DE1156242B

DE1156242B - Gimbal mounted gyroscope that adjusts itself around at least one axis according to the direction of gravity

Info

Publication number: DE1156242B
Application number: DEN8715A
Authority: DE
Inventors: Marius Elisa Huvers
Original assignee: Thales Nederland BV
Current assignee: Thales Nederland BV
Priority date: 1953-04-02
Filing date: 1954-04-02
Publication date: 1963-10-24

Description

Kardanisch gelagertes Kreiselgerät, das sich um wenigstens eine Achse gemäß der Richtung der Schwerkraft einstellt Die Erfindung bezieht sich auf ein kardanisch gelagertes Kreiselgerät, das sich um wenigstens eine Achse gemäß der Richtung der Schwerkraft einstellt und bei dem biegsame elektrische Leitungen zum Kardanring undioder zum Rotorträger führen. Beispiele für solche Geräte sind der künstliche Horizont und der Kurskreisel. Bei diesen Geräten muß die Figurenachse des Kreisels eine bestimmte Richtung behalten, was nur der Fall sein kann, wenn an dem Kreisel kein Moment rechtwinklig zu dieser Achse angreift. Derartige Momente verursachen eine Präzessionsbewegung dieser Achse, d. h. eine Drehung u-n eine Achse, die rechtwinklig zur Figurenachse und zu der Achse des Moments verläuft.Gimbal mounted gyro device which adjusts itself around at least one axis according to the direction of gravity The invention relates to a gimbal mounted gyro device which adjusts itself around at least one axis according to the direction of gravity and in which flexible electrical lines lead to the cardan ring and / or to the rotor arm . Examples of such devices are the artificial horizon and the course top. In these devices, the figure axis of the top must keep a certain direction, which can only be the case if no moment acts on the top at right angles to this axis. Such moments cause a precession movement of this axis, i. H. a rotation and an axis that is perpendicular to the figure axis and the axis of the moment.

Störmomente der genannten Art werden unter anderem auch von den Stromzuleitungsdrähten für den Antriebsmotor des Kreisels, für die Stellungsabgriffe und für die zur Eingabe von Korrektionsmomenten vorgesehenen Stützmotoren verursacht. Derartige Momente sind besonders störend, wenn sich das Kreiselgerät auf einem mit Schlagseite fahrenden Schiff befindet, weil dann ein resultierendes Moment in einer bestimmten Richtung übrigbleibt. Auch wenn dieses resultierende Moment klein ist, wird es bei Anordnung des Kreisels auf einer schwankenden Auflage wie einem schlingernden Schiff immer und bei Anordnung auf einer ruhenden Auflage dann, wenn das Moment nur größer ist als das sehr niedrig gehaltene Reibungsmoment um die betreffende Achse, eine Präzessionsbewegung hervorrufen, die vielleicht sehr träge ist, aber auf die Dauer zu einer merkbaren Lageabweichung Anlaß gibt. Diese Lageabweichung des Kreisels wird zwar zusammen mit den durch andere Störmomente (Lagerreibung, Unwucht) verursachten Lageabweichungen durch die bekannte Fesselung des Kreisels an einen Lotfähler (Pendel., Libelle) korrigieM aber es ist, wenn nicht komplizierte und deshalb kostspielige Korrektionsmethoden verwendet werden, noch immer unvermeidbar, eine solche Lageabweichung zuzulassen, wie sie für das Ansprechen der Korrektionsvorrichtung notwendig ist. Der Rotorträger wird sich daher anstatt in der richtigen Stellung häufig mehr in der Nähe der Lage befinden, in der die Korrektionsvorrichtung anspricht. Es ist also anzustreben, die störenden Momente nach Möglichkeit zu kompensieren.Interfering torques of the type mentioned are also caused, among other things, by the power supply wires for the drive motor of the gyroscope, for the position pickups and for the support motors provided for inputting correction torques. Such moments are particularly disturbing when the gyro device is on a ship that is going on a list, because then a resulting moment remains in a certain direction. Even if this resultant moment is small, it will always be when the gyro is arranged on a swaying support such as a lurching ship and when the moment is only greater than the very low frictional moment around the axis in question when it is placed on a resting support Cause precession movement, which is perhaps very sluggish, but in the long run gives rise to a noticeable deviation in position. This positional deviation of the gyro, together with the positional deviations caused by other disturbing torques (bearing friction, imbalance), is corrected by the well-known attachment of the gyro to a plumb level meter (pendulum, level), but it is still possible if complicated and therefore costly correction methods are not used It is always unavoidable to allow such a positional deviation as is necessary for the corrective device to respond. The rotor carrier is therefore instead of in the correct position often are more close to the location where the Korrektionsvorrichtung responds. The aim is therefore to compensate for the disturbing moments as far as possible.

