DE1623494A1

DE1623494A1 - Kreisel

Info

Publication number: DE1623494A1
Application number: DE19671623494
Authority: DE
Inventors: Ambrosini Leonard R
Original assignee: Lear Siegler Inc
Current assignee: Lear Siegler Inc
Priority date: 1966-02-23
Filing date: 1967-02-18
Publication date: 1971-05-13
Also published as: GB1175863A; US3512264A; SE328421B; BE694535A; CH455305A

Description

LEAR SIEGLER, INC., Santa Monica, Staat Kalifornien, (V.St.A.)

Kreisel

Die vorliegende Erfindung betrifft Vermessungsinstrumente und, spezieller ausgedrückt, ein Instrument zum automatischen Bestimmen der wahren Nordrichtung, ohne daß dabei ein Überschwingen stattfindet.

Bekanntlich rotiert die Erde um ihre Achse mit einer Geschwindigkeit von 15° pro Stunde. Ein frei aufgehängter Kreisel, der auf der Erdoberfläche steht und einen Rotor hat, der mit hohen Drehzahlen um eine horizontale Kreiselachse rotiert, bewegt sich aufgrund der Präzession derart, daß sich die Kreieelachse zu der horizontalen Komponente der Drehgeschwindigkeit

Unterlagen .(Art /5 1 Abs. 21:, l Satz Z des Änderungen v. 4. 9.1947)

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der Erde ausrichtet.. Durch dieses Ausrichten der Kreiselachse mit: der horizontalen Komponente der Drehgeschwindigkeit der Erde wird die wahre Nord-Süd-Richtuna festgestellt«

Selbst bei den heutigen außerordentlich weit entwickelten Kreiseln dieser Art wirken starke Drehmomente, die der Kreiselpräsession besüglich der horizontalen Komponente der Drehbewegung der Erde entgegengerichtet sind. Diese Momente, die häufig auch als parasitäre Momente bezeichnet werden, sind von unkontrollierbarer und nicht beeinflußbarer Natur» Derartige parasitäre Momente entstehen durch die vielfältigen Störungen des Kreiselgerätes, insbesondere durch Schock-, Vibrations- und Magneteinwirkungen von Magnetfeldern, die innerhalb und außerhalb des Instrumentes liegen können und schließlich durch Temperaturänderungen innerhalb des Instrumentes. Zusätzlich entstehen derartige Momentedie einem exakten Ausrichten der Kreiselachse bezüglich der Nord-Süd-Richtung entgegengerichtet sind, auch durctt die Stromzuführungs leitungen, die den eigentlichen Kreisel mit einer außen liegenden Stromquelle verbinden. Diese Leitungen sind mechanische Elemente, die sich verdrehen und die Genauigkeit des Instrumentes beeinträchtigen. Um die Einflüsse der parasitären Momente auszuschalten, sind die verschiedensten Losungen bekannt geworden.

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Ein weit durchentwickelter Kreisel mit einem optischen Anzeigesystem ist beispielsweise in der Zeitschrift "Missiles and Rockets" vom 28. Dezember 1959 beschrieben. Bei diesem Kreisel werden die aufgrund der Torrosion eines stählernen Tragbandes entstehenden Wirkungen mit Hilfe einer Servo~i^?olgesteuerung ausgeschaltet, welche eine obere Bandkleau&esr synchron zu den Präzessionsbevregungen des Kreisels verdreht. Bei diesem Kreisel werden Stromzuführung*»! ia der Form dünner Silberbänder verwendet. Diese Bänder werden jedoch entweder verdrillt oder in Spiralform verwendet. Es hat sich gezeigt, daß derartig geformte Leiter das Problem der parasitären Momente vergrößern, und daß dieses Problem nur dadurch beseitigt v/erden kann, daß man Batterien verwendet, die innerhalb des eigentlichen Kreisels angeordnet sind. Diese Lösung ist jedoch in den meisten Fällen, insbesondere für Vermessungsinstrumente, nicht zufriedenstellend, weil sie die EinsatzmÖglichlceiten derartiger Instrumente wegen der häufig erforderlichen Nachladung der Batterien beeinträchtige. Hinzu kommt, daß diese Lösung ein entsprechend häufiges Arretieren und wieder Freigeben des Kreisels verbunden mit einem Auseinanderbau des Instrumentes erfordert, um die innen angeordneten Batterien zu ersetzen. Derartige interne Batterien erhöhen außerdem die Hasse und das Gewicht, das an einem besonders kritischen Aufhängepunkt innerhalb des Vermessungsinstrumentes aufgehängt werden muß.

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Eine weitere, bislang mit den bekannten Instrumenten j

noch nicht gelöste Schwierigkeit besteht darin, daß j

sich die Kreiselachse nicht schnell in die Nordrichtung ]

einstellt. Die Kreiselachse schwingt vielmehr laufend [ tun die Nordrichtung hin und her und gelangt bei ungedämpften Instrumenten , erst nach vielen Stunden oder

sogar Tagen zur Ruhe, so daß diese Zeit für den Betrieb j

verloren geht«, Um diese lange Verzögerung beim Bestim- i

men der -Hordrichtung zu vermeiden, sind ebenfalls schon >

viele Vorschläge gemacht worden. Eine typische Lösung '

dieses Problems? besteht darin, daß eine verhältnismäßig j

aufwendige optische Abtasteinrichtung verwendet wird, )

die die Schwingungsmaxima der Kreiselachse beiderseits j

des Meridians feststellt. Ein geübter Techniker kann
aus den Extremwerten den Mittelwert mathematisch bestimmen und damit die Meridianrichtung festlegen. Diese
optischen Lösungen sind jedoch kostspielig und schwer,
so daß sie im, allgemeinen für Vermessungszwecke ungeeignet sind. Hinzu kommt, daß die Genauigkeit bei. der
Bestimmung der Meridianrichtung mit Hilfe derartiger
optischer Abtastvorrichtungen zum gewissen Grade von Γ

dem Können der Person abhängt, die die Maximalausschläge j der Kreiselachse abliest. Auf mechanischem Wege arbei- ι

tende Lösungsvorschläge einschließlich von Flüssigkeit»-
dämpfungen oder magnetische Dämpfungen und manuelle
Dämpfung haben im allgemeinen allenfalls beschränkte

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Wirksamkeit gehabt, weil viele dieser Vorrichtungen der Bewegung der Kreiselachse entgegengerichtet arbeiteten und demgemäß verhinderten, daß sich der Kreisel exakt in die wahre Nordrichtung einstellte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu—

I gründe, die erkannten Schwierigkeiten und Nachteile

bekannter Kreisel zu beseitigen_o Diese Aufgabe soll durch eine verbesserte Technik bei der Elimination der

ι -

': - Wirkung der parasitären Momente mit einem frei aufge— I hängten Kreisel gelost werden, der elektronisch auto« : matisch gedampft wird, so daß sich die Kreiselachse I ohne der Präzession entgegengerichtete Momente in die ? Wordrichtung einstellen kann.

.. Dazu geht die Erfindung aus von einem pendelnd aufge-

I hängten, sich in Nordrichtung einstellenden Instrument

ι mit einem folgegesteuerten Behälter, in dem ein Kreisel

I untergebracht ist, der einen elektrisch betriebenen

I Rotor hat» welcher um eine horizontale Kreiselachse

) rotiert, mit einer Pendellagerung zum Abstützen des

i ICreiseis innerhalb des Behälters derart, daß die Krei-

! seiachse des Rotors um eine vertikale Achse in Abhän-

\ gigkeit von der aufgrund der Horizontalkomponente der

j Drehgeschwindigkeit der Erde bev;irkten Präzession ver-

\ drehbar ist, und mit einem zwischen dem Kreisel und

/ dem folgegesteuerten Behälter vorgesehenen Aufnehmer

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zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das der Richtung und der Größe der Bewegung der Kreiselachse in bezug auf die vertikale Achse proportional ist.

Bei einem solchen Instrument wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein Signalutnsetzer an den Aufnehmer angeschlossen int, der das von dem Aufnehmer abgegebene Signal in ein Signal umsetzt, das der Geschwindigkeit der Bewegung der Kreiselachse in bezug auf die vertikale Achse proportional ist; und daß ein Drehkrafterzeuger an den Ausgang des Signalumsetzers angeschlossen und zwischen Kreinelgeliäuse sowie folgegesteuertem Behälter gekoppelt ist, um in Abhängigkeit von dem elektrischen Geschwindigkeitssignal ein entgegengerichtetes Moment urn die vertikale Achse zu erzeugen, das die Geschwindigkeit der Kreiselächaenbewegung beim Erreichen der Nord-Süd-Richtung auf den Wert Null reduziert.

Eine vorteilhafte Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Kreisel zeichnet sich dadurch aus, daß der Drehkrafterzeuger eine erste elektromagnetische Ringspule aufweist, die entweder an dem Kreisel oder dem folgegesteuerten Behälter befestigt ist und deren Achse senkrecht auf der vertikalen Achse steht, um ein erstes Magnetfeld mit im wesentlichen horizontalen Feldlinien zu erzeugen; υηά daß der Drehkraft er zeuger sine zweit«

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elektromagnetische Ringspule aufweist, deren Achse mit der Achse der ersten Ringspule in einer Ebene liegt, und die entweder an dem folgegesteuerten Behälter oder cn dem Kreisel befestigt ist, wobei die zweite Ringspule so gehaltert: ist, daß beide Ringspulen frei um die vertikale JVchse drehbar sind, und wobei die zweite Ringspule ein zweiter, im wesentlichen in horizontaler Richtung liegendes Hagnetfeld er ζ-äugt, dessen Feldlinien etwa senkrecht su den Feldlinien der ersten Ringspule verlaufen und der Feldstärke nach proportional zu dem elektrischen Geschviindigkeitssignal derart variabel sind, daß sie einer Bewegung der zweiten Ringspule relativ zur ersten entgegengerichtet sind« '

Da auch die Stromsuführungsleitungen für den eigentlichen Kreisel eine genaue Ausrichtung der Kreiselachse beeinträchtigen, sind diese Leitungen in vorteilhafter Weise von zwei spiegelbildlich angeordneten halbkreisförmigen Leiterbändern gebildet, die in einer gemeinsamen, die vertikale Achse einschließenden, vertikalen Ebene liegen und zwischen den eigentlichen Kreisel und den folgegesteuerten Behälter für die Zuführung elektrischer Energie zum Kreiselstator geschaltet sind« In vorteilhafter Heise liegen dabei die geometrischen Mittelpunkte beider Halbkreise der Leiterbänder in horizontaler Richtung in der genannten, vertikalen Ebene auf sich gegenüberliegenden Seiten der vertikalen Achse

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und haben einen bestimmten Radius, wobei das Verhältnis des jeweiligen Abstandes der Halbkreis-Mittelpunkte
von der vertikalen Achse ssu dem Radius den Wert Tf/2
hat.

Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Kreisels läßt

sich weiterhin ohna großen Zusatzaufwand durch eine ;

Kompensations«* und Eich vor richtung erhöhen, die die

Auswirkung einer relativen Verdrehung zwischen Kreisel

und folgagesteuertem Behälter eliminiert. Zu diesem

Zweck hat der Kreisel eine federnde, in der vertikalen

Achse liegende Aufhängung, deren eines Ende für eine i

gesteuerte Verdrehung in einer Scheibe, und deren ande- (

res Ende an einem Teil des Kreiselgehäuses befestigt

ist und den Kreisel frei von Momenten aufgrund der :

Wirkung der Aufhängung und der Leiterbänder pendelnd \

abstützt, wenn der Kreiselrotor ruht; dabei wird .ein

von dem Aufnehmer erzeugtes elektrisches Eichsignal j

orr.eugi:, das bes. isr-oIf-äuäerA Kreisel jeusm Hückstell— ·

" ■ i

moment An der Aufhe'ngyng υ-rooortiona! ist« Mit diesem |

Eichsignal wird eine Av&richtvorrichtung gesteuert, j

die auf das Eichsignal anspricht, mechanisch mit der ?

Aufhängung gekuppelt ist und diese entgegen der Rieh- · tung des Rückstellmomentes verdreht·

Die Vorteile <5.e-i: srfindungsgenaßen Lösung ergeben sich ϊ

aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungs- ]

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beispieles der Erfindung, das In den Zeichnungen dargestellt ist. Es aeigen ,

Flg. 1 einen Längsschnitt durch das erflndungegemäße Kreiselinstrument;

Fig. IA einen Querschnitt entlang der Linie lA-lA in Figur 1;

Fig« 2 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Gerätes, aufgebaut auf einen Dreibein;

Fig. 3 zwei Kurvenverläufe zur Darstellung der Bewegung der Kreiselachse beim Suchen< der Hordrichtung; '

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Drehkrafterzeuger entlang der Linie 4-4 in Figur 1; und

Fig. 5 die Aneicht eines der halbkreisförmigen Leiterbänder nach dessen Verformung in eine Spirale·

Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Nord-suchende Instrument 10 ist von einem Gehäuse 11 umschlossen, das auf einem Dreibein 9 befestigt ist. Die Beine des Dreibeins 9 sind am Gehäuse 11 derart befestigt und* sie sind derart aufgestellt, daß sich ihre Längsachsen in einem Punkt 8 schneiden, der gleichzeitig der Aufhängepunkt für einen pendelnd aufgehängten Kreisel 25 (Figur 1) 1st. Jegliche Art von Vibrationen, die das Instrument 10 erschüttern könnten, können jedoch den Aufhängepunkt 8 nicht aus seiner Ausgangsstellung verschieben, wie es mit den gestrichelten Linien 7 in Figur 2 gezeigt 1st. Zn der nachstehend noch genau beschriebenen Weise bewirkt dl« feste Lage des Aufhängepunktes 8 eine erhöhte

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Genauigkeit der Einstellung des Instrumentes 10 auf einen Meridian·

Das in Figur 1 nur teilweise dargestellte Gehäuse 11 ist mit einem oberen Lager 12 und einem unteren Lager ausgerüstet, in denen ein zylindrii.cher Außenbehälter gelagert ist. Bei diesen Lagern handelt es sich um bekannte Lager mit niedrigem Reibungsbeiwert, die ein freies Rotieren des Außenbehälters 15 um eine zentrale vertikale Achse 16 gestatten· Zitti Verdrehen des Außenbehälters um seine vertikale Acl>se 16 kann ein in einer horizontalen Ebene am AuOenbehSlter befestigtes Kegelrad 17 dienen, das in ein entsprechendes, an einem Motor 20 befestigtes Kegelantriebsrad Ib eingreift. Selbstverständlich können auch andere geeior>ete Antriebe und Übertragungselemente Verwendung finde?*. Die gesteuerte Rotation des Außenbehälters 15 um seine vertikale Achse 16 wird nachstehend noch genau beschrie * ben.

Innerhalb des AußenbehSlters 15 ist der Kreisel 25 pendelnd aufgehängt. Dieser Pendelkreisel 25 hat einen eingeschlossenen Stator 26, der den Kreiselrotor 24 mit sehr hohen Drehsahlen um eine horizontale Drehachse 27 antreibt. Die zum Antrieb des Kreiselrotor· benötigte elektrisch· Energie wird Über Leitungen 28 zugeführt, die vom Stator 26 über im Deck·! «Ines

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zylindrischen Innenbehälter* 30 vorgesehene Durchführungen 32 zu zwei gekrüminten Leiterbändern 29 führen· Diese gekrümmten Leiterbänder 29 sind federnd vorgespannt und elektrisch en weiteren Durchführungen 31 befestigt, die in der oberen Abdeckung des AuQenbehälters 15 isoliert eingesetzt sind. Das erfindungsgemäße Instrument kann entweder mit Gleichstrom oder mit wechselstrom betrieben werden. Die Art des Stromes hängt von der Wahl des Stators sowie der noch beschriebenen anderen Bauteile ab, die alle sowohl für Gleichstrom- wie auch für Wechselstrombetrieb erhältlich sind.

Am Deckel des Innenbehälters 3D sind zwei Aufnehmer 22 befestigt. Jeder Aufnehmer besteht aus einem Hagnet 22a mit doppeltem Spalt, In dem eine runde oder eckige Spule 23 liegt. In ihrer !tage im Luftspalt wird die Spule 23 von einem winkel 23a gehalten, der an der Innenseite des Außenbehälters 15 befestigt ist. Auf die Aufnehmer 22 sind Spulen gewickelt, die Strom führen, so daß bei einem Auswandern der Aufnehmerspulen 23 aus der Mitte des Luftspaltes eine EHK in den Aufnehmerspulen 23 entsteht, die als Fehlersignal verwendet wird. Dieses Fehlersignal gelangt über eine Verbindungsleitung zu einem Verstärker 45. Es würde an sich natürlich genügen, nur einen einzigen Aufnehmer 22 vorzusehen; in der beschriebenen Ausführungeform der Erfindung werden jedoch

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zwei Aufnehmer verwendet, weil dadurch das Fehler signal t

vergrößert wird und die Aufhängung des Kreisels 25 exakt ,

■ · ■ - ■ f

gleichmäßig belastet ist. \

1 • 1

Der Innenbehälter 30 für den Kreisel 25 ist durch eine ι

Trennwand 33 in eine untere Kammer 34 und eine obere Kammer 35 getrennt. Diese Kammern können als Rotorkammer 35 und Drehkrafterzeuger-Kanuner 34 bezeichnet werden. Die Kammern können ebenso wie der Behälter 15 1

P mit jedem geeigneten Gas gefüllt sein. In der Kammer 1

! 34 ist ein Drehkrafterzeuger 36 angeordnet, von dem /

eine äußere Ringspule 37 mit Hilfe von Klammern 38 ■

■ . ■ \

feststehend an der Trennwand 33 befestigt ist. Inner- \

halb der Öffnung der Ringspule 37 liegt eine ähnliche /

Ringspule 39, deren vertikale Ebene quer zur vertikalen \

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Ebene der Ringspule 37 verläuft. Der Außendurchmesser \

der inneren Ringspüle 39 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der äußeren Ringspule 37, so daß sich die innere Spule frei in der äußeren Spule bewegen kann. Die innere Ringspule 39 ist mit Hilfe eines Stützarmes 41 fest an der Innenfläche des Außenbehälters 15 \ befestigt. Der StUtzarm 41 ist in Längsrichtung durchbohrt. Diese Bohrung dient zur Aufnahme von elektrischen Verblndungsleitungen zwischen der Spule 39, dem Verstärker 45 und einem Drehgeschwindigkeits-Generator 46. Diese Teile und ihre Verbindungen sind nachstehend jedoch noch

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; im einseinen erläutert. In der Wand des Innenbehälters 30 ist eine geeignete öffnung 42 vorgesehen, durch die der Stützturm 41 hindurchragt und sich frei um die ver-

. tikale Achse 16 drehen kann, wenn eine Relativbewegung

\ zwischen Innen- und Außengehäuse 30 bzw. 15 stattfindet.

In der Darstellung gemäß Figur 1 hängt der Pendelkreisel 25 frei, weil ein zum Halten des Kreisels vorgesehener Arretierungsdorn 52 nicht in Berührung mit einem ent-

, ' sprechend ausgebildeten Befestigungssitz am oberen Ende des Innenbehälters 30 steht.

Am Befestigungssitz 51 ist das eine Ende eines Tragbandes 55 befestigt, dessen anderes Ende mit einer Scheibe 56 verbunden 1st. Der Arretierungsdorn 52 ist mit einer axialen Bohrung versehen, durch die das Trag- \ band 55 hindurchgeführt ist. Der Arretierungsdorn 52 I hat an seinem oberen Ende einen eingedrehten Ansatz, / über den eine zylindrische Feder geschoben 1st. Das

andere Ende der Feder ist über eine ähnliche Eindrehung « der Scheibe 56 geschoben. Die Scheibe 56, die Feder 57 ! und der Arretierungsdorn 52 werden von einer Zylinder-

I hülse 58 umgeben, die um die vertikale Achse 16 relativ \ drehbar zum Ansatz 14 des Außenbehälters 15 in Lagern

j gehalten 1st. Die Zylinderhülse 58 hat gemäß Figur IA

I zwei Llngsnuten, dia an den gegenüberliegenden Seiten

1 der Hülse angebracht sind und entsprechend ausgearbeitete

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Längsrippen des Arretierungsdornes 52 verschiebbar aufnehmen. Der Arretierungsdorn 52 kann auf diese Weise innerhalb der Zylinderhüls· 58 mit Hilfe einer nicht dargestellten bekannten Hebel- oder Hagnetbetätigung vertikal verschoben werden. Die Zylinderhülse 58 erstreckt sich gemäß Figur 1 durch eine öffnung im Ansatz 14 des äußeren Behälters 15 und trägt an ihrem freien Ende ein in geeigneter Weise befestigtes Kegelrad 60. Das Kegelrad 60 steht mit einem Kegelantriebsrad 62 in Verbindung, das von einem Motor 63 antreibbar ist.

Als Verstärker 45 kann jeder geeignete Verstärker mit hochohmigen Eingängen verwendet werden; es sind zwei Eingänge 65, 66 vorgesehen. Über den Eingang 65 gelangt das Signal des bzw. der Aufnehmer 22 und über den Einggang 66 das Ausgangssignal des Drehgeschwindigkeits-Generators 46 zum Verstärker 45. Der Drehgeschwindigkeits-Generator 46 ist mechanisch mit dem Servo-Motor 20 verbunden. Die von den Aufnehmern kommenden Fehlersignale können außerdem mit Hilfe eines von Hand betätigbaren Eichschalters 68 auf den Motor 63 gegeben werden.

Xm Betrieb gelangt Strom von einer Stromquelle Ober gekrUmmt« Leiterbänder 29 zum Stator 26. Der Strom kann entweder ein Gleich- oder ein Wechselstrom sein.

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Sobald der Stator 26 den Kreiselrotor 24 auf dessen Nenndrehzahl gebracht hat, wird der Kreisel 25 durch -vertikale Aufwärtsbewegung des Arretierungsdornes 52 freigegeben. Im Moment der Freigabe wird der Kreisel - sofern die Kreiselachse 27 nicht exakt in Nord-Südrichtung verläuft - aufgrund der Präzession in die Richtung bewegt, die notwendig ist, um die Kreiselachse 27 In Nord-Süd-Richtung auszurichten.

Die Pr&session des Kreisels 25 wird am besten aus Figur 3 deutlich· In dieser Darstellung sind die Nord-Süd und Ost-West Linien gezeigt sowie eine elliptische Bahn 70, auf der die Kreiselachse 27 verlaufen würde, wenn sie ohne Dämpfung in die Nord-Süd-Richtung schwenkt« In Falle einer Dämpfung folgt die Kreiselachse 27 der Kurve 75. Es sei zunächst der Verlauf entlang der ungedämpften Kurve 70 betrachtet, und die Kreiselachse 27 steht in Moment der Freigabe in Punkt 71, d. h., daß die Kreiselachse 27 nicht in Nord-Süd-Richtung verläuft. In diese« Moment wird der pendelnd aufgehängte Kreisel aufgrund der Erddrehung aus seiner Ruhelage bewegt, und es entsteht das durch den Pfeil 72 angedeutete Drehmoment* das in einer horizontalen Ebene wirkt, die senkrecht zur Achse 16 des Instrumentes verläuft. Die Kreiselachse 27 des Kreisels 25 bewegt sich in Nord-Süd-Richtung und dleße Bewegung erzeugt eine Drehgeschwin—

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. is ~.

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digkeit des Kreieel· 25 tin die vertikal.· Achse 16» wodurch der Kreisel wiederum weiter aus «einer Null-Lage ausgelenkt wird. Die Geschwindigkeit der Bewegung der ■ Achse 27 nimmt so lange zu, bis sie die wahre Nord-Süd-Richtung erreicht· Demgemäß hat die Geschwindigkeit der Bewegung der Kreieelachse 27 ihr Maximum beim Durchlaufen der Nord-Süd-Richtung, die Geschwindigkeit nimmt dann wieder ab, während die Achue sich in die Östliche . Richtung bewegt» Sofern keine automatische Dämpfung verwendet wird, wird der Kreisel 25 dauernd um die Nord-Süd-Rlchtung oszillieren und diese Schwingungen verlaufen kontinuierlich entlang der in Figur 3 gezeigten elliptischen Bahn VO. Sofern keine Dampfung Verwendet wird, setzt die .(reiselachse 27 ihre Schwingungen Über viele Stunden und häufig sogar Ober mehrere Tage hinweg fort, bevor sie sich in der wahren Nord-SÜd-Richtung ausrichtet»

ι Die Wirkung der automatischen Däiipfungselnrichtung der Erfindung ist in Figur 3 d\urch d*n pfad 75 angedeutet» denn die Kreiselachse 27 folgt mit der automatischen Dämpfung nicht dem elliptischen rf ad 70, sondern erreicht die wahre Nord-SÜd-Richtiuvi mit einer Geschwindigkeit von Null und ohne Überschwingen· Der erfindungsgaa&ße Kreisel erreicht wegen tfer besonderen automatischen Dämpfung die Nord-Süd-Ricntung innerhalb

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weniger Minuten, während bisher bis zum endgültigen Ausschwingen Stunden und in einigen Fällen sogar Tage benötigt wurden.

Die automatische Dämpfung arbeitet wie folgt: Sobald der Kreisel 25 freigegeben wird, beginnt die Präzession der Kreiselachse 27 um die vertikale Achse 16 in der beschriebenen Weise. Aufgrund dieser Drehbewegung wird das Tragband 55 um einen geringen Winkel verdreht. In ihrer Ausgangsstellung liegen die Spulen 23 der Aufnehmer in der Mitte der Elektromagneten 22a, so daß in der Ausgängsstellung kein Fehlersignal von den Aufnehmern 22 abgegeben wird. Aufgrund der Präzession des Kreisels 25 verschieben sich die Sculen 23 jedoch geringfügig aus ihrer Ausgangsposition in bezug auf die Elektromagneten 22, so daß in diesen Spulen ein Fahlersignal erzeugt wird. Das Fehlersignal ist proportional zur Winkeldifferenz zwischen dem Außenbehälter 16 und de« Innenbehälter 30. Dieses Fehlersignal gelangt sum Eingang 65 des Verstärkers 45, wird dort verstärkt und dient anschließend zum Antreiben des Servo-Motors 20, der ein Drehmoment erzeugt, das ausreicht, ua den Außenbehälter 15 wieder gegenüber dem Innenbehälter 30 auszurichten.

Mit diesen Mitteln wird eine Folgesteuerung erreicht, die den Außenbehälter 15 zwingt, den Bewegungen des

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Innenbehälters 30 sy folgen. Die Bewegungen des Innenbehälter s 30 werden ihrerseits von der Präzession des pendelnd aufgehängten Kreisels 25 bewirkt, der sich in Nord-Süd-Richtung einzustellen versucht. Demzufolge folgt der Außenbehälter 15 der Bewegung der Kreiselachse 27 des Kreisels 25 während der Bewegung um die vertikale Achse 16. An den Servo-Motor 20 1st der Drehgeschwindigkeit s-Generator 46 angeschlossen, der von jeder beliebigen bekannten Ausführung sein kann. Dieser Drehgeschwindlgkeits-Generator 46 wird von dem Servo-Motor 20 angetrieben und liefert ein elektrisches Ausgangssignal, das der Drehgeschwindigkeit des Servo-Motor β 20 proportional ist. Dieses Ausgangssignal des Drehgeechwlndigkeits-Generators 46 wird auf den Drehkrafter zeuger 36 gegeben, der in der Kanmer 34 des Kreisels befestigt ist·

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Drehkrafterzeugers 36 und der von ihm bewirkten Dämpfung ist der Drehkrafterzeuger in Figur 4 im Schnitt dargestellt. In dieser Darstellung entspricht der Pfeil 76 mit der Bezeichnung Ό der WinkelVerlagerung des Kreisels 25, wlhrend die Kreiselachse 27 in die Nord-Süd-Rlchtung schwenkt. Der Drehgeschwindigkeits-Generator 46 liefert erflndungsgenäß ein elektrisches Signal an den Drehkrafterzeuger 36, wodurch ein Drehmoment auf den Innenbe-

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halter 30 ausgeübt wird, das der WinkelVerlagerung D-entgegengerichtet ist. Dieses Gegenmoment ist in Figur durch den Pfeil 7? mit der Bezeichnung T~ angedeutet. Die Art der Erzeugung des Gegenmomentes T» ist in Figur erläutert, in der die Ringspulen 37 und 39 im Schnitt und in senkrechten Ebenen zueinander stehend gezeigt sind. Die Ringspule 37 ist an der Trennwand 33 befestigt und dadurch fest mit dem Innenbehälter 30 verbunden. Das von der Ringspale 37 erzeugte Magnetfeld ist durch den Pfeil 76 angedeutet. Es sei auch hier darauf hingewiesen, daß dieses Magnetfeld entweder von einem Gleichoder einem Wechselstrom in der Spule 37 erzeugt sein kann, je nach dem, welche Stromart verwendet wird. Xn jedem Falle hat das Hagnetfeld 78 der Ringspule 37 in einem beliebigen Zeitpunkt die angegebene Richtung.

Die Ringspule 39 ist über den Stützarm 41 am Außenbehälter 15 befestigt und erzeugt ein Magnetfeld, das zu demselben Zeitpunkt die durch den Pfeil 79 angedeutete Richtung hat. Die Ringspulen 37 und 39 sind demgemäß so gewickelt, daß die Nord- und Südpole der Magnetfelder 78 und 79 um 90° verschoben sind. Insofern als sich gleichnamige Magnetpole abstoßen, versucht eine Bewegung des Kreisels 25 in Richtung des Pfeiles 76 das Magnetfeld 78 nach links zu verdrehen. Zum selben Zeitpunkt gelangt jedoch das Ausgangssignal vom Dreh-

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geschwindigkeits»>€@nerator 46 phasenrichtig im Falle der Verwendung von Wechselstrom bsw. polaritätsrichtig . im Falle der Verwend\2ng von Gleichstrom auf die Ringspults 39, wodurch die Stärke des quer verlaufenden Magnetfeldes 79 vergrößert wird« Diese Feldstärkever— größerung wirkt einer Bewegung der Spule 37 entgegen, und wegen der Wechselbeziehungen zwischen den beiden Ringspulen wird ein Gegendrehmoment T_c entsprechend dem Pfeil 77 e-rsoutjt. D5.eses Oegenrnoment T_c wirkt kontinuierlich der l/inkelver lagerung D^ entgegen, während der Kreisel 25 die wahre Hörd-Süd-Richtung sucht. Die automatische Dämpfung gemäß der Kurve 75 in Figur 3 stellt sicher, daß sich die Kreiselachse 27 in die Nord-Süd-Richtung so einstellt, daß sie diese Richtung mit einer Geschwindigkeit von Null und ohne Überschwingen erreicht« Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß diese Wirkungsweise, obwohl sie nur für einen bestimmten Zeitpunkt beschrieben wurde, auch für jeden anderen Zeitpunkt gilt, so daß die Dämpfung kontinuierlich wirkt und die Ausrichtung der Kreiselachse 27 in Nord-SÜd-Richtung innerhalb von Minuten gestattet.

Bekanntlich und wie bereits oben erwähnt, ist das Präzessionsmoment, das die Kreiselachse 27 in Nord-Süd-Richtung bringt, außerordentlich gering. Es muß daher

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al lee versucht werden,, den Einfluß von Störungen und anderen unberechenbaren Kräften auszuschalten· Eine besondere Schwierigkeit bei den bekannten Versuchen zum Lösen dieses Problems ergab sich aus der Verwendung von Leiterbändern, die zur Stromzuführung von einer außen liegenden Stromquelle zum Stator 26 verwendet wurden. Derartige Bänder liegen zwischen dem Außen- und Innengehäuse 15, 30. Bei einem erfindungsgemäß aufgebauten Kreisel v/erden zwei dünne, flache Leiterbänder verwendet, die eine echte Halbkreisform haben und mit ihren Kreisöffnungen von dem Tragband wegzeigen. Diese gekrümmten Leiterbänder 29 liegen in einer Längsebene, die mit der vertikalen Achse 16 und dadurch auch mit dem Tragband 55 zusammenfällt. Die gekrümmten Leiterbänder 29 können aus einem Material hergestellt sein, das aus solchen Materialien ausgewählt wird, wie z.B. eine Phosphor-Bronze-Legierung oder ähnliche Legierungen, wie z.B. Silber-Kupfer oder Beryllium-Kupier, um nur einige Beispiele zu nennen. Wenn diese Materialien in die Form eines flachen, dünnen Bandes gebracht und in der dargestellten Weise gekrümmt werden, haben sie Federeigenschaften, die die Leiterbänder wieder in ihre anfängliche flache und ausgedehnte Form zurückbringen wollen. Die Leiterbänder stützen sich daher federnd zwischen den Durchführungen 31 und 32 auf beiden Seiten des Tragbandee 55 ab. Di·

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entsprechenden Federkräfte sind den Elastizitätsmodulen des Materials proportional, und können durch geeignete Auswahl eine bestimmte Größe erhalten.

Bei einer fluchtenden Anordnung von Innen- und Außenbehälter 30, 15 entsprechend der exakten Nord-Süd-Lage der Kreiselachse.27 haben die Leiterbänder 29 die Form von Rücken an Rücken liegenden Halbkreisen. Wegen ihrer Lage auf beiden Seiten des Tragbandes 55 und in derselben Längsebene wie das Tragband befinden sich die Kräfte auf den Kreisel 25 im Gleichgewicht. Sobald jedoch der Innen- gegen den Außenbehälter um die vertikale Achse 16 verdreht wird, bewirkt diese Winkelverdrehung eine Verformung der Leiterbänder 29 aus ihrer anfänglichen Halbkreisform in eine Spiralform. Jedes Leiterband nimmt daher als Ergebnis der Winkelverdrehung Q gemäß Figur 5 die Form einer Hälfte einer Spiralschleife an· Bildet man das Verhältnis -, worin r der Krümmungsradius des Leiterbandes und R der Abstand des Kreismittelpunktes vom Tragband 55 ist, und sorgt man dafür, daß dieses Verhältnis den wert ΤΓ/2 hat, dann übt jeder Abschnitt der Spiralschleife dieselbe Kraft aus.wie jeder andere Abschnitt der Spiralschleife· An jedem Ende des Leiterbandes wirkt daher eine Kraft, die das Leiterband in seine Halbkreisform zurückführen will. Diese Kraft, die im wesentlichen von dem

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Torrojiionsinodul des Leifefrbaadmaterials abhängt ₉ kann so ausgewählt-werden, daß sie gleich und entgegsngerieniet.der Federkraft ist, die die halbkreisförmigen Leiterbänäer 29 in ihre anfängliche flache, ausgestreckte Position -"zurückbringen will α Dies® Kräfte überlag<2rn einander mit dem Ergebnis, daß das resultierende Moment den Wert Null hat« Demaufolgen können die Störmomente der bekannten I>eiterbänder durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Leiterbänder ausgeschaltet werden·

Dia Genauigkeit des erfindungsgemäßen Kreisels bei der Einstellung in Nord-Süd-Richtung wird gegenüber dem Stand der Technik stark dadurch erhöht* daß die Folgesteuerung die Auswirkung der von dem verdrehten Tragband 55 herrührende Rückstellkraft beseitigt, und daß die Leiterbändor w&hrenä der Bewegung des Kreisels keine Störkräfte bsw. -moaiente-- ausüben. Wie oben schon erwähnt, gibt gs eine erhebliche Anzahl von Paktoren bei den bekannten Kreiselgeräten, die kritisch waren und zu Schwierigkeiten bei der Bestimmung der wahren Nord-Richtung führten_c Zu diesen Schwierigkeiten gehören Temperaturschwankungen zwischen den verschiedenen Teilen des Instrumentes während es in Betrieb ist, es

gehören ferner Vibrationen dazu, die in dem unmittelbaren Aufstel!bereich des Instrumentes wirken, und es gehören Störroagnetfelder dazu, die vom Betrieb der

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@lasi©Xffi@si Teile des Kreisels selbst herrühren und die außerdem an d@n verschiedenen Aufstellorten des Kreisels herrschen. Hinzu kommt, daß durch wiederholtes Arretieren und Lösen d@g Kreisels Kräfte auf die Aufhängung ausgeübt werden, die die Parameter des Tragbandes verändern. Diese Veränderungen haben bei den bekannten Kreisel» geräten häufig zu Ongenauigkeiten geführt· Alle diese verschiedenen Nachteile in der Genauigkeit und im Betrieb der bekannten Kreiselgeräte werden durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Gerätes vermieden.

Für die Fälle, in denen Bewegungen in vertikaler Ebene stattfinden, die zu einem pendelnden Schwingen des Kreisele 25 führen könnten, wird der Abstand zwischen der Außenwand des Innenbehälters 30 und der Innenwand des Außenbehälters 15 sehr klein gemacht. Dieser kleine Abstand oder Spalt beispielsweise kann in der Größenordnung von 0,9 mm liegen und mit Luft oder einem schweren Gas gefüllt sein. Ein solcher Luftspalt ist groß genug, um die geringen Drehbewegungen während der Präzession des Kreisels zu gestatten, er ist jedoch klein genug, um größere vertikale Bewegungen effektiv au dämpfen.

Häufig bestehen magnetische Differenzen zwischen zwei Teilen des Instrumentes, während der Kreisel 25 die

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Nord-Richtung sucht. Diese Differenzen der magnetischen Kopplung werden häufig als magnetische Verschiebungen von einer Azimutlage des Kreisel zu einer anderen Azimutlage bezeichnet. Nachteile aufgrund derartiger magnetischer Verschiebungen können mit Hilfe der Erfindung vermieden werden, nach der ein Material hoher Permeabilität, wie z.B. Mu-Metall, als Gehäuse 80 für den Rotor 26 verwendet wird, das außerdem zum Beschichten der äußeren Oberflächen des Innen- und Außengehäuses 30, 15 verwendet wird. Eine solche magnetische Abschirmung 1st außerdem an der oberen Fläche der Trennwand 33 vorgesehen, wodurch der Stator 26 und der Kreiselrotor 24 von möglichen magnetischen Verschiebungen abgeschirmt ■ werden, die von den Magnetfeldern des Drehkrafterzeugers 36 herrühren können. Da die Folgesteuerung sicherstellt, daß der Innenbehälter 30 mit dem Außenbehälter 15 phasengleich bewegt wird, verhindern die magnetischen Abschirmungen, insbesondere der Behälter 80, das Entstehen und die Auswirkung von magnetischen Verschiebungen im Instrument, so daß dadurch die Genauigkeit erhöht wird.

Wenn ein Kreiselgerät eingeschaltet wird, durchlaufen die verschiedenen sich bewegenden Teile des Instrumentes erhebliche Temperaturbereiche. Ohne thermische Kompensation wird die Genauigkeit der Instrumente nur gering sein, so daß Winkelfehler von mindestens mehreren

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Sekunden oder sogar Minuten das Ergebnis sind. Bei bekannten Kreiselinstrumenten wurden durch geeignete Wahl der verwendeten Materialien einige, jedoch nicht alle thermischen Einflüsse, insbesondere die thermischen Einschaltvorgänge, ausgeschaltet. Es hat sich gezeigt, daß die bedeutendste Fehlerquelle aufgrund der thermischen Einschaltvorgänge in dem Druck zu suchen ist, der auf die Lagerung des Kreiselrotors wirkt. Unterschiedliche Temperaturen im Rotor selbst " ändern den Druck auf die Rotorlagerung und versuchen die Lage der Kreiselachse aus der wahren Nord-Süd-Richtung zu verschieben.

Der Rotor 24 des erfindungsgemäßen Kreisels ist auf einer drehbaren Welle 81 befestigt, die über zwei koaxiale und parallel ausgerichtete Lager 82, vorzugsweise Kugellager, gelagert ist. Die Laufflächen 83 des Lagers sind auf einer flexiblen Membran 84 befestigt, , die mit Hilfe eines Ringes 85 an ihrem äußeren Umfang festgelegt ist. Durch diese flexible Befestigung mit Hilfe der Membran 84 können sich die Lager bei thermischen Ausdehnungen des Rotors axial verschieben. Mit guter Nährung läßt sich sagen, daß dadurch die Lager unter einem konstanten Druck stehen. Mit dieser Lageranordnung ist es möglich, daß die Lager ihre koaxiale und parallel fluchtende Anordnung beibehalten und

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deimoch minen konstanten Lag@rdruck auf di© WeIXe 81 ausüben. Dieser konstante Druck aorgt seinerseits dafür, daß der Rotor 24 des Kreisels seine horizontale Lage mit Bezug auf die vertikale Achse 16 beibehält. Gerade diese horizontale Lage des Rotors 24 verhindert aber jeden Fehler bei der endgültigen Einschwingung auf die Nord-Süd-Richtungο Es sei aber darauf hingewiesen, daß auch andere elastische Unterstützungen für die verwendeten Kugel- oder anderen Lager anstelle der flexiblen Membranen 84 denkbar sind. So könnten beispielsweise elastische Büchsen oder andere federbeaufschlagte Mittel verwendet werden, solange die Belastung der Welle 81 bei thermischen Ausdehnungen innerhalb des Kreisels 25 konstant gehalten wird*

Das erfindungsgemäße Instrument läßt sich arretieren und wieder freigeben, ohne daß sich die Einstellgenauigkeit des Tragbandes 55 verändert, weil die Arretiervorrichtung 50 der vorliegenden Erf indung sowohl in der freigegebenen als auch in der arretierten stellung kontinuierlich eine konstante Spannung auf das Tragband 55 ausübt. Wenn der Arretierungsdorn 52 auf seinen zugeordneten Befestigungssitz 51 bewegt wird, vermindert diese Bewegung die Spannung der Feder 57. Die Federkraft dieser Feder 57 wird so gewählt, daß sie eine Kraft auf die Scheibe 56 ausübt, welche die

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gleiche Größe hat, wie die vom Kreisel 25 ausgeübte Kraft, wenn er am Tragband 55 in der freigegebenen Stellung hängt. Die Scheibe 56 dient somit zum Entlasten aller zusätzlichen spannungen, die auf das Tragband 55 während derjenigen Zeit einwirken könnten, während der das Instrument freigegeben ist, so daß das Tragband jederzeit unter einer konstanten Spannung steht.

Trotz alier Vorsichtsmaßnahmen, die beim Arretieren und Freigeben des.Instrumentes getroffen werden , können Vibrationen beispielsweise während des Transportes des Instrumentes zu einer Verdrehung des Innenbehälters 30 gegenüber dem Außenbehälter 15 führen. Sofern diese Verdrehung nicht kompensiert wird, führt sie zu einer Verdrehung des Tragbandes 55 und somit zum Erzeugen

zu

einer Rückstellkraft in diesem Band, die/einer Winkelabweichung von mehreren Sekunden oder Minuten aus der wahren Nord-Richtung führen kann. Das erfindungsgemäße Instrument stellt derartige Verdrehungen fest und kompensiert sie automatisch· Für diese automatische Feststellung bzw. Eichung und Kompensation ist es erforderlich, daß der pendelnd aufgehängte Kreisel freigegeben und von der Stromzuführung abgeschaltet ist. Zu diesem Zweck können übliche, in Figur 1 nicht gezeigte Schalter verwendet werden, die die Stromzuführung zum Stator 26

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unterbrechen. Ohne Stromzuführung sum Stator 26 bleibt der Kreiselrotor stehen und der Innenbehälter 30 nimmt seine normale Ruhestellung mit Bezug auf den Außenbehalter 15 ein. Sofern eine Verdrehung zwischen Innen» und Außenbehälter stattgefunden hat, beispielsweise während eines Transportes oder aus einem anderen Grund, wird ein Fehlersignal vom Aufnehmer 22 in der Spule 23 erzeugt« Dieses Signal gelangt über den Eichschalter 68, der zum Eichen geschlossen ist, zum Motor 63,. der seinerseits über das Getriebe 62, 60 die. Zylinderhülse 58 geringfügig um die vertikale Achse 16 verdreht. Das richtige Maß der Verdrehung der Zylinderhülse 58 ist erreicht, wenn das Fehlersignal wieder den Wert Null annimmt und damit anzeigt, daß die beiden Behälter 30, 15 wieder in ihrer richtigen Stellung stehen. In dieser neuen Stellung, sind das Tragband 55 und die Leiterbänder 29 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgekehrt, ohne daß irgendein Drehmoment verbleibt.

Die Zylinderhülse 58 kann in jeder beliebigen und bekannten Weise festgestellt werden, um ihre geeichte Lage zu halten· Darauf kann der Motor 63 abgeklappt werden, so daß das Kegelantriebsrad 62 außer Eingriff mit dem Kegelrad 60 kommt. Demgegenüber können aber auch andere Antriebe im Zusammenhang mit dem Motor 63 verwendet werden, und der Motor 63 könnte am Außen-

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behälter 15 befestigt sein, so daß auch er von der Folgesteuerung nach dem Eichen bewegt würde. In diesem Falle wäre es nicht erforderlich, den Rotor 63 während eines Meßvorganges aus seiner Lage herausauklappen.

Auf diese Weise wird jede aufgrund eines Transportes oder in anderer VJei.se im Tragband 55 erzeugte Rückstellkraft durch die einfache automatische Eichung und Kompensation korrigiert. Diese Korrektion läßt sich natürlich jederzeit wiederholen, Insbesondere dann, wenn eine neue Nord-SÜd-Bestimmung vorgenommen werden soll, und wenn das Instrument 10 bewegt wurde.

Es sei darauf hingewiesen, daß die vorstehend erläuter- ' ten Prinzipien und Merkmale der Erfindung lediglich beschreibender Natur sind und daß für einen Fachmann viele Abweichungen und Abwandlungen ausführbar sind, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.

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Claims

A η s ρ r ü c h e

1. Pendelnd aufgehängtes, sich in Nordrichtung einstellendes Instrument mit einem folgegesteuerten Behälter, in dem ein Kreisel untergebracht ist, der einen'elektrischbetriebenen Rotor hat, welcher um eine horizontale Kreiselachse rotiert, mit einer Pendellagerung zum Abstützen des Kreisels innerhalb des Behälters derart, daß die Kreiselachse des Rotors um eine vertikale Achse in Abhängigkeit von der aufgrund der Horizontalkompbnente der Drehgeschwindigkeit der Erde bewirkten Präzision verdrehbar ist, und mit einem zwischen dem Kreisel und dem folgegesteuerten Behälter vorgesehenen Aufnehmer zum Erzeugen eines*elektrischen Signales, das bezüglich der vertikalen Achse die Winkelabweichung der Kreiselachse von einer ,Bezugsstellung innerhalb des Behälters repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehkrafterzeüger (36) zwischen Kreiselgehäuse (30) und folgegesteuertem Behälter (15> gekoppelt ist und in Abhängigkeit von dem elektrischen Signal ein der Winkelabweichung entgegengerichtetes Moment um die vertikale Achse (16) auf das Kreiselgehäuse direkt überträgt.

2. Kreisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Aufnehmer (22) ein Signalumsetzer (45,20,46) angeschlossen ist, der das von dem Aufnehmer abgegebene elektrische Signal in ein Signal umsetzt, das der Geschwindigkeit der Bewegung der Kreiselachse (2 7) bezüglich der vertikalen Achse (16) proportional ist; und daß der Drehkraft-•erzeuger an den Ausgang des Signalumsetzers angeschlossen ist.

i L^!r!?C-r!agen (Art./S 1 Abs. 2 Mr. 1 Sfitz I des ftir

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3. Kreisel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichr net, daß der Drehkrafterzeuger (36) eine erste elektromagnetische Ringspule(37) aufweist, die entweder an dem Kreisel oder dem folgegesteuerten Behälter (15) befestigt ist und deren Achse (79) senkrecht auf der vertikalen Achse (16) steht, um ein erstes Magnetfeld mit im wesentlichen horizontalen Feldlinien zu erzeugen; und daß der Drehkrafterzeuger eine zweite elektromagnetische Ringspule (39) aufweist, deren Achse (78) mit der Achse (79) der ersten Ringspule (37) in einer Ebene liegt, und die ™ entweder an dem folgegesteuerten Behälter (15) oder an dem Kreisel befestigt ist, wobei die zweite Ringspule (39) so gehaltert ist, daß beide Ringspulen frei um die vertikale Achse (16) drehbar sind, und wobei die zweite Ringspule ein zweites im wesentlichen in horinzontaler Richtung liegendes Magnetfeld erzeugt, dessen Feldlinien etwa senkrecht zu den Feldlinien der ersten Ringspule verlaufen und der Feldstärke nach proportional zu dem elektrischen Geschwindigkeitssignal derart variabel sind, daß sie einer Bewegung der zweiten Ringspule relativ zur ersten entgegengerichtet sind.

4. Kreisel, für dessen Antrieb elektrische Energie von einer außerhalb des Kreiselgehäuses liegenden Stromquelle über gebogene, flexible Leitungen zugeführt wird nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogenen, flexiblen Leitungen von zwei spiegelbildlich angeordneten halbkreisförmigen Leiter— bändern-(29) gebildet sind, die in einer gemeinsamen, die vertikale Achse (16) einschließenden, vertikalen Ebene liegen und zwischen den eigentlichen Kreisel und den folgegesteuerten Behälter (15) für die Zuführung elektrischer Energie zum Kreiselstator geschaltet sind.

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5. Kreisel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Mittelpunkte beider Halbkreise der halbkreisförmigen Leiterbänder (29) in horizontaler Richtung in der genannten vertikalen Ebene auf sich gegenüberliegenden Seiten der vertikalen Achse (16) liegen und einen bestimmten Radius (r) haben, und daß das■Verhältnis des jeweiligen Abstandes (r) der Halbkreis-Mittelpunkte von der vertikalen Achse zum Radius (r) den Wert T/2 hat.

6. Kreisel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste halbkreisförmige Leiterband aus einem vorgespannten Federmaterial besteht und mit seiner Halbkreisöffnung von der vertikalen Achse (16) wegzeigend angeordnet ist; daß das zweite halbkreisförmige Leiterband aus einem ähnlich vorgespannten Federmaterial besteht und mit seiner Halbkreisöffnung von der vertikalen Achse (16) wegzeigend angeordnet ist; und daß die in jedem Leiterband (29) wirkende, dem Elastizitätsmodul des Leiterbandmaterials proportionale Vorspannkraft eine Größe hat, die gleich groß und entgegengesetzt der dem Torrosionsmodul des Leiterbandmaterials proportionalen Kraft ist, wenn eine relative Drehbewegung zwischen Kreisel und folgegesteuertem Behälter (15) die halbkreisförmige Ausgangsform des Leiterbandes in eine Spiralform ändert.

7. Kreisel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine federnde, in der vertikalen Achse

(16) liegende Aufhängung (55), deren eines Ende für eine gesteuerte Verdrehung in einer Scheibe (56) und deren anderes Ende an einem Teil (51) des Kreiselgehäuses befestigt ist, und den Kreisel frei von Momenten aufgrund der Wirkung der Aufhängung (55) und der Leiterbänder pendeln abstützt, wenn der Kreiselrotor (24) ruht; durch ein von dem Aufnehmer (22) erzeugtes elektrisches Eichsignal, das bei stehendem Kreisel jedem Rückstellmoment

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in der Aufhängung (55) proportional ist; und durch eine Ausrichtvorrichtung (63, 62, 60), die auf das Eichsignal anspricht, mechanisch mit der Aufhängung (55) gekuppelt ist und diese entgegen der Richtung des Ruckstellmomentes verdreht.

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