JP3030788B2

JP3030788B2 - ジャイロコンパス

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Publication number: JP3030788B2
Application number: JP3027438A
Authority: JP
Inventors: 武北條; 伸一河田; 昇板倉
Original assignee: Tokyo Keiki Inc
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1991-02-21
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: GB2253483A; NO920627D0; GB2253483B; US5247748A; GB9203605D0; NO307803B1; NO920627L; JPH04265815A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高精度を要求される船舶
用のジャイロコンパスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、船舶の針路の測定にはジャイロコ
ンパスが多く用いられている。ここで、図４を参照し
て、本発明が適用され得るジャイロコンパスの一例とし
て日本特許第４２８３１７号のジャイロコンパスを説明
する。同図において、符号Ａは、ジャイロコンパス全体
を表し、１はジャイロケースで、このジャイロケース１
は誘導電動機により高速、かつ一定回転数にて回転され
るジャイロロータを内蔵し、その回転ベクトルは南向き
（北側より見て時計まわり）である。ジャイロケース１
は、上下に一対の垂直軸２、２′を突出して有し、これ
等垂直軸２、２′は、ジャイロケース１の外側に配され
た垂直環３の対応する位置に取付けられたボールベアリ
ング４、４′の内輪に夫々嵌合する。上部垂直軸２に
は、懸吊線５の下端が固定され、その上端は懸吊線取付
台５を介して垂直環３に取付けられる。

【０００３】以上の構造により、ジャイロケース１の重
量は垂直軸２、２′のボールベアリング４、４′のスラ
スト荷重とはならず、全て懸吊線５が受け持つことにな
り、上記ボールベアリング４、４′の摩擦トルクを大幅
に減少させることができる。垂直環３の東西に、ジャイ
ロに指北トルクを与えるための一対の液体安定器６が取
付けられる。

【０００４】各液体安定器６は、図５に示す如く、一種
の連通管であって、ジャイロの南北に配される壺６−
１、６−１′、これ等のなかばを満たす高比重の液体６
−２、南北の壺６−１′、６−１を上方で連通する空気
管６−３、およびそれ等を下方で連通する液体管６−４
よりなる。

【０００５】図４に示す如く、ジャイロケース１の西側
には、指北運動を制振させるためのダンピングウェイト
７が取付けられる。ジャイロケース１の東側には、ジャ
イロケース１と垂直環３の垂直軸２、２′まわりの偏角
を検出する差動変圧器の１次コイル８−１が、又、これ
と相対する垂直環の位置には差動変圧器の２次コイル８
−２がそれぞれ取付けられ、追従ピックアップ８を構成
する。垂直環３は、さらに、垂直軸２、２′およびジャ
イロスピン軸の双方に直交する東西の位置より外方に一
対の水平軸９、９′を突出して有し、これ等水平軸９、
９′は、垂直環３の外側に配された水平環１０の対応す
る位置に取付けられたボールベアリング１１、１１′の
内輪に夫々嵌合する。水平環１０は、さらに水平面内
で、かつ上記水平軸９、９′と直交する位置に一対のジ
ンバル軸１２、１２′を有する。これ等ジンバル軸１
２、１２′は、水平環１０の外側に位置する追従環１３
にとりつけられた一対のジンバル軸ボールベアリング１
４、１４′に夫々嵌合する。

【０００６】追従環１３は、図４に示すように、上下に
追従軸１５、１５′を有し、これ等追従軸１５、１５′
は盤器１６の対応位置にある追従軸ボールベアリング１
７、１７′に夫々嵌合する。上方の追従軸１５の軸端に
は、コンパスカード１８が取付けられ、これと盤器１６
の対応する船首側の位置に固設した基線１８Ｂとによっ
て、船首の方位角が読みとられる。盤器１６の下部に
は、方位サーボモータ１９が取りつけられ、その回転軸
１９Ａは、方位ピニオン２０を介して追従環１３の下部
にある方位歯車２１と結合する。盤器１６の下部には、
方位発信器２２が取付けられ、その回転軸２２Ａは歯車
列を介して方位歯車２１に噛み合わされ、方位信号を電
気信号に変換して外部に発信する。水平環１０以内、す
なわち水平環１０、垂直環、ジャイロケース１等を含め
た部分は、通常鋭感部と呼ばれている。鋭感部はジンバ
ル軸１２、１２′のまわりに下の重い物理振子を構成
し、これによって水平軸９、９′は船体傾斜に関係な
く、常に水平面内に保持される。

【０００７】ジャイロケース１の方位と垂直環３の方位
とに差があると、この差を両者の間に設けた追従ピック
アップ８が検出し、電気信号に変換する。この電気信号
は、外部のサーボ増幅器２３によって増幅され、方位サ
ーボモータ１９に加えられる（方位サーボ系）。方位サ
ーボモータ１９の回転は、回転軸１９Ａ、歯車列、方位
歯車２１を通して追従環１３に伝達され、さらに水平環
１０、水平軸９、９′等を介して垂直環３に伝えられ、
垂直環３とジャイロケース１との方位偏差が常にゼロに
保たれるようになっている。方位サーボ系の作用によ
り、水平軸９、９′とジャイロスピン軸とは常に直交関
係を保ち、かつ懸吊線の捩りトルクは一切ジャイロに加
わることはない。すなわち、サーボ系を持った垂直軸
２、２′、水平軸９、９およびジンバル軸１２、１２′
の三つの軸の働きによって、ジャイロケース１は船体の
角運動より完全に絶縁されたことになり、ジャイロスコ
ープを構成する。上述したジャイロスコープに指北力、
すなわちコンパスとしての機能を与えるのが上記した液
体安定器６である。

【０００８】次に、図５を参照して、この液体安定器６
の原理を説明する。尚、図５は、ジャイロの指北端が水
平面に対して角度θだけ上昇している場合の図である。
船が停止している場合を考えることにすれば、液体６−
２の液面は重力ｇの方向と直交する。よって、傾斜ゼロ
の場合に比較して、図に於て斜線で示した部分の液体
が、北側の壺６−１では減少し、南側の壺６−１′では
増加する。今、水平軸９、９′から両壺６−１、６−
１′の中心までの距離をｒ₁、両壺６−１、６−１′の
断面積をＳ、液体６−２の比重をρとすれば、傾斜部の
液体の重量は、

【０００９】

【数１】Ｓ×ｒ₁sin θ×ρ×ｇ

【００１０】となる。上記重量アンバランスは、南北両
方の壺６−１、６−１′で生じており、かつ水平軸９、
９′からのモーメントアームはｒ₁なので、結局、角度
θだけ傾斜している時の液体安定器６の作る水平軸９、
９′まわりのトルクＴ_Hは、近似的に

【００１１】

【数２】Ｔ_H＝２Ｓｒ₁ ²ｇρθ

【００１２】となる。ここで、

【００１３】

【数３】２Ｓｒ₁ ²ｇρ＝Ｋ

【００１４】とおいて、Ｋを安定器定数と称している。
すなわち、液体安定器６は、ジャイロスピン軸の水平面
に対する傾斜に比例したトルクを、ジャイロの水平軸
９、９′のまわりに加える作用を行うもので、これによ
って、ジャイロは指北力を有し、ジャイロコンパスとな
る。なお、以上は船舶が停止している場合を考えてきた
が、船舶の増減速、旋回等による船体加速度の南北成分
をα_Nとすれば、航行状態における液体安定器６の発生
するトルクＴ_H1は、次式となる。

【００１５】

【数４】

【００１６】一方、ダンピングウェイト７は、図６に示
す如く、垂直軸２、２′を含み、かつジャイロスピン軸
と直交する面内において垂直軸２、２′よりｒ₂（紙面
に垂直方向）の距離を以てジャイロケース１に取りつけ
られる。この図６は、指北側が水平面に対して角度θだ
け上昇して傾斜した状態のジャイロケース１を西側より
見た図である。質量ｍのダンピングウェイト７に重力加
速度ｇが作用して、鉛直方向にｍ×ｇの力がこれに働
く。この力を垂直軸２、２′に平行な成分ｍｇcos θ
と、スピン軸に平行な成分ｍｇsinθとに分解して考え
る。この中で、垂直軸２、２′に平行な成分は、垂直軸
ボールベアリング４、４′の負荷として作用するのみで
あるが、スピン軸に平行な成分は、垂直軸２、２′から
距離ｒ₂を乗じて垂直軸２、２′まわりのトルクとして
ジャイロに作用することになる。このトルクをＴφと書
き表わすことにすれば、Ｔφは近似的に次式の如くな
る。

【００１７】

【数５】Ｔφ＝μ・θ 但しμ＝ｍｇｒ₂

【００１８】すなわち、ダンピングウェイト７は、ジャ
イロスピン軸の水平面に対する傾斜に比例したトルク
を、ジャイロの垂直軸２、２′のまわりに加える装置で
あり、これによってコンパスの指北運動を減衰させるこ
とができる。航行中におけるトルクＴφは、船の運動に
起因する加速度を考慮して次式で表わされる。

【００１９】

【数６】

【００２０】図７は上述のジャイロコンパスのスピン軸
の運動を、ジャイロスピン軸の指北端の真北からの方位
誤差φと傾斜角θとを変数とし、ラプラス演算子及び伝
達関数とによってブロック図的に表わしたものである。
同図において、ｇは重力加速度、Ｒは地球半径、Ωは地
球自転角速度、Ｈはジャイロの角運動量、λはその地点
の緯度、τ_Gは液体安定器６の液面の運動を１次遅れと
して近似したときの時定数、Ｋは指北定数、μはダンピ
ング定数で、α_Nは船の運動によってジャイロケースの
南北方向に作用する加速度、Ｖ_Nは船の南北速度、Ｓは
ラプラス演算子である。

【００２１】ジャイロの傾斜角θと、南北加速度α_Nを
重量加速度ｇで除した値α_N／ｇとの和が、液体安定器
６の液体６−２による１次遅れ伝達要素５０（時定数τ
_G）に作用して、液面傾斜をつくる。ξに、指北定数Ｋ
をジャイロの角運動量Ｈで除いた値Ｋ／Ｈ（５１）を乗
じた垂直軸まわりのプレセッション角速度ξ×Ｋ／Ｈ
が、地球自転角速度Ωの垂直成分Ωsin λとともに、ジ
ャイロケース１の垂直軸まわりに作用して（５２）、垂
直軸まわりの方位運動を生ぜしめ、方位誤差φが発生す
る。方位誤差φに地球自転角速度Ωの水平成分Ωcos λ
（５３）が乗じられたものが、角速度入力として、ジャ
イロの水平軸まわりのジャイロ要素５４に入力され、ジ
ャイロ傾斜角θを生ぜしめる。以上が、ジャイロコンパ
スの指北ループと呼ばれる部分で、ループ内に１／Ｓで
表わされる極が２個存在する為に、振動解となる。ジャ
イロ傾斜角θにα_N／ｇを加えたθ−α_N／ｇにダンピ
ング定数μを乗じた垂直軸まわりのトルクμ×（θ−α
_N／ｇ）をジャイロの角運動量Ｈで除した角速度μ×
（θ−α_N／ｇ）／Ｈは、船の南北速度Ｖ_Nを地球半径
Ｒで割った等価角速度Ｖ_N／Ｒと共に、水平軸まわりの
ジャイロ要素５４に入力され、ジャイロ傾斜角θを減少
させ、上記指北運動を減衰させる作用を具備させること
ができるため、減衰ループと呼ばれる。南北速度Ｖ
_Nは、上記指北ループに対して、次式で表わされる緯度
のsec に比例した方位誤差φ_V（速度誤差と呼ばれる）
を生ぜしめる。

