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Kreiselkompaß
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Die Erfindung betrifft einen Kreiselkompaß der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 angegebenen Bauart.
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Bei einem bekannten Kreiselkompaß dieser Art (DE-OS 26 27 037) besteht
der Lotfühler aus einem am Kreiselgestell schwenkbar gelagerten Pendel,--an dem
Magnete angeordnet sind, die auf den Kreiselläufer mittels ihrer anziehenden Kraft
die Führmomente ausüben. Dieser bekannte Kreiselkompaß zeichnet sich dadurch aus,
daß der Lotfühler die Führmomente durch unmittelbare Einwirkung auf den Kreiselläufer
erzeugt statt, wie'ebenfalls bekannt (DE-PS 23 05 663), elektrische Signale zu erzeugen,
die ihrerseits Führmotoren steuern.
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Der bekannte Kreiselkompaß nach DE-OS 26 27 037 hat jedoch noch drei
wesentliche Nachteile: (1) Der Ausschlag des schwenkbar gelagerten Pendels verändert
die Gasströmungen in der Umgebung des Kreiselläufers und kann dadurch unerwünschte
Driftmomente erzeugen; (2) um die Kompaßfunktion auch. bei Verkantung gegen die
Vertikale um die Spinachse zu erhalten, muß z.B. die Pendelaufhängung zusätzlich
um die Spinachse schwenkbar ausgestaltet werden, was einen erhöhten Aufwand bedeutet;
(3) um den Schlingerfehler zu unterdrücken, muß das Pendel sehr stark gedämpft werden,
wozu ebenfalls Aufwand und ein relativ großer Bauraum erforderlich sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreiselkompaß der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Bauart unter Wahrung seiner Vorzüge so
auszugestalten, daß die genannten Nachteile vermieden werden.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 angegebene Ausgestaltung gelöst.
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Diese ausgestaltung zeichnet sich auch durch große Einfachheit und
hohe Betriebssicherheit aus.
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In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
angegeben.
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Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil auf einen Kreiselkompaß
anwendbar, bei dem, wie in der DE-OS 26 27 037 beschrieben, der Kreiselläufer mit
seiner im Kreiselgestell gelagerten Welle zu gemeinsamen Umlauf durch ein Federkardangelenk
verbunden ist, das dynamisch abgestimmt ist und daher kein Rückstellmoment auf den
Kreiselläufer ausübt, wenn die Umlaufachse des Kreiselläufers aus ihrer gleichachsigen
Lage zur Antriebswelle vorübergehend abwandert.
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In den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht sind, zeigen Fig. 1 schematisch das Kreiselgestell und
seine Aufhängung, Fig. 2 einen lotrechten Längsschnitt durch das in Fig. 1 gezeigte
Kreiselgestell, in welchem der den Lotfühler bildende verschiebbar geführte Körper
bei waagerechter Lage der Kreiselläuferachse symmetrisch zu der Ebene -III-III gelegen
ist, welche die Kardanachsen des Federkardangelenks aufnimmt, Fig. 3 den Schnitt
durch die Nabe des Kreiselläufers in der Ebene III-III, Fig. 4 einen waagerechten
Längsschnitt durch das Kreiselgestell einer abgeänderten Ausführungsform des Kreiselkompasses,
bei der der den Lotfühler bildende verschiebbare Körper in erheblichem Abstande
von der die Kardanachsen aufnehmenden Ebene angeordnet ist und bei der Magnete zusätzliche
Führmomente ausüben,
Fig. 5 einen den rechten Teil der Fig. 4 entsprechenden
Längsschnitt einer Ausführungsform, die sich von derjenigen der Fig. 4 durch eine
andere Ausgestaltung der Magnete unterscheidet und Fig. 6 ein Diagramm für den Verlauf
der Schwingungsdauer und des Dämpfungsmaßes in Abhängigkeit von der geographischen
Breite P.
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In einem schiffsfesten Gehäuse 10 ist ein Kardanrahmen 12 mittels
zweier Zapfen 14 und 16 um eine Azimutachse 18 drehbar gelagert, die parallel zur
Hochachse des Schiffes verläuft.
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Der Zapfen 14 trägt einen Abgriff 20, der den Azimutwinkel zwischen
dem Rahmen 12 und dem Schiff abgreift und als elektrisches Signal weitergibt. Der
Azimutwinkel kann durch eine parallel zu dem Abgriff angeordnete Kompaßrose angezeigt
werden.
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Um eine zur Azimutachse 18 rechtwinklig verlaufende Achse 2 schwenkbar
ist durch zwei gleichachsige Zapfen 24 und 26 im Rahmen 12 das Kreiselgestell 28
gelagert, das den in Fig. 1 nich dargestellten Kreiselläufer 30 trägt.
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Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat
der Kreiselläufer im Verhältnis zu den Drehwinkeln des Schiffes im Seegang nur eine
geringe. Auslenkfreiheit im Kreiselgestell 28. Daher muß das Kreiselgestell 28 durch
drehbare Lagerung vom Schiff entkoppelt sein und dem Kreiselläufer durch Rahmennachführregler
nachgeführt werden. Zu diesem Zweck sind zwei Nachführregler mit der Regelelektronik
21 und dem Stellmotor 23 für die Kippachse 22 und der Regelelektronik 25 und dem
Stellmotor 29 für die Azimutachse 18 vorgesehen. Unter Nutzung der Signale der in
Fig. 1 nicht dargestellten Kreiselabgriffe führen die beiden Nachführregler das
Kreiselgestell 28 dem Kreiselläufer nach und sorgen dafür, daß die Auslenkung des
Kreiselläufers gegenüber dem Kreiselgestell 28 auf kleine Werte beschränkt bleibt.
Die Auslenkungen liegen bei dynamisch abgestimmten Kreiseln in der Größenordnung
von
Bogensekunden.
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Die Kreiselabgriffe sind in Fig. 2 dargestellt. Es handelt sich dabei
um induktive Winkelabgriffe, von denen der eine um die zur Zeichenebene senkrechte
Achse wirksame in Gestalt von Abgriffspulen 19 dargestellt ist, während die zur
anderen Meßachse gehörenden Abgriffspulen vor und hinter der Zeichenebene angeordnet
sind.
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Der Kreiselläufer 30 ist mit seiner Antriebswelle 32 zu gemeinsamen
Umlauf durch ein Federkardangelenk 34 derart gekuppelt, daß er um jede zweier Kardanachsen
pendeln kann, die in der Ebene III-III die Achse der Läuferwelle 32 schneiden, wobei
sich die eine dieser beiden Kardanachsen rechtwinklig zur anderen und zur Achse
der Läuferwelle 32 erstreckt.
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Das Kreiselgestell 28, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
als ein zylindrischer Topf ausgestaltet ist, trägt auf seinem Rand 36 einen auf
ihm befestigten ringförmigen Körper 38, der den Stator 40 des Kreiselläufermotors
aufnimmt.
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Der Läufer 42 ist auf dem Ende der Kreiselläuferantriebswelle 32 starr
befestigt. Außerdem nimmt der Ring 38 die Wälzlager 44 auf, mit denen die Welle
32 im Kreiselgestell 28 gelagert ist.
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Insoweit entspricht die beschriebene Bauart dem bekannten Stande
der Technik.
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Im Unterschied zu diesem besteht jedoch der- Lotfühler aus einem
vom Kreiselläufer 30 getragenen und in dessen Achsrichtung verschiebbar geführten
Körper 46, der nachgiebig in der Lage gefesselt ist, in der er den gemeinsamen Schwerpunkt
von ihm selbst und dem Kreiselläufer 30 mit dem Mittelpunkt zusammenfallen läßt,
in welchem die Achse des Kreiselläufers 30 die Ebene III-III durchdringt. Bei einer
Neigung dieser Kreiselläuferachse verschiebt sich dieser Körper 46 längs der
Kreiselläuferachse.
Das hat dann die Wirkung, daß dieser Körper 46 durch sein Gewicht das Führmoment
auf den Kreiselläufer ausübt, das die Präzession in die Meridianebene bewirkt.
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Beim dargestellten Ausführungsbeis-piel erfolgt die nachgiebige Fesselung
des verschiebbaren Körpers 46 dadurch, daß auf dessen Enden Schraubendruckfedern
48 einwirken, die sich an dem Kreiselläufer 30 abstützen. Zum ringförmigen Kreiselläufer
30 gehört nämlich ein topfförmiges Zwischenstück 50, dessen Rand innen an einem
Flansch 52 des Kreiselläufers befestigt ist und dessen Boden ein Führungsrohr 54
trägt. Die Blattfedern des Kardangelenks 34 sind durch eingearbeitete Schlitze aus
der Wandung eines topfförmigen Körpers 56 herausgearbeitet, dessen Boden starr an
der Antriebswelle 32 sitzt und dessen zylindrische Wand in den Raum zwischen dem
Kreiselläufer 30 und dem Zwischenkörper 50 hineinragt und mit ihrem Rand an dem
Flansch des Kreiselläufers 30 starr befestigt ist.
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Das vom verschiebbaren Gewicht 46 auf den Kreiselläufer ausgeübte
Führmoment wirkt um die waagerechte Führachse rechtwinklig zur Kreiselläuferachse
und ist der Elevation £ der Kreiselläuferachse verhältnisgleich nach
In dieser Formel ist H = Kreiseldrall
Eigenkreisfrequenz der Kompaßschwingung Erdrate geographische Breite Elevation der
Kreiselläuferachse regen die Horizontebene
Die Achse dieses Führmoments
muß zur Veriiieidung einer unzulässlgen Veränderung der Dämpfung der Kompaßschwi
ngungen im zeitlichen Mittel mit einer Genauigkeit v-on + 10 waagerecht gehalten
werden. Dies gilt im besonderen auch bei einer Verkantung des Kompasses um die Kreiselläuferachse,
wie sie infolge einer Krängung des Schiffes eintritt.
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Da der zeitliche Mittelwert des Krängungswinkels durch Wind-und Trimmeinflüsse
erheblich größer als 10 werden kann und in Sonderfällen, z.B. durch Verrutschen
der Ladung, Werte von 20 - 30° übersteigen kann, ergibt sich die Unteraufgabe, die
hinreichend genaue waagerechte Lage der Führmomentachse im zeitlichen Mittelwert
zu gewährleisten.
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Das verschiebbare Gewicht 46 löst sowohl die Aufg-abe, das Führmoment
entsprechend der Formel (1) zu bemessen, als auch die Unteraufgabe, die Achse waagerecht
zu halten, um die dieses Führmoment wirkt.
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Das ergibt sich aus fqlgendem: Ein Elevationswinkel E der Kreiselläuferachse
erzeugt eine axiale Verschiebung des Körpers 46 von annähernd ZF Y mF 9 E / c (5)
z F m mit mF = Masse des Körpers 46 c = kombinierte Axialsteifheit der beiden Federn
48 und ein proportionales Schweremoment 2 2 MR Z mF g E / c, (6) das als Richtführmoment
GR im Sinne der Gleichung (1) wirkt
Nun sei erläutert, durch welche
Ausgestaltung der beschriebenen Anordnung der "interkardinale Schlingungsfehler"
des Kreiselkompasses unterdrückt wird. Dieser Fehler entsteht al Kreuzkopplungseffekt
bei Einwirkung horizontaler Wechselbeschleunigungen - durch Seegang - gleicher Frequenz
in den Richtungen parallel und senkrecht zur Kreiselläuferachse. Das bedeutet bei
eingeschwungenem Kompaß Beschleunigungen gleichzeitig in Nord-Süd- und Ost-West-Richtung.
Da die größten Horizontalbeschleunigungsamplituden in der Regel durch die Rollschwingung
des Schiffes aufgrund dessen entstehen, daß der Kompaß in einem Abstand oberhalb
oder, seltener, unterhalb der Rollachse eingebaut ist, erreicht dieser Fehler seine
Werte auf interkardinalen Kursen 0 größten Werte auf interkardinalen Kursen - 45°,
135 usw. -, woraus sich sein Name erklärt.
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Der Fehler ist gegeben durch
mit #s = dauernde Azimutfehlweisung durch die Horizontalbeschleunigungen ax, ay
axm, aym = Amplituden der gleichfrequenten Horizontalbeschleunigungen in Nord-Süd-und
Ost-West-Richtung çax ay = Phasenwinkeldifferenz der Schwingungen a xm und a ym
g = Schwerebeschleunigung und erreicht bei üblichen Seegangs- und Aufstellungsbedingungen
je nach Kompaßauslegung und geographischer Breite Werte zwischen 100 und 10000.
Zu seiner Unterdrückung ist die Wirkung horizontaler Wechsel beschleunigungen in
Richtung der Kreiselläuferachs das Richtmoment hinreichend zu filtern.
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Zu diesem Zweck ist das Rohr 54 hermetisch verschlossen und teilweise
mit einer Flüssigkeit gefüllt, die sich bei Drehung des Kreiselläufers, wie bei
58 dargestellt, an die Außenwandung des Rohres anlegt. Infolge der schnellen Drehung
des Kreiselläufers um seine Achse schwimmt der verschiebbare Körper 46, ohne dabei
die Innenwandung des Rohres 54 zu berühren.
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Voraussetzung dafür ist es, daß die Dichte des verschiebbaren Körpers
auf seine Außenkonturen bezogen nicht mehr als das 1 1/2-fache der Dichte der Flüssigkeit
beträgt. Die Federn 48 sind vorzugsweise aus einem solchen Werkstoff hergestellt,
daß sie ebenfalls ohne Berührung der Wandungen in der Flüssigkeit schwimmen.
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Damit ist eine sehr leichteunddefinierte Verschiebbarkeit des Körpers
46 innerhalb des Rohres 54 gegeben. Der Körper 46 verschiebt sich wegen seiner Federfesselung
unter der Wirkung axialer Kräfte um einen kraftproportionalen Weg.
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Der Körper 46 hat eine axiale Bohrung 60, die einen Ausgleich der
Gasvolumina auf beiden Seiten gestattet. Vorzugsweise ist diese Bohrung von ihrer
Mitte nach den Enden hin kegelig erweitert. Das hat zur Folge, daß Teile der Flüssigkeit,
die sich beispielsweise bei Stillstand des Kreisels in der Bohrung fangen können,
nach dem Einschalten durch die Zentrifugalwirkung der Drehung schnell abgeschleudert
werden.
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Die Abmessungen des Rohres 54 und des verschiebbaren Körpers 46 sind
so gewählt, daß der Verschiebung des Körpers in dem Rohr durch die Flüssigkeitsreibung
in dem Spalt zwischen Körper und Rohr ein viskoser Widerstand entgegengesetzt wird,
der eine Filterung der läuferachsp&rallelen Wechselbeschleunigungen in ihrer
Wirkung auf die Verschiebung des Körpers 46 bewirkt. Diese Filterung reicht dann
aus, wenn für die Verschiebung des Körpers 46 eine Zeitkonstante zwischen 25 und
50 Sekunden wirksam wird. Dabei ist berücksichtigt, daß sich diese Anordnung einem
System erster Ordnung nähert, in welchem neben der Amplitudenunterdrücku-ng ein
für die Schlingerfehlerunterdrückung günstiger
Phasenwinkel zwischen
Beschleunigungsschwingung und Körperverschiebung von fast 900 einstellt.
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Die unter der Wirkung des Führmomentes entstehende Kompaßschwingung
muß durch zusätzliche MaBnahmen hinreichend gedämpft werden, um ein schnelles Einschwingen
in die Meridianrichtung zu gewährleisten. Das ist sowohl nach dem Einschalten des
Kompasses wie nach Störungen zum Beispiel durch Schiffsmanöver, wichtig. Diese Dämpfung
kann durch Ausüben eines dem Führmoment proportionalen wesentlich kleineren Dämpfmomentes
MD erreicht werden, das auf den Kreiselläufer um die vertikale Achse wirkt. Diese
Art der Dämpfung ist als "Vertikaldämpfung" bekannt.
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Für die Begrenzung der Kompaßfehler ist es von entscheidender Bedeutung,
daß die Nullpunkte des Richtführmomentes MR und des Dämpfmomentes MD in ihrer gegenseitigen
Lage in hohem Maße stabil bleiben. Die Nullpunkte sind hierbei diejenigen Elevationswinkel
E , bei denen das Richtmoment um die waagerechte Achse und das Dämpfmoment um die
lotrechte Achse durch Null gehen. Eine Veränderung des Abstandes der beiden Null-Lagen
gegeneinander um einen Wert te erzeugt einen Azimutfehler
der bei üblicher Auslegung je nach geographischer Breite das 12- bis 100-fache der
relativen Nullpunktsveränderung beträgt.
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Um die Stabilität der Nullpunktsdifferenz ae sicherzustellen, wird
für die Dämpfmomenterzeugung ein Mechanismus vorgesehen, der von derselben Verschiebung
des Körpers 46 Gebrau macht wie die Richtmomenterzeugung.
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Die Vertikalität der Dämpfmomentachse ist nicht im gleichen Maße
kritisch wie die Horizontalität der Richtmomentachse, da das Dämpfmoment nur einen
Bruchteil des Richtmomentes beträgt und seine Oberkopplung auf die horizontale Achse
nur eine verhältnismäßig geringe Veränderung der Kompaßeigenfrequenz ohne weitere
nachteilige Effekte bewirkt.
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Aufgrund dessen ist die Erzeugung des Dämpfmomentes mit Hilfe einer
kreiselgestellfesten Anordnung, die bei Verkantung des Kompasses um die Kreiselläuferachse
um Krängungswinkel bis zu beispielsweise 300 eine entsprechende Richtungsänderung
der Dämpfmomentachse erzeugt, zulässig. Eine Ausnahme bilden Schuler-abgestimmte
Kompasse, bei denen die Schwingungsdauer verhältnismäßig genau eingehalten werden
muß, die aber für Kompasse relativ einfache Anforderungen wie die hier in Rede stehenden
ohnehin nicht die zweckmäßigste Auslegung darstellen.
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Der Mechanismus für die Dämpfmomenterzeu-gung wird bei dem in Fig.
2 gezeigten Ausführungsbeispiel von einem am Boden des topfförmigen Gestells 28
angeflanschten rohrförmigen Halter 62 getragen, der in den Zwischenraum hineinragt,
welcher außen vom Zwischenstück 50 und innen vom Rohr 54 begrenzt ist. Dieser rohrförmige
Halter trägt auf seiner inneren Wandung einen stabförmigen Dauermagneten 64, der
sich parallel zur Achse des Rohres 54 und in der gleichen Höhenlage wie diese Achse
erstreckt und eine solche Länge hat, daß er die Eigenlänge und den Verschiebungsbereich
des Körpers 46 hinreichend überdeckt. In diesem ganzen Bereich erzeugt dieser Magnet
64 ein Magnetfeld, das über seine ganze axiale Länge hin in hohem Maße homogen ist.
Der verschiebbare Körper 46 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem ferromagnetischen
Stoff und wird daher von dem Dauermagneten 64 in waagerechter Richtung angezogen.
Um das Magnetfeld moglichst gleichmäßig zu gestalten, kann der Dauermagnet 64 auf
der dem Rohr 54 zugewandten Seite einen Pol schuh 66 aus einem weichmagnetischen
Stoff tragen.
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Der rohrförmige Träger 62 schirmt das Magnetfeld gegen die übrigen
Kreiselbauteile ab. Um Wirbelstromeffekte in den vom rohrförmigen Träger 62 umschlossenen
Bauteilen zu vermeiden, bestehen diese aus einem elektrisch schlecht leitenden Baustoff,
zum Beispiel das Rohr 54 aus Glas und der verschiebbare Körper 46 aus Ferrit.
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Die waagerechte Kraft, die der Dauermagnet 64 auf den verschiebbaren
Körper 46 ausübt, ist also bei unverkantetem Kreiselgestell waagerecht gerichtet.
Somit wird das durch diese Kraft auf den Kreiselläufer wirkende Führmoment MD allein
durch die axiale Lage des verschiebbaren Körpers 46 bestimmt, ebenso, wie dies für
das Richtführmoment MR gilt. Weil das Kreiselgestell 28, mit dem der Dauermagnet
64 starr verbunden ist, sehr genau dem Kreisel läufer 30 und dem mit diesem starr
verbundenen Rohr 54 nachgeführt wird, bleibt die horizontale Anziehungskraft in
hohem Maße konstant.
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Die symmetrische Lage des Körpers 46 zur Ebene III-III bei waagerechter
Stellung der Kreiselläuferachse führt notwendiger weise zu einem großen Durchmesser
des Kardanfedergelenks 34 und erfordert die Anordnung des Zwischenstücks 50. Daraus
ergeben sich unter Umständen Nachteile für die Stabilität des Kreiselläufers. In
Fig. 4 ist nun ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem das Zwischenstück
50 fortfällt und daher das Kardanfedergelenk einen wesentlich kleineren Durchmesser
erhält.
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Bei dieser Ausführungsform ist nämlich das den verschiebbaren Körper
46 führende Rohr 54 in einem axialen Abstand vom Federkardangelenk 34 am Kreiselläufer
30 einseitig befestigt.
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Zu diesem Zweck hat das Rohr 54 an seinem inneren Ende einen Flansch
70, der an dem Flansch 52 des Kreiselläufers 30 angeschraubt ist.
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Befindet sich der verschiebbare Körper 46 in seiner
veranschaulichten
Mittelstellung, dann liegt der gemeinsame Schwerpunkt des Kreiselläufers 30 einschließlich
der an diesem befestigten Teile und des verschiebbaren Gewichts 46 an der Stelle,
an der die Kreiselläuferachse die Mittelquerebene des Kardangelenks 34 durchdringt.
Dann ist das Führmoment MR gleich Null. Um einen Nullpunkt auch für das Dämpfmoment
MD zu erzeugen, trägt der rohrförmige Halter 62 gegenüber dem Stabdauermagnet 64
auf seiner Innenwandung einen Magneten 72 mit einem Pol schuh 74 aus Weicheisen.
Gegenüber diesem Magneten 72 befindet sich ein aus Ferrit bestehender Anker 76,
der an dem vom Kreiselläufer 30 abgewandten Ende des Rohres 54 befestigt ist. Der
in radialer Richtung magnetisierte Magnet 72 übt durch seine auf den Anker 76 wirkende
Anziehungskraft ein Drehmoment auf den Kreiselläufer 30 aus, das ebenso groß ist,
wie das vom radial magnetisierten Magneten 64 auf den Kreiselläufer bei der Mittelstellung
des verschiebbaren Körpers 46 ausgeübte Führmoment MD. Dieses Moment wird daher
zu Null, wenn der verschiebbare Körper 46 seine Mittelstellung einnimmt.
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Den konstruktiven und stabilitätsmäßigen Vorteilen stehen bei dieser
Anordnung funktionelle Nachteile gegenüber in Gestalt einer geringeren Langzeitstabilität
des Dämpfmoment-Nullpunkts z.B. durch unterschiedliche Alterung der beiden Magnete
64 und 72, eines gewissen Einflusses der Auslenkung und etwas höheren Kalibrieraufwandes
zur Herstellung der Anfangs-Obereinstimmung der Nullpunkte von Richt- und Dämpfmoment.
Die Nullpunktveränderung durch unterschiedliche Alterung der Magneten kann dadurch
ausgeschaltet werden, daß man die in radialer Richtung magnetisierten Dauerniagnete
64 und 72 durch Elektromagnete ersetzt, oder durch die später beschriebene Variante
nach Fig. 5.
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Kompasse der beschriebenen Bauart haben typisch von der
geographischen
Breite 9 abhängige Schwingungsdauer T0 = 2t/so und bei permanentmagnetischer Dämpfanordnung
auch gleichermaßen von der Breite abhängige Dämpfung.
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Sowohl die Schwingungsdauer T0 wie das Dämpfungsmaß D sind proportional
zu
Sie verändern sich zwischen + = 0 und + = 750 fast um den Faktor 2. Den Verlauf
zeigt das Diagramm der Fig. 6 Trotz der Breitenabhängigkeit hat ein solcher Kompaß
in einem großen Breitenbereich gut brauchbare Eigenschaften.
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Die Tabelle zeigt ein Auslegungsbeispiel:
| Geographische Breite ¢ o° 45° 600 75° 80° |
| 1/fF5SF 1 1,19 1,41 1,97 2,40 |
| Eigenschwingungsdauer min |
| Dämpfungsmaß 0,7 0,83 0,99 1,38 1,68 |
Es tritt ein breitenabhängiger Azimutfehler
auf, wobei R den Erdradius bedeutet. Der Breitenfehler beträgt bei der Auslegung
entsprechend der Tabelle mit permanentmagnetischem Dämpfmomenterzeuger 4,880 . sinb
und kann leicht durch eine Tabelle oder durch Rosenverstellung korrigiert werden.
Für eine feste Breite ist er durch Erdratenkompensation über eine feste Axialunwucht
des Kreiselläufers zu Null zu machen.
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Bei elektrischer Dämpfmagneterregung in der Bauart der Fig. 4 kann
durch eine zusätzliche Wicklung auf dem an die Stelle des Magneten 30 tretenden
Elektromagneten ein breitenabhängiges Moment ausgeübt werden, das den Breitenfehler
kompensiert.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können in mannigfacher
Hinsicht
abgewandelt werden.
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So können bei der in Fig. 5 dargestellten Variante der Fig. 4 die
beiden Magnete 64 und 72 durch einen einzigen, gleichermaßen auf den verschiebbaren
Körper 46 und den Anker 76 wirkenden Elektromagneten 164 ersetzt werden, wenn dieser
durch Wechselstrom geeigneter Frequenz erregt wird und der verschiebbare Körper
46 aus einem unmagnetischen, elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt ist. In
diesem Falle übt der Elektromagnet 164 auf den Körper 46 infolge der darin erzeugten
Wirbelströme eine abstoßende und auf den aus Ferrit bestehenden Anker 76 eine anziehende
Kraft aus. Beide Kräfte wirken zusammen in derselben Weise wie die durch die Magneten
64 und 72 in Fig. 4 erzeugten, doch ist der Nullpunkt des so mit einem einzigen
Elektromagneten erzeugten Dämpfmoments weniger abhängig von Alterung und Auslenkung
des Kreiselläufers 30 gegenüber dem Gestell 28.
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Bei Wechselstromerregung des Elektromagneten 164 ist das Rohr 62 zur
Vermeidung unerwünschter Wirbelströme z.B. aus Ferrit herzustellen.
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Auch die Feder 48 in Fig. 2 kann durch eine andere gleichwertige
Anordnung ersetzt werden, z.B. durch eine magnetische Feder.
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