüllt, dass er in der ihn umgebenden Flüssigkeit annähernd schwebt und hiebei infolge des exzentrisch gelagerten Magneten eine stabile Gleichgewichtslage einnimmt.
Die Eigenschaften und Vorteile dieser Anordnung können wie folgt ausgeführt werden :
1. Empfindlichkeit : Der Kompass nach der Erfindung mit einer einzigen Nadel von grosser Masse hat ein grosses magnetisches Moment. Die Drehpunktreibung der üblichen Kompasse ist bei dem Kompass nach der Erfindung beseitigt, da die Aufhängung der Nadel mit Hilfe einer Schicht einer frostsicheren Aufhängungsflüssigkeit erfolgt, die keine Dämpfungswirkung ausübt wie in den anderen Kompassen mit kippender Magnetnadelaufhängung.
2. Trägheit : Bei dem Kompass nach der Erfindung ist die Trägheit sehr hoch, und sie wird nicht nur durch die Widerstandswirkung der Flüssigkeitsreibung, sondern auch durch die mechanische Masse der Magnetnadel und der drehbaren Teilung vervollständigt. Diese Trägheit bewirkt eine beachtliche Ablesungsbeständigkeit, so dass der Kompass nach der Erfindung sich den plötzlichsten Neigungen oder Ver- änderungen anzupassen vermag.
3. Stabilität : Die schwimmende Aufhängung lässt ohne Rücksicht auf die magnetische Inklination die Senkrechte auf die Aufhängungsmitte stets durch die Schwerpunktmitte laufen. Die Anpassungsfähigkeit an alle Kipplagen entbindet von der Notwendigkeit einer Gehäuseaufhängung.
Die drei die Genauigkeit eines Magnetkompasses bedingenden Faktoren sind durch die hydrostatische Aufhängung gegenüber den üblichen Drehpunkt- und Kardanaufhängungen verwendenden Kompassen verbessert.
Die das den Magnetkompass bildende Ganze ergänzenden Teile sind folgende : Eine bewegliche, eine Skala bildende Teilung, die Magnetkugel genannt werden kann, aus einem leichten und lichtundurchlässigen Material mit hohler Bauweise, in die ein Magnet von grosser Masse eingesetzt ist, der gleichzeitig als eine orientierende Magnetnadel und als Ballast für das Eintauchen und die Stabilität wirkt. Die Kugel hat an ihrem unteren, dem Magneten am nächsten gelegenen Pol eine Öffnung.
Die Magnetkugel schwebt in einer Flüssigkeit, die in einem äusseren Körper oder Gehäuse mit innen und aussen kugeliger Gestalt enthalten ist, wobei die Lagerung so aufgebaut wird, dass beide Kugeln sich praktisch in konzentrischer Lage befinden.
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Das vorgenannte Gehäuse ist aus einem durchsichtigen Material gefertigt und hermetisch verschlossen mit Ausnahme einer an der Grundfläche des Gehäuses verborgenen Öffnung, die von einer linsenförmigen
Trennwand aus Gummi oder ähnlichem Material verschlossen ist, durch die die Flüssigkeit injiziert wird, wobei gleichzeitig der Druck zum Zwecke der genauen Regulierung des Eintauchens der Magnetkugel so eingestellt wird, dass die Magnetkugel annähernd schwebt.
Die Höheneinstellung der Aufhängung wird erzielt, wenn während des Injizierens der Flüssigkeit die- se durch die in der Magnetkugel vorhandene Öffnung in die Magnetkugel eindringt, wodurch sie den in der Magnetkugel herrschenden Luftdruck erhöht, indem ein Teil des Hohlraumes der Magnetkugel sich mit Flüssigkeit füllt. Sobald Gleichgewicht erzielt ist, wird die Trennwand mit Hilfe einer Kunststoff- dichtung verstärkt.
Die Luftkammer ist also das wesentliche Merkmal zur genauen Aufhängung in der Tragflüssigkeit und gewährleistet das Arbeiten des Gerätes an jedem beliebigen Ort, dessen Höhe, Klima und sonstige Bedin- gungen am vorgenannten Flüssigkeitsvolumen merkbare Veränderungen erzeugen.
Die Magnetkugel trägt auf ihrer äusseren Oberfläche an der Äquatorzone die Zeichen der drehbaren - Teilung eingraviert, die durch das unverändert bleibende Gehäuse hindurch abgelesen werden können, wobei an einer bequem sichtbaren Stelle des Gehäuses ein Bezugsstrich und sonstige Bezugszeichen vor- gesehen sind, die zum Bestimmen von mit der Höhe, der Steigung oder sonstigen Daten wie beispielsweise der Orientierung, zusammenhängenden Winkeln nützlich sind.
Die Magnetkugel hält ihre Äquatorzone stets horizontal, wodurch sie praktisch einen künstlichen Horizont bildet, der das Ablesen an den vorgenannten Bezugszeichen erleichtert und der zum Zweck der besseren Koinzidenz mit der Äquatorlinie, d. h. der Mittellinie dieser Zone, durch einen gut sichtbaren,
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Volumensänderungendass dadurch die Funktion des Gerätes nicht beeinflusst wird. Im übrigen gleichen sich derartige Änderun- gen zum Teil selbst aus. Erschütterungen, Beschleunigungen und Verzögerungen sind insoweit vorteilhaft, weil dadurch die Magnetkugel von der Wandung dann losgerüttelt wird, wenn sie an der Wandung anlie- gen sollte. Gerade durch kleine Erschütterungen bleibt die freie Beweglichkeit der Magnetkugel erhalten (Reibung der Bewegung ist stets kleiner als Reibung der Ruhe).
Die magnetischen Kräfte infolge der Inklination sind im Verhältnis zur Unwucht der Magnetkugel, also im Verhältnis zu den durch die Schwerkraft bedingten Richtkräften vollkommen belanglos.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der beispielsweisen Ausführungsform der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Die Figur zeigt einen Mittenschnitt des betriebsfertigen Aufhängungssystems in Seitenansicht.
In der Figur ist das Gehäuse mit 1 bezeichnet, und 2 ist die Magnetkugel, deren Magnet 3 in exzentrischer Lage in Haltern 4 befestigt ist, die es gestatten, dem Magneten zu seiner besseren Wirkung und gründlichen Befestigung die bestgeeignete Länge zu geben. 5 bedeutet die der Luftkammer 6 in der Kugel 2 zugeordnete Ausgleichsöffnung.
Der Körper 1 setzt sich in einem tangential zu seiner inneren kugeligen Oberfläche verlaufenden zylindrischen Körper 7 fort. Dieser zylindrische Fortsatz enthält Befestigungsmittel zum Halten eines zusätzlichen Bodens 8, mit dem die kugelige Höhlung des Körpers 1 ergänzt wird, wobei die Befestigungsmittel Schwalbenschwanznuten 9 und 10 oder beliebige ähnliche Mittel sein können, mit der Massgabe, dass der zusätzliche Boden 8 einen senkrecht zu seiner Ebene stehenden Durchlass 11 hat, der von einer Gummi- oder ähnlichen Trennwand 12 verschlossen ist, durch die zum Injizieren der Flüssigkeit in den zwischen den beiden Kugeln 1 und 2 enthaltenen Raum eine Injektionsnadel hindurchgestossen werden kann.
Die abdichtende Verschlussvorrichtung weist auch eine den Durchlass 11 abdeckende und die Trennwand 12 verstärkende Kappe 14 auf.
An der Aussenseite ist ein die äussere Befestigungsvorrichtung darstellender Saugnapf vorgesehen, der eine federnde konkave Scheibe 15 aus geeignetem biegsamem Material enthält, die eine seitliche Klemmkante 16 aufweist, gegen die die Kante des Körpers 17 passt, die die mit Gewinde zu versehende und zu verkittende Befestigungs-und Verschlussfläche bildet.
Die Scheibe 15 steht mit dem Rand 18 über den Durchmesser des Körpers 17 hinaus vor, wobei der Rand 18 das Glied zur Betätigung der Mutter 19 ist, mit der die Kante befestigt wird, während im Saugnapf ein Vakuum verbleibt, durch das die Befestigung des Gerätes besonders zuverlässig wird.
Die die Gummi- oder sonstige Trennwand 12 bildende Scheibe liegt in der Nähe der Innenwand des Bodens 8, damit, falls sie aus irgendeinem Grunde zerstört werden sollte, die Luft, die in das Gerät eindringen könnte, daran durch den Stöpsel gehindert wird, so dass jede Veränderung im inneren Luftdruck der Kugel 2 vermieden wird.
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Die in der Figur gezeigte Lage entspricht dem Fall, in dem die Grundfläche auf einer ebenen Oberfläche ruht. Die Äquatorlinie 20 der Magnetkugel 2 bleibt aber auch bei einer anderen Lage des Gehäuses stets horizontal.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Kompass, dessen Magnet im Inneren eines rotationssymmetrischen Hohlkörpers befestigt ist, der zur Gänze in eine Flüssigkeit eintaucht, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Hohlkörper eine im wesentlichen kugelförmige Aussenfläche besitzt, von einem Gehäuse umschlossen ist, dessen Innenfläche ebenfalls im wesentlichen kugelförmig ist und den Hohlkörper mit geringem Abstand umschliesst, wobei der gesamte Zwischenraum zwischen Hohlkörper und Gehäuse mit einer Flüssigkeit erfüllt und mit dem Innern des Hohlkörpers durch eine Bohrung verbunden ist, dass weiters der Magnet innerhalb des Hohlkörpers unterhalb von dessen Mittelebene angeordnet und der Hohlkörper soweit mit Flüssigkeit gefüllt ist,
dasser in der ihn umgebenden Flüssigkeit annähernd schwebt und hiebei infolge des exzentrisch gelagerten Magneten eine stabile Gleichgewichtslage einnimmt.
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compass
The invention relates to a compass, the magnet of which is fastened inside a rotationally symmetrical hollow body which is completely immersed in a liquid.
There are already known hydrostatic suspensions for compasses. However, these use liquids of different specific weights and need guides, rollers, a perforated plate or centering pins above and below, or fine tension wire for centering so that the movement is not free. Air chambers are also used to compensate for the changes in volume of the liquids, or the devices are open at the top, which in turn means that the possible tilting is very low.
In contrast, in the compass according to the invention, the hollow body has an essentially spherical outer surface and is enclosed by a housing, the inner surface of which is also essentially spherical and encloses the hollow body at a small distance, the entire space between the hollow body and the housing being filled with a liquid and with the Inside the hollow body is connected by a bore. Furthermore, the magnet is arranged within the hollow body below its center plane and the hollow body is filled with liquid to such an extent that it almost floats in the liquid surrounding it and thereby assumes a stable equilibrium position due to the eccentrically mounted magnet.
The characteristics and advantages of this arrangement can be carried out as follows:
1. Sensitivity: The compass according to the invention with a single needle of large mass has a large magnetic moment. The pivot point friction of the usual compasses is eliminated in the compass according to the invention, since the needle is suspended with the aid of a layer of a frost-proof suspension fluid which does not have a damping effect as in other compasses with tilting magnetic needle suspension.
2. Inertia: In the compass according to the invention, the inertia is very high, and it is completed not only by the drag effect of the fluid friction, but also by the mechanical mass of the magnetic needle and the rotatable graduation. This inertia brings about a considerable readability, so that the compass according to the invention can adapt to the most sudden inclinations or changes.
3. Stability: The floating suspension allows the perpendicular to the center of the suspension to run through the center of gravity regardless of the magnetic inclination. The ability to adapt to all tilting positions eliminates the need for a housing suspension.
The three factors that determine the accuracy of a magnetic compass are improved by the hydrostatic suspension compared to compasses that use conventional pivot point and cardan suspensions.
The parts that make up the whole of the magnetic compass are as follows: A movable, scale-forming graduation, which can be called a magnetic ball, made of a light and opaque material with a hollow construction, in which a magnet of great mass is inserted, which also acts as an orienting one Magnetic needle and acts as ballast for immersion and stability. The ball has an opening at its lower pole, which is closest to the magnet.
The magnetic ball floats in a liquid that is contained in an outer body or housing with a spherical shape on the inside and outside, the bearing being constructed in such a way that both balls are practically in a concentric position.
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The aforementioned housing is made of a transparent material and is hermetically sealed with the exception of an opening hidden on the base of the housing, which is formed by a lens-shaped opening
Partition made of rubber or similar material, through which the liquid is injected, is closed, at the same time the pressure for the purpose of precisely regulating the immersion of the magnetic ball is adjusted so that the magnetic ball almost floats.
The height adjustment of the suspension is achieved when, while the liquid is being injected, it penetrates the magnetic ball through the opening in the magnetic ball, which increases the air pressure in the magnetic ball by filling part of the cavity of the magnetic ball with liquid. As soon as equilibrium is achieved, the partition is reinforced with the help of a plastic seal.
The air chamber is therefore the essential feature for precise suspension in the carrier fluid and ensures that the device can work at any location whose height, climate and other conditions produce noticeable changes in the aforementioned volume of fluid.
On its outer surface at the equatorial zone, the magnetic ball has the signs of the rotatable graduation engraved, which can be read through the unchanged housing, with a reference line and other reference symbols being provided at a conveniently visible point on the housing, which are used to determine angles related to altitude, incline or other data such as orientation are useful.
The magnetic ball always keeps its equatorial zone horizontal, whereby it practically forms an artificial horizon, which makes it easier to read the aforementioned reference signs and which, for the purpose of better coincidence with the equator line, i.e. H. the center line of this zone, through a clearly visible,
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Volume changes so that the function of the device is not affected. Incidentally, changes of this kind partially offset each other. Vibrations, accelerations and decelerations are advantageous because they shake the magnetic ball loose from the wall when it should be in contact with the wall. The free mobility of the magnetic ball is retained precisely by small vibrations (friction of movement is always less than friction of rest).
The magnetic forces resulting from the inclination are completely irrelevant in relation to the unbalance of the magnetic ball, i.e. in relation to the directional forces caused by gravity.
The invention is described below with reference to the exemplary embodiment of the accompanying drawing.
The figure shows a center section of the ready-to-use suspension system in side view.
In the figure, the housing is denoted by 1, and 2 is the magnetic ball, the magnet 3 of which is fastened in an eccentric position in holders 4, which allow the magnet to be given the most suitable length for its better effect and thorough fastening. 5 means the compensation opening assigned to the air chamber 6 in the ball 2.
The body 1 continues in a cylindrical body 7 running tangentially to its inner spherical surface. This cylindrical extension contains fastening means for holding an additional base 8 with which the spherical cavity of the body 1 is completed, the fastening means being dovetail grooves 9 and 10 or any other similar means, provided that the additional base 8 is perpendicular to it Has a level passage 11 which is closed by a rubber or similar partition wall 12, through which an injection needle can be pushed to inject the liquid into the space contained between the two balls 1 and 2.
The sealing closure device also has a cap 14 covering the passage 11 and reinforcing the partition wall 12.
On the outside there is provided a suction cup which represents the external fastening device and which contains a resilient concave disc 15 made of suitable flexible material which has a lateral clamping edge 16 against which the edge of the body 17 fits the fastening which is to be threaded and cemented -and closure surface forms.
The washer 15 projects with the edge 18 beyond the diameter of the body 17, the edge 18 being the member for actuating the nut 19 with which the edge is fastened, while a vacuum remains in the suction cup by which the fastening of the device becomes particularly reliable.
The disk forming the rubber or other partition wall 12 lies close to the inner wall of the base 8 so that, if it should be destroyed for any reason, the air which could enter the device is prevented from it by the plug, so that any change in the internal air pressure of the ball 2 is avoided.
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The position shown in the figure corresponds to the case in which the base rests on a flat surface. The equator line 20 of the magnetic ball 2 always remains horizontal even if the housing is in a different position.
PATENT CLAIMS:
1. Compass, the magnet of which is fastened inside a rotationally symmetrical hollow body which is completely immersed in a liquid, characterized in that this hollow body has an essentially spherical outer surface, is enclosed by a housing, the inner surface of which is also essentially spherical and the Enclosing the hollow body at a small distance, the entire space between the hollow body and the housing being filled with a liquid and being connected to the interior of the hollow body by a bore, so that furthermore the magnet is arranged inside the hollow body below its center plane and the hollow body is filled with liquid to the extent that it is ,
that it almost floats in the liquid surrounding it and thereby assumes a stable equilibrium position due to the eccentrically mounted magnet.