【００２２】

【数７】

【００２３】但し、ここでＣは船首方位角度である。図
８は船が針路０°で長時間直進し、ジャイロコンパスが
その時の速度誤差φ_V1に静定している状態から、時刻ｔ
₁において、１８０°旋回し、その後、時刻ｔ₂より針
路１８０°で直進した場合のジャイロの運動を示したも
ので、基本的なジャイロの加速度による影響としては、
一般のジャイロコンパスに演繹できるものである。時刻
ｔ₁からｔ₂の間の加速度によって生ずる方位変化φ_B
をバリスティック量と称している。このφ_Bを、加速度
が作用する前後の速度誤差の差に等しくなるように設計
する方法は、ジャイロコンパスにおけるシューラー同調
と呼ばれる重要な条件で、加速度の影響を速度誤差の形
で修正する（この条件からジャイロコンパスの指北周期
は１〜１．５時間と長くなる。）。即ち、

【００２４】

【数８】φ_B＝φ_V1−φ_V2

【００２５】所で、バリスティック量φ_Bは、速度差の
関数であるが、速度誤差の差は、上式に示した如く緯度
の関数でもあるので、上式の条件は、厳密に言えば、特
定の緯度（基準緯度と称する）でのみ成立し、それ以外
の緯度では、図８のΔφの誤差が旋回直後に発生し、そ
の後ジャイロコンパスの基本運動特性に従って、旋回後
の速度誤差φ_V2に向って制振運動を行っていくという過
程をとる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】ジャイロコンパスは、
船の旋回、変速等によって受ける加速度により誤差を生
ずるが、この誤差の、旋回、変速等の運動中の積分値を
丁度速度誤差の変化量に等しくすること、すなわちシュ
ーラーの同調という手法を用いて修正することにより、
加速度誤差を実用上、さしつかえない程度に押さえてき
た。しかるに、近来、船舶は高速化しつつあり、また、
ハイドロフォイル水中翼船等、新しい高速艇の普及も進
みつつあり、従来のように、シューラー同調に近い状態
という程度では、加速度誤差が実用上問題となりだして
いる。ジャイロコンパスの指北運動の周期は、その地点
の緯度で変化するのに、シューラーの同調条件は、よく
知られているように、指北運動周期が常に８４．５分で
なければ厳密には成立しない。このため、或る緯度でシ
ューラー同調が成立していても、そのジャイロコンパス
が別の緯度に達すれば、シューラー同調が破れ、加速度
誤差に悩まされることになる。船の速度が１０〜１５ノ
ット程度であれば、従来のように、緯度５０°〜５５°
のどこかに基準緯度をもうけ、そこでシューラーの同調
が成立するようにしておけば、赤道から緯度６５°〜７
０°程度の間で、何とか、加速度誤差を我慢できる程度
に押さえることができた。しかし、２０〜５０ノットと
いうような船では、この方法は全く成り立たない。ま
た、低速船でも高精度を要求されれば、やはり、この方
法では、精度が不十分で問題を生ずる。従って、本発明
は、如何なる緯度においても、正しいシューラーの同調
が成り立ち、加速度誤差が全て、速度誤差として修正さ
れ、常に正確な方位を指示するジャイロコンパスを提供
せんとするものである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明によるジャイロコ
ンパスは例えば図１及び図２に示す如くスピン軸を略々
水平にしたジャイロを内蔵するジャイロケース１と、こ
のジャイロケース１を３軸の自由度をもって支持する支
持装置と、このジャイロケース１に対してスピン軸と直
交する水平軸９、９´の周りにこのスピン軸の水平面に
対する傾斜に比例したトルクを加える指北装置と、を有
するジャイロコンパスに対し、このスピン軸の水平面に
対する傾斜を検出する傾斜検出手段と、このジャイロケ
ース１に対して垂直軸２、２´周りにトルクを加えるた
めの垂直トルカ６１と、この傾斜検出手段からの信号を
入力してこの垂直トルカ６１に命令信号を出力する加速
度誤差制御装置６２と、を設け、この加速度誤差制御装
置６２は、このスピン軸の水平面に対する傾斜の微分に
以下の式によって計算される比例定数ｋを乗算して得ら
れるトルクを生じさせるための命令信号をこの垂直トル
カ６１に出力し、それによって任意の緯度においてシュ
ーラーの同調条件が満たされるように構成されているも
のである。ｋ＝（Ｔ²ＫΩｃｏｓλ）／（４π²）−ＨＴ：シューラー周期（８４．５分）Ｋ：ジャイロコンパスの指北定数 Ω：地球の自転角速度 λ：現在地の緯度Ｈ：ジャイロの角運動量また、このスピン軸と直交する垂直軸２、２´の周りに
このスピン軸の水平面からの傾斜に比例したダンピング
トルクを加える手段を設け、このダンピングトルクのこ
の傾斜に対する比例係数をμとするとき、南北加速度に
比例定数μＨ／（Ｈ＋ｋ）を乗算して得られるトルクを
このこの垂直トルカ６１を介してこのジャイロケースに
追加的に加えるように構成されているものである。

【００２８】

【作用】ジャイロコンパス上に、ジャイロスピン軸の水
平面に対する傾斜、並にスピン軸に沿う方向についての
加速度を検知する加速度計測手段をもうけ、この出力信
号を微分し、この微分信号にほぼ比例するトルクを、ジ
ャイロの垂直軸２、２′のまわりに加えることにより、
ジャイロの指北運動周期を任意に加減し、所望の地点
で、周期を８４．５分となすことにより、常に正しいシ
ューラー同調が得られ、これによって有害な加速度誤差
の発生を阻止する。

【００２９】さらには、速度信号と方位信号とにより加
速度を受けている時間内でのジャイロの傾斜の修正信号
と、上に述べた微分信号の大きさに対応した更に別な修
正信号を作り、これをこの垂直軸２、２′まわりに加算
することによって、加速度を受けた時間内に生じたジャ
イロ傾斜をも完全に修正し、極めて正確な方位指示を実
現する。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明のジャイロコン
パスの一例を説明する。図１の例は、図４の従来例と、
多くの部分が共通であるので、両者に於て、同一要素に
は同一符号をつけ、これらの説明は省略する。本発明が
図４の従来例と異なる第１の点は、本例においては、垂
直環３に加速度計６０が、ジャイロスピン軸と平行な方
向の加速度を検知するよう垂直環３に取り付けられてい
ることである。第２の相異点は、垂直トルカ６１の存在
であり、これが、垂直環３からジャイロケース１へ、垂
直軸２、２′のまわりにトルクを発生するように取付け
られている。第３の相異点は、新たに、加速度誤差制御
装置６２が設けられ、加速度計６０の出力信号が、電路
６３Ａを介して、これに伝えられ、また、加速度誤差制
御装置６２で作られた信号が電路６３Ｂを通じて、垂直
トルカ６１へ伝えられるようになっている点である。

【００３１】以下、これらが生ずる作用については、図
２を用いて説明する。図２も、図７と同じ要素は同じ符
号で示されているので、これらの説明は省略する。新し
く追加された部分を実線で示し、他の部分は点線とし
た。加速度計６０は図２の左上に示すように、南北水平
加速度α_Nをジャイロ傾斜θと共に（θ−α_N／ｇ）の
形で検知し、この合計量を出力する。この出力信号は、
「加速度誤差制御装置」６２の中で、微分され、係数ｋ
を乗じた形で、垂直トルカ６１へ送られる。ジャイロに
加えられたトルクを角運動量Ｈで除したものが、ジャイ
ロの水平軸のまわりのプレセッションであるから、この
ループが存在すると、すなわち、ｋが零でなければ、ジ
ャイロが傾斜し、例えばθが大きくなって行こうとする
と、加速度計６０、加速度誤差制御装置６２を経て加わ
るトルクにより、θの変化率は加減されることになる。
換言すれば両者が相加的であれば、θが大きくなると
き、この運動が加速されるので、ジャイロコンパスの運
動は早くなり、指北運動周期は短くなるし、ｋの符号が
逆であって両者が相減的であれば、指北運動周期は長く
なる。さて、ｋを零としたときで、かつ、ダンピングウ
ェイト７が及ぼす周期への影響を考えない時のジャイロ
周期、すなわち、ジャイロコンパスに関する専門書で広
く公知の基本周期の式は次のとおりである。

【００３２】

【数９】

【００３３】ここで、Ｋは安定器定数で、数３に示され
ている通りである。基準とする緯度λ₀で数９の値が丁
度８４．５分になるように、Ｋの値を選んでおくと、緯
度λ ₀で正しくシューラーの同調がおこなわれ、正しく
数８が成立し、図８のΔφが零となる。こういうジャイ
ロコンパスがλ₀でない別の緯度λに移動したとき、図
１及び図２に示す本例においては、加速度誤差制御装置
６２において、ｋを、新しい緯度に対応する値に変更す
ることで、再び、正しいシューラー同調が得られるよう
にすることができる。このときの基本周期の式は、本発
明者の研究によれば、大略、次式で表わされる。

【００３４】

【数１０】

【００３５】従って、ｋをプラス、ゼロ、マイナスの適
当な範囲に加減できるよう、加速度誤差制御装置６２に
ｋの可変設定機構をもうけ、現在地点に対応するｋの値
を常に設定するならば、このジャイロコンパスは、常に
正しくシューラーの条件を満たしており、図８のΔφ、
すなわち加速度誤差を零にすることができる。これに対
し、従来方式では数９で、周期がきまるので、シューラ
ーの同調条件である８４．５分に周期が一致するのは、
ある設定の緯度、今の場合λ₀においてのみであり、あ
とは、その地点の緯度λを数９に入れたとおりに、周期
は８４．５分からずれて、シューラーの同調を守ること
ができない。

【００３６】加速度誤差は、これを一層くわしく見る
と、せっかく、図８にΔφが零になるようにシューラー
同調をしても、僅かな誤差が、さらに存在する。この様
子を図３の一点鎖線IIで示す。これは、方位に関して
は、まさにｔ₂時点で理想の値となっているにもかかわ
らず、ジャイロの傾斜角θに誤差が生じているため、あ
らためて、ジャイロが過渡現象を生ずることによる。こ
の傾斜により生ずる加速度誤差は、南北加速度が加わっ
ている時間中、この加速度がダンピングウェイト７に加
えられるために生ずる垂直軸２、２´のまわりのトルク
によってプレセッションが傾斜に生ずるためである。こ
れは、ジャイロコンパスと別のシステムにより、南北加
速度の大略の値を求め、これがダンピングウェイト７に
作用して生ずる垂直軸トルクを計算し、垂直トルカ６１
を介して、これをジャイロの垂直軸２、２´のまわりに
加え、ダンピングウェイト７の水平南北加速度によって
生ずるトルクを打ち消してやればよいことが知られてい
る。図２の中央に記載されている数１１がこれである。

【００３７】

【数１１】

【００３８】船の速力Ｖ₀は、ログなどの速力計算器で
知ることができるし、これにジャイロコンパスの得てい
る針路角（北と船の針路とのなす角、船首方位角Ｃと同
一と見てよい。）によって、南北速度Ｖ_Nは、次のよう
に知ることができる。

【００３９】

【数１２】Ｖ_N＝Ｖ₀cosＣ

【００４０】南北加速度α_Nは、このＶ_Nを微分して容
易に求めることができる。しかしながら、本発明の研究
によれば、前記のように加速度誤差制御装置６２、加速
度計６０、垂直トルカ６１によって、常時シューラーの
同調が得られるようにした場合、旋回等の加速度の加わ
ったあとで、ジャイロ傾斜θに残る傾斜の加速度誤差
は、上記のように単純でなく、単に、数１３としたので
は、消すことができない事がわかった。

【００４１】

【数１３】

【００４２】研究の結論を述べると、これは、数１４を
数１５の値にすることである。

【００４３】

【数１４】

【００４４】

【数１５】

【００４５】数１４に、このとおりの値を採用するなら
ば、図３にＩとして示すとおり、加速度が加わらなくな
ったｔ₂以後、ジャイロのスピン軸は理想の方位にぴっ
たりと向くので、一切の過渡現象を生ぜず、速度誤差φ
_V2以外、全く誤差のない状態を実現することができる。

【００４６】速度誤差φ_V2は、針路と、速力と、その地
点の緯度で決定され、この三者により、従来技術におい
て、容易に修正ができるし、グラフを用いて知ることに
よっても、実用上さしつかえないものであり、その修正
法の説明は省略する。数１４による修正をもおこなうと
きは、一般的には加速度誤差制御装置６２の中に、船速
の信号および、自ら保有する方位発信器２２による針路
情報を、図１に示すように、電路６４Ａ、６４Ｂを介し
て取り入れ、Ｖ_Nの計算、α_Nの計算なども、加速度誤
差制御装置６２の中でおこない、シューラーの同調のた
めに、ｋの設定を変えたとき、数１５による数１４の変
更も同時におこなうようにするのが便利であろう。

【００４７】図１の実施例においては、加速度計６０を
用いたが、これは、同じ目的に使用し得る傾斜計等を用
いてもよいし、ジャイロコンパス自体がその内部に傾斜
信号を発生する手段をもつならば、その信号を用いても
良い。尚、本発明は上述実施例に限ることなく、本発明
の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得
る。

【００４８】

【発明の効果】かかる本発明によれば、ジャイロスピン
軸の傾斜の微分にほぼ比例するトルクをジャイロケース
の垂直軸まわりに加えることにより、いかなる緯度にお
いても、正しいシューラーの同調を行うことができ、さ
らに、南北加速度に所定の係数を掛けた値に比例するト
ルクを追加することにより、常に正確な方位を指示する
ことができる利益がある。又、本発明を用いたジャイロ
コンパスは高速度の船舶に搭載できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジャイロコンパスの一例の斜視図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を示すブロック線図である。

【図３】本発明の実施例における誤差の説明に用いる説
明図である。

【図４】従来のジャイロコンパスの一例の斜視図であ
る。

【図５】液体安定器の略線図である。

【図６】ダンピングウェイトの原理説明図である。

【図７】ジャイロコンパスの運動を示すブロック図であ
る。

【図８】ジャイロコンパスの誤差の説明に用いる説明図
である。

【符号の説明】

１ジャイロケース２、２′ 垂直軸３垂直環８−１、８−２差動変圧器の１次及び２次コイル９、９′ 水平軸１０水平環１３追従環２２方位発信器６０加速度計６１垂直トルカ６２加速度誤差制御装置Ａジャイロコンパス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−113610（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−154914（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−158509（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−181610（ＪＰ，Ｕ) 特公昭52−14632（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/54

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スピン軸を略々水平にしたジャイロを内
蔵するジャイロケースと、該ジャイロケースを３軸の自
由度をもって支持する支持装置と、上記ジャイロケース
に対して上記スピン軸と直交する水平軸の周りに上記ス
ピン軸の水平面に対する傾斜に比例したトルクを加える
指北装置と、を有するジャイロコンパスにおいて、上記スピン軸の水平面に対する傾斜を検出する傾斜検出
手段と、上記ジャイロケースに対して垂直軸周りにトル
クを加えるための垂直トルカと、上記傾斜検出手段から
の信号を入力して上記垂直トルカに命令信号を出力する
加速度誤差制御装置と、を設け、該加速度誤差制御装置
は、上記スピン軸の水平面に対する傾斜の微分に以下の
式によって計算される比例定数を乗算して得られるトル
クを生じさせるための命令信号を上記垂直トルカに出力
し、それによって任意の緯度においてシューラーの同調
条件が満たされるように構成されていることを特徴とす
るジャイロコンパス。ｋ＝（Ｔ²ＫΩｃｏｓλ）／（４π²）−ＨＴ：シューラー周期（８４．５分）Ｋ：ジャイロコンパスの指北定数 Ω：地球の自転角速度 λ：現在地の緯度Ｈ：ジャイロの角運動量
【請求項２】請求項１記載のジャイロコンパスにおい
て、上記スピン軸と直交する垂直軸の周りに上記スピン
軸の水平面に対する傾斜に比例したダンピングトルクを
加える手段を設け、上記ダンピングトルクの上記傾斜に
対する比例係数をμとするとき、南北加速度に比例定数
μＨ／（Ｈ＋ｋ）を乗算して得られるトルクを上記垂直
トルカを介して上記ジャイロケースに追加的に加えるよ
うに構成されていることを特徴とするジャイロコンパ
ス。