Die Erfindung bezweckt, das von den biegsamen elektrischen Leitungen verursachte Moment so klein wie möglich zu machen. Gemäß der Erfindung gehen die biegsamen Leitungen jeweils von einem Befestigungspunkt aus, der um eine zu der betreffenden Kardanachse parallele oder mit ihr konzentrische Achse beweglich ist und um diese Achse unabhängig vom Kreisel wenigstens angenähert stabilisiert wird. Die angenäherte Stabilisierung des Befestigungspunktes kann z. B. durch ein Schwerkraftpendel erzeugt werden. Es ist dabei möglich, daß das Pendel und das den Befestigungspunkt tragende Organ eine starre Einheit bilden und sich um dieselbe Achse drehen können. Das Pendel kann jedoch auch um eine besondere Achse drehbar sein und z. B. mittels einer Stange oder mittels eines Stiftes und eines Schlitzes mit dem den Befestigungspunkt tragenden Organ gekuppelt sein. Diese Anordnung ist besonders zweckmäßig, wenn die Erfindung an einem vorhandenen Gerät verwendet werden soll und auf der Achse oder den Achsen, um die der Kreisel sich einstellen kann, kein Raum für die Anbringung des Pendels vorhanden ist.The invention aims that of the flexible electrical lines caused moment to make as small as possible. According to the invention, go flexible lines each from a fastening point, which is around one to the relevant cardan axis parallel or with her concentric axis is movable and is at least approximately stabilized about this axis independently of the gyro. The approximate stabilization of the attachment point can, for. B. by a gravity pendulum be generated. It is possible that the pendulum and the attachment point supporting organ form a rigid unit and can rotate around the same axis. However, the pendulum can also be rotatable about a special axis and z. B. by means of a rod or by means of a pin and a slot with which the attachment point be coupled to the supporting organ. This arrangement is particularly useful when the Invention to be used on an existing device and on the axis or the axes around which the gyro can adjust, no space for mounting of the pendulum is present.

Im all-emeinen wird man das Pendel so leicht wie möglich drehbar machen und es z. B. mittels eines Kugellagers aufhängen, so daß die richtige Einstellung des Pendels unter dem Einfluß der an ihm angreifenden Kräfte sichergestellt ist. Obwohl das Pendel dann nur kleine Momente auf seine Aufhängung ausüben kann, ist es doch unerwünscht, daß diese Momente auf den Kreisel übertragen werden. Derartige Erwägungen sind auch für die Lagerung eines vom Pendel getrennten, den Befestigungspunkt für die Leitungen tragenden Organs gültig. Deshalb wird in weiterer Ausbildung der Erfindung das den Befestigungspunkt tragende, wenigstens angenähert stabilisierte Organ für die Leitungsführung vom festen Lagergestell zum Kardanring an dem festen Lagergestell und/oder das entsprechende Organ für die Leitungsführung vom Kardanring zum Rotorträger am Kardanring gelagert. Soll das Pendel oder das von diesem getrennte, den Befestigungspunkt tragende Organ direkt auf der Achse aufgehängt werden, dann muß diese Achse in Gestalt eines Achsstumpfes an dem Teil befestigt sein, das an der dem Kreisel abgewandten Seite liegt, während das andere Teil sich dann z. B. mittels eines Kugellagers um diesen Achsstumpf drehen kann. Bei dieser Anordnung tragen z. B. die festen Stätzböcke Achsstümpfe, um die sich der Kardanring des Horizontkreisels drehen kann, und besitzt der Kardanring Achsstümpfe, um die sich der Rotorträger dreht. Die Pendel oder die von diesen getrennten Organe können sich dann auch um diese Achsstümpfe drehen. Wären die Achsstümpfe auf der anderen Seite befestigt, dann könnte das Pendel oder ein von diesen getrenntes Organ, wenn es auf einem von den Achsstümpfen drehbar wäre, ein Moment auf das. mit diesen Stümpfen verbundene Teil ausüben. Bei dieser Ausführung ist es zweckmäßig, ein rohrförnüges Teil um den Achsstumpf und das Aufhängelager zu legen, welches an dem Teil, das an der dem Kreisel abgewandten Seite liegt, befestigt ist und nun das Lager für das Pendel oder das von diesem getrennte Organ tragen kann. Schließlich kann man in diesem Fall das Pendel oder das von diesem getrennte Organ auf einem Wellenstümpfchen drehbar lagern, das auf der dem Kreisel abgewandten Seite des Kardanringes oder auf der dem Kardanring abgewandten Seite der festen Unterstützung liegt.In general, the pendulum will be made to turn as easily as possible and it z. B. hang by means of a ball bearing, so that the correct setting of the pendulum is ensured under the influence of the forces acting on it. Although the pendulum can then only exert small moments on its suspension it is undesirable for these moments to be transferred to the top. Such There are also considerations for the storage of a separate from the pendulum, the attachment point valid for the lines carrying organ. That is why in further Formation of the invention that carrying the attachment point, at least approximately stabilized organ for the cable routing from the fixed storage frame to the cardan ring on the fixed storage rack and / or the corresponding organ for the line management from the gimbal to the rotor arm mounted on the gimbal. Should the pendulum or that organ that is separate from this and carries the attachment point directly on the axis are suspended, then this axis must be in the form of a stub axle on the part be attached, which is on the side facing away from the gyro, while the other Then part z. B. can rotate around this stub axle by means of a ball bearing. In this arrangement, for. B. the fixed trestles stub axles to which the gimbal of the horizon gyro can rotate, and the gimbal has stub axles, around which the rotor-arm rotates. The pendulums, or the organs separated from them can then also rotate around these stub axles. If the stub axles were on the attached to the other side, then the pendulum or an organ if it were rotatable on one of the stub axles, a moment on that. with these Exercise stump connected part. In this version, it is advisable to use a rohrförnüges Part to put around the stub axle and the hanger bearing, which is attached to the part that is on the side facing away from the top, is attached and now the camp for can carry the pendulum or the organ separated from it. Finally you can in this case the pendulum or the organ separated from it on a stump of a wave rotatably store on the side of the gimbal facing away from the gimbal or is on the side of the fixed support facing away from the cardan ring.

Um die elektrischen Leitungen auf der dem Kreisel abgewandten Seite zu verdrehen, muß das Pendel ein gewisses Moment ausüben, das es nur liefern kann, wenn seine Lage von der Senkrechten abweicht. Diese Lageabweichung wird ein zwar kleines, jedoch unerwünschtes, verbleibendes Moment auf den Kreisel hervorrufen. In weiterer Ausbildung der Erfindung kann dieses Moment dadurch auf einen geringeren Wert zurückgeführt werden, daß in der Ruhelage die Zentren der Befestigungspunkte der elektrischen Leitungen an dem kreiselstabilisierten und dem wenigstens angenähert stabilisierten Organ mit der entsprechenden Kardanachse und der Drehachse des wenigstens angenähert stabilisierten Organs in einer Ebene liegen und in der Ruhelage die Drehachse des, wenigstens angenähert stabilisierten Organs weiter von dem Befestigungspunkt der Leitungen an dem kreiselstabilisierten Organ entfernt ist als die Kardanachse. Eine derartige Verlagerung ist sehr einfach dann zu verwirklichen, wenn das. Pendel auf einer hohlen Achse gelagert ist, welche die Drehachse des Rotorträgers oder des Kardanringes umfaßt, indem man die Bohrung dieser Achse exzentrisch anordnet. Wenn das Pendel jedoch um einen festen Achsstumpf drehbar ist wird darauf ein exzentrisches Teil zur Lagerung des vom Pendel getrennten Organs befestigt, und wenn das Pendel um ein besonderes Wellenstümpfchen auf der Außenseite des Kardanringes oder des festen Stützbockes drehbar ist, dann wird dieses Stümpfchen mit Bezug auf die zugehörige Kardanachse versetzt angeordnet. Der Drehpunkt muß in der Normallage der Vorrichtung z. B. nach unten verlegt werden, wenn die elektrischen Leitungen über der Kardanachse liegen, und er muß nach oben verlegt werden, wenn diese Leitungen unter der Kardanachse liegen.In order to twist the electrical lines on the side facing away from the top, the pendulum has to exert a certain moment, which it can only deliver when its position deviates from the vertical. This positional deviation will cause a small, but undesirable, remaining moment on the top. In a further embodiment of the invention, this moment can be reduced to a lower value that in the rest position the centers of the attachment points of the electrical lines on the gyro-stabilized and the at least approximately stabilized organ with the corresponding cardan axis and the axis of rotation of the at least approximately stabilized organ in one Lie plane and in the rest position the axis of rotation of the at least approximately stabilized organ is further away from the attachment point of the lines on the gyro-stabilized organ than the gimbal axis. Such displacement is very easy then to carry out when the. Pendulum is mounted on a hollow shaft comprising the axis of rotation of the rotor carrier, or of the gimbals, by arranging the bore of this eccentric axis. However, if the pendulum can be rotated around a fixed stub shaft, an eccentric part is attached to it to support the organ separated from the pendulum, and if the pendulum is rotatable around a special stub shaft on the outside of the cardan ring or the fixed support frame, then this stub becomes with reference arranged offset on the associated cardan axis. The pivot point must be in the normal position of the device z. B. be laid down when the electrical lines are above the gimbal axis, and it must be laid up when these lines are below the gimbal axis.

Sind Pendel und getrenntes Organ um verschiedene Achsen drehbar, dann kann die Kompensation der Kräfte, die von den Stromzuleitungen auf das Pendel ausgeübt werden, auf verschiedene Weise zustande gebracht werden. Die Drehachse des Organs kann auf dieselbe Weise versetzt werden wie beim Pendel, und Organ und Pendel können derart gekuppelt werden, daß sie sich über gleiche Winkel bewegen. Vorzuziehen ist jedoch in Weiterbildung der Erfindung eine Anordnung, bei der das Organ um dieselbe geometrische Achse drehbar ist wie der Rotorträger oder der Kardanring und bei der Pendel und Organ derart gekuppelt sind, daß das Organ einen größeren Winkel zurücklegt als das Pendel. Die Auflagepunkte der biegsamen Leitungen auf dem Organ und auf dem Teil, das sich auf derselben Seite befindet wie der Kreisel, beschreiben in diesem Falle konzentrische Kreise, während die Enden des Leitungsbündels bei entsprechenden Stellungen von Pendel und Kreisel gleiche Drehungen ausgeführt haben, so daß in diesem Bündel keine Torsion auftritt und auf den Kreisel deshalb auch kein Moment infolge einer derartigen Torsion ausgeübt wird. Eine derartige Anordnung ist daher nicht nur vorteilhaft, wenn für das Pendel kein Raum vorhanden ist und das Pendel daher anderswo angeordnet werden muß, sondern auch dann, wenn ein solcher Raum zur Verfügung steht. Organ und Pendel können dann nebeneinander liegen, während Kreisel und Organ sich um dieselbe Achse drehen und die Drehachse des Pendels mit Bezug auf die obenerwähnte Achse versetzt ist. Wenn Pendel und Organ in diesem Falle zwischen Teilen liegen, die sich mit Bezug aufeinander drehen können, dann muß das Lager des Pendels die Achse des drehbaren Teiles umfassen und einen ziemlich großen Querschnitt haben. Liegen Pendel und Organ auf der Außenseite des Kardanringes oder der festen Stütze, dann können sie auf einem kurbelförnügen Achsstümpfchen drehbar gelagert werden. Die Kupplung kann mittels einer Verbindung mit Stift und Schlitz zustande gebracht werden.If the pendulum and the separate organ are rotatable about different axes, then can compensate for the forces exerted by the power supply lines on the pendulum will be brought about in various ways. The axis of rotation of the organ can be displaced in the same way as with the pendulum, and organ and pendulum can are coupled so that they move through equal angles. Is preferable however, in a further development of the invention, an arrangement in which the organ around the same geometrical axis is rotatable like the rotor arm or the cardan ring and with the Pendulum and organ are coupled in such a way that the organ covers a larger angle than the pendulum. The points of support of the flexible lines on the organ and on the part that is on the same side as the top, describe in in this case concentric circles, while the ends of the bundle of wires at corresponding Positions of pendulum and gyroscope have performed the same rotations, so that in there is no torsion in this bundle and therefore no moment on the top is exerted due to such torsion. Such an arrangement is therefore not only beneficial when there is no room for the pendulum and the pendulum must therefore be arranged elsewhere, but also when such a space is used Available. Organ and pendulum can then lie next to each other, while gyroscopes and organ rotate about the same axis and the axis of rotation of the pendulum with reference is offset on the axis mentioned above. If in this case pendulum and organ are between Parts that can rotate with respect to each other, then the bearing must of the pendulum include the axis of the rotatable part and have a fairly large cross-section to have. Are the pendulum and organ on the outside of the gimbal or the fixed one Support, then they can be rotatably mounted on a crankshaft stub axle will. The coupling can be achieved by means of a pin and slot connection to be brought.

Die Verwendung eines Kompensationspendels gemäß der Erfindung ist besonders wichtig bei einer Einstellachse des Kreisels, um welche lang andauernde Lageabweichungen möglich sind. Bei einem auf einem Schiff angeordneten Horizontkreisel liegt gewöhnlich die eine Einstellachse parallel zur Schiffslängsachse, während die andere Einstellachse parallel zur Schiffsquerachse liegt. Die Bewegungen um die Querachse sind ihrer Amplitude nach meistens kleiner als die Bewegungen um die Längsachse. Außerdem kommen lang andauernde Lageabweichungen nur um die Längsachsee vor, und zwar bei Schlagseite oder bei Fahrt in einer Kurve. Bei seiner Präzessionsbewegung reagiert ein Kreisel nur sehr träge. Das von den elektrischen Leitungen ausgeübte Moment hat deshalb, wenn die Pendelung symmetrisch mit Bezug auf die richtige Stellung ausgeführt wird, nur ein sehr leichtes Pendeln des Rotorträgers um seine richtige Stellung zur Folge. Die Verwendung eines Kompensationspendels gemäß der Erfindung ist daher bei der Querachse nicht sehr wichtig und kann im allgemeinen unterbleiben. Bei der Schiffslängsachse, um bei Schlagseite und Fahrt in einer Kurve während längerer Zeit eine Abweichung in einer Richtung auftreten kann, können die Stromzuleitungen während längerer Zeit ein Moment in einer Richtung auf den Kreisel ausüben und auf diese Weise einen wahrnehmbaren Fehler der Einstellung des Kreisels verursachen. Die Verwendung des Kompensationspendels bei dieser Achse ist also viel wichtiger.The use of a compensating pendulum according to the invention is especially important with an adjustment axis of the gyro, around which long-lasting Deviations in position are possible. With a horizon gyro arranged on a ship is usually the one adjustment axis parallel to the ship's longitudinal axis, while the other adjustment axis is parallel to the transverse axis of the ship. The movements around the transverse axis are usually smaller in amplitude than the movements around the Longitudinal axis. In addition, there are long-term deviations in position only around the longitudinal axis before, namely when listing or when driving in a curve. In his precession movement a top reacts very slowly. That exercised by the electric wires Moment has therefore when the pendulum is symmetrical with respect to the correct position is carried out, only a very slight oscillation of the rotor-arm about its correct one Position to result. The use of a compensating pendulum according to the invention is therefore not very important for the transverse axis and can generally be omitted. For the longitudinal axis of the ship, for long periods of time when listing and driving in a curve Time a deviation occurs in one direction can, can Power supply lines for a long time in one direction towards the top exercise and in this way a noticeable error in the setting of the gyro cause. So the use of the compensation pendulum on this axis is a lot more important.

Bei der Fahrt in einer Kurve hat das Schiff Schlagseite nach außen. Der Kreisel folgt dieser Schlagseite nicht, das Pendel ebensowenig. Das Pendel ist jedoch der Zentrifugalkraft unterworfen und führt demzufolge eine etwas stärkere Kompensation herbei als bei Schlagseite ohne Fahrt in einer Kurve. Wie oben erwähnt, ist bei normaler Schlagseite die Kompensation nicht vollständig. Bei richtiger Wahl der Dimension des Pendels kann die Kompensation bei Fahrt in einer Kurve besser sein, weil das Pendel nach außen abweichen will und sich also weiter mit Bezug auf das Aufhängemittel des Kreisels bewegt, als der Abweichung aus der vertikalen Lage entspricht. Hat man Maßnahmen zur Erniedrigung des Einflusses der von den Stromzuleitungen auf das Pendel ausgeübten Kräfte getroffen, damit bei konstantem Kurs eine bessere Kompensation zustande kommt, dann tritt, wie aus der obenstehenden Erläuterung hervorgeht, bei Fahrt in einer Kurve eine überkornpensation auf. Eine völlige Kompensation für beide Zustände ist nicht möglich, und man wird für jeden Fall den Kompromiß suchen müssen, der im Hinblick auf die besonderen Umstände am geeignetsten erscheint.When driving in a curve, the ship lists outwards. The top does not follow this list, nor does the pendulum. The pendulum is but subjected to centrifugal force and consequently leads to a somewhat stronger one Compensation here than in the case of a list without driving in a curve. As mentioned above, If the list is normal, the compensation is not complete. With the right choice the dimension of the pendulum can compensate better when driving in a curve be because the pendulum wants to deviate outwards and so continues with reference to the suspension means of the top moves as the deviation from the vertical position is equivalent to. Do you have any measures to reduce the influence of the power lines forces exerted on the pendulum, so that a better one at a constant course Compensation comes about, then, as can be seen from the explanation above, overcompensation occurs when driving in a curve. A total compensation for Both conditions are not possible, and a compromise will be sought for each case which appears most appropriate in view of the particular circumstances.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Abb. 1 zeigt die Verwendung eines Kompensationspendels gemäß der Erfindung bei einem Horizontkreisel; Abb. 2 a, 2 b und 2 c sind Diagramme zur Erläuterung der Wirkung der exzentrischen Lagerung des Pendels; Abb. 3 a und 3 b zeigen andere Pendelausführungen zur Kompensation der von den Stromzuleitungen auf das Pendel ausgeübten Kräfte.Several exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. Fig. 1 shows the use of a compensation pendulum according to the invention in a horizon gyro; Fig. 2 a, 2 b and 2 c are diagrams for explaining the effect of the eccentric mounting of the pendulum; Fig. 3 a and 3 b show other pendulum designs to compensate for the forces exerted on the pendulum by the power supply lines.

In Abb. 1 ist 101 ein Rotorträger, der auf einer in einem Kardanring 103 gelagerten Welle 102 sitzt. Der Kardanring 103 ist mit seiner Achse 104 in Stützböcken 105 und 106 drehbar gelagert, die auf einem Schiff aufgestellt sind. Die Achse 104 ist parallel zur Schiffslängsachse angeordnet und dreht sich in Kugellagern, damit die Lagerreibung niedrig bleibt. Die Stütze 106 für die Achse 104 und die mit ihr verbundenen Teile sind zur besseren übersicht in axialer Richtung auseinandergezogen gezeichnet. Die Stütze 106 besitzt einen zylindrischen Achsstumpf 113, um den sich das Kompensationspendel 111 auf einem an ihm angeordneten Kugellager 112 drehen kann. Ein Bündel von Stromzuleitungen 109 läuft von einer Klemme 107 auf der Stütze 106 durch eine Tülle 110 auf dem Pendel, in der das Bündel festgeldemmt ist, zu einer Klemme 108 auf dem Kardanring. Ein Teil dieser Stromzuleitungen dient zur Speisung des mit der Welle 102 verbundenen Stützmotors 116 und einem nicht gezeichneten Stellungsabgriff, durch den Lageabweichungen des Kardanringes mit Bezug auf die Schwerkraftrichtung festgestellt werden, und läuft nicht weiter als bis auf den Ring 103. Ein anderer, nicht gezeichneter Teil der Leitungen zur Speisuno, des Antriebsmotors des Kreisels und eines Stellungsabgriffs zur Feststellung der Lage des Rotorträgers bei seiner Bewegung mit der Welle 102 mit Bezug auf die Schwerkraftrichtung führt über den Ring 103 zum Rotorträger. Obwohl auch hier ein Kompensationspendel Verwendung finden könnte. ist aus den obenerwähnten Gründen darauf verzichtet worden. Der Achsstumpf 113 besitzt eine exzentrische Bohrung, die in der Richtung des Pfeiles 115 mit Bezug auf die Mittelachse des Stumpfes verlegt ist und die ein Kugellager 114 und den Achsstumpf 104 aufnimmt.In Fig. 1 , 101 is a rotor arm that sits on a shaft 102 mounted in a cardan ring 103. The cardan ring 103 is rotatably mounted with its axis 104 in support frames 105 and 106 , which are set up on a ship. The axis 104 is arranged parallel to the ship's longitudinal axis and rotates in ball bearings so that the bearing friction remains low. The support 106 for the axis 104 and the parts connected to it are drawn apart in the axial direction for better clarity. The support 106 has a cylindrical stub axle 113 around which the compensation pendulum 111 can rotate on a ball bearing 112 arranged on it. A bundle of power supply lines 109 runs from a clamp 107 on the support 106 through a grommet 110 on the pendulum, in which the bundle is clamped, to a clamp 108 on the gimbal. A part of these power supply lines serves to feed the support motor 116 connected to the shaft 102 and a position pick-up, not shown, by which positional deviations of the gimbal ring with respect to the direction of gravity are determined, and does not run further than up to the ring 103. Another, not shown Part of the lines to the feed, the drive motor of the gyro and a position tap to determine the position of the rotor arm during its movement with the shaft 102 with respect to the direction of gravity leads via the ring 103 to the rotor arm. Although a compensation pendulum could also be used here. has been waived for the reasons mentioned above. The stub axle 113 has an eccentric bore which is displaced in the direction of the arrow 115 with respect to the central axis of the stub and which receives a ball bearing 114 and the stub axle 104.

Schlingert das Schiff um die Achse 104, dann bleibt der Kardanring 103 in der horizontalen Lage und das Pendel 111, von der kleinen Abweichung infolge der von den Stromzuleitungen 109 ausgeübten Kräfte abgesehen, in der vertikalen Lage. In den Stromzuleitungen tritt demzufolge zwischen der Tülle 110 und der Klemme 108 keine nennenswerte Torsion auf, und das von den Stromzuleitungen auf den Kreisel ausgeübte Moment ist auf einen Bruchteil des Momentes zurückgeführt, das ohne Pendel ausgeübt werden würde. Liegt der Kreisel nicht im Schlingerzentrum des Schiffes, dann treten Horizontalbeschleunigungen auf. Da der Kreisel jedoch meistens nicht sehr weit vom Schlingerzentrum entfernt aufgestellt wird und die Frequenz eines schlingernden Schiffes ziemlich niedrig ist, sind die Horizontalbeschleunigungen in diesem Falle nur von der Größenordnung von Ihn bis 1/5o g. Die Lageabweichung des Pendels 111 infolge dieser Beschleunigungen ist dann nicht größer als lll;.-, bis 21, wenn die Amplitude des Schlingerns des Schiffes in der Größenordnun g von 30' liegt, und zwar in einer derartigen Richtung, daß eine stärkere Kompensation zustande kommt, die unter Umständen den ungünstigen Einfluß der zwischen der festen Klemme und dem Pendel lieaenden Stromzuleitungen auf das Pendel einiedrigt. Auch in diesem Falle wird das von den Stromzuleitungen auf den Kreisel ausgeübte Moment auf einen Bruchteil des ursprünglichen Wertes zurückgeführt.If the ship rolls around the axis 104, the gimbal ring 103 remains in the horizontal position and the pendulum 111, apart from the small deviation due to the forces exerted by the power supply lines 109 , remains in the vertical position. As a result, there is no significant torsion in the power supply lines between the grommet 110 and the terminal 108 , and the moment exerted by the power supply lines on the gyro is reduced to a fraction of the moment that would be exerted without a pendulum. If the gyro is not in the center of the ship's roll, then horizontal accelerations occur. Since the top is however usually not very far drawn up by the roll center and the frequency of a lurching ship is quite low, the horizontal accelerations in this case only on the order of him to 1 / 5o g are. The positional deviation of the pendulum 111 because of this acceleration is then not greater than lll; .-, to 21, if the amplitude of the meandering of the vessel in the orders of magnitude g is of 30 ', in a direction such that greater compensation is concluded , which may reduce the unfavorable influence of the power supply lines between the fixed terminal and the pendulum on the pendulum. In this case, too, the torque exerted by the power supply lines on the gyro is reduced to a fraction of the original value.

An Hand der Abb. 2 a, 2 b und 2 c soll die Wirkung der exzentrischen Lagerung des Pendels erläutert werden. G ist die Drebachse des Rotorträgers oder des Kardanringes und S die Drehachse des Pendels. Beim Schlingern des Schiffes beschreibt die Klemme 208, die der Klemme 108 in Abb. 1 entspricht, den Kreisbogen I, die Tülle 210, die der Tülle 119 in Abb. 1 entspricht, den Kreisbogen 11 mit Bezug auf das Schiff. Das Moment, das die Leitungen 109 zwischen der Tülle 110 und der Stütze 106 ausüben, hat die Wirkung, daß das Pendel bei der Drehung mit Bezug auf das Schiff hinter dem Kreisel zurückbleibt. Bei passender Wahl der Abmessungen, der Exzentrizität und des Gewichts des Pendels im Hinblick auf die Art des Leitungsbündels kann dafür Sorge getragen werden, daß die Tülle bei der linearen Bewegung der Klemme 108 noch etwas vorbleibt. Auf den Kreisel wirkt daher einerseits wegen des Zurückbleibens des Pendels bei der Drehung ein gewisses zurückdrehendes Moment, andererseits wegen des Vorbleibens der Tülle bei der linearen Bewegung ein gewisses dieses zurückdrehende Moment kompensierendes Moment. Bei richtiger Wahl der obenerwähnten Werte kann man auf diese Weise den ungünstigen Einfluß des Ziarückbleibens des Pendels infolge der Kräfte, welche die Leitungen zwischen Pendel und Stütze auf das Pendel ausüben, zum größten Teil beseitigen. Die Richtung der Verschiebung der Achse des Pendels wird von der Lage des Befestigungspunktes des Leitungsbündels auf dem Pendel bestimmt. Die Verschiebung findet in derjenigen Ebene statt, die im Ruhezustand der Vorrichtung (d. h. in der Horizontallage) durch die betreffende Kardanachse und durch das Zentrum des Befestigungspunktes des Leitungsbündels geht. Diese Verschiebung ist in Abb. 2b und 2c für zwei andere Ausführungsbeispiele dargestellt.The effect of the eccentric mounting of the pendulum is to be explained with reference to Figs. 2 a, 2 b and 2 c. G is the axis of rotation of the rotor arm or the cardan ring and S is the axis of rotation of the pendulum. When the ship is rolling, the terminal 208, which corresponds to the terminal 108 in Fig. 1 , describes the circular arc I, the spout 210, which corresponds to the spout 119 in Fig. 1 , the circular arc 11 with reference to the ship. The moment exerted by the lines 109 between the grommet 110 and the support 106 has the effect that the pendulum lags behind the gyro when it rotates with respect to the ship. With a suitable choice of the dimensions, the eccentricity and the weight of the pendulum with regard to the type of line bundle, care can be taken to ensure that the grommet remains slightly behind during the linear movement of the terminal 108. On the one hand, because the pendulum lags behind during rotation, a certain backward turning moment acts on the gyroscope, and on the other hand, because the spout remains in the linear movement, a certain backward turning moment compensates for this backward turning moment. With the correct choice of the above-mentioned values, one can in this way largely eliminate the unfavorable influence of the zia remaining of the pendulum as a result of the forces which the lines between the pendulum and the support exert on the pendulum. The direction of displacement of the axis of the pendulum is determined by the position of the attachment point of the cable bundle on the pendulum. The displacement takes place in that plane which, when the device is at rest (i.e. in the horizontal position), passes through the relevant cardan axis and through the center of the attachment point of the bundle of lines. This shift is shown in Fig. 2b and 2c for two other embodiments.

Abb. 3 a zeigt eine Anordnung, bei der Pendel und Arm getrennt sind. 301 ist das Pendel mit dem Gewicht, 302 und dem Drehpunkt 303. Es ist mittels einer Stange 304, die an den Stiften 305 und 306 angelenkt ist, nüt dem Arm 307 gekuppelt, der bei 309 in einer Tülle das Leitungsbündel trägt und der sich bei 310 mit einem Kugellager um die betreffende Kardanachse 308 drehen kann, um die auch der Rotorträger oder der Kardanring drehbar ist. Die Stange 304 greift bei 305 und 306 an ungleichen Armen an, so daß sich der Arm j07 über einen größeren Winkel als das Pendel dreht. Demzufolge hat das Pendel die vertikale Lage noch nicht erreicht, wenn bei schräger Lage der Unterstützung der Kreiselvorrichtung der Arm 309 schon wieder die vertikale Lage angenommen hat. Die Abweichung, die das Pendel dabei von der vertikalen Richtung zeigt, nimmt mit der Neigung der Unterstützung der Vorrichtung zu und ermöglicht es dem Pendel, das mit der Neigung steigende Moment der Stromzuleitungen zu kompensieren.Fig. 3a shows an arrangement are separated in the pendulum arm. 301 is the pendulum with the weight, 302 and the pivot point 303. It is coupled by means of a rod 304, which is articulated to the pins 305 and 306 , to the arm 307 , which at 309 carries the bundle of cables in a grommet and which contributes to itself 310 can rotate with a ball bearing around the relevant cardan axis 308 , around which the rotor arm or the cardan ring can also be rotated. Rod 304 engages unequal arms at 305 and 306 so that arm j07 rotates through a greater angle than the pendulum. As a result, the pendulum has not yet reached the vertical position when the arm 309 has already assumed the vertical position again in the inclined position of the support of the gyro device. The deviation that the pendulum shows from the vertical direction increases with the inclination of the support of the device and enables the pendulum to compensate for the moment of the power supply lines which increases with the inclination.

Ist es nicht erwünscht, das von dem Leitungsbündel auf den Arm ausgeübte, Moment zu kompensieren, dann werden die Abstände der Stifte 305 und 306 von den Drehachsen des Pendels und des Armes einander gleichgemacht.If it is not desired to compensate for the moment exerted by the bundle of wires on the arm, then the distances of pins 305 and 306 from the axes of rotation of the pendulum and arm are made equal.

Abb. 3 b zeigt schließlich die schon besprochene Anordnung, bei der ein exzentrisches Pendel 314 und ein konzentrischer Arm 313 nebeneinander liegen und mittels eines Stiftes und eines Schlitzes gekuppelt sind. Kreisel und Arm 313 sind um die Achse 311 drehbar. Das Pendel dreht sich um einen Aufhängepunkt 315. Eine Verbindung mit Stift und Schlitz 316, 317 kuppelt Pendel und Arm.Finally, FIG. 3 b shows the arrangement already discussed, in which an eccentric pendulum 314 and a concentric arm 313 lie next to one another and are coupled by means of a pin and a slot. Gyroscope and arm 313 can be rotated about axis 311. The pendulum rotates about a suspension point 315. A pin and slot connection 316, 317 couples the pendulum and arm.

Eine sehr einfache Konstruktion entsteht, wenn, wie schon oben erwähnt, bei einem Gerät gemäß Abb. 1 das Pendel an der Außenseite der Stütze 106 angeordnet wird. In Abb. 1 liegt das Pendel dann links von der Stütze 106, wo es um ein Achsstümpfchen drehbar angebracht sein kann. Es braucht in diesem Falle für das Pendel kein Raum zwischen Stütze und Kardanring vorgesehen zu werden. Das Kugellager des Pendels kann einen viel kleineren Querschnitt haben. Eine exzentrische Anordnung des Pendels wird in einfacher Weise durch eine Verlegung des Wellenstumpfes ermöglicht, ohne daß der Querschnitt des Lagers vergrößert zu werden braucht.A very simple structure is produced when, as already mentioned above, in an apparatus according to Fig. 1, the pendulum on the outer side of the support 106 is placed. In Fig. 1 , the pendulum is then to the left of the support 106, where it can be mounted rotatably about a stub axle. In this case, no space needs to be provided between the support and the cardan ring for the pendulum. The ball bearing of the pendulum can have a much smaller cross-section. An eccentric arrangement of the pendulum is made possible in a simple manner by relocating the stub shaft without the need to increase the cross-section of the bearing.

Die Drahtklemme 107 kann in diesem Falle auf der verlängerten Welle oder auf einem an der Stütze 106 befestigten Arm angebracht sein. Auch ein von einem getrennten Pendel a gesteuerter Arm kann auf diese Weise an der Außenseite der Stütze befestigt sein, während eine derartige Anordnung des Pendels oder des Armes an der Außenseite eines Kardanringes ebensogut möglich ist, wenn man auch für die Welle 102 (Abb. 1) ein Kompensationspendel zu verwenden wünscht. Wird das Achsstümpfehen kurbelartig ausgeführt, dann können ein konzentrischer Arm und ein exzentrisches Pendel nebeneinander auf dieser Stütze drehbar sein.The wire clamp 107 can in this case be mounted on the elongated shaft or on an arm attached to the support 106. An arm controlled by a separate pendulum a can also be attached to the outside of the support in this way, while such an arrangement of the pendulum or the arm on the outside of a gimbal ring is just as possible, if one is also used for the shaft 102 (Fig. 1 ) wishes to use a compensation pendulum. If the axle stub is designed like a crank, a concentric arm and an eccentric pendulum can be rotated next to one another on this support.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Gimbal mounted gyro device which adjusts itself around at least one axis according to the direction of gravity and in which flexible electrical lines lead to the gimbal ring and / or to the rotor arm, characterized in that the flexible lines each come from a fastening point (110) that is movable about an axis (113 ) parallel to or concentric with the relevant cardan axis (102, 104) and is at least approximately stabilized about this axis independently of the gyro.

2. Gyroscope according to claim 1, characterized in that the fastening point (110) is stabilized by a gravity pendulum (111). 3. Gyroscope according to claim 1 or 2, characterized in that the at least approximately stabilized organ carrying the attachment point (110) for the line routing from the fixed bearing frame (105, 106) to the gimbal ring (103) on the fixed bearing frame and / or the corresponding one Organ for line sensing from the gimbal ring (103) to the rotor arm (101) is mounted on the gimbal ring. 4. Gyroscope according to claim 2 or 3, characterized in that the organ carrying the attachment point forms a rigid unit with the gravity pendulum (111). 5. Gyro device according to claim 1, characterized in that in the rest position the fastening points (208, 210) of the electrical lines on the gyro-stabilized and the at least approximately stabilized organ with the corresponding cardan axis (G) and the axis of rotation (S) of the at least approximately stabilized Organ lie in one plane and the axis of rotation of the approximately stabilized organ (S) is further away from the attachment point (208) of the lines on the gyro-stabilized organ than the gimbal axis (G). 6. Gyroscope according to claim 2, characterized in that the gravity pendulum (301, 314) and the member (307, 313) carrying the attachment point (309, 312 ) can be rotated about separate axes (303, 308 or 311, 315) and such are coupled together so that the member (307, 313) carrying the attachment point rotates through a greater angle than the pendulum (301, 314). 7. Gyro device according to claim 1, whose one cardan axis is parallel to the longitudinal axis of the ship or aircraft, characterized in that an at least approximately stabilized fastening point is provided for the flexible electrical lines only for this axis. References considered: U.S. Patent No. 2,269,103 .