DE303482C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Einer der größten Übelstände bei der Navigierung ist die an Bord eiserner Schiffe oder von Schiffen mit eiserner Ladung durch die vorhandenen großen Eisenmassen hervorgerufene magnetische Beeinflussung des Kompasses, die seine Zuverlässigkeit erheblich vermindert, in manchen "Verhältnissen·, sogar 'ganz aufhebt.

Die Kompasse eines Schiffes müssen mindestens jährlich einmal justiert werden, was gewöhnlich in der .Weise geschieht, daß den Abweichungen durch sogenannte Ausgleich-■ magnete entgegengewirkt wird. Diese Justierung muß oftmals sogar für jede einzelne Reise wiederholt werden, wenn die an Bord genommene Ladung zu stark auf die Kompaßnadel einwirkt. Abgesehen von den durch diese Justierungen und Ausgleichungen verursachten Kosten und Mühen ist schon die Notwendigkeit, sie immer wieder vorzunehmen und zu .wiederholen, eine Quelle der Unsicherheit, die nicht selten dazu führt, daß die Navigierungen fehlerhaft werden und hieraus Grundstöße mit Verlust von Leib und Gut hervorgehen.

Die Erfindung beseitigt jene Übelstände dadurch, daß der Kompaß für äußere Beeinflussungen unempfindlich . gemacht wird, ■ so daß er ausschließlich unter der Einwirkung des Erdmagnetismus bleibt und demzufolge stets einen sicheren Ausschlag gibt,, der sich nur nach der für j eden einzelnen Ort vorhandenen natürlichen Abweichung richtet. Man kennt zwei verschiedene Methoden, um die Kompaßnadel ' unempfindlich zu machen, und es soll im nachstehenden auf diese beiden Methoden eingegangen werden, da sie, obgleich sie sich in verschiedenen Punkten untereinander unterscheiden, doch die Erreichung desselben Zweckes gestatten und auch beide in einer einheitlichen Vorrichtung gleichzeitig angewendet werden können.

Nach der einen Methode" erhält die Kornpaßnadel eine so große Masse, daß die magnetische Wirkung außerhalb vorhandener Eisenmassen nicht imstande ist, die Nadeln aus ihrer vom Erdmagnetismus hervorgebrachten eigentlichen Richtung zum Abweichen zu bringen. Nach der anderen Methode wird die Kompaßnadel exzentrisch zu derjenigen senkrechten Achse aufgehängt, um welche sich die Nadel bei ihren Ausschlägen dreht. Diese beiden Methoden können, wie bereits erwähnt, kombiniert werden, und zwar in der Weise, daß die exzentrisch aufgehängte Kompaßnadel durch entsprechende Vermehrung ihrer Masse auch für die stärksten ungewollten Beeinflussungen genügend unempfindlich wird.

Es ist zwar bekannt, die Einwirkung von schädlichen Nebeneinflüssen durch Vermehrung der Masse der Kompaßnadel abzuschwächen. Demgegenüber liegt das Wesen der Erfindung darin, daß die Kompaßnadel so . aufgehängt ist, daß ihre Beweglichkeit nicht verringert wird, auch wenn das Gewicht der Nadel in außerordentlich hohem Maße vermehrt ist. Leichte Beweglichkeit ist bekannt-Hch eine der Hauptbedingungen, damit der Kompaß mit der erforderlichen Empfindlichkeit arbeiten kann.

Es ist bereits bekannt, die Kompaßnadel

von einer Flüssigkeit tragen zu lassen,. um durch den erzielten Auftrieb den Zapfendruck herabzusetzen. Man hat, für diesen Zweck aber bisher nur Flüssigkeiten wie tyVasser 5 oder Spiritus, d. h. solche von so geringem spezifischen Gewicht,'verwendet, daß nur ein geringer Teil des Gesamtgewichtes der beweglichen Teile ausgeglichen worden ist.

Im Sinne der Erfindung werden Flüssigkeiteh von sehr hohem spezifischen Gewicht unter Anwendung einer eigenartigen Schwimmvorrichtung benutzt. Man kann dann der Kompaßnadel eine so große Masse geben, daß sie praktisch jede gewünschte Unempfindlichkeit gegen äußere magnetische Seiteneinflüsse erhält und trotzdem eine sehr hohe Beweglichkeit besitzt.

Diese Ausführungsform der Erfindung ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß die die Kompaßnadel tragende senkrechte Achse oben und unten von seitlichen Lagern unterstützt und mit einem Schwimmer versehen wird, der in die schwere Flüssigkeit eintaucht und dessen Rauminhalt so bemessen ist, daß bei Berücksichtigung des Gewichtes der angewandten Flüssigkeit das Ganze . schwimmend gehalten wird und die senkrechte Achse nicht von einem Traglager unterstützt zu werden braucht. Hierdurch wird die Drehungsreibung bei den Schwingungen der Nadel auf die ziemlich unbedeutende Reibung zwischen der Achse und den senkrechten Stützlagern einerseits und zwischen dem Schwimmer und der Flüssigkeit andererseits heruntergesetzt.

Die zweite Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich hauptsächlich dadurch, daß die Kompaßnadel exzentrisch zu derjenigen Achse befestigt ist, welche die Drehachse für" die Kompaßrose bildet, so daß sich der Nor.d- und der Südpol der Nadel stets auf derselben Seite der genannten Achse befinden. In diesem Fall kann entweder eine Magnetnadel nur. an der einen Seite der Achse angebracht werden, oder es kann in derselben senkrechten Ebene symmetrisch an jeder Seite der Achse ein solcher Magnet vorhanden sein, wobei stets aber eine solche Entfernung zwischen den einander zugekehrten Polen der in derselben senkrechten Ebene angebrachten Magnete vorhanden sein muß, daß die Nadel (bzw. Nadeln) auf der einen Seite auf die Nadel (bzw. Nadeln) auf der gegenüberstehenden Seite nicht einwirkt. Die Nadel (Nadeln) kann entweder wagerecht 'wie bei gewöhnlichen Schiffskompass«! oder gegen die Lotlinie geneigt angebracht werden. Die Neigung kann nach einem bestimmten Winkel des betreffenden Breitegrades bemessen werden, oder die Nadel kann in der senkrechten Ebene einstell-'bär sein, sei es willkürlich durch Hand oder selbsttätig je nach der Neigung desjenigen Ortes, an dem der Kompaß zunächst gebraucht wird. Sollten die Nadeln wagerecht angebracht sein, so müssen sie an den zwei Seiten der Drehachse so weit voneinander entfernt sein, daß die Nadeln auf jeder Seite wie je ein besonderer Magnet zu betrachten sind ohne Zusammenhang mit den Nadeln auf der entgegengesetzten Seite. Es ist zwar, schon vorgeschlagen worden, die Magnetnadeln in wagerechten Reihen auf jeder Seite der Drehachse zu verteilen; derartige Vorrichtungen haben aber die Nadeln so nahe an- ."■ einandergerückt, daß die Nadeln der beiden Seiten je unter sich wie eine einzelne Nadel zu betrachten sind, welche aus der einen oder anderen Ursache in der Mitte abgebrochen ist, um für die Drehachse Platz zu schaffen. Solche abgebrochene Magnetnadeln wirken gerade so wie eine übliche durchlaufende Nadel ohne solche Kompensation wie bei der Erfindung. ■ ' .

Die Wirkung der exzentrischen Aufhängung zum Kompensieren der Seiteneinflüsse hängt davaon ab, daß, wenn ein an der Seite des Kompasses vorhandener magnetischer Gegenstand bestrebt ist, den' einen Pol, z. B. den Nordpol, anzuziehen und den entgegengesetzten Pol, beispielsweise den Südpol, abzustoßen, hieraus keine Drehung um die Aufhängeachse der Nadel folgen kann, weil die entstehenden Drehmomente einander aufheben. Die Ausgleichung dieser Drehmomente wird noch vollständiger, wenn die Magnetnadeln an jeder Seite der Drehachse angeordnet sind, oder wenn die Nadel nach dem Inklinationswinkel geneigt angebracht wird, da in letzterem Fall keine von der Inklination hervorgerufene, nach unten gerichtete Kornponente vorhanden ist. Erklärlicherweise wird eine besonders hohe Widerstandsfähigkeit gegen Seiteneinflüsse erhalten, wenn die beschriebene exzentrische Aufhängevorrichtung mit der Vermehrung der Masse der Nadel,, die durch die erwähnte Schwimmereinrichtung und durch die Anwendung der schweren Tragflüssigkeit entlastet ist, gemeinsam benutzt wird.

Auf der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung mit exzentrisch angebrachter Magnetnadel dargestellt, und zwar zeigen

Fig. ι einen senkrechten Durchschnitt eines neuen Kompasses,

Fig. 2 eine Einzelheit der Unterstützung der Drehachse, und

Fig. 3,4, 5 und 6 verschiedene Ausführungsbeispiele der Anbringung der Magnetnadel.

Der Kompaß besteht in der gezeigten Ausführungsform aus einem mit Zapfen 22 für

kardanische Aufhängung versehenen Behälter ι mit einem ihn oben schließendenDeckel2, in welchem sich die übliche Windrose 3 befindet, die an einer senkrechten Achse 4 befestigt ist, welche oben und unten einen kegelförmigen Teil 5 bzw. 6 besitzt, denen gleichartige Tragflächen in Lagern 7 bzw. 8 entsprechen. Unterhalb des Teiles 6 ist. die Achse 4 in einen zylindrischen Zapfen 9 ' (Fig. 2) ausgezogen, welche in einer Lagerhülse 17 aus hartem Material (beispielsweise Rubin) liegen. Das Lager 8 ist am Boden 10 des Behälters 1 befestigt, während das Lager 7 in der Nähe des Befestigungspunktes

eines an der .Achse 4 angebrachten, unten offenen Hohlzylinders 11 angebracht ist, dessen Wandungen in einen ringförmigen Behälter 15 herunterragen. Die Wand 12 ruht vermittels eines Flansches 13 in einer entsprechenden Aussparung des Deckels 2, und die innere Wandung 14, in deren oberem Teil das Lager 7 befestigt ist,' umschließt die Achse 4, ohne sie zu berühren. In dem ringförmigen Zwischenraum 15 befindet sich eine Flüssigkeit von hohem spezifischen Gewicht, zweckmäßig Quecksilber, worin der Hohlzylinder 11, der von der Flüssigkeit 16 emporgehoben \vird, schwimmt. und dabei die Achse mitnimmt, so daß ihre Kegel 5 und 6 aus ihren entsprechenden Tragflächen hochgehoben'wer-. den und in die Stellung gelangen, die für das untere Lager 8 in Fig. 2 veranschaulicht ist, und in welcher die Achse 4 nur in einer Seitenrichtung dadurch unterstützt ist, daß der Zapfen 9 von der Hülse 11 geführt wird. In dieser hochgehobenen Stellung' wird die Achse 4 auch oben von einem ähnlichen Sei-

" tenstützlager 18 in einem Querstück 23 geführt. Wenn die Flüssigkeit 16, ζ. Β. beim Transport des Kompasses, nicht verwendet werden soll und aus der Höhlung 15 entfernt ist, sinkt der Schwimmer 11 herunter, und die Kegel 5,6 stützen sich gegen ihre entsprechenden kegelförmigen Tragflächen, welche dabei als Arretiervorrichtungen wirken. ·■

Die Achse 4 trägt unten ein Querstück 19, an welchem an jeder Seite der Achse 4 Säulen 20 angeordnet sind, an welchen Magriete 21 befestigt sind. Diese Magnete können bei Kompassen, welche hauptsächlich innerhalb eines und desselben Breitegrades verwendet werden sollen, fest im Verhältnis zu den Säulen 20 angeordnet werden, wie in Fig. 1 angedeutet ist, wobei sie am zweckmäßigsten in einer schrägen Stellung zur Lötlinie befestigt sind, die mit dem Neigungswinkel für den genannten Breitegrad übereinstimmt, wodurch nur die in wagerechter Richtung herrschenden magnetischen Kräfte eine drehende Wirkung auf die Magnete ausüben können.

Statt, wie in Fig. 1 gezeigt, einen Magneten an Jeder 'Seite der Achse 4 zu verwenden, kann auch ein Magnet nur an der einen Seite der Achse gebraucht werden. Ebenso kann die magnetische Wirkung durch Vermehrung der Masse des Magneten vergrößert werden, was, wie in Fig. 6 angedeutet, . durch Anbringen einer Mehrzahl von Magneten parallel zueinander und alle in derselben Neigung durchgeführt werden kann. Es ist dabei zweckmäßig, um eine gute Magnetisierung zu erhalten, die einzelnen-Magnete aus ziemlich feinen Nadeln, z.B. von der Größe einer gröberen Nähnadel, herzustellen, und zwar derart, daß die Nadeln in jedem Bündel die ₍7⁵ Stahlmasse ergeben, die für die erwünschte ' \ Kraftwirkung erforderlich ist.

Die Magnete können auch in geeigneter Anzahl in einer oder mehreren wagerechten Ebenen angebracht werden, wobei Querstück 19 und Säule 20 von einem Zylinder 18 ersetzt werden, in dessen Wandung die Magnete 21 befestigt sind, so daß jeder seinen Nordpol und¹ seinen Südpol unter sich an derselben Seite der Achse 4 hat. Diese Ausführungsform ist in Fig. 3 in serikrechtem Schnitt und in Fig. 4 .in Oberansicht veranschaulicht.

Um die oben beschriebene Vorrichtung mit schräggestellter Magnetnadel vollkommen ausnutzen zu können, wenn der Kompaß innerhalb Gebiete mit verschiedenem Neigungswinkel verwendet werden soll, ist es zweckmäßig, die Nadeln fest derart anzubringen, daß sie in die verschiedenen Neigungswinkel eingestellt \verden können. . Dies kann dadurch selbsttätig vor sich gehen, daß die.Nadel in einer senkrechten Ebene frei schwingbar aufgehängt ist wie bei einem gewöhnlichen Grubenkompaß. Bei Verwendung von Magneten an beiden Seiten der Drehachse 4, z. B. laut Fig. i, ist die selbsttätige Einstellvorrichtung aber nicht zweckmäßig, weil dabei die Magnete der beiden Seiten sich gegenseitig beeinflussen würden, so daß sie bestrebt wären, sich immer wagerecht einzustellen. Die einseitig angebrachte Magnetnadel kann aber mit Vorteil selbsttätig einstellbar sein. In diesem Falle muß aber ein Anschlag 28 vorgesehen sein, welcher. die Nadel verhindert, ; sich vollständig umzudrehen, im Falle der no Kompaß ζ. B. über den magnetischen Äquator kommt, weil dann seine Nord- und Südpole umgetauscht würden und die Justierung aufgehoben würde. Um überhaupt als ein Korn-. paß wirken zu können, muß natürlich stets der eine Pol der Magnetnadel sich vor dem anderen Pole, in der senkrechten Ebene gerechnet, befinden, da andernfalls der Magnet sich nicht in Richtung von Nord nach Süd einzustellen versucht. Der Anschlag 28 muß somit . die senkrechte Stellung der Nadel verhindern. Sind Magnete auf beiden Seiten der Achse 4

Claims (8)

vorhanden, so ist die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung vorteilhafter, nach welcher die Magnete an einem wagerechten Zapfen 24 aufgehängt sind, der z.B. durch eine Gegenmutter 25 in der gewünschten Lage gesichert . werden kann. Dabei kann zweckmäßig am Magneten ein Zeiger 26 befestigt sein, dessen Spitze an einem ' gradierten Bogen 27 läuft, so daß die Magnete nach vorhandenen Tabel- -Jen zwangläufig nach dem Neigungswinkel des Ortes eingestellt werden können. Selbstverständlich können die oben angegebenen und in der Zeichnung, beispiels-.. weise dargestellten Einzelheiten in ihren Gestaltungen abgeändert werden, ohne das Wesen der Erfindung zu verändern. ■ . ■ Patent-Ansprüche:

1. Schiffskompaß, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Windrose starr tragende, senkrechte Drehachse mit exzentrisch angeordneten Magnetsystemen derart ausgerüstet ist, daß der Nordpol und der Südpol der Magnetnadel oder Nadeln sich mit Bezug aufeinander auf derselben Seite der Drehachse befinden, so daß die Magnetsysteme die Achse samt Windrose um ihre senkrechte Mittellinie zu drehen vermögen, zum Zweck, den Kompaß nur für die Einwirkung des Erdmagnetismus empfindlich, aber für äußere Nebenbeeinflussungen unempfindlich zu machen.

2. Kompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrisch angeordneten Magnetsysteme symmetrisch.

Van zwei diametral einander gegenüberstehenden Seiten der Drehachse angebracht sind, derart, daß die Magnetsysteme der verschiedenen Seiten sich so weit voneinander entfernt befinden, daß sie einander gegenseitig nicht beeinflussen.

3. Kompaß nach Anspruch 1, dessen senkrechte Drehachse samt Magnetsystem und Windrose von einem in eine Flüssigkeit eingetauchten Schwimmer, getragen wird, wobei die Verdrängung des Schwimmers dem spezifischen Gewicht des ganzen Drehsystems entspricht, so daß der Zapfen der Drehachse des Kompasses vom gesamten lotrechten Druck entlastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit eine solche von höherem spezifischen Gewicht als dem des Eisens verwendet wird, zum Zwecke, das Magnetsystem so 55^ schwer auszuführen, daß es nur gegenüber dem Erdmagnetismus empfindlich ist, und trotzdem die Größe des Schwimmers und damit die Masse des Kompasses niedrig zu halten.

4. Kompaß nach Anspruch 3, dadurch gekenzeichnet, daß die Drehachse mit kegelförmigen Tragflächen ausgestattet ist, die, wenn der Kompaß nicht verwendet werden soll, mit entsprechend kegelförmig ausgebildeten Stützflächen zusammenwirken, zum Zwecke, ein Anhalten herbeizuführen.

5. Kompaß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaßnadel (Nadeln) geneigt gegen die wagerechte Ebene angeordnet ist.

6. . Kompaß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaßnadel (Nadeln) in einer' senkrechten Ebene schwingbar angeordnet ist.

7. Kompaß .nach Anspruch.6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (Nadeln) in. beliebigem Neigungswinkel feststellbar ist. ' . ■

8. Kompaß nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Anschlag, welcher die Nadel (Nadeln) verhindert, eine senkrechte Stellung einzunehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.