DE1116415B

DE1116415B - Gyroscope

Info

Publication number: DE1116415B
Application number: DE1957P0018005
Authority: DE
Inventors: Dr Edward P Bentley
Original assignee: PROTOCORP Inc
Current assignee: PROTOCORP Inc
Priority date: 1957-02-20
Filing date: 1957-02-20
Publication date: 1961-11-02

Description

Kreiselgerät Die Erfindung bezieht sich auf Kreiselgeräte und insbesondere auf Steuerungs- oder Anzeigekreisel, bei denen das Gewicht des Kreiselelementes durch den Auftrieb eines das Kreiselelement allseitig umgebenden tragenden Mediums mindestens angenähert ausgeglichen wird.Gyroscope The invention relates to gyroscopes and more particularly on control or display gyro, where the weight of the gyro element by the buoyancy of a supporting medium surrounding the gyro element on all sides is at least approximately compensated.

Bei den bekannten Geräten dieser Art wird das Kreiselelement, das entweder als den oder die Kreisel umgebender Schwimmkörper ausgebildet ist oder auch selbst der Kreiselläufer sein kann, innerhalb eines geschlossenen Behälters in einer Schwimmflüssigkeit in zentrierter Lage frei schwebend gehalten, indem die mittlere Dichte des Kreiselelementes annähernd gleich der Dichte der Schwimmflüssigkeit gemacht und ein eventuell verbleibendes kleines Restgewicht durch die Zentriermittel aufgenommen wird. In the known devices of this type, the gyro element that is designed either as the floating body or the gyroscopes surrounding it or can also be the rotary rotor itself, within a closed container kept floating freely in a swimming liquid in a centered position by the mean density of the gyro element approximately equal to the density of the swimming liquid made and any remaining small residual weight through the centering means is recorded.

Die Genauigkeitsgrenzen einer solchen Schwimmlagerung werden im wesentlichen durch die physikalischen Eigenschaften der Schwimmflüssigkeit bestimmt. Insbesondere ist die Viskosität der Schwimmflüssigkeit von Bedeutung, da es hiervon abhängt, in welchem Maße Lageänderungen des Flüssigkeitsbehälters auf das schwimmende Kreiselelement übertragen werden und dort als unerwünschte Drehmomente in Erscheinung treten. Weiterhin ruft die Temperaturabhängigkeit der Viskosität störende Unterschiede in dem dynamischen Verhalten des EtreseErber velschiedenee Temperaturen hervor. Dit Flüssigkeitsdichte ändert sich ebenfalls mit der Temperatur. Da eine verhältnismäßig geringe Änderung der Dichte ausreicht, um das Schwimmgleichgewicht zu stören, werden bei Temperaturänderungen mechanische Kräfte an dem Zentrier- oder Stützteil erzeugt, die sich insbesondere bei mechanisch abgestützten Kreiseln nachteilig auswirken. Es ist daher notwendig und in der Praxis allgemein üblich, schwimmend gelagerte Kreiselgeräte mit einer Thermostateinrichtung zur Konstanthaltung der Temperatur der Schwimmflüssigkeit auszurüsten. The accuracy limits of such a floating bearing are essentially determined by the physical properties of the swimming fluid. In particular the viscosity of the swimming fluid is important, as it depends on the extent to which changes in the position of the liquid container on the floating gyro element are transmitted and appear there as undesirable torques. Farther the temperature dependence of the viscosity causes disturbing differences in the dynamic Behavior of the Etrese breeder shows different temperatures. The liquid density also changes with temperature. As a relatively minor change the density is sufficient to disturb the swimming equilibrium when the temperature changes mechanical forces generated on the centering or support part, which in particular have a disadvantageous effect on mechanically supported gyroscopes. It is therefore necessary and in practice it is common practice to use floating gyroscopes with a Thermostat device to keep the temperature of the swimming liquid constant equip.

Ziel der Erfindung ist eine solche Ausgestaltung der Schwimmlagerung von Kreiselgeräten, daß die durch das tragende Medium auf das Kreiselelement übertragenen unerwünschten Drehmomente und die Temperaturempfindlichkeit der Lagerung für den praktischen Gebrauch vernachlässigbar klein werden. The aim of the invention is such an embodiment of the floating bearing of gyroscopes that the transmitted through the carrying medium to the gyro element unwanted torques and the temperature sensitivity of the storage for the become negligibly small in practical use.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als tragendes Medium ein gasförmiges Medium verwendet wird, welches in einem abgeschlossenen Druckbehälter unter einem so hohen statischen Druck steht, daß seine Dichte mindestens annähernd gleich der mittleren Dichte des Kreiselelementes ist. This object is achieved in that as a load-bearing Medium a gaseous medium is used, which is in a closed pressure vessel is under such a high static pressure that its density is at least approximate is equal to the mean density of the gyro element.

Bei dieser Anordnung bleibt der Auftrieb des Kreiselelementes auch bei Temperaturänderungen konstant, da einerseits der Auftrieb der Dichte des tragenden Mediums proportional, andererseits aber die Dichte eines kompressiblen Gases bei konstantem Volumen von der Temperatur unabhängig ist. Dadurch wird eine der Hauptveränderlichen vollständig eleminiert, die bei der Verwendung von Schwimmflüssigkeiten auftreten. Die andere Veränderliche, nämlich die Viskosität, ändert sich zwar auch bei Gasen mit der Temperatur, jedoch ist die Viskositätsänderung mit der Temperatur verhältnismäßig klein, da die Viskosität eines Gases mit steigender Temperatur etwa proportional der Quadratwurzel der absoluten Temperatur ansteigt, wohingegen die Viskosität einer Flüssigkeit logaritlunisch mit sinkender Temperatur ansteigt. Außerdem ist die Gesamtviskosität eines Gases an sich schon zehn- bis hundertmal kleiner als die einer Flüssigkeit. With this arrangement, the buoyancy of the gyro element also remains constant with temperature changes, because on the one hand the buoyancy of the density of the load-bearing Medium proportional, but on the other hand the density of a compressible gas constant volume is independent of temperature. This becomes one of the main changers completely eliminated that occur with the use of floating fluids. The other variable, namely viscosity, also changes with gases with temperature, but the change in viscosity is proportional to temperature small, as the viscosity of a gas is roughly proportional to the rise in temperature the square root of the absolute temperature increases, while the viscosity increases one Liquid increases logarithmically with decreasing temperature. Also is the overall viscosity a gas itself is ten to a hundred times smaller than that of a liquid.

Somit ist in vielen Fällen eine Konstanthaltung der Temperatur überhaupt nicht mehr notwendig, und auch in den Fällen, wo wegen besonderer Umstände hierauf nicht völlig verzichtet werden kann, fällt ein eventueller Fehler der Temperaturregeleinrichtung in keiner Weise ins Gewicht. Thus, in many cases, the temperature must be kept constant at all no longer necessary, and also in cases where this is due to special circumstances can not be completely dispensed with, a possible error in the temperature control device falls in no way significant.

Es sind zwar auch schon Kreiselgeräte bekannt, bei denen das Kreiselelement in einem gasförmigen Medium schwebend gehalten wird, jedoch ruht hier das Kreiselelement entweder auf einem dynamisch aufrechterhaltenen Druckpolster des gasförmigen-Mediums, oder der Schwebezustand wird durch magnetische Kräfte erzeugt. Der Auftrieb des Kreisel- elementes in dem umgebenden gasförmigen Medium spielt hierbei überhaupt keine Rolle, so daß die Wirkung dieser Anordnungen mit der des Gegenstandes der Erfindung grundsätzlich nicht vergleichbar ist. It is true that gyroscopic devices are already known in which the gyro element is kept floating in a gaseous medium, but here the gyro element rests either on a dynamically maintained pressure cushion of the gaseous medium, or the state of suspension is created by magnetic forces. The buoyancy of the Gyro element in the surrounding gaseous medium plays a role here no role at all, so that the effect of these arrangements with that of the object the invention is fundamentally not comparable.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ergibt sich, wenn das Kreiselelement als dünnwandiger, hohler, vorzugsweise kugelförmiger Körper ausgebildet wird, in welchem sich ein gasförmiges Medium befindet, das unter Druck steht und eine um so viel geringere Dichte als das Gas in dem äußeren Druckbehälter hat, daß das Kreiselelement einen neutralen Auftrieb erhält. Andererseits kann aber als Kreiselelement auch ein Vollkörper aus einem Werkstoff mit geringer Dichte, wie beispielsweise Lithium, Glas oder Quarz, verwendet werden. Eine derartige Ausführung, die voraussetzt, daß das Kreiselelement zugleich als Kreiselläufer dient, verhindert Dralleffekte, die durch ein in dem Kreiselelement enthaltenes Gas entstehen können. An advantageous embodiment of the subject of the invention results when the gyro element is a thin-walled, hollow, preferably spherical one Body is formed in which there is a gaseous medium that is under Pressure is and a density so much lower than the gas in the outer pressure vessel has that the gyro element receives a neutral buoyancy. On the other hand, it can also a solid body made of a material with low density as a gyroscope element, such as lithium, glass or quartz can be used. Such a design, which presupposes that the gyro element also serves as a gyroscope, prevents Swirl effects that can arise from a gas contained in the gyro element.

Das hohle, mit einem unter Druck stehenden gasförmigen Medium gefüllte Kreiselelement besitzt in bezug auf seine Temperaturempfindlichkeit die gleichen vorteilhaften Eigenschaften wie der gasgefüllte äußere Druckbehälter, so daß der neutrale Auftrieb des Kreiselelementes auch bei dieser Ausführungsform nicht durch einen Temperaturwechsel und den daraus sich ergebenden Druckwechsel beeinflußt wird. The hollow, filled with a pressurized gaseous medium Gyro element has the same temperature sensitivity advantageous properties such as the gas-filled external pressure vessel, so that the neutral buoyancy of the gyroscopic element does not occur in this embodiment either a temperature change and the pressure change resulting therefrom is influenced.

Für das unter Druck stehende gasförmige Medium können die verschiedensten Gase oder Gasgemische benutzt werden, jedoch ist es zweckmäßig, nur verhältnismäßig inerte Gase zu verwenden. Gase mit hohem Molekulargewicht, wie Xenon, Krypton oder Stickstoff, eignen sich vorzugsweise zur Füllung des äußeren Druckbehälters, während Gase mit geringem Molekulargewicht, wie beispielsweise Helium und Wasserstoff, für die Füllung des hohlen Kreiselelementes zweckmäßig sind. For the pressurized gaseous medium, the most varied Gases or gas mixtures are used, but it is appropriate only proportionately use inert gases. High molecular weight gases such as xenon, krypton or Nitrogen, are preferably suitable for filling the outer pressure vessel while Low molecular weight gases such as helium and hydrogen for the filling of the hollow gyro element are appropriate.

Mit Hinsicht auf die Verwendung im Flugzeugwesen wird im allgemeinen von den Gasen verlangt, daß sie bis zu Tiefsttemperaturen von etwa - 55 bis -750C C in einem Druckbereich von etwa 70 bis 4220 kg/cm2 gasförmig bleiben. Außerdem ist es wichtig, daß das gasförmige Medium nicht durch die Außenwände des Druckbehälters oder des Kreiselelementes hindurchdiffundiert. With regard to use in aircraft, in general The gases are required to be kept at temperatures as low as -55 to -750C C remain gaseous in a pressure range of about 70 to 4220 kg / cm2. aside from that it is important that the gaseous medium does not penetrate the outer walls of the pressure vessel or the gyro element diffuses through it.

Das erfindungsgemäß in einem gasförmigen Medium schwimmende Kreiselelement kann bedarfsweise als Geschwindigkeitskreisel oder als freier Kreisel ähnlich den bekannten, in Flüssigkeit schwirnmenden Kreiseln benutzt werden. Es kann auch in einer Vorrichtung verwendet werden, bei der außer dem Kreiselelement auch der äußere Druckbehälter rotiert, um die Antriebsvorrichtung von den empfindlichen Teilen des Kreisels zu trennen. Ist der äußere Druckbehälter kardanisch gelagert, so wird dieser zum Grobkreisel und das Kreiselelement zum Feinkreisel. Die genaue Lagerung und der Antrieb des Kreiselelementes bereiten bei dieser Bauart keinerlei Schwierigkeiten. Weiterhin ist die Vorrichtung als Ganzes gegen Stöße und Erschütterungen unempfindlich. The gyroscopic element floating in a gaseous medium according to the invention can be used as a speed gyro or as a free gyro similar to the known gyroscopes floating in liquid. It can also be in a device can be used in which, in addition to the gyroscopic element, the outer Pressure vessel rotates to keep the drive device from the sensitive parts of the Separate gyro. If the outer pressure vessel is gimbaled, it will to the coarse gyro and the gyro element to the fine gyro. The exact storage and the drive of the gyro element does not cause any difficulties with this type of construction. Furthermore, the device as a whole is insensitive to shocks and vibrations.

Die den Inhalt der Ansprüche 8 bis 14 bildenden Mittel zur Zentrierung des Kreiselelementes, zur Lagerung und Rotation des äußeren Druckbehälters, zur Übertragung der Rotationsbewegung auf das Kreiselelement und zur Bestimmung der Winkelverschiebungen des Kreiselelementes und des äuße- ren Druckbehälters sollen nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruches Gegenstand des Patentes sein. The centering means forming the content of claims 8 to 14 of the gyroscopic element, for the storage and rotation of the outer pressure vessel, for Transmission of the rotational movement to the gyro element and for determining the Angular displacements of the gyro element and the outer ren pressure vessel should only in connection with the subject of the main claim subject of the patent be.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt Es zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Kreiselgerät, bei welchem ein kugelförmiger Druckbehälter kardanisch aufgehängt und das Kreiselelement als Hohlkugel ausgebildet ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Kreiselvorrichtung, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein als Vollkörper ausgebildetes Kreiselelement, Fig. 4 eine Ansicht einer Zentriervorrichtung für das Kreiselelement, Fig. 5 und 6 Ansichten von Vorrichtungen zur Bestimmung der Auslenkung der Achsen des Kreiselelementes und des Druckbehälters. A preferred embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawings. FIG. 1 shows a cross section through a device according to the invention trained gyroscope, in which a spherical pressure vessel is cardanic suspended and the gyro element is designed as a hollow sphere, Fig. 2 is a plan view to the gyroscopic device shown in FIG. 1, FIG. 3 shows a cross section through a A gyro element designed as a solid body, FIG. 4 is a view of a centering device for the gyroscopic element, FIGS. 5 and 6 are views of devices for determination the deflection of the axes of the gyro element and the pressure vessel.

In den Zeichnungen ist der Druckbehälter 12 des Kreiselgerätes als Hohlkugel ausgebildet und durch Lager 14 in einem Träger 16 befestigt, so daß er um eine festgelegte Achse A rotieren kann. Der Träger 16 ist über die Lagerl7, einen Kardanring 18 und die Lager 19 in einem äußeren Träger 20 kardanisch gelagert. Der äußere Träger 20 ist mit einem aufrecht stehenden Glied 11 auf einem Unterteil 10 bebefestigt. In the drawings, the pressure vessel 12 of the gyroscope is as Hollow ball formed and fixed by bearings 14 in a carrier 16 so that he can rotate around a specified axis A. The carrier 16 is on the Lagerl7, a The cardan ring 18 and the bearings 19 are mounted in a cardanic manner in an outer carrier 20. Of the outer support 20 is provided with an upright limb 11 on a base 10 attached.

Der Druckbehälter 12 hat einen Verschluß 22, durch welchen er mit dem gasförmigen Medium30, beispielsweise mit Stickstoff, bis zu einem Druck von 950kg/cm2 aufgefüllt wird. Die Dichte des Stickstoffs beträgt bei diesem Druck etwa 0,403 g/cm3. The pressure vessel 12 has a closure 22 through which he with the gaseous medium30, for example with nitrogen, up to a pressure of 950kg / cm2 is filled. The density of nitrogen at this pressure is about 0.403 g / cm3.

Der Druckbehälter wird zweckmäßig aus rostfreiem Stahl hergestellt. Bei Verwendung dieses Werkstoffes und bei einem Innendurchmesser der Hohlkugel von 22 mm ist eine Wandstärke von 2 mm erforderlich.The pressure vessel is expediently made of stainless steel. When using this material and with an inner diameter of the hollow sphere of 22 mm, a wall thickness of 2 mm is required.

Das Kreiselelement besteht aus einer hohlen Kugel 25, welche in dem sie umgebenden, unter Druck stehenden Gas frei schwimmt; sie ist mit einem gasförmigen Medium 32 gefüllt, welches ebenfalls unter einem Druck von 950 kg/cm2 steht. Wird beispielsweise Wasserstoff verwendet, dann beträgt die Dichte 0,033 g/cm3. Die Kugel 25 ist aus einer Magnesium-Aluminium-Legierung hergestellt, deren spezifisches Gewicht etwa 2 g/cm3 beträgt, und hat einen Innendurchmesser von etwa 20 mm bei einer Wandstärke von 0,7 mm; sie weist einen etwas dickeren äquatorialen Bereich 27 auf, wodurch eine Hauptträgheitsachse A gebildet wird. Die Dichten des Werkstoffs der Kugel 25 und des von ihr eingeschlossenen gasförmigen Mediums 32 sind so aufeinander abgestimmt, daß die mittlere Dichte der Kugel 25 gleich der des im äußeren Druckbehälter 12 befindlichen gasförmigen Mediums 30 ist. Die Wandstärke der Kugel 25 kann deshalb verhältnismäßig gering sein, weil sie - mit Ausnahme während des Zusammenbauens - wegen des übereinstimmenden Innen- und Außendruckes keiner Druckbelastung unterliegt. An Stelle der hohlen Kugel 25 kann auch ein kugelförmiger Vollkörper 28 aus einem leichten Werkstoff, beispielsweise Lithium (0,534 g/cm3), als Kreiselelement verwendet werden. Eine Hauptträgheitsachse A erhält dieser Körper durch abgeflachte Polbereiche29 (Fig. 3). Zur Füllung des Druckbehälters 12 wird ein Gas mit möglichst hohem Molekulargewicht, beispielsweise Xenon oder Krypton, benutzt. The gyro element consists of a hollow ball 25, which in the it floats freely around the pressurized gas; it is with a gaseous Medium 32 is filled, which is also under a pressure of 950 kg / cm2. Will For example, if hydrogen is used, the density is 0.033 g / cm3. The ball 25 is made of a magnesium-aluminum alloy, the specific weight of which is about 2 g / cm3, and has an inner diameter of about 20 mm with a wall thickness of 0.7 mm; it has a somewhat thicker equatorial region 27, whereby a main axis of inertia A is formed. The densities of the material of the ball 25 and the gaseous medium 32 enclosed by it are matched to one another in such a way that that the mean density of the ball 25 is equal to that of the outer pressure vessel 12 located gaseous medium 30 is. The wall thickness of the ball 25 can therefore be relatively small because they - with the exception of during assembly - Due to the matching internal and external pressure, it is not subject to any pressure load. Instead of the hollow ball 25, a spherical solid body 28 can also consist of a light material, for example lithium (0.534 g / cm3), used as the gyroscope element will. A main axis of inertia A is given to this body by flattened pole areas29 (Fig. 3). To fill the pressure vessel 12, a gas with the highest possible molecular weight, for example xenon or krypton is used.

Das Kreiselelement muß in den Druckbehälter 12 eingesetzt und die gesamte Vorrichtung unter Druck gesetzt werden. Ist das Kreiselelement ein Vollkörper, so kann dieser auf einfache Weise in zwei halbkugelförmige Hälften des Druckbehälters 12 eingesetzt werden, worauf die Hälften zusammengeschweißt und der Druckbehälter über den Verschluß 22 mit dem Füllgas unter Druck gesetzt wird. Wird als Kreiselelement eine hohle Kugel 25 verwendet, so erfolgt der mechanische Zusammenbau zunächst in der gleichen Weise, doch müssen Kugel 25 und Druckbehälter 12 dann gleichzeitig unter Druck gesetzt werden. Zu diesem Zwecke hat der Verschluß 22 des Druckbehälters 12 einen solchen Durchmesser, daß auch das Füllrohr für die Kugel 25 bis zu deren Verschluß 26 durchgesteckt werden kann. The gyro element must be inserted into the pressure vessel 12 and the entire device can be pressurized. If the gyro element is a solid, this can easily be split into two hemispherical halves of the pressure vessel 12 are used, whereupon the halves are welded together and the pressure vessel is pressurized via the closure 22 with the filling gas. Used as a gyro element If a hollow ball 25 is used, the mechanical assembly is first carried out in the same way, but ball 25 and pressure vessel 12 must then be carried out simultaneously be put under pressure. For this purpose, the closure 22 of the pressure vessel 12 such a diameter that the filling tube for the ball 25 up to their Closure 26 can be inserted.

Es können auch andere Füllverfahren angewendet werden. Beispielsweise kann das Gas in flüssigem Zustand eingefüllt werden, oder man wählt die Me talle und das gasförmige Füllmedium so aus, daß bei erhöhter Temperatur eine Diffusion des unter Druck stehenden gasförmigen Mediums erfolgt. Für die Verschlüsse 22 und 26 können beispielsweise die bekannten konischen Metall-Gas-Dichtungen verwendet werden. Other filling methods can also be used. For example the gas can be filled in in liquid state, or you can choose the metals and the gaseous filling medium such that diffusion occurs at an elevated temperature of the pressurized gaseous medium takes place. For the closures 22 and 26, for example, the known conical metal-gas seals can be used will.

Das Kreiselelement wird durch Drehen des Druckbehälters 12 in Rotation versetzt, wobei das gasförmige Medium 30 infolge seiner Viskosität als Kupplung wirkt. Es können aber auch kraftschlüssige Kupplungselemente verwendet werden, z. B. Reibbacken oder Anschläge, die nur während des Anlaufs wirksam sind und bei Erreichen der Betriebsdrehzahl durch Fliehkraft ausgerückt werden. Die Betriebsdrehzahlen liegen etwa zwischen 5000 und 20000 Ulmin. Der Antrieb des Druckbehälters 12 erfolgt durch einen Elektromotor, der aus einem Ständer 40 und einem Läufer 42 besteht. Der Ständer 40 ist auf dem Träger 16 äquatorial zur Achse des Druckbehälters befestigt. Der Läufer 42 ist am Äquator des Druckbehälters 12 angebracht. Der Läufer 42 wirkt als Kurzschlußläufer, benötigt also keine elektrischen Zuleitungen. An Stelle des Elektromotors kann auch eine Turbine zum Antrieb des Druckbehälters 12 verwendet werden. The gyro element is rotated by rotating the pressure vessel 12 offset, the gaseous medium 30 as a coupling due to its viscosity works. However, non-positive coupling elements can also be used, e.g. B. friction jaws or stops that are only effective during startup and when reached the operating speed can be disengaged by centrifugal force. The operating speeds lie between 5000 and 20,000 ulmin. The pressure vessel 12 is driven by an electric motor consisting of a stator 40 and a rotor 42. The stand 40 is attached to the support 16 equatorial to the axis of the pressure vessel. The rotor 42 is attached to the equator of the pressure vessel 12. The runner 42 acts as a squirrel-cage rotor, so does not require any electrical leads. Instead of Electric motor can also use a turbine to drive the pressure vessel 12 will.

Die Zentrierung des Kreiselelementes im Druckbehälter 12 erfolgt gemäß Fig. 4 durch elektromagnetische Kräfte. An der Innenfläche des Druckbehälters 12 sind drei Spulen44, 46 und 48 um zueinander senkrechte Achsen angeordnet. Das Kreiselelement besteht aus elektrisch leitendem Werkstoff, in welchem Wirbelströme induziert werden. Die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spulen und der Wirbelströme hält das Kreiselelement zentrisch. The gyroscopic element is centered in the pressure vessel 12 according to FIG. 4 by electromagnetic forces. On the inner surface of the pressure vessel 12, three coils 44, 46 and 48 are arranged around mutually perpendicular axes. That Gyro element consists of electrically conductive material in which eddy currents be induced. The interaction between the magnetic fields of the coils and the Eddy currents keep the gyro element centered.

Die Zentrierung kann auch mittels permanentmagnetischer oder elektrostatischer Vorrichtungen erfolgen.The centering can also be done by means of permanent magnetic or electrostatic Devices take place.

Zum Zentrieren des Kreiselelementes sind nur sehr kleine Kräfte nötig, da das in dem gasförmigen Medium 30 schwimmende Kreiselelement nahezu gewichtslos ist.Only very small forces are required to center the gyroscope element, since the gyroscopic element floating in the gaseous medium 30 is almost weightless is.

Zur Messung der Abweichungen des Kreiselelementes aus der zentrischen und der koaxialen Lage ist das Kreiselelement auf der Drehachse mit Eisenpolstücken 55 versehen (Fig. 5 und 6). Auf der Innenfläche des Druckbehälters 12 sind Spulenabschnitte 52 angebracht, deren Induktanz proportional ihrem Abstand von den Polstücken 50 ist. Ein Meßgerät ermittelt die Induktanz jedes der Spulenabschnitte 52. Durch geeignete Kombination der Meßwerte kann man bei einer beliebigen Lageabweichung des Kreiselelementes den Anteil der seitlichen Verschiebung und den Anteil der axialen Winkelabweichung getrennt anzeigen. Diese Meßgrößen können wiederum in Verbindung mit einer elektrischen Zentriervorrichtung und mit Drehmomenterzeugern zur Zentrierung des Kreiselelementes und zur Ausrichtung seiner Achse herangezogen werden, wobei gegebenenfalls mit elektrischen Hilfsmilleiü eine lineare Abhängigkeit zwischen den Lageabweichungen und den Richtkräften herzustellen ist. Auf demselben Wege können auch Lageabweichungen des Druckbehälters 12 gegenüber dem äußeren Träger 20 gemessen und korrigiert werden. Die Messung der Abweichungen läßt sich sinngemäß auch mit elektromagnetischen, elektrostatischen oder optischen Mitteln durchführen. To measure the deviations of the gyro element from the centric and the coaxial position is the gyro element on the axis of rotation with iron pole pieces 55 (Figs. 5 and 6). On the inner surface of the pressure vessel 12 are coil sections 52 attached, the inductance of which is proportional to their distance from the pole pieces 50 is. A measuring device determines the inductance of each of the coil sections 52. By suitable means Combination of Measured values can be obtained with any positional deviation of the gyro element the proportion of the lateral displacement and the proportion of the axial angular deviation show separately. These measurands can in turn in connection with an electrical Centering device and with torque generators for centering the gyro element and used to align its axis, possibly with electrical A linear dependency between the positional deviations and the straightening forces is also required is to be established. Positional deviations of the pressure vessel can also occur in the same way 12 with respect to the outer carrier 20 can be measured and corrected. The measurement of the Deviations can analogously also with electromagnetic, electrostatic or optical means.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Gyroscope in which the weight of the gyro element by the buoyancy of a supporting medium surrounding the gyro element on all sides is at least approximately balanced, characterized in that as a load-bearing Medium a gaseous medium (30) is used, which is in a closed pressure vessel (12) is under such a high static pressure that its density is at least approximately is equal to the mean density of the gyro element (25).

2. Gyroscope according to claim 1, characterized in that the Gyro element (25) and / or the pressure vessel surrounding the gaseous medium (30) (12) are spherical or approximately spherical.

3. Gyro device according to claim 2, characterized in that the Gyro element (25) also serves as a rotary rotor.

4. Gyroscope according to claim 3, characterized in that the Gyro element (25) is shaped so that it has a main axis of inertia (A) and rotates around it.

5. Gyroscope according to claim 1 to 4, characterized in that the gyro element (25) is hollow and thin-walled and filled with a gas whose pressure is approximately equal to that of the gaseous medium (30), whose density but is so much lower that the average density of the gyro element (25) is approximately the same as that of the gaseous medium (30).

6. Gyro device according to claim 1 to 4, characterized in that the gyro element (25) is a solid body and consists of a material whose Density is approximately equal to the density of the gaseous medium (30).

7. Gyro device according to claim 1 to 6, characterized in that the gyro element (25) is suspended in nitrogen which is under a pressure of about 950 kg / cm2.

8. Gyro device according to claim 1 to 7, characterized in that Means (44, 46, 48) for centering the gyroscopic element (25) in the pressure vessel (12) are provided, preferably by generating eddy currents in the electrically conductive gyro element (25) take effect.

9. Gyro device according to claim 3 to 8, characterized in that the pressure vessel (12) in Storage (14) of a gimbal-mounted Carrier (16) is rotatably mounted and the gyro element (25) by rotation of the Pressure vessel (12) is set in rotation in the bearings (14).

10. Gyro device according to claim 9, characterized in that the Rotation from the pressure vessel (12) to the gyroscopic element (25) through the viscous Flow resistance of the gaseous medium (30) is transmitted.

11. Gyroscope according to claim 9, characterized in that the Rotation from the pressure vessel (12) to the gyroscopic element (25) by a mechanical Drive is transmitted, which is automatically disengaged when the desired speed is reached will.

12. Gyro device according to claim 9 to 11, characterized in that that on the pressure vessel (12) the rotor (42) and on the carrier (16) the stator (40) attached to an electrical device for rotating the pressure vessel (12) are and the runner (42) when using a spherical pressure vessel (12) on Equator of the same is arranged.

13. Gyro device according to claim 1 to 12, characterized in that that means (50, 52) are preferably provided electromagnetic type to the Angular displacement between the gyroscopic element (25) and the pressure vessel (12) to determine.

14. Gyroscope according to claim 9 to 12, characterized in that that means are provided to the angular displacements of the carrier (16) of the pressure vessel (12) to be determined opposite the device fixed part (10) of the cardanic suspension.

Documents considered: German Patent No. 394667; German patent application K 6993 IX / 42c (published August 6, 1953); British U.S. Patent No. 150,452; U.S. Patents Only. 2 688 805, 2691 306.