DE1294040B

DE1294040B - Einrichtung zur Kursbestimmung

Info

Publication number: DE1294040B
Application number: DES88946A
Authority: DE
Inventors: Granqvist Carl-Erik
Original assignee: AGA AB
Current assignee: Linde Sverige AB
Priority date: 1963-01-11
Filing date: 1964-01-03
Publication date: 1969-04-30
Also published as: FR1390304A; US3308670A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kurs- abgriffe in Form eines in einer Summiereinheit

bestimmung nach Maßgabe einer kardanisch gelager- gebildeten Summensignals zugeführt wird;

ten, kreiselstabilisierten, als Azimutreferenz dienen- ,,. ,. _rr , ,. ... . .. , .

den Plattform ^d) ^{die Ku}rsbestimmung gegenüber einer zunächst

Bei einer solchen Einrichtung ist die Genauigkeit 5 willkürlichen äußeren Bezugsrichtung erfolgt der Kursbestimmung davon abhängig, mit welcher ^durJ Fernübertragung der Phasenlage emer auf

Genauigkeit die azimutale Ausrichtung der Platt- der Plattform angenommenen azimutalen Bezugsform erhalten bleibt. Die Plattform soll eine feste ^^l*^ ^au _A ^ßerh.^{alb der} Plattforrnaufhan-

azimulate Winkellage um ihre Hochachse einhalten. f "ⁿS befindliches Anzeigeorgan, und zwar durch

Infolge mannigfaltiger bekannter Störeinflüsse ist io Messung der _ Drehgeschwindigkeit der Plattdies aber zumindest über eine längere Zeit nicht ^f°^rm mittels emes am Plattformtragrahmen bemöglich festigten Abtasters, der eine entsprechende

Im einfachsten Fall hilft man sich damit, daß man Wechselspannung liefert, Vergleich dieser Wech-

die Plattform azimutal an einen Magnetkompaß fes- abspannung mit einer von einem Bezugsoszilla-

selt. Allerdings ist dann dessen örtliche Mißweisung 15 ** ^gei^^ferte5 Referenzwechselspannung in zu beachten. Bei höheren Genauigkeitsforderungen f^ern Phasendetektor und Phasendrehung der

hat man bisher außerordentliche Anstrengungen Referenzwechselspannung mittels eines Phasenunternommen, um die effektive Ursache eine? Fehl- Schiebers, welcher von einem auch das Anzeige-

einstellung der Plattform, nämlich die Abtrift der °.^rS^an verstellenden Servomotor nach Maßgabe

Stabilisieiiingskreisel, zu vermeiden. so ^^{nes v}°^m Phasendetektor gelieferten, fur die

Die Erfindung geht einen anderen Weg, indem sie Dauer einer Kursänderung entstehenden Signals

von dem Prinzip, daß die Plattform eine feste azimu- gearent wird.

tale Winkellage einnehmen muß, abrückt. Der Platt- Bei einer solchen Einrichtung ist die Bezugsrich-

form wird vielmehr mit an sich bekannten Mitteln tung für die Kursbestimmung zunächst beliebig. In eine hochkonstante Drehbewegung um die Hochachse 25 Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, als erteilt. Als Bezugsrichtung für die Kursbestimmung Bezugsrichtung die Nordrichtung zu gewinnen, wie es dient nunmehr ein umlaufender Plattformradius, wo- üblicherweise gewünscht wird. Eine solche Ausfühbei die Phasenlage der Umlaufbewegung dieses Radius . rungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die den gegenüber der Phase einer gleichfrequenten Bezugs- drei Kreiseln zugeordneten Winkelabgriffe mit den Schwingung als Maß für den Kurs dient. 30 drei Wicklungen des mit der Plattformachse verbun-

Eine Einrichtung zur Kursbestimmung der eingangs denen Rotors eines induktiven Fernmelders verbungenannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet den sind, dessen Stator am Plattformtragrahmen bedurch die Kombination folgender Merkmale: festigt ist und dessen Statorwicklungen mit den Stator

wicklungen eines Sinus-Cosinus-Resolvers verbunden 35 sind, dessen ebenfalls vom Servomotor der Kursbe-

^{ac se}' 40 nunmehr stets in eine für die Nordrichtung repräsen-

b) die hochkonstante Drehung wird durch die Ver- ^tative Bezugsstellung ein. Wird anschließend der dieswendung von drei an sich bekannten sogenann- bezügliche Servokreis aufgetrennt, erfolgen zukünftige ten »Präzessionskreiseln« erzielt, von denen jeder Kursangaben stets nordbezogen. _
einen in einem Tragrahmen auf einer inneren _A Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Drehachse gelagerten Rotorträger und eine zwi-. 45 Ausfuhrungsform unter Bezugnahme auf die Zeichschen Rotorträger und Tragrahmen angeordnete, ^nunS erläutert. Es zeigen

ein Drehmoment um die innere Drehachse aus- Fig. 1 bis 3 Schaubilder zur Veranschaulichung

übende Feder aufweist, so daß eine permanente ^der Erzielung der Plattformdrehung,

Präzession des Kreisels um eine äußere Dreh- ^Fl§· ^{4 eme} Ausführungsform der Erfindung,
achse des Tragrahmens erzwungen wird; von 5° Die in F1 g. 1 gezeigte Anordnung umfaßt zwei so-

denen jeder ferner einen zwischen Rotorträger genannte »Präzessionskreisel«. Diese haben einen

und Tragrahmen angeordneten Winkelabgriff gleichen Aufbau, und im folgenden wird zuerst der

und einen auf die äußere Drehachse wirkenden ^obere Kreisel naher beschrieben.

Drehmomentgeber aufweist, wobei die Nullstel- Der Rotorträger 1 enthält einen nicht gezeigten

lung des Winkelabgriffs einem gespannten Zu- 35 Kreiselrotor, der sich mit der Winkelgeschwindigkeit

stand der Feder entspricht und durch Beauf- ^ωο ^um eine Welle 2 dreht. Der Rotorträger 1 ist mit-

schlagung des Drehmomentgebers mit dem Si- ^tels einer Welle 3 in einem Tragrahmen 4 drehbar

gnal des Winkelabgriffs eine Kompensation von aufgehängt, der seinerseits um eine Welle 5 drehbar

auf die äußere Drehachse wirkenden drehzahl- ^ist> ^{die in} Lagern 6 und 7 sitzt. Der Rotorträger 1

vermindernden Reibungseinflüssen erzielt wird; ^{6o ste}ht unter der Einwirkung einer Feder 8, die zwischen ihm und dem Rahmen 4 eingespannt ist und

c) die drei sogenannten »Präzessionskreisel« sind so dem Rotorträger ein Drehmoment um die Welle 3 auf der Plattform angeordnet, daß die Tragrah- gibt. Dadurch entsteht durch Präzession eine Ummen fest mit der Plattform verbunden sind und drehung des Rahmens 4 um die Welle 5 mit einer Gedie Hochachse der Plattform die gemeinsame 65 schwindigkeit, die dem Trägheitsmoment I₀, der Winäußere Drehachse aller Kreisel ist, die auch den kelgeschwindigkeit to₀ sowie dem sin <x des Kreiselfür alle Kreisel gemeinsamen einzigen Dreh- rotors proportional ist, wo α den Winkel zwischen den momentgeber trägt, dem die Signale der Winkel- Wellen 2 und 5 bezeichnet. Die Winkelgeschwindig-

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keit der durch den Rahmen 4 durchgeführten Dre- eine Klemme 26 Wechselspannung zugeführt, und

hung wird mit W₁ bezeichnet und kann von der Grö- der Winkelabgriff erzeugt eine Spannung, die bei

ßenordnung einer halben Umdrehung pro Minute einer Drehung mit der Geschwindigkeit a>₂ um die in

sein. der Horizontalebene liegende Achse 27 dem folgen-

Die Stellung des Rotorträgers 1 im Verhältnis zum 5 den Ausdruck proportional wird:

Rahmen 4 wird durch einen Winkelabgriff 9 ange- Co₂-Z₀-(U₀-COSa₂-COS_-O (4)

zeigt, der einen mit dem Rotortrager 1 fest verbun- ^ ^{υ u}

denen Anker 10 umfaßt, der in Abhängigkeit von der Diese Spannung gelangt zu einer zweiten, mit dem

Stellung des Rotorträgers seine Einstellung zu einem Rotor des Sinus-Cosinus-Resolvers 14 verbundenen

E-förmigen Kern 11 ändert, dessen beide Außen- io Wicklung 28, durch welche in der Wicklung 16 eine

schenkel in der Zeichnung nicht gezeigte Wicklungen Spannung induziert wird, die dem folgenden Ausdruck

tragen, denen eine Wechselspannung über eine proportional ist:

Klemme 12 zugeführt wird. Die Wicklungen sind so co · Z · ω · cos <x„ · cos² β (5)

angeordnet, daß das Gesamtfeld im Mittelschenkel 200 2

den Wert 0 hat, wenn der Anker 10 symmetrisch zum 15 Die Addition dieser Spannung mit der Spannung

Kern steht. Des weiteren besitzt der Mittelschenkel (3) ergibt an der Klemme 17 eine Spannung, die dem

eine in der Zeichnung nicht gezeigte Wicklung, in der folgenden Ausdruck proportional ist:

eine Spannung induziert wird, deren Richtung und _{ω m}j ._ω ,_C0Sa /g\

Größe von der Stellung des Ankers 10 im Verhältnis 200 2

zum Kern 11 abhängt. In der in der Zeichnung dar- ao In dieser Weise wird also der Wicklung 16 eine der

gestellten Stellung wird somit keine Spannung in der Geschwindigkeit ω₂ proportionale Spannung entnom-

Mittelwicklung induziert. men. Wenn der Resolver 14 eine zweite mit dem

Die Mittelwicklung steht mit einer Wicklung 13 in Stator verbundene Wicklung 29 besitzt, die in einer

Verbindung, die eine Rotorwicklung eines schema- zu der die Wicklung 16 einschließenden Vertikalebene

tisch angedeuteten Sinus-Cosinus-Resolvers 14 ist. Der 25 senkrechten Vertikalebene liegt, kann dieser zweiten

Rotor des Resolvers ist mit der Welle 5 verbunden, Wicklung 29 eine Spannung entnommen werden, die

und der Stator kann mit den Lagern 6 und 7, wie einer Geschwindigkeit ω₃ um eine zu den Achsen 5

durch die Verbindung 15 angedeutet, verbunden sein. und 27 senkrechten und in der Horizontalebene He-

Der Stator besitzt eine Wicklung 16, die mit einer genden Achse 30 entspricht.

Klemme 17 verbunden ist. 30 Bisher wurde die Reibung in den Lagern 6 und 7

Unter der Voraussetzung, daß der Rahmen 4 kei- vernachlässigt. Diese Reibung führt zu einem Dreh-

nem äußeren Drehmoment ausgesetzt wird, z. B. moment um die Welle 5 und strebt danach, den

durch Reibung in den Lagern 6 und 7, bleibt sowohl Winkel <% zu ändern. F i g. 2 zeigt eine Anordnung,

der Winkel α wie die Winkelgeschwindigkeit W₁ kon- die mit Mitteln versehen ist, welche die Einwirkung

stant. Co₁ richtet sich nach der bekannten Gleichung, 35 dieser Reibung kompensieren können. Diese Anord-

in welcher M_f das Moment der Feder 8 um die nung enthält komplementäre Kreisel, die so angeord-

Welle 3 bezeichnet: net sind, daß Spannungen, die auf ein Moment um die

M — · T sin (t) Welle 5 zurückzuführen sind, von denjenigen Span-

f ~~ ^ωι ο' ^ωο ^α w nungen abgesondert werden können, die auf ein Mo-

Wirkt auf das System ein äußeres Drehmoment ein, 40 ment bzw. eine Winkelgeschwindigkeit um eine der das danach strebt, es mit der Winkelgeschwindigkeit Achsen 27 und 30 zurückzuführen sind. Die Anord-ω, um eine Achse 27 in Drehung zu versetzen, die nung nach F i g. 2 umfaßt eine Plattform 31 mit zwei zur Achse 5 senkrecht steht und in der in F i g. 1 ge- von der Plattform getragenen Rotorträgern 1 und 32 zeigten Stellung mit einer in dieser Stellung mit der mit je einem in der Zeichnung nicht dargestellten Welle 3 zusammenfallenden Richtung den Winkel ß 45 Kreiselmotor. Die Rotorträger 1 und 32 sind in Tragbildet, ändert sich der Ausschlag α und nimmt einen rahmen 4 und 33 um Wellen 3 bzw. 34 mit der Platt-Wert Ot₂ an. Der Mittelwicklung des Winkelabgriffs 9 form 31 schwenkbar verbunden und besitzen Winkelwird eine Spannung entnommen, die dem folgenden abgriffe 9 und 35 zur Stellungsanzeige, denen Wech-Ausdruck proportional ist: selspannung über Klemmen 12 und 36 zugeführt

7 ™o e-„ α n\ 5° wird- Die Plattform 31 ist um die Welle 5 drehbar in

Co₂ -Z₀ · co« · cos cc₂ ■ sm ß (2) _den ^^ _{6 und} _η ^^^

Diese Spannung gelangt zu der Wicklung 13, und Ähnlich wie bei F i g. 1 stehen die Rotorträger 1

es wird hierdurch in der Wicklung 16 eine zu der und 32 unter der Einwirkung von nicht dargestellten Klemme 17 gelangende Spannung induziert, die Federn, die Drehmomente um die Achsen 3 und 34 untenstehendem Ausdruck proportional ist: 55 erzeugen. F i g. 2 zeigt die Normalstellung, in der die

Umdrehungsachsen der Kreiselrotoren den Winkel <x

CO₂ · Z₀ · co₀ · cos a₂ · sin² ß (3) mit der Welle 5 bilden. Die Kreiselrotoren laufen in

solcher Richtung, daß sie zusammenwirken, um

vorausgesetzt, daß die Wicklung 16 in einer Vertikal- durch Präzession die Plattform 31 um die Welle 5 in ebene liegt, die die Welle 3 einschließt. 60 Drehung zu versetzen. Dies bedeutet, daß die Rei-

Der in F i g. 1 gezeigte untere Kreisel steht im bung in den Lagern 6 und 7 im Hinblick auf den Vergleich zum oberen Kreisel mit einer Drehung von Winkel α dieselbe Einwirkung auf beide Rotorträger 90° um die Welle 5. Der untere Rotortrager 22 ist um ausübt, und der Winkel neigt infolge der Reibung eine Welle 23 drehbar und wird ähnlich wie der obere dazu, kleiner zu werden. Zum Ausgleich des Rei-Kreisel durch eine zwischen dem Gehäuse und dem 65 bungsmomentes dient ein auf der Welle 5 sitzender Tragrahmen 21 eingespannte Feder 24 beeinflußt. Drehmomentgeber 37, dem über einen Summierver-Einem dem Winkelabgriff 9 entsprechenden, zur Stel- stärker 38 Spannungen von den beiden Winkellungsanzeige dienenden Winkelabgriff 25 wird über abgriffen 9 und 35 zugeführt werden. Hierdurch kann

die Geschwindigkeit O)₁ praktisch unabhängig von der Diese Spannungen gelangen über Verstärker 55 und Reibung konstant gehalten werden. 56 zu Drehmomentgebern 57 und 58, die in Abhän-

Ein Drehmoment um die Achse 27, die in der zur gigkeit von der Polarität und Größe der in den Wick-Welle 5 senkrechten Ebene liegt und die Winkelge- lungen 52 und 53 induzierten Spannungen dämpfend schwindigkeit ω₂ erzeugt, führt zu einer Zunahme des 5 wirkende Drehmomente um die Achsen 45 bzw. 48 Winkels α des einen Rotorträgers und zu einer gleich erzeugen, wodurch die Richtung der Achse 5 im wegroßen Abnahme des Winkels α für den anderen sentlichen unabhängig von etwaigen Stellungsände-Rotorträger. Eine Spannung, die nur von dieser Win- rangen des tragenden Teiles 49 wird. Man erhält in kelgeschwindigkeit ω₂ abhängt, ergibt sich daher dieser Weise eine Plattform, die um die Welle 5 mit durch Subtraktion der Ausgangsspannung des einen io konstanter Winkelgeschwindigkeit ω_χ rotiert und Winkelabgriffes von der des anderen. Dies wird nach deren Richtung im Räume, d. h. die Richtung der Fig. 2 dadurch erreicht, daß die Ausgangsspannun- Welle5, im wesentlichen unveränderlich bleibt, gen der Winkelabgriffe 9 und 35 der im Rotor des Damit diese Anordnung zur Kursanzeige verwen-

Sinus-Cosinus-Resolvers 14 angeordneten Wicklung det werden kann, muß die Plattform horizontal ein-13 zugeführt werden, von der eine Ausgangsspannung 15 gestellt und gehalten werden. Zu diesem Zweck ist in der im Stator angeordneten Wicklung 16 induziert in F i g. 4 ein Pendelsystem angedeutet, das zwei mit wird und zu der Klemme 17 gelangt. dem Rahmen 44 verbundene Pendel 67 und 68 um-

Durch ein zusätzliches Kreiselpaar mit zueinander faßt, die mit Fühlerwicklungen 69 und 70 zusammensenkrechter Anordnung am Umkreis der Plattform wirken. In ähnlicher Weise wie bei den Winkelab-31, deren zur Stellungsanzeige dienende Winkelab- 20 griffen 9, 41 und 42 werden in den Wicklungen 69 griffe mit einer zweiten Wicklung des Rotors des Re- und 70 Spannungen induziert, die der Einstellung der solvers 14 verbunden sind, kann ähnlich wie nach Pendel 67 und 68 entsprechen und welche den Dreh-F i g. 1 von der Klemme 17 eine Ausgangsspannung momentgebern 57,58 zur Beibehaltung der vertikalen entnommen werden, die bei einer Drehung um die Einstellung zugeführt werden. Weiterhin ist die Platt-Welle 5 vom Winkel β unabhängig ist. Wenn der Re- 25 form 31 mit Mitteln zur Erzeugung einer Wechselsolver mit einer zweiten Statorwicklung entsprechend spannung versehen, deren Frequenz und Phase von der Wicklung 29 nach Fig. 1 versehen ist, kann man der Umlaufbewegung der Plattform abhängig sind, auch eine Spannung entnehmen, die eine Drehung Diese Wechselspannung wird mit einer in einem Bemit einer Winkelgeschwindigkeit ω₃ um eine Achse zugsoszillator 78 erzeugten Wechselspannung bekannanzeigt, die zu den beiden Achsen 5 und 27 senkrecht 30 ter Frequenz und Phase verglichen und in dieser steht. Weise eine Kursanzeige herbeigeführt. Die Wechsel-

F i g. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Krei- spannung kann die Frequenz 3 Hz haben und dadurch sei auf der Plattform 31, wenn zwei Paar komplemen- erzeugt werden, daß die Plattform 31 am Umkreis mit täre Kreisel vorgesehen sind. Die nicht dargestellten, Markierungen versehen ist, die optisch oder magnefür die Wirkung erforderlichen Teile sind ähnlich 35 tisch durch einen Abtaster 71 abgetastet werden, angeordnet wie in den vorher beschriebenen Ausfüh- Unter der Annahme, daß die Plattform 31 durch die rungsformen. Diese Vier-Kreisel-Anordnung kann erwähnte Präzession eine Drehgeschwindigkeit von wie ein Zwei-Phasen-System mit Mittelanzapfung Vz U/min erhält, ergibt sich im Abtaster 71 eine aufgefaßt werden. Dies bedeutet, daß sie einem Drei- Wechselspannung mit der Frequenz 3 Hz, die einem Phasen-System gleichwertig ist, bei dem die Plattform 40 Phasendetektor 72 zugeführt wird. Dieser hat einen 31 drei Kreisel in winkelsymmetrischer Anordnung zweiten Eingang, der mit der Wicklung 74 des Rotors trägt. eines Phasenschiebers 73 verbunden ist. Die Phase

F i g. 4 zeigt im einzelnen eine Anordnung mit drei der hier induzierten Spannung ist von den Spannunin dieser Weise angeordneten Kreiseln 1, 39 und 40. gen zweier mit dem Stator verbundenen Spulen 75 Die zur Stellungsanzeige dienenden Winkelabgriffe 45 und 76 abhängig, denen Spannungen mit einem gesind mit 9, 41 und 42 angedeutet. Deren Ausgangs- genseitigen Phasenunterschied von 90° von einem Spannungen werden im Summierverstärker 43 addiert Frequenzteiler 77 zugeführt werden. Der Frequenz- und dem Drehmomentgeber 37 zugeführt, der danach teiler erhält Wechselspannung von dem Bezugsoszilstrebt, die Winkelgeschwindigkeit W₁ um die Welle 5 lator 78, dessen Frequenz von der Größenordnung konstant zu halten. 50 100 kHz sein kann und im Frequenzteiler 77 auf

Die Lager 6 und 7, in welchen die Welle 5 rotier- 3 Hz herabgesetzt wird. Im Phasendetektor 72 ergibt bar ist, sind mit einem Tragrahmen 44 verbunden. sich eine Spannung durch den Phasenvergleich zwi-Dieser Rahmen ist durch eine Welle 45 und Lager 46 sehen den Spannungen des Abtasters 71 und der in einem kardanischen Rahmen 47 gelagert, von dem Wicklung 74 und gelangt über einen Verstärker 79 die eine Hälfte in F i g. 4 gezeigt ist. Der Rahmen 47 55 zum Servomotor 63, wodurch dieser danach strebt, kann seinerseits mit einer Welle 48 entweder in einem die Wicklung 74 so einzustellen, daß Phasengleichheit dritten Rahmen oder in einem mit einem Fahrzeug zwischen den beiden zum Phasendetektor 72 gelanfest verbundenen Teil 49 gelagert sein. genden Spannungen vorliegt.

Die Winkelabgriffe 9, 41 und 42 stehen mit je einer Es wurde erwähnt, daß die Plattform 31 mit außer-

Wicklung 50 auf dem Rotor eines induktiven Fern- 60 ordentlich konstanter Winkelgeschwindigkeit rotieren anzeigers 51 in Verbindung. Der Rotor ist mit der wird. Wenn der Abtaster 71 an den Kursänderungen Welle 5 verbunden, und der Stator trägt zwei zuein- des Fahrzeuges beteiligt ist, z. B. dadurch, daß er mit ander senkrechte Wicklungen 52 und 53 und ist mit dem Plattformtragrahmen 44 verbunden ist, ergibt dem Rahmen 44 verbunden, wie durch die Verbin- sich infolge einer Kursänderung des Fahrzeuges in dung 54 angedeutet. Den Wicklungen 52 und 53 kön- 65 erster Linie eine Phasenänderung der Ausgangsspannen Spannungen entnommen werden, die den Winkel- nung des Abtasters 71, die zu einer Drehung der geschwindigkeiten a>₂ und <a₃ bei einer Drehung der Wicklung 74 führt. Mit der Wicklung 74 steht über Plattform 31 um die Achse 45 oder 48 entsprechen. die Welle des Motors 63 der Zeiger 64 auf einer

Skala 65 in Verbindung, und die Einstellung des Zeigers entspricht der Drehung der Wicklung 74. In dieser Weise werden also Kursänderungen mittels des Zeigers 64 dargestellt.

Die Bezugsrichtung für die Kursänderungen ist zunächst beliebig. Durch die aus F i g. 4 ersichtliche weitere Ausgestaltung kann nun aber im Stillstand des Fahrzeuges eine Feststellung der Nordrichtung erreicht werden, auf die sich zukünftige Kursänderungen beziehen. Zu diesem Zweck sind die Wicklungen 52 und 53 mit entsprechenden zueinander senkrechten Wicklungen 59 und 60 eines zusätzlichen Sinus-Cosinus-Resolvers 61 verbunden, dessen Rotor eine Wicklung 62 trägt. Diese Wicklung kann mittels des Motors 63 gedreht werden, und die Einstellung der Wicklung 62 im Verhältnis zu den Statorwicklungen 59 und 60 wird auch durch den Zeiger 64 zu der Skala 65 angezeigt. Die Wicklung 62 ist an einem Ende geerdet und speist einen Phasendetektor 66, dessen Ausgangsspannung in Polarität und Größe von der Winkellage der Wicklung 62 abhängt. Die Ausgangsspannung des Detektors 66 gelangt über einen Schalter 81 und einen Tiefpaß 80 zum Oszillator 78 und steuert die Frequenz desselben dadurch, daß die Detektorgleichspannung einen veränderlichen Kondensator im Abstimmungskreis des Oszillators steuert. Diese an sich bekannte Anordnung ist in der Figur nur schematisch angedeutet.

Wenn die Plattform 31 und die Wicklung 62 des Resolvers 61 in einer solchen gegenseitigen Stellung sind, daß eine Spannung in der Wicklung 62 induziert wird, erzeugt der Detektor 66 in Abhängigkeit von der Phase der zugeführten Spannung eine Gleichspannung. Diese steuert die Frequenz des Oszillators 78, und über den Frequenzteiler 77, den Phasenschieber 73, den Phasendetektor 72 und den Verstärker 79 gelangt eine Steuerspannung zum Motor 63, der die Wicklung 62 verdreht, bis keine Spannung mehr induziert wird. Die Bestimmung der Nordrichtung ist dann durchgeführt, und die Verbindung zwischen der Wicklung 62 und dem Tiefpaß 80 kann durch den Schalter 81 unterbrochen werden.

Die Reibung in den Lagern 6, 7 und 87 ergibt, wie gesagt, ein Drehmoment auf die Welle 5 und beeinflußt die Drehgenauigkeit der Plattform 31. Diese Einwirkung kann dadurch herabgesetzt werden, daß die Lager als umlaufende Lager ausgebildet werden, wie am Beispiel des Lagers 87 angedeutet, das über ein Zahnradgetriebe 83 von einem Motor 82 mit derselben Geschwindigkeit wie die Welle 5 in Drehung gehalten wird. Der Motor 82 wird durch eine von dem Abtaster 71 abgeleitete und in einem Verstärker 84 verstärkte Wechselspannung angetrieben. Die Gleichheit der Drehgeschwindigkeit ergibt sich daraus, daß die Ausgangsspannung des Abtasters 71 der Drehgeschwindigkeit der Plattform 31 entspricht. Die Lager 6 und 7 können in ähnlicher Weise in Drehung gehalten werden.

Claims

Patentansprüche: So

1. Einrichtung zur Kursbestimmung nach Maßgabe einer kardanisch gelagerten, kreiselstabilisierten, als Azimutreferenz dienenden Plattform, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die Plattform ist in an sich bekannter Weise bezüglich ihrer Hochachse mit Pendelsteue-

rungen lotrecht stabilisiert, vollführt jedoch eine permanente hochkonstante Drehung um die Hochachse;

b) die hochkonstante Drehung wird durch die Verwendung von drei an sich bekannten sogenannten »Präzessionskreiseln« erzielt, von denen jeder einen in einem Tragrahmen (z. B. 4) auf einer inneren Drehachse (z. B. 3) gelagerten Rotorträger (z. B. 1) und eine zwischen Rotorträger und Tragrahmen angeordnete, ein Drehmoment um die innere Drehachse ausübende Feder (z. B. 8) aufweist, so daß eine permanente Präzession des Kreisels um eine äußere Drehachse (5) des Tragrahmens erzwungen wird; von denen jeder ferner einen zwischen Rotorträger und Tragrahmen angeordneten Winkelabgriff (z. B. 9) und einen auf die äußere Drehachse wirkenden Drehmomentgeber (37) aufweist, wobei die Nullstellung des Winkelabgriffs einem gespannten Zustand der Feder entspricht und durch Beaufschlagung des Drehmomentgebers mit dem Signal des Winkelabgriffs eine Kompensation von auf die äußere Drehachse wirkenden drehzahlvermindernden Reibungseinflüssen erzielt wird;

c) die drei sogenannten »Präzessionskreisel« sind so auf der Plattform angeordnet, daß die Tragrahmen fest mit der Plattform verbunden sind und die Hochachse der Plattform die gemeinsame äußere Drehachse aller Kreisel ist, die auch den für alle Kreisel gemeinsamen einzigen Drehmomentgeber (37) trägt, dem die Signale der Winkelabgriffe in Form eines in einer Summiereinheit (43) gebildeten Summensignals zugeführt wird;

d) die Kursbestimmung gegenüber einer zunächst willkürlichen äußeren Bezugsrichtung erfolgt durch Fernübertragung der Phasenlage einer auf der Plattform angenommenen azimutalen Bezugsrichtung auf ein außerhalb der Plattformaufhängung befindliches Anzeigeorgan (64,65), und zwar durch Messung der Drehgeschwindigkeit der Plattform mittels eines am Plattformtragrahmen (44) befestigten Abtasters (71), der eine entsprechende Wechselspannung liefert, Vergleich dieser Wechselspannung mit einer von einem Bezugsoszillator (78) gelieferten Referenzwechselspannung in einem Phasendetektor (72) und Phasendrehung der Refrenzwechselspannung mittels eines Phasenschiebers (73), welcher von einem auch das Anzeigeorgan (64, 65) verstellenden Servomotor (63) nach Maßgabe eines vom Phasendetektor (72) gelieferten, für die Dauer einer Kursänderung entstehenden Signals gedreht wird (F i g. 1 und 4).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber zwei feste, zueinander senkrechte Spulen (75, 76) sowie eine drehbare Spule (74) umfaßt, die mit einem Eingang des Phasendetektors (72) verbunden ist, wobei die zwei festen Spulen (75, 76) mit gegenseitig um 90° phasenverschobenen Wechselspannungen gespeist werden, die von dem während der Kurs-

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bestimmung mit konstanter Frequenz arbeitenden Oszillator (78) geliefert werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den drei Kreiseln (1, 39, 40) zugeordneten Winkelabgriffe mit den drei Wicklungen (50) des mit der Plattformachse (5) verbundenen Rotors eines induktiven Fernmelders (51) verbunden sind, dessen Stator am Plattformtragrahmen (44) befestigt ist und dessen Statorwicklungen (52, 53) mit den Statorwicklungen (59, 60) eines Sinus-Cosinus-Resolvers (61) verbunden sind, dessen ebenfalls vom Servomotor

(63) der Kursbestimmungseinrichtung drehbare Rotorwicklung (62) über einen Phasendetektor (66) ein Signal zur vorübergehenden Änderung der Frequenz des Oszillators (78) abgibt.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Statorwicklungen (52, 53) des Fernmelders (51) abgenommenen Signale auch Drehmomentgebern (57, 58) zugeführt werden, welche auf den Plattformtragrahmen (44) und einen diesen tragenden Kardanrahmen (47) ein die Plattformstabilisierung begünstigendes Dämpfungsmoment ausüben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen