DE2305663A1

DE2305663A1 - GYRO COMPASS

Info

Publication number: DE2305663A1
Application number: DE19732305663
Authority: DE
Inventors: Edwin W Howe
Original assignee: Gyrosystems Inc
Current assignee: Gyrosystems Inc
Priority date: 1973-02-06
Filing date: 1973-02-06
Publication date: 1974-08-29
Also published as: DE2305663C3; DE2305663B2

Description

Kreiselkompaß nie Erfindung bezieht sich auf einen Kreiselkompaß mit einem in einem Tragrahmen aufgehängten Kreiselrad. Gyrocompass never invention relates to a gyrocompass with a centrifugal wheel suspended in a support frame.

Die bekannten Kreiselkompasse sind im allgemeinen sehr kompliziert aufgebaute Gebilde. Untersuchungen der inmelderin haben Jedoch gezeigt, daß sich an den üblichen Eonstruktionen ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Anzeigegenauigkeit verschiedene Vereinfachungen vornehmen lassen1 die im Endergebnis zu einem preisgünstigen und dennoch genauen Kreiselkompaß führen. The known gyrocompasses are generally very complicated constructed structures. Investigations by the applicant have shown, however, that on the usual constructions without significant impairment of the display accuracy various simplifications can be made1 which in the end result in an inexpensive one and still keep an accurate gyrocompass.

Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen Kreiselkompaß zu schaffen, der sich durch miniaturisierte XusfUhrung, niedrige Gestehungskosten und geringen Leistungsbedarf auszeichnet, ohne den Einsatz von Hochleistungsservosgstemen gegenüber schnellen Bewegungen seiner Basis isoliert ist und ohne eine dritte lardanachse auskommt. In this context, the invention is particularly concerned with based on creating a gyro compass that can be low cost and low power requirement without the use isolated by high-performance servo systems from rapid movements of its base and does without a third lardan axis.

Die gestellte rufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Tragrahmen ein freiselrad mit zwei freiheitsgraden und ein stabilisierendes Trägheitsrad so montiert sind, daß ihre Drallachsen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. The stated task is achieved according to the invention in that im Carrying frame a free wheel with two degrees of freedom and a stabilizing inertia wheel are mounted so that their twist axes are substantially parallel to each other.

Ber erfindungsgemäß ausgebildete Kreiselkompaß enthält ein primäres Bezugskreiselrad1 das in einem zweiachsigen Xardansystem gehalten ist, und-ein Trägheitsrad, das als primärer Richtungsstabilisator dient Außerdem ist ein zweiachsiger Momentengeber vorhanden, der die bei bekannten Kreiselkompassen üblichen Richtungssteuermotore hoher An sprechempfindlichkeit ersetzt. Einen dritten Stabilisierungskompaßbügel, wie er normalerweise erforderlich ist, gibt es nicht; stattdessen ist ein Signalmodifikator vorhanden, der auf Querneigungsverschiebungen anspricht Für das primäre Bezugskreiselrad ist außerdem ein vereinfachtes system für die Verschiebungserfassung und Momenten gabe vorgesehen. The gyrocompass designed according to the invention contains a primary one Reference gyro wheel1 which is held in a two-axis Xardansystem, and-an inertia wheel, which serves as the primary directional stabilizer. It is also a two-axis torque transmitter available, the direction control motors common in known gyro compasses high response sensitivity replaced. A third stabilizing compass bracket, as it is normally required does not exist; instead is a signal modifier present that is responsive to bank displacements For the primary reference gyro is also a simplified system for recording displacement and moments given.

Als Verschiebungsfühler dient ein Kreisel mit zwei Freiheitsgraden, und das Trägheitsrad wird als primäres Stabilisierungselement für den Nachführmechanismus verwendete Das zwei Freiheitsgrade aufweisende Kreiselrad und das für den Drehimpuls davon getrennte Trägheitsrad werden auf der innersten Achse eines zweiachsigen Kardansyatems gehalten, wobei die Drallachsen beider Rader zusammenfallen oder zumindest parallel zueinander verlaufen Beide Rader sitzen in einem azimutalen Kardanrahmen, der seinerseits so montiert ist, daß er sich um eine zum Deck des mit dem Kompaß ausgerüsteten Fahrzeugs senkrechte Achse drehen kann. A gyro with two degrees of freedom serves as the displacement sensor, and the inertia wheel is used as the primary stabilizing element for the tracking mechanism used the gyro wheel with two degrees of freedom and that for the angular momentum Separate inertia wheels are on the innermost axis of a biaxial Kardansyatems held, the spin axes of both wheels coincide or at least parallel run towards each other Both wheels sit in an azimuthal gimbal frame, which in turn is mounted so that it turns towards the deck of the vehicle equipped with the compass can rotate vertical axis.

Der innerste Kompaßbügel trägt außerdem einen Vertikalfühler, dessen Ausgangssignal in Form eines Moments dem Bezugskreiselrad zugeführt wird und dieses zu einer Präzessionsbewegung in den Meridian bringt. The innermost compass bracket also carries a vertical sensor, its Output signal in the form of a moment is fed to the reference gyro wheel and this brings about a precession movement in the meridian.

Da der azimutale Kardanrahmen senkrecht zum Eahrzeugdeck steht, kippt er die Momentenachsen des primären Bezugskreiselrades aus der wahren Horizontal- und Vertikalrichtung. Dieser Effekt wird bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselkompaß dadurch korrigiert, daß die Nomentensignale durch einen auf die Querneigung dem azimutalen Kardanrahmens ansprechenden Signalmodifikator so aufgelöst werden, daß die Achsen für die effektive Aufbringung der Memente aus der geneigten Achslage heraus und in die wahre Horizontal- bzw. Vertikallage hinein gedreht werden. Bei den bisher bekannten Kreiselkompassen dagegen wird zur Beseitigung der sich aus diesem Effekt ergebenden Fehler ein zusätzlicher stabilisierender Kompaßbügel verwendet. Die Verschiebungen der Drallachse des Bezugskreisels gegenüber einer Bezugsachse im Kompaßgehäuse in zum Fahrzeugdeck parallelen bzw. Since the azimuthal gimbal frame is perpendicular to the vehicle deck, it tilts he takes the moment axes of the primary reference gyro wheel from the true horizontal and vertical direction. This effect occurs in the gyro compass designed according to the invention corrected by the fact that the moment signals by a on the bank dem azimuthal gimbal responsive signal modifier are resolved so that the axes for the effective application of the memente from the inclined axis position out and into the true horizontal or vertical position turned in will. In the previously known gyrocompasses, however, is used to eliminate the errors resulting from this effect an additional stabilizing compass bracket used. The displacements of the spin axis of the reference gyro with respect to a The reference axis in the compass housing is parallel or parallel to the vehicle deck.

normalen Ebenen werden mittels lublern festgestellt. Die Ausgangssignale dieser Fühler werden auf Momentenmotore gegeben, die auf der Kardantragachse sitzen und das Trägheitsrad in einer solchen Richtung präzessieren lassen, daß die Ausgangssignale der Fühler am Bezugskreisel auf den inert Null zurückgehen. Auf diese Weise ersetzt beim erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselkompaß das Trägheitsrad das sonst üblicherweise