DE1294690B

DE1294690B - Gravity-bound gyrocompass

Info

Publication number: DE1294690B
Application number: DE1964A0046916
Authority: DE
Inventors: Hintze; Dipl-Ing Johannes
Original assignee: Anschuetz and Co GmbH
Current assignee: Raytheon Anschuetz GmbH
Priority date: 1964-08-21
Filing date: 1964-08-21
Publication date: 1969-05-08

Description

Die Erfindung betrifft einen schweregefesselten Kreiselkompaß mit schwebend gelagertem Kreiselläufer. The invention relates to a heavy tethered gyro compass with floating rotor.

Kreiselkompasse dieser Art sind in der Patentliteratur schon vor Jahrzehnten beschrieben worden, haben jedoch bisher keinen Eingang in die Praxis gefunden, obwohl die schwebende Lagerung des Kreiselläufers besondere Vorteile hinsichtlich Genauigkeit und Empfindlichkeit hätte bieten können. Gyroscopic compasses of this type are already in the patent literature Has been described for decades, but has not yet been put into practice found, although the floating bearing of the rotary rotor has particular advantages in terms of Accuracy and sensitivity could have provided.

Die Ursache für die bisher ausgebliebene praktische Verwirklichung eines solchen Kreiselkompasses dürfte darin liegen, daß die Maßnahmen zur Fesselung der Läuferachse an die Waagerechte und damit zur Erzielung der meridiansuchenden Wirkung unzulänglich waren. Die einschlägige Patentliteratur schweigt sich über eine physikalische Begründung für das angebliche Eintreten einer meridiansuchenden Wirkung gänzlich aus. The reason for the so far lacking practical realization of such a gyro compass is likely to be that the measures for shackling the rotor axis to the horizontal and thus to achieve the meridian-seeking Effect were inadequate. The relevant patent literature remains silent a physical justification for the alleged occurrence of a meridian seeker Effect completely.

Nach der Erfindung wird bei einem Kreiselkompaß der genannten Art eine wirkungsvolle und physikalisch klar durchschaubare Schwerefesselung dadurch erreicht, daß der Kreiselläufer ein in der Richtung seiner Läuferachse bewegliches Gewicht enthält, das durch eine Rückstellkraft in einer Ausgangsstellung gefesselt ist. According to the invention, in a gyro compass of the type mentioned an effective and physically clearly transparent gravity restraint achieves that the rotary rotor is movable in the direction of its rotor axis Contains weight that is tied up in an initial position by a restoring force is.

Zu dieser Ausbildung eines schweregefesselten Kreiselkompasses mit schwebend gelagertem Kreiselläufer konnte ein anderer bekannter Kreiselkompaß, bei dem die Schwerefesselung durch eine federnde Verschiebbarkeit des gesamten Kreiselläufers erzielt wird, keine unmittelbare Anregung geben, weil bei jenem Kreiselkompaß der Kreiselläufer nicht schwebend, sondern kardanisch gelagert ist und somit für eine Schwerefesselung durch Gewichtsverlagerung ganz andere, und zwar durchaus einfachere Voraussetzungen gegeben waren. To this training a heavy shackled gyro compass with Another well-known gyrocompass could have a floating rotor the gravity restraint through a resilient displaceability of the entire rotor is achieved, give no immediate stimulus, because with that gyrocompass the Rotary rotor is not floating, but is gimbaled and therefore for a Gravity restraint by shifting one's weight is completely different, and indeed simpler ones Conditions were met.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das bewegliche Gewicht aus einer flüssigen Masse, die eine zur Läuferachse gleichachsige Bohrung des Läufers teilweise ausfüllt. In a preferred embodiment of the invention, there is the movable Weight from a liquid mass, which has a hole coaxial with the rotor axis partially filled out by the runner.

Wenn der erfindungsgemäße Kompaß als Schiffskompaß verwendet werden soll, muß der Schlingerfehler bekämpft werden, der mangels besonderer Vorkehrungen dadurch bedingt ist, daß durch die Verschiebung des beweglichen Gewichts in Richtung der Läuferachse sich der resultierende Schwerpunkt vom Mittelpunkt des kugelförmigen Kreiselläufers entfernt und daher unter dem Einfluß der Schlingerbeschleunigungen ein störendes Stützmoment ausüben könnte. When the compass of the present invention is used as a marine compass should, the twisting error must be combated, which in the absence of special precautions is due to the fact that by shifting the movable weight in the direction the rotor axis is the resulting center of gravity from the center of the spherical Centrifugal rotor removed and therefore under the influence of the roll accelerations could exert a disruptive supporting moment.

