DE1193686B

DE1193686B - Gyroscope

Info

Publication number: DE1193686B
Application number: DES65299A
Authority: DE
Inventors: Arthur Wolcott Lane
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1958-10-13
Filing date: 1959-09-30
Publication date: 1965-05-26

Description

Kreiselgerät Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät zur Festlegung einer Bezugsrichtung, insbesondere einer Azimutrichtung. Es ist bekannt, daß derartige Bezugskreisel unter dem Einfluß verschiedener Stördrehmomente aus der vorgegebenen Bezugsrichtung auswandern, wodurch die Genauigkeit der durch den Bezugskreisel gelieferten Anzeige beeinträchtigt wird. Durch die vorliegende Erfindung soll die Richtungshaltigkeit und damit die Genauigkeit eines derartigen Bezugskreiselgerätes verbessert werden.Gyroscope The invention relates to a gyroscope for fixing a reference direction, in particular an azimuth direction. It is known that such Reference gyro under the influence of various interfering torques from the specified Emigrate reference direction, thereby reducing the accuracy of the supplied by the reference gyro Display is impaired. The present invention is intended to maintain the directionality and thus the accuracy of such a reference gyro can be improved.

Es ist zu diesem Zweck bereits eine Kreiselanordnung bekannt, die aus zwei Kreiseln besteht, welche gegenüber einer Bezugsrichtung im wesentlichen gleiche Winkelanzeigen liefern und die eine Einrichtung zur Bildung eines den Mittelwert der Winkelanzeigen beider Kreisel darstellenden Bezugsmaßes enthält.It is already known for this purpose a gyroscopic arrangement which consists of two gyroscopes which are essentially opposite to a reference direction provide the same angle displays and one device for forming a mean value of the angle displays of both gyroscopes.

Die bei der bekannten Anordnung vorgesehene Mittelung der Winkelanzeigen der beiden Kreisel ermöglicht eine weitgehende Verringerung der durch Abtrift bedingten Anzeigefehler. Wenn z. B. der eine Kreisel eine Abtrift von -1°, der andere eine solche von -f-2° erreicht hat, dann bildet der angeschlossene Mittelwertrechner die Anzeigegröße +0,5°.The averaging of the angle displays provided in the known arrangement of the two gyroscopes allows a substantial reduction in the drift caused by drift Display error. If z. B. one gyro a drift of -1 °, the other one has reached a value of -f-2 °, then the connected mean value calculator calculates the display size + 0.5 °.

Die bekannte Anordnung hat jedoch folgenden Nachteil. Es ist als unbefriedigend anzusehen, daß zwar die angeschlossene Rechenvorrichtung stets den Mittelwert bildet, welcher eine verhältnismäßig genaue Anzeige der Bezugsrichtung darstellt, daß jedoch beim Auseinanderlaufen der beiden Rotorachsen nicht mehr eine konkrete, sondern nur noch eine rechnerische Bezugsrichtung vorhanden ist. In dem extremen Fall, d. h. wenn die Rotorachsen um mehr als 180° auseinanderlaufen würden, würde dann auch die Anzeige durch die Rechenvorrichtung versagen. Bei der bekannten Anordnung ist dieser grundsätzliche Nachteil der bloß rechnerischen Mittelung nicht besonders schwerwiegend, da die beiden Kreisel ans Lot gefesselt sind, so daß stets nur eine vorübergehende Abtrift auftreten kann, der jedoch über längere Zeit gesehen die Lotfesselung entgegenwirkt, so daß die Richtungen der Rotorachsen nie um einen größeren Betrag voneinander abweichen werden. Hingegen würde sich bei Benutzung freier Kreisel, wie dies gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, beispielsweise zur Festlegung einer Azimutrichtung, eine vorhandene Abtrifttendenz ungehindert auswirken können, so daß dann über längere Zeit durch kumulative Ansammlung der Auswanderungseffekte die beiden Rotorachsen verhältnismäßig stark auseinanderlaufen würden, was den erwähnten unbefriedigenden Zustand zur Folge hätte, daß die der vorgegebenen Bezugsrichtung entsprechende Mittelwertanzeige nicht mehr konkret, sondern nur noch als Rechengröße vorhanden ist.However, the known arrangement has the following disadvantage. It's considered unsatisfactory to see that although the connected computing device always forms the mean value, which is a relatively accurate indication of the reference direction, however when the two rotor axes diverge, it is no longer a specific one, but rather only one arithmetical reference direction is available. In the extreme case, i.e. H. if the rotor axes diverged by more than 180 °, so would fail to display by the computing device. In the known arrangement this fundamental disadvantage of merely arithmetical averaging is not particularly important serious, since the two tops are tied to the plumb line, so that only one at a time temporary drift can occur, but this is seen over a long period of time Solder fixing counteracts so that the directions of the rotor axes never change a larger one Amount will differ from each other. On the other hand, using free gyroscopes would result in as provided in accordance with the present invention, e.g. an azimuth direction, an existing drift tendency can affect unhindered, so that then over a longer period of time due to the cumulative accumulation of the emigration effects the two rotor axes would diverge relatively strongly, which is what the mentioned unsatisfactory condition would result in the specified reference direction Corresponding mean value display no longer specifically, but only as a calculation variable is available.

Die Erfindung geht somit aus von einem Kreis--lgerät mit zwei kardanisch gelagerten Kreiseln zur Festlegung einer Bezugsrichtung, die bei jedem Kreisel durch eine mit einem Stellungsabgriff meßbare Winkelstellung der Rotorachse um eine der Kardanachsen definiert ist und die bei eventuell durch Abtrift verfälschten Winkelstellungen beider Rotorachsen wenigstens noch angenähert durch Mittelwertbildung bestimmbar ist.The invention is thus based on a circular device with two cardanic devices mounted gyroscopes to define a reference direction that goes through with each gyro an angular position of the rotor axis around one of the Cardan axes is defined and the angular positions possibly falsified by drift both rotor axes can be determined at least approximately by averaging is.

Durch die Erfindung soll der geschilderte Nachteil der bekannten Anordnung vermieden werden.The described disadvantage of the known arrangement is intended by the invention be avoided.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das zur Mittelwertbildung dienende, aus den beiden Stellungsabgriffen gewonnene Differenzsignal auf zwei den beiden Kreiseln zugeordnete Drehmomentgeber geschaltet ist, die so angeordnet sind, daß sie ihrem Kreisel eine Präzession in Richtung der Verminderung des Differenzsignals erteilen. Insbesondere kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Festlegung einer Azimutrichtung unter Verwendung freier Kreisel Anwendung finden.For this purpose it is provided according to the invention that the averaging serving, obtained from the two position taps difference signal to two torque transducers assigned to both gyroscopes are switched, which are arranged in such a way that that they precession their gyroscope in the direction of reducing the difference signal To give. In particular, the device according to the invention for establishing a Find azimuth direction using free gyroscopes.

Indem gemäß der Erfindung nicht nur ein Differenzsignal gebildet und zur Anzeige verwendet wird, sondern gleichzeitig die beiden Kreisel in Abhängigkeit von diesem Differenzsignal in Richtung einer Verminderung des Differenzbetrages nachgedreht werden, wird erreicht, daß der jeweilige, gegenüber der Anzeige eines einzigen Kreisels in der Genauigkeit verbesserte Mittelwert nicht nur als abstrakte Rechengröße vorhanden ist, sondern körperlich realisiert wird. Über längere Zeiträume gesehen, wird auf diese Weise auch eine Auswanderung der Kreiselachsen gegenüber der vorgegebenen Bezugsrichtung vermieden.In that, according to the invention, not only a differential signal is formed and is used for display, but at the same time the two gyroscopes are dependent of this difference signal in the direction of a reduction in the difference amount re-shot are achieved that the respective, opposite the accuracy of a single gyro did not improve the mean value only exists as an abstract calculation variable, but is realized physically. Seen over longer periods of time, this also results in an emigration of the Avoid gyro axes compared to the specified reference direction.

Zur gleichzeitigen Festlegung einer vertikalen Bezugsrichtung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß nach dem Vorbild einer kreiselstabilisierten Plattform die Rotorachsen schwerkraftabhängig horizontal und durch die zwischen den Kreiseln wirkende Drehmomentsteuerung senkrecht zueinander gehalten werden, wobei zur Erfüllung der letztgenannten Forderung die die Azimutrichtung bestimmenden Stellungsabgriffe so gekoppelt sind, daß das aus ihnen gewonnene Differenzsignal bei gegenseitiger Senkrechtstellung der Rotorachsen Null wird.For the simultaneous definition of a vertical reference direction can be provided according to a preferred embodiment of the invention that after The rotor axes are dependent on gravity based on the example of a gyro-stabilized platform horizontally and vertically due to the torque control acting between the gyroscopes are held to each other, with the fulfillment of the latter requirement the azimuth direction-determining position taps are coupled so that the off difference signal obtained from them when the rotor axes are mutually perpendicular Becomes zero.

Es ist in diesem Zusammenhang bereits ein Kreiselgerät bekannt, bei welchem ebenfalls zwei Kreisel verwendet werden, deren Rotorachsen zueinander senkrecht gehalten werden, indem ein Abweichungssignal als Maß der Abweichung von der vorgegebenen Senkrechtstellung der beiden Rotorachsen zueinander gebildet und nach Maßgabe dieses Abweichungssignals dem einen der beiden Kreisel ein Drehmoment in solchem Sinne erteilt wird, daß er zu einer die Abweichung verringernden Präzessionsbewegung veranlaßt wird. Bei der bekannten Anordnung sind die beiden Kreisel jedoch untereinander nicht gleichberechtigt, vielmehr ist einer der Kreisel als Kompaßkreisel ausgebildet, d. h. meridiansuchend, und der andere Kreisel wird, bezogen auf den Kompaßkreisel in Abhängigkeit von dem erwähnten Abweichungssignal, zwangläufig so gesteuert, daß die Rotorachsen der beiden Kreisel senkrecht zueinander gehalten werden. Darum tritt auch das der Erfindung zugrunde liegende Problem der Vermeidung oder Verringerung von Abtrifterscheinungen von einer kreiselstabilisierten Bezugsgröße bei der bekannten Anordnung nicht auf, da dort der eine Kreisel meridiansuchend, d. h. auf die Nord-Süd-Richtung festgelegt ist und der andere Kreisel im Azimut von dem ersten Kreisel zwangsgeführt wird. Entsprechend dient auch das Abweichungssignal nicht zur Mittelwertbildung aus den Anzeigen beider Kreisel und zur Nachdrehung beider Kreisel in die dem Mittelwert entsprechende Richtung, sondern lediglich der Aufrechterhaltung der vorgegebenen Winkelbeziehung (Senkrechtstellung) zwischen den Rotorachsen der beiden Kreisel.In this context, a gyro device is already known which also uses two gyros with their rotor axes perpendicular to each other be kept by using a deviation signal as a measure of the deviation from the predetermined Vertical position of the two rotor axes to each other and formed according to this Deviation signal the one of the two gyroscopes a torque in such a sense is given that it causes a precession reducing the deviation will. In the known arrangement, however, the two gyroscopes are not one below the other equals, rather one of the gyros is designed as a compass gyro, d. H. looking for a meridian, and the other gyro will be based on the compass gyro depending on the aforementioned deviation signal, necessarily controlled so that the rotor axes of the two gyroscopes are held perpendicular to each other. Therefore step also the problem of avoidance or reduction on which the invention is based of drift phenomena from a gyro-stabilized reference value in the case of the known Arrangement does not arise, as there is one roundabout looking for a meridian, d. H. in the north-south direction is set and the other gyro is positively driven in azimuth by the first gyro will. Correspondingly, the deviation signal is also not used for averaging from the displays of both gyroscopes and to turn both gyroscopes into the mean value corresponding direction, but merely maintaining the predetermined Angular relationship (vertical position) between the rotor axes of the two gyroscopes.

Im folgenden wird an Hand der Zeichnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine kreiselstabilisierte Plattform für ein Flugzeugnavigationsgerät beschrieben; in der Zeichnung zeigt F i g. 1 eine perspektivische schematisierte Ansicht der Zweikreiselplattform gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, F i g. 2 ein zugehöriges Schaltschema für einen Teil der elektrischen Elemente in F i g. 1.In the following with reference to the drawing as an embodiment of the Invention described a gyro-stabilized platform for an aircraft navigation device; in the drawing shows F i g. 1 is a perspective schematic view of FIG Dual gyro platform according to one embodiment of the invention, FIG. 2 an associated Circuit diagram for part of the electrical elements in FIG. 1.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist auf zwei in Abstand voneinander angeordneten Ständern 11 und 12, welche ein am Flugzeugrahmen 13 befestigtes Gehäuse darstellen können, eine kreiselstabilisierte Plattform 10 angebracht. Der Plattformkardanrahmen 14 der stabilisierten Plattform 10 ist an den Ständern 11 und 12 mittels Zapfenlagern um eine Achse 15 schwenkbar gelagert, welche in Richtung der Längsachse des Flugzeuges verläuft. Die Plattform 10 besteht aus zwei Plattformrahmen 24 und 32, die an dem Kardanrahmen 14 mittels Zapfenlagern um Achsen 20 und 21 drehbar gelagert und durch eine mechanische Verbindung 45 gekuppelt sind. Die Achsen 20 und 21 sind in Abstand voneinander senkrecht zu der Achse 15 angeordnet und verlaufen normalerweise in Richtung der Querachse des Flugzeuges. Die Plattformrahmen 24 und 32 tragen je einen Bezugskreisel 22 bzw. 23. Der Bezugskreisel 22 enthält einen Kardanrahmen 25, der mittels Zapfenlagern in dem Plattformrahmen 24 um die Achse 26 drehbar ist, die senkrecht zur Achse 20 steht und normalerweise in Richtung der Hochachse des Flugzeuges verläuft. Der Rotorträger 27 des Bezugskreisels 22 ist in dem Rahmen 25 mittels Zapfenlagern um die Achse 28 drehbar, die senkrecht zu den Achsen 20 und 26 gerichtet und mit der Achse 15 zusammenfallend dargestellt ist. Der Rotor 29 des Bezugskreisels 22 ist im Rotorträger 27 mittels Zapflagern drehbar gelagert und rotiert um eine normalerweise horizontale Achse 30, die senkrecht zur Achse 28 steht und mit der Achse 20 zusammenfallend dargestellt ist.As shown in FIG. 1, a gyro-stabilized platform 10 is attached to two stands 11 and 12 which are arranged at a distance from one another and which can represent a housing fastened to the aircraft frame 13. The platform cardan frame 14 of the stabilized platform 10 is mounted on the uprights 11 and 12 by means of journal bearings so as to be pivotable about an axis 15 which runs in the direction of the longitudinal axis of the aircraft. The platform 10 consists of two platform frames 24 and 32, which are rotatably mounted on the cardan frame 14 by means of pin bearings about axes 20 and 21 and are coupled by a mechanical connection 45. The axes 20 and 21 are arranged at a distance from one another perpendicular to the axis 15 and normally run in the direction of the transverse axis of the aircraft. The platform frames 24 and 32 each carry a reference gyro 22 and 23, respectively. The reference gyro 22 contains a cardan frame 25 which is rotatable by means of pin bearings in the platform frame 24 about the axis 26, which is perpendicular to the axis 20 and normally in the direction of the vertical axis of the aircraft runs. The rotor arm 27 of the reference gyro 22 is rotatable in the frame 25 by means of journal bearings about the axis 28, which is directed perpendicular to the axes 20 and 26 and shown coinciding with the axis 15. The rotor 29 of the reference gyro 22 is rotatably mounted in the rotor arm 27 by means of pivot bearings and rotates about a normally horizontal axis 30 which is perpendicular to the axis 28 and is shown coinciding with the axis 20.

Der Bezugskreisel 23 enthält einen Kardanrahmen 33, der mittels Zapflagern in dem Plattformrahmen 32 um die Achse 34 drehbar ist, die senkrecht zur Achse 21 steht und normalerweise in Richtung der Hochachse des Flugzeuges verläuft. Der Rotorträger 35 des Bezugskreisels 23 ist in dem Rahmen 33 mittels Zapfenlagern um die Achse 36 drehbar, die senkrecht zu den Achsen 21 und 34 gerichtet und mit der Achse 21 zusammenfallend dargestellt ist. Der Rotor 37 des Bezugskreisels 23 ist im Rotorträger 35 mittels Zapfenlagern drehbar gelagert und rotiert um eine normalerweise horizontale Achse 38, die senkrecht zur Achse 36 steht und mit der Achse 15 zusammenfallend dargestellt ist.The reference gyro 23 contains a cardan frame 33 which is rotatable by means of pivot bearings in the platform frame 32 about the axis 34 which is perpendicular to the axis 21 and normally runs in the direction of the vertical axis of the aircraft. The rotor arm 35 of the reference gyro 23 is rotatable in the frame 33 by means of journal bearings about the axis 36, which is directed perpendicular to the axes 21 and 34 and shown coinciding with the axis 21. The rotor 37 of the reference gyro 23 is rotatably mounted in the rotor arm 35 by means of journal bearings and rotates about a normally horizontal axis 38 which is perpendicular to the axis 36 and is shown coinciding with the axis 15.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Drehachse 30 des Rotors 29 normalerweise senkrecht zur Drehachse 38 des Rotors 37 angeordnet. Durch eine derartige Anordnung der Drehachsen 30 und 38 wird mittels der Bezugskreisel 22 und 23 eine Anzeige der Querneigung und der Längsneigung sowie eine zweifache Azimutanzeige erzielt, indem der Bezugskreisel 22 Querneigungs- und Azimutsignale liefert, während der Bezugskreisel 23 Längsneigungs-und Azimutsignale liefert, wie im folgenden beschrieben.In the embodiment shown, the axis of rotation is 30 of the rotor 29 normally arranged perpendicular to the axis of rotation 38 of the rotor 37. By a Such an arrangement of the axes of rotation 30 and 38 is by means of the reference gyro 22 and 23 a display of bank and pitch and a dual azimuth display achieved by the reference gyro 22 providing bank and azimuth signals during the reference gyro 23 provides pitch and azimuth signals as described below.

An dem Rotorträger 27 des Bezugskreisels 22 ist ein elektrolytischer Lotfühler 46 angebracht, der auf die Neigung der Drehachse 30 gegen die Horizontale in der zur Längsachse 15 senkrechten Vertikalebene anspricht. Der Lotfühler 46 liefert ein der Neigung entsprechendes Signal an einen Drehmomentgeber 47. Der Drehmomentgeber 47 ist an dem Plattformrahmen 24 angeordnet und erzeugt ein Drehmoment um die Achse 26, um den Rotor 29 so präzedieren zu lassen, daß dessen Drehachse 30 in der horizontalen Lage gehalten wird. Entsprechend ist an dem Rotorträger 35 des Bezugskreisels 23 ein elektrolytischer Lotfühler 48 zum Nachweis der Verkippung der Drehachse 38 aus der Horizontalen in der zur Querachse 21 senkrechten Vertikalebene angeordnet. Der Lotfühler 48 liefert ein Signal an den Drehmomentgeber 49, der am Plattformrahmen 32 angeordnet ist und ein Drehmoment um die Achse 34 erzeugt, um den Rotor 37 so präzedieren zu lassen, daß seine Drehachse 38 in der Horizontalen gehalten wird.On the rotor arm 27 of the reference gyro 22 is an electrolytic Plumb sensor 46 attached to the inclination of the axis of rotation 30 to the horizontal responds in the vertical plane perpendicular to the longitudinal axis 15. The solder sensor 46 delivers a signal corresponding to the inclination to a torque transmitter 47. The torque transmitter 47 is arranged on the platform frame 24 and generates a torque about the axis 26 to let the rotor 29 precess so that its axis of rotation 30 in the horizontal Location is held. Correspondingly, there is 23 on the rotor arm 35 of the reference gyro an electrolytic solder sensor 48 for detecting the tilting of the axis of rotation 38 the horizontal in the vertical plane perpendicular to the transverse axis 21. Of the Solder sensor 48 supplies a signal to the torque transmitter 49, which is located on the platform frame 32 arranged is and generates a torque about the axis 34 to to let the rotor 37 precess so that its axis of rotation 38 in the horizontal is held.

Zur Erzeugung eines der Verdrehung des Kardanrahmens 25 aus seiner senkrechten Stellung in bezug auf den Rotorträger 27 proportionalen Signals ist ein Stellungsabgrii 50 vorgesehen, der in Form eines induktiven Drehmelders ausgebildet ist. Die Ausgangsgröße des Stellungsabgriffs 50 gelangt über einen Verstärker 52 an einen bekannten Komponentenrechner 51, der von der in der USA.-Patentschrift 2. 591697 beschriebenen Bauart sein kann.To generate one of the rotation of the cardan frame 25 from its perpendicular position with respect to the rotor arm 27 is proportional signal a Stellungsabgrii 50 is provided, which is designed in the form of an inductive resolver is. The output variable of the position tap 50 arrives via an amplifier 52 to a known component computer 51, which is derived from the US Pat 2. 591697 described type can be.

Zur Erzeugung eines der Verdrehung des Kardanrahmens 33 aus seiner senkrechten Stellung in bezug auf den Rotorträger 35 proportionalen Signals ist ein Stellungsabgriff 53 vorgesehen. Das Signal des Stellungsabgriffs 53 gelangt über den Verstärker 54 ebenfalls an den Komponentenrechner 51.To generate one of the rotation of the cardan frame 33 from its perpendicular position with respect to the rotor arm 35 is proportional signal a position tap 53 is provided. The signal from the position tap 53 arrives Also to the component computer 51 via the amplifier 54.

Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung soll eine im wesentlichen übereinstimmende Doppelanzeige des Steuerkurses des Flugzeuges erzeugt und sodann das Mittel aus den beiden im wesentlichen übereinstimmenden Signalen gebildet werden, um ein genaueres Maß für das Azimut zu erhalten. Zu diesem Zweck ist an dem Plattformrahmen 24 der Stator eines Stellungsabgrif£s 60 befestigt, dessen Rotor mit dem vertikalen Kardanrahmen 29 um die Achse 26 verdreht wird. Entsprechend ist an dem Plattformrahmen 32 der Stator eines Stellungsabgriffs 61 befestigt, dessen Rotor mit dem vertikalen Kardanrahmen 33 um die Achse 34 verdreht wird. Jeder der beiden Stellungsabgriffe 60 und 61 liefert ein Signal des Steuerkurses des Flugzeuges. Wie aus F i g. 2 im einzelnen ersichtlich, sind die Statorwicklungen des Stellungsabgriffs 60 mit den entsprechenden Statorwicklungen des Stellungsabgriffs 61 verbunden. Die Rotorwicklung -des Stellungsabgriffs 61 ist an dem Kardanrahmen 33 so befestigt, daß das die Stellungsabgriffe 60 und 61 aufweisende Stellungsanzeigesystem kein Ausgangssignal liefert, wenn die Rotorachsen 30 und 38 zueinander senkrecht stehen. Sind die Rotorachsen 30 und 38 nicht senkrecht zueinander gerichtet, so liefert der Stellungsabgriff 61 ein der algebraischen Summe der Abweichungen der beiden Achsen aus der genannten senkrechten Stellung zueinander proportionales Ausgangssignal.According to the described embodiment of the invention, a Generates substantially consistent dual display of the aircraft's heading and then the mean of the two substantially coincident signals to get a more accurate measure of the azimuth. To this end is attached to the platform frame 24 of the stator of a Stellungsabgrif £ s 60, the The rotor with the vertical cardan frame 29 is rotated about the axis 26. Corresponding the stator of a position tap 61 is attached to the platform frame 32, the The rotor with the vertical cardan frame 33 is rotated about the axis 34. Everyone who both position pickups 60 and 61 provide a signal of the aircraft's heading. As shown in FIG. 2 can be seen in detail, the stator windings of the position tap 60 connected to the corresponding stator windings of the position tap 61. the Rotor winding of the position pick-up 61 is attached to the cardan frame 33 in such a way that that the position taps 60 and 61 having position display system no Output signal is provided when the rotor axes 30 and 38 are perpendicular to one another. If the rotor axes 30 and 38 are not directed perpendicular to one another, then delivers the position tap 61 is the algebraic sum of the deviations of the two Axes from the aforementioned perpendicular position output signal proportional to one another.

Der Ausgang des Stellungsabgriffs 61 ist mit dem Eingang eines phasenempfindlichen Verstärkers 62 verbunden, dessen Ausgang seinerseits mit einem Drehmomentgeber 63 verbunden ist, dessen Stator an den Kardanrahmen 25 angebracht ist und der ein Drehmoment um die Achse 28 zur Präzession des Rotors 29 um die Achse 26 erzeugt. Der Ausgang des Verstärkers 62 liegt ferner, mit umgekehrter Polung, an dem Drehmomentgeber 64, der auf dem Kardanrahmen 33 angebracht ist und ein Drehmoment um die Achse 36 zur Präzession des Rotors 37 um die Achse 34 erzeugt.The output of the position tap 61 is connected to the input of a phase-sensitive Amplifier 62 is connected, the output of which is in turn connected to a torque transmitter 63 is connected, the stator is attached to the gimbal frame 25 and a torque about the axis 28 for the precession of the rotor 29 about the axis 26. The exit of the amplifier 62 is also, with reverse polarity, on the torque transducer 64, which is mounted on the cardan frame 33 and a torque about the axis 36 generated for the precession of the rotor 37 about the axis 34.

Die Statorwicklungen des Übertragers 60 sind außerdem mit den entsprechenden Statorwicklungen eines Drehmelders 65 und mit der Leitung 68 verbunden. Der Ausgang des Rotors des Drehmelders 65 ist mit dem Antriebsmotor 66 über einen phasenempfindlichen Summationsverstärker 67 verbunden. Die Ausgangswelle 70 des Motors 66 treibt den Tachogenerator 71. Der Ausgang des Generators 71 ist an den Eingang des Verstärkers 67 zur Erzeugung eines Stabilisierungssignals rückgehoppelt. Die Ausgangswelle des Motors 66 dient ferner zum Antrieb des Rotors des Drehmelders 65 und des Rotors des Komponentenrechners 51 über eine geeignete übersetzung. Die Ausgangswelle kann ferner über eine entsprechende Übersetzung zum Antrieb einer Kompaßrose dienen, die gegen eine feste Marke ablesbar ist und eine Anzeige für den Steuerkurs des Flub zeuges liefert. Ferner kann die Ausgangswelle 70 zum Antrieb jedes beliebigen Gerätes, welches ein Azimutsignal benötigt, wie beispielsweise eine automatische Steuerungsanlage oder sonstige Navigationsgeräte, dienen.The stator windings of the transformer 60 are also connected to the corresponding stator windings of a resolver 65 and to the line 68. The output of the rotor of the resolver 65 is connected to the drive motor 66 via a phase-sensitive summation amplifier 67. The output shaft 70 of the motor 66 drives the tachometer generator 71. The output of the generator 71 is fed back to the input of the amplifier 67 for generating a stabilization signal. The output shaft of the motor 66 also serves to drive the rotor of the resolver 65 and the rotor of the component computer 51 via a suitable transmission. The output shaft can also be used via a corresponding translation to drive a compass rose, which can be read against a fixed mark and provides a display for the heading of the Flub convincing. Furthermore, the output shaft 70 can be used to drive any device that requires an azimuth signal, such as an automatic control system or other navigation devices.

Sind die Bezugskreisel 22 und 23 in den in der Zeichnung dargestellten Stellungen ausgerichtet, so stellen die Ausgangsgrößen der Stellungsabgriffe 50 und 53 ein Maß der Quer- bzw. Längsneigung des Flugzeuges dar. Die Rotorachsen 30 bzw. 38 der Bezugskreisel 22 bzw. 23 können jedoch betriebsmäßig eine beliebige Stellung in bezug auf die Längs-bzw. Querachse des Flugzeuges, je nach dem Steuerkurs des Flugzeuges, einnehmen und werden normalerweise nicht in der dargestellten Weise gerichtet sein. Wenn die Rotorachsen 30 und 38 zwar zueinander senkrecht stehen, sonst jedoch irgendeine beliebige Stellung einnehmen, so stellt die Ausgangsgröße der Stellungsabgriffe 50 und 53 lediglich eine Anzeige des Grades der Senkrechtstellung des Kardanrahmens 25 in bezug auf den Rotorträger 27 und des Kardanrahmens 33 in bezug auf den Rotorträger 35 unter Zugrundelegung von Raumkoordinaten dar. Um die genannten Ausgangsgrößen von Raumkoordinaten auf Flugzeugkoordinaten zu übertragen und so die wahre Quer- bzw. Längsneigung des Flugzeuges zu bestimmen, werden die von den Stellungsabgriffen 50 und 53 gelieferten Signale in dem Komponentenrechner 51 nach Maßgabe des Steuerkurses des Flugzeuges zerlegt, wie dies im einzelnen in der bereits genannten USA.-Patentschrift 2 591697 beschrieben ist.Are the reference gyroscopes 22 and 23 in the ones shown in the drawing Aligned positions, the output variables of the position taps 50 and 53 represents a measure of the roll or pitch of the aircraft. The rotor axes 30 or 38 of the reference gyroscope 22 or 23 can, however, operationally any Position with respect to the longitudinal or. Transverse axis of the aircraft, depending on the heading of the aircraft, and are not normally used in the manner shown be directed. If the rotor axes 30 and 38 are perpendicular to each other, but otherwise take any position, so represents the output variable of the position taps 50 and 53 only an indication of the degree of the vertical position of the gimbal frame 25 with respect to the rotor arm 27 and the gimbal frame 33 in with respect to the rotor arm 35 based on spatial coordinates. To the to transfer said output variables from space coordinates to aircraft coordinates and so to determine the true bank or pitch of the aircraft, the signals supplied by the position pickups 50 and 53 in the component computer 51 broken down according to the heading of the aircraft, as detailed in the aforementioned US Pat. No. 2,591,697.

Der den Querneigungsfehler anzeigende Ausgang des Rechners 51 ist mit dem phasenempfindlichen Summationsverstärker 732 verbunden, der seinerseits den Motor 74 erregt. Die Ausgangswelle des Motors 74 treibt den Tachogenerator 75, der ein Rückkopplungs-Stabilisierungssignal an den Verstärker 73 liefert. Die Ausgangswelle des Motors 74 bestimmt ferner. über ein Getriebe 76, die Stellung des Plattform-Kardanrahmens 14 und hält diesen horizontal. Der Rotor des Querneigungs-Stellungsabgriffs 80 wird mittels des Getriebes 81 nach Maßgabe der Bewegung des Kardanrahmens 14 um die Achse 15 angetrieben. Der Stator des Querneigungs-Stellungsabgriffs 80 ist am Flugzeugrahmen befestigt und liefert so ein Ausgangssignal, das proportional der Querneigung des Flugzeuges ist.The output of computer 51 indicating the bank error is connected to the phase sensitive summing amplifier 732, which in turn the motor 74 energizes. The output shaft of the motor 74 drives the tachometer generator 75, which provides a feedback stabilization signal to amplifier 73. The output shaft of the motor 74 also determines. via a transmission 76, the position of the platform gimbal frame 14 and hold it horizontally. The rotor of the bank position pickup 80 becomes by means of the gear 81 in accordance with the movement of the cardan frame 14 about the axis 15 powered. The stator of the bank position pickup 80 is on the aircraft frame attached and thus provides an output signal that is proportional to the cross slope of the Aircraft is.

Entsprechend dient der den Längsneigungsfehler anzeigende Ausgang des Rechners 51 zum Antrieb des Motors 82 über einen phasenempfindlichen Summationsverstärker 83. Die Ausgangswelle des Motors 82 treibt den Tachogenerator 84, der seinerseits ein Rückkopplungs-Stabilisierungssignal an den Verstärker 83 gibt. Die Ausgangswelle des Motors 82 treibt ferner gleichzeitig die Plattformrahmen 24 und 32 über das Untersetzungsgetriebe 85 an und hält diese Rahmen 24 und 32 vertikal. Der Stator des Längsneigungs-Stellungsabgriffs 86 ist an dem Kardanrahmen 14 befestigt, während sein Rotor über das Getriebe 87 nach Maßgabe der Stellung der Rahmen 24 und 32 verdreht wird. Der Stellungsabgriff 86 liefert so ein Ausgangssignal, welches proportional der Längsneigung des Flugzeuges ist.Correspondingly, the output of the computer 51 indicating the pitch error is used to drive the motor 82 via a phase-sensitive summing amplifier 83. The output shaft of the motor 82 drives the tachometer generator 84, which in turn sends a feedback stabilization signal to the amplifier 83. The output shaft of the motor 82 also simultaneously drives the platform frames 24 and 32 through the reduction gear 85 and holds these frames 24 and 32 vertical. The stator of the longitudinal inclination position pick-up 86 is fastened to the cardan frame 14 , while its rotor is rotated via the gearbox 87 in accordance with the position of the frames 24 and 32 . The position tap 86 thus supplies an output signal which is proportional to the pitch of the aircraft.

Bei Inbetriebnahme des in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung können die Bezugskreisel 22 und 23 irgendeine beliebige Zufallsstellung einnehmen. Die Lotfühler 46 und 48 stellen eine Neigung der Rotorachsen 30 und 38 fest und liefern an die Drehmomentgeber 47 und 49 solche Signale, daß der Kreisel zu einer Präzessionsbewegung veranlaßt wird, welche die Rotorachsen 30 bzw. 38 in eine horizontale Lage bringt. Während die Rotoren 29 und 37 auf Geschwindigkeit gebracht werden, stellen die Stellungsabgriffe 60 und 61 gleichzeitig mangelnde Rechtwinkligkeit zwischen den Rotorachsen 30 bzw. 38 fest und liefern ein entsprechendes Abweichungssignal an den Verstärker 62. In den Drehmomentgebern 63 und 64 wird ein dem verstärkten . Abweichungssignal entsprechendes Drehmoment e=ugt, welches einerseits den Rotor 29 um die Achse 26, andererseits den Rotor 37 um die Achse 37 präzedieren läßt, und zwar in einander entgegengesetzten Richtungen, bis die Achsen 30 und 38 rechtwinklig zueinander stehen. Nach verhältnismäßig kurzer Zeit stehen infolgedessen die Rotorachsen 30 und 38 horizontal und zueinander rechtwinklig.When commissioning the in F i g. In the exemplary embodiment of the invention illustrated in FIG. 1, the reference gyroscopes 22 and 23 can assume any arbitrary random position. The plumbing sensors 46 and 48 detect an inclination of the rotor axes 30 and 38 and supply signals to the torque transducers 47 and 49 such that the gyro is caused to precess which brings the rotor axes 30 and 38, respectively, into a horizontal position. While the rotors are brought to speed 29 and 37, the Stellungsabgriffe filters 60 and 61 at the same lack of perpendicularity between the rotor axes 30 and 38 firmly and provide a corresponding error signal to the amplifier 62. In the torque sensors 63 and 64 is a reinforced the. Deviation signal corresponding torque e = ugt, which on the one hand causes the rotor 29 to precess around the axis 26 and on the other hand the rotor 37 to precess around the axis 37 , namely in opposite directions until the axes 30 and 38 are at right angles to one another. As a result, after a relatively short time, the rotor axes 30 and 38 are horizontal and at right angles to one another.

Sobald dieser Zustand erreicht ist, haben die Kreisel das Bestreben, diese Lage im Raum auf Grund der Kreiselfestigkeit aufrechtzuerhalten, und liefern eine bis auf die Kreiselabtrift im wesentlichen gleiche Doppelanzeige des Azimuts. Sobald die Bezugskreisel 22 und 23 auswandern, werden die Rotorachsen 30 und 38 von ihrer zueinander rechtwinkligen Stellung abweichen. Jedoch wird dann sofort wieder die beschriebene Ausgleichsteuerung wirksam. Da jeder Kreisel um einen gleichen Betrag in Richtung auf die rechtwinklige Stellung zu gedreht wird, stellt die Stellung jeder der beiden Rotorachsen 30 und 38 die mittlere Anzeige der beiden Kreisel im Azimut dar.As soon as this state is reached, the gyroscopes endeavor to maintain this position in space due to the stability of the gyro and provide a double display of the azimuth which is essentially the same apart from the gyro drift. As soon as the reference gyroscopes 22 and 23 migrate, the rotor axes 30 and 38 will deviate from their mutually perpendicular position. However, the compensation control described then becomes effective again immediately. Since each gyro is rotated by an equal amount towards the right-angled position, the position of each of the two rotor axes 30 and 38 represents the middle display of the two gyros in azimuth.

Claims

Claims: 1. Gyro device with two gimbals mounted on gimbals to define a reference direction, which for each top is marked with a Position pick-up measurable angular position of the rotor axis around one of the cardan axes is defined and the angular positions possibly falsified by drift both rotor axes can be determined at least approximately by averaging is, characterized in that the averaging is used from the two Position taps (60, 61) obtained differential signal on two of the two gyroscopes (22, 23) associated torque transducer (62, 64) is connected, which are so arranged are that they precession their gyroscope in the direction of reducing the difference signal To give.

2. Gyroscope according to claim 1, characterized in that the reference direction is an azimuth direction.

3. Gyro device according to claim 1 and 2, characterized by the simultaneous use to determine a vertical reference direction by the rotor axes (30, 38) based on the model of a gyro-stabilized platform Depending on the force of gravity, horizontally and through the torque control acting between the rotors are held perpendicular to each other, in order to meet the latter requirement the position taps (60, 61) determining the azimuth direction are coupled in such a way that that the difference signal obtained from them when they are mutually perpendicular the rotor axes becomes zero. Documents considered: British Patent Specification No. 763 750; U.S. Patent No. 2,566,305; When announcing the registration a priority document has been laid out.