DE687946C - Kreiselpendel - Google Patents
KreiselpendelInfo
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- DE687946C DE687946C DE1936W0098963 DEW0098963D DE687946C DE 687946 C DE687946 C DE 687946C DE 1936W0098963 DE1936W0098963 DE 1936W0098963 DE W0098963 D DEW0098963 D DE W0098963D DE 687946 C DE687946 C DE 687946C
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/44—Rotary gyroscopes for indicating the vertical
Landscapes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Kreiselpendel mit einer umlaufenden Masse, die oberhalb
ihres Schwerpunktes exzentrisch aufgehängt ist. Die Erfindung geht dabei von einem Versuch
aus, der offenbar auf den englischen Physiker Perry zurückzuführen ist und mittels einer Scheibe ausgeführt wird, die
mit einem Punkte außerhalb ihrer Achse größter Trägheit, z. B. einem Punkte ihres
Umfanges, an einem Faden oder Draht aufgehängt ist, der seinerseits am unteren Ende
einer senkrechten Achse befestigt ist, die in eine Drehbewegung versetzt werden kann.
Zu Beginn des Umlaufs dieser Achse dreht sich die Scheibe um ihren senkrechten Durchmesser in der Verlängerung des Fadens (s. Fig. 1). Mit zunehmender Geschwindigkeit der Umlaufbewegung wird der Draht oder Faden unter dem Einfluß der Fliehkraft ebenso wie der Aufhängepunkt der Scheibe aus dieser Senkrechten herausgetragen. Die Scheibe beschreibt dabei einen doppelten Umdrehungskegel und nimmt schließlich eine waagerechte Lage ein, wobei sie sich in raschem Umlauf um ihre Achse befindet, die praktisch senkrecht steht, so daß die Wirkung der Schwerkraft aufgehoben zu sein scheint (s. Fig. 2).
Zu Beginn des Umlaufs dieser Achse dreht sich die Scheibe um ihren senkrechten Durchmesser in der Verlängerung des Fadens (s. Fig. 1). Mit zunehmender Geschwindigkeit der Umlaufbewegung wird der Draht oder Faden unter dem Einfluß der Fliehkraft ebenso wie der Aufhängepunkt der Scheibe aus dieser Senkrechten herausgetragen. Die Scheibe beschreibt dabei einen doppelten Umdrehungskegel und nimmt schließlich eine waagerechte Lage ein, wobei sie sich in raschem Umlauf um ihre Achse befindet, die praktisch senkrecht steht, so daß die Wirkung der Schwerkraft aufgehoben zu sein scheint (s. Fig. 2).
Will man diese Erscheinung zur Verkörperung des genauen Lotes eines Ortes und
namentlich zur Schaffung eines künstlichen Horizonts anwenden, so begegnet man in der
praktischen Ausführung erheblichen Schwierigkeiten, die sich folgendermaßen erklären
lassen:
Wenn ein Drehkörper an einem anderen Punkt als seinem Schwerpunkt aufgehängt
ist, ohne daß die Einrichtung einer seitlichen Beschleunigung unterworfen ist, so beschreibt
das Aufhängemittel einen fast vollkommenen Kegel, dessen Achse mit dem Lot zusammenfällt.
Wenn besondere Vorkehrungen getroffen sind, um Schwingungen zu vermeiden, kann dieses Aufhängemittel mit Bezug auf
die Festigkeit irgendwelcher Art sein, z. B. eine Feder, ein Hanffaden o. dgl. Aber sobald
die Einrichtung seitlichen Beschleunigungen unterworfen ist, wie sie sich z. B. auf
einer Drehscheibe oder noch stärker an Bord eines Flugzeuges einstellen, wird der Dreh-
körper seitlich verschoben, wobei aber seine Hauptträgerachse lotrecht bleibt, und die
mittlere Lage des Aufhängemittels ist in einem Winkel geneigt, der von der Größe der
seitlichen Beschleunigung abhängt.
Die Lagenänderung des Aufhängemittels ist dabei mit einer Verlängerung oder Verkürzung
desselben verbunden. Es läßt sich zeigen, daß bei einer Umlaufgeschwindigkeit ίο von beispielsweise 3000 Umdrehungen pro
Minute, d. h. 50 Umdrehungen pro Sekunde, das Aufhängemittel sich hundertmal in der
Sekunde verlängern und verkürzen muß. Dies ist aber, wie durch Versuche nachgewiesen
werden kann, eine Unmöglichkeit, wenn das Aufhängemittel nicht dehnbar ist. Ist das
Aufhängemittel dagegen dehnbar, aber elastisch wie eine Metallfeder, dann spielen
" auch die Eigenschwingungszahlen dieses elastischen Aufhängemittels mit. Jedenfalls
stellt man in diesen beiden Fällen fast unmittelbar fest, daß der Drehkörper nach Art
einer Schleuder mit einem Bruch des Aufhängemittels fortgeschleudert wird. Dabei ist
die Richtung des Fortschleuderns unmöglich vorauszusehen.
Wenn man also einen oberhalb seines Schwerpunktes exzentrisch aufgehängten umlaufenden
Körper mit einem undehnbaren Mittel oder mit einem dehnbaren, aber federelastischen
Mittel aufhängt und, sei es auf einer Drehscheibe oder sei es an Bord eines
Flugzeuges, anbringt, dann ist nicht allein ein richtiges Arbeiten dieser Vorrichtung unmöglieh,
sondern der Versuch ist auch infolge der beim Bruch oder Reißen des Aufhängemittels
auftretenden Schleuderwirkung gefährlich. Ein technisches Gerät läßt sich daher auf
diese Art nicht aufbauen.
