DE1448686A1 - Kreiselsystem,z.B. Flugzeugkompass - Google Patents

Kreiselsystem,z.B. Flugzeugkompass

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DE1448686A1
DE1448686A1 DE19631448686 DE1448686A DE1448686A1 DE 1448686 A1 DE1448686 A1 DE 1448686A1 DE 19631448686 DE19631448686 DE 19631448686 DE 1448686 A DE1448686 A DE 1448686A DE 1448686 A1 DE1448686 A1 DE 1448686A1
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    • G08C19/38Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices
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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*
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
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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
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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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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.
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
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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. -
Patentansprücheι
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Claims (1)

  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 , ./·
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    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* ein
    Induktor tat»
    . BAD
DE1448686A 1962-05-28 1963-05-28 Vorrichtung zur Korrektur des Kardanfehlers eines elektrischen Kurssignals Expired DE1448686C3 (de)

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