DE1523213A1 - Kreisel mit Vibrationsrotor - Google Patents

Description

LZfIOI IIDU8TII1S HC. 5)6 lorth Foothill load, ltvtrlj HIlIt₁ IaI If oral«, U.S.A. Irtlttl alt Yibratlontrotor

SIt Irflnduaf btaltht tloh auf larlgationt- und Lagteintttllfträtt und Int1)ttondtrt auf Ttrbttttrtt Krtlttl alt Tlbratloaarotor.

Eint AutfUhrunftfom tlntt Krtlttlt alt Tlbratlontrotor, dtr tin Iräfhtlttfträt alt trhtbllohtn Vorteiltn ftftnUbtr konTtntlontlltn Krtlttln ltt» vurdt In dtr dtuttohta Pattntanatldusf L 51 017 IZb/42 ο bttohrltbtn. Allgtatln vtltt tin Krtlttl alt Tlbratlontrotor tin Iräfhtltttltatnt auf, dat auf tlntr ualauftndtn Wtllt btftttlft lit. Dat Iräghtltttltatnt rotltrt alt dtr Wtllt und bttltit tint gtgtn Verdrehung gehinderte Tlbratlonsfrtlhtlt ua atlnt Btftttlgungeaohet. die la Winkel (Ublicherwtlte senkrecht) iur Wtllt rtrtohobtn ltt. Der Krtlttl alt Ylbrationtrotor ltt to auegelegt, daß dlt Eigenfrequenz dtr Vibration

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dt· Träghtitatltatatta üb dit Befeetigungeaohee gleich dtr Irttutaa dtr Wellendrehung (I) iet, üb dmt fräghtitttitatat tthr tapflndlloh gegenüber Bewegungen au aaohta, dit rechtwinklig eur Aon·· dtr Wtllt Ttrlauftn. Slat iuitrt WiaktlTtraohitbuag (Rotation) dta Krtittlt Bit TibratiOBtrotor üb eine btlitbigt Aohee ait Autaahat dtr Spinaohee bewirkt, daf daa Trägheiteeleaent Bit •tintr ligtafrtqutna ribriert, wobti dit aaxiaale Aaplitudt tintr •olohta Tlbration proportioaal dtr Winkelrerechiebung iet. Xu-•Italioh iat dit Phaatalaft dtr Tibratioa rtlatir iu tiata laktgtbtreiiaal tla dirtktta Na« tür dia Riohtun« dtr WiaktlYtrtohitbmae« Daait kann dtr Krtittl ait Tibratioaarotor aaattllt tiata dirtkt aBatiftadta Krtlatl· alt avti Irtlhtittgradta Ttrwtadtt vtrdta.

Oa dtr Krtiatl ait Tibratioaarotor ktiat koapliaitrtt lardaariaefung tdtr tia riotatitaeatdiua btaetigt, bteitat tr tiat

auftrat ftrlBft Abtriftrat· wad tat koartatioatllta Krtlatla bti wtitta Ubtrltfta. Sa dit lapfiadliobktit dta trlffetitatltatatta ftgtaUbtr KrIfton tob aulta Jtdooh tob dtr Tataaoht abhäagig iat, dal dit ligtafrttutaa dtr Tibratioa dta lrttghtitttltBtattt gltlob. dtr rrtoj&tae dtr Vtlltadrahuag ist, btvirkta irgtadvtloht Itbtn> kraft· tdtr -Tibratioata, dit in dta Btwtguagagltiohuagta dta Krtiatl· Bit Tibratioaarotor ala Antriebskraft· Bit tiatr Frtqutaa gleich dtr frtqutaa dtr Wellendrehung wirken, wie weiter unten eingehend erläutert wird» da· Auftrtttn einee Auegaagsfehlertigaaltti da· tob des Ausgang nioht untereoheidbe-r let, der duroh •int äußere WinkelTeraohiebung bewirkt wird. Dabei hat aan feetge-■tellt, dafl solche Hebenauegangeβlgnalβ bei bekannten Vorrichtungen duroh da· natürliche Sohlagen der Welle ait der Frequen· 2N aufgrund der Toleranien in den die ualaufende Welle des Kreleelgerätee mit Yibrationerotor aufnehmenden Lagern ereeugt werden, und

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unter bestirnten Uaet&nden da· Auftreten τοη unerwüneohten fehlern in den Auegangesignalen bewirken können, die aue den Winkelver-•ohiebungen des Kreisele Bit Vibrationerotor in Betrieb erhalten werden.

Aufgabe der Erfindung iet es, einen Vibrationerotor Toriueohlagen, der Torsugsweiee eine Vielzahl von Trägheiteelenenten aufweist, die su einer Einheit sueaaaengebaut sind, insbesondere eoll ein Vibrationerotorkreisel Bit einer Vielsahl τοη koaxial angeordneten Xrägheiteeleaenten vorgesehen werden, deren Aufhängungsvorriohtung« Ib Winkel gegeneinander vereohoben sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist se, einen Kreisel Bit Vibrationerotor vorsueohlagen, bei den wenigstens ein Trägheitseieaent Bit seines Maesenaittelpunkt üb einen yorbestiaaten Abstand τοη der Aufhängungestelle Tereohoben ist.

Qeaäfl der Erfindung wird dies daduroh erreicht, daß wenigstene swei Trägheitseleaente drehbar ua eine geaeineaae Splnaohee angeordnet eind und daß jedee Trägheiteeleaent in der Weise befestigt ist, daß es eine Vibrationebewegung ua eine Aohee ausfuhren kann, die ia Winkel aur Spinaohee Tereohoben iet. Dabei sind vorsugsweise eincelne AbfUhlanordnungen vorgesehen, die auf die Vibration· bewegung eines jeden Trägheitselementee anspreohen und der Vibrationsbewegung entsprechende Signale erzeugen.

laoh einer AusfUhrungeforn der Erfindung ist bei elnea 'Gerät nit wenigstens einen Trägheitselenent, das drehbar um eine Spinaohee befestigt ist und eine Vibrationsbewegung um eine ia Winkel sur Spinachee angeordnete Achse ausfuhren kann, der Massenaittelpunkt des Trägheiteelementes gegenüber der Vibrationsaohee verschoben. BAOORKälNAL

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Hit «inea erfindungsgeaäßen Kreiselträgheitsinstruiient wird erreioht, das dl· Ausgang·signale einer Tielsahl von Trägheitseieeenten, dl· koaxial auf einer tlniigtn Wellt angeordnet sind, koubiniert werden können, so daft dl· Komponenten der Ausgangssignal· •leainiert werden können, dl· aufgrund der Ylbratlonekräfts auftreten. Ba «ine Yieliahl ron Trägheit·elementen auf einer einsigen Welle angeordnet Bind, können sowohl dl« Rotation··» als auoh die Besohleunigungsinforaatlon aus ein* und desselben Gerät entnoaaen werden.

lachstehend wird die Erfindung anband τοη Auefuhrungsbeiepitlen in Verbindung alt der Zelonnung näher erläutert. Die Figuren seigern

Flg. 1 eine Quereohnlttsansioht einer berorsugten AusfUhrungsfora der Erfindung,

Fig. 2 eine Tereinfaohte, perspektiTlsohe Barstellung der AusfUhrungsfora neon Figur 1, aus der das Frlnsip der Wirkungsweise hervorgeht,

Fig. 3 ein sohenatieohes Blookdiagramn eines Kreisslsystsse mit

ribrierenden Rotor sua Auslöeohen einer fehlerhaften Abgabe, die durch Kräfte nit der Frequens 2N rerursaoht wird,

Fig. 4 ein soheoatischss Blookdiagrama eines Kreiselsysteas mit Tibrieisadee Rotor sur Ersislung einer Rotations- und Besohlsunigungslnforsjatlon,

Figuren 5 und 6 weitere Abänderungen genau vorliegender Erfindung,

Und ' LSAi

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fig· 7 tlat Kreieelanordnung ait vibrierendes Rotor iur Erzielung •intr Tollständigen Besohleunigungs- und Rotationsinforaation, die frti τοπ fehlerhaften Abgaben let, wtlohe durch Kraft·, alt der Frequens 21 Ttrursaoht warden.

In Pig. 1 iat dar erfindungsgsaäße Krtistl 10 Bit vibrierenden Rotor ait tinea »ylindrischen äußeren Oehäuse 11 und einen daran befestigten Abatütabautail 12 dargeeteilt, auf den der Stator 14 eines alt kernetanter Geschwindigkeit umlaufenden 8ynohronhyeterese-BOtore 16 angeordnet iat· Der Rotor 18 dea Synchronmotor« 16 ist an einer Spinwelle 20 befestigt, die so angetrieben wird, daß sie sioh auf Kugellagern 22 üb den 8tator 14 dreht. Das äußere Gehäuse 11 ist Torsugswtlst druokdioht ausgebildet und in dea btToriugten Ausfuhrungsbeispiel rolletändig sTakuierti te kann andererseits eint gesteuerte Ataosphäre gtringtr Diohtt, s.B. Wasstrstoff odtr HtliuB enthalten und 1st aus elnea ltiohttn, aber vldtrstandsftsten Material, s.B. Alualniua htrgtsttllt. Dit Spinwelle 20 1st aus starrea Material, s.B. korrosionsbeständlgea Stahl htrgtsttllt· Iräghtitstltatntt 26, 26* (in der Zeichnung in Fora von Ringen dargestellt) des Kreisels alt vibritrtndta Rotor sind auf der Spinwelle 20 alt Hilfe swtitr eenkreoht aufeinander stehender Paare yon Toreionsstäben 26, 2Θ¹ krtuiföraigtn Qutrsohnittta, elnea Paar sentrisohtr StUtstn 30, 30' und Beftstigungssohraubtn 29» 29* befestigt. Da dit lorsionsstäbt 28 eenkreoht su den lorslonsstäben 28* angeordnet aind, sind die Torsionaetäbe 28 la Qutrsohnltt nach ?ig. 1 nloht sichtbar. Obgleioh die Trägheitseleaente 26, 26* vollständig aus starrea Material geringer aagnetieoher Leitfähigkeit, s.B. Bisen oder Stahl bestthtn können, ist in dta dargestellten AusfUhrungsbtispitl dit Anordnung so gewählt, dafl ein starres Material ltiohttn Gewiohtee (β,Β. Titan) alt Eisen- oder Stahl-

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ringen 32, 32* umgeben wird, üb daa Gewicht dar Trägheitselemente 26, 26' cu Tarringarn.

In daa vorliegenden Aueführungebeispiel tat dar Massenmittelpunkt alnaa jeden Trägheitseleaentea 26, 26' an dar Aufhäng·still· alnaa jaden Träghaitaalamantaa 26, 26* angeordnet, d.h. an der !teile, an dar die Rotationsachse (die durch die Aohae dar Spinwelle 20 definiert ist) die Vibrationsachse (die duroh die Aohaa dar Tor« aionaatäbe 28? 28* definiert iat) schneidet. Unter dlaaen Umständen ist der Kreisel 10 weitgehend uneapfindlioh gegenüber Beschleunigungskraft en, Wie weiter unten erläutert wird, kann dar Kraiael 10 Jedooh enpfindlioh gegenüber Beschleunigungakräften ausgeführt werden (und dieaa Kräfte ansaigen), wann der Massenmittelpunkt in einem Torbeatinaten Abstand von der Aufhängestelle, vorzugsweise länge dar Spinwelle 20, angeordnet ist. Dies kann beispielsweise daduroh erreicht werden, daß das Trägheitseienent 26 auf einer Seite duroh Hinsufügen von Gewichten oder duroh Wegarbeiten von Material auf der anderen Seite schwerer gemacht werden. Zusätzlich können aehr als swei Trägheiteelemente auf der Spinwelle 20 angeordnet sein, um eine vollständige Information in besug auf die Besohleunigungs- und Rotationskräfte, die auf den Kreisel wirken, au ersielen.

In Betrieb bewirkt der von der Speisequelle 38 angetriebene Synohronaotor 16, daß die Trägheitaelemente 26, 26* Bit einer vorbestimmten Prequen« N umlaufen. Um die Wirkungsweise der Erfindung baaaar su verstehen und die Bedeutung dar Besaitung fehlerhafter Kräfte mit der irequene 2Hau erläutern, wird auf Fig. 2 und auf dia nachstehende mathematische Analyse der Eigenschaften der Erfindung beiug genommen.

a AD ORiGiNAL

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Di· angenähertt grundlegend· Differentialgleichung der Bewegung eine« der Irägheitselenente nach der Erfindung kann au· den Euler·Bohen Gleichungen für die Bewegung eine· etarren Körper· ua •in«n festen Funkt abgeleitet werden. Die allgemeine Drehaoaentgleichung L-J wird, wenn J (Winkelaoaent) und L (Drehaoaent) beide in eines 8yat«a von Achaen »it einer festen Orientierung la Raua definiert sind, und wenn sie in ein Syetea von Aoheen, die in einen ualaufenden Körper feat Torgegeben sind, übertragen werden,

^L7 "W ^{+ (I}« - V V· ⁽¹⁾

für die Drehaoaentkoaponente um die ualaufende y-Aohee, wobei I und w die fragh«it«aoa«nte und die Winkelgeschwindigkeit« ua ihr· entsprechenden rotierenden Achsen sind. Ilaat aan an, dad der starr· Kaper ein Ring ist, der ua die s-Aohee rotiert, wird I m I * A und I m C, wobei A das Quer- und C das polar· Tragheitsaoaent ist. Wenn obige Gleichung dann naoh den Drehaoaenten ua die 7-Aohse aufgrund der heaaenden (Federn) und däapfenden Kräfte aufgelöst wird, geht die Orundgleiohung für da· Syetea über in

Aw* (A-O) W_x w_g + DO ♦ K« · 0 (2)

wobei K die Winkelfederkonstante und D die Winkeldäapfungskonstante der Torsionssohi«n«n 28, und OdLe Winkelauelenkung de· Tragheit·- eleaentee 26 geaessen als Drehung ua die y-Aohse ist.

Wenn di· W«ll· 20, die ait einer frequens I rotiert, eine Winkel-T«raohiebung 0 ua «in· Ach·· senkrecht aur Welle 20 erfährt, gilt

w - Q ♦ 0 oo· It

w - -H ein Q* 0 sin It oos Q - (4)

χ .

w_e « M cos Q + 0 sin It sin β ^ßA0 ORIGINAL 909824/0773

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wobei lux kleine winkel Ö glitt

t ·

w « Q + 0 cos Nt (6)

w =» -NG + 0 ein Nt (7)

w » N (8)

wobei sin Q * Q, oos Q « 1 und O 0 ** O. Setst wan die Gleichungen (6), (7) und (8) In die Gleichung (2) ein, ergibt eioh die Grundgleichung der Bewegung xu

k + N (C-A)J Q m CH 0 Bin Nt - A 0 coe Nt (9)

die die Gleichung eines gedämpften angeregten harmonischen Oezlllatore ist. Ca es erwünscht ist, daß das System seine Ossilla tionsreeonanafrequena be^er Antriebefrequens N erhält, nuß die Pederkonatante so gewählt werden, dass gilts

AN² »K+N² (G-A) (10)

K * N² (2A-C) (11)

und die grundlegende Bewegungsgleichung wird:

A V + D Q + AN² Q - CH 0 sin Nt - A 0 cos Nt (12)

Nimmt man an, daß die Änderungegeschwindigkeit der Winkelverschiebung eine Konstante ist (wobei 0 « 0), daß die Däropfungskonetante D klein ist und die Zeitkonetante dee Systems T, die durch 2A/D definiert ist, wesentlich größer ist ale t, so ergibt eich die Gleichung (12) angenähert eu

Q (t) » ψ I cob Nt _ürti_. οΚϊώΐΝΑΙ. (υ)

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Di··· Ql ei Chung ielgt, das für klein· Winkel der Winkelaueeohlag d·· Trägheiteeleaent·· 26 direkt proportional der Eotatiocirtr* «ohiebung 0 t dtr WtIl* 20 aultiplifi*rt alt ein*« di* Titrationen darstellenden Kosinuaausdruok ist. Obgleich «s in dfiir obigen Gleichung nicht direkt »um Auedruok komt, enthält der Kosixmsauedruck ein· Phaeeninformation, die über «in Taktgebereignal gewonnen werden kann, damit der Winkel swieohen der Richtung der Dr«hrerSchiebung d«r Welle 20 und einen Koordinatensystem, da· im äußeren Gehäuse 11 de· Kreisel· starr befestigt ist, erhalten wird.

Wenn die Well· 20 de· Kreisele Tibratlonc» mit eietr Frcquene 2N unterworfen wird, werden die Vibrationen durch das System gleichgerichtet und «raoh«in«n in dea Winkelaueechlag Q dee Trägheit·- •lementes 26 al· Nebendrehverechiebung. Die· wird deutlicher aus der nachstehend angegebenen mathematischen Analyse. Die Vibrationen können in folgender Weis« dargestellt werden:

0 - G ooe 2Ht + U ein 2Ht

0 χ= -2HG sin 2Nt + 2N H cos 2Nt

0 a. .4H²G oo· 2Ht - 4H² H ein 2Ht (16)

Setst man die Gleichungen (14)» (15) und (16) in die Gleichung (12) ein und berücksichtigt aan_t dafl

ein 2Nt ein Nt = 1/2 (ooe Nt - cos 3Nt) (17)

ooe 2Ht sin Nt » -1/2 (sin Nt - ein 3Ht) coe 2Nt cos Nt » 1/2 (coa Ht + cos 3Nt) sin 2Ht cos Nt » 1/2 (sin Nt + ein 3Ht)

•owi· die Tatsache, dat das System sehr uneepfindlioh gegenüber Vibrationen der irequen» 3H ist, virdfolgende Oleiohung der Bewegung «rottenι

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A O₁ + Do₁ + AN²O₁ » 2»²(2A-C) (G coe Nt + H sin Rt) (18)

Unter den oben angegebenen Annahnen ergibt eioh die Löeung der Gleichung (18) angenähert zu:

Daraus ergibt eioh, dad die Gleichung (19) identisoh in ihrer Form mit der Gleichung (13) ist und damit wird ein Ausgangssignal durch die Nebenkräfte mit der Frequenz 2N erzeugt, dae durch bekannte Vorrichtungen nicht von dem Ausgang getrennt werden kann, der durch eine echte Rotationeversehiebung erzeugt wird.

In dem bevorzugter. Ausführungebeiepiel vorliegend«!' Erfindung Jedoch wird dae Nebeneusgargseigrna] durch Verwendung von swei Trägheitse lein ent en 26, 26' ausgeechsitet, die auf der Welle 20 befestigt sind, wobei ihre Toreioneechienen 28, 26* etwa rechtwinkelig zueinander angeordnet Bind. In diesem Falle ist die Grundbewegungegleichung für dae zweite Trägheiteelement gegeben durch:

A Q₂ + D O₂ + AN O₂ « CN 0 coe Nt + A 0 ein Nt (20)

in welche die Gleichungen (14)» (15) und (16) wie vorher eingesetzt werden können, so daß sich folgende Gleichung ergibt:

A β + H₂ + AN²O₂ - 2N²(2A-C) (G sin Nt-H cos Nt) (21)

Verwendet nan wieder die obigen Annahmen, ergibt eich die Lösung der Gleichung (21) angenähert zu:

(t) · J₀₀, _(Mt . _t._B-i_ β , _{22)

J₀₀, _(Mt . _t._B_

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Werdtn dis Gleichungen (19) und (22) dann summiert, ergibt sieht C_{1 +} C₂- coe[Nt - 1/2 (tan"¹! ♦ tan"¹- |)].oo· (tan"¹- | - tan"¹^

(23 Da aber

ooB (tan"¹- § - tan"¹^) - 0 (24)

wird β. α ö„ β 0 und damit tritt das Nebenausgangesignal nicht in den summierten Ausgangesignalen auf, die von den Träghtiteeleaenter 26, 26* (wie weiter unten noch gezeigt wird) erzeugt werden.

In Pig. 1 eind E-förmige AbfUhlanordnungen 40, 40·, deren Jede aus eiförmigem Ferritmaterial mit einem Fermanentmagnetaittel-Bchenkel besteht, nahe den Trägheitselementen 26, 26' (und den Eisenringen 32, 32') angeordnet und mit dem äußeren Gehäuse des Kreisels mit vibrierendem Rotor Über Tragbauteile 42, 42* befestigt Die PermanentiDagnetfflittelechenkel der E-föraigen AbfUhlanordnungen 40, 40' bewirken, daß magnetische GHeichstronfelder in den geschlossenen Flußpfaden vorhanden eind, die durch den mittleren und die äußeren Schenkel der AbfUhlanordnungen 40, 40· und die Eisenringe 32, 32' definiert sind. Jede Vibrationebewegung der Eisenringe 32, 32' ergibt eine Änderung im magnetischen Widerstand der Teile der Pfade zwischen den mittleren und den äußeren Schenkeln der AbfUhlanordnungen 40, 40'. Infolgedessen verursachen die Vibrationen der Eisenringe 32, 32' die Erzeugung magnetischer Vv'echselfeider in den Wicklungen 47, 47' (und den Ausgangeleitungen); die Felder ihrerseits erzeugen Wecheelstroasignale (die Ausgänge der AbfUhlanordnungen 40, 40'), <3ie die Vibrationebewegungen der Träghaitselemente 26, 26· darstellen. Während die Abfühisignale durch Verwendung von Gleichstromraagneten für die

9 0 P? vz, / π , ^^{0 0RiQ}'NAL

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15 232,3

ea ocimnkei dur Abiühianordnungen 4ü, 40' erhalten wurden, lassen eich auch andere Vorkehrungen treffen. Beispielsweise können magneti^r.n*n Wechaelfalder (in den gesohloseenen Fluflpfaden) dadurch «ir°!*u*t werden, daß Wechsele tronsgenerat or en aiit öen Mittelachenkeln der Abfühlanordnungen 40, 40* aus Ferrit gekoppelt werden. Ia die Kanten der Eieenringe 32» 32· _? die den Abfühlanordnungen 40, 40* aia nächsten liegen, nicht nur vibrieren, sondern auch rotieren, ist die Frequenz der elektromotorischen Kräfte, die durch die Lage- oder Geschwindigkeitsänderungen der Eieenringe 32, 32* hervorgerufen wird, eine Funktion beider Bewegungen und lot lic wesentlichen gleich der Summe der Rotationsfrequenz und der Vibrations frequenz, (ee tritt auch eine kleine Bifferenzfrequenz auf), Daiait nimmt in der Abführanordnung der erfindungegemäßen AuefUhrungaforro das ;.bfühleignal (Im Idealfall) eine Frequenz von 2N an.

Um &i@ Ausgangesigra:β aus den Abfühlanordnungsn 40, 40' in Konsponentan längs öet- Satzes von orthogonalen Achsen aufzulösen, die ins äußeren Gehäuse 11 (zur Bestimmung der Richtung der Winkelverechiebung der Welle 20 relativ zu diesen Achsen) festgelegt sind wird ein Taktgebereignal mit einer Frequenz 2S er«eugt. Ein C-förmiger Taktsignalgenerator 51 ist mit deiu äußeren Gehäuse 11 über ein Tragbauteil 12 befestigt und weist einen C-förmigen permanentmagnet ie chen Ferritbauteil mit einer Abfühlspule (und einer Auegangeleitung) 51' auf, die auf ihm aufgewickelt ist. Ein rotierendes Ferritbauteil 36 (welches einen Teil des geschlossenen Fluflpfadee bildet), ist nach einer schwach ellipsenförmigen Gestalt so aufgebaut, daß es den magnetischen Wideretand des magnetischen Pfades zwischen den Schenkeln des O-fötus igen Taktaignalgenerators 51 verändert. Da der G-förmige Talctsigaalgonerator 51 stationär angeordnet ist, oszilliert <iie Stellung des rotierenden Bauteiles

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36 über dit beiden Ferritsohenkel in radialer Richtung während einer jeden Umdrehung der Welle 20. Für jed« Umcrshuns der Walls 20 bewirkt die radiale Schwingung des Bauteile- )( _t daß aaxiwaie und β in i mal β Abstände von des Taktsignalgen^ra^or ;·! swaie&l während einer jeden Umdrehung angenommen worden. Während einer jeden Umdrehung der Welle 20 werden somit abwechselnde Pfade mit minimale» und maximalem magnetischen Widerstand zweimal zwischen den beiden Sohenkein des C-förmigen Taktsignalgenerators 51 ausgebildet. Da der magnetische Widerstand des magnetieohen Pfades sich durch zwei Maxima und awei Minima bei jeder Umdrehung ändert, wird eine Wechsel-EM in der Ab fühl spul β (uüü cöt Ausgangs»! ei tui^/ 51' «riaugtf die eine Prequtns aufweist, >alo5ie duu;>?.lt *f> groß ist wie die Drehfrequtna der Welle 20. Biese Weohsel-EMX dient zur Bereitstellung eines Taktgebersignales der Prequer^ 2N. Dadurch, da3 die Stellung des Taktgenerator» 51 um die Welle in Urcf^ngB-riohtung verändert '-1^d, können die beiden aaxin»len Asplitudenstellen (oder minimal an A^piitudenstellea) dza TaKtgebertiignalee so auegebildet werden, daß sie dann auftreten, wenn die Tasionssohlenen 23, 28' parallel und orthogonal in i)H*u& auf eine der auf das Gehäuse beaogeaen orthogonalen Ac'^s^n sir.d. Wenn exns eoi'ihs Koiusidens nicht auftritt, wird das Taktgebersignal in Komponenten längs der orthogonalen Aohsen aufgelöst, die um einen bestimmbaren Winkel gegenüber den auf das Gehäuse bezogenen Achsen verdreht sind. Diese beiden Sätie von Aohsen können jedooh in Xoinzidenss gebracht werden, indem die Phasenlage des l'ektgebereignaiee verschoben wird.

Wie in -Pig. 3 dargestellt, in der der Kreisel 10 sohematiech da*- geßtollt ist, wird das Taktgebersignal aus dem Takteignalgenerator über eine Leitung 51■ in einen Phasenschieber 54 eingeführt, der awei Taktgeber«l|icnale ergibt, deren eines in der Phase gegenüber den anderen ua 90° verschoben iet. In elnea anderen AuafUhrunga-

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M »523213

beispiel ist ein swelter Taktsignalgenerator beispielsweise üb 45 In U«fangerichtung gegenüber den Takteignalgenerator 31 verschoben, daait das In der Phase ua> 90 verschobene svelte Taktgebers ignel tatitcht. Die Takigabereignal« &inä sit den AbTUhI-•Igsalen »v§ dta AbfUbla&ordnu&gen 40, 40· (iibsr Leitungen 47, 47'I »it Deiodulatoren 50, 50· gekoppelt. Pit Dfrrcoaiilateres 50, 50· ergeben Signale C(X) t 2N(I), ©(Υ) ί 2H(Y)₁ die die QrtfSen der

Komponenten der Drefcvereohiebung plue oder «inue den Eosiponenten

tu

der Versohiebung/ alt der Frequens 2N öer Welle 20 länge der X- und ϊ-.Koordinaten der auf öae Gehäuse beeogcn#n Acheen darstellen. La die Leftodulatoren bO, 10* jeweils »wei Taktgebereignale aufakhfibu un6 j*w*ilß sw«i Auegangeelgi^älfr %riteugi,n, können öle BeHoduia«oren 5O₁ 50" jeweils aus awei getrennüec L&fflodvilatoren oder cicsB «Ιηείρκζι, Ei't;t.mRca£:«Eir⁺-B-tpr. DeEoiula^cr Bit sv«i Ein·- ganfr~ und AuenanfrtKRTiHlerv be*t©hpr>_f "««Ätrlicb kfnntn di© Deteodulatoren 50, 50· auch R-C-Kreiee »uh Filtern der dadurch erseugten Signale aufweisen.

Wie bereits erwähnt, ist jedes der Ausgangeaignale aus dem Kreieel mit vibrierendem Rotor aus Signalen zueaasiengeeetst, die durch echte DrehYersohiebung&kräfte und Kebenkräfte alt einer Frequenz 2N ersäugt werden. Da jedoch die Ausgangeetgnalβ, die von solchen lebenrkäften -rerursacht werden, durch swei ¥räghoiteel@aente er» seugt werden, deren Vibrationeaoheen (d»h, άΐβ Αufhängungevorrichtung) senkrecht zueinander stehen und damit entgegengeeetat pdarisiert sind, enthält der Ausgang aus dem Demodulator 50' Nebeneigna-Ie einer Polarität, wahrend der Ausgang aus dea Demodulator 50 die gleichen Hebeneignale, jedoch mit entgegengesetster Polarität enthält. Die AusgangBsignale aus den Dei&oaulatorim 50 und 50· eind aul diese Weise Bit aue eine» Aaditionakreis 97 und eines Vorseichenuawandler 99 susaaaengeeetsten Suaanierkreisen 70, 70L^g«koppelt,

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die dl· Y- und X-Komponenten der AbfUhlauegänge hinauadditrcc, und ergeben daduroh Signale Q(J.) _t 0(T), die die Gruden der Rotatioz verschiebung ohne die Nebeneignale 29(1), 2N(Y) darstellen, welche τοπ den Kräften nit der Frequen« ?H erseugt werden.

Wie ebenfalls bereite erwähnt, braucht in ZusatEaenhang mit dem Winkel Bwiechen der Welle und der Befeetigungsachse die Aufhängung! vorrichtung nicht orthogonal eu sein, sondern kann auoh in Winkel verschoben eein. In einem eolohen Falle jedoch werden die Auedrükke ait der Frequen» 2H nicht volletändig eliminiert, sondern bleiben teilweise erhalten, wobei ihre Größe proportional dem Kosinus dee Kinkelβ zwischen der Aufhängungevorrichtung ist.

Da die Gültigkeit der Gleichung (13), die die Winkelauelenkung Q der Trägoeiteeleoiente 26, 26* beschreibt, von der Zeitdauer der Ein·

fluSnahme einer bestimmten Winkelverechiebungegesehwindigkeit 0 be· stimmt wird, die wesentlich kleiner iet ale di« Zeitkonstante dee Systems, ist es erwUnsclit, daß Drehkräfte dem Kreisel alt vibrierendem Rotor aufgegeben werden, damit eine solche Tibrationebewegung auf den Wert Null gebracht wird. In einem TrägheitefUhrungssystem wird die Tibratlonsbewegung Üblicherweise dadurch auf Null gebracht, daß die Plattfora, auf der der Kreisel mit vibrierendem Rotor befestigt ist, gedreht wird (und damit eine mechanische Drehkraft eur Verschiebung der Welle 20 aufgegeben wird). Die X- und Y-Auegänge sind somit als mit Schaltungen 74, 76 gekoppelt dargestellt (diese Schaltungen können beispielsweise herkömmliche Schaltkreise oder Schaltkreise mit gekoppelten Miachkreisen sein), di« üb<? · die» Anschlüsse 71, 71' solche Signale den Dreheinrichtungen di■:,- Trägheitsführungsplattforn aufgeben, auf der der Kreisel 10 angeordnet ist. In vielen anderen Fällen jodoch ist es erwünneht, die Vibrationsbewegung der Trägheitseiemente 26, 26'

π ·:■ ■ , a / ο

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ohne Verschiebung der Welle 20 auf Hull zu bringen. Die« tritt beispielsweise dann auf, wenn der Kreisel Bit vibrierende« Rotor starr in einen Flugeeug oder auf der Brde befestigt ist und di· Vlbrationsbewegung, die von der Flugseugbewegung oder der Erdgeschwindigkeit eingeführt wird, tu Hull gemaoht werden au0, daiit das ereeugte Abfüblsignal su Besugsswecken verwendet werden kann. Andererseits ist die Möglichkeit erwUnsoht, direkt eine Vibrations· bewegung der Tr&gheitselenente 26, 26* einzuführen, um Positionsoder Führung·fehler su korrigieren und das damit erseugte AbfUhl« signal für eine mechanische Verdrehung der Welle 2C (ua die inducierte Vibratlonsbewegung auf lull zu bringen) bu verwenden. Zu diesem Zweok sind RUokkopplungsleitungen 78, 80 vorgesehen, die von den Schaltkreisen 74t 76 su Drehaomentgebern Tt, 72' des Kreisels mit vibrierenden Rotor selbst fuhren, da*'It Drehkräfte in der !»Achse und der T-Aohse den Trägheitselementeia £6, 26* auf gegebenerer den können, wie weiter unten noch ausgeführt wird. Zusätzlich sind Eingänge 82, 84 alt den Schaltkreisen 74« 76 gekoppelt, damit nach Bedarf von auüen Vorspanneignale (Über solche Schaltkreise) in das System eingeführt werden können.

In vorliegender Erfindung kann die Vibratlonsbewegung der Irägheitseleoente 26, 26* dadurch auf Null gebracht (oder induziert) werden, indea Drehkräfte direkt auf die Trägheitselenente 26, 26* (und die Eisenringe 32, 32') des Kreisele mit vibrierendem Rotor aufgebracht werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind swei E-förmige Crehmomentanordnungen 62, 62* an dem äußeren Gehäuse 11 des Kreisels mit vibrierendem Rotor Über Traganordnungen 66, 66* z.B. längs der X-Achse des auf das gehäuse bezogenen Koordinatensysteme verbunden. 90° dagegen versetzt, jedoch nicht dargestellt, sind swei weitere Drehmomentanordnungen vorgesehen, die längs der

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Y-Aοheβ dee auf das G_ehäuse belogenen Koordinatensystems wirken. Die E-föraigen Drehaoaentanordnungen 62, 62* bestehen aue 0-farbigen Ferritteilen alt Permanentmagnete!ttelschenkein. Die Schaltung 74 ergibt DrehBomentslgnale über die Leitungen78, 78* an die äußeren Schenkel der Drehaoaentanordnungen 62, 62', die länge der X-Aohee wirken^ in ähnlicher Weise ergibt die Schaltung 76 Drehmoment· signale über Leitungen 80, 80* an die äußeren Schenkel der Drehmomentanordnungen, die auf die Y-Achse einwirken. In Abhängigkeit von der Polarität der Drehaosentsignale, die der Sohaltung 74 aufgegeben werden, wird das aagnetisohe VeId wischen des Mittelschenkel und einea der beiden Auflensohenkel einer jeden E-föneigen, auf die I-Aohse belogenen Drehmomentanordnung 62, 62* vergrößert, während das Magnetfeld «wischen des Mitteisohenkel und den äußeren Sohenkel verringert wird. Die Sohaltung 76 bewirkt das gleiche Resultat für die Drehaoaentanordnungen in der Y-Aohee. Dadurch, daß Drehaoaentslgnale über die Schaltungen 74» 76 den Drehaoaentanordnungen für die X- und die Y-Aohse aufgegeben werden, werden eomit aagnetisohe Drehfelder eraeugt, die die Vlbrationsbewegung der Trägheitseleaente 26, 26* in der gleichen Wels» sohwäohen, verstärken oder indusleren können, als ob eine eine Winkelvereohiebung bewirkende Kraft der Welle 20 aufgegeben worden wäre.

Eine abgeänderte Ausführungsfom des Kreisels alt vibrlerenaa Rotor gemäß vorliegender Erfindung ist soheaatisoh in Flg. 4 dargestellt. In dieser Fig. 4 weisen iwei Trägheitβeleaente 26, 26' Tasionssohlenen 28, 28* auf, die parallel sueinander liegen. Der Massenmittelpunkt CM eines der Eleaente 26* ist, wie oben bereite erwähnt, ua einen vorbestimmten Abstand längs der Welle 20 von dem Aufhängungepunkt des Trägheit«eleaentee verschoben. Da der Massenmittelpunkt von dea Aufhängungepunkt verschoben ist, erseugt eine Beschleunigung in einer beliebigen Riohtung, alt Ausnahm» der

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V/ellenache·, ein Moment am Trägheiteelement. Dieses Moment tritt in den Gleichungen der Bewegung <Jee Kreisels mit Titrierendem Rotor genau als Winkelverechiebung 0 auf; da jedoch das durch ein· Beschleunigung erzeugte Moment rechtwinkelig zu der sie verursachenden Beschleunigung verläuft, erscheinen eine Winkelverechie-

o bung um und eine Beschleunigung in einer bestimmten Achse um 90 in den Bewegung»gleichungen phasenverschoben. In einem typischen

Fell würde bei einer Fendelanordnung von 0,4 g-cm (das Produkt

em aus Pendelmasse und Länge des Pendelarmes) und ein/Gewicht des Trägheitaelementea Ton 40 g der Massenmittelpunkt um etwa 0,01 on vom Aufhängungspunkt verschoben.

Somit enthält das Ausgangssignal aus der Abfüllvorrichtung eines Kreisels Bit vibrierendem Rotor bei verschobenem Massenmittelpunkt Koaponenten nicht nur der Drehverschiebung, sondern auch der Beschleunigung, Um die Eeschleunigungskomponente abzutrennen, ohne daß ein gesonderter Beschleunigungsmesser erforderlich wird, wird ein zweites Irägheitselement verwendet, das weitgehend identisch mit dem ersten ist, dessen Massenmittelpunkt jedoch in seiner Aufhalvings β teile liegt. Wie in Fig. 4 feeeigt, werden Ausgangssignale Q(I) + 2H(X) und G(Y) + 2¥(Y) durch den Phasenschieber 54 und den Demodulator 50 aus den Trägheitselement 26 abgeleitet, das den Massenmittelpunkt in der Aufhängungestelle besitzt, während Ausgangstignale Q(X) + A(X) + 2N(X) und Q (Y) + A(Y) + 2N(Y), die die Größe der Komponenten der Drehverschiebung plus der Beschleunigung plus der Verschiebungen der Welle 20 mit der Frequenz 2N darstellen, duroh den Phasenversohieber 54 und den Demodulator 50* aus dem Trägheitselement 26* ableiten, dessen Massenmittelpunkt in einem vorgewählten Abstand von der Aufhängungsstelle angeordnet ist. Die Aus gange signale aus dem Tr-lg^he its element 26 werden dann von denen des Trägheitselementes 26* duroh Übliche

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Differensiersohaltungen 90, 90* subtrahiert, βο daS dit Signal· A(X), A(I) entstehen, dit dit Btsohltunigungskoapontnten dardtlltn. AnaohlUtat 73, 73' aind rorgttthtn, uv dit Signalt A(X), A(T) tintr äußeren Aufzeichnungsvorrichtung, «.Β. tinea Rechner aufaugeben.

Ea ist jedooh darauf hineuweisen, dafi entsprechend den Lösungen des Kreisels »it Tlbrationsrotor die Besohleunlgungsinforaation tatsächlich die Beschleunigung aultipliiiert Bit der Zeit, die sie aufgegeben worden 1st, oder die Geschwindigkeit 1st. Ua eine tollt Besohleunigungsinforaation iu erhalten, werden die Ausgangssignalt A(X), A(T) Ubtr dit Leitungen 78, 80 an die Drehaonenteleoente des Kreisels »it vibrierenden Rotor eurUokgefUhrt, daait sie in einen geschlossenen Torgang beaufschlagt werden. Ha der Winkel« ausschlag dta Träghtitstltatntts konstant auf Null lurUokgedreht wird, ist der Informationsauegang deshalb eine echte Besohleunigungsinforaation. Zusätalioh kOnnsn die Signale Q(J.) _t Q(T)In die Drehaoaenteinriohtungen dadurch aurUokgefUhrt werden, dal die Signalt au· dtn AnsohlUsstn 71, 71* nit den beiden Ansohluflpaaren 91· 93 gekoppelt werden.

In Flg. 4 enthalten die Ausgänge aus beiden Trägheitseleaenten 26, 26* AusdrUoke alt der Frequene 21 der gleichen Polarität, da die Torslonsaohienen 28, 28* parallel sueinander liegen. Deshalb behalten dit RotationsTtrschiebungsausdrUoke G(X) + 2H(X), ö(T) + 2X(T) die AuBdrficke mit der Frequene 2N in ihrer endgültigen Fora, während die BesohleunlgungsausdrUcke A(X), A(T) bei Subtraktion der beiden Ausgänge frei von Ausdrucken alt der Frequens 2N sind. Wenn darüber hinaus die Torsionssohienen 28, 28* senkreoht aufeinander stehen, ist leicht einsusehen, daß die Rotationsversohie-

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bungeauedrücke den Ausdruck nit der Frequent: 2N behalten, während den Beechleunigungeausdrücken AuedrUoke Bit der Prequen« 21 hincuaddlert würden. Falle ee erwünscht let, die Ausdrücke mit der Frequenz 2K aus den Rotationsvereohiebungsausdrücken eu eleminieren und sie in den BesohleunigungsaudrUcken eu belassen, können die Aueführungsform des Kreisele 10 und die in Fig. 5 dafür gezeigte Schaltanordnung verwendet werden. Bei dieser AusfUhrungsform stehen die Toreionssohienen 28, 28* für die Trägheltselenente 26, 26' senkrecht aufeinander, während die Massenmittelpunkte der Trägheit·» elemente 26, 26* in entgegengesetzten Richtungen aus ihren entsprechenden Vibrationeachsen, d.h. aufeinander su oder voneinander weg anstatt in der gleichen Richtung (wie in Fig. 7) verschoben sind. Die Ausgangesignale, die aus jeder Abfühlanordnung 40_} 40· der Trägheiteelemente 26, 26' erhalten werden, werden «^»oiteiiiert und in einer Weise gemischt, die ähnlich der nach den /I^ κ?η 3 und 4 ist, damit die Ausgangseignale G(X), β(Υ), A(X) + 25(X), A(Y) + 2N(Y)entstehen.

Es 1st leicht zu erkennen, daß bei nur vier Ausgängen aus einem , Kreisel mit vibrierendem Rotor und zwei Trägheiteelementen (X- und Y-Ausdrüoke aus jedem Trägheiteelement) die sechs Veränderlichen in den Ausgangeeignalen, d.h. ö(X), Q(Y), A(X), A(Y), 2N(X) und 2N(Y) nicht einzeln bestimmt werden können. Diese Beschränkung wird jedoch durch die Aueführungsform des Kreisele 10 (und die dafür vorgesehene Schaltanordnung) nach Fig. 6 überwunden, bei der drei Trägheitselemente 26, 26·, 26·' koaxial auf einer einzigen Welle 20 befestigt sind. Eines der Elemente 26 ist mit seinem Massenmittelpunkt um einen vorbestimmten Abstand aus der Aufhängungsstelle verschoben, während die Aufhängungevorrichtung 28·, 28·' der beiden anderen Trägheiteelemente 26', 26'· senkrecht zueinander angeordnet sind. Da nunmehr eeche Ausgänge (X- und Y-Ausdrücke

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aus jeden Xrägheiteeleaent) yorhandtn sind, können die eeohe ?eränderlichen, auf die oben besug genoaaen iet, einsein bestimmt werden. Die Ausgängesignalβ eine· jeden der drei Trägheiteeleaente werden deaoduliert und in einer Welse ähnlioh der, die in Verbindung mit den Torauigehenden Ausftthrungsbeispielen beeohriebenworden ist, gealeoh-fc, daait die Signale Q(Ji), Q(Y), A(I). A(Y) 2H(I),

auixretem 2N(Y) an den Aneohlüeeen 71, 71· 73t 73' und 75, 75¹A Die Signale 2N(X), 2N(Y) werden alt den Drehaoaenteinriohtungen Überleitungen 78, 80 rückgekoppelt, daait aufgrund der Vibrationskräfte alt der Frequenz 2N untulässige Osiillationen nioht aufgebaut werden können

Die Aueführungsforaen, die in den Figuren 3 bie 6 dargestellt sind, können als Abfühleleoente auf einer Trägheiteplattfora verwendet werden. Da jedooh ein Kreisel mit einea einsigen Tibrationerotor nur die Beschleunigung und die Winkelversohiebung (oder Geschwindigkeit) längs sweier Achsen messen kann, mttssen Kwel oder aehr derartiger Kreisel kombiniert werden, daait eine vollständige dreidiaensionale Information erhalten wird. Wie weiter oben erwähnt, können aber nioht alle Rotations-Besohleunigungs- und 2N-Frequensauedrüoke einsein beetiaat werden, wenn nioht genügend Ausgänge aus den Trägheitseleaenten des Kreisels vorhanden sind. Wenn beispielsweise swei der Kreist, alt vibrierendem Rotor nach Fig. 3 Bankrecht sueinander angeordnet sind, ergeben die aoht Ausgänge (X- und Y-Auedrücke aus Jedes Trägheiteelement) eine ausreichende Informationsaenge, damit die eieben Teranderliehen, d.h. die drei Rotationsausdrücke und die vier Ausdrücke mit der Frequens 2N (ewei aus jedem Kreisel) einsein bestimmt werden können. Wenn jedoch die Kreisel naoh den Figuren 4 und 5 verwendet werden^ lägt sloh einsehen, daS die aoht Ausgänge aus innen keine

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ausreichende Information ergeben können, um die zehn Veränderlichen zu trennen, d.h. die drei Rotationsausdrücke, die drei Beschleunigungsaus drücke und die vier AusdrUoke mit der Frequenz 2K. Wenn jedooh zwei der Kreisel mit Vibrationsrotor nach Fig. 6 senkrecht zueinander angeordnet werden, sind die zwölf Ausgänge, die aus ihnen erhalten werden können, mehr als ausreichend, damit nach den drei Beschleunigungsausdrüoken, den drei Rotationsausdrücken und den vier Ausdrücken mit der Frequenz 2N aufgelöst werden kann.

In bestimmten Fällen jedoch ist es nioht erwünscht, drei Trägheitselemente auf einer einzigen Welle anzuordnen. In Fig. 7 ist eine Ausf Uhrungeform des Kr β lsi. β mit vibrierendem Rotor dargestellt, der nur zwei Trägheitseiementiauf einer einzigen Welle zur Bestimmung der Rotations-Beschleunigungs- und 2N-Frequenzausdrücke verwendet. Bei dieser AusfUhrungsform sind drei Kreisel 10a, 10b, 1Oo (jeder mit zwei TrSgheitselementen) mit vibrierendem Rotor auf einem Trägheitselement 13 senkrecht zueinander befestigt. Da ein Kreisel mit einem einsigen vibrierenden Rotor (z.B. nach Fig. 4) eine Beschleunigung nur längs zweier Koordinatenachsen festlegen kann, müssen wenigstens zwei der Kreisel 10a, 10b, 10c den Massenmittelpunkt eines Trägheitselementes in einem vorbestimmten Abstand von der Aufhängungsstelle versetzt haben, damit die Ausdrücke A(X), A(Y), A(Z) bestimmt werden können. Ca nunmehr drei solcher Kreisel vorhanden sind, läßt eich erkennen, daß zwölf Variable vorhanden sind, d.h. Rotationsausdrücke, drei BeschleunigungsausdrUcke und sechs Ausdrücke mit der Frequenz 2N (zwei für jeden Kreisel). Damit geben die zwölf Ausgänge der drei Kreisel gerade genügend Information,damit alle Veränderlichen getrennt werden. Die Massenmittelpunkte der Trägheiteelemente der verschiedenen Kreisel «44 müssen jedooh in geeigneter Weise angeordnet werden, damit eine Verdoppelung der Ausgangssignalβ vermieden wird. Wenn die Trägheitselemente

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tint· der drti Kreisel die gleioht Inforaation wlt dit träghtitatleaente tinte anderen dtr drti Kreieel erseugen, können nioht alle Yeränderllohen indiridutll beatlaat werden. In dta bttondtrtn, dargtatellten Auaführungabeieplel sind dit Naaaenaittelpunkte dtr Träghtitatltatntt ate Krtittie 10», dtr dit X- und 2-Koordlnattn-Rotations- und BtaohleunigungaauedrUoke tinfUhrt, τοη dtn Aufhängiangepunk-ttn ua tintn Torbtetiaattn Abttand aua dta Ursprung O dtt stationären Beiugakoordinatena/ataaa, dat duroh dat Trägheitetltatnt 13 btatiaat wird, Ttrettit. Andtrtratlt» aind dit Maaatnaitttlpunktt dtr Träghtitatltatntt dta Krtiatla 1Oo, dtr dit T- und 2-Koordinattn- Rotationa- und BtaohltunigungaauadrUokt tinftlart, τοη ata Aufhftngungapunkt ua tintn Torbtetiaattn Abatand auf dit Mittt dbata Koordinattneyattae iu Ttraohoban* Venn dit Naaatnaitttlpunktt dtr fräghtltatltatntt dtr Kreisel 10a und 1Oo nloht in tntgtgtngtaettttr Sichtung in btsug auf dan Uraprung dta BtBugekoordinattneyeteae rtrtohobtn wären, würden dit Auedrüokt A(Z) dit gleiohe Polarität aufwtletB und dtr Auedruok ö(E) + A(Z) konnte nioht gttrtnnt wtrdtn. Wie eioh aue dtr in Yig. 7 dargeetell· ttn Sobaltung trgibt, können dit Rotationa- und Btaohltunigungaauegangeeignale, dit τοη jtdta Ireieel 10a, 10b und 1Oo erttugt wtrdtn, dtaodulitrt und gtaitoht werden, daait alle aeohe HotationeundBtBobleunigungaTträndtrliohtn erhalten werden. Ba die Toraionaaohiene einta jedtn Xräghtltttltatntta einee jeden Kreisela senkrecht tür anderen liegt, ergibt eioh, daß alle eeohc Auedrücke ait der Frequens 2H eliainiert (und ia Bedarfefalle aufgelöst) werden können. Die Ausgangssignale, die an den AneohlUssen 71, 71', 71" ι 73t 73', 73'* TerfUgbar eind, können in die I-, Y-, Z-Drehaoaentanordnungaanaohlüaee 911 931 95 rliokgefUhrt werden, oder sie können ait dtn Drthtinrlohtungtn einer Trägheitsplattfora gekoppelt werden wie sie in der Torerwähnten Patentanaeldung dargestellt lat, oder aber sie können in elnea Rechner sur Weiterrerarbeitung geapeiohert werden. *^AD ORIGINAL

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Claims (1)

Patentansprüche t

1. Kreieelträfhelteinetruaemt, dadureh gekonnselohasti das wenigsten· ■wel Iragheiteeleaente (26, 26*) drehbar ua eine geaeinaaae Spin· aclie· (20) angeordnet sind und dai i»dee trägheiteeleaent in der Velee befeetlgt let, dag ee eine Tibrationstevegung ua eine Aon·· (2Θ, 28') au·fuhren kann, die la Winkel iur Sflnaohee rereohoben let.

2. Inetruaent nach Anepruoh 1, dadurch gekennieiohnet, dai einseihe AbfUhlanordnungen (40» 40') rorgeeehen sind, die auf die Tlbratlone* bewegung ein·· jeden fraghelteeleaentee (26, 26^f) anepreohen und Signale erzeugen, die der Tlbratiomtbewegumg e&tepreohen»

3* Xnetruaent nach Anspruch 2, dadurch gekennseichaet, das «ine Schalt* anordnung (50» 50') alt den AbfUhlanordnungen (40, 40') gekoppelt let und auf deren Signale sur IrBeugung τοη Ausgangeeignalen an» eprloht, die die WinkelTereohiebung der geaeineaaen Vellenaohee (20) des trägheiteinetruaentes darstellen.

4. Inetruaent nach Anepruoh 3, daduroh gekennseiohnet, das einsein· Drehaoaentanordnuagen (6t_f 62') Torgeeehen eind, die auf jede·

Iräghelteelenent (26, 26') einwirken.

5. In·trueent naoh Anepruoh 3, daduroh gekennselehnet, daß eine Schalt· anordnung (70, 70·) ie wesentlichen die loaponenten der Auegang·- elgnale eliainiert, die τοη den auf die Srftghelteelenente (26, 26«) einwirkenden Tlbrationekräften Terureaoht werden.

6. Instrument nach Aneprüohen 4 und 5, daduroh fekennseichiiet, daß die Schaltung (70, 70*) eua Eliminieren der Signalkoaponenten der

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Yibrationekräfte getrennt· Signale erzeugt, dit die Yibrationskräfte darstellen, welohe auf dl« Trägheitselemente (26, 26') einwirken, wobei die getrennten Signale den Drehmoaentanordnungen (62, 62*) aufgegeben werden, daiiit die Tibrationebewegung der Trttgheitseleaente, die durch die Yibrationekräfte verursaoht werden, etwa kontinuierlich auf lull gebracht werden.

7» Instrument nach JLnipruch 1 oder einen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dafi jede* IrÄgheitseleaent (26, 26») eo befestigt ist, daß es eine Tibrationsbewegung um eine Ach»· (28, 28·) »übführen kann, die etwa senkrecht zur Spinaohse (20) orientiert ist.

8. Instrument nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Yibrationsaohsen der Trägheitselemente (26, 26») auf einer ge-■einsamen Welle etwa im rechten Winkel zueinander orientiert sind.

9. Instrument mit wenigstens einem Trägheitselement, das drehbar um eine Spinachse befestigt ist und eine Yibrationsbewegung um eine Achse ausführen kann, die in Winkel but Spinachse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dafi der Massenmittelpunkt des Trägheitselementes gegenüber der Vibrationsacheβ verschoben ist.

10. Instrument nach Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, das wenigstens zwei Irägheitseleeente (26, 26') rorgesehen sind, und daß der Massenmittelpunkt (CM) wenigstens eines der Srägheitβelemente (26·) gegenüber der Yibrationsaohse (28*) rersohoben ist.

11. Instrument nach Anspruch 10, daduroh gekennzeichnet» daß eine Schaltanordnung (50, 50', 54) auf die Yibrationsbewegung de· Trägheitselementes anspricht und Ausgangssignal· erzeugt, die dem Trag· heitsinetrument aufgegebenen Beschleunigungen entsprechen.

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12. Instrument naoh Anspruoh 11, dadurch gekennaeiohnet, dafl eine Schaltanordnung (90, 90') auf das Trägheiteelement einwirkt und auf dlt Signalt anspricht, dlt die Beschleunigung darstellen, üb die Yibrationebewegung dea Trägheitselementes, die duroh die Beschleunigung verursacht wird, etwa kontinuierlich auf lull iu bringen.

13. Instrument nach Ansprüchen 10, 11 oder 12, daduroh gekennzeichnet, daß die Massenmittelpunkte (CM) wenigstens iweier Trägheiteeleaente (26, 26') in entgegengesetsten Richtungen in beiug auf ihre entsprechenden Yibrationaaohsen (23, 28·) verschoben sind.

14. Instrument nach Anspruch 10, daduroh gekennzeichnet, daß drei Trägheitselemente (26, 26', 26'·) vorgesehen sind, von denen swei (26, 26'*) so angeordnet sind, dafl sie eine Vibrationsbewegung ua Achsen (28, 28··) durchführen können, die parallel aueinander und senkrecht sur Achse der Vlbrationsbewegung des dritten Trägheitselementes (26*) verlaufen, und dafl der Massenmittelpunkt (CM) eines der drei Trägheltselenente aus der Yibrationsachse (28) verschoben ist.

15* TrägheitefUhrungssystem, gekennsti^ntt duroh eine Vielsahl von Kreiselträgheitsgeräten nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, die auf einer stabilierbaren Einrichtung angeordnet sind.

16. Trägheitsführungssystee nach Anspruch 15, daduroh gekennseiohnet, da3 der Massenmittelpunkt wenigstens eines der Trägheitselemente in Jedem der Kreisel aus der Vibrationeaohse verschoben ist.

17· TrägheitefUhrungssystem nach Anspruch 15» dadurch gekennseiohnet, daa drei Kreiselträgheltsinitrumente (10a, 10b, lOo) vorgesehen

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1 5232Ί 3

aind, daran drei Spinachβen ein Syatee τοη Koordinatenachsen (X, T, Z) alt ein·· geaeinaaaen Schnittpunkt (0) ausbilden, dafl dar Maeitnaitttlpunkt wanlgatana alnaa (10c) der Träghaittalaiient· alnae dar Kralaallnttruaanta gagan dan ganeintanen Schnittpunkt dar Aohsan raraohoben ist, und daB dar Maeetnnittelpunkt wenigettn· ein·· (10a) dar Trägheit·!eaanta ain·· anderen Kreiaelinatrua«nt·· ▼on des geaeinaaaen Sohnittpunkt dar Aohaen weg rerschoben ist.

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