DE2136589C3

DE2136589C3 - Anordnung Zur Ausrichtung eines nordsuchenden Kreisels

Info

Publication number: DE2136589C3
Application number: DE2136589A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 6900 Heidelberg Auer
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1971-07-22
Filing date: 1971-07-22
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE2136589A1; DE2136589B2

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäß Oberbegriff des ersten Patentanspruchs auf eine aus der DE-OS 1498042 bekannte Anordnung.

Bei der bekannten Anordnung ist ein noidsuchender Kreisel und ein Kurskreisel in einem Fahrzeug angeordnet. Mittels des nordsuchenden Kreisels kann bei Fahrzeughalt die Nordrichtung bestimmt und somit ein der Ausrichtung der Kurskreiselspinachse entsprechender Bezugswert festgestellt und gespeichert werden. Da die Spinachse des Kurskreisels die eingenommene Lage in einer horizontalen Ebene im wesentlichen beibehält, wird während der nachfolgenden Fahrt des Fahrzeuges aus dem Bezugswert und dem jeweiligen Winkelwert zwischen Kurskreiselspinachse und Fahrzeuglängsachse der Fahrzeugkurs bestimmt. Aufgrund der Erddrehung ergibt sich für die Spinachse des Kurskreisels jedoch eine systematische, als scheinbare Drift bezeichnete Auswanderung. Ferner tritt eine sogenannte Zufallsdrift auf, welche beispielsweise von der Lagerreibung oder von der Stützung des Kreisels herrührt. Somit wird eine mit der Zeit immer stärkere Verfälschung der Kursinformation bzw. des Fahrzeugkurses eintreten, zumal die Zufallsdrift auch nicht näherungsweise wie die scheinbare Drift kompensierbar ist. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, in gewissen Zeitabständen den Bezugswert neu zu bestimmen. Hierzu muß bei Fahrzeughalt mittels des nordsuchenden Kreisels die Nordrichtung neu bestimmt werden, wobei eine lange Nordungszeit nachteilig ist. Die erforderliche Nordungszeit ist abhängig von der jeweiligen Stellung der Spinachse des nordsuchenden Kreisels. Weiterhin bereitet der sogenannte Südeinlauf Schwierigkeiten, wenn der Kreisel aus seiner instabilen Lage »Süd« in die Nordrichtung einlaufen muß.

Aus der US-PS 2958953 ist eine Kursanzeigeeinrichtung mit einem Kurskreisel bekannt. Zur Erfassung der Ausrichtung der Kurskreiselspinachse, beispielsweise zu einer Fahrzeugachse, ist ein elektrischer Winkelabgriff vorgesehen, dessen Ausgangssignal über Winkelübertrager einer Anzeigeeinrichtung zugeführt wird. Durch Einstellung der Winkelübertrager kann beispielsweise die Ausrichtung zur Nordrichtung als Bezugswert gespeichert werden.

Es ist ferner aus der US-PS 3206864 ein Kreiselkompaß bekannt, bei welchem zur Bestimmung der Nordrichtung die Kreiselspinachse zunächst näherungsweise in die Ost-West-Richtung ausgerichtet wird. Hierzu ist eine Nordreferenz, beispielsweise ein einfacher Kompaß, erforderlich. Nachfolgend wird die Präzessionsgeschwindigkeit gemessen und hieraus die wahre Nordrichtung bestimmt. Es ergibt sich eine vergleichsweise große Zeit für die Bestimmung der Nordricbtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der genannten Art derart auszubilden, daß mit einem geringen Aufwand die Ausrichtung des nordsuchenden Kreisels gegenüber der Nordrichtung schnell und zuverlässig erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des ersten Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, wobei der angegebene Rechner keinen besonderen Aufwand erfordert. Mittels des aus Bezugswert und Winkelwert erzeugten Signals ist eine schnelle Grobausrichtung des nordsuchenden Kreisees auch aus der »Südstellung4 möglich. Da mittels des nordtreibenden Momentes nur noch der kleine Fehlerwinkel abzugleichen ist, wird eine insgesamt kurze und in allen Fällen annähernd gleiche Nordungszeit erreicht. Eine weitere Verkürzung der Nordungszeit wird dadurch erreicht, daß die Grobausrichtung bereits während der Hochlaufzeit des nordsuchenden Kreisels erfolgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. I eine Prinzipskizze der verschiedenen Achsen in einer horizontalen Ebene nach erfolgter Nordung,

Fig. 2 eine Prinzipskizze der Achsen aus Fig. 1 zu Beginn einer weiteren Nordung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Anordnung.

Gemäß Fig. 1 ist die Spinachse NSK des nordsuchenden Kreisels nach Ablauf des Nordsuchvorgangs auf die geographische Bezugsrichtung N Nord eingestellt. Die Spinachse KK des Kurskreisels hat sich nach dem Einschalten des Kreiselrotors auf eine beliebige Richtung eingestellt und schließt mit der Längsachse F des Fahrzeuges während eines Fahrzeughalts einen Winkel α ein. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die genannten Spinachsen in eine horizontale Ebene projiziert und mit einem gemeinsamen Schnittpunkt dargestellt, auch wenn in einer kons uktiven Ausbildung die Spinachsen räumlich getrennt angeordnet sind. Als Bezugswert wird der Winkel zwischen der Spinachse KK und der Nord-

richtung N festgestellt und als /J, gespeichert. Der Kurs γ ergibt sich als Differenz aus dem Winkelwert α und dem Bezugswert ß_x. Die Kompensation der scheinbaren Drift erfolgt gegebenenfalls Li bekannter Weise.

Während der Fahrzeugfahrt ändern die Fahrzeuglängsachse F und der nicht in Betrieb befindliche nordsuchende Kreisel ihre Lage bezüglich der Nordrichtung, während die Spinachse des Kurskreisels ihre Lage mit Ausnahme der Drift beibehält. Aus der Differenz aus dem jeweiligen Winkel α zwischen Fahrzeuglängsachse und Kurskreiselspinachse und dem Bezugswert β_λ einer vorhergehenden insbesondere aber der letzten Nordung wird der jeweilige Kurs y des Fahrzeuges bestimmt. Infolge der Drift wandert jedoch die Kurskreiselspinachse allmählich aus ihrer Lage heraus, so daß die Kursinformation um das Integra! dieser Drift, den Fehlerwinkel ό verfälscht wird.

Die Fahrzeuglängsachse F, die Spinachse NSK des nordsuchenden Kreisels und die Spinachse KK des Kurskreisels nehmen dann beispielsweise die in Fig. 2 dargestellte Lage ein. Infolge des Fehlerwinkels δ wird, da der Kurs aus Nordwert /5,, und dem jeweiligen Winkel α gebildet wird, auch die Kursinformation um den Fehlerwinkel ö verfälscht. Durch eine erneute Nordung des nordsuchenden Kreisels und Bildung eines neuen Bezugswertes wird dieser Fehler korrigiert. Es wird die Spinachse des nordsuchenden Kreisels zunächst derart ausgerichtet, daß diese mit der Spinachse des Kurskreisels den Bezugswert ß_t der vorhergehenden Nordung einschließt und somit bis auf den Winkel ö vorgenordetist. Anschließend wird die Feinnordung in bekannter Weise durchgeführt. Bei dieser Darstellung wurden zur Vereinfachung Korrekturgrößen, welche bei der Vornordung zusätzlich berücksichtigt werden können, beispielsweise aufgrund der Kompensation der scheinbaren Drift, außer acht gelassen. Vorzugsweise erfolgt die Ausrichtung der Spinachse des ncrdsuchenden Kreisels auf den Bezugswert /3 p während der Hochlaufzeit des Rotors. Die Nordungszeit wird dadurch noch mehr verkürzt und ist für jede Nordung praktisch gleich groß, da die Hochlaufzeit und die Zeit zum Abgleichen der jeweiligen kleinen Winkel ö im wesentlichen konstante, nur von der konstruktiven Ausbildung des nordsuchenden Kreisels abhängige Werte darstellen. Nach Beendigung der Nordung wird der neue Bezugswert ß₂ gespeichert und steht im folgenden zur Bildung der

ίο Kursinformation zur Verfügung.

