Die vorliegende Erfindung betrifft einen bandgehängten vollmechanischen Meridiankreisel.

Dieser Kreisel hat die Aufgabe, als Navigationsinstrument Azimutbestimmungen

vorzunehmen. Dank der Bandaufhängung des Kreiselkörpers kommt es zu einer Bindung des Kreiselkörpers an das Erdlot. Diese Lotbindung fesselt den Kreisel an die Erde und somit an die Drehbewegung des Erdkörpers. Der Kreisel ist so angeordnet, dass seine Drallachse horizontal steht und das Kreiselrichtmoment von der Drehung des Erdkörpers beeinflusst wird. Nach dem Satz von Foucault vom„gleichsinnigen Parallelismus" erfährt der Kreisel solange eine Störung, bis sich die Drallachse zur Erdachse bewegt hat. Er präzediert nach Nord.

Da der Kreisel mit seiner Kappe über ein Wuchtmoment verfügt, das aus der

Drehbewegung resultiert, wird er seine Drallachse über Nord hinausbewegen und somit keine eindeutige Nordanzeige ermöglichen. Damit nun das Auf- und Absteigen und

Pendeln des Kreiselkörpers und seiner Drallachse zur Ruhe kommen kann, bedarf es einer Dämpfungskonstruktion.

Gemäß dem Stand der Technik ist bereits eine große Anzahl von Ausführungen von bandgehängten Meridiankreiseln bekannt. Beispielhaft wird auf DE 1 284 549 A, DE 17 98 049 B2, DE 20 07 736 A, DE 40 23 349 A1 und DE 27 34 319 A1 verwiesen. Diese weisen unterschiedliche Dämpfungssysteme wie z.B. Gas- oder Flüssigkeitsdämpfung,

magnetische sowie elektrostatische Dämpfung und auch mechanische

Dämpfungssysteme auf.

Als nächstkommender Stand der Technik wird von DE 1 284 639 A ausgegangen.

Nachteilig am Stand der Technik ist, dass diese keine vollständig autonomen System darstellen, eine störanfällige und komplexe Mechanik und/oder Auswerteelektronik benötigen und in der Zeitdauer der Nordfindung sowie der Präzision derselben

verbesserungsfähig sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr darin, einen Meridiankreisel zu liefern, der eine schnelle Nordfindung mit hoher Präzision und ohne unterstützende Elektronik ermöglicht und dabei insbesondere vollmechanisch arbeitet und der von magnetischen und/oder elektrischen Störungen unbeeinflussbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen bandgehängten vollmechanischen Meridiankreisel mit einem Kreiselgehäuse, welches ein oberes Ende sowie ein dem oberen Ende gegenüberliegendes unteres Ende aufweist, wobei das Kreiselgehäuse im Bereich seines oberen Endes einen ersten hohlzylinderförm igen Abschnitt umfasst, in dem mindestens ein Axial-Rillenkugellager angeordnet ist, wobei der Meridiankreisel weiterhin ein Tragband umfasst, das zentrisch durch die Wellenführung des Kugellagers geführt oder führbar ist und mit diesem sowie mit einer unterhalb des ersten hohlzylinderförmigen Abschnitts angeordnetem Kreiselkappe direkt oder indirekt, insbesondere fest, verbunden ist, wobei am unteren Ende oder im Bereich des unteren Endes der Kreiselkappe eine mit der Kreiselkappe in Wirkverbindung stehen, insbesondere fest mit dieser verbundene, Halterungseinrichtung umfasst ist, wobei von der Halterungseinrichtung mindestens ein Pendelkörper umfasst ist, der vertikal zu der Kreiselkappe verschiebbar und in einer horizontalen Ebene bezogen auf Kreiselkappe drehbar gelagert ist.

Der erfindungsgemäße vollmechanische Meridiankreisel bekommt dabei gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen einmaligen Energiestoß, der ausreichen stark ist und ein genügend großes Richtmoment ermöglicht. Die darauf folgenden Pendelungen des Nordsuchlaufs werden dann erfindungsgemäß rein

mechanisch an Nord herangeführt, und danach kann eine Ablesung von Nord,

insbesondere analog, vorgenommen werden, d.h. der erfindungsgemäße Meridiankreisel ermöglicht die klassische Theodolit-Auslesung.

Mittels der erfindungsgemäßen vollmechanischen Meridiankreisels ist es zudem ein hochgenaues Auslesen von Nord von 20 ^" und weniger möglich, wobei elektrisch bzw. elektronisch bedingte Ausfälle entfallen.

Der vollständige Wegfall immer komplexerer Antriebe und Sensoren sowie der

notwendigen Rechnerleistung bei dem erfindungsgemäßen Kreisel lässt die Herstellkosten erheblich sinken. Zugleich werden mögliche Störungen (Energieversorgung, elektronische Störungen aller Art, sowie auch Magnetfeldstörungen) unmöglich, da der

erfindungsgemäße Kreisel gemäß einer Ausführungsform aus Werkstoffen hergestellt sein kann, die von Magnetfeldstörungen nicht betroffen sind. Der gesamte Kreisel kann dabei gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein amagnetisches System darstellen. Nord- und Azimutfindung und damit auch vollkommene Autonomie in diesem Bereich (GPS- Unabhängigkeit) werden mittels des erfindungsgemäßen Meridiankreisels ermöglicht.

Erfindungsgemäß kommen dabei n, mit n = 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, oder mehr,

Pendelkörper zum Einsatz, die auf einer Anzahl von m, mit m = 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr, konzentrischer Kreise mit in unterschiedlichen Radien um einen durch das Tragbar gebildeten Kreismittelpunkt angeordnet sind. Konzentrische Kreise bedeutet dabei vorliegend ausschließlich eine räumliche Orientierung und nicht ein vorliegen von Kreisel als solchen. Dabei können die n Pendelkörper in einem jeweiligen Winkel α versetzt um den Kreismittelpunkt der m konzentrischen Kreise angeordnet sein.

Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Pendelkörper jedes der m konzentrischen Kreise in dem oder den gleichen Winkeln bezogen auf den besagten Kreismittelpunkt angeordnet sind, um eine symmetrische Anordnung auszubilden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass auf jedem der m konzentrischen Kreise 2, 4, oder 8 Pendelkörper angeordnet sind. Auch kann es erfindungsgemäß bevorzugt sein, dass die Pendelkörper auf jedem der m konzentrischen Kreise in einem jeweiligen Winkel von 360/n zum nächsten der n Pendelkörper angeordnet sind.

Für eine Nordfindung wird nunmehr der in dem Kreiselgehäuse angeordnete Kreisel in Rotation versetzt und auf eine hohe Drehzahl gebracht. Dabei bildet der Kreisel eine Auslaufkreisel, dessen Laufzeit im entvakuumierten Zustand mehr als eine Stunde betragen kann, und der sich nach Nord drehend zu bewegen beginnt. Um ein über Nord hinausgehendes Drehen zu stoppen, wird auf die auf die erfindungsgemäßen

Pendelkörper zurückgegriffen, die zur weitern Dämpfung einer Bewegung des Kreisels mit einem weiteren Element zumindest zeitweise in Wirkverbindung gebracht werden können.

Durch die erfindungsgemäßen Pendelkörper, insbesondere deren Anordnung und Anzahl, sowie deren Abstand zu dem besagten weiteren Element, ist es möglich, die Dämpfung des Kreiselkörpers einzustellen und somit die Zeitdauer der Nordfindung zu verkürzen.

Der Kreisel benötigt dabei keine elektrische Energie für die Nordfindung, vielmehr kann ein Auslesen des Messwerts beispielsweise wie bei einem Theodoliten mit Hilfe eines

Ablesefernrohres und einer Glasskala erfolgen. Dem Fachmann sind dabei eine Vielzahl von Ableseverfahren und Einrichtungen geläufig, insbesondere auch eine Vielzahl optischer Verfahren, die keiner elektronischer Hilfsmittel bedürfen. Dabei kann es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sein, dass zwischen der Kreiselkappe und dem Tragband ein Kreiselmast angeordnet ist, der fest, insbesondere mittels einer unteren ersten Bandklemme, mit den Tragband und mit der Kreiselkappe verbunden ist, und wobei das Tragband insbesondere mit einer oberen zweiten Bandklemme mit dem Axial-Rillenkugellager, insbesondere mit einer oberen Lagerschale des Axial-Rillenkugellagers, direkt oder indirekt fest verbunden ist.

Es ist dabei für einen Fachmann offensichtlich, dass eine feste Verbindung von dem Tragband und dem Kreiselmast bzw. von dem Tragband mit dem Kugellager mit verschiedensten Befestigungsmitteln und Verfahren möglichst ist. Neben der bevorzugten Bandklemme können diese beispielsweise auch mittels eines Klebemittels verbunden werden, verschweißt werden, etc.

Erfindungsgemäß kann es bevorzugt sein, dass die Kreiselkappe einen Hohlkörper ausbildet, wobei die Kreiselkappe insbesondere gasdicht ausgebildet ist und vorzugsweise mittels einer gasdicht verschließbaren Aussparung evakuiert werden kann und/oder mittels eines Füllmaterials, insbesondere teilweise, ausgefüllt ist.

Durch eine solche Evakuierung des Hohlkörpers kann erreicht werden, dass die Rotation des Kreisels verbessert wird. Ein teilweises Füllen der Kreiselkappe führt zu einem geringeren verbleibenden Volumen im Inneren, welches sich schneller und einfacher evakuieren lässt.

Auch kann vorgesehen sein, dass eine Antriebseinrichtung umfasst ist, die mittels einer Antriebswelle mit einem Kraftübertragungsbereich, der von der Kreiselkappe umfasst ist, in Wirkverbindung bringbar ist oder steht, wobei die Antriebseinrichtung ausgelegt und eingerichtet ist, um den Kreisel zu rotieren.

Des weiteren kann es vorteilhaft sein, dass eine plattenförmige Einrichtung umfasst ist, die unterhalb des mindestens einen Pendelkörpers angeordnet ist, insbesondere eine

Reibeplatte, wobei die plattenförmige Einrichtung zumindest zeitweise in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Pendelkörper steht oder bringbar ist, so dass eine Rotation und/oder eine Schwingung der Kreiselkappe dämpfbar ist bzw. gedämpft wird.

Dabei kann es vorteilhaft sein, dass der Abstand der plattenförmigen Einrichtung mit Bezug auf das untere Ende der Kreiselkappe veränderbar ist, insbesondere mittels einer ersten Abstandsänderungseinrichtung. Durch eine erfindungsgemäße plattenförmige Einrichtung kann somit ein Dämpfen der Rotation und/oder einer Schwingung der Kreiselkappe erfolgen. Gerade diese Dämpfung ist von entscheidender Bedeutung, da darüber die Empfindlichkeit des Nordungsvorgangs festlegbar ist. Die Einstellung der Dämpfung resultiert daher in einer Änderung der Suchlaufzeit als auch der Suchgenauigkeit.

Mittels der mit der plattenförmigen Einrichtung in Wirkverbindung stehenden Pendelkörper kann dabei ein sehr feines Einstellen der gewünschten Dämpfungswirkung durch die Auswahl der Anzahl und der Anordnung der Pendelkörper erreicht werden. Bei einer Schwingung der Kreiselkappe tritt zudem der Effekt auf, dass nicht grundsätzlich alle Pendelkörper mit der plattenförmigen Einrichtung in Wirkverbindung treten, sondern je nach Ausschlag der Schwingung auch eine Teilmenge derselben. Die Anzahl der in Wirkverbindung tretenden Pendelkörper in Abhängigkeit von dem Ausschlag der

Schwingung kann auch durch die Ausgestaltung der Geometrie der plattenförmigen Einrichtung definiert werden.

Eine weitere Einstellmöglichkeit der Dämpfung resultiert aus dem Einstellen des Abstands der plattenförmigen Einrichtung von dem unteren Ende der Kreiselkappe. Je geringer der Abstand, desto größer wird die Dämpfung.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, durch mehrere Parameter, wie die Anzahl und Anordnung der Pendelkörper, der Geometrie der plattenförmigen Einrichtung und deren Abstand von der Kreiselkappe die Reibung zwischen den Pendelkörper und der plattenförmigen Einrichtung festzulegen und somit eine gewünschte Dämpfung

einzustellen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass

der Abstand des Kugellagers vom oberen Ende des Kreiselgehäuses veränderbar ist, insbesondere mittels einer zweiten Abstandsänderungseinrichtung.

Eine solche Änderung des Abstands der Kreiselkappe von dem oberen Ende des

Kreiselgehäuses führt dazu, dass ein freies Schwingen der Kreiselkappe in dem Gehäuse ermöglicht wird, in dem der erfindungsgemäße Meridiankreisel von einer Ruheposition, in der beispielsweise die Pendelkörper auf der plattenförmigen Einrichtung aufliegen, in eine Betriebsposition überführbar ist oder überführt wird. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn durch die Entriegelung keine Impulse auf den Kreisel übertragen werden, die eine Nordfindung mittels desselben verzögern, da diese zunächst kompensiert werden müssen.

Der verriegelte Kreisel selbst wird zunächst auf die nötige Drehzahl gebracht und von der externen Kraftquelle entkoppelt. Nun wird mittels des der zweiten

Abstandsänderungseinrichtung angehoben und der in Rotation versetzen Kreisel wird ohne Störung durch den externen Antrieb durch Anheben entriegelt.

Dabei kann es daher insbesondere vorteilhaft sein, dass die mindestens eine erste und/ oder die mindestens eine zweite Abstandsänderungseinrichtung ausgelegt und

eingerichtet ist, um eine Abstandsänderung stoßfrei und ohne konische Effekt zur ermöglichen.

Auch kann es vorteilhaft sein, dass die mindestens eine zweite

Abstandsänderungseinrichtung einen ersten Führungsstift umfasst, auf dem das

Kugellagers direkt und/oder indirekt aufliegt, wobei erste Führungsstift in einer ersten schräg verlaufenden Aussparung verläuft, deren erstes Ende weiter von dem oberen Ende des Kreiselgehäuses beabstandet ist als ein gegenüberliegendes zweites Ende der Aussparung, wobei insbesondere das Axial-Rillenkugellager eine senkrecht angeordnete Aussparung in Form einer Vertikalnut umfasst, in die ein von dem Kreiselgehäuse ausgebildeter oder in dem Kreiselgehäuse bereitgestellten Vorsprung eingreift, um eine Drehbewegung des Kugellagers zu unterbinden.

Bevorzugt kann dabei auch sein, dass die mindestens eine erste

Abstandsänderungseinrichtung einen zweiten Führungsstift umfasst, auf dem die plattenförmige Einrichtung direkt und/oder indirekt aufliegt, wobei der zweite Führungsstift in einer zweiten schräg verlaufenden Aussparung verläuft, deren erstes Ende weiter von dem unteren Ende des Kreiselgehäuses beabstandet ist als ein gegenüberliegendes zweites Ende der Aussparung.

Es hat sich gezeigt, dass durch eine solche Ausgestaltung der

Abstandsänderungseinrichtungen ein stoßfreies Ändern des Abstands ohne konischen Effekt realisiert werden kann.

Auch liefert die Erfindung eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Meridiankreisels zur Nordfindung im Tunnel- oder Straßenbau, im Bergbau, bei Flugzeugen bzw.

Flugkörpern, und/oder im Automobilbereich. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von

schematischen Zeichnungen beispielhaft erläutert wird, ohne dadurch die Erfindung zu beschränken.

Dabei zeigt:

Figur 1 : eine schematische (Teil-) Schnittansicht eines erfindungsgemäßen

Meridiankreisels;

Figur 2: eine schematische (Teil-) Schnittansicht eines oberen Bereichs eines

erfindungsgemäßen Meridiankreisels;

Figur 3: eine schematische (Teil-) Schnittansicht eines Dämpfungsbereichs eines erfindungsgemäßen Meridiankreisels; und

Figur 4: eine schematische Schnittansicht des Dämpfungsbereichs eines

erfindungsgemäßen Meridiankreisels.

Die Figuren zeigen dabei ein Ausführungsbeispiel eines bandgehängten vollmechanischen Meridiankreisel 1 mit einem Kreiselgehäuse 3, welches ein oberes Ende 5 sowie ein dem oberen Ende 5 gegenüberliegendes unteres Ende 7 aufweist.

Das Kreiselgehäuse 3 umfasst im Bereich seines oberen Endes 5 einen ersten

hohizylinderförm igen Abschnitt 9. In dem hohizylinderförm igen Abschnitt 9 ist ein

Kugellager 11 , gezeigt in Form eines Axial-Rillenkugellagers, angeordnet. Der

Meridiankreisel 1 umfasst weiterhin ein Tragband 13, das zentrisch durch die

Wellenführung des Kugellagers 11 geführt und mit diesem sowie mit einer unterhalb des ersten hohizylinderförm igen Abschnitts 9 angeordnetem Kreiselkappe 17 direkt verbunden ist.

Zwischen der Kreiselkappe 17 und dem Tragband 13 ist ein Kreiselmast 15 angeordnet ist, der fest mittels einer unteren ersten Bandklemme 23 mit den Tragband 13 und mit der Kreiselkappe 17 verbunden ist. Das Tragband 13 ist dabei mit einer oberen zweiten Bandklemme 35 mit dem Kugellager 11 verbunden.

Am unteren Ende 19 der Kreiselkappe 17 ist eine mit der Kreiselkappe 17 fest dieser Halterungseinrichtung 21 angeordnet, die mehrere Pendelkörper 23 umfasst, die vertikal zu der Kreiselkappe 17 verschiebbar und in einer horizontalen Ebene bezogen auf

Kreiselkappe 17 drehbar gelagert sind. Die gezeigte Kreiselkappe 17 bildet einen Hohlkörper aus, in der der Kreisel 45 angeordnet ist, wobei die Kreiselkappe 17 fluiddicht ausgebildet ist und mittels einer Aussparung evakuiert werden kann. Nicht gezeigt kann alternativ oder zusätzlich die Kreiselkappe 17 mittels eines Füllmaterials ausgefüllt sein.

Eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung kann dabei umfasst sein, die mittels einer

Antriebswelle (nicht gezeigt) mit einem Kraftübertragungsbereich 25, der von der

Kreiselkappe 17 umfasst ist, in Wirkverbindung bringbar ist, um den in der Kreiselkappe 17 angeordneten Kreisel 45 in Rotation zu versetzen.

Eine plattenförmige Einrichtung 27 ist dabei unterhalb der Pendelkörper 23 angeordnet und bildet eine Reibeplatte aus, so dass eine Rotation und/oder eine Schwingung der Kreiselkappe 17 durch eine Wirkverbindung zwischen Pendelkörper 23 und Reibeplatte 27 gedämpft wird.

Dabei ist der Abstand der plattenförmigen Einrichtung 27 mit Bezug auf das untere Ende 19 der Kreiselkappe 17 veränderbar ist, insbesondere mittels der gezeigten ersten

Abstandsänderungseinrichtung.

Die erste Abstandsänderungseinrichtung, insbesondere in Figur 3 deutlich gezeigt, umfasst einen zweiten Führungsstift 39, auf dem die plattenförmige Einrichtung 27 direkt und/oder indirekt aufliegt. Der zweite Führungsstift 39 ist dabei in einer zweiten schräg verlaufenden Aussparung 41 angeordnet, deren erstes Ende weiter von dem unteren Ende 7 des Kreiselgehäuses 3 beabstandet ist als ein gegenüberliegendes zweites Ende der Aussparung 41 .

Ebenso ist der Abstand des Kugellagers 11 vom oberen Ende 5 des Kreiselgehäuses 3 veränderbar ist, insbesondere mittels einer zweiten Abstandsänderungseinrichtung. Diese zweite Abstandsänderungseinrichtung ist insbesondere in Figur 2 deutlich sichtbar. Die zweite Abstandsänderungseinrichtung umfasst einen ersten Führungsstift 29, auf dem das Kugellagers 11 direkt und/oder indirekt aufliegt. Der erste Führungsstift 29 verläuft dabei, wie gezeigt, in einer ersten schräg verlaufenden Aussparung 31 , deren erstes Ende weiter von dem oberen Ende 5 des Kreiselgehäuses 3 beabstandet ist als ein

gegenüberliegendes zweites Ende der Aussparung.

Das Kugellagers 11 umfasst dabei eine senkrecht angeordnete Aussparung 31 , in die ein von dem Kreiselgehäuse 3 bereitgestellten Vorsprung 33 eingreift, um eine Drehbewegung des Kugellagers 11 zu unterbinden. Dabei ist die erste und die zweite Abstandsänderungseinnchtung gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ausgelegt und eingerichtet ist, um eine Abstandsänderung stoßfrei und ohne Koning zur ermöglichen.

Die in der voranstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen

Ausführungsformen wesentlich sein.