DE1448686A1 - Kreiselsystem,z.B. Flugzeugkompass - Google Patents
Kreiselsystem,z.B. FlugzeugkompassInfo
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Description
3perry Rand Corporation, Great Heck, New York, USA».
Kreiselsystem, z.B. Plugzeugkompaß
Me Erfindung bezieht sich auf Kreiselsysterne, z.B. auf Flugzeugkreiselsysteme, jener Bauart, bei welcher ein Kreiselgerät ,
das mit einem die Richtung definierenden Bauteil, z.B. dem Rotorgehäuse eines Kreiselgerätes ausgestattet ist, durch
welchen eine erste Bezugsrichtung definiert wird, und das mit zwei Freiheitsgraden in einem äußeren Träger, z.B. dem Instrumentengehäuse,
mittels eines Kardanringes oder einem äquivalenten Mittel gelagert wird, mit einem Datensender ausgestattet
ist, der einen Teil eines elektrischen Datenübertragungssystems bildet, welches den Sender mit einem Datenempfänger verbindet,
wobei der Datensender durch die Winkelstellung des Kardanringes in dem äußeren Träger derart gesteuert wird, daß die von dem
Sender übertragenen Daten in Form elektrischer Datensignale von dem V/inkel zwischen dem Kardanring und. dem äußeren Träger
abhängen und wobei der Datenempfänger die Signale zur Steuerung
einer Betätigungseinrichtung ausnutzt, um eine Wirkung zu erzielen,
die von der Richtung des die Richtung definierenden Bauteiles gegenüber dem Träger abhängt.
Bei derartigen Systemen kann der Ausgang, des Datenempfängers als
Maß des Winkels zwischen der Primärbezugsrichtung, die durch das
die Richtung definierende Instrument bestimmt wird, und einer sekundären, ton dem Träger -definierten Bezugsrichtung angesehen
werden. Das Haß dieses Winkels, der durch dieses System- geliefert
wird, muß jedoch notwendigerweise eine Messung darstellen, die um die Kardanachse des Instrumentes herum abgenommen wird,, d.h.. eine
Messung, die in einer Ebene senkrecht sur Kardanachse abgenommen wird. Häufig ist- es jedoch erforderlich, daß ein solches System
ein i/iaß des Y/inkels zwischen der Primärrichtung, die durch den
die Richtung definierenden Bauteil bestimmt wird,und der Sekundärbezugsrichtung
xzsx lief er.t, welche in dem äußeren Träger definiert
wird, wobei dieser in einer Bezugsmeßebene abgenommen werden soll,
die nicht senkrecht zur äußeren Kardanachse steht, Häufig wird
bei derartigen Systemen die Ausgangsgröße des Datenempfängers
so angesehen, als ob dies das Maß in der gewünschten Bezugsmessebene
sei. Die Tatsache, daß bei derartigen Systemen der /von dem
Datenempfänger gelieferte Meßwinkel, dessen Siessung in der Ebene
normal zur Kardanachse durchgeführt wurde,, irrtümlich als jener
erforderliche Meßwinkel in der gewünschten Bezugsmeßebene angenommen
wird, entsteht das, was unter dem Begriff "KSiilfefehler"
ardsn ■ :
(gimballing error) bezeichnet wird. Der KS&fi&ifehler ist Mull,
r-i T* C$ H ΤΊ
wenn die tatsächliche Meßebene - die Ebene normal zur KxsxsBiachse
parallel zur Bezugsebene liegt, in der die erforderliche Messung
vorgenommen werden soll Se. Der ^Fehler kann jedoch beträchtlich von
Hull'abweichen,, wenn, die tatsächliche Meßebene 'gegenüber der
Meßebene geneigt ist, in der die Messung durchgeführt werden
müßte« .- ■_.""'.. -
" 3" 1448886
Zahlreiche Flugzeugkompaßsysteme sind von dieser Bauart. Bei die-•sen
wird das die Richtung definierende Bauteil von dem Sotorgehäuse eines Richtungskreisels gebildet. Das Rotorgehäuse ist
mit· zwei Freiheitsgraden bezüglich der linkeIbewegung in einem
äußeren Träger mittels eines Kardanringes gelagert. Der Kardanring
ist mit einem Datensender, gewöhnlich mit einem Gieichlaufgeber,
gekuppelt, der den Seil eines elektrischen Datenübertragungssystems bildet, welches elektrische Datensignale übermittelt,
die durch die Winkelstellung des Kardanringes gegenüber dem äußeren Gehäuse bestimmt sind. Richtungskreisel für flugzeuge, die
von dieser Bauart sind, werden bestimmungsgemäß in der Weise benutzt, -daß das äußere Gehäuse im Flugzeug derart gelagert wird,
daß die äußere Achse des Kardanringes im wesentlichen parallel zur Vertikalachse des Flugzeuges verläuft.
Bei derartigen Flugzeugkompaßsystemen werden die durch das
Datenübermittlungssystem übertragenen Signale dazu benutzt, Daten zu liefern, die den Kurs des Flugzeuges betreffen, um einen
Kursanzeiger, z,B. einen Kompaß, zu steuern oder um die Steuerung des Flugzeuges über eine automatische Flugzeugsteuerung vornehmen
zu können oder noch für andere ähnliche Zwecke. Die Drehachse des Kreiselrotors dient als primäre Bezugsrichtungsangabe, die in dem
Rotorgehäuse definiert ist und die längsachse des Flugzeuges bildet eine zweite Richtung, die in dem Flugzeug definiert ist.
Der Kurs des Flugzeuges sollte als Y/inkel zwischen diesen beiden
Bezugsrichtungen gemessen werden, und zwar sollte dieser'YiTinkel
in der tatsächlichen Horizontalebene gemessen werden. Die ausge-
sendeten Daten hängen jedoch nur von der Winkelstellung des Kar-
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danringes in dem äußeren O?rager ab, so daß der von dem Gerät
angezeigte Kurs ein Maß des Winkels zwischen der primären und,
sekundären Bezugsrichtung darstellt, der in der Horizontalebene des Flugzeuges gemessen wird. Allgemein ist dieser gemessene
Winkel' fehlerhaft, wenn die.Ebene des Flugzeuges — d.h. die Ebene
der tatsächlichen Messung - gegenüber der Horizontalebene, d.h.
jener Ebene, in welcher der Kurs gemessen werden sollte, geneigt
ist. Dieser Fehler stellt den KÜiäSifehler des Kompaßsystems
dar.
Die Erfindung·sieht eine Einrichtung Vor, durch welche Fehler
korrigiert werden, die in derartigen Kreiselsystemen auftreten, wenn das äußere Gehäuse aus der üTormalstellung gegenüber dem
die Richtung kennzeichnenden Bauteil um eine senkrecht zur äuße-
ardan
ren KKäEiseiaehse liegende Achse geneigt wird*
ren KKäEiseiaehse liegende Achse geneigt wird*
Der Kxa&SäEfehler eines Systems der beschriebenen Bauart steigt
mit sich vergrößerndem Neigungswinkel zwischen der tatsäehlixjhen
-und der erforderlichen Meßebene an. Demgemäß erhöht sich bei
"einem Flugzeugkompaß system der Kjö&KaJckfehlermit einer Neigung
der Flugzeugebene gegenüber der tatsächlichen Horizontalebene. '
Wenn das Flugzeug mit sich vergrößerndem Winkel um die Längsachse
■- ' ardan
angestellt Wird, steigt der KimimaügEehler an. Auch d£e Anstiegsgeschwindigkeit selbst steigt mit sich vergrößerndem Winkel der Anstellung um die Iiängsaehse/ Bei einem "Rollwinkel von ungefähr 60° und bei einem Neigungswinkel von ungefähr 0° kann der Krailiifehier bis zu "20° betragen, d.h. der Fehler in der Kursanzeige -oder der Fehler bei der Steuerung des Flugzeuges kann
angestellt Wird, steigt der KimimaügEehler an. Auch d£e Anstiegsgeschwindigkeit selbst steigt mit sich vergrößerndem Winkel der Anstellung um die Iiängsaehse/ Bei einem "Rollwinkel von ungefähr 60° und bei einem Neigungswinkel von ungefähr 0° kann der Krailiifehier bis zu "20° betragen, d.h. der Fehler in der Kursanzeige -oder der Fehler bei der Steuerung des Flugzeuges kann
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um 20° verschieden von dem tatsächlichen Kurs der Längsachse des
Flugzeuges in dem betreffenden Moment sein.
Der Kardanfehler ändert sich mit der Winkelstellung des Kardanringes
gegenüber dem äußeren Träger um die äußere Kardanachse. Demgemäß ändert sich bei einem llugzeugkompaßsystem der Kardanfehler
bei einem bestimmten Schräglagewinkel des Flugzeuges mit dem llugzeugkurs. Die Veränderung des Kardanfehlers als 'Funktion
des Kurswinkels ist ein periodischer Fehler mit zwei Perioden innerhalb 360° und es gibt vier Kursrichtungen, die im Abstand
von 90° voneinander liegen, für die der Kardanfehler Null ist.
Zweiperiodenfehler können in DatenübertragungssyBtemen auch aus anderen Gründen auftreten, z.B. als Ergebnis mangelnden Abgleiche
in der elektrischen Charakteristik des Datenübertragungssystems. Zweiperiodenfehler dieser letzteren Art sind ausführlich in der
US-Patentschrift 2 700 754 erörtert. Dort ist ausgeführt wie
der Zweiperiodenübertragungsfehler korrigiert, werden kann, indem
ein gleicher und entgegengesetzter Zweiperiodenfehler eingeführt
wird, in dem geeignete Unsymmetrien in dielektrischen Charakteristiken
des Datenübertragungssystems eingeführt werden. Ein ähnliches Verfahren wird gemäß der Erfindung zur Kompensation und
Korrektur der Kardanfehler benutzt.
Bei früheren Versuchen zur Korrektur des Kardanfehlers bei
Daten
KreiseiyÖbertragungssystemen wird gewöhnlich eine Roll- oder H@igungss"fca"b,ilisation des Richtungskreisels benutzt. Diese Vor-' sa&Läge sind außerordentlich komplex hinsichtlich des dafür aufzuwendenden Mechanismus und außerdem sind sie nicht universell
KreiseiyÖbertragungssystemen wird gewöhnlich eine Roll- oder H@igungss"fca"b,ilisation des Richtungskreisels benutzt. Diese Vor-' sa&Läge sind außerordentlich komplex hinsichtlich des dafür aufzuwendenden Mechanismus und außerdem sind sie nicht universell
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bei bestehenden Kreisel-Datenübertragungssystemen benutzbar.
Hauptziel der Erfindung ist es, eine Kreisel-Datenübertragungsanlage
mit einer Kardanfehlerkorrekturzu schaffen, die einfach
und genau eine Kompensation des Kardanfehlers bewirkt.
Gemäß der Erfindung weist das Kreiselsystem die folgenden Bestandteile
auf:
Ein Primärkreiselgerät, das einen die Richtung definierenden
Bauteil aufweist, der mit zwei' Freiheitsgraden bezüglich der
i'/inkelbewegung gegenüber einem äußeren'!rager mittels eines
Kardanringes oder äquivalenter Mittel gelagert ist; ein Datenübertragungssystem mit einem Datensender am Kreiselgerät,
der mit dem Kardanring gekuppelt ist und mit einem Datenempfänger,
der die von dem Datensender ausgesandten Datensignale
empfängt, wobei der Datensender Datensignale aussendet, die von
dem Winkel abhängen, der um die äußere Kardanachse des Kardanringes zwischen einer Primärbezugsrichtung (definiert durch einen
Eichtungskennzeichnungsbauteil des -Instrumentes) und einer Sekundärrichtung (definiert durch den äußeren Träger oder in Abhängigkeit hiervon) gemessen wird und wobei der Datenempfänger beim
fehlen von Korrektursignalen auf die Datensignale des Senders
anspricht und eine Anzeige oder einen Steuerimpuls liefert, die
von diesem Winkel; abhängig 'sind;
eine Kardanfehlerkorrektureinrichtung,.die mit dem Datenübertragungssystem zwischen dem Datensender und dem Dätenempfanger
verbunden ist und die von dem Datenempfänger empfangenen Signale
in der Weise modifiziert, daß die Anzeige öder die Steuerwirkung,
die durch den Datenempfänger gemäß den modifizierten Signalen"
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1448886*
geliefert wird, den Winkel zwischen den "beiden Bezugsrichtungen
darstellt, der nicht um die äußere'Kardanachse sondern eine hiervon
verschiedene Achse gemessen wird, wobei die Korrektureinrichtung einen Bestandteil aufweist, der den Winkel zwischen der äußeren
Kardanachse und der besagten hiervon unterschiedlichen Achse definiert;
eine Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals, das der Größe
des Winkels zwischen den beiden Achsen entspricht; eine Einrichtung, durch welche gemäß der erwähnten Steuergröße
die von dem Datensender nach dem Datenempfänger übertragenen Signale modifiziert werden.
Bei einem Kardanfehlerkorrekturgerät für den Kreiselkompaß eines
Flugzeuges, bei welchem die äußere Kardanachse parallel oder annähernd
parallel zur Vertikalachse des Flugzeuges liegt oder liegen soll, arbeitet das erfindungsgemäße System in der Vfeise, daß
korrigierte Daten geliefert werden, die dem Kurs des Flugzeuges entsprechen, gemessen um eine Achse im wesentlichen parallel zur
Vertikalen. Die Korrektureinrichtung enthält einen Bauteil, z.B. einen Vertikalkreisel, der die Neigung der Flugzeugvertikalachse
gegenüber der tatsächlichen Vertikalachse mißt und ein Maß dieser Neigung als Steuergröße zur Steuerung der Arbeitsweise der Korrektureinrichtung liefert.
Die Steuergröße bewirkt eine Modifizierung der Steuerung der Datensignale,
die von dem Datensender nach dem Datenempfänger, übertragen
werden, und zwar in der Weise, daß der Empfänger einen Ausgang liefert, der von dem Ausgang unterschieden ist, welcher beim Feh-·
len der Winkelkorrektur auftreten würde, d.h. es wird eine Zwei-
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.."■■■ . .- s - ■· ■■■;;. .. . :
periGdenfeiilerberichtigung der Yfinkelstellung bewirkt, die durch
das ausgesandte Signal definiert wird. ■
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Korrektur : .
dadurch bewirkt, daß eine Impedanz oder Impedanzen in die.den
. Datensender mit dem Datenempfänger verbindenden Leitungen eingeschaltet
wird und indem die Große der Impedanz- oder der Impedanzen
als Funktion des Winkels zwischen der äußeren Kardanachse und der erwähnten, hiervon unterschiedenen Achse, die gegenüber
der äußeren Kardanachse geneigt.ist, verändert wird, wobei das
System die Impedanz oder die Impedanzen als Funktion oder als
Funktionen dieses Neigungswinkels ändert«
Weitere Vorteile.und Einzelheiten der-Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele an Hand
der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen: ' .
Fig. Y eine graphische Darstellung des Ki£xii±-Kurs-Fehlers
E eines Flugzeugkreiselkorapaß als Funktion des tatsächlichen
Flugzeugkurses bei einem Querneigungswinkel von 60°,. / ; ;■
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines Gleichlauf-Datenüber-?
tragungssystems mit einer unabgeglichenen Impedanz in einem Abschnitt^ -
Fig. 5 eine graphische Darstellung des Fehlers E„ als Funktion
des übertragenen Kurswinkels, der von der unabgegliche- .
nen Impafenz in dem Übertragungssystem gemäß Fig.2 herrührt,
-■ ;
Fig, 4 ein-sohematisches Schaltbild, das eine Ausführungsform
■ der Erfindung veranschaulicht, -
• : "■■ - ■ '■■"■ ; .;"■ · · ■;·/
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I1Xg. 5 ein schematisches Schaltbild, das eine zweite Ausführungs-
form der Erfindung veranschaulicht, .Hg, 6 ein schemati'sches Schaltbild, das weitere Einzelheiten.
des Funktionsgenerators gemäß Fig. 5 veranschaulicht.
Die Erfindung wird beispielsweise unter Bezugnahme auf die Korrektur
des Kardanfehlers hei einem Flugzeugkreiselkompaßsystem jener Bauart beschrj&en, die in der US-Patentschrift 2 $5.1 319
beschrieben ist. Es ist jedoch klar, daß dieses Verfahren zur
Kompensation in gleicher Weise dafür angewandt werden kann, den Ausgang irgendeines Kreisels oder einer Hooke1sehen Verbindung
zu benutzen, bei denen ein Kardanfehler aus den vorstehend beschriebenen
Gründen auftreten kann.
Der Kurs eines Plugzeuges ist definiert als Winkel zwischen der
Längsachse des Flugzeuges gegenüber einer festgelegten Richtung, und zwar gewöhnlich der Nord-Südrichtung, die in einem Kreiselgerät
durch eine Iiinie definiert wird, z.B. durch die Drehachse
des Kreiselrotors in einem Bauteil des Apparates, der von einer
Kardanaufhängung getragen wird. Der tatsächliche Kurswinke-1 wird in einer echten Horizontalbezugsebene gemessen. Infolge des
Kardanfehlers sendet der Synchrogeber,der auf einem Richtungskreisel
gelagert ist, ein Kurssignal, das sich von dem tatsächlichen Kurs durch die folgende Gleichung unterscheidet, wenn
das Flugzeug mit seiner Ebene nicht in dieser Horizontalebene liegt:
tan S = tan Y cos 0 see ö - tan θ sin 0 (1)
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Hierbei ist G_ der verfälschte von dem Kreisel übertragene
Kurswinkel, d.h. ein Kurswinkel, der in der Ebene des Flugzeuges gemessen wurde,
Y ist der tatsächliche !Plugzeugkurs,
0 ist der Flugzeugrollwinkel,
θ ist der Flugzeugneigungswinkel, . -
(Q- und 3Γ sind gegenüber der Kreiseldrehachse gemessen) .
Wenn der Flugzeugneigungswinkel als Null anzusehen ist, wird der"
ausgesandte Kurs:
tan G0 = tan ^" cos 0 (2)
G-emäß der gegebenen Definition ergibt sich der Kardankursfehler
aus:
V = a° '■"*■■■- ■"■ (3)
Demgemäß ist die G-leichung für den Kardanfehlers
fern V - +pn V (-QOS 0 - 1) (4)
tan Jig -tan 1 "TT^^fcos 0
\{Qnn man diese G-leichung in Koordinaten von E als Funktion
aufträgt, ergibt sich der Kardanfehler als Zweiperiodenfehler
für jeden gegebenen Wert des Querneigungswinkels 0. Ein typisches
Beispiel ist in.Fig. 1 für einen Querneigungswinkel von 60° und
einen Längsneigungswinkel von IuIl dargestellt.
Im folgenden wird auf Fig.2 der Zeichnung Bezug genommen. Wenn
die Impedanz in einem Zweig eines SynchroStellungsübertragers
unsymmetrisch gemacht wircL, ergibt sich- der Λ/inkel der Achse des
resultierenden Flusses; in dem Empfänger gegenüber jenem in dein
Sender aus der folgenden Gleichungr
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. tanJl = oC tan ^-—|—gg
· ^
Dabei ist: cC = der Empfängerwinkel
JL = der Sendewinkel
Z+=Z1+Zp = Summe der Impedanz eines Zweiges des Sen-
dersyncha?DS und die Impedanz eines Zweiges des Empfänger synchro s,.
« = die Unsymmetrie der Impedanz, die zwischen
u einem Paar entsprechender Zweige des
Sender- und Empfängersynchros auftritt.
Aus der obigen Gleichung ergibt sich:
*» (S3) . f^^l
(6)
wobei E = der Synchrofehler -JL -et* und
P =
Eine graphische Darstellung, die diesen Fehler als Punktion des
darstellt,
empfangenen Kurses (cC/ ist in Fig.3 gezeigt.
empfangenen Kurses (cC/ ist in Fig.3 gezeigt.
Yif'enn das Sender-Synohro, das auf einem Richtung skr ei sei angeordnet
ist, in der Weise ausgerichtet wird, daß die Potentialdiffe-
NuIl Wird,
renz, die zwischen den Zweigen B und G auftritt,/wenn die Drehachse
auf die Längsachse des Plugzeuges ausgerichtet ist, wird ' JL = G0 und die Gleichung (5 )ergibt:
tan G0 « tan tt~ (7)
Wenn diese, mit Gleichung (2 )kombiniert wird, ergibt siehj
P tano£ s= Y cos 0 . (S)-
Um den Kardanfehler zu korrigieren, wird
3Z+ tan oL = tan^f, und ρ = cos 0 - — (9)
auB weloher sich ergibt:
• Zu β "4 Zt (sec
• Zu β "4 Zt (sec
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Die Gleichung 10 definiert den Impedanzwert, der bei einem gegebenen Querneigungswinkel erforderlich ist, um den Kardanfehler
zu kompensieren. Es ist eine genaue Ausrichtung zwischen den Winkelstellungen der Drehachse, der Nullstellung des Synchros
und der Flugzeuglängsachse notwendig, um eine ordnungsgemäße Arbeitsweise des Systems zu gewährleisten.
Das Torgeschriebene System kann so erweitert werden, daß eine Kompensation der Kardanfehler gewährleistet wird, die infolge
einer Längsneigung des Flugzeuges auftreten, die mit dem Winkel
(θ) gekennzeichnet ist. Zu diesem Zweck werden die B und C
■ Quer-Synchro-Zweige
genullt, wenn die Kreiseldrehachse auf die täxs&ÄaexiXr
achse des Flugzeuges ausgerichtet ist. Die Gleichung lautet dann:
tan G = tan «Γ cos | θ -■; | θ | (Kärdanfehler) | (11) | |
tan G_ = ρ tan^t/ . O |
(Synchro) | (12) | |||
Durch | Kombination.ergibt sich: | ||||
ρ tandC' = tan ¥ cos | D | (13) | |||
Daraus | ergibt sich: . | ||||
ρ = cos 9 | ■-.-■■■ | (14) | |||
und | % ~ \ Zt (sec θ " | (15) |
GemälB einer Atisführungsform der Erfindung ist zwecks Korrektur
des Kardanfehlers infolge des Flugzeugq.uerneigungswinkels,wie
in Fig.4 dargestellt, eine Servoschleife vorgesehen, die auf
den Querneigungsausgang eines VertikalkreiselB anspricht, um
eine Impedanz zu ändern, die in Reihe mit einem Zweig des SendereyQohros
liegt, der auf dem.Richtungskreisel gelagert ist. Die Drehachse eines Richtungskreisels 10 ist in üblicher Weise
■ "■■■ ■■ -■;.. "■:. ./.
'..
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mittels eines Flußventils 9 beeinflußt, das auf das erdmagnetische
' Feld in einer v/eise anspricht, wie dies im einzelnen in der TJS-Patentschrift
2 357. 319 beschrieben ist. Der Rotor 11 eines Synchrosenders 12 ist auf dem vertikalen Drehzapfen des Richtungskreisels 10 gelagert und wird durch eine geeignete V/echselspannungsquelle
erregt. Die im Stern geschalteten Zweige des Stators 13 des Benders 12 sind über Leitungen 14,15 und 16 mit den
in entsprechender Sternschaltung liegenden Zweigen des S,tators 20
des Synchroempfängers 21 verbunden, wenn die Erfindung nicht Anwendung
fände, wurden die Ausgangssignale des Rotors 22 des Synchro empfänger s 21 den AusgangsSignalen des Synchrosenders 12 entsprechen
und deshalb einen Kardanfehler aufweisen, wie dies oben im einzelnen auseinandergesetzt wurde, wenn das Flugzeug sich
in einer Querneigungsstellung befindet. Gemäß den Lehren'der Erfindung
ist eine variable Impedanz 23 in Form eines Induktors in Reihe mit der Leitung 14 geschaltet, um ein Komp.ensationssignal zu
erzeugen, daß das Kardanfehlersignal in der vorbeschriebenen Weise
auslöscht.
Es ist außerdem ein Vertikalkreisel 24 in dem Flugzeug vorgesehen,
in welchem der Richtungskreisel 10 gelagert ist. Der Vertikalkreisel 24 erzeugt ein Signal, das von dem Querneigungssynchrosender
25 herrührt und die Querlage des Flugzeuges darstellt und demgemäß auch die Querlage des Richtungskreisels 10. Das Querneigungssignal
des Senders 25 wird einem QuerneigungssynchrOempfängcr 26
übermittelt, dessen Rotor 27 über eine Servoschleife 30 eingestellt wird, die aus einem Servoverstärker 31 , einem Servomotor .32,'
einem Rüokkopplungsgenerator 33 und einem Zahngetriebe 34 besteht.
Die Servosehleife 30 treibt den Rotor 27 des Querneigungsempfängers
26 in einer Richtung und über einen Winkel derart an, daß das Querlagesignal Full wird. Die Servoschleife 30 verändert
gleichzeitig die Induktanz der variablen Impedanz 23, da die
variable Impedanz 23 an das Zahngetriebe 34 angeschlossen ist. Die variable Impedanz 23 wird in der V/eise verändert,.daß ein
Kompensationssignal der in Fig.3 ersichtlichen Art erzeugt wird, um das Fehlersignal auszulöschen, das infolge des Kardanfehlers
eingeführt wird, wenn das Flugzeug in die Querneigungslage übergeht,
wie dies unter Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben wurde.
Fig.5 der Zeichnung zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei welchem ein Transformator 40 vorgesehen ist, dessen
Ausgangswi-cklung 41 in Reihe mit der Leitung 14 geschaltet
ist. Die Eingangswicklung 42 des Transformators 40 ist an einen Generator 43 angeschlossen, der seinerseits auf das Querneigungssignal
des Querneigungssenders 25 des Vertikalkreisels 24 anspricht.
Die Impedanz in der Leitung 14 kann dadurch verändert werden, ·
daß die Charakteristiken des Transformators 40 und des Generators 43 so ausgelegt werden, daß das erforderliche Kompensationssignal erzeugt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5wird
der zusätzliche Vorteil gegenüber der Ausführungsform nach Fig.4
erzielt, daß keine beweglichen Teile erforderlich sind.
Fig.·6 veranschaulicht ein Schaltbild eines Funktionsgenerators 43
gemäß Fig.5 im Falle eines speziellen tlbertragungssystems.
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Die durch das Querneigungssynchro 25. am Vertikalkreisel erzeugten
Querneigungssignale werden einem Empfärigersynchro-rSignalgenerator
46 übertragen. Die Sekundärwicklung des Synchro 46 erzeugt ein
Querneigungsausgangssignal, das dem Sinus des Querneigungswinkels-
0 proportional ist. Dieses Signal wird der Primärwicklung eines
Querneigungseingangstransformators 47 zugeführt. Die Sekundärwicklung
dieses Transformators ist in der Mitte angezapft und bildet in Verbindung mit zwei Diodengleichrichtern 48,49 eine übliche
Zweiweggleichrichterschaltung, die eine gleichgerichtete Abwandlung des zwischen den Klemmen 50,51 auftretenden, Eingangssignals
liefert. Das auf diese Weise erzeugte Signal ist demgemäß ein Gleichspannungssteuersignal, das in seiner Größe dem Sinus des
Querneigungswinkels des Flugzeuges entspricht.
Dieses Gleichstromsteuersignal wird über eine Signalformstufe
übertragen, die aus Dioden 52,53, Widerständen 54t55, einem veränderbarem
Widerstand 56 und Thermistoren 57158 besteht,und zwischen
Basis des Transistors 59 und Erde zugeführt.k±xäx Der Emitter des
Transistors ist über einen Emitterwiderstand 60 geerdet. Die Transistorschaltung wird von einer Gleichstromquelle erregt, deren
negativer Zweig geerdet ist, Der positive Zweig ist an den Kollektor
des Transistors über einen Bntkoppelungswiderstand 61, Widerstände
62 und 63 und einem Diodengleichrichter 64 verbunden. Die Verbindung zwischen den Widerständen 61 und 62 ist über einen
Entkopplungskondensator 65 geerdet. Über einen Rückkbpplungswiderstand
66 ist eine negative Rückkopplung zwischen dem Kollektorkreiß und der Basis geschaffen. Die Schaltung arbeitet in der Weise, äaß
die Impedanz in dem Zweig 14 des KurBdatensynohroübertragungssy-
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stems verändert wird, das durch die leitung 14 dargestellt wird,
wobei die Veränderung über die Primärwicklung 41 des Transformators 40 erfolgt. Die Größe dieser Impedanz hängt von der an die
Sekundärwicklung 42 angeschlossenen Impedanz ab. Diese Wicklung , ist üb.er einen Gleichstromsperrkondensator 67 zwischen Kollektor
des Transistors 59 und Erde geschaltet.
Wechsel-Die Schaltung arbeitet infolge der Tatsache, daß die
stromleitfähigkeit des inneren Kollektor-Emitterkreises des Transistors 59 von dem Basispotential dieses Transistors abhängt,
Deshalb bestimmt das Basispotential die Größe der Belastungsimpedanz, die an der Sekundärwicklung 42 des Transformators 40
liegt und demgemäß auch die Größe der wirksamen Impedanz, die
durch die Primärwicklung 41 gebildet wird,-die mit dem Zweig 14
des tibertragungssystems verbunden ist.
Die Schaltung-ist-derart angeordnet, daß beim Fehlen eines Eingahgsquerneigungssignales
die Kombination von Transistor 59 und Kondensator 67 einen Kurzschluß für Wechselstrom bei 400 Hz
bildet. (Dies ist die Betriebsfrequenz des Synchroübertragungssyestems).
Die wirksame Impedanz, die in die leitung 14 eingeschaltet
ist, wird demgemäß iiull. Das Übertragungssystem ist demgemäß
richtig abgeglichen, wenn das Plugzeug sich in horizontaler Lage befindet. Wenn das Flugzeug in die Querlage übergeht,
macht die Querneigungseingangsstufe das Basispotential des Transistors 59 negativer als es vorher war. Die Schaltung ist
derart angeordnet, daß hierdurch die wirksame Wechselstromleit-
fähigkeit des inneren Kollektor-Emitterkreises des Transistors
vermindert wird.. Demgemäß wird eine "wirksame Impedanz in die
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Leitung' 14 eingeführt. Die Größe dieser Impedanz erhöht sich mit
dem Querneigungswinkel in einer von der Querneigungssignalstufe .abhängigen Weise, von den Charakteristiken des Transistors 59 ·,
von der an der Transistorelektrode stehenden Spannung und schließlich in Abhängigkeit von dem Rückkopplungsverhältnis, das
durch die Widerstände 62,63 und 66 "bestimmt wird. Diese G-rößen
und auch der Wert des Kondensators 68, der parallel zur Sekundärwicklung
42 des Transformators 40 liegt und dazu diene», die Streuinduktanz des Transformators abzustimmen, können experimentell eingestellt werden, derart, daß die experimentell gemessene
effektive Impedanz sich in der gewünschten V/eise als Punktion des QuerneigungswikeIs ändert. Die in Fig.6 dargestellten
v/erte haben sich als zweckmäßig in Verbindung mit den üblichen Synchroübertragungsschalungselementen erwiesen, die einen
Transistor der Bauart 2N657 für den Transistor 59 einsetzen.Eine
Endeinstellung einschließlich jener zur Wahl· eines geeigneten
Y/iderstandswertes für den Widerstand 66 kann vorgenommen werden,
um zu gewährleisten, daß die Betriebsweise des Übertragungssystems
derart wird, daß die eingefügte Korrektur als Punktion des Querneigungswinkels über einen gewünschten Arbeitsbereich
nur sehr wenig von dem genauen Wert abweicht.
In der Schaltung gemäß Pig.6 werden die Thermistoren 57 und 58
zur Kompensation möglicher Veränderungen anderer Schaltungskonstanten infolge Temperatureinflüssen benutzt, um dieses System
auch gegenüber Temperaturänderungen zu stabilisieren. Natürlich können derartige Kompensationen auch in anderer Weise vorgenommen
werden. Der Yfiderstand 60 dient ebenfalls zur Stabilisierung
dia Arbeitsvorganges.
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Das oben beschriebene System ermöglicht eine ordnungsgemäße Korrektur
für die meisten Anwendungsfälle, vorausgesetzt, daß lediglich eine Korrektur erforderlich ist, die Fehler ausgleicht,
welche von der Querneigungsiage des Flugzeuges herrühren, wenn
diese 60 nicht überschreitet. 'Wenn jedoch eine größere Genauigkeit
bei der Durchführung dieser Korrekturen erforderlich wird oder wenn Korrekturen erforderlich werden^ für Kardanfehler infolge
größerer Querneigungswinkel,dann kann es erforderlich
sein, das System noch weiter auszubauen.'Wenn eine noch genauere
Analyse der Korrekturen durchgeführt wird, die in das Übertragungssystem gemäß der Einführung der Impedanzen eingeführt' werden,
kann gezeigt werden, daß diese Korrekturen nicht nur von der Größe der induktiven Komponente der Impedanzen der Schaltungselemente sondern auch von den ohm1sehen Komponenten der
Impedanzen abhängen. Es kann dann erforderlich werden, Korrekturen bezüglich der Kardanfehler vorzunehmen, indem in Reihe mit
dem Übertragungssystem Impedanzen geschaltet werden, die sowohl
bezüglich ihrer induktiven als auch bezüglich ihrer ohm'sehen
Komponenten der eingeführten Impedanzen verändert werden. Bei dem System gemäß Fig.1 kann der Querneigungs-Servomotor, der
die Korrekturen einführt, nicht-nur daäu benutzt werden, die
Konduktanz des variablen induktiven Widerstandes zu ändern, der in die Leitung geschaltet ist, sondern auch die Induktanz des
variablen WiderStandes,der in der Leitung liegt. Bei dem System
gemäß Pig.5 kann ein verbessertes Ergebnis dadurch erlangt
werden, daß nicht nur der Abstimmkondensator 68 der Sekundärwicklung 42 des Transformators 40, sondern auch ein Widerstand
(unter Umständen ein nicht-linearer Widerstand) abgestimmt wird
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und daß in geeigneter Yfeise' die" relativen Größen dieser beiden
Schaltungselemente eingestellt werden. Außerdem können noch exak-"tere Signalformstufen benutzt werden, um das Gleichstromsteuersignal;
das der Basis des Transistors 59 zugeführt wird, mit- dem Querneigungswinkel in einer etwas komplexeren Weise zu verändern,
um die verschiedenen speziellen Erfordernisse des Betriebes zu berücksichtigen. Die Erfindung erstreckt sieh auch auf derartige
Abänderungen der Schaltung. -
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Claims (1)
- Patente η sprue Ii β t / 1J Kreisel sys te» Bit eines Primärkrelsel» der ein sit zwei Frelheltsgraden mittels eines Kardanringes gelagertes Rieh« tungsglled aufweist» mit einem Datenübertragungssyetem, das einen Datensender auf dem mit des Kardanring gekuppelten Kreisel aufweist,und mit einem Datensender» ubt Drtensignale aussendet, die abhängig Bind von dem Winkel, der um die äußere Kardanachse herum zwischen einer durch das Richtungeglied definierten Primärbezugerichtunß und einer durch den äußeren Träger definierten sekundärbezugsrichtung gemessen wird, wobei ein DatenempfMager auf die von dem Sender übermittelten Signa-Ie anspricht und eine von dem erwähnten Winkel abhängige' Anzeige liefert ader eine Steuerwirkung durchfuhrt» dadurch g e k e η η s ei c h η e t » daß eine Kardanfehler-Korrektureinriohtung mit dem Datenttbertragungssyetem eingeschaltet ist» der die von dem Sender empfangenen Signals in der Welse abändert y dafi die von dem Satenempf anger gemäß den abgeänderten Signalen erxeugte Anzeige den Winkel zwischen den beiden Bezugerichtungen darstellt» der nicht um die Äußere Kreioalechse sondern um eine hiervon unterschiedliche Besugsachss gemessen iat·2· Krelseisystem nach Anspruch 1» dadurch g e kenn ζ ei c h -net» daß dl« korrektureinrichtung eine MeSelsriohtuag aufweist, die den Winkel zwischen der ftufieren Jtardanaohae..und der fiasogaaohse angibt und daß eine Einrichtung verge β then ist, die eis Steuersignal erzeugt» das ein MaS für die Größe des Winkele zwischen dan beiden erwähnten Achsen darstellt und daß «ins weiter* Vorrichtung vorgesehen let »dia gemäfi dam Steuereigaal di« von dem Batensendar nach das Datenempfanger übermittelten Signale Im ninne einer Berichtigung abändert. . 8 09812/0726 , ./· ■.- 21 -3. Kreieeleystem eines Kreiselkompaß für Flugzeuge, bei welchem die äußere Kardanachse parallel zur Vertikalachse dee Flugzeuges verläuft und wobei eine Korrektur bezüglich dee Flugzeugkurses erforderlich ist» der um eine parallel zu der vertikalen Bezugeachee verlaufenden Achse au messen ist« dadurch gekennzeichnet , daß die Korrektureinrichtung einen Vertikalkreisel aufweist» der die Neigung der Flugseugvertikalaohse gegenüber einer exakt vertikalen Bezugs-achse angibt und ein Maß dieser Neigung als Steuergröße der Korrektureinrichtung zuführt·4. Krelselayotem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertikalkreisel ein Flugseuglagesignal liefert, das der Querneigungelage des Richtungs· kreisele entspricht·5. Kreiaelsystem nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß der Vertikalkreisel ein Lagesignal erzeugt, daa der Längsneigungslage dee Richtungskreisels entspricht·6. Krelselsystem nach einem der Ansprüche T bie 5» dadurch gekennzeichnet , daß die steuergrufie daa tob dem üatensender auageaaodte Signal in der Weise abändert, daS i9V Eapfanger einen Ausgang erzeugt, der um einen Fehlerwinkel bzw. Korrekturwlnkel berichtigt ist, wobei dieser ?ehlerwlnkel eine Boppelfunktion dar Winkelstellung tat» duroh das übermittelt· Signal definiert wird·· Kreisel sy stem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet , daß die Korrektur dadurch bewirkt wird, daß eine Impedanz in die den Datensender nit dem Datenempfanger ,verbindende Leitung eingeschaltet wird und daß der Aert dieser Impedanz ale Funktion des ./inkele awl·die sehen der äußeren Kardanachse und der Bezugsach89f^egeniiber der äußeren Kardanachse geneigt ist, verändert wird, wobei die Impedanz als Funktion dieses !Steigungswinkels geändert wird.8. Kreiselsystem nach den Ansprüchen 1 bis T9 dadurch gekennzeichnet, daß ein Funktionsgenerator (Pig,6) der Verbindungsleitung zwischen dem Bender und dem Empfänger zugeordnet ist und daß dieser Funktionsgenerator auf das Lage signal anspricht und ein Kompensationaslgnal «rseugt» das den Infolge der Kardanausbildung und der Lage des Richtungskreisels auftretende Fehlersignal kompensiert«9· Kreiselsystem nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß «ine Hervoechlelf« swecka Korrektur des Kardanfehlers Infolge ά·Β Flugeeugquemeigungswinkels auf den Querneigun^sausgang eines Vertikalkreisele anspricht und die lapedans ändert» die in Reih« alt einem Zweig eines übertragungssyncaros liegt, das auf dea Richtung skrel sei angeordnet ist·10. Ir*ieelsyst«a nach dan Ansprüchen 1 bis 9» da&iroh £ a -ktnneeiohnet , daS dit variable Iapedan* einInduktor tat». BAD
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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