DE1673918A1 - Kreiselgeraet - Google Patents

Description

DIPL.ING. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 Münchens,Rosental7, 2.Aufg.

T.i.-Adr. LelnpatMUndien T.i.fon (0111)2(1989

^den 2 2, Mm 1970

Lw/St/K 64437

Kabushiki Kaisha Tokyo Kelkl Selzosho Kreiselgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreiselgerät, das auf Schiffen, in Flugzeugen und für ähnliche Zwecke Verwendung finden kann.

Nach dem Stand der Technik ist ein Trägheitsnavigationssystem für Schiffe, Flugzeuge u. dgl. bekannt, das die Standortermittlung und -anzeige nach Azimut und geographischer Breite gestattet. Allerdings erfordert dieses bekannte System die Verwendung von mindestens zwei Kreiseln, zwei Beschleunigungsmessern, einer Rechenanlage und so fort und wirft somit Probleme auf, die beispielsweise in seiner Aufwendigkeit, in der Kompliziertheit des Aufbaus und der Betätigungsweise liegen und die beim derzeitigen Stand der Technik der praktischen Verwendung des bekannten Systems enge Grenzen ziehen.

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Neue Unterlagen (απ. 711 a*. 2 Nr. 1 e«u 1 dt· Andwwg·«··· ^ν· · · _{ßAD 0R1G1NAL}

Die Erfindung hat zur Hauptaufgabe, ein nicht aufwendiges, einfach aufgebautes, leicht zu handhabendes und mit hoher Genauigkeit arbeitendes Kreiselgerät zu schaffen, bei dem nur ein Kreisel vorgesehen 1st, das jedoch eine fortlaufende Ermittlung und Anzeige von Azimut und geographischer Breite des Standorts eines Schiffs, Flugzeugs od. dgl. gestattet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Zusammenhang der nachfolgenden Beschreibung In Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Flg. 1 eine schaubildliche Darstellung zur Erläuterung des Erfindungsgedankens;

Flg. 2 eine Seltenansicht, in der eine Ausführungs-

form des erfindungsgemäßen Kreiselgeräts schematisch dargestellt ist, wobei ein Teil weggebrochen dargestellt ist;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer in dem erfindungsgemäßen Kreiselgerät verwendeten Signalgeneratoreinheit für die Kreiselsteuerung und einer Signalgeneratoreinheit zur Erzeugung eines für die geographische Breite repräsentativenSignals, wobei gleichfalls ein Teil weggebrochen dargestellt ist;

Fig. 4 einen Schaltplan zur Darstellung der Schaltverbindungen zwischen einer Stromquelle und anderen Elementen des erfindungsgemäßen Kreiselgerätes;

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Fig. 5 eine Seitenansicht, in der eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kreiselgerätes schematisch dargestellt ist, wobei ein Teil weggebrochen dargestellt ist, und

Fig. 6 und 7 Seitenansichten, in denen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kreiselsteuervorrichtung schematisch dargestellt sind.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung eingehend beschrieben werden. In der zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienenden Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 4 ein Kreiselgehäuse, in das ein (nicht gezeigter) Kreisel eingebaut ist, wobei dieses Kreiselgehäuse in einer im nachfolgenden noch näher zu erläuternden Weise von einem Halterungsfuß 10 getragen wird. Der Kreisel ist konzentrisch mit dem Kreiselgehäuse 4 in dessen Mittelpunkt 0 angeordnet und wird mit hoher Umlaufgeschwindigkeit angetrieben. Der Vektor des Winkeldrehmoments des Kreisels ist durch einen Pfeil H bezeichnet. Es sei hier angenommen, daß der Kreisel in dem Sinne umlaufe, als ob von dem Mittelpunkt 0 aus in der durch den Pfeil H bezeichneten Richtung eine rechtsgängige Schraube eingezogen werden sollte. An dem Kreiselgehäuse 4 sind rechtwinklig zur Drehachse des Kreisels Zapfenwellen 5 und 5¹ befestigt und diese Wellen 5 und 5' werden an ihren freien Enden in der Weise von einem vertikalen Ring 6 getragen, daß das Kreiselgehäuse 4 um die Achse der Wellen i? und 5¹ drehbar ist.

An dem vertikalen Ring 6 wiederum sind rechtwinklig zu den Wellen 5 und 5' in horizontaler Anordnung Wellen 7

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und 7' vorgesehen, die jeweils an dem einen Ende von einem äußeren Rahmen 8 getragen werden (der in der Darstellung der Fig. 1 im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist). Der vertikale Ring 6 ist hierbei in bezug auf den äußeren Rahmen 8, der seinerseits unmittelbar oder über ein beliebiges geeignetes Halterungsglied von dem Halterungsfuß 10 getragen wird, frei drehbar.

Eine Anordnung wie die vorbeschriebene könnte allgemein als ein Kreisel G mit drei Freiheitsgraden bezeichnet werden, wenn an den Wellen 5 und 5' sowie 7 und 7' nicht Reibungskräfte wirksam würden. Falls nicht von außen ein Drehmoment angelegt wird, bleibt das Winkeldrehmoment konstant, und die Richtung der Kreiseldrehachse, nämlich die Richtung des Vektors H des Winkeldrehmoments in Fig. 1, bleibt nach dem Newtonschen Gesetz von der Erhaltung des Winkeldrehmoments in bezug auf den absoluten Raum unverändert. Es werde nun von dem Mittelpunkt 0 des Kreisels aus eine Gerade in Richtung des Pfeils H gezogen, die mit dem Bezugszeichen a bezeichnet sei. Eine weitere Gerade ON wird in einer Horizontalebene parallel zum Meridian durch den Mittelpunkt 0 des Kreisels gelegt, und auf dieser Geraden ON wird beliebig ein Punkt B^w abgetragen. Sodann werden auf einer Geraden b, welche die Gerade ON im Punkt B" in der Horizontalebene rechtwinklig schneidet, zwei Punkte E und W angenommen. In den Punkten E und W werden ferner die Lote c beziehungsweise d errichtet, worauf man auf diesen Geraden c und d in der Weise Punkte E¹ beziehungsweise W¹ festlegt, daß eine die beiden Punkte verbindende Strecke E¹W¹ parallel zur Strecke W ist. Der Punkt, in dem die Gerade a eine so erhaltene Fläche EWE¹W¹ schneidet, sei mit S bezeichnet. Nun wird von dem Punkt S

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aus das Lot auf die Strecke W gefällt und dessen Fußpunkt mit A bezeichnet. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, sei ein durch die den Mittelpunkt 0 des Kreiselgehäuses 4 mit dem Punkt A verbindende Strecke ÜA" und durch die Strecke ÖS* bestimmter Winkel mit θ bezeichnet, während ein durch eine den Mittelpunkt 0 des Kreiselgehäuses 4 mit dem auf der Geraden ON liegenden Punkt B^H verbindende Strecke OB" und durch die Strecke ÜA" bestimmter Winkel mit 0 bezeichnet ist. Falls hierbei der Standort des Kreisels nicht ein solcher hoher geographischer Breite ist, wandert der Punkt S auf der Fläche EWW¹E¹ in einer gewissen Zeitspanne entlang der gestrichelten Linie i, und zwar aus folgendem Grund. Die Strecke US" stimmt mit der Richtung der Kreiseldrehachse überein und erfährt demzufolge keine Richtungsänderung in bezug auf den absoluten Raum, während die Fläche EWW'E¹ in bezug auf die Erde fixiert ist und daher auch der Erddrehung unterliegt. Hierdurch wird jene Kreisbewegung des Punktes S hervorgerufen, wie sie durch die gestrichelte Linie i angedeutet ist. Legt man nun parallel zur Drehachse der Erde durch den Mittelpunkt 0 des Kreiselgehäuses 4 eine Gerade e, deren Schnittpunkt mit der Fläche EWW¹E¹ mit P bezeichnet sei, so liegt dieser Punkt P natürlich auf einer Geraden f, die zu der Geraden EW auf der Fläche EWW¹E¹ senkrecht ist, und ein Winkel B^WOP entspricht der geographischen Breite des Ortes, an dem sich der Kreisel befindet. Wie bereits ausgeführt wurde, stimmt die Richtung der Strecke US" mit derjenigen der Kreiseldrehachse überein und bleibt demgemäß in bezug auf den absoluten Fium unverändert, wohingegen di· Fläche EWW¹E¹ in ihrtr Fixierung auf die Erdoberfläche gegenüber einem Punkt im absoluten Raum mit dar Erddrehung mitwandert· Di· Strecke US" beschreibt daher

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eine konische Bewegungsbahn um den Punkt P, und die Ortskurve des Punktes S auf der Fläche EWW¹E¹ hat die Form einer Ellipse. Der Punkt S bewegt sich hierbei in der Weise um den Punkt P, daß der Winkel SOP konstant bleibt, und die Zeitdauer eines Kreisumlaufs des Punktes S beträgt annähernd 24 Stunden. Die Ortskurve des Punktes S ist durch die gestrichelte Linie i angedeutet.

* Im Rahmen des vorbeschriebenen Systems würde durch

eine Vorrichtung, die zur kontinuierlichen Steuerung des Kreisels in dem Sinne betätigbar wäre, daß der Punkt S mit dem Punkt P zusammenfällt, eine fortlaufende und genaue Ermittlung der geographischen Breite und der Meridianrichtung an jedem beliebigen Ort der Erdoberfläche durch Messung des Winkels POB" und durch Feststellen der Richtung der Strecke OB" ermöglicht werden.

Die Erfindung baut auf dem Grundgedanken auf, die georgraphische Nordrichtung und die geographische Breite in einer Simultanmessung mittels eines einzigen Kreisels unter Ausnutzung der Kreiseleigenschaften zu ermitteln, W und beruht auf den technischen Maßnahmen zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens. Es handelt sich hierbei um die erste Erfindung,die eine fortlaufende Ermittlung und Anzeige der geographischen Länge und Breite des Standorts eines Schiffs, Flugzeugs od. dgl. für jeden beliebigen Punkt der Erdoberfläche gestattet.

Im nachfolgenden soll der Erfindungsgedanke noch näher erläutert werden. Im Rahmen der Erfindung sind Maßnahmen zur Steuerung des Kreisels vorgesehen, durch die sich dieser, wie noch auezuführen sein wird, von den übli-

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chen Kreiselkompassen grundlegend unterscheidet, wobei von der Tatsache ausgegangen wird, daß der Winkel θ bei einem Auswandern des Punktes S von der Geraden f in östlicher Richtung (in Fig. 1 also in Richtung der Strecke EE^f) ständig größer wird, während dieser Winkel θ bei einem Auswandern des Punktes S von der Geraden f in westlicher Richtung (in Richtung der Strecke WW') ständig abnimmt. Die Maßnahmen zur Steuerung des Kreisels umfassen im Rahmen der Erfindung (1) das Feststellen eines Differenzbetrages -y-r des Winkels θ (oder der Auswanderungsgeschwindigkeit von Q± unü (2) das Anlegen eines Drehmoments um die Horizontalachse des Kreisels, nämlich um die Wellen 7 und 7¹, das im wesentlichen dem festgestellten Diffe-

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renzbetrag -st proportional ist. Falls hierbei der Differenzbetrag -gr positiv ist, der Winkel θ also zunimmt, wird das zur Steuerung des Kreisels dienende Drehmoment in derjenigen Richtung um die Wellen 7 und 7¹ angelegt, daß die Rroiseldrehachse im Sinne einer Verringerung von 0, nämlich des Winkels B^WOA, präzediert. Ist hingegen der Differenzbetrag -rr negativ, verringert sich also der Winkel Θ, so wird das zur Steuerung des Kreisels diende Drehmoment in einer solchen Richtung an den Kreisel angelegt, daß die Kreiseldrehachse in einer Richtung präzediert, die der vorherigen entgegengesetzt ist. Die obigen Vorgänge .«'iien im folgenden noch näher erläutert. Zunächst

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wird also ein Differenzbetrag π des Winkels θ festgestellt, und solange ^ξ positiv bleibt, liegt der Punkt S, wie aus dem obigen hervorgeht, ostwärts der Geraden f. Wird in diesem Fall an den Kreisel um dessen horizontale Wellen7 und 7' ein Drehmoment in einem solchen Sinne angelegt, als ob von dem Punkt 0 aus in Richtung der Welle eine recMrgängige Schraube eingezogen werden sollte, so

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wirkt sich die hierdurch hervorgerufene Präzession des Kreisels dahingehend aus, den Punkt S in Richtung der Geraden f abzulenken, nämlich in einer in Fig. 1 durch die Pfeile a^ angedeuteten Richtung. Als Folge hiervon bewegt sich der Punkt S nicht entlang seiner durch die gestrichelte Linie i angedeuteten Ortskurve, die er befolgt, wenn der Kreisel keiner Steuerwirkung unterliegt, sondern der Punkt S bewegt sich nun entlang einer Ortskurve, die näher an die Gerade f heranführt. Mit anderen Worten: Der Punkt S bewegt sich Jetzt entlang einer Ortskurve wie der mit i^ bezeichneten. Sobald weiterhin der Punkt S die Gerade f passiert, sollte er in eine UmIaufbewegung um den Punkt P übergehen und dabei gleichzeitig in einer durch die Erddrehung bewirkten Bewegung nach unten auswandern. Simultan mit der Abwärtsbewegung des Punktes S beginnt jedoch die Einwirkung eines dem Differenzbetrag

■-ΪΧ im wesentlichen proportionalen Drehmoments auf die horizontalen Wellen 7 und 7' in einem solchen Richtungssinn, als ob von der Welle 7 aus in Richtung des Punktes eine rechtsgängige Schraube eingezogen werden sollte. Hierdurch wird nun eine Präzessionsbewegung des Kreisels hervorgerufen, bei welcher der Punkt S abermals der Geraden f angenähert wird, nämlich in der in Fig. 1 durch die Pfeile &2 bezeichneten Richtung auswandert. Falls der Kreisel keiner Steuerwirkung unterliegt, wandert der Punkt S in einer nichtaltemierenden periodischen Bewegung aus, indem er sich nämlich periodisch entlang der gestrichelten Linie i bewegt. Demgegenüber wird im Rahmen der Erfindung in der vorbeschriebenen Weise an den Kreisel ein im

de wesentlichen dem Differenzbetrag ^ proportionales Drehmoment im Sinne eines Verschwenkens um die horizontalen Wellen 7 und 7¹ jeweils in dem vorbezeichneten Richtungs-

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sinn angelegt, so da0 der Punkt S schließlich mit dem Punkt P zusammenfällt, nachdem er die spiralförmige Ortskurve i^ der gedämpften periodischen Bewegung durchlaufen hat. Wird statt eines annähernd proportionalen Konstantwerts des Drehmoments, der im wesentlichen proportional

ist, oder statt eines proportionalen Konstantwerts des

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Drehmoments, der streng proportional ^ξ ist, ein größerer Wert dieses Drehmoments gewählt, so geht die gedämpfte periodische Bewegung allmählich in eine aperiodische über und nimmt schließlich die durch eine ausgezogene Linie i» angedeutete Form an, so daß der Punkt S auf einer im wesentlichen geraden Bahnzzu dem Punkt P hingeführt wird. Auch wenn also die periodische Bewegung, deren Periode sich auf 24 Stunden beläuft, bei einer beliebigen Lage des Punktes S eingeleitet werden sollte, kann der Punkt S binnen weniger Stunden zu dem Punkt P hingeführt werden.

Bei einem Kreisel dieses Systems können also die geographische Breite und der Meridian unter Zuhilfenahme des Winkels POB" bzw. der Richtung der Geraden OB" gleichzeitig ermittelt und als Ablesewert angezeigt werden. Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß der vorbeschriebene Erfindungsgedanke und die Mittel zur Lösung der gestellten Aufgabe absolut neuartiger Natur sind und dem Aufbau der bekannten Kreiselkompasse und des üblichen Trägheitsnavigationssystems bislang noch nie zugrundegelegt wurden.

Es soll nun eine den Erfindungsgedanken verkörpernde Ausführungsform des Geräts beschrieben werden. In Fig. ist eine die Erfindung verkörpernde Anordnung in teilgeschnittener Darstellung gezeigt. In einen Behälter Θ¹ ist

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ein vertikaler Ring 6 eingebaut, an dem horizontale Wellen 7 und 7' vorgesehen sind, die auf Kugellagern B und B¹ in dem Behälter 8¹ gelagert sind. Der vertikale Ring 6 trägt über Kugellager B₁ und B₁» ein kugelförmiges Kreiselgehäuse 4, an dem senkrecht angeordnete Wellen 5 und vorgesehen sind, oder anders ausgedrückt, die senkrecht angeordneten Wellen 5 und 5¹ des Kreiselgehäuses 4 sind durch Kugellager B₁ und B₁' auf dem vertikalen Ring 6 gelagert. In das Kreiselgehäuse 4 ist ein (nicht dargestellter) Kreisel aufgenommen, der ähnlich wie der in Fig. 1 mit hoher Geschwindigkeit umläuft, wobei in Fig. 2 die Kreiseldrehachse sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt. In der Darstellung der Fig. 2 sind nämlich die vertikalen Wellen 5 und 5¹ tatsächlich auch in der Vertikal stellung gezeigt. Von der Außenseite des Behälters 8¹ erstrecken sich Wellen 11 und 11' in koaxialer Anordnung mit den horizontalen Wellen 7 und 7¹ fort, und diese Wellen 11 und 11^! sind durch Kugellager B₂ und B₂ ¹ auf einem horizontalen Ring 12 gelagert. An dem horizontalen Ring 12 sind in rechtwinkliger Anordnung zu den Wellen 11 und 11' sowie senkrecht zur Zeichenebene (nicht dargestellte) Wellen 31 und 31' vorgesehen, die wiederum durch (nicht dargestellte) Kugellager auf einem Folgering 13 gelagert sind. Der Folgering 13 ist an seinem oberen und unteren Teil mit WeI-. len 9 und 9' verbunden, die durch Kugellager B^ bzw. B,¹ auf einem Stützaufbau 14 gelagert sind, so daß der Folgering 13 von dem StUtzaufbau 14 getragen wird. Der Stützaufbau 14 ist auf dem Halterungsfuß 10 befestigt, auf den gleichfalls auch eine Kompaßsäule 15 aufmontiert Lst. An der Oberseite der Kompaßsäule 15 ist ein Fenster vorgesehen, in das eine Glasscheibe 30 eingepaßt ist. Die Welle 9' trägt außerdem in einer geeigneten Anordnung eine Kom-

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paßrose 29, und ein Zeiger 28 ist in einer solchen Weise unverrückbar an dem Stützaufbau 14 befestigt, daß ein auf der Kompaßrose 29 vorgesehener Seitenteilkreis in seiner Stellung in bezug auf den Zeiger 28 abgelesen werden kann. Ein Zahnrad 22 zur Azimuteinstellung ist mit dem Folgering 13 nahe dessen unterem Ende wirk_ungsmäßig verbunden, wobei dieses Zahnrad zusammen mit den Zahnrädern 23 und 2k sowie mit einem Ritzel 25 ein Rädergetriebe bildet. Dieses Rädergetriebe wird durch einen Servomotor 26 über das Ritzel 25 angetrieben. Am Unterteil des Behälters 8¹ ist ein Gewichtskörper 21 befestigt, wodurch ge- ™ währleistet wird, daß selbst bei einem starken Krängen eine·'- Schiffs, das mit dem erfindungsgemäßen Gerät ausgerüstf '- ist, der Behälter 8* nicht herabfällt und durch <hm '■ "eiheitsgi ad der Wellen 11, 11' bzw. 31 und 31' stets in ο . Sinne gesteuert bleibt, daß der Gewichtskörper 21 i.nfo.^e seiner Eigenschwere die Tiefststellung einnimmt.

Der Behälter 8' ist mit einer Flüssigkeit 32' getülli» bei der es sich beispielsweise um Transformatoröl od. ι gl. handelt, und das Kreiselgehäuse 4 ist von einer solchen baulichen Beschaffenheit, daß seine Körperdichte im wesentlichen gleich dem spezifischen Gewicht der Flüs- Λ

32' ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Wellen 5 und 5¹ keine Belastungskräfte auf die Kugellager über ragen, in denen sie gelagert sind, so daß die Lagerreil ig praktisch als vernachlässigbar klein angesehen werdi.-a kann. Auch die Körperdichte des vertikalen Rings und i»er mit diesem ein Ganzes bildenden Wellen 7 und 7' kanij insgesamt so bemessen sein, daß sie dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit 32¹ genau oder annähernd gleich ist, was ebenfalls dazu beiträgt, die Reibung in den Kugellagern, in denen die Wellen 7 und 7' gelagert sind, so goring zu halten, daß sie praktisch vernachlässigbar ist.

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Di& relative Winkelabweichung zwischen dem gehäuse 4 uftd dem vertikalen Ring 6 wird mittels eines Abweichungsmeiders 18 festgestellt, der aus zusammenwirkenden Abweichmeideorganen 18' und 18" besteht,ν von denen das erste auf den vertikalen Ring 6 aufmontiert ist, während das letztgenannte an dem Kreiselgehäuse 4 in einer Stellung angeordnet ist, die der des ersten entspricht. Der Abweichungsmelder 18 kann dabei in Form einer als Beständteil von Servoeinrichtungen bekannten Anordnung ausgebildet sein, so beispielsweise als Differentialtransformator, der für diesen Verwendungszweck geeignet ist. Ein elektrisches Signal, das einer von dem Abweichungsmel— der 18 festgestellten Lageabweichung zwischen dem Kreiselgehäuse 4 und dem vertikalen Ring 6 proportional ist, wird über einen (nicht dargestellten) Verstärker dem Servomotor 26 zugeführt, der hierauf zu arbeiten beginnt. Die Drehbewegung des Servomotors 26 wird durch das Ritzel 25 und die Zahnräder 24, 23 und 22 auf den Folgering 13 übertragen, der hierdurch um die Wellen 9 und 9' verschwenkt wird. Hierbei erfährt der vertikale Ring 6 über die Wellen 31' und 31', über den horizontalen Ring 12, die Wellen 11 und 11«, den Behälter 8¹ sowie über die Wellen 7 und 7¹ in der Weise eine Verschwenkung um die Wellenachsen 5 und 5', daß er sogleich wieder in seihe ursprüngliche Stellung in bezug auf das Kreiselgehäuse 4 zurückgeführt wird, so daß eine Verschiebung dieser beiden Teile aus ihrer wechselseitigen Lageanordnung ausgeschlossen wird. Der Abweiehungsmelder 18, der Verstärker, der Servomotor 26, das Rädergetriebe 25, 24, 23, 22, die Ringe 13 und 12, der Behälter 8¹ und der vertikale Ring 6 stellen also ein Servosystem dar. Bei einer derartigen Anordnung bilden die Achsen der Wellen 5 und 5' mit denen der horizontalen Wellen 7 und 7' und mit der Kreiseldrehachse

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jeweils rechte Winkel, wobei der Kreisel drei Freiheitsgrade besitzt. Gleichzeitig ist es möglich, den Azimutwinkel des Kreisels an der von der Welle 9¹ getragenen, Kompaßrose 29 mit Hilfe des Zeigers 28 abzulesen, der mit dem Stützaufbau 14 fest verbunden ist.

Ein Rotor 17^f ist fest auf die Welle 7 aufmontiert, und ein Stator 17" ist in dem Behälter 8¹ angeordnet, wobei dieser Rotor und Stator in der Weise zusammenwirken, daß sie gemeinsam einen Drehmomenterzeuger 17 bilden. Der Drehmomenterzeuger 17 dient %äzu, an den Kreisel um die Wellen 7 und 7^f ein Drehmoment anzulegen, das dem erwähn-

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ten Differenzt»etrag -rr.proportional ist, und praktisch kommt im Rahmen der Erfindung für diesen Zweck ein beliebiger bekannter Drehmomenterzeuger in Betracht. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Drehmomenterzeuger 17 handelt es sich um einen auf Induktionswirkung beruhenden Drehmomenterzeuger, dessen Rotor 17' ein Metallzylinder ist und dessen Stator 17" als ein E-förmiger Blechkern ausgebildet ist, dessen drei Schenkel die Wicklungen tragen.

Mit der Bezugszahl 16 ist allgemein eine Vorrich-

dO tung zum Ermitteln des Werts von j| bezeichnet, die für das erfindungsgemäße Kreiselsteuersystem und zum Feststellen der geographischen Breite benötigt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung 16 in Form eines Zylinders ausgebildet, in den ein Servomotor, ein Rädergetriebe, ein Synchrongenerator sowie eine mit ElektrolytflUssigkeit gefüllte Libelle eingebaut sind und der auf die Welle 7* aufmontiert ist. An Hand der Fig. 3 und 4 sei nun zunächst der Aufbau der Vorrichtung 16 und des Drehmomenterzeuger· 17 erläutert, bevor auf die Betätigungswelse des in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen

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Geräts näher eingegangen wird. Bei Fig. 3 handelt es sich um eine schematische Darstellung der Vorrichtung 16 aus der Blickrichtung der Achsrichtung der Welle 7·, wobei ein zylindrisches Gehäuse 32 der Vorrichtung 16 durch Kugellager 47 und 47', die an den Endflächen des Gehäuses 32 in deren Mitte angeordnet sind, auf der Welle 7¹ gelagert ist. Das Gehäuse 32 ist hierbei um die Welle 7¹ verschwenkbar. Eine auf die Angriffsrichtung der Schwerkraft ansprechende Bezugseinrichtung, wie etwa eine mit Elektrolytflüssigkeit gefüllte Libelle 33, ist an dem Gehäuse 32 beispielsweise durch Schrauben R. in der dargestellten Weise befestigt, und ein Servomotor 35, ein Präzissions-Synchrongenerator 48 und ein zwischengeschaltetes Rädergetriebe 59 sind gleichfalls in das Gehäuse 32 aufgenommen. Das freie Ende der drehbaren Welle 35* des Servomotors 35 trägt eine Schnecke 53, die ihrerseits mit dem zwischengeschalteten Rädergetriebe 59 in Eingriff steht. Die durch das Rädergetriebe 59 untersetzte Umlaufbewegung des Servomotors 35 wird durch dieses auf ein von der Welle 7¹ getragenes Stirnrad 54 übertragen. Durch die Drehbewegung der drehbaren Welle 35' des Servomotors 35 wird somit eine Drehung des Gehäuses 32 um die Welle 7' bewirkt. Die Anordnung des Synchrongenerators 48 ist eine solche, daß seine Welle durch ein mit dem Stirnrad 54 kämmendes Zahnrad oder durch ein Zahnrad, das mit dem aus der Schnecke 53, dem zwischengeschalteten Getrieberad 59 und dem Stirnrad 54 bestehenden Rädergetriebe in Eingriff steht, in Drehung versetzt werden kann, wenngleich diese ZahnradUbertragung in Fig. 3 nicht dargestellt ist. Fig. ist ein Schaltplan für das in den Fig. 2 und 3 dargestellte, die Erfindung verkörpernde Kreiselgerät, oder, was auf das gleiche hinausläuft, ein Schaltplan zum Zweck der Erläuterung der Betätigungsweise der «it Elektrolytflüs-

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sigkeit gefüllten Libelle 33» des Servomotors 35 und des Dreimomenterzeugers 17. Biese Organe sollen nun eingehend beschrieben werden. Die mit Elektrolytflüssigkeit gefüllte Libelle 33 ist in der Weise aufgebaut, daß ein Elektrolyt 52 in ein zugeschmolzenes Glasröhrchen eingefüllt ist, das eine ähnliche Krümmung aufweist, wie die Libelle einer üblichen Wasserwaage, wobei in das Röhrchen eine Blase 13 eingeschlossen ist, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, und Elektroden 49, 50 und 51 in das geschlossene Glasröhrchen eingeführt sind. Mit der Bezugszahl 42 ^j ist ein Transformator bezeichnet, der aus einer Primärwicklung 41 und zwei Sekundärwicklungen 39 und 40 besteht. Die Primärwicklung 41 ist an eine Wechselstromquelle 46 geschaltet, so daß von den Sekundärwicklungen 39 und 40 den Elektroden 50 und 51 der elektrolytgefüllten Libelle 33 Wechselströme niedriger Spannung und gleichen Stromwerts zugeführt werden. Die Polung der beiden Sekundärwicklungen 39 und 40 ist hierbei eine solche, wie dies in der Figur durch die beiden Punkte angedeutet ist. Falls die elektrolytgefüllte Libelle eine horizontale Lage einnimmt und die Blase ß sich demzufolge in der Mitte des Röhrchens (oder in einer Neutralstellung) befindet, sind die elektrischen Widerstandswerte der jeweils zwischen den "

Elektroden 49 und 50 und zwischen den Elektroden 49 und 51 vorhandenen Elektrolytanteile einander gleich, so daß zwischen einer Klemme 55 und der Elektrode 49 keine Spannung abgenommen werden kann. Wird hingegen die elektrolytgeiüllte Libelle geneigt, und verschiebt sich die Blase ß demzufolge aus ihrer Stellung in der Mitte des Röhrchens, so entsteht ein Unterschied im elektrischen Widerstandswert des Elektrolytanteils zwischen den Elektroden 49 und 50 gegenüber dem des Elektrolytanteils zwischen den Elektroden 49 und 51. Als Folge hiervon kann zwischen der

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Klemme 55 und der Elektrode 49 eine Spannung abgenommen werden, die dann durch einen Verstärker 34 verstärkt wird und eine Phasenverschiebung um etwa 90 Grad erfährt, worauf diese Spannung an eine Steuerwicklung 36 des Servomotors 35 angelegt wird. Eine Erregerwicklung 37 des Servomotors 35 wird aus der Wechselstromquelle 46 gespeist, und der Servomotor 35 selbst ist nach dem Prinzip eines Zweiphasen-Asynchronmotors aufgebaut, so daß der Servomotor 35 durch das Anlegen der vorerwähnten Steuerspannung an die Steuerwicklung 36 in Betrieb genommen werden kann.

Es sei angenommen, daß bei einer Ausrichtung des Kreiselgehäuses 4 auf den Punkt S der Fig. 1 die elektrolytgefüllte Libelle 33 eine Horizontalstellung einnehme. Hierauf wUrde sich die Ausrichtung des Kreisels infolge der Erddrehung in dem Sinne ändern, wie dies durch die gestrichelte Linie i der Fig. 1 verdeutlicht ist, was zur Folge hat, daß der Winkel θ in Fig. 1 allmählich zunimmt. Die Veränderung erfolgt in Form einer Drehung des vertikalen Rings 6 um die Wellen 7 und 7', wobei die Welle 7' und das Gehäuse 32 betätigungsmäßig mit der Schnecke 53 verbunden sind und diese Teile demgemäß gemeinsam verschwenkt werden. Hierdurch wird bewirkt, daß sich die elektrolytgefüllte Libelle 33 in dem Maß, wie der Winkel θ zunimmt, allmählich neigt. Die Neigungseinstellung gibt sich in einer Verschiebung der Blase ß zu erkennen, und folglich erscheint zwischen der Klemme 55 und der Elektrode 49, wie es bereits weiter oben ausgeführt wurde, ein Wechselstromsignal, das über den Verstärker der Steuerwicklung 36 des Servomotors 35 zugeführt wird. Auf diese Signalzuführung zur Steuerwicklung 36 hin wird der Servo-

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motor 35 in Betrieb genommen und übt auf das Gehäuse eine Antriebswirkung in dem Sinne aus, daß die elektrolytgefüllte Libelle wieder in eine Horizontalstellung gebracht wird, so daß also die Vorrichtung 16 in einer in bezug auf die Erde im wesentlichen unveränderten Stellung gehalten wird. Es läßt sich also feststellen, daß es sich bei der Vorrichtung 16 um ein Servosystem handelt, mittels dessen die elektrolytgefüllte Libelle 33 unter Ansprechen auf eine Einstellungsänderung des Kreisels in bezug auf die Erde in dem Sinne um die Welle 7' verschwenkbar ist, daß die elektrolytgefüllte Libelle 33 jederzeit in einer Horizontalstellung gehalten werden kann. Demgemäß ist die VerSchwenkgeschwindigkeit des Servomotors dem Differenzbetrag ^r des Winkels θ proportional, und die Verschwenkgeschwindigkeit des Servomotors 35 ist gleichfalls auch im wesentlichen dem Spannungsbetrag der Steuerphase proportional, so daß also auch die Ausgangsspannung

dO des Verstärkers 34 dem Differenzbetrag ^ im wesentlichen proportional ist. Der Sachverhalt kann dahingehend präzisiert werden, daß die Abweichung der Blase ß aus ihrer Neutralstellung allmählich größer wird, falls bei der Anderung der Richtungseinstellung des Kreisels in bezug auf ™ die Erde und bei einer dementsprechenden Änderung des Winkels θ die Umlaufgeschwindigkeit des Servomotors 35 hinter einer Optimalgeschwindigkeit zurückbleibt, und zwar deshalb, weil die Verschwenkung des Gehäuses 32 um die Welle 7* in diesem Fall nicht rasch genug erfolgt, um mit der Drehbewegung der Welle 7¹ Schritt zu halten, da die Geschwindigkeit des Servomotors hierfür zu gering ist, wodurch bewirkt wird, daß sich das Gehäuse 32 zusammen mit dem Kreisel allmählich in der Weise neigt, daß der Winkel 0 größer wird. In diesem Fall wandert die

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Blase ß noch weiter aus ihrer Neutral stellung aus, und der Ausgang des Verstärkers 34 erhöht sich, so daß der Servomotor 35 zu einem rascheren Umlaufen betätigt wird. Dies führt dazu, daß der Servomotor schließlich entsprechend dem jeweiligen Differenzbetrag ^f des Winkels θ mit Optimalgeschwindigkeit umläuft. Mit anderen Worten, es wird eine Proportionalbeziehung zwischen der Umlaufge-

dQ schwi .iigkeit des Servomotors und dem Wert ^ sowie zwi-

sehen dem Ausgang des Verstärkers 34 und ^ hergestellt.

Der Erfindungsgedanke kann demgemäß in der Weise Verkörperung finden, daß nun durch den Drehmomenterzeuger 17 lediglich nur noch das dem Ausgang des Verstärkers 34 proportionale Drehmoment zur Verschwenkung des Kreisels um die horizontalen Wellen 7 und 7^! ngelegt zu werden

braucht, wobei der Verstärkerausgang wiederum dem Wert proportional ist. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wird der Ausgang des Verstärkers 34 einer auf den mittleren Schenkel des E-förmigen Kerns des Stators 17" aufgewickelten Spulenwicklung 43 zugeführt, während die Spulenwicklungen 44 und 45 auf den beiden äußeren Schenkeln durch die Wechselstromquelle 46 erregbar sind. Falls der Rotor 17' hierbei in Form eines zylindrischen metallischen Leiters ausgebildet ist, kann durch den Stator 17" an den Rotor 17' nach dem Prinzip des Zweiphasenmotors ein reversibles Drehmoment angelegt werden, das der Ausgangsspannung des Verstärkers 34 proportional ist.

dO

Wird also ein dem Wert -jx proportionales Drehmoment zum Verschwenken des Kreisels um die horizontalen Wellen 7 und 7¹ ausgeübt, so weist das in Fig. 2 wiedergegebene Gerät nach dem an Hand von Fig. 1 erläuterten

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ORlGlNAL INSPECTED

Prinzip in die Richtung des Punktes P der Fig. 1. Da im übrigen die Schlinger- und/oder Stampfbewegungen beispielsweise eines Schiffes auf die in dem Behälter 8^f angeordneten Organe aufgrund der durch die Wellen 11, 11^f, 31 und 31' vermittelten Freiheitsgrade ohne Einfluß bleiben, lassen sich die vorbezeichneten Zwecke mit Hilfe des an Bord des Schiffes mitgeführten erfindungsgemäßen Geräts voll und ganz erreichen.

Der Rotor des Synchrongenerators 48 ist, wenngleich in der Zeichnung nicht dargestellt, von einer solchen Anordnung, daß seine Drehung proportional dem relativen Verschwonkwinkel zwischen der Welle 7 und dem Gehäuse 32 erfolgt, so daß unter Zugrundelegung der Stellung des Rotors des Synchrongenerators 48 bei Horizontaleinstellung der Kreiseldrehachse und der elektrolytgefüllten Libelle 33 der durch den Synchrongenerator 48 nach Einspielen der Krei.aeldrehachse auf den Punkt P der Fig. 1 ermittelte Winkel für die geographische Breite selbst repräsentativ ist. Die jeweilige geographische Breite kann also fortlaufend durch einen an den Synchrongenerator angeschlossenen Synchronempfänger angezeigt werden. Natürlich kann die Synchronvorrichtung auch durch ein Potentiometer oder durch ein Synchronsystem mit zwei Geschwindigkeitsstufen ersetzt werden.

Der Azimut kann in einfacher Weise an der Kompaßrose 29 mittels des Zeigers 28 abgelesen werden. Nachdem der Punkt P erst einmal ermittelt worden ist, hindert auch die durch die Standortänderung des Schiffs bedingte Änderung der geographischen Breite keineswegs, daß der Winkel θ jederzeit für die geographische Breite des jeweiligen Standorts des Schiffs repräsentativ ist, und demzufolge

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kann der Absolutwert der Schiffsgeschwindigkeit in der

dö Nord-Südrichtung aus dem Differenzbetrag -r? des Winkels θ abgeleitet werden.

Für das zur gleichseitigen Anzeige von geographischer Breite und Azimut geeignete erfindungsgemäße Kreiselgerät können außerdem ähnlich wie bei bekannten Kreiselkompassen noch eine Tochterkreisel-Generatoreinrichtung, ein Tochteranzeigegerät, eine Alarmvorrichtung u. dgl. vorgesehen sein. Da diese Einrichtungen jedoch in keiner direkten Beziehung zu der Erfindung stehen, sei hier nicht näher darauf eingegangen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zum

dö
Ermitteln von ^ handelt es sich natürlich lediglich um eine beispielartige Ausführungsform, und es erübrigt sich die Feststellung, daß anstelle der in der Figur wiedergegebenen elektrolytgefüllten Libelle 33 auch ein beliebiges Beschleunigungsintegrationsgerät Verwendung finden kann, wie solche Geräte für die Anwendung im Rahmen des Trägheitsnavigationssystems entwickelt worden sind. Falls ein Beschleunigungsmesser mit breitem Beschleunigungsmeßbereich Verwendung findet, ist dieser unmittelbar an dem vertikalen Ring 6 befestigt, wobei dann das den Servomotor 35 einbegreifende Servosystem entfällt, so daß ein dem Winkel θ proportionaler Ausgang erhalten wird, der

dO
zur Ermittlung von %rr in einer bekannten Rechenanlage differenziert wird. Wenngleich die an Hand der Fig. 3 und 4 erläuterte Betätigungsweise darin besteht, zunächst den Wert von ^r? mit Hilfe der Vorrichtung 16 zu ermitteln und dann durch den Drehmomenterzeuger 17 unter Ansprechen auf 4-r dem Kreisel ein Drehmoment zu erteilen, so kann dies

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aber nicht dahingehend ausgelegt werden, als sei die Erfindung auf diese Methode beschränkt. Zusammenfassend sei festgestellt, daß dem angestrebten Zweck dadurch gedient werden kann, daß beliebige Hilfseinrichtungen vorgesehen werden, die geeignet sind, ein solches Drehmoment zum Verschwenken des Kreisels um die horizontalen Wellen zu er-

dO
zeugen, das dem Wert -rr entspricht. Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, mit der dem vorbezeichneten Zweck gedient werden kann, wobei die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung 16 Verwendung findet und an dem Gehäuse 32 ein Gewichtskörper 65 vorgesehen ist. Hierbei handelt es sich um eine Anordnung, die auf der Tatsache beruht, daß der Wachfolgefehler des Servosystems, zu dem die elektrolytgefüllte Libelle 33, der Verstärker 34, der Servomotor 35 und die Getriebezahnräder 53» 59 und 54 gehören, im wesent-

dö
liehen dem Wert |rr proportional ist. Das Gehäuse 32 weicht nämlich aus seiner Imeutralstellung entsprechend dem jeweiligen Nachfolgefehler ab, und der Gewichtskörper 65 wird dementsprechend in der Betrachtungsrichtung nach rechts oder nach links verlagert, wobei durch die Eigenschwere des Gewichtskörpers 65 ein Gegendrehmoment erzeugt

dö wird, das im wesentlichen dem Wert g^ proportional ist.

In diesem Fall kann daher auf den Drehmomenterzeuger 17 verzichtet werden. Falls die Anordnung der Fig. 6 Anwendung finden soll, muß das Servosystem von der elektrolytgefüllten Libelle 33 bis hin zu dem Zahnrad 54 als Präzisionseinrichtung ausgelegt sein, um einen geeigneten lMachfolgefehler zu erzielen, welcher der Geschwindigkeit des Servomotors proportional ist.

Fig. 7 »igt noch eine weitere Ausführungsform, die geeignet 1st, den obigen Zwecken zu dienen, wobei man sich gleichfalls die Tatsache zunutzemacht, daß der Winkelfeh-

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ler des Servo systems im wesentlichen dem Wert ä proportional ist, und auch der innere Aufbau des Gehäuses 32 genau der gleiche ist wie im Fall der Fig. 6, wobei allerdings statt des Gewichtskörpers 65 zwei Gefäße 66 und 67 vorgesehen sind, die über ihre Ober- und Unterwandungen durch ein Druckausgleichrohr 68 bzw. durch ein Flüssigkeitsausgleichrohr 69 miteinander verbunden sind. Die Gefäße 66 und 67 sowie das Flüssigkeitsausgleichrohr 69 enthalten eine Flüssigkeit,beispielsweise Quecksilber, in einer solchen Menge, daß die Gefäße etwa zur Hälfte gefüllt sind, wenn das Gehäuse 32 seine Neutralstellung einnimmt, nämlich wenn sich die Blase ß der elektrolytgefüllten Libelle 33 in der Mitte des Röhrchens befindet. Bei einer solchen Anordnung fließt die Flüssigkeit beim Auftreten eines Winkelfehlers in dem Servosystem auj dem angehobenen Gefäß in das nach unten gelehrte, da die Flüssigkeitsspiegel in den beiden Gefäßen im Schwerefeld nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren stets auf gleichem Niveau gehalten werden. Hierdurch wird ein Drehmoment im Sinne eines solchen Verschwenkens um die Wellen 7 und 7¹ erzeugt, bei dem das bereits nach unten geführte uefäß noch stärker niedergedrückt wird. Das erzeugte Drehmoment 1st dem hachfolgefehler des Servosystems proportional und

dö dieser ist wiederum im wesentlichen dem Wert von -jr proportional, so daß das Drehmoment natürlich gleichfalls

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proportional -r| ist. Die Vorrichtung der Fig. 7 1st inso fern vorteilhaft, als, ähnlich wie im Fall der Aa form der FIg, 6, auf den Drehmomenterzeuger 17 verzichtet werden kann und zwischen dem Drehmoment und denjenigen dö

Werten, die -rr annehmen kann, leicht in der Weise im wesentlichen volle Proportionalität hergestellt werden kann, daß man lediglich eine entsprechend große Querachnittsfläche der Gefäße 66 und 67 vorsieht. Da Jedoch Lin Rahmen

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dieser AusfUhrungsform ein Drehmoment erzeugt wird, das von entgegengesetzter Richtung ist wie bei der AusfUhrungsform der Fig. 6, bedingt dies eine Umkehr im Richtungssinn des Vektors H des Winkeldrehmoments des Kreisels, so daß es hierbei erforderlich ist, den Kreisel in der Gegenrichtung anzutreiben.

Vie es im obigen dargelegt wurde, gibt es viele

Möglichkeiten der baulichen Ausführung von Anordnungen,

dö
die zum Ermitteln von -r? dienen können und die sämtlich für eine Verwendung im Rahmen der Erfindung in Betracht kommen, sofern sie geeignet sind, dem Kreisel ein Drehmoment zu Drehbewegungen um seine horizontalen Wellen er-

dö teiJ η zu helfen, das im wesentlichen proportional -j^ ist.

Demgemäß erübrigt sich auch hinsichtlich der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform die Feststellung, daß der Servomotor 35 und der Drehmomenterzeuger 17 jeweils auch über gesondert vorgesehene Verstärker gesteuert werden Jtönnen, statt den Ausgang des einzigen Verstärkers 34 sowohl dem Servomotor 35 als auch dem Drehmomenterzeuger 17 zuzuführen.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform des Kreiseigerats dargestellt, bei welcher der tragende Aufbau gänzlich anders ausgebildet ist als bei der Ausführun/^rsform der Fig. 2. Hierbei gleicht zwar der Behälter in seinem inneren Aufbau in jeder Weise dem der Fig. 2, ist jedoch völlig anders aufgehängt. Bei der Ausführungsforiii der Fig. 5 sind unmittelbar an dem Behälter 8' lMach-1aufwellen 9 und 9¹ vorgesehen, die wiederum in (nicht dargestellten) Kugellagern auf einem vertikal angeordneten äußeren Rahmen 60 gelagert sind. An dem vertikalen

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äußeren Rahmen 60 sind Zapfenwellen 61 und (nicht dargestellt) 61· zur kardanischen Aufhängung vorgesehen, die in Kugellagern auf einem Kardanring 62 gelagert sind. Außerdem ist das Gerät so aufgebaut, daß der Massenmittelpunkt der Gesamtmasse der in dem vertikalen Rahmen 60 angeordneten Bauteile unterhalt der Zapfenwelle 61 liegt. An dem Kardanring 62 sind in einer Anordnung rechtwinklig zu der Zapfenwelle 61 horizontale Zapfenwellen 63 und (nicht dargestellt) 63' zur kardanischen Aufhängung vorgesehen, die ihrerseits auf einer (nicht dargestellten) Kompaßsäule gelagert sind. Auch wenn nun diese Kompaßsäule durch die Bewegungen eines Schiffes eine Neigung erfährt, werden bei einer solchen Anordnung die Wellen 9 und 9¹ infolge der Freiheitsgrade der Wellen 61, 61 * sowie 63 und 63' und durch die Schwerewirkung im wesentlichen vertikal gehalten und unterliegen demgemäß keiner direkten Beeinflussung durch die hleigungsbewegungen des Schiffes.

Es bedarf keiner weiteren Ausführungen, daß der Behälter 8¹, in den die Kreiselsteuervorrichtungen mit Ausnahme der in den Fig. 3 und 4 wiedergegebenen aufgenommen sind, in gleicher Weise Verwendung finden kann, wie dies im Zusammenhang der Erläuterungen zu den Fig. 2, 5, 6 und 7 beschrieben worden ist.

Nachstehend soll noch auf eine neuartige Vorrichtung zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Kreiselgeräts eingegangen werden, die einen wichtigen Bestandteil der Erfindung darstellt. Wie es in Fig. 4 gezeigt ißt, trägt eine der vertikalen Wellen 5 oder 5¹ einen Rotor 17.J¹» zu dem ein Stator 17-^M gehört, die in ihrem Aufbau den entsprechenden Teilen 17' bzw. 17" gleichen, so daß

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hierdurch ein Drehmomenterzeuger 17^ gebildet wird, wobei zusätzlich ein Stromkreis zum Erregen einer Steuerwicklung des Drehmomenterzeugers 17-j ähnlich der vorerwähnten Wicklung 43 entsprechend dem Ausgang des Verstärkers 34 vorgesehen ist. Die übrigen Organe des Kreiselgeräts, wie beispielsweise die Vorrichtung 16 usw., sind hierbei genau die gleichen wie bei dem in Fig. 4 dargestellten Gerät. Befindet sich nun der Punkt S in der Betrachtungsrichtung der Fig. 1 rechtsseitig der Geraden f und nimmt der Winkel θ allmählich zu, so wird bei dieser Anordnung an den Kreisel ein Drehmoment zur Drehung um die vertikalen Wellen 5 oder 5¹ angelegt, das dem Diffe-

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renzbetrag von ^ proportional ist, so daß sich ^ erhöht.

Mit anderen Worten: Diese Arbeitsweise führt zu einer Abkürzung der Zeitdauer der Kreiselverschwenkbewegung. Durch eine geeignete Bemessung des dem Kreisel um seine vertikale Welle 5 oder 5' erteilten Drehmoments in dem Sinne, daß dieses im wesentlichen proportional ^ ist, kann daher der Punkt S von jedem beliebigen Punkt der Fig. 1 aus rascher zu dem Punkt P geführt werden, als dies möglich wäre, falls die vorbezeichneten Vorrichtungen nicht vorgesehen sein sollten.

Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, wird durch die Erfindung ein epochemachendes, für die Verwendung in Flugzeugen, Schiffen u. dgl. geeignetes Kreiselgerät geschaffen, bei dem nur ein Kreisel vorgesehen ist, das aber nicht nur nach Art eines Kreiselkompasses die Ablesung eines Azimutwerts erlaubt, sondern daneben auch die fortlaufende Ermittlung und Anzeige eines Werts der geographischen Breite entsprechend der jeweiligen Position, an der sich das Gerät befindet.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kreiselgerät, gekennzeichnet durch ein einen eingebauten Kreisel enthaltendes Kreiselgehäuse (4), eine zur Halterung des Kreiselgehäuses (4) mit drei Freiheitsgraden betätigbare Vorrichtung (5, 5^f, 6, 7, 7¹, 8) und unter Ansprechen auf einen festgestellten Differenzbetrag der Neigung der Kreiseldrehachse zum Anlegen eines steuernden Drehmoments an das Kreiselgehäuse (4) um eine im wesentlichen horizontale, zur Kreiseldrehachse rechtwinklige Achse betätigbare Vorrichtung (16, 17).

2. Kreiselgerät, gekennzeichnet durch ein einen eingebauten Kreisel enthaltendes Kreiselgehäuse (4), eine zur Halterung des Kreiselgehäuses» (4) mit drei Freiheitsgraden betätigbare Vorrichtung (5, 5¹, 6, 7, 7¹, 8), unter Ansprechen auf einen festgestellten Differenzbetrag der Neigung der Kreiseldrehachse zum Anlegen eines steuernden Drehmoments an das Kreiselgehäuse (4) um eine im wesentlichen horizontale, zur Kreiseldrehachse rechtwinklige Achse betätigbare Vorrichtungen (16, 17) und unter Ansprechen auf einen festgestellten Differenzbetrag der Neigung der Kreiseldrehachse zum Anlegen eines steuernden Drehmoments an das Kreiselgehäuse (4) um eine zur Kreiseldrehachse und zur Horizontalachse rechtwinklige Achse betätigbare Vorrichtungen

3. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekemizeichnet, daß zu den zum Anlegen eines steuernden Drehmoments an das Kreiselgehäuse (4) betätigbaren Verrichtungen (16, 17) ein aus einem mit der einen der waagerechten Wellen (7, 7¹) des Kreiselgeräts fest verbundenen

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Rotor (17') und einem mit einem zur Halterung dieser oinen der wargerechten Wellen (7, 7^f) betätigbaren Teil (ü¹) fest verbundenen Stator (17^W) bestehender Drehmomenterzeuger (17) sowie eine an der waagerechten Welle (7^f) bofertigte, zum Ermitteln des Differenzbetrages der Krei-ίΉ neigung betätigbare Einheit (16) gehören, wobei die Einheit (16) eine auf die Angriffsrichtung dor Schwerkraft anrjvechende Bezugseinrichtung (33), ein Servosystem mit ^Hi" a Rädergetriebe (53, 59, 54) und mit einem zum Verschwenken der auf die Angriffsrichtung der Schwerkraft ansprechenden Bezugseinrichtung (33) um die waagerechte Welle (7¹J betätigbaren Servomotor (35) sowie eine unter Ansprachen auf die Ausgangsleistung der aui die Angriffsrichtung der Schwerkraft ansprechenden Bezugseinrichtung (32) sum Zuführen eines Stroms zu den Wicklungen des StatoiT (17") betätigbare Vorrichtung (34) aufweist.

4. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichiif⁵!., daß zu den zum Anlegen eines steuernden Drehit·'-merits an das Kreiselgehäuse (4) betätigbaren Vorrichtungen (16, 17) eine an der einen der waagerechten Wellen (7, 7^f) dos Kreiselgeräts befestigte, zum Ermitteln des DJfferenzbetrages der Kreiselneigung betätigbare Einheit ( iß) gehöi't, wobei diese Einheit (16) eine auf die An- l'j i ff;-richtung der Schwerkraft ansprechende Bezugseinrichtung (33), ein Servosystem mit einem Rädergetriebe (53, ^r9, ⁿ4) und mit einem zum Verschwenken der auf die An-/ ;^sifffcsri< iitung der Schwerkraft ansprechendem Bezugseini :uh1uug (33) um die eine der waagerechten Wellen (7» 7¹) Iftätißbaren Servomotor (35) und einen zum Erzeugen eines ·· ß< iidrehmomontß sowie zum Anlegen dieses Gegondrohmoments

μ C in ϊ'1-f i selgehäuae (4) zum Vernchwenken um die waagerechten ttell'j, (7, 7¹) betätigbaren Gowichtsköi'per (65) aufweist.

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5. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den zum Anlegen eines steuernden Drehmoments an das Kreiselgehäuse (4) betätigbaren Vorrichtungen (16, 17) eine an der einen der waagerechten Wellen (7i 7') des Kreiselgeräts befestigte, zum Ermitteln des Differenzbetrages der Kreiselneigung betätigbare Einheit (16) gehört, wobei diese Einheit (16) eine auf die Angriffsrichtung der Schwerkraft ansprechende Bezugseinrichtung (33), ein Servosystem mit einem Rädergetriebe (53, 59, 54) und mit einem zum Verschwenken der auf die Angriffsrichtung der Schwerkraft ansprechenden Bezugseinrichtung (33) um die eine der waagerechten Wellen (7, 7¹) betätigbaren Servomotor (35) und eine aus zwei Gefäßen (66, 67), einem die beiden Gefäße (66, 67) an ihren unteren Enden miteinander verbindenden Rohr (69) und aus einer in einem Teil eines jeden der beiden Gefäße (66, 67) sowie in dem Rohr (69) enthaltenen Flüssigkeit bestehende Vorrichtung aufweist.

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