Die Erfindung stellt es sich nun zur Aufgabe, diese Mangel zu beheben und den Bruch
des Aufhängemittels sowie das Fortschleudern des exzentrisch oberhalb seines Schwerpunktes
aufgehängten Drehkörpers zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch
erreicht, daß das Aufhängemittel des Drehkörpers aus einem elastischen fadenartigen
oder bandartigen Körper von geringer Eigenresonanz und hoher Schwingungsdämpfung,
wie z. B. Gummi, hergestellt wird.
Als elastischer fadenartiger Körper ist dabei im Sinne der Erfindung ein Stoff zu
verstehen, dessen Länge groß im Vergleich zur Breite und Dicke ist, der ferner nachgiebig,
d.h. ohne merklichen Widerstand biegsam, und dehnbar, d. h. vorübergehend verlängerbar ist; hinzukommt, daß dieser
Stoff keine merkliche Eigenresonanz aufweisen darf, was sich durch einen äußerst
niedrigen Youngschen Modul ausdrückt. Alle diese Bedingungen werden beispielsweise von
einem faden-, band- o. dgl. -artigen Körper aus Gummi in hervorragender Weise erfüllt..
Der Youngsche Modul des Gummis (Kautschuks)» liegt nämlich größenordnungsmäßig zwischen 0,02 und 0,08, während von anderen
bisher zur Aufhängung benutzten Stoffen z. B-. Stahl einen über 20 000 liegenden und
Seide einen bei etwa 650 liegenden Youngschen Modul aufweist.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines solchen elastischen fadenartigen oder bandartigen
Körpers von geringer Eigenresonanz und hoher Schwingungsdämpfung als Aufhängungsmittel
gestattet erstmalig die Herstellung eines technischen Gerätes, das beispielsweise
zur Ermittlung der genauen Lotrichtung und zur Schaffung eines künstlichen
Horizontes insbesondere auf Luftfahrzeugen Anwendung finden kann.
Der Drehkörper kann dabei eine Scheibe, ein Ring, ein Zylinder oder irgendein anderer
fester symmetrischer, oder unsymmetrischer Umdrehungskörper von beliebiger geometrischer
Gestalt sein.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kreiselpendels wird
die Umlaufbewegung dem Umdrehungskörper durch einen Motor mitgeteilt, der am Gestell
der Vorrichtung kardanisch aufgehängt ist, so daß er sich zum Gestell allseitig im weiten
Maße verlagern kann. Man kennt zwar bereits einen Kreiselantrieb durch einen am Gestell angeordneten Elektromotor. Bei diesem
ist aber der Motor im Gestell derart fest gelagert, daß er sich diesem gegenüber nicht
verlagern kann. Die kardanische Aufhängung des Motors hat beim Gegenstand der Erfindung
den Vorteil, daß der Motor den Ausschlägen des Kreiselpendels folgen kann, so daß die Motorachse stets annähernd parallel
zur Drehachse des Pendels bleibt, was besonders bei starken Pendelausschlägen von Bedeutung
ist.
Auf der Zeichnung sieht man eine Darstellung des Perryschen Versuchs, auf dem
die vorliegende Erfindung aufbaut, sowie ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung. Dabei zeigt, wie bereits eingangs erwähnt, Fig. 1 eine Scheibe, die an einem
Faden mit lotrechter Achse aufgehängt ist, in der Ruhelage, während Fig. 2 die Lage der
Scheibe bei schnellem Umlauf zeigt.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher im oberen Teil eines Gehäuses
B ein Elektromotor M kardanisch bei 5" aufgehängt ist. Der untere Teil der
senkrechten Achse des Motors trägt einen Zapfen C, der als Befestigungsstelle für den
Aufhängefaden F aus einem elastischen fadenartigen Stoff von geringer Eigenresonanz
und hoher Schwingungsdämpfung
dient. An diesem Faden F ist die Scheibe D aufgehängt, die auf Fig. 3 in Umlauf gezeigt
ist.
Zur Beobachtung trägt die Scheibe in der Mitte ihrer Unterseite einen mit P bezeichneten
Punkt; ein unten im Gehäuse befestigter Spiegel N trägt einen mit Q bezeichneten
Punkt. Wenn das ganze System senkrecht steht, so fallen die Punkte P und Q für einen
bei O befindlichen Beobachter, der den Spiegel betrachtet, zusammen. Jede Neigung
des Gehäuses ruft eine Verlagerung der Punkte P und Q zueinander hervor, wobei
der Punkt Q z. B.1 nach Q' gelangt.
Zur Übertragung oder Verstärkung der Anzeigen dieses Gerätes können beliebige
optische, elektromagnetische oder andere Verfahren benutzt werden.
Claims (2)
1. Kreiselpendel mit einer umlaufenden Masse, die oberhalb ihres Schwerpunktes
exzentrisch aufgehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufhängemittel (F)
der Masse (D) aus einem elastischen fadenartigen oder bandartigen Körper von geringer Eigenresonanz und hoher
Schwingungsdämpfung, wie z. B. Gummi, besteht.
2. Kreiselpendel nach Anspruch 1 mit Motorantrieb, dadurch gekennzeichnet,
daß der die Umlaufbewegung des Umdrehungskörpers verursachende Motor (M) im Gestell (B) kardanisch aufgehängt
ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
REIU.IN. GEDHUCUT IN DER
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR687946X | 1935-06-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE687946C true DE687946C (de) | 1940-02-09 |
Family
ID=9026432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1936W0098963 Expired DE687946C (de) | 1935-06-27 | 1936-06-23 | Kreiselpendel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE687946C (de) |
-
1936
- 1936-06-23 DE DE1936W0098963 patent/DE687946C/de not_active Expired
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