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Anordnung dargestellt. Der nordsuchende Kreisel 1 liefert nach einer Nordung den Winkel γ_χ, zwischen Fahrzeuglängsachse und Spinachse.

Der Kurskreisel 2 liefert gleichzeitig den Winkel α zwischen seiner Spinachse und der Fahrzeuglängsachse an den Rechner 3 Im Speicher 4 dieses Rechners 3 wird aus den Werten der Winkel α und y,, der Bezugswert /J₁ gebildet und gespeichert. Der nordsuchende Kreise) schaltet sich nun ab. Während der Fahrzeugfahrt wird in dem Zähler 5 aus dem jeweiligen Winkel α des Kurskreisels 2 und dem Bezugswert /3, durch Differenzbildung die Kursinformation γ gewonnen und beispielsweise in einem Anzeigegerät 6 zur Anzeige gebracht. Bei einer erneuten Nordung wird durch Druck auf eine Nordtaste 7 der nordsuchende Kreisel 1 wieder in Betrieb genommen und auf seine Nenndrehzahl hochgefahren. Gleichzeitig wird in einem Zähler 8 aus dem Bezugswert /3, der

vorhergehenden Nordung und dem Winkel α ein Signal gewonnen, mit welchem der nordsuchende Kreisel 1 derart ausgerichtet wird, daß er von der Nordrichtung nur noch um den Fehlerwinkel ö abweicht. Anschließend richtet sich der Kreisel 1 mit Hilfe des nordsuchenden Momentes in bekannter Weise auf Nord aus. Nach Abschluß der Nordung wird wie oben beschrieben ein neuer Bezugswert ß₂ gebildet und in den Speicher 4 eingegeben, wo er zur Bildung der Kursinformation zur Verfügung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Pate ntansprüche:

1. Anordnung zur Ausrichtung eines nordsuchenden Kreisels, welcher mit einem Kurskreisel in einem Fahrzeug angeordnet ist, wobei während eines Fahrzeughalts mittels des nordsuchenden Kreisels die Ausrichtung der Kurskreiselspinachse feststellbar und als Bezugswert speicherbar ist, und während der nachfolgenden Fahrt aus dem Bezugswert und dem jeweiligen Winkelwert zwischen Kurskreiselspinachse und Fahrzeuglängsachse der Fahrzeugkurs bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (3) vorgesehen ist, welcher einen Speicher (4) iür den Bezugswert (/3,) sowie einen Zähler (8) enthält, daß der Zähler (8) mit dem Speicher (4) und dem Kurskreisel (2) verbunden ist, 30 daß bei Fahrzeughalt aus dem Bezugswert (/S₁) und dem Winkelwert (α) ein Signal erzeugbar ist, und daß der Zähler (8) mit dem nordsuchenden Kreisel (1) derart verbunden ist, daß dieser in Abhängigkeit des genannten Signals gegenüber der Nordrichtung um einen kleinen Fehlerwinkel (ö) grob ausrichtbar ist, welcher nachfolgend in bekannter Weise infolge des nordtreibenden Momentes abgleichbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Rotor des nordsuchenden Kreisels zur Nordausrichtung zunächst auf seine Nenndrehzahl hochlaufen muß, dadurch gekennzeichnet, daß dem nordsuchenden Kreisel (1) das genannte Signal während der Hochlaufzeit zuführbar ist.