Wie ein Kreiselkompass rechtweisend Nord findet
1Die Lektion in einfachen Worten
Die Kreiselträgheit hält die Drehachse im Raum fest. Schweresteuerung und Dämpfung lassen sie auf dem geografischen Meridian, der Nord-Süd-Linie, zur Ruhe kommen.
Zwei Eigenschaften
Ein Kreisel ist ein schnell rotierender Körper, der sich frei um seine Achsen drehen kann. Kreiselträgheit, auch Richtungsstabilität im Raum, bedeutet: Seine Drehachse behält ihre Richtung im Raum bei. Wirkt um eine Achse ein Drehmoment, also eine drehende Krafteinwirkung, dreht sich der Kreisel um eine dritte Achse. Das heißt Präzession. Diese dritte Achse steht senkrecht zur Drehachse und zur Achse des Drehmoments. Ein Kreiselkompass nutzt beide Eigenschaften.
Warum ein freier Kreisel wandert
Die Erde dreht sich etwa 15° pro Stunde. Ein freier Kreisel behält seine Richtung im Raum bei, während sich die Erde unter ihm dreht. Bei waagerechter Achse beträgt die Drift im Azimut, der horizontalen Richtung, etwa 15° × sin φ pro Stunde; φ ist die geografische Breite. Die Neigungsrate hängt von der Achsrichtung ab: maximal etwa 15° × cos φ pro Stunde bei Ost-West-Ausrichtung, null bei Nord-Süd-Ausrichtung. Das sind scheinbare Bewegungen, keine Nordsuche.
Schweresteuerung
Der Hersteller ergänzt eine Schweresteuerung, also eine Steuerung durch die Schwerkraft: ein Pendelgewicht oder ein gekoppeltes Flüssigkeitssystem. Neigt sich die Achse, erzeugt die Schwerkraft ein Drehmoment. Durch Präzession entsteht daraus eine Bewegung im Azimut zum Meridian hin. Die Achse pendelt nun unaufhörlich östlich und westlich über den Meridian hinaus. Dadurch wird der Kreisel nordsuchend.
Dämpfung und Einschwingen
Die Dämpfung verkleinert jede Schwingung, bis die Achse auf dem Meridian oder sehr nahe daran zur Ruhe kommt: Der Kreisel ist eingeschwungen. Der Einschwingfehler ist die Differenz zwischen seiner mittleren eingeschwungenen Anzeige und dem rechtweisenden Kurs. Das Einschwingen nach dem Einschalten braucht Zeit. Die IMO-Leistungsnorm, Entschließung A.424(XI), erlaubt bis zu sechs Stunden in Breiten bis 60°. Viele moderne Geräte sind schneller. Schalte ihn gemäß Herstellerangabe rechtzeitig ein, bevor du seine Kursanzeige zum Auslaufen brauchst.
Stärken und Grenzen
Ein eingeschwungener Kreisel liefert rechtweisende Kurse: ohne Missweisung oder Ablenkung. Seine Richtkraft nimmt zu den Polen hin ungefähr mit cos φ ab. Deshalb wachsen die Fehler in hohen Breiten; prüfe die Einsatzgrenze im Handbuch. Er braucht Strom und eine funktionierende Rotorlagerung. Als unabhängige Reserve brauchst du einen Magnetregelkompass. Auch den Kreiselfehler musst du weiterhin prüfen.
2Wichtige Daten
- Erdrotation
- Etwa 15° pro Stunde (15,04° pro Stunde)
- Drift des freien Kreisels (waagerechte Achse)
- Etwa 15° × sin Breite pro Stunde
- Maximale Neigungsrate des freien Kreisels
- Etwa 15° × cos Breite pro Stunde; waagerechte Ost-West-Achse
- Einschwingzeit (A.424)
- Innerhalb von 6 Stunden, in Breiten bis 60°
- Einschwingfehler (A.424)
- Höchstens 0,75° ÷ cos Breite
3Kernpunkte
- 1
Kreiselträgheit hält die Achse im Raum fest. Präzession ändert ihre Richtung durch ein Drehmoment.
- 2
Durch die Erdrotation driftet und neigt sich ein freier Kreisel. Schweresteuerung lässt ihn den Meridian suchen.
- 3
Dämpfung beendet das Pendeln: Der Kreisel ist eingeschwungen. Plane die Einschwingzeit des Herstellers ein.
- 4
Ein Kreisel zeigt rechtweisend Nord, wird aber polnah schwächer und hat weiterhin kleine Fehler.
4Häufige Fehler
Falsch: Ein Kreisel allein zeigt rechtweisend Nord.
Richtig: Ein freier Kreisel hält nur seine Richtung im Raum. Schweresteuerung und Dämpfung lassen ihn den Meridian suchen und dort zur Ruhe kommen.
Falsch: Sobald der Rotor seine Drehzahl erreicht hat, ist der Kreisel einsatzbereit.
Richtig: Er muss zuerst einschwingen. Das kann Stunden dauern. Schalte ihn früh ein und vergleiche ihn mit dem Magnetkompass, bevor du dich auf ihn verlässt.
Falsch: Ein Kreisel hat keine Fehler, weil er weder Missweisung noch Ablenkung hat.
Richtig: Er hat eigene kleine Fehler, etwa den Fahrtfehler, der von Geschwindigkeit und Kurs abhängt. Diese Fehler wachsen in hohen Breiten. Prüfe ihn jede Wache.
5Praxisfall & Prüfungstipps
Dein Schiff lag mit ausgeschaltetem Kreisel im Trockendock. Das Auslaufen ist für 0800 geplant. Der Elektriker bietet an, den Kreisel um 0730 zu starten. Was sagst du?
Antwort zeigen
Gehe nicht davon aus, dass 30 Minuten reichen. Prüfe die Einschwingzeit und Bereitschaftsanzeigen laut Hersteller. Sorge für einen entsprechend frühen Start. Bevor du den Kreisel zum Auslaufen nutzt, prüfe, ob er eingeschwungen ist, und bestimme seinen Fehler anhand einer unabhängigen Referenz.
Prüfungstipps
- Kreiselträgheit und Präzession; Schweresteuerung bewirkt Nordsuche, Dämpfung das Einschwingen.
- A.424(XI): Einschwingen innerhalb von 6 h bis 60° Breite; Einschwingfehler ≤ 0,75° ÷ cos Breite.
- Waagerechter freier Kreisel: Drift 15° sin φ/h; maximale Neigungsrate 15° cos φ/h bei Ost-West-Achse, null bei Nord-Süd-Achse. Die Richtkraft nimmt polwärts ab.
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