DE1272001B

DE1272001B - Gyroscope

Info

Publication number: DE1272001B
Application number: DE19601272001
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Richard Unterberger
Original assignee: Anschuetz and Co GmbH
Current assignee: Raytheon Anschuetz GmbH
Priority date: 1960-06-10
Filing date: 1960-06-10
Publication date: 1968-07-04

Description

Kreiselgerät Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät, dessen Kreiselläufer mit aufrechter Drallachse in einer mit der Läuferdrehzahl umlaufenden Hülle durch ein in das Läuferinnere hineinragendes Luftlager in der Schwebe gehalten und lediglich dadurch angetrieben wird, daß er von der umlaufenden Hülle durch Luftreibung mitgenommen wird, wobei die Luftlagerflächen von einer Kugelfläche und von einer Kugelkalottenfläche gebildet werden und die eine dieser Flächen fest an der Hülle und die andere fest am Kardanläufer angeordnet ist.Gyroscope The invention relates to a gyroscope, its gyroscope with an upright twist axis in a casing rotating at the rotor speed an air bearing projecting into the inside of the rotor is held in suspension and only is driven by the fact that it is carried along by the circumferential shell by air friction the air bearing surfaces from a spherical surface and from a spherical cap surface are formed and one of these surfaces is fixed to the shell and the other is fixed is arranged on the cardan rotor.

Ein Kreiselgerät dieser Art zeichnet sich dadurch aus, daß es keiner kardanischen Lagerung bedarf, um dem Kreiselläufer drei Freiheitsgrade der Bewegung zu geben, weil das Luftlager nicht nur den Umlauf, sondern auch beliebige Kippbewegungen der Hülle gegenüber dem Läufer gestattet. Diesem Vorteil stand aber bisher der Nachteil gegenüber, daß solche Kippbewegungen zu Störmomenten führen. A gyroscope of this type is characterized by the fact that there is none Cardan bearing requires three degrees of freedom of movement for the rotary rotor to give, because the air bearing not only revolves, but also any tilting movements the cover is permitted in relation to the runner. So far, however, this advantage has been the disadvantage opposed to the fact that such tilting movements lead to disturbing moments.

Bei einem bekannten Kreiselgerät dieser Art ist nämlich die Kugelfläche des Luftlagers fest am Kreiselläufer angeordnet, und zwar in Gestalt einer im Inneren des Kreiselläufers angeordneten und mit diesem starr verbundenen Kugel. Fest an der Hülle sind mehrere Kalottenflächen befestigt, welche die Lagerkugelfläche umgeben.In a known gyroscope of this type, the spherical surface is namely of the air bearing firmly arranged on the rotor, in the form of an inside of the rotor arranged and rigidly connected to this ball. Firmly on Several spherical surfaces are attached to the shell, which surround the spherical bearing surface.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß die zwischen den Luftlagerflächen hindurchgepreßte Luft Störmomente auf den Läufer ausübt, wenn sich die Hülle derart neigt, daß die Symmetrie der Kalottenflächen zum Lot gestört wird. Denn dann sucht sich die am Läufer feste Lagerkugel unter dem Einfluß des Gewichts in eine exzentrische Lage zu verschieben, in der die Lagerluft vorwiegend nach einer Seite der Kalottenflächen hin abfließt. Sie erzeugt dann mit ihrer Reibung das unerwünschte Störmoment. Dieses läßt die Drallachse des Kreiselläufers aus ihrer Sollstellung auswandern. The invention is based on the knowledge that between the Air forced through air bearing surfaces exerts disturbing torques on the rotor when the shell tends to such an extent that the symmetry of the dome surfaces with respect to the solder is disturbed. Because then the bearing ball fixed on the runner looks for itself under the influence of the weight to move into an eccentric position, in which the internal clearance predominantly after a Side of the calotte surfaces flows off. It then creates the undesirable with its friction Disturbance torque. This leaves the swirl axis of the rotary rotor out of its nominal position emigrate.

Dieser Mangel wird nun erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die Kalottenfläche von einer Innenfläche des Kreiselläufers gebildet wird. Das bedeutet, daß die Lagerkugeifläche starr mit der Hülle verbunden ist, z. B. durch eine Stütze. Bei dieser Anordnung wird die Symmetrie der Kalottenfläche zum Lot nicht gestört, wenn sich die Hülle neigt. Infolgedessen bleibt der Fluß der Lagerluft im Lagerspalt zwischen der Kalottenfläche und der Kugelfläche ebenfalls symmetrisch zum Lot. Das bedeutet aber, daß die Luftreibung kein Störmoment auf den Kreiselläufer ausübt. This deficiency is now avoided according to the invention in that the Dome surface is formed by an inner surface of the rotary rotor. That means, that the bearing ball surface is rigidly connected to the shell, for. B. by a support. With this arrangement, the symmetry of the dome surface to the perpendicular is not disturbed, when the shell tilts. As a result, the flow of bearing air remains in the bearing gap between the spherical surface and the spherical surface also symmetrical to the perpendicular. That but means that the air friction does not exert any disturbance torque on the rotor.

Zwar ist auch ein Kreiselgerät bekannt, bei welchem der Kreiselläufer in einer äußeren Hülle durch ein in das Läuferinnere hineinragendes Luftlager in der Schwebe gehalten wird, wobei die Luftlagerflächen von konzentrischen Kugelzonenflächen gebildet werden. Die eine Kugelzonenfläche ist fest mit der Hülle und die andere fest mit dem Kreiselläufer verbunden. Bei dieser bekannten Anordnung hat der Läufer jedoch seinen eigenen Antrieb durch den Rückstoß von Düsenluftstrahlen, die an der Läuferumfangsfläche austreten, während im Gegensatz dazu beim Gegenstand der Erfindung die Hülle durch Luftreibung den Läufer mitnimmt. Auch wird die Symmetrie der Strömung bei Neigungen der Hülle gestört, weil dadurch die volle Deckung der beiden Kugelzonenflächen beeinträchtigt wird. A gyroscopic device is also known in which the rotary rotor in an outer shell an air bearing protruding into the inside of the rotor the levitation is held, the air bearing surfaces of concentric spherical zone surfaces are formed. One spherical zone surface is fixed to the shell and the other firmly connected to the rotor. In this known arrangement, the runner however, its own propulsion by the recoil of jet air jets that hit the Runner circumferential surface emerge, while in contrast to the subject matter of the invention the cover takes the runner with it through air friction. Also becomes the symmetry of the flow disturbed in the case of inclinations of the shell, because this results in full coverage of the two spherical zone surfaces is affected.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt einen lotrechten Schnitt durch ein Kreiselgerät. A preferred embodiment of the invention is shown in the drawing shown. This shows a vertical section through a gyroscope.

Der kugelförmige Kreiselläufer 10 wird in einer mit der Läuferdrehzahl umlaufenden kugelförmigen Hülle 28 durch ein Luftlager in der Schwebe gehalten, das in das Innere des Läufers 10 hineinragt. Die Luftlagerflächen werden von einer Kugelfläche, nämlich der Oberfläche einer Kugel 12, und von einer Kugelkalottenfläche 14 gebildet. Die Kugel 12 ist nun starr mit der Hülle 28 in konzentrischer Lage verbunden, während die Kalottenfläche 14 von einer Innenfläche des Kreiselläufers 10 gebildet wird. Der Kreiselläufer hat nämlich eine untere Öffnung, durch welche die Kalottenfläche 14 von unten her zugänglich ist. Die Kugel 12, welche die Tragkugel des Luftlagers bildet, sitzt auf einem Stützlagerschaft 20, der eine Längsbohrung 24 hat. Diese steht mit einer lotrechten Bohrung der Kugel 12 in Verbindung, die in dem Lagerspalt zwischen der Kalottenfläche 14 und der Oberseite der Kugel 12 mündet. The spherical rotary rotor 10 is in one with the rotor speed circumferential spherical shell 28 held in suspension by an air bearing, which protrudes into the interior of the rotor 10. The air bearing surfaces are supported by a Spherical surface, namely the surface of a ball 12, and a spherical cap surface 14 formed. The ball 12 is now rigid with the shell 28 in a concentric position connected, while the spherical surface 14 of an inner surface of the rotor 10 is formed. The rotor has a lower opening through which the cap surface 14 is accessible from below. The ball 12, which the support ball of the air bearing forms, sits on a support bearing shaft 20, which has a longitudinal bore 24 has. This is in communication with a perpendicular bore of the ball 12, which in the bearing gap between the spherical cap surface 14 and the top of the ball 12 flows out.

Der obere halbkugelförmige Teil der Hüllschale 28 kann abgenommen werden und ist mit einem Beobachtungsfenster 30 versehen. Unten hat die Hülle schale28 einen kurzen zylindrischen Ansatz 32, in dessen Längsbohrung der Schaft 20 festsitzt. Der Ansatz 32 ist mittels eines Kugellagers 34 auf einer Grundplatte 36 des Kreiselgeräts gelagert. The upper hemispherical part of the shell 28 can be removed and is provided with an observation window 30. At the bottom the shell has shell28 a short cylindrical neck 32, in whose longitudinal bore the Shank 20 is stuck. The approach 32 is by means of a ball bearing 34 on a base plate 36 of the gyro mounted.

Der Schaft 20 ragt unten aus dem Ansatz 32 heraus und geht durch eine Bohrung der Grundplatte 36 hindurch und trägt unterhalb dieser Grundplatte eine Keilriemenscheibe, die mittels eines Keilriemens 38 von einem Elektromotor 40 angetrieben werden kann, der an einem Ansatz der Grundplatte 36 befestigt ist. Der Schaft 20 ragt unten aus der Riemenscheibe heraus und in eine Buchse 42 hinein, die an dem Ansatz der Grundplatte 36 sitzt und der Zuführung der Druckluft mittels eines Schlauches dient. The shaft 20 protrudes from the base 32 and goes through a hole in the base plate 36 therethrough and carries below this base plate a V-belt pulley, which by means of a V-belt 38 of an electric motor 40, which is attached to a shoulder of the base plate 36, can be driven. The shaft 20 protrudes from the bottom of the pulley and into a socket 42, which sits on the approach of the base plate 36 and the supply of compressed air by means of a hose is used.

Bei Einschaltung des Motors 40 wird der Schaft 20 in Umlauf versetzt und nimmt die auf ihm festsitzende Hüllkugel 28 mit, so daß diese um die lotrechte Achse k umläuft. Die Hülle 28 nimmt bei ihrem Umlauf durch Reibung die in ihr befindliche Luft mit, die ihrerseits durch Luftreibung den Kreiselläufer 10 in Drehung versetzt. Zusätzlich wird der Kreiselläufer 10 durch die Luftreibung im Lagerspalt zwischen der Kugel 12 und der Kalottenfläche 14 mitgenommen und angetrieben. When the motor 40 is switched on, the shaft 20 is set in rotation and takes the enveloping ball 28 firmly seated on it, so that it is around the vertical Axis k revolves. As it rotates, the sheath 28 takes the one located in it by friction Air with, which in turn sets the rotor 10 in rotation by air friction. In addition, the rotor 10 is due to the air friction in the bearing gap between the ball 12 and the dome surface 14 taken along and driven.

Die Neigung des Kreiselläufers 10 ist in der Zeichnung übertrieben groß dargestellt. Unter dem Einfluß der Erddrehung neigt sich die Drallachse a nur wenige Grad gegenüber der Vertikalen. Hingegen kann sich die Achse k um ganz erhebliche Winkel gegenüber der Lotrechten neigen. Wenn das geschieht, würde auf den Kreiselläufer 10 ein Stör- moment durch die Luftreibung ausgeübt werden, wenn, wie bekannt, die Kugel 12 am Kreiselläufer und die Kalottenfläche 14 am Stützlagerschaft 20 vorgesehen wäre. Denn dann würde sich die Kugel 12 unter dem Einfluß des Kreiselläufergewichtes exzentrisch in der Kalottenfläche einstellen und eine unsymmetrische Strömung der Luft im Luftspalt verursachen. Das ist vermieden, wenn die Kalottenfläche 14 am Kreiselläufer 10 und die Lagerkugel 12 am Stützschaft 20 vorgesehen ist. The inclination of the rotary rotor 10 is exaggerated in the drawing shown large. The twist axis a only inclines under the influence of the earth's rotation a few degrees from the vertical. On the other hand, the axis k can vary considerably Incline the angle with respect to the perpendicular. When that happens, it would hit the gyro 10 a disruptive moment exerted by air friction when, as is known, the Ball 12 is provided on the rotor and the spherical surface 14 is provided on the support bearing shaft 20 were. Because then the ball 12 would be under the influence of the weight of the rotor set eccentrically in the dome surface and an asymmetrical flow of the Cause air in the air gap. This is avoided if the dome surface 14 on Centrifugal rotor 10 and the bearing ball 12 is provided on the support shaft 20.

Claims

Claim: gyro device, the gyro rotor with upright Twist axis in a casing that revolves with the rotor speed through one into the interior of the rotor protruding air bearing held in suspension and only driven by it is that it is carried along by the circumferential shell by air friction, wherein the air bearing surfaces formed by a spherical surface and a spherical cap surface and one of these surfaces is fixed to the shell and the other is fixed to the rotor is arranged, d a d u r c h characterized that the dome surface (14) of a Inner surface of the rotary rotor (10) is formed. ~~~~~~~~ Considered References: French Patent No. 1208269; U.S. Patent No. 2729 106.