DE1798049A1 - Kreiselkompassgeraet - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz ₄„„_a

Dr. Gertrud Hauser ^eoo° »"■«·—■ -»o. -& AU^ io«>o Dipl.-Ing. Gottfried Leiser Er„.b.r_g«,r„_ra,_s. 19 1798049

Patentanwälte Telegramme: Labyrinth München

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u^S COiU³TEURS 3, Hue Dosne Paris IG / Frankreich

Unser Zeichen: G 2538

Kreiselkompaßgerat

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreiselgerät, welches mit großer Genauigkeit und vollkommen automatisch die geographische Nordrichtung bestimmen kann.

Es ist bereits eine Anzahl von nordsuchenden Geräten bekannt, die einen Kreisel aufweisen, dessen Kreisel— achse horizontal gehalten wird und der auf Grund seiner Eigenschaften ohne Einwirkung der Horizontalkomponente der Erddrehung die Neigung hat, sich in Richtung de3 Meridians zu orientieren. Derartige Geräte können in zwei ilauptkategorien unterteilt werden: die Kreiseigeräte mit freier Schwingung,, wobei es sich um pendelartige Kreiselgeräte handelt, bei welchen die horizontale Ausrichtung der Kreiselachse durch die Schwerkraft aufrecht erhalten wird. Ge i/E

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Diese

Diese Achse führt demgemäß eine sinusförmige Bewegung um die Meridianrichtung durch, und die Ablesung der mittleren Stellung erfolgt mittels eines zugeordneten Theodoliten. Diese Geräte ermöglichen eine gute Präzision, wozu jedoch ein Bedienungspersonal mit großer Erfahrung gehört.

Die Bedienung muß sehr genau erfolgen, da sonst die Ergeb-

bis
nisse fehlerhaft sind· Die Zeiy zur Inbetriebnahme, d.h.

der Einbau, der Anschluß, die Einstellung, ist groß, und jede genaue Messung erfordert eine Meßdauer in der Größenordnung von etwa 20 Minuten.

Geräte mit schwimmenden Kreiseln, deren Kreiselachse auf einem horizontalen Kreis festgehalten ist, dem ein Visierfernrohr zugeordnet ist, wobei man mittels dieser Visiereinrichtung einen Strom im Milliampere abliest, der der Winkelabweichung des Zielfernrohrs gegenüber dem geographischen Nordpol proportional ist. Diese Geräte ermöglichen eine sehr gute Präzision, weisen jedoch verschiedene Nachteile auf:

a) Der Kreisel muß von ausgezeichneter Qualität sein, da die Kreiselabweichung direkt in die Meßgenauigkeit eingeht,

b) die horizontale Lage der Kreiselachse wird direkt durch das Gehäuse des Gerätes aufrecht erhalten und dadurch ist die horizontale Lage sehr stark gegen äußere Schwingungen empfindlich,

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c) das Gerät ist schwer und sehr sperrig, und die Anlaufzeit und die Leßzeit sind sehr lang,

d) die Verwendung eines schwimmenden Kreisels macht es erforderlich, daß bei der Lagerung bestimmte Temperaturen eingehalten werden.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die verschiedenen Nachteile der im vorstehenden aufgeführten Geräte der beiden Kategorien auszuschalten, und zwar mittels eines tragbaren Gerätes, weiches nur einen geringen Hauiu einnimmt iiid welches vollkommen automatisch arbeitet und weiches eine Genauigkeit in der Größenordnung von 20 Bogen-Sekunden ermöglicht und welches insbesondere leicht und schnell in Betrieb genommen werden kann. Ein numerisches Anzeigegerät zeigt direkt die Abweichung einer Bezugsrichtung gegenüber dem geographischen Nordpol an, s;cbei diese Bezugsrichtung am Gehäuse des Kreiselgerätes festliegt. Das erste Meßergebnis wird innerhalb einer sehr kurzen Dauer in der Größenordnung von etwa 4 Minuten erhalten.

Das erfindungsgeraäße Gerät beruht, ausgehend von den Schwingungsbewegungen eines pandelartig aufgehängten Kreisels, auf der automatischen Feststellung der genauen Richtung, in der sich die Schwingungen ausbilden und diese entspricht der geographischen Nordrichtung des betrachteten Ortes.

Das

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Das erfindungsgemäße Gerät weist im wesentlichen eine gondeiförmig aufgehängte Baugruppe auf, die einen Kreisel mit einem Freiheitsgrad aufweist, dessen Kreiselachse horizontal gehalten ist und eine Scheibe, die Gradeinteilungen aufweist, und das erfindungsgemäße Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß es unter anderem die folgenden Merkmale aufweist:

eine Meßvorrichtung für die Winkelverschiebung,-iie der Scheibe zugeordnet ist, welche die Gradeinteilungen trägt und die fest mit dem Gerät verbunden ist und die zwei photoelektrische Ableseeinrichtungen aufweist, die am Gehäuse angeordnet sind und diametral gegenüberliegen,

einen numerischen Rechner, dem die Signale zugeführt werden, die von den Ablesevorrichtungen ausgehen, wobei dieser Rechner in aufeinanderfolgenden Meßzyklen arbeitet und wobei dieser Rechner derart ausgelegt ist, daß er aus den Signalen die Periode und die transversal verlaufende Symmetrieachse bezüglich einer Bezugsrichtung am Gehäuse des Kreisels der Sinusfunktion feststellt, welche das Saum-Zeit-Gesetz der Bewegung der Bndeleinrichtung wiedergibt, die um die geographische Nordrichtung des Ortes herum schwingt, wobei eine numerische Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, um die Winkelabweichung der geographischen Nordrichtung gegenüber der am Gehäuse festliegenden Bezugsrichtung festzustellen·

109846/0076 _BAD

Es

"^s sind verschiedene mathematische Methoden bekannt, die es ermöglichen, die Symmetrieachse einer Sinusschwingung zu finden, wenn man die Periode kennt und wenn man wenigstens drei Punkte dieser Schwingung kennt. Als Beispiel,

ohne die Erfindung darauf zu beschränken, wird im folgenden eine Ausführungsform beschrieben, in welcher die Symmetrieachse der Sinusschwingung, die die Schwingungsbewegungen des Pendels widergibt, dadurch bestimmt wird, daß algebraisch die Ausschläge gegenüber der Bezugsrichtung während einer halben Periode bestimmt werden.

Gemäß einem speziellen Merkmal ist eine Zähler-Abzähl-Schaltung vorgesehen, die algebraisch die Signale summiert, die von den Leseeinrichtungen während einer halben Periode zugeführt werden und die während einer vorhergehenden Meßperiode gezählt sind. Es ist ein Takt- oder Zeitgeber vorgesehen, der Signale abgibt, die in einem Register zwischen zwei Null-Durchgängen gezählt werden, um den Vert der Periode festzustellen, die während der nachfolgenden Messung verwendet wird.

Jede Messung der Periode wird durch die Vorrichtung selbst durchgeführt und während der ersten Messung führt man in das Rechengerät einen annähernden Y/ert ein und dieser Wert wird automatisch durch die Berechnung während des nachfolgenden Zyklus korrigiert. Um die Schwingungsamplitude zu begrenzen, ist die Achse des Kreisels bis zu einem

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BAD ORIGINAL

gewissen Grad vororientiert, wobei die Achse dicht in der Nordrichtung liegt und wobei diese Vororientierung durch Hilfseinrichtungen erfolgt, wie beispielsweise mittels einer Bussole oder mittels einer magnetometrischen Einrichtung. Die Meßgenauigkeit kann noch dadurch verbessert werden, daß man eine gewichtsbelastete Mittelung der Ergebnisse durchführt, die bei mehreren aufeinanderfolgenden Meßzyklen, beispielsweise während vier Meßzyklen, erhalten werden, wobei diese Mittelung automatisch durch das Rechengerät durchgeführt werden kann.

Andere Merkmale der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen

Kreiselkompasses,
Fig. 2 eine Ansicht der Scheibe, die die Gradeinteilungen

aufweist und
Fig. 3 ein Blockschaltungsbild des Rechengerätes«

Ehe das Kreiselgerät beschrieben werden soll, sollen die theoretischen Grundlagen der Berechnungen erörtert werden, auf denen die Bestimmung der geographischen Nordrichtung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht.

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Die Anwendung der kinetischen Bewegungstheorie auf ein Kreiselsystem, welches an einem Band aufgehängt ist, wobei von äußeren Störungen abgesehen wird, und die Lösungen der so erhaltenen Differentialgleichungen führen zu einer Gleichung von der folgenden Form:

_T/2

* ^ Kg ', wöbe i:

Ia^ ι * . Kr

—ο

θ die Winkelabweichende der Nordrichtung bezüglich einer Bezugsachse darstellt, die am Gehäuse des Gerätes liegt,

T/2

den Ablenlcwinkel der beweglichen

Einrichtung während einer halben Schwingungsperiode T/2 darstellt, wobei dieser Winkel durch eine algebraische Zählung der Gradeinteilungen ermittelt wird, die auf einer Scheibe angeordnet sind, die fest am Kreiselgerät angeordnet ist, Kr die Torsionskonstante des Bandes bedeutet und Kg die Kreiselkonstante.

Bei Schwingungsbewegungen des Kreisels überlagern sich eine bestimmte Anzahl von komplexen Störbewegungen, die die Folge von äußeren Störungen, wie beispielsweise Schwingungen oder Stößen sind und diese werden über das Aufhängeband auf den Kreisel übertragen, beispielsweise auf die Einrichtung, die in freier Weise die Kreiselachse trägt. Diese Störbewegungen, die über die

109846/0076 Aufhängung 8AD

Aufhängung übertragen werden, können in nachteiliger Weise auf die Rotation einwirken, und zwar unter einer Verfälschung dor Ergebnisse. Wenn man zwei Punkte betrachtet, die in zwei diametral gegenüberliegenden Abschnitten der Scheibe liegen,und deren Bewegungsgleichungen, so erhält man zur Darstellung ihrer alternativen Drehbewegungen eine Gleichung in der folgenden Form:

Θ1 + Θ2 = 2A. (sin ipt - sin UJt_Q).

Hierbei ist t der Ausgangszeitpunkt, der zu dem Augenblick gewählt wurde, in dem die betrachteten Punkte durch die Bezugerichtung hindurchgehen und A ist die Bewegungsamplitude der alternativen Drehung. Macht man

t = t_{0 +} T/2, d.h. betrachtet man die Ausschlagbewegung während einer Halbperiode der Schwingungsbewe— gung, so erhält man:

= - 4 A. sin cd t

—	—	Q 2

Venn der betrachtete Punkt genau die Richtung der kinetischen Bewegung ist, so gibt die gefundene Gleichung etwa die Nordrichtung bezüglich einer Bezugsrichtung, die am Gehäuse liegt, wobei ein Faktor 4 vorgesehen ist. Dieser

Kr Rohwert wird durch den Ausdruck i + ~=· , . .

Kg korrigiert,

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,^ ...,^nC OAS " der

der von den Gerätekonstanten abhängt.

Es wird deshalb auf der Skalenscheibe, die mit dem Pendelkreisel verbunden ist, eine Marke festgelegt, deren Lage gegenüber der kinematischen Bewegung bekannt ist, und dies ermöglicht die Bestimmung des Anfangsaugenblicks der Zählung des Durchgangs der am Gehäuse liegenden Bezugsrichtung. Es genügt demzufolge, algebraisch die Grade der Scheibe zu zählen, die an dem festen Punkt während einer iialbperiode vorbeigehen, und zwar ausgehend von diesem Anfangsmouient, wobei die Koeffizienten 4, (1 + g-) in Rechnung gesetzt werden, um die Winkelabweichung zwischen der Nordrichtung, undie herum der Kreisel schwingt, und der Bezugsrichtung zu bestimmen, die am Gehäuse liegt.

Wie noch dargelegt werden soll, werden in der Praxis die Gradteilungen, die von der Scheibe getragen werden, mittels photoelektrischer Einrichtungen gezählt, die nach Einschalten Itechtecksignale abgeben, die diesen Gradeinteilungen entsprechen, und man kann die Präzision noch dadurch verbessern, daß man nicht nur die Signale selbst berücksichtigt, sondern auch ihre Zustandsänderungen, d.h. ihre Vorder- und Hinterseiten,, und dadurch wird ein neuer Faktor 2 eingeführt, durch den man nochmals das Zählresultat teilen muß.

Gleichzeitig

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i7f8(H9

Gleichzeitig wird die Sehwingungsperiode dauernd gernessen und der zuletzt ermittelte Wert ersetzt eütsprechend den vorhergehenden, um jedesmal die Zähldauer eines Meßzyklus zu bestimmen. Die ßechenanlagö ist derartprogrammiert, um eine gewichtsbelastete Mittelujög der Ergebnisse durchzuführen, die während mehrere** a^teinanderiolgenclen

Meßzyklen zugeführt werden.

Es soll nun die Vorrichtung zur Durchführung des im vorstehenden beschriebenen Verfahrens erläutert werden.

In Fig. 1 ist ein Kreiselgerät dargestellt, welches auf einem Sockel 9 montiert ist, dieser Sockel igt mit Bändelschrauben und mit einer Bichtwaage ausgestattet, um die horizontale Lage sicherstellen zu können. Ferner ist eine Richtungsbussole vorgesehen, um eine erforderliche Vororientierung durchzuführen. Die zuletzt genannten Teile, w die keinen Gegenstand der Erfindung bilden» sind nicht dargestellt, um die Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht zu beeinträchtigen. Die pendelnd aufgehängte Baugruppe weist den Kreisel 2 des Kreiselkompasses, auf, der eine horizontale Lage hat und diese Baugruppe wird von einem Band i getragen und im unteren Abschnitt ist eine Glasscheibe 6 vorgesehen. Diese Glasscheibe ft trägt zwsi Gradeint eilungsraster 4, 4A» die
angeordnet fri^d, urä ckie, Αα·£Μλ· 3,

Haster arbeiten mit zwei photoelektrischen Ableseeinrichtungen zusammen,die schematisch bei 3 und 3A dargestellt sind. Die Scheibe 6 ist vorzugsweise an der Seite der beiden mit Gradeinteilungen versehenen Sektoren ausgeschnitten, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und die Anordnung ist derart, daß die Scheibe bezüglich der Kreiselachse so angeordnet ist,· daß die Scheibe keinesfalls die Kreiselbewegungen stört und daß die Ausgleichsstörbewegungen so klein wie möglich sind.

Auf der Scheibe 6 ist ein kleiner Abschnitt 5a vorgesehen, der einen Übergang von schwarz zu weiß oder von undurchsichtig zu durchsichtig ermöglicht, und da die Stellung gegenüber der kinetischen Bewegung der Pendelbaugruppe bekannt ist, ermöglicht dieser Abschnitt die Bestimmung des Anfangsmomentes der Zählung beim Durchgang zwischen einer Lichtquelle und einer Hilfsphotozelle 5b, wodurch die Bezugsrichtung festgelegt wird, die mit dem Gehäuse verbunden ist. Die photoelektrischen Ableseeinrichtungen 3, 3A sind jedem der Raster 4, 4A zugeordnet und weisen Photozellen 8, 8A auf, die am Sockel 9 befestigt sind. Diese Einrichtungen sind vorzugsweise von der Art, wie sie in der französischen Patentanmeldung Nr. 100 752 vom 30.Märζ 1967 beschrieben werden. Eine derartige Einrichtung weist eine Lichtquelle auf, die durch ein Paar elektro-luminiszenter Dioden gebildet wird, wobei diese mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert werden, und

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wobei

wobei diese Bilder erzeugen, die auf den gleichen Detektor projiziert werden. Die Signale, die von den Detektoren 8, 8A abgegeben werden, werden, werden in einem Rechengerät weiter verarbeitet, dessen Schaltung im einzelnen in Fig. 3 dargestellt ist.

Während des Transportes oder des Nichtbetriebes des G_erätes wird der pendelnd aufgehängte Bauteil mechanisch derart

φ gesperrt, daß das Aufhängeband 1 entlastet wird. Vor jeder Messung ermöglicht es eine Schaltvorrichtung, das Band wieder unter Spannung zu setzen und den Kreisel freizugeben, wobei einmal die Schwingungsamplitudeh der Drehung begrenzt werden und andererseits Störeinflüsse gedämpft werden. Diese Schalteinrichtung weist einen Steuerknopf 7 auf, der gegebenenfalls durch einen kleinen Elektromotor ersetzt werden kann und dieser Knopf wiitt über ein kinematisches Getriebe mit konischen Ritzeln und mit Spindeln

fe ein und hierdurch wird eine senkrechte Verschiebung einer beweglichen Platte 10 erreicht. In der Sperrstellung wird die Scheibe 6 ebenfalls durch die Platte 10 gegen Anschläge einer anderen Platte 11 gesperrt gehalten, wobei diese Platte 11 am Gehäuse des Gerätes befestigt ist. Wie Fig.8 zeigt, ist jeder Detektor 8, 8A mit einer Schaltung ver-

bunden, welche die Signale behandelt und diese Schaltung weist einen Vorverstärker 13 auf, und am Ausgang des Vorverstärkers sind zwei Filter 14, 14' angeschlossen, die

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• auf die Modulationsfrequenzen der elektro-luminiszenten Dioden abgestimmt sind. An diese Filter schließen sich Verstärker und Formierkreise 15, 15' an und logische Schaltungen 16 zur Feststellung der i)rehrichtung, die die Zählung der Gradeinteilungen in direktem oder im Rücklauf bestimmt.

Am Ausgang dieser vier Schaltketten sind zwei Zähl-Subtraktions-irruppen 18 und 30 angeordnet, die von Tor-Schaltungen 17 und 29 gesteuert werden»

Die erste Zähler-Baugruppe 18 weist zwei Zähler und Subtrahierer auf, die algebraisch die Ablesesignale summieren, die von den Markierungen 4, 4A ausgehen. Es ist ferner eine zusätzliche Schaltung vorgesehen, welche die algebraische Summe der Inhalte erzeugt. Am Ausgang der Additions-Baugruppe ist ein Teiler 19 vorgesehen, der mit dem Koeffizienten 8 oder 8.(1 + Kr/Kg) arbeitet, wobei dieser Koeffizient, wie bereits dargelegt, bei der Messung dsr \7inkel, ausgehend vom Ausgangspunkt der Zählungen, auftritt. Das Ergebnis wird an einer Anzeigetafel 21 als "Bezugs-Azimut" angezeigt, woduroh algebraisch beispielsweise in Bo^engraden, Bogenminuten und Bogensekunden eine Anzeige erfolgt und gegebenenfalls können die Werte durch eine (tewichtsschaltung 20 hindurchgehen, die dazu bestimmt ist, eine gewichtsbelastete Mittelung der aufeinanderfolgend erhaltenen Resultate durchzuführen.

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Die ORIGINAL

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Die Tor-Schaltung %1 wird duiofii^v;ääs.^^ welches von den ileAen^eii^^&igeifcb&i^ der Zälilung bestimmt, und^tech/s^V'Sr.^ daß die Verbindung der vier Siohaitunilto%eitt_f ⁿift die Signale verarbeitet werden^ feit während einer Halbperiode Wrgoötel

Die Hilfsschaltung 30, die ähnlitöh aufgebaut ist, addiert dauernd Ie, und zwar nachdeia die 'Tör-ScKaltÜ^' 2$^vferi'-' geöffnet wurde, welches von den Bäutei^b i5^! äW diese zusätzliche Schaltung wi^d als verwendet. ' ^v ■'■-'-■'

Das Signal, das von den Bauteilen 5 ausgeht den Beginn der Zählung bestiimBt, wirdr um eine Takt- oder Zeitschaltung 23 i wobei diese Schaltung Pulse mit einer F*e.<jueaa F und wobei diese fakt- ed#r Zeitschaltung'¹WX*>^r4ymm 24 verbunden ist. An der Anzeigetafel 2J ist vorgesehen, der ea enaöglioht» eine^ und der es eraöglioht, in' 'ein stimmen I.ert der Halbperiode ei»aug«te«»_t <Hr di'e des ersten Meüzyklua

Vergleichskreia, dessen IRi^gäBg^ mii% $&%4 a "

Register 25 verbünde» ist und üesse» Ausgang mit (der for-Schaltung Π verbund»» ist«

N : .»-j ', 0 fj j"|, f"

BAD ORfOiNAL

26 ist ein zusätzliches Kegister, welches mit dem Register 25 und der Anzeigetafel 21 verbunden ist und dieses Register wird durch eine nicht dargestellte Tor-Schaltung, die ebenfalls von Signalen geöffnet wird, die von den Elementen 5 ausgehen, mit Pulsen gespeist, die eine Frequenz von F/2 haben, d.h. die halbe Frequenz der Pulse, die vom Taktgeber 23 ausgehen. Beispielsweise kann es sich hierbei um die Pulse des gleichen Taktgebers handeln, die durch eine Frequenz-Halbierschaltung 28 hindurchgegangen sind. Diese Tor-Schaltung wird anschließend wieder gesperrt und dann wieder geöffnet, und zwar durch die Null-Detektorschaltung 30, beispielsweise unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Kippkreises beim zweiten Durchgang durch Null des Zählers dieser Anordnung.

Die Betriebsweise dieser Vorrichtung ist die folgende: Vor dem ersten Meßzyklus wird die Halbperiode T/2, die einer Funktionstafel für die geographische Breite des iaeßortes entnommen ist, auf der Anzeigetafel 21 eingestellt, und zwar mit Hilfe des Knopfes 22, und wird dabei gleichzeitig in das Register 25 eingegeben. Der Kreiselkompaß ist vororientiert und nach der Entriegelung des Kreisels löst der erste Impuls, der von den Elementen 5 abgegeben wird, den Beginn der algebraischen Zählung der Gradeinteilungen im Zähler 18 dadurch aus, daß die Tor-Schaltung 17 geöffnet wird, und ferner wird eine Zählung

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BAD

in der Zählbaugruppe 30 ausgelöst, und zwar durch eine Öffnung der Tor-Schaltung 29. Gleichzeitig beginnt der Zähler 24, die Pulse, die vom Zeitgeber 23 mit der Frequenz F abgegeben werden, zu zählen.

Am Ende der Zeitperiode T/2 weist der Zähler 27 die Gleichheit der Inhalte des ilegisters 25 und des Zählers 24 nach, und das Signal, welches vom Zähler abgegeben wird, schließt die Tor-Schaltung 17 und unterbricht die Zählung der Gradeinteilungen in der Zählschaltung 18, Der Inhalt des Zählers 18 wird unter Auslöscliung in die Anzeigevorrichtung der Anzeigetafel 21 übertragen, und das erste Resultat wird als "Bezugs-Azimut" auf dieser Anzeigetafel dargestellt.

Außerdem wird das Register 26 weiterhin mit Taktpulsen mit der Frequenz F/2 gespeist, bis der Zähler der Baugruppe 30 zum zweiten Mal durch Null hindurchgeht. Bei diesem Durchgang stellt der Inhalt des Registers 26 die effektiv gemessene Halbperiode dar. Das entsprechende Signal, welches vom Null-Detektorkreis 30 ausgeht, ruft die folgenden Betätigungen hervor:

Sperrung der Tor-Schaltung am Eingang des Registers 26, wodurch die Speisung mit Taktpulsen der Frequenz F/2 unterbrochen wird,

eine Übertragung des Registers 26 in das Register 25, welches vor-her auf Null zurückgestellt wurde und

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1798QA9

die Anzeige als Halbperiode auf der Anzeigetafel 21, das Zurückstellen des zuletzt genannten Kegisters und des Zählers 24 auf Null und

das öffnen der Tor-Schaltung, so daß wiederum Taktpulse mit der Frequenz P/2 in das Register 26 zur Messung der folgenden lialbperiode gelangen können.

dieses Signal ersetzt künftig dasjenige, das von den Bauteilen 5 ausgeht, u» die Tor-Sohaltungen 17 und 19 au offnen und löst auch den Beginn des zweiten Ifeßzyklus daduroh aus, daß die Tor-Schaltung 17 geöffnet wird. Dieser Zyklus wird in der gleichen Weise durchgeführt wie der erste, und die Vorrichtung 20 führt diesmal die arithmetische Mittelung der beiden ersten ZUhlergebnisse durch,die für den Referenz-Azimut erhalten wurden, und dann wird in gleicher Weise weiter verfahren.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellteimd beschriebene Ausführungsbeispiel und nicht auf die beschriebene Lethode zur Feststellung der quer verlaufenden Symmetrieachse der Sinusschwingungen beschränkt, welche die Schwing büwegungen der Pendeleinrichtung darstellen. Andere mathematische Methoden können auch zu diesem Zweck verwendet werden, wie beispielsweise die Messung der Periode und die Auswertung der Beziehungen zwischen den Winkelausdrücken, wobei eine numerische Form durch photoelektrische Lesegeräte erreicht werden kann und wobei drei Punkte der Sinusschwingungen verwendet werden können, um vorzugsweise

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BAD OaiGUNAL die

WBBQAQ

die Berechnungen zu vereinfachen, oder wobei auch noch die Beziehungen zwischen den Winkeln und den Ableitungen dieser drei Punkte, ausgedrückt in Winkelfunktionen, verwendet werden können*

Patentansprüche

1ÜS846/0Q76

Claims (9)

1798Ü49 Patentansprüche

1. Kreiselkompaß, der im wesentlichen eine Pendelbaugruppe aufweist, die einen Kreisel trügt, der einen Freiheitsgrad hat und dessen Kreiselachse horizontal gehalten ist, wobei eine Scheibe vorgesehen ist, die Gradeinteilungen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Meßvorrichtung zum Messen der Winkelverschiebung vorgesehen ist, die der Scheibe zugeordnet ist, welche die Gradeinteilung trägt, welche fest mit dem Kreisel verbunden ist, wobei diese Heilvorrichtung zwei photoelelctrische Ableseeinrichtungen aufweist, die mit dem Gehäuse des Gerätes verbunden sind und die diametral gegenüber1iegen,

ein numerisches Rechengerät vorgesehen ist, welchem Signale zugeführt werden, die von den Lesevorrichtungen abgegeben werden, und zwar in aufeinanderfolgenden Meßzyklen, wobei das Rechengerät derart ausgelegt ist, um aus diesen Signalen die Periode und die transversale Symmetrieachse bezüglich einer Bezugsrichtung, die am Gehäuse des Kreiselgerätes festliegt, einer Sinusschwingung zu bestimmen, die die Raum-Zeit-Beziehungen der Bewegung der Pendelbaugruppe wiedergibt, welche um die

geographische Nordrichtung des betrachteten Ortes herum schwingt, und daß eine numerische Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, um die Winkelabweichung der geographischen Nordrichtung bezüglich der Bezugsrichtung anzuzeigen.

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BAD ORIOW

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß das Rechengerät eine primäre Zähl- und Smbtraktionseinrichtung aufweist, in der bei jedem Meßzyklus die beiden Signalserien algebraisch summiert werden, die von den phot ο elektrischen Able see inricittungen während einer Ualbperiode einer Schwingung site wegung der Penäelbaugruppe zugeführt werden, und wobei andererseits ein Taktgeber vorgesehen ist, welcher Signale, die in einem ersten Register während zweier Üurehgänge durch Null gespeichert werden, einer zweiten Zähl-Sübtraktionsvorrichtung zuführt, um den Wert der Halbperiode zu bestimmen, um diesen während der nachfolgenden Messung zu verwenden·

3« Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Meßzyklus der Wert der Halbperiode vorbestimmt wird und in das zweite Register eingegeben wird, und daß die Kreiselachse bis zu einem gewissen Grad in Richtung auf den Nordpol durch Hilfseinrichtungen voreingestellt wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Tor-Schaltung, die am Eingang des ersten Zählers angeordnet ist und die während des ersten Meßzyklus durch ein Signal geüffnet wird, welches vom ersten Durchgang einer Marke der Scheibe gegenüber einer Bezugsrichtung am Gehäuse erhalten wird, und wobei

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»*,-,··■»■.·-··. ■■■■&■■■ ■ diese

• diese Schaltung in den nächstfolgenden Zyklen durch ein Signal des zweiten Zählers geöffnet und durch ein Signal des numerischen Zählers gesperrt wird, der die Gleichheit eines Zählers und eines Registers feststellt, wobei dieser ^ähler durch Talctpulse gespeist wird und wobei das Register den Wert der vorbestimmten Halbperiode enthält oder den \7ert der Halbperiode, der während einer vorhergehenden Messung ermittelt wurde,

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Tor-Schaltung am Eingang der zweiten Zählvorrichtung angeordnet ist und daß diese Tor-Schaltung durch ein Signal geöffnet wird, welches beim ersten Durchgang der Make der Scheibe an der Bezugsrichtung am Gehäuse erhalten wird.

υ. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine sogenannte Gewichts-Schaltung, die atEGhen dem Ausgang des ersten Zählers und der numerischen Anzeigeeinrichtung angeordnet ist und die wirksam ist, um die während mehrerer auJfeüianderf olgender Meßzyklen erhaltenen Ergebnisse mit einer Gewichtsbelastung zu mitteln.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zähl- und Subtraktionsschaltung zwei Zähler und Subtrahierer enthält, die mit den Ausgängen von zwei Schaltungsketten für Signale ver-

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BAD

bunden sind, die von den photoelektrischen AWesevorrichtungen ausgehen.

8, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Zähler in der Zähl- und Subtraktionsvorrichtung des Hilfszählers vorgesehen ist, und daß dieser Zähler ein Null-Detektorkreis ist, der mit dem ersten Hegister über Einrichtungen verbunden ist, die den Eingang des ersten ilegisters sperren können und die eine Übertragung des Inhaltes des ersten Registers in das zweite Hegister ermöglichen, wobei vorher eine Rückstellung auf Null erfolgte,

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen
sind, um die Pendeleinrichtung während dee Nichtbetriebes oder des Transportes in einer Buhelage zu halten«

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