Die Lösung dieses Problems wird durch eine solche Dämpfung des Gewichts mit Bezug auf die Schlingerfrequenz des Schiffs erzielt, daß eine längs der Läuferachse verlaufende Komponente der Schlingerbeschleunigung eine Hin- und Herbewegung des Gewichts mit einer Phasenverschiebung von etwa 900 bewirkt. The solution to this problem is through such damping of weight with respect to the roll frequency of the ship that one along the rotor axis running component of the roll acceleration is a to-and-fro movement of the Weight with a phase shift of about 900 causes.

Dient als bewegliches Gewicht eine flüssige Masse, so läßt sich diese Dämpfung dadurch erreichen, daß die Bohrung des Läufers durch mindestens eine Querwand in Kammern unterteilt ist, die durch eine Drosselverbindung kommunizieren. If a liquid mass is used as a movable weight, it can be Achieve damping that the bore of the rotor through at least one transverse wall is divided into chambers that communicate through a throttle connection.

Um bei dem erfindungsgemäßen Kreiselkompaß die Schwingungen der Läuferumlaufachse um die Hochachse durch den Meridian hindurch zu dämpfen, wird auf die an sich bekannte Maßnahme zurückgegriffen, das dämpfende Stützmoment auf den Kreiselläufer durch Kippen des Antriebmomentvektors zu erzeugen. To in the gyro compass according to the invention the vibrations of the rotor axis of rotation in order to attenuate the vertical axis through the meridian, it is known per se Measure resorted to the damping support torque on the rotary rotor Generate tilting of the drive torque vector.

Das kann in der Weise geschehen, daß der das Läuferantriebsmoment erzeugende Motorständer um eine waagerechte, den Antriebsmomentvektor rechtwinklig schneidende Achse durch einen Hilfsantrieb in Abhängigkeit von der Neigung der Kreiselläuferachse verstellbar ist. Letzteres ist dadurch erreichbar, daß ein auf den Motorständer wirkender Kippantrieb unter Steuerung durch eine Libelle steht, die durch Nachlaufantriebe parallel zur Kreiselläuferachse gehalten wird.This can be done in such a way that the rotor drive torque generating motor stand around a horizontal, the drive torque vector at right angles cutting axis by an auxiliary drive depending on the inclination of the rotor axis is adjustable. The latter can be achieved by placing a on the motor stand Acting tilt drive is controlled by a spirit level, which is driven by follow-up drives is held parallel to the rotor axis.

Die Erfindung sei nunmehr im einzelnen an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert, die in der Zeichnung wiedergegeben sind. In dieser zeigt F i g. 1 einen Aufriß der wesentlichen Teile des Kreiselkompasses, teilweise im Schnitt, F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Kreiselläufers im Querschnitt und F i g. 3 eine dritte Ausführungsform des Kreiselläufers im Querschnitt. The invention will now be described in detail with reference to a few exemplary embodiments explained, which are reproduced in the drawing. In this FIG. 1 one Elevation of the essential parts of the gyro compass, partly in section, FIG. 2 shows another embodiment of the rotary rotor in cross section and FIG. 3 a third embodiment of the rotary rotor in cross section.

Ein kugelförmiger Kreiselläufer 10 ist als Kurzschlußanker eines Drehstrommotors ausgebildet, dessen Ständer 11 nur schematisch ohne seine Wicklungen dargestellt ist. Diese werden mit einem Wechselstrom von Tonfrequenz erregt und erzeugen ein Drehfeld, in welchem der Läufer 10 um seine Hauptträgheitsachse 15 umläuft, die ungefähr mit der Ständerachse 12 zusammenfällt. In dem Spalt zwischen dem Ständer 11 und dem Läufer 10 wird ein Druckluftkissen aufrechterhalten, auf dem der Läufer 10 schwimmt. Zu diesem Zweck ist der Ständer 11 mit ringförmigen Kanälen 13 versehen, welche die Achse 12 gleichachsig umgeben und in denen ein Luftdruck durch eine Pumpe mit nicht näher veranschaulichten Schlauchanschlüssen aufrechterhalten wird. Diese Ringkanäle 13 sind mit dem Luftspalt durch Drosselbohrungen 14 verbunden. Sucht der Läufer 10 unter dem Einfluß der Erdbeschleunigung oder anderer Beschleunigungen seine konzentrische Lage im Ständer 11 zu verlassen, so daß sich der Luftspalt an irgendeiner Stelle verengt, dann sinkt die Strömungsgeschwindigkeit und infolgedessen auch der Druckabfall in den dort mündenden Drosselöffnungen 14. A spherical rotor 10 is used as a short-circuit armature Three-phase motor formed, the stator 11 only schematically without its windings is shown. These are excited with an alternating current of audio frequency and generate a rotating field in which the rotor 10 is about its main axis of inertia 15 which coincides approximately with the stator axis 12. In the gap between the stator 11 and the runner 10 a compressed air cushion is maintained on which the runner 10 swims. For this purpose, the stand 11 is annular Channels 13 provided which coaxially surround the axis 12 and in which an air pressure maintained by a pump with hose connections not shown in detail will. These annular channels 13 are connected to the air gap by throttle bores 14. If the runner 10 searches under the influence of the acceleration due to gravity or other accelerations to leave its concentric position in the stator 11, so that the air gap narrows at any point, then the flow velocity decreases and as a result also the pressure drop in the throttle openings 14 opening there.

Das führt aber dazu, daß dort der im Luftspalt herrschende Druck steigt und sich dem in den Ringleitungen 13 herrschenden Überdruck nähert, was einer Verengerung des Luftspalts entgegenwirkt. Dadurch wird verhindert, daß eine Berührung zwischen dem Läufer 10 und dem Ständer 11 eintritt.However, this leads to the pressure prevailing in the air gap increasing there and approaches the overpressure prevailing in the ring lines 13, which leads to a constriction of the air gap counteracts. This prevents contact between the rotor 10 and the stator 11 occurs.

Bekanntlich stellt sich der Läufer 10 im Betrieb so ein, daß er um seine Hauptträgheitsachse 15 umläuft. As is known, the rotor 10 adjusts itself during operation in such a way that it changes over its main axis of inertia 15 revolves.

Um diese zu schaffen, besteht er aus zwei aufeinanderliegenden Scheiben 16 und 17 von besonders hohem spezifischen Gewicht, die auf der Achse 15 lotrecht stehen, und aus zwei Kugelkalotten 18 und 19 von geringerem spezifischem Gewicht. Gleichachsig zur Achse 15 hat der kugelförmige Läufer eine ebene Spiegelfläche 20, die dem Zweck dient, eine die Lage des Ständers 11 bestimmende Nachlaufeinrichtung so zu steuern, daß die Achse 12 des Ständers 11 ständig mit der Hauptträgheitsachse 15 des Läufers 10 zusammenfällt.To create this, it consists of two discs placed one on top of the other 16 and 17 of particularly high specific weight, which are perpendicular to the axis 15 stand, and from two spherical caps 18 and 19 of lower specific weight. Coaxial to the axis 15, the spherical rotor has a flat mirror surface 20, which serves the purpose of a follow-up device which determines the position of the stand 11 to be controlled so that the axis 12 of the stand 11 is constantly with the main axis of inertia 15 of the rotor 10 coincides.

Zu diesem Zweck ist der Ständer 11 an einem ihn umgebenden Ring 24 befestigt, der oben in der Symmetrieebene des Ständers 11 einen lotrechten Zapfen 22 trägt, mit dessen Hilfe die Kompaßrose 26 am Ring 24 und dem Ständer 11 befestigt ist. Der Ring 24 ist durch Lagerkugeln 28 in einem gleichachsigen Ring 30 drehbar gelagert und mit einem Zahnkranz versehen, der um seine Achse mittels eines am Ring 30 angebrachten Nachlaufmotors 38 und eines Getriebes 31, 40 drehbar ist. Ein am Ring 30 sitzender lotrechter Zapfen 32 ist in einem Ständer 34 drehbar gelagert, dessen Achse 36 durch den Mittelpunkt des Ständers 11 hindurchgeht und dort von der Achse der Ringe 24 und 30 geschnitten wird. For this purpose, the stand 11 is on a ring 24 surrounding it attached, the top in the plane of symmetry of the stand 11 a perpendicular pin 22 carries, with the help of which the compass rose 26 is attached to the ring 24 and the stand 11 is. The ring 24 can be rotated in a coaxial ring 30 by means of bearing balls 28 stored and provided with a ring gear, which around its axis by means of an on the ring 30 attached trailing motor 38 and a gearbox 31, 40 rotatable is. A vertical pin 32 seated on ring 30 can be rotated in a stand 34 stored, whose axis 36 passes through the center of the stand 11 and there is cut from the axis of the rings 24 and 30.

Auf dem Ständer 34 ist ein Nachlaufmotor 44 befestigt, dessen Läufer ein Ritzel 46 trägt, das mit einem am Ring 30 gleichachsig zu dessen Achse 36 bebestigten Zahnkranz 48 kämmt. A follower motor 44 is attached to the stand 34, its rotor carries a pinion 46 which is affirmed with one on the ring 30 coaxially to the axis 36 thereof Ring gear 48 meshes.

Am Ring 24 ist eine ProjektionslampeSO angebracht, die ein Strahlenbündel 52 auf die ebene Spiegelfläche 20 des Läufers 10 wirft. Das durch den Spiegel 20 zurückgeworfene Strahlenbündel bildet einen Lichtfleck auf einem am Ring 24 befestigten Strahlenempfänger 54, der mit vier im Kreise angeordneten lichtelektrischen Zellen versehen ist. Je nachdem, ob der Lichtfleck auf dem Empfänger 54 auf oder ab oder nach rechts oder nach links wandert, werden verschiedene dieser Zellen beeinflußt und steuern über eine Verstärkerschaltung die beiden Nachlaufmotoren 38 und 44 derart, daß diese den Ring 24 und den an ihm befestigten Ständer 11 jeweils in die Lage zurückfi} hren, in der die Hauptträgheitsachse 15 des Kreiselläufers mit der Achse 12 des Ständers zusammenfällt. A projection lamp SO is attached to the ring 24, which is a bundle of rays 52 throws onto the flat mirror surface 20 of the runner 10. That through the mirror 20 The reflected beam forms a light spot on one attached to the ring 24 Radiation receiver 54, which has four photoelectric cells arranged in a circle is provided. Depending on whether the light spot on the receiver 54 is up or down or moves to the right or to the left, various of these cells are affected and control the two trailing motors 38 and 44 via an amplifier circuit in such a way that that these the ring 24 and the stand 11 attached to it in each case in the position lead back, in which the main axis of inertia 15 of the rotor with the axis 12 of the stand collapses.

Um nun zu erreichen, daß jede Neigung der Hauptträgheitsachse 15 ein Stützmoment erzeugt, dessen Vektor auf der Zeichenebene lotrecht steht, enthält der Kreiselläufer 10 ein in der Richtung seiner Läuferachse 15 bewegliches Gewicht, das durch eine Rückstellkraft in einer Ausgangsstellung gefesselt ist. In order to achieve that every inclination of the main axis of inertia 15 generates a supporting moment whose vector is perpendicular to the plane of the drawing the rotor 10 is a weight movable in the direction of its rotor axis 15, which is tied up in an initial position by a restoring force.

Bei der in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsform ist zu diesem Zweck zwischen den beiden Scheiben 216 und 217, die den Scheiben 16 und 17 der F i g. 1 und 3 entsprechen, eine dünne, aus federndem Werkstoff bestehende Membran 60 eingespannt, deren Ebene auf der Hauptträgheitsachse 15 lotrecht steht. In the case of the in FIG. 2 is related to this Purpose between the two disks 216 and 217, which the disks 16 and 17 of the F i g. 1 and 3 correspond to a thin membrane made of resilient material 60 clamped, the plane of which is perpendicular to the main axis of inertia 15.

Die dieser Membran 60 zugewandten Flächen der beiden Scheiben 216 und 217 sind jedoch so ausgespart, daß die Membran nur an ihrer Randzone eingespannt ist und in ihrem Mittelteil in Richtung der Achse 15 durchfedern kann. In ihrer Mitte trägt die Membran ein an ihr befestigtes Gewicht62. Neigt sich die Trägheitsachse 15 zur Waagerechten, dann bewegt sich das Gewicht 62 auf der Achse 15 abwärts. Das hat aber zur Folge, daß der Schwerpunkt des Läufers 10 von dessen geometrischem Mittelpunkt abweicht und die Erdbeschleunigung daher das gewünschte Stützmoment erzeugt. Durch dieses erfährt der Läufer eine Präzessionsbewegung, die seine Läuferachse in den Meridian wandern läßt. Da der Ständer 11, durch die beiden Nachlaufmotoren 44 und 38 angetrieben, diese Wanderung mitmacht, dreht sich auch die Kompaßrose 26 in den Meridian. Da indessen das Stützmoment, das die Kreiselläuferachse in den Meridian wandern läßt, noch weiter wirkt, wenn die Meridianlage erreicht ist, schwingt die Kreiselläuferachse durch den Meridian hindurch. Die weitere Erddrehung führt dann dazu, daß das abwärts geneigte Ende der Trägheitsachse 15 aufwärts kippt, bis die Achse 15 wieder waagerecht steht und sich schließlich entgegengesetzt neigt und daher das Gewicht 62 in die entgegengesetzte Richtung wandern läßt. Dadurch entsteht ein Stützmoment, das dem bisher wirksamen entgegengesetzt wirkt und daher die Kreiselläuferachse wieder zurückpräzedieren läßt.The surfaces of the two disks 216 facing this membrane 60 and 217 are recessed in such a way that the membrane is clamped only at its edge zone is and can deflect in its central part in the direction of the axis 15. In your In the middle, the membrane carries a weight 62 attached to it. The axis of inertia tilts 15 to the horizontal, then the weight 62 moves downwards on the axis 15. That but has the consequence that the center of gravity of the rotor 10 of its geometric Center deviates and the acceleration due to gravity therefore the desired supporting moment generated. This causes the runner to experience a precession movement, which is the runner's axis can wander into the meridian. Since the stand 11, by the two trailing motors 44 and 38 driven, taking part in this hike, the compass rose also turns 26 in the meridian. Since, however, the supporting moment that the centrifugal axis in the Lets the meridian wander, continues to work when the meridian position is reached, oscillates the rotor axis through the meridian. The further rotation of the earth leads then to the fact that the downwardly inclined end of the axis of inertia 15 tilts upwards until the axis 15 is horizontal again and finally inclines in the opposite direction and therefore causes the weight 62 to travel in the opposite direction. Through this a supporting moment is created which counteracts the previously effective one and therefore allows the rotor axis to precede back again.

Zweckmäßig werden die Größe des Gewichts 62, das Maß der Verstellung dieses Gewichts und der Drall des Kreiselläufers so bemessen, daß die Schwingungszeit in bekannter Weise 84 Minuten beträgt. Das hat dann zur Folge, daß Beschleunigungen des mit dem Kreiselkompaß ausgerüsteten Schiffs keine störenden Schwingungen auslösen. The size of the weight 62, the amount of adjustment, are expedient this weight and the The swirl of the centrifugal rotor is dimensioned in such a way that the oscillation time in a known manner is 84 minutes. This then has the consequence that accelerations of the ship equipped with the gyro compass do not cause any disturbing vibrations.

Die Schwingungen des Kreiselläufers durch den Meridian hindurch müssen gedämpft werden. Zu diesem Zweck muß ein dämpfendes Stützmoment auf den Kreiselläufer ausgeübt werden. Das geschieht beim beschriebenen Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Dämpfungsmoment auf den Kreiselläufer durch Kippen des Antriebsmomentvektors erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist der das Läuferantriebsmoment erzeugende Motorständerll an dem Ring 24 nur dessen Achse 75 drehbar gleitend geführt. Diese Achse 75 verläuft waagerecht und schneidet rechtwinklig den Antriebsmomentvektor. Um diese Achse ist der Motorständer durch einen Hilfsantrieb 76 verstellbar, und zwar in die eine oder die andere zweier gestrichelt angedeuteter Schrägstellungen. Bei dem Antrieb 76 kann es sich um eine Magnetspule handeln, in der ein Anker in Achsenrichtung verschiebbar geführt ist. Die Magnetspule ist am Ring 24 und der Magnetanker am Ständerll gelenkig befestigt. The oscillations of the rotor must pass through the meridian be dampened. For this purpose, a damping support torque must be applied to the rotor be exercised. This happens in the described embodiment in that the damping torque on the rotary rotor by tilting the drive torque vector is produced. For this purpose, the motor stator that generates the rotor drive torque is on the ring 24 only its axis 75 rotatably slidably guided. This axis 75 runs horizontally and intersects the drive torque vector at right angles. Around this axis is the motor stand adjustable by an auxiliary drive 76, in one or the other the other two inclinations indicated by dashed lines. In the case of the drive 76 it can be a magnetic coil in which an armature can be moved in the axial direction is led. The magnet coil is articulated on the ring 24 and the magnet armature on the Ständerll attached.

Gesteuert wird die Magnetwicklung durch eine Libelle 77, die an dem Ring 24 befestigt ist und die daher durch die beiden Nachlaufantriebe 31, 38, 40 und 44, 46, 48 ständig parallel zur Kreiselläuferachse 15 gehalten wird.The magnet winding is controlled by a level 77, which is attached to the Ring 24 is attached and is therefore driven by the two follower drives 31, 38, 40 and 44, 46, 48 is kept constantly parallel to the rotor axis 15.

Der Ständer 11 nimmt daher die bei A' gestrichelt angedeutete Lage ein, solange die Kreiselläuferachse 15 zur Waagerechten in dem einen Sinne geneigt ist. The stand 11 therefore takes the position indicated by dashed lines at A ' as long as the rotor axis 15 is inclined to the horizontal in one sense is.

Der Ständer 11 wird aber in die Lage B' verstellt, sobald die Achse 15 die Waagerechte erreicht und sich dann im anderen Sinne zur Waagerechten neigt.However, the stand 11 is moved to position B 'as soon as the axis 15 reaches the horizontal and then tilts to the horizontal in the other sense.

Das Kippen des Motorständers 11 um die Achse 75 hat zur Folge, daß der Vektor des vom Drehfeld erzeugten Antriebsmoments in zwei Komponenten auflösbar wird, deren eine mit der Achse 15 zusammenfällt und den Umlauf des Kreiselläufers entgegen der Luftreibung aufrechterhält, während die andere Komponente durch einen etwa lotrechten Vektor dargestellt werden kann und die Kreiselläuferachse 15 aufrichtet und daher die Dämpfung bewirkt. The tilting of the motor stand 11 about the axis 75 has the consequence that the vector of the drive torque generated by the rotating field can be broken down into two components one of which coincides with the axis 15 and the revolution of the rotary rotor against the air friction, while the other component by one approximately perpendicular vector can be represented and the rotor axis 15 erects and therefore causes the damping.

Wie man mit Hilfe einer Libelle ein elektrisches Stützmoment steuern kann, ist bekannt. Darum bedarf es keiner näheren Erläuterung, in welcher Weise die Libelle 77 die Erregung der Magnetspule 76 steuert. How to control an electrical supporting moment with the help of a dragonfly can is known. That is why there is no need to explain in what way the level 77 controls the excitation of the solenoid 76.

Indessen wirkt die Steuerung durch die Libelle nur so lange genau, als der Kompaß keinen erheblichen einseitig wirkenden Beschleunigungen unterliegt. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die Libelle 77 von der Magnetspule 76 in Abhängigkeit von der Nord-Süd-Komponente der Fahrtbeschleunigung abzuschalten. Die Fahrtbeschleunigung wird mit Hilfe des Logs gemessen. In the meantime, the control by the dragonfly is only effective as long as when the compass is not subject to any significant unidirectional accelerations. For this reason, it is recommended that the level 77 is dependent on the magnetic coil 76 disconnect from the north-south component of acceleration. The acceleration of the journey is measured with the help of the log.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung hat der Kreiselläufer 10 eine mit seiner Hauptträgheitsachse 15 zusammenfallende Sackbohrung 64, deren offenes Ende durch einen Stopfen 66 verschlossen ist und die eine flüssige Masse, z. B. In the case of the in FIG. 3 embodiment of the invention shown has the Centrifugal rotor 10 has a blind hole coinciding with its main axis of inertia 15 64, the open end of which is closed by a plug 66 and the one liquid Mass, e.g. B.

Quecksilber, enthält, welche die Bohrung 64 teilweise ausfüllt. Durch die Fliehkraft wird beim Umlauf des Läufers 10 diese flüssige Masse nach außen geschleudert und bildet einen Innenmantel 68, dessen Flüssigkeitsspiegel unter dem Einfluß der Fliehkraft eine zylindrische Gestalt anzunehmen sucht. Neigt sich aber die Hauptträgheitsachse 15, dann verlagert sich die Flüssigkeit nach dem einen Ende der Bohrung 64 hin, so daß der Flüssigkeitsspiegel eine kegelförmige Gestalt anzunehmen sucht. Der Schwerpunkt der flüssigen Masse fällt dann nicht mehr mit dem Mittelpunkt des Kreiselläufers zusammen, sondern ist auf der Achse 15 seitlich verschoben, wodurch in der beschriebenen Weise die Präzessionsbewegung erzeugt wird.Mercury, which partially fills the bore 64. By the centrifugal force is thrown this liquid mass outward when the rotor 10 rotates and forms an inner jacket 68, the liquid level of which is under the influence of Centrifugal force seeks to assume a cylindrical shape. But if the main axis of inertia inclines 15, then shifts the liquid after one end of the Bore 64 out so that the liquid level assume a conical shape seeks. The center of gravity of the liquid mass then no longer coincides with the center of the rotary rotor together, but is shifted laterally on the axis 15, whereby the precession movement is generated in the manner described.

Kreiselkompasse mit einem einzigen Kreiselläufer unterliegen bekanntlich bei Anordnung auf einem schlingernden Schiff dem Schlingenfehler, der dadurch entsteht, daß die auf den Läuferschwerpunkt wirkende Schlingerbeschleunigung ein störendes Stützmoment erzeugt. Gyroscopic compasses with a single rotor are known to be subject to failure in the case of an arrangement on a lurching ship, the loop defect that occurs as a result, that the roll acceleration acting on the rotor's center of gravity is a disturbing Support moment generated.

Dieser Mangel ist nun dadurch ganz oder teilweise behoben, daß die Verschiebung des Gewichts in Richtung der Achse 15 in bestimmter Weise gedämpft ist. This deficiency is completely or partially remedied by the fact that the Shifting of the weight in the direction of the axis 15 damped in a certain way is.

Diese Dämpfung ist auf die Schlingerfrequenz des Schiffs derart abgestimmt, daß die längs der Achse 15 verlaufende Komponente der Schlingerbeschleunigung eine Hin- und Herbewegung des Gewichts 62 oder 68 mit einer Phasenverschiebung um etwa 900 bewirkt.This damping is matched to the roll frequency of the ship in such a way that that the component of the roll acceleration running along the axis 15 is a Back and forth movement of the weight 62 or 68 with a phase shift of about 900 causes.

Bei der Ausführungsform der F i g. 2 ist das dadurch erreicht, daß die beiderseits der Membran 60 durch die Aussparungen der Scheiben 216 und 217 gebildeten Kammern, die durch eine axiale Bohrung 70 des Läufers vergrößert werden können, durch Drosselbohrungen 72 miteinander verbunden und mit einer Flüssigkeit gefüllt sind. Bei jeder Verschiebung des Gewichts 62 in Richtung der Achse 15 muß die Flüssigkeit aus der einen Kammer verdrängt und durch die Drosselbohrungen 72 in die andere Kammer gedrückt werden. Dadurch läßt sich die Verschiebung des Gewichts 62 in Richtung der Achse 15 in der gewünschten Weise dämpfen. In the embodiment of FIG. 2 this is achieved in that those formed on both sides of the membrane 60 by the recesses in the disks 216 and 217 Chambers that can be enlarged by an axial bore 70 in the rotor, connected to one another by throttle bores 72 and filled with a liquid are. With each displacement of the weight 62 in the direction of the axis 15, the liquid displaced from one chamber and through the throttle bores 72 into the other chamber be pressed. This allows the displacement of the weight 62 in the direction dampen the axis 15 in the desired manner.

Ähnlich erfolgt die Dämpfung bei der Ausführungsform der F i g. 3. Dort ist die Bohrung durch eine zwischen den Scheiben 16 und 17 eingeschaltete steife Trennwand 174 in zwei Kammern unterteilt, die durch Drosselbohrungen 176 in Verbindung stehen. Diese Bohrungen befinden sich dicht am Umfang der Bohrung 64, so daß sie beim Umlauf des Kreiselläufers mit der Flüssigkeit gefüllt sind. The damping takes place in a similar manner in the embodiment of FIG. 3. There the bore is through a stiff one inserted between the disks 16 and 17 Partition 174 divided into two chambers, which are connected by throttle bores 176 stand. These bores are located close to the circumference of the bore 64 so that they are filled with the liquid during the rotation of the rotary rotor.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich in mannigfacher Hinsicht abwandeln. The described embodiment of the invention can be in many ways Modify respect.

Um sicherzustellen, daß der Vektor des vom Drehfeld auf den Läufer 10 ausgeübten Drehmoments mit der Achse 12 des Ständers zusammenfällt - anderenfalls würde ein störendes Stützmoment auf denKreiselläufer ausgeübt werden -, kann der Ständer 11. statt am Ring 24 befestigt zu sein, in diesem um die Achse 12 drehbar gelagert sein und mit vergleichsweise niedriger Drehzahl in Umlauf versetzt werden, z. B. durch Rücktoßdüsen, die mit den Druckluftkanälen 13 in Verbindung stehen.To ensure that the vector of the rotating field on the rotor 10 applied torque coincides with the axis 12 of the stator - otherwise if a disruptive supporting moment would be exerted on the rotor - it can Stand 11 instead of being attached to the ring 24, rotatable about the axis 12 therein be stored and put into circulation at a comparatively low speed, z. B. by Rücktoßdüsen, which are with the compressed air channels 13 in connection.

Ferner kann der Läufer 10 mit einem Kurzschlußkäfig versehen sein, der in der bei Drehstrommotoren üblichen Weise aus Kupferstäben und Kupferringen besteht. Der Ständer 11 kann in der üblichen Weise aus lamelliertem Blech bestehen. Der Ständer 34 kann bei Ausgestaltung des Kompasses als Schiffskompaß kardanisch aufgehängt sein. Furthermore, the rotor 10 can be provided with a squirrel cage, in the usual way with three-phase motors made of copper rods and copper rings consists. The stand 11 can consist of laminated sheet metal in the usual manner. If the compass is designed as a ship's compass, the stand 34 can be gimbaled be hung up.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Motorständer so auszugestalten, daß er nicht auf elektrische Weise durch Erzeugung eines Drehfelds das Antriebsmoment erzeugt, sondern auf pneumatische Weise auf den Kreiselläufer wirkt und zu diesem Zweck Düsen trägt, die tangentiale Luftstrahlen auf die Oberfläche des Läufers richten. It is also possible to design the motor stand so that it does not generate the drive torque in an electrical manner by generating a rotating field generated, but acts in a pneumatic way on the rotary rotor and to this Purpose carrying nozzles, direct the tangential air jets onto the surface of the runner.

Ferner kann der Kreiselläufer anders gestaltet sein. Furthermore, the rotor can be designed differently.

Er kann einen Hohlraum und eine in diesen hineinragende kleine Kugel aufweisen, welche in einer Pfanne läuft, deren Tragarm längs der Achse 12 in den Hohlraum hineinragt und am Ständer 11 befestigt ist. Dann kann der Luftspalt zwischen der äußeren Kugelfläche des Läufers und dem Motorständer größer bemessen werden, so daß dort die Luftreibung niedriger wird.It can have a cavity and a small ball protruding into it have, which runs in a pan, the support arm along the axis 12 in the Cavity protrudes and is attached to the stand 11. Then the air gap between the outer spherical surface of the rotor and the motor stator are larger, so that there the air friction is lower.

Ferner kann der Hilfsantrieb 76 so ausgestaltet sein, daß er den Ständer 11 um einen Winkel kippt, welcher der Neigung der Libelle 77 zur Waagerechten verhältnismäßig gleich ist. Das hat dann zur Folge, daß das Dämpfungsmoment mit abnehmender Schwingungsamplitude sinkt. Auch kann der Ständer 11 statt um die Achse 75 schwenkbar zu sein, um die Achse des Zapfens 22 schwenkbar am Ring 24 gelagert und durch Antrieb 76 gedreht werden. Furthermore, the auxiliary drive 76 can be designed so that he Stand 11 tilts at an angle which corresponds to the inclination of the vial 77 to the horizontal is relatively the same. This then has the consequence that the damping torque with decreasing oscillation amplitude decreases. The stand 11 can also be held around the axis 75 to be pivotable about the axis of the pin 22 mounted on the ring 24 pivotable and rotated by drive 76.

Statt durch ein Luftkissen kann der kugelförmige Kreiselläufer auch durch elektrostatische Kräfte in der Schwebe gehalten werden. Instead of using an air cushion, the spherical rotor can also be used be kept in suspension by electrostatic forces.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform wird die Rückstellkraft, die das Gewicht 62 in seiner Ausgangsstellung fesselt, von der Federkraft der Membraun 60 gebildet. Diese Ausgangsstellung ist dabei diejenige Stellung, in welcher der Schwerpunkt des Gewichts 62 mit dem Mittelpunkt des Läufers zusammenfällt. Jedoch bestünde auch die Möglichkeit, das Gewicht 62 in einem gewissen Abstand vom Mittelpunkt des Läufers anzuordnen, sofern nur durch ein Gegengewicht dafür gesorgt wird, daß der Gesamtschwerpunkt des Läufers mit seinem geometrischen Mittelpunkt zusammenfällt, solange die Membran entspannt ist. In the case of the in FIG. 2 is the restoring force, which ties the weight 62 in its initial position, by the spring force of the membrane brown 60 formed. This starting position is the position in which the The center of gravity of the weight 62 coincides with the center of the runner. However there would also be the possibility of the weight 62 at a certain distance from the center of the runner, provided that only a counterweight ensures that the overall center of gravity of the runner coincides with his geometric center, as long as the membrane is relaxed.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform wird die Rückstellkraft durch die Fliehkraft gebildet. In the case of the in FIG. 3 is the restoring force formed by centrifugal force.

Die Drosselkanäle 72 und 176 können temperaturabhängig, etwa durch Bimetall bewegte Ventile, gesteuert werden. The throttle channels 72 and 176 can be temperature-dependent, for example through Bimetal moving valves, controlled.

Claims

Claims: 1. Gravity-bound gyrocompass with floating mounted rotary rotor, which means that the rotary rotor (10) a weight (62, 68) movable in the direction of its rotor axis (15), which is tied up in an initial position by a restoring force.

2. Gyro compass according to claim 1, characterized in that the movable weight consists of a liquid mass (68), one to the rotor axis (15) partially fills the coaxial bore (64) of the rotor (10).

3. Ship gyro compass according to claim 1 or 2, characterized by such a damping of the weight (62, 68) with respect to the rolling frequency of the Ship that a component of the roll acceleration running along the rotor axis (15) a reciprocating motion of the weight with a phase shift of about 900 caused to roll.

4. Ship's gyro compass according to claim 3, characterized in that that the bore (64) by at least one transverse wall (174) in chambers communicating through a throttle connection (176).

5. Gyro compass according to one of claims 1 to 4, characterized in that that he in a known manner with one of the vibrations of the rotor axis (15) provided around the vertical axis through the meridian through attenuating device is that the damping support torque on the rotor by tilting the drive torque vector generated.

6. Gyro compass according to claim 5, characterized marked that the the rotor drive torque generating motor stator (11) around a horizontal, the drive torque vector Right-angled cutting axis (75) by an auxiliary drive (76) as a function from the inclination of the rotor axis (15) is adjustable.

7. Gyro compass according to Claim S, characterized in that the Auxiliary drive (76) acting on the motor stand, controlled by a spirit level (77), which is parallel to the follower drives (31, 38, 40 and 44, 46, 48) Centrifugal axis (15) is held.