DE1473981B2 - Lagekreirel mit Stutzkreisen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Lagekreisel mit kar- Um Störmomente möglichst klein zu halten, wird

danisch aufgehängtem Rotor und Stützkreisen, die außerdem versucht, die Lagerreibung zu verringern,

die Rotorachse mittels Drehmomentgebern nach Maß- Zu diesem Zweck wurde bei einem bekannten Kreisel

gäbe von auf den Kardanachsen angeordneten Winkel- der Stiitzkreis so ausgebildet, daß er neben der eigent-

abgriffen stabilisieren und den Aufhängerahmen 5 liehen Stützwirkung auch noch eine ständige Schwin-

zwecks Verminderung der Lagerreibung eine Schwin- gung der in den Kardanachsen relativ zueinander

gung um die Kardanachsen aufprägen. drehbaren Rahmen erzeugt. Um dies zu erreichen,

Ein Lagekreisel ist bekanntlich ein auf einem be- wurde der Winkelabgriff in Verbindung mit einem weglichen Untergrund aufgebautes Winkelmeßgerät, Umschaltrelais so ausgebildet, daß im Bereich der das auf Grund einer vollkardanischen Lagerung seines io Nullstellung des Winkelabgriffs eine ständige UmRotors gegenüber einem Untergrund Winkelbewe- polung des zugehörigen Drehmomentgebers stattgungen dieses Untergrundes mißt. Man unterscheidet findet.

dabei Kurskreisel und Lotkreisel. Der Kurskreisel Die Erfindung weist einen anderen Weg zur Erzeigt die Bewegung des Untergrundes um eine senk- zeugung der Schwingung, der keine besondere Ausrecht auf dem Untergrund stehende Achse, der so- 15 bildung des Winkelabgriffs und keine Hinzufügung genannten Azimutachse, an. Dabei liegt die Dreh- eines Umschaltrelais erfordert. Die Erfindung besteht achse des Rotors in der Horizontebene. Der Lot- darin, daß die Schwingung durch ein I-Verhalten des kreisel dient dazu, die Abweichung des Untergrundes Stützreglers erzeugt wird.

von zwei senkrecht aufeinanderstellenden, in der Es ist an sich bekannt, in Regelkreisen Regler mit Horizontebene liegenden Achse zu messen. Die 20 I-Verhalten zu verwenden. Für solche Regelkreise Rotordrehachse beim Lotkreisel steht senkrecht auf jedoch, bei denen die Regelstrecke schon einen vorder Horizontebene. herrschenden I-Anteil aufweist, wie es z. B. bei einem

Wenn der Lagekreisel die Bewegung des Unter- Lagekreisel der Fall ist, eignen sich im allgemeinen grundes exakt messen soll, ist Voraussetzung, daß solche Regler nicht, weil die Gefahr der Instabilität seine Rotordrehachse in einer vorgesehenen Richtung 25 besteht. Deshalb sind keine Stützkreise für Lagebleibt. Beim Lotkreisel ζ. B. muß die Drehachse kreisel bekanntgeworden, deren Regler einen I-Anteil laufend im Erdlot gehalten werden; beim Kurskreisel aufweist.

ist die Drehachse stets in der Horizontebene zu halten. Durch die Erfindung wird dieser bekannte Sach-Bei einer Abweichung, einer sogenannten Ablage, der verhalt zu einem neuen Zweck angewandt, nämlich Drehachse aus der Horizontebene wird bei einem 30 zur Erzeugung einer Schwingung zwecks Reibungs-Kurskreisel eine Teilkomponente der Erddrehung verminderung. Zu bemerken ist, daß eine Schwingung um die Azimutachse wirksam, und es kommt zu einer auch schon durch ein überkritisches P-Verhalten infehlerhaften Drift des Sollwertes, d. h., die Dreh- folge zu hoher Einstellung des Verstärkungsfaktors impulsachse beginnt in der Horizontebene zu wandern. des Stützkreisels erzielbar wäre. Dies hätte jedoch die

Es ist bekannt, die Lage der Drehachse mit einem 35 bereits erörterte unerwünschte Erhöhung der Regel-Stützkreis zu stabilisieren. Bei einer Ablagebewegung geschwindigkeit, ζ. B. bei Beschleunigungen, zur aus dem Lot bzw. aus der Horizontebene wird von Folge. Eine solche Wirkung kann bei der erfindungseinem Winkelabgriff die Abweichung gemessen und gemäßen Maßnahme nicht auftreten,
ein Signal direkt auf einen Drehmomentgeber ge- In Weiterbildung der Erfindung kann man von geben, dessen Moment um eine Achse wirkt, die 40 einer ständigen, ungedämpften Schwingung absehen senkrecht zu der zu stabilisierenden Achse und der und die Anfachung einer Schwingung nur in dem Drehachse steht und somit über das Gesetz der Prä- Fall vorsehen, wenn der Stützkreis durch eine aufzession der Ablage der Drehachse entgegenwirkt. Der tretende Ablage in Tätigkeit tritt. Infolge der erhierzu verwendete Regler des Stützkreises besitzt findungsgemäßen Ausrüstung des Stützreglers mit somit P-Verhalten. Ein Nachteil dieses Reglers be- 45 einem eine Schwingung erzeugenden I-Verhalten besteht darin, daß belastungsabhängige Proportional- ginnt nunmehr die gewünschte Schwingung, und das fehler auftreten. Tritt ein konstantes Störmoment P-Verhalten wird in Weiterbildung der Erfindung so auf, z. B. durch Lagerreibung des ersten Rahmens, bemessen, daß die Schwingung gedämpft verläuft, folgt daraus eine konstante Driftgeschwindigkeit der wobei dennoch eine genaue Ausregelung der Ablage Drehachse. Das kompensierende Moment des Dreh- 50 gewährleistet wird. Dann wird die Amplitude der momenterzeugers kann jedoch erst dann die erforder- Schwingung wieder zu Null. Es ergibt sich bei der liehe Größe erreichen, wenn der Winkelabgriff, der Ausregelung eine belastungsunabhängige Nullstellung, das Signal auf den Drehmomentgeber gibt, eine Der auftretende Richtungsfehler ist nur noch von der Mindestablage aus dem Lot aufweist. Das bedeutet Nullpunktunempfindlichkeit des Winkelabgriffs bealso, daß sich ein konstanter Fehler in der Winkel- 55 stimmt und nicht mehr von dem anstehenden Störmessung ergibt, und zwar ist er um so größer, je moment, wie es bei einem Stützkreis mit reinem größer das Störmoment ist. P-Verhalten der Fall ist.

Eine Maßnahme, den Fehler zu verkleinern, be- An Hand der Zeichnungen seien Aufbau und Wirsteht darin, den Verstärkungsfaktor des Stützkreises kungsweise der Erfindung erläutert,
sehr hoch einzustellen. Dann genügt schon eine relativ 60 F i g. 1 zeigt einen Kurskreisel mit einem Stützkleine Ablage der Drehachse, um mit dem Signal des regler mit vorherrschendem I-Anteil; in
Winkelabgriffs ein genügend großes Moment am F i g. 2 ist ein Lotkreisel mit zwei Regelkreisen mit Ausgang des Drehmomentgebers zu bewirken. Der PI-Verhalten dargestellt.

Nachteil hierbei ist jedoch, daß bei kurzzeitigen Be- Der Rotor 10 eines Kurskreisels ist mit seiner schleunigungen des Untergrundes, denen auch der als 65 Welle 11, die in der Horizontebene stabilisiert wird, Lotfühler ausgebildete Winkelabgriff unterliegt, der in den Rahmen 12, 13 und 14 vollkardanisch aufKreisel sich schnell in ein Scheinlot stützt und damit gehängt. Auf dem ersten Rahmen 12 sitzt ein als Lotein fehlerhafter Meßwert entsteht. fühler wirkender Winkelabgriff in Form einer Libelle

15, die mit einer elektrolytischen Flüssigkeit gefüllt ist. Auf der Welle des zweiten Rahmens 13 sitzt ein Drehmomentgeber 16. Zwischen Lotfühler 15 und Drehmomentgeber 16 ist ein Regler 17 mit weitgehend I-Verhalten geschaltet. Der Regler 17 wird S so eingestellt, daß sich eine stationäre Schwingbewegung der Rotorachse um die Achse des Rahmens 12 einstellt, deren belastungsunabhängiger Mittelwert in der Horizontebene liegt.

Beim Lotkreisel (F i g. 2) soll die Welle 18 des Rotors 19, die wiederum in den Rahmen 20, 21 und 22 vollkardanisch gelagert ist, im Lot gehalten werden. Dazu wird ihre Lage um die Drehachsen der Rahmen 20 und 21 stabilisiert. Auf den Rahmen 20 und 21 sitzen als Lotfühler wiederum Libellen 23 und 24. Die zur Stabilisierung erforderlichen Drehmomentgeber 25 und 26 sitzen auf den Rahmen 22 und 21. Zwischen dem Lotfühler 23 und dem Drehmomentgeber 25 sowie dem Lotfühler 24 und dem Drehmomentgeber 26 sitzen jeweils Regler 27 bzw. mit Pl-Verhalten. Durch den Regelkreis mit PI-Charakteristik wird eine belastungsunabhängige Nullstellung der Lotfühler 23 und 24 und damit eine gute Stabilisierung der zu stützenden Achsen erreicht.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lagekreisel mit kardanisch aufgehängtem Rotor und Stützkreisen, die die Rotorachse mittels Drehmomentgebern nach Maßgabe von auf den Kardanachsen angeordneten Winkelabgriffen stabilisieren und den Aufhängerahmen zwecks Verminderung der Lagerreibung eine Schwingung um die Kardanachsen aufprägen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingung durch ein I-Verhalten des Stützreglers erzeugt wird.

2. Lagekreisel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung des P-Anteils des Stützreglers, daß die Schwingung gedämpft verläuft.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen