DE2305663B2 - Kreiselgerät zum Bestimmen der Nord richtung - Google Patents

Description

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geräte liegt der die beiden Rotoren aufnehmende halten ist, der seinerseits mittels Wellen 15 und 1

Tragrahmen horizontal, und der Azimutalrahmen auf einem Deck oder einer Plattform 14 abgestüfc

hält den stabilisierenden Kreisel, also den Trägheits- ist Die nominell horizontalen Wellen 11 und 12 vei

rotor, nut nominell horizontaler Achse, womit sich laufen parallel zum Deck 14, während die nomine]

ein freier stabilisierender Kreisel ergibt. Auch der 5 vertikalen Wellen 15 und 16 senkrecht dazi

zweite Rotor ist em freier Bezugskreisel, dem sowohl stehen.

in vertikaler ak auch in horizontaler Richtung wirk- Das richtungssuchende System 10 weist ein Ge

same Winkelabgnffe zugeordnet sind, die in Relativ- häuse 19 auf, das mit einem bei dem dargestellte!

bewegungen zwischen semer Drehimpulsachse und Beispiel als Pendel ausgebildeten Lotfuhierl7 un<

der des freien stabilisierenden Kreisels feststellen io mit einem dazugehörigen Abnehmer 17 a ausgestatte

können. Das Aufhangungssystem für den Bezugs- ist, die so angeordnet sind, daß sie Verdrehungen dei

kreisel braucht nur dessen eigenes Rotorgewicht zu Gehäuses 19 um die Wellen 11 und 12 gegen du

tragen, und es kann daher auf minimale Beanspru- wahre Horizontalebene feststellen können. Ein Ko

chung und Stormomente ausgelegt werden. Die er- ordinatenwandler 18 für die Quemeigungssignale

forderliche Stabilität fur den stabilisierenden Kreisel i_S der bei dem dargestellten Beispiel als Pendelresolvei

wird unter Bestimmung von Abweichungen zwischen ausgebildet ist, obwohl auch andere Bauelemente füi

den beiden Kreiselachsen mittels der Winkelabgriffe diesen Zweck brauchbar sind, spricht auf Verdrehun-

am Bezugskreisel und Anlage von Korrekturmomen- gen der Wellen 11 und 12 gegenüber der wahren

ten an den stabilisierenden Kreisel erreicht, die die- Horizontalebene in der Ebene des Azimutalrahmens

sen in einer Prazessionsbewegung auf den Bezugs- ao 13 an und sitzt entweder wie in Fig. 1 und 2 am

kreisel ausrichten. Dadurch wird das gesamte äußere Azimutalrahmen 13 oder am Gehäuse 19. Der Ko-

Aufhangungssystem in räumlich stabiler Lage ge- ordinatenwandler 18 überführt den Wmkeldrehungen

halten, ohne daß es des Einsatzes von Servomecha- um die Horizontal- und Vertikalachsen proportionale

nismen hoher Leistung bedürfte. Die Momenten- Signale in Signale, die den Winkeldrehungen um zum

geber sorgen für eine Kompensation der Lagerrei- 35 Deck 14 parallele bzw. senkrechte Achsen propor-

bung und der MomentenungJeichgewichte im Kar- tional sind, wie dies unten noch im einzelnen eriäu-

dansystem, so daß nur Momente und Kräf'e von tert ist.

sehr geringer Größe erforderlich sind und die Regel- Das richtungssuchende System 10 enthält als Be-

schleife mit nur genager Geschwindigkeit anzuspre- zugskreisel einen Kreiselrotor 20 und als stabilisie-

chen braucht. Die Regelschleife ist eine Schleife 30 renden Kreisel einen Trägheitsrotor 21, die auf ent-

erster Ordnung und von sich aus ohne Kompensa- gegengesetzten Enden einer gemeinsamen Antriebs-

tionskreisel stabü. Insgesamt führt die erfindungs- welle 22 sitzen. Zwischen den Kreiselrotor 20 und die

gemäße Ausbildung des Kreiselgeräts zu einem preis- Antriebswelle 22 ist ein Kardangelenk 23 eingefügt,

günstigen und einfachen, aber dennoch zuverlässigen das vorzugsweise von in der USA-Patentschrift

Servosystem. ₃₅ 3 _3Oi 073 beschriebener Bauart ist (vgl. Fig. 3).

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen Die Antriebswelle 22 ist in einem feststehenden der Erfindung sind in Unteransprüchen gekenn- Rahmen 50 des richtungssuchenden Systems 10 drehzeichnet, bar gelagert. Der Rahmen 50 hält außerdem den

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise Stator51 eines in Fig. 1 nicht sichtbaren Antriebsveranschaulicht. Es zeigt 40 motors 52, dessen Rotor 53 mit dem Trägheitsrotor

F i g. 1 eine perspektivische und teilweise aufge- 21 verbunden ist. Das Kardangelenk 23 ist mit aus-

schnittene Darstellung der Hauptteile eines als Krei- reichenden Federkräften zwischen seinen Teilen um

selkompaß ausgebildeten Kreiselgeräts, seine Schwenkachse ausgestattet, so daß bei Antrieb

F i g. 2 einen Querschnitt durch das in F i g. 1 dar- der Antriebswelle 22 durch den Antriebsmotor 52

gestellte Kreiselgerät, 45 mit der 'Resonanzdrehzahl der Kreiselrotor 20 voll-

F i g. 3 einen entlang der Schnittlinie 3-3 in F i g. 2 kommen von der Antriebswelle 22 entkuppelt ist, wie

geführten Schnitt durch das Kreiselgerät von Fig. 2, dies auch in der USA.-Patentschiift 3 301 073 be-

F ί g. 4 ein Schaltbild für die elektrische Ausbil- schrieben ist.

dung der Winkelabgriffe und Momentengeber bei Am Gehäuse 19 des richtungssuchenden Systems

dem Kreiselgerät von F i g. 1 und 2, 50 10 sind weiter Winkelabgriffe, die vorzugsweise als

F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung für den kon- magnetisch beeinflußbare Widerstände 24 und 25

struktiven Aufbau der Winkelabgriffe und der Mo- ausgebildet sind, sowie Momentengeber 26 und 27

mentengeber des Kreiselgeräts von F i g. 1 und 2, angebracht. In F i g. 1 befindet sich ein auf einem mit

F i g 6 ein Verktordiagramm zur Erläuterung der dem Kreiselrotor 20 verbundenen Deckel 29 sitzen-

Entstehung eines Querneigungsfehlers, 55 der Permanentmagnet 30 in unmittelbarer Nähe de*

F i g. 7 ein Schaltbild für einen mit Querneigungs- Kreuzungspunktes der Widerstände 24 und 25, wenn

fehlern behafteten elektrischen Schaltungsaufbau, die Drehimpulsachse des Kreiselrotors 20 auf die An-

F i g. 8 ein Schaltbild für eine elektrische Korrek- tiiebswelle 22 ausgerichtet ist. Wird der Kreiselrotor

turmöglichkeit für die Querneigungsfehler, 20 aus dieser Lage ausgelenkt, so ändert sich das auf

F i g. 9 ein entsprechendes Schaltbild für eine Ab- ⁶° die Widerstände 24 und 25 wirkende Magnetfeld prowandlung der in F i g. 8 dargestellten Schaltung und portional zu dieser Auslenkung, wodurch die Wider-Fi g. 10 ein Gesamtschaltbild zur Veranschauli- standswerte aus dem Gleichgewicht kommen und ein chung der elektrischen Verbindungen zwischen den die jeweilige Auslenkung anzeigendes Signal enteinzelnen Bauelementen des Kreiselgeräts mit Ein- steht,
führung der erforderlichen Korrektursignale. 65 Die magnetisch beeinflußbaren Widerstände 24

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Kreiselgerät be- und 25 können in der beispielsweise in F i g. 4 versitzt ein richtungssuchendes System 10, das über anschaulichten Weise in ein Paar Brückenzweige einWellen 11 und 12 in einem Azimutalrahmen 13 ge- geschaltet werden, wobei dem Widerstand 24 ein

fester Widerstand 31 und dem Widerstand 25 ein Widerstände 25 auf, das ein proportionales Ausgangsfester Widerstand 31 β parallel geschaltet ist. An die signal erzeugt.

Enden der Widerstände 24 und 31 einerseits und 25 Der als Permanentmagnet ausgebildete Ringma-

und 31 α andererseits ist eine feste Spannungsquelle £ gnet62 erzeugt in der Umgebung der Spulenpaare angeschaltet. Wird der Permanentmagnet 30 unsym- 5 der Momentengeber 26 und 27 das radiale Magnetmetrisch zu den Widerständen 24 und 25 verschoben, feld 63. Eine unterschiedliche Erregung eines odei so entstehen an den Mittenanzapfungen 32 und 33 beider Spulenpaare mit Gleichstrom läßt ein Magnetder Widerstände 24 und 31 und damit zwischen An- feld entstehen, das mit dem Magnetfeld 63 in Wechschlüssen 36 sowie an den Mittenanzapfungen 32 a selwirkung tritt, wodurch auf den Kreiselrotor 20 ein und 33 α der Widerstände 25 und 31a und damit an io Moment mit der gewünschten Größe und Richtung Anschlüssen 36 a Spannungen, die den jeweiligen ausgeübt wird, das die gewünschte Präzession des Verschiebungen proportional sind. Kreiselrotors 20 auslöst

Die Momentengeber 26 und 27 sind in üblicher Das Gehäuse 19 des richtungssuchenden Systems

Weise aus Spulen von der Form einer Acht aufge- 10 ist gezwungen, den Bewegungen des Kreiselrotors baut, wobei der Momentengeber 26 senkrecht und 15 20 zu folgen, da die Ausgangssignale der als Winkelder Momentengeber 27 parallel zum Deck 14 aus- abgriff wirkenden Widerstände 24 und 25 Momentengerichtet ist. Werden die Spulen des Momentengebers gebern 38 und 39 zugeführt werden, von denen der 26 unterschiedlich erregt, so tritt das hierbei ent- Momentengeber 38 am Azimutalrahmen 13 und der stehende magnetische Feld in Wechselwirkung mit Momentengeber 39 an einem Tragrahmen 40 sitzt, dem Permanentmagneten 30 und veranlaßt den ao Der Momentengeber 38 prägt dem Gehäuse 19 und Kreiselrotor 20 zu einer Präzessionsbewegung in darüber dem Trägheitsrotor 21 ein Moment um die einer zum Deck 14 parallelen Ebene. Analog führt Wellen 11 und 12 auf, das eine Präzessionsbewegung das bei unterschiedlicher Erregung der Spulen des des Trägheitsrotors 21 in einer zum Deck 14 paralle-Momentengebers 27 entstehende Moment für den len Ebene auslöst und dadurch das Gehäuse 19 der Kreiselrotor 20 zu einer Präzessionsbewegung dieses as Bewegung des Kreiselrotors 20 in dieser Ebene fol-Kreiselrotors 20 in einer zum Deck 14 senkrechten gen läßt. Der Momentengeber 39 prägt dem Azimutal-Ebene, rahmen 13 und darüber dem Trägheitsrotor 21 ein

In F i g. 3 und in größerem Maßstab in F i g. 5 ist Moment um die Hochachse durch die Wellen 15 und eine bevorzugte Ausfübrungsform für die Winkelab- und 16 auf, das zu einer Präzessionsbewegung des griffe und Momentengeber dargestellt Wie insbeson- 30 richtungssuchenden Systems 1· in einer zum Deck dere Fig. S zeigt, ist die Außenseite des Deckels 29 14 senkrechten Richtung führt und somit das richmit einem zentralen vorspringenden Kern 60 und tungssuchende System 10 der Bewegung des Kreiseleinem dazu koaxialen Ring 61 ausgebildet Ein axial rotors 20 in dieser Richtung folgen läßt magnetisierter Ringmagnet 62 ist etwa in der Mitte Der Trägheitsrotor 21 übernimmt daher die Funk-

zwischen dem Kern 60 und dem Ring 61 am Deckel 35 tion eines Nachführsystems, wobei er gegenüber den 29 befestigt, wodurch sich ein erstes Magnetfeld 63 üblichen Servomechanismen gewisse Vorteile aufweist, zwischen dem Ringmagneten 62 und dem Kern 60 Der Trägheitsrotor ist beispielsweise auch ohne den und ein zweites Magnetfeld 64 zwischen dem Ring- Einsatz von Servoeinrichtungen mit hoher Ansprechmagneten und dem Ring 61 aufbaut geschwindigkeit in hohem Maße beständig gegen

Ein am Rahmen 50 befestigter Träger 65 hält die 40 Störungen in der Basisbewegung, läßt sich von einem Momentengeber 26 und 27 gegenüber dem vorsprin- Momentensystem niedriger Leistung und niedriger genden Kern 60 und innerhalb des Magnetfeldes 63 Ansprechgeschwindigkeit mit dem zur Ausrichtung und die Widerstände 25 — die analogen Wider- auf einen Präzessionsbezugskreisel erforderlichen stände 24 sind in Fig. 5 nicht sichtbar — auf einem Moment beaufschlagen und läßt den Einsatz von Ring 66, der zwischen dem Ringmagneten 62 und 45 kleinen Getriebemotoren als Momentengeber zu, bei dem Ring 61 innerhalb des Magnetfeldes 64 liegt denen ein toter Gang nicht zur Einführung von

Wenn der Kreiselrotor 20 auf seine Antriebswelle Lagefehlern führt

22 ausgerichtet ist, wird die Feldstärke des auf die Das Arbeitsprinzip des dargestellten Kreiselgeräts

Widerstände 25 wirkenden Magnetfeldes für beide entspricht der klassischen Kreiseltheorie. Wenn der Widerstände25 gleich groß. Wie Fig. S zeigt, steht 50 Kreiselrotor 20 mit horizontaler Drehimpulsachse in die Ebene der Widerstände 25 etwa senkrecht zum Betrieb genommen wird, so steigt offensichtlich das Magnetfeld 64. Befindet sich ein Widerstand 25 in ostwärts weisende Ende der Drehimpulsachse relativ einem Feldbereich mit gleichförmiger Feldstärke, so zur Horizontalebene nach . Diese Bewegung ergibt sich keine oder nur eine geringe Widerstands- der Drehimpulsachse gegenüber dem Gehäuse 19 wird änderung, wenn sich der Ringmagnet 62 bei einer 55 an den Widerständen 24 and 25 festgestellt und das Verdrehung des Kreiselrotors 20 gegenüber der An- Gehäuse 19 folgt der Diefaimpnlsachse in der oben triebsweUe 22 diesem Widerstand 25 nähert oder sich beschriebenen Weise, wobei es gegenüber der Horidavon entfernt Werden die Widerstände 25 jedoch zontalebene gekippt wird. Der LotfShler 17 stellt die nahe den Rändern des Magnetfeldes 64 angeordnet, Neigung des Gehäuses 19 fest, und das Ausgangsso röhrt eine Verdrehung des Kreiselrotors 20 unter 60 signal des Abnehmers 17 a führt zur Erregung des Annäherung des Ringmagnets 62 an einem der Momentengebers 26, wodurch eine Präzession des Widerstände 25 zn einer leichten seitlichen Verschie- Kreiselrotors 20 in Richtung auf den Meridian ausbung des Magnetfeldes 64, wobei die auf diesen gelöst wird. Über einen Spannungsteiler 28 wird auch Widerstand 25 wirkende Magnetfeldstärke zunimmt der Momentengeber 27 mit einem TdI des Ausgangs-Umgekehrt wird durch die Bewegung des Ringmagne- 65 signals des Abnehmers 17 a gespeist, wodurch eine ten 62 vom anderen Widerstand 25 weg das auf die- Präzession des Kreiselrotors 20 in Richtung auf die sen einwirkende Magnetfeld schwächer, und es tritt Horizontalebene ausgelöst und ein vertikale Dampis Ungleichgewicht der Widerstandswerte für die rung des KreisehOtors 20 bewirkt wird.

Infolge der vereinfachten Kardanaufhängung er- die genau den Beziehungen (5) und (6) genügen, diefolgen die von den Momentengebern 26 und 27 er- nen dann zur Erregung der Momentengeber 26 zeugten Momentenwirkungen bei einer Neigung des und 27.

Decks 14 gegen die Horizontalebene nicht notwendig Eine Überprüfung der Gleichungen (5) und (6)

um horizontale und vertikale Achsen. Da aber die 5 zeigt, daß sich der Koordinatenwandler 18 in der in Momente für die Einstellung des Kreiselrotors 20 auf Fig. 9 veranschaulichten Weise vereinfachen läßt. So den Meridian um horizontale und vertikale Achsen ist beispielsweise in Gleichung (5) der Ausdruck mit ausgeübt werden müssen, werden die den Momenten- sin Φ klein gegen den Ausdruck mit cos Φ und kann gebern 26 und 27 zugeführten elektrischen Momen- daher in allen praktischen Fällen vernachlässigt wertensignale mit Hilfe des als Pendel ausgebildeten Ko- 10 den, während cos Φ nahe bei 1 liegt, so daß der Moordinatenwandlers 18 korrigiert. Der Koordinaten- mentengeber 26 unmittelbar mit dem Signal K θ vom wandler 18 sitzt auf dem Azimutalrahmen 13 oder Abnehmer 17 a gespeist werden kann. In Gleichung auf dem Gehäuse 19, er spricht also auf Neigung des (6) gilt dies nicht, da dort die beiden Summanden Decks 14 in der Ebene des Azimutalrahmens 13 an. von vergleichbarer Größe sind. Ein dem Ausdruck Wie Fig. 6 zeigt lassen sich die von den Mo- 15 K θ sin Φ proportionales Signal läßt sich mit Hilfe mentengebern 26 und 27 ausgelösten Momente Γ_2β eines Multiplikators 186 wie beispielsweise eines ein- und T₂₁ in der nachstehenden Weise in Momente T_n fachen nichtlinearen Übertragers mit trigonometri- und Ty um horizontale bzw. vertikale Achsen trans- scher Kennlinie erhalten, der das Signal k Φ aus dem formieren: Abnehmer 17 a zum elektrischen Eingangssignal hat,

τ—τ * j. τ · λ- m ^{ao und} dieser Multiplikator 186 kann einen Pendelarm

ί η ~ *■ 2β ^{cos 9} "I" ¹ 27 ^{sm 9} (¹J für die mechanische Bewegung eines Rotors gegen-

Ty = T cos Φ — T₂. sin Φ (2) über einem Stator enthalten, oder er kann als elek

trolytische Einrichtung ausgebildet sein, bei der ein

Dabei steht Φ für den Querneigungswinkel, d. h. Elektrolyt als Pendel wirkt und beispielsweise relativ den Winkel, um den das Deck 14 um die Nord-Süd- »5 zu feststehenden Elektroden bewegt wird. Wenn das Achse gegen die Horizontalebene geneigt ist. Für so gewonnene Signal in einem Addierer 18 c dem eine genaue Kompaßwirkung muß T_n proportional k θ/30-Signal aus dem Spannungsteiler 28 hinzusein zu Θ, dem vom Lotfühler 17 gemessenen Nei- addiert und dem Momentengeber 27 zugeführt wird, gungswinkel, und T_v muß proportional sein zu einem läßt sich das Ausgangsmoment des Momentengebers kleinen Bruchteil, also beispielsweise Vso von T₁₁. 30 27 durch die Gleichung (6) ausdrücken, das cos Φ Werden die Momentengeber 26 und 27 vom Abneh- nahe bei 1 liegt. Es liegt auf der Hand, daß der mer 17 a unmittelbar mit Signalen Jt β und k Θ/30 ge- Multiplikator 186 innerhalb der geforderten Gespeist, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist, wo die Korrek- nauigkeitsgrenzen an Stelle einer trigonometrischen tunnomente für die Korrektur der Fahrzeugbewe- Kennlinie auch eine lineare Kennlinie aufweisen gungen zunächst außer acht gelassen sind, so enthal- 35 kann, da innerhalb des betrachteten Winkelbereichs ten die Momente um die horizontale und die verti- der Sinus dem Winkel selbst nahezu proportional ist. kale Achse einen Querneigungsfehler, da weder T_n Der Koordinatenwandler dient zur Erzeugung von proportional zu θ noch T_v gleich T_nIlO ist. Diese Signalen für die Momentengeber 26 und 27 von sol-Querneigungsfehler lassen sich jedoch beseitigen, in- eher Art, daß die von den Momentengebern 26 und dem den Beziehungen 40 27 ausgelösten Momente den durch die Gleichungen

(5) und (6) gegebenen Funktionen ganz oder nahezu T₂₆ cos Φ + T₂₁ sin Φ = Κθ = T_n (3) entsprechen.

und Auf diese Weise führt bei einer Neigung des

Κθ ,., Decks 14 und einer Ausrichtung des Azimutalrah-

T₂₇ cos Φ - T₂₆ sin Φ = —— = Ty (4) _{4J mens 13} ^_{1 au}ß_erhaib der Horizontalebene liegenden Achsen der Wellen 11 und 12 das Ausgangsgenügt wird. Aus den Gleichungen (3) und (4) signal des Abnehmers Πα τα einer solchen Korrekergibt sich, daß für eine Gleichheit von T_n mit k θ tür der Speisung der Momentengeber 26 und 27, daß und eine Gleichheit von T_v mit ΑΘ/30 für Γ_2β und sich die gewünschten Momente um die horizontale T„ gelten muß: 50 und die vertikale Achse ergeben. Ist das Deck 14 ge

neigt, der Aziinutalrahmen 13 jedoch so ausgerichtet,

T = K θ cos Φ — —- sin Φ (5) ^da^ ^die Well⁶¹¹¹^ "⁰^ ¹^ horizontal verlaufen, bleibt ^M 30 der Koordinatenwandler 18 unwirksam. Der Koordi-

natenwandler 18 sorgt also für eine Korrektur des

T =ΚθύηΦ + ^—(χ^Φ (6) 55 Querneigungsfehlers entsprechend der Neigung des ¹⁷ 30 Decks 14 um die Drehimpulsachse des Kreisel

rotors 20.

Die Beziehungen (S) und (6) zeigen an, wie die Bei einem Betrieb unter Bedingungen, bei denen

Ausgangssignale des Abnehmers 17a im Koordi- das Deck 14 Bewegungen mit hoher Geschwindigkeit natenwandler 18 modifiziert werden müssen, um die 60 ausgesetzt ist, wird das Gehäuse 19 durch den Träggewünschte Querneigungskorrektur zu erzielen- Die heitsrotor 21 gegen diese Bewegung stabilisiert. Dagenaueste Korrektur läßt sich mit Hilfe eines trigo- durch wird eine dritte Kardanachse entbehrlich, die nometrischen Resolvers 18a erreichen, wie er in sonst Verwendung findet, um die Drehimpulsachse Fig. 8 dargestellt ist, wobei dieser Resolver 18a um des Bezugskreises bei Schwingungswegungen der einen Winkel θ gedreht ist und vom Abnehmer 17a 65 Basis horizontal zu halten.

einmal unmittelbar mit dem Signal k θ und einmal Um eine auch bei Berücksichtigung von Erd- und

über den Spannungsteiler 28 mit dem Signal k Θ/30 Fahrzeugbewegungen relativ fehlerfreie Kompaßgespeist wird. Die Ausgangslage des Resolvers 18a, anzeige zu erhalten, sind zahlreiche Korrekturen und

Kompensationen erforderlich, die jedoch auch in der bisherigen Praxis des Kreiselkompaßbaus geläufige Maßnahmen darstellen, so daß sich ihre Anwendung bei dem dargestellten Kreiselgerät für den Fachmann ohne weiteres ergibt und daher keiner ins einzelne gehenden Beschreibung bedarf. Es seien daher im folgenden nur noch einige spezielle Korrekturmaßnahmen erwähnt, die mit der Schaltung gemäß Fig. 10 vorgenommen werden. So läßt sich eine Geschwindigkeit in Nord-Süd-Richtung, die sich am Kreiselkompaß als Neigung mit der Geschwindigkeit in Richtung Norden oder Süden proportionaler Neigungsrate auswirft, durch Zuführung einer durch den Ausdruck V_nIR, in dem V_n für die Nordgeschwindigkeit und R für den Erdradius stehen, proportionalen Korrekturspannung 43 zu dem um die Azimutachse wirkenden Momentengeber 27 in solcher Richtung kompensieren, daß die Drehimpulsachse in der Horizontalebene verbleibt. Eine sich auf den Lotfühler 17 auswirkende Beschleunigung in Nord-Süd-Richtung läßt sich dadurch auf vernachlässigbar kleine Werte bringen, daß dem Ausgangssignal des Abnehmers

10

17 a während der Beschleunigung ein Korrektursignal aus einem Übertrager 44 hinzuaddiert wird. Unerwünschte Auswirkungen auf die Kursanzeige und auf die Kreiseldämpfung, die ihre Ursache in der Vertikalkomponente der Erdgeschwindigkeit haben, werden bei dem dargestellten Kreiselgerät durch den Koordinatenwandler 18 ausgeschaltet, der auf Neigungen des Azimutalrahmens anspricht, die zu einer Verschiebung der Momentenachsen der Momentengeber 26 und 27 gegen die Horizontale und die Vertikale führen, und dadurch sicherstellt, daß die Momentensignale richtig aufgelöst werden, wie dies oben beschrieben ist. Eine unkorrigierte Vertikalkomponente der Erdgeschwinoigkeit schließlich führt zu einem der geographischen Breite des Einsatzgebietes proportionalen Fehler, der sich jedoch vorhersehen und durch eine von außen eingegebene Kurskorrektur unter Änderung des Ausgangssignals eines Winkelgebers 41 mit einem Signal 42 beheben läßt. Bei

ao Präzisionsausführung kann in diesem Zusammenhang mit einem Korrekturmoment um die horizontale Momentenachse des Kreiselrotors 20 gearbeitet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

ι 2 Die Erfindung bezieht sieb auf ein Kreiselgerät Patentansprüche: zum Bestimmen der Nordrichtung mit im Oberbegriff pdes Hauptanspruchs im einzelnen angegebenen Merk-

1. Kreiselgerät zum Bestimmen der Nordrich- malen. ,-*.-, _Oci oa-i Je* »;„ ν «· ι rung mit einem um eine horizontale Achse dreh- 5 In der USA.-Patentschnft 2 852 943 ist em Kreiselbar in einem seinerseits um eine vertikale Achse magnetkompaß beschrieben, der ein Gehäuse aufdrehbareri Azimutalrahmen gelagerten Gehäuse, weist, das zwei miteinander gekoppelte und von das einen kardanisch aufgehängten Kreiselrotor einem gemeinsamen Antriebsmotor im uenause an- und einen Trägheitsrotor mit gehäusefester Dreh- treibbaren Rotoren enthält Das trenause selbst ist impulsachse sowie einen diesen beiden Rotoren io um eine horizontale Achse drehbar in einem Rahgemeinsamea Antriebsmotor enthält und das mit men gelagert, der sich seinerseits um eine vertikale einem Lotfühler zur Erkennung von Änderungen Achse drehen kann, und es ist nut euiem Lotfuhler seiner Lage gegenüber der Horizontalebene und versehen, der auf Änderungen seiner Lage im Raum mit WiEkelabgriffen und Momentengeber« für relativ zu seinei Horizontalebene anspricht. Von den Azimutal- und Elevationsbewegungen zwischen 15 beiden Rotoren im Gehäuse ist der eine Rotor ein als dem Gehäuse einerseits und dem Kreiselrotor an- Bezugskreisel dienender Kreiselrotor und der andere dererseits gekoppelt ist, mit Steuersignalverbin- Rotor ein als stabilisierender Kreisel wirkender Trägdungen zwischen einem Winkelabgriff für die heitsrotor. Dabei ist der Trägheitsrotor im Gehäuse Elevation einerseits und einem um die Horizon- in festen Lagern gelagert und besitzt damit eine getalachse drehenden Momentengeber andererseits, *> häusefeste Drehimpulsachse, die mit der Ausgangszwischen einem Winkelabgriff für den Azimut achse des Antriebsmotors zusammenfällt. Der Kreiseleinerseits und einem um die Vertikalachse dre- rotor ist innerhalb des Trägheitsrotors angeordnet henden Momentengeber andererseits, dadurch und mit diesem über einen Spanndreht und ein Stabgekennzeichnet, daß der Lotfühler (17) kreuz verbunden, so daß sich für ihn eine kardaniüber einen Signalteiler (28) zusätzlich mit einem as sehe Aufhängung im Gehäuse ergibt. Änderungen in um die Horizontalachse (11 und 12) drehenden der Winkelstellung des Kreiselrotors im Gehäuse Momentengeber (27) verbunden ist, daß die lassen sich über Winkelabgriffe in Form von elektri-Steuerung für die Momentengeber (26, 27, 38. sehen Signalen erfassen und an Hand dieser Signale 39) derart ausgebildet ist, daß mit dem um die mit Hilfe von zwischen dem Gehäuse einerseits und Horizontalaehse (11 und 12) drehenden Momen- 30 dem Kreiselrotor andererseits wirksam werdenden tengeber (27) ein nordtreibendes Moment und Momentengebern im Sinne Jner koaxialen Einstelmit dem um die Vertikalachse (15 und 16) dre- lung von Kreiselrotor und Trägheitsrotor beeinflussen, henden Momentengeber (26) ein Dämpfungs- Aus der USA.-Patentschrift 2 970 382 ist weiter moment erzeugt wird und daß zwischen dem ein Kreiselkompaß bekannt, bei dem zwei unabhän-Lotfühler (17) einerseits und den beiden letzt- 35 gige Kreisel mit eigenen Tragbügeln und Momentengenannten Momentengebern (26 uhd 27) anderer- gebern in einem Azimutalrahmen aufgehängt sind, seits ein Koordinatenwandler (18) eingefügt ist, wobei der eine dieser beiden Kreisel, ein nordsuchender auf Querneigungen des Azimutalrahmens (13) der Kreisel mit Ballistik ist, der in üblicher Weise anspricht und diese in ihrem Einfluß auf das durch eine Pendeleinrichtung gesteuert wird. Die nordtreibende Moment für den Kreiselrotor (20) 40 Nordpräzessionsbewegung dieses Kreisels wird durch kompensiert. einen Fühler ermittelt, der dem zweiten Kreisel, der

2. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- ein freier stabilisierender Kreisel ist, ein horizonkennzeichnet, daß der Koordinatenwandler (18) tal wirkendes Drehmoment aufprägt, das die Nordeinen trigonometrischen Resolver (18 a) enthält. abweichung des nordsuchenden Kreisels auf den

3. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- 45 WertO zu bringen sucht. Die Dämpfung für den kennzeichnet, daß der Koordinatenwandler (18) nordsuchenden Kreisel wird durch die Aufbringung einen Multiplikator (18b) mit trigonometrischer eines vertikal wirkenden Drehmoments in Abhängig-Kennlinie enthält. keit von seiner Winkelabweichung gegenüber dem

4. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- Haupttragrahmen erreicht. Der stabilisierende Kreisel kennzeichnet, daß der Koordinatenwandler (18) 50 wird in der Horizontalen gehalten durch die Einwireinen Multiplikator mit linearer Kennlinie ent- kung des daran vorgesehenen Torsionsfühlers und hält. eines am Haupttragrahmen sitzenden Momenten-

5. Kreiselgerät nach einem der Ansprüche 1 gebers. Auch dieser stabilisierende Kreisel besitzt bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der durch gegenüber dem Tragrahmen Rotationsfreiheit, in dem ein Kardangelenk (23) voneinander getrennter 55 er sich frei um eine im Tragrahmen gehaltene Achse Anordnung des Trägheitsrotors (21) als stabilisie- drehen kann.

render Kreisal und des Kreiselrotors (20) als Be- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugninde, ein

zugskreisei an entgegengesetzten Enden einer ge- Kreiselgerät der eingangs erwähnten Art mit einer

meinsamen Antriebswelle (22) die Momenten- Lotfühlersteuerung zu versehen, die bei Ausstattung

geber (27 uiad 26) für die Azimutal- bzw. die 60 des stabilisierenden Kreisels mit dem langsamen

Elevationsbewegung des Kreiselrotors (20) als Driftverhalten des freien Bezugskreisels und ohne

einem mit dem Kreiselrotor (20) fest verbünde- den Einsatz von rasch arbeitenden Servosystemen

nen und auf dessen Rotationsachse angeordneten eine Verringerung der für Kreiselkompasse bisher

Permanentmagneten (30) gegenüberstehende Mo- üblichen Anzahl von Tragrahmen ermöglicht,

mentenspule mit vertikaler bzw. horizontaler Aus- 65 Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch

richtung ausgebildet sind. die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

______ Bei erfindungsgemäßer Ausbildung des Kreisel-