Kreiselkompass - Einsatz und Funktionsweise
Der Kreiselkompass orientiert sich im Gegensatz zum Magnetkompass nicht am Magnetfeld der Erde. Er richtet sich nach der Rotationsachse der Erde in Nord-Süd-Richtung aus. Aufgrund seiner verzögerten Arbeitsweise wird er auf langsam fahrenden Fahrzeugen, beispielsweise auf Schiffen, verwendet. Lesen Sie über den Einsatz sowie die Funktionsweise eines Kreiselkompasses.
Bei einem Kreiselkompass handelt es sich um einen Kompass, dessen Orientierung parallel zur Erd-Rotationsachse erfolgt. Auf diese Weise wird die Nord-Südrichtung angezeigt.
Die Aufhängung ist horizontal; somit stellt dieses Modell einen gefesselten Kreisel dar. Um sich auszurichten, werden zwei bis vier Stunden benötigt.
Kreiselkompasse finden vor allen Dingen auf langsamfahrenden Schiffen Verwendung. Dies ist darauf zurück zu führen, dass man einen Fahrtfehler berücksichtigen muss, welcher abhängig von Kurs und Geschwindigkeit entstehen kann. Es wird die wahre Nordrichtung, nicht die magnetische Nordrichtung angezeigt.
Bei Kleinflugzeugen wird oftmals ein Kurskreisel eingesetzt. Es handelt sich um einen freien Kreisel, der oftmals mit dem Kreiselkompass verwechselt wird.
Aufbau und Funktion
Der Kreiselkompass besitzt eine tellerförmige Kompassrose, die in einem flüssigkeitsbefüllten Gehäuse schwimmt. Sie ist in einer Kardanischen Aufhängung angebracht oder wie ein Pendel eingehängt.
Die Kompassrose ist ein symmetrischer Kreisel, der sich durch die Krafteinwirkung eines Impulsgebers um seine eigenen Achse dreht. Drehungen innerhalb der Aufhängung sind ebenfalls möglich.
Drehimpuls
Die Kompassrose ist mit einem Impulsgeber verbunden, der mit einer etwaigen Geschwindigkeit von 20.000 Umdrehungen in der Minute läuft. Wird die Kompassrose durch diesen Impulsgeber in Drehung versetzt, hat sie das Bestreben, ihre Drehrichtung beizubehalten. Diese Eigenschaft wird als Drehimpuls bezeichnet.
Allerdings wirken auf den Kreisel noch andere Kräfte als der Impulsgeber ein, welche die Bewegungsrichtung beeinflussen. Zum einen ist dies die Schwerkraft, welcher jeder auf der Erde befindliche Körper ausgesetzt ist.
Die Schwerkraft versucht, den Kreisel in seiner Mitte zu fassen und senkrecht nach unten zu ziehen. Zum anderen kommt die Erddrehung hinzu, die mit der Drehrichtung des Kreisels nichts gemein hat.
Dennoch beeinflusst sie die Drehrichtung des Kreisels. Beide Kräfte üben also eigene Drehimpulse auf den Kreisel aus.
Ein Kreisel besitzt aber die Eigenschaft, bestimmten Kräften ausweichen zu können, wodurch es zu zusätzlichen Drehimpulsen kommt. Die Summe aller Drehimpulse richtet den Kreiselkompass automatisch erst schräg zur Drehrichtung, dann in Nord-Süd-Richtung aus. Der Impulsgeber läuft dabei so lange, wie die Drehachse nicht genau nach Norden weist.
Die Drehbewegung lässt nach der Zeigerausrichtung durch die Dämpfung der Flüssigkeit nach, in welche die Kompassrose eingelagert ist. Später kommt sie vollständig zur Ruhe. Erst dann ist der Kompass präzise ablesbar.
Einschränkungen
Magnetische Missweisungen, wie sie bei einem Magnetkompass entstehen können, gibt es beim Kreiselkompass nicht. Allerdings kann es bei schnellen Eigenbewegungen zu solchen kommen. Befindet sich das Schiff in Polnähe, reagiert der Kreiselkompass nicht, weil der durch die Drehachse der Erde erzeugte Drehmoment nur minimal wirkt.
Missweisungen werden durch Kreiselbewegungen entlang eines Meridians verursacht. In diesem Fall zeigt der Kreisel in die Richtung, welche sich aus der Summe der Geschwindigkeit an der Erdoberfläche, die von der geographischen Breite abhängig ist, sowie der Geschwindigkeit der Eigenbewegung.
Bei einem Tempo von 20 km/ entlang des Meridians besteht eine Ablenkung von 0,5°. Bei 150 km/ sind es 5°. 45° beträgt die Ablenkung bei der Rotationsgeschwindigkeit der Erde am Äquator (1.600 km/h).