DE1448587A1 - Gimbal-mounted gyro-stabilized platform - Google Patents
Gimbal-mounted gyro-stabilized platformInfo
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Description
Professor DrProfessor dr · · Eduard gischel,Eduard Gischel, Überlingen/Bodensett St« LeonhardstraßeÜberlingen / Bodenset t St. Leonhardstrasse
Kardanisch gelagerte kreiaelatabilisierte Plattform Gimbal-mounted creia-stabilized platform
Die Erfindung betrifft eine kardanisch gelagerte, kreiselBtabilisierte Plattform»The invention relates to a gimbal-mounted, gyro-stabilized platform »
Darunter rersteht man bekanntlich eine mit üblicherweise drei Kreiseln aufgebaute Einrichtung, welche bei Luftfahrzeugen o· dgl. ein raumfestes Bezugssystem für Lagersteuerung und larigation liefert. Typische Plattformen enthalten drei Kreisel (Kreiselpaket) für die Stabilisierung im Azimut sowie um lick- und Rollachse. Es wird hierbei die Eigenschaft eines Kreisels mit zwei Freiheitsgraden ausgenutzt, auf eine Drehbewegung um eine zu seiner Srallaohse senkrechte erste Achse (Empfindliohkeitsaohse) mit einem Drehmoment um eine zweLte Achse (Präzieionsaohse) zu reagieren, die zu Drall- und Empfindlich«» keitsachse senkrecht liegt. Dieses Moment bewirkt eine Auslenkung des Kreisels, weLohe durch einon Abgriff in ein entsprechendes elektrische» Signal verwandelt wird.Underneath, as is known, there is a device which is usually constructed with three gyroscopes and which, in aircraft or the like, supplies a spatially fixed reference system for bearing control and navigation. Typical platforms contain three gyroscopes (gyro package) for stabilization in azimuth and around the lick and roll axis. It will The property of a gyro with two degrees of freedom is used here to react to a rotary movement around a first axis (sensitivity axis) perpendicular to its screw axis with a torque around a second axis (preference axis), which leads to swirl and sensitive «» axis is perpendicular. This moment causes one Deflection of the top, caused by a tap in a corresponding electrical »signal is transformed.
0 Ü 9 8 H "J / 0 3 0 30 Ü 9 8 H "J / 0 3 0 3
Das Signal beaufschlagt über Verstärker und gegebenenfalls Koordinatenwandler einen Stützmotor, der eine Verdrehung der Plattform um eine Achse bewirkt, welche zu der Empfindlichkeitsachse des Kreisels parallel ist, und welche der Bewegung entgegenwirkt, die das Moment ausgelöst hatte. Auf diese Weise wird die Plattform raumfest gehalten, so daß man an ihr z.B. informationen über Kurs und Lage des Luftfahrzeuges abgreifen kann. Sie kann auch weitere Bfavigationshilismittels z.B. für die Trägheit snayigation tragen.The signal is applied to a support motor via an amplifier and, if necessary, a coordinate converter, which causes the platform to rotate around an axis which is parallel to the sensitivity axis of the gyroscope and which counteracts the movement that triggered the moment. In this way, the platform is kept spatially fixed, so that information about the course and position of the aircraft can be accessed on it, for example. You can also use other Bfavigationshilismittel z. B. wear for sluggishness snayigation.
- f- f
Zu einer kardanischen Aufhängung gehören wenigstens drei Rahmen. Mit drei Rahmen kann aber bei bestimmten Lagen eine "Rahmensperre" auftreten, indem dort zwei Kardanachsen zusammenfallen und dadurch ein Freiheitsgrad verlorengeht. Es ist aus diesem Grunde bekannt, die Plattform in vier Rahmen zu lagern. Der durch den zusätzlichen "Außenroll-Rakimen" gewonnene zusätzliche Ireiheitsgrad kann dann benutzt werden, um die Ebenen von lick- und "Innenroll-Rahmen" stets senkrecht zueinander zu aalten. Die "Ebenen" der Rahmen sind dabei durch die jeweiligen Drehachsen bestimmt, beim Kick-Rahmen also z.B. durch Vick-* und Innenroll-Aohse.A gimbal requires at least three Frame. With three frames, however, a "frame lock" can occur in certain positions, in that two cardan axes coincide there and one degree of freedom is lost as a result. For this reason, it is known to store the platform in four frames. The through the additional "Outside roll rakimen" gained additional degree of freedom can then be used to keep the levels of the lick and "roll frames" perpendicular to each other. The "levels" of the frames are determined by the respective axes of rotation, e.g. for the kick frame by Vick- * and Innenroll-Aohse.
Die Kardanranmen sind elastische Glieder. aie bilden mit aen von innen gestützten Massen scnwingungsfähig« byateme. üs hat eich gezeigt, üaü nie Eigenfrequenzen .The gimbals are elastic links. aie form capable of vibrating with masses supported from within " byateme. We have shown that we never have natural frequencies.
0 0 9 8 Ö 3 / 0 'I O 30 0 9 8 Ö 3/0 'I O 3
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dieser systeme innerhalb aes Bereiches von Flugzeug- und HaketenBChwingungen liegen. Ba die Eigendämpfung der Hinge gering ist, können die Frequenzgangkurven dieser systeme Resonanzüberhöhungen von 4 tür lameliierte Binge bis zu 4U oder nöner tür massive Hinge sseigen« Wenn somit durch Flugzeug- oder Haketexiscawingungen entsprechende Bescnleunigungen auf das gesamte ä these systems are within the range of aircraft and hook vibrations. Ba, the self-damping the hinge is low, the frequency response curves of these systems resonant peaks of 4 door lameliierte binge can sseigen up to 4U or nöner door massive Hinge "Thus, if appropriate by aircraft or Haketexiscawingungen Bescnleunigungen to the entire ä
byβtem einwirken, so können diese Beschleunigungen an den gestutzten Massen, d.h. vor allem an der Plattform, um die Resonanzerhoaung verstärkt werden.byte act, so these accelerations can occur the trimmed masses, i.e. especially on the platform, to increase the resonance.
Solche Schwingungen haben unerwünschte Wirkungen: Beim Auftreten von Plattformschwingungen können unter besonderen Umständen Momente entstehen, die eine Präzession dee Kreisele zur Folge haben, wobei ein "Gleiehrichterelfekt" auftritt. Damit ist gemeint, daß die Präzession des Kreisels bei beiden Halbwellen der Schwingung stets in der gleichen Richtung erfolgt. Der Kreisel reagiert daher auf Schwingungen stets mit einer Auelenkung (Drift), dl« mit dem Quadrat der Schwingung»- . ( amlpituden anwächst. Wenn aus den geschilderten Gründen das die Plattform enthaltende System mit den Flugzeugoder Haketenschwingungen in Resonanz gerät, dann können sich die normalen Driftwerte der Kreisel um einen dem Quadrat der Resonanzüberhöhung entsprechenden Faktor erhöhen.Such vibrations have undesirable effects: When platform vibrations occur, moments can arise under special circumstances, which result in a precession of the gyroscope, with a "leveling rectifier effect" occurring. This means that the precession of the top always takes place in the same direction for both half-waves of the oscillation. The gyro therefore always reacts to vibrations with a deflection (drift), dl «with the square of the oscillation» -. Increases (amlpituden. When the platform system containing apparatus for the reasons with the plane or Haketenschwingungen in resonance, then the normal values of the gyro drift is a can the square of the resonant peak increase corresponding factor.
ü :j μ η :i I ο 3 0 3ü: j μ η : i I ο 3 0 3
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, solche Eesonanzer scheinungen an der Plattformaufhängung zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß Plattform und Kardanrahmen in einer flüssigkeit entsprechender Pichte schwimmend angeordnet sind.The invention is therefore based on the object of such Eesonanzer phenomena on the platform suspension to avoid. According to the invention this is achieved in that the platform and gimbal frame are arranged in a floating manner in a liquid corresponding to the density are.
Auf diese Weise bewegen sich Rahmen, Plattform und flüssigkeit als Ganzes, und es werden durch die Beschleunigungen keine deformierenden Kräfte auf die Rahmen wirksam, welche zu Resonanzschwingungen der Rahmen Anlaß geben könnten. Die Rahmen sind vollständig entlastet. Damit werden an den Kreiseln nur die normalen Plugzeug- oder Raketenschwingungen ohne Resonanzüberhohung wirksam.This is how the frame, platform and fluid as a whole, and the accelerations do not exert any deforming forces on the Frame effective, which could give rise to resonance vibrations of the frame. The frames are completely relieved. This means that only the normal plug stuff or rocket vibrations without excessive resonance.
Es ist zu beachten, daß es sich bei dem erfindungsgemäfien Effekt nicht etwa um eine Flüssigkeitsdämpfung einer - an sich auftretenden - Eigenschwingung handelt, Vielmehr wird bei der Erfindung eine Schwingung der Rahmenstruktur überhaupt vermieden, weil auf die Rahmen durch die äuüeren Beschleunigungen überhaupt keine deformierenden Kräfte ausgeübt werden. Es treten also schon von vornherein keine Erregerkräfte für Eigenschwingungen des Rahmensystems auf.It should be noted that the effect according to the invention is not about liquid damping a - occurring in itself - natural oscillation, rather, in the invention, an oscillation of the Frame structure avoided at all, because no deforming forces at all are exerted on the frame by the external accelerations. So there are no excitation forces for natural oscillations of the frame system from the outset.
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Es ist an. sich Bekannt, einen einseinen Kreisel in einer Flüssigkeit entsprechenden spezifischen öewiehtee schwiBmend zu lagern« Dasei geht es aber nicht Tut die Termeidung τοη Resonanzen eines KardanrahBen—Systeas, auf die es sei der Erfindung ror alles ankoBmt.It is on. Known to have a one-top in to store a specific oily tea corresponding to a liquid in a floating manner Does not the term τοη resonances of a gimbal system, on which the invention depends on everything.
Sie Erfindung Bietet weitere zusätzliche Vorteilet Da es nicht sehr erforderlicn ist, durch die Kardan-» raomen und deren Lager alle auftretenden Stöße und Beschleunigungen aufzunehmen, ist es Böglieh, die Halmen wesentlich leichter auszuführen. Auch die Lager Brauchen praktisch nur noch die EahBen zu zentrieren und können entsprechend leichter ausgebildet werden. Das kann zur Verbesserung des Begelyerhaltens des bysteBS führen· Der technische Aufwand hinsichtlich der Lager kann rerringert werden, ebenso die Lagerreibung.The invention offers further additional advantages Since it is not very necessary to use the cardan raomen and their bearings all occurring shocks and To absorb accelerations, it is Böglieh to make the stalks much easier. The bearings practically only need to be centered and can be designed accordingly more easily will. This can improve the behavior of the begely of the bysteBS · The technical effort with regard to the bearings can be reduced, as can bearing friction.
Zwei Ausiuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen aargestellt una ia folgenden beecuriebeniTwo Ausiuhrungsbeispiele the invention are in Illustrations are shown una ia the following beecuriebeni
fig. 1 seift als Ixplesioasansicht (teilweise aufgeschnitten) ein» scnwiBBende Lagerung einer Plattier» Bit drei Raoaen.fig. 1, as an Ixplesioas view (partially cut open), soaps a »sensible storage of a Plating “bit three spaces.
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fig. 2 ist eine ähnliche Sarsteilung einer Plattform mit Tier Rahmen, wobei bei der Konstruktion Sorge getragen wurde, daö man mit möglichst wenig flüssigkeit auskommt.fig. 2 is a similar coffin division of a platform with an animal frame, whereby care was taken during the construction to get by with as little liquid as possible.
flg. 3 veranschaulicht noch einmal die Anordnung des Azimut-Rahmens in dem gehäuseartig ausgeführten Innenroll-Rahmen.flg. 3 illustrates once again the arrangement of the Azimuth frame in the housing-like interior roll frame.
In fig. 1 ist mit 10 das Kreiselpaket mit den (nicht dargestellten) Kreiseln bezeichnet, das hier die form eines Zylinders mit kalottenförmigen Endflächen nat, dessen Achse mit der Azimut-Aehse 12 zusammenfällt. Bas Kreiselpaket 10 ist um die Azimut-Achse 12 drehbar in einem Azimut-Iiekranmen 14 gelagert. Dieser besteht aus einem abgeschlossenen kugiigen Gehäuse 1b mit einem Versteif ungering 18 in der zur Azimut-Achse 12 senkrechten Ebene. Ein Zapfen 20 greift oben in eine Lagerauenehmung 22 des Kreiselpaketee 10 ein, und unten in fig. 1 trägt der Azimut-Iick-Rahmen den Ret or 24 des Stut«motors, der in dem am Kreiselpaket vorgesehenen btator 2b sitzt.In fig. 1 is denoted by 10 the gyroscope package with the gyroscopes (not shown), which is the form here of a cylinder with dome-shaped end faces nat, the axis of which coincides with the azimuth axis 12. The gyro package 10 is rotatably mounted about the azimuth axis 12 in an azimuth Iiekranmen 14. This consists of a closed spherical housing 1b with a stiffener ungering 18 in the azimuth axis 12 vertical plane. A pin 20 engages at the top a storage area 22 of the rotary package 10, and below in fig. 1, the azimuth frame carries the rear 24 of the Stut «motor, which is located in the actuator 2b provided on the gyro package.
Es wäre möglich, das Gehäuse 1b mit einer geeigneten. flüssigkeit zu füllen, so data das Kreiselpaket 10 darin schwimmt bzw. schwebt· Bei diesem JLreiselpaket spielen aber die Schwingungen meist noch keine entscheidende Rolle, so dati man das Kreiselpaket in dem Azimutrliek-Rahmen meist trocken lagern kann. 'It would be possible to equip the housing 1b with a suitable. to fill liquid so that the gyro package 10 floats or hovers in it · With this gyro package, however, the vibrations usually do not yet play a decisive role, so that the gyro package can usually be stored dry in the azimuth r lek frame. '
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mm *7 m. mm * 7 m.
J)er Yersteifvngsring 1ö weist längs der lick-Ache· 28 eine Lagerbenrung 30 sowie den btator 32 aes zugehörigen stützneters amt. Ia die Lagerbonrung $Q und den btator $2 erstrecken eien ein Lagerzapfen M sowie der Rotor ^b des btütznotors, aie an den ring!örnigen lick-Eoll-Raunen $8 angeliracnt sind· JJer licJc-Eoii-Eaiiaeii uagilit den Inigeliöraigen Asinut-Iiek>#Katinen H. Der lick- IJ) he Yersteifvngsring 1Ö has along the lick-Ache · 28 a Lagerbenrung 30 and the btator 32 aes associated stützneters amt. Ia extend the Lagerbonrung $ Q and btator $ 2 eien a bearing pin M and the rotor ^ b of btütznotors, aie to the ring! örnigen lick-Eoll-murmurs $ 8 are angeliracnt · JJer licJc-Eoii-Eaiiaeii uagilit den Inigeliöraigen Asinut-Iiek>#Katinen H. Der lick- I
Eoll-Rannen >b ist seinerseits in einen geschlossenen Plattiem-Genause 4W τη die Eoll-Aeüae areütar gelagert, «na zwar nit einen Zapxen 4-2 in einen Lager 44- «ud einen Eotor 4t» in btator 48 des zugehörigen Sttitanotora.Eoll-Rannen> b is in turn a closed one Plattiem-Genause 4W τη the Eoll-Aeüae are stored, "Well, not a Zapxen 4-2 in a warehouse 44-" and one Eotor 4t »in btator 48 of the associated Sttitanotora.
JDas .Plattlorn-Geiiauae 40 ist nit einer flüssigkeit gefüllt, «na aie resultierenden spezifischen &ewicnte aes gehäusefomigen Azinut-Iick-Eaimens H (nit den aarin gelagerten Kreiselpaket 1U) una des Hick-Eoll-Eaamens }b sina so gewarnt, aatf sie den spesiimcnen Grewicnt aer flüssigkeit entspreenen, so dafi die Teile.einzeln in aer Flüssigkeit, scnwefcen. iJaaurcn wira erreicnt, dali l»ei |The .Plattlorn-Geiiauae 40 is not filled with a liquid, "after all the resulting specific & specific aes housing-like azinut-lick-Eaimens H (not with the centrifugal package 1U stored inside) and the Hick-Eoll-Eaamens } b you were warned if you did Special features of the liquid correspond, so that the parts are individually dispersed in the liquid. iJaaurcn we reached, dali l »ei |
translatoriscner Bescnleunigung des Plattiorngeüäuees aas ganze bysten eine starre Einneit liildet und keine aeformerenaen Kräfte an den einzelnen Bannen wirksan weraen.translational acceleration of the Plattiorn building The whole bysten forms a rigid unit and none Aeformenaen forces at the individual spells effective weraen.
Pig· Z una ρ zeigt aie Anwenaung aes eriindungsgenäüen Ρτ±ή»±ρο toi einer Placcf em nit Tier Rannen·Pig · Z una ρ shows the application of an inventive accuracy Ρτ ± ή »± ρο toi a placcf em with animal channels ·
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Hier ist mit 50 das Kreiselpaket bezeichnet, das ähnlich, wie das Kreiselpaket 10 von Pig. 1 aufgebaut ist. Dieses Kreiselpaket 50 ist in einen gehäuseartigen Azimut-Innerroll-Rahmen 52 um die Azimut-Achse 54 drehbar gelagert. Der Bahnen 52 hat kuglige Grundform und weist im Bereich der zur Azimut-Achse senkrechten Ebene eine Umfangenut 56 auf. In diese Umfangsnut 5b erstreckt sich ein Zapfen 58 sowie der Rotor 60 des Stützmotors. In der Umfangsnut 56 liegt der Innerroll-Hiek-Rahmen 62, welcher den Stator b4 des Stützmotorε und ein Lager 66 für den Zapfen 5ö aufweist. Der Innerroll-Niek-Raiimen 62 hat in der Umfangsnut 56 hinreichend Spiel, so daß eine begrenzte Relativverdrehung der Rahmen 52 und 62 z.B. um + 10° um die Innerung-Ach.ee 68 gegeneinander möglich ist.Here with 50 the spinning package is designated, which is similar, like the Pig's roundabout 10. 1 is constructed. This gyro package 50 is in a housing-like azimuth inner roll frame 52 rotatably mounted about the azimuth axis 54. The tracks 52 has a spherical basic shape and points in the area the plane perpendicular to the azimuth axis has a circumferential groove 56. A pin 58 extends into this circumferential groove 5b and the rotor 60 of the support motor. In the circumferential groove 56 is the Innerroll-Hiek frame 62, which the stator b4 of the Support motor and a bearing 66 for the pin 5ö. The Innerroll-Niek-Raiimen 62 has in the circumferential groove 56 sufficient play so that a limited relative rotation of the frames 52 and 62 e.g. by + 10 ° around the innering-Ach.ee 68 against each other is possible.
Der Innerajoll-Niek-Rahmen 62 ist um die zur Innerroll-Achse 68 senkrechte Hlck-Achse Yu drehbar in einem NiCk-Auüenroll-Rahmen gelagert, der generell mit γ2 bezeichnet ist. Dieser Rahmen weist einen relativ schmalen und flachen massiven Ring 74- auf, welcher die Nick-Achse 70 und die Auttenroll-Aehse 76 enthält. Der Ring 74 trägt auf der Außenroll-Aehse Zapfen 78, mit welcher der Auüenroll-Rah» men in dem Plattform-Gehäuse 80 gelagert ist. Hit dem Ring 74 ist ein dickerer hohler Ring 82 verbunden, der in der Ebene senkrecht zu der Auüenroll-Aease Yb liegt. Dieser Ring ö2 ist so bemessen, aau aas resultierende spezifische Gewicat beider Ringe 74 und 32 sowie der Stützmotore u. dgl. dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit imThe Innerajoll-Niek frame 62 is rotatably mounted about the Hlck-Axis Yu, which is perpendicular to the Innerroll axis 68, in a NiCk-Auüenroll frame, which is generally designated by γ2. This frame has a relatively narrow and flat solid ring 74 which contains the pitch axis 70 and the roll axis 76. The ring 74 carries pins 78 on the roller axle, with which the roller frame is mounted in the platform housing 80. A thicker, hollow ring 82 is connected to the ring 74 and lies in the plane perpendicular to the outer roll aease Yb. This ring O2 is dimensioned in such a way that the resulting specific weight of both rings 74 and 32 as well as the support motors and the like correspond to the specific weight of the liquid in the
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Plattform-Genauee au entspricht. Die Ringe '/4 una ö* kreuzen sieh auf der liek-Aohee, und dort ist der Innerreli-Iiek-lahmen b2 gelagert.Platform accuracy corresponds to. The rings' / 4 and 6 * cross on the liek-Aohee, and there the innerreli-liek-lame b2 is stored.
j)ae öehäuee 80 ist ron kugelförmiger Grundfora und um- λ schließt den Hing 74 relativ eng. Der Ring 82 ist Mit Spiel in einer ringförmigen lut 84- des Plattform-Gehäuses BO senkrecht sur Außenroll-Achse 76 beweglich. Diese Ausbildung dee Jick-JLuflearoll-EahMene 72 macht es möglich, mit einer Mindestmenge an Flüssigkeit in dem Plattform-Gehäuae 80 aussukommen.j) ae öehäuee 80 is a spherical basic shape and around λ closes the Hing 74 relatively tight. The ring 82 is movable with play in an annular channel 84 of the platform housing BO perpendicular to the external roll axis 76. This design of the Jick-JLuflearoll-EahMene 72 makes it possible to get out of the platform housing 80 with a minimum amount of liquid.
Das Gehäuse 80 mrnfl stark genug gebaut sein, um allen Beschleunigungen und Tibratienen standzuhalten.The housing 80 mrnfl be built strong enough to hold all To withstand accelerations and tibratienes.
Die JLreiselanordnung und die Rahmensteuerung kann in üblicher und bekannter Weise ausgeführt werden und ist daher hier nicht näher dargestellt. £s kann auch eine 'The gyro arrangement and frame control can be found in are carried out in the usual and known manner and is therefore not shown in detail here. £ s can also be a '
Anordnung nach dem Prinzip der schwebenden Patentanmeldung P 41 474 IXb/420 Terwendung finaen.Arrangement according to the principle of the pending patent application P 41 474 IXb / 420 application.
In jeder Plattform erseugen gewisse Komponenten wie Kreisel und Serremotore lokale Wärme. Solche lokalen Erwärmungen können häufig auf die Kreisel einwirken und sie su unerwüneohten Prisessionen reranlassen. Man sieht sieh daher oft geswungen, LüftungsTontilatoren einzubauen und diese heilen Punkte besonders zu kühlen. Durcn dieIn each platform, certain components such as gyroscopes and serre motors absorb local heat. Such local warming can often act on the tops and them su unrequited prices. One sees therefore, often see the urge to incorporate ventilators and especially to cool these healed points. Through the
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- ιυ ~ - ιυ ~
Anwesenheit des Öles einer sonstigen öckwiauailüseigkeit bei einer eri'indungsgemäßen sciiwinuaenaen Plat τ l orm tritt aber eine schnellere und gleichmäßigere Wäraieverteilung ein, da das Öl die Warne vesentlicü besser leitet als Luft oder ein Gas. Daher ist es ein zusätzlicher Vorteil der Bchwiamplatteniorm, daß ihre Teaperaturverteilung besonders gleichmäßig ist.Presence of the oil of some other kind of ockwiauailusiness occurs in a sciiwinuaenaen plateau according to the invention but a faster and more even distribution of heat one, since the oil conducts the warnings much better than Air or a gas. Therefore it is an additional advantage of the Bchwiamplatteniorm that its temperature distribution is special is even.
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Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1448587A1 true DE1448587A1 (en) | 1971-01-14 |
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Family Applications (1)
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FR (1) | FR1602869A (en) |
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-
1965
- 1965-09-09 GB GB3860565A patent/GB1216072A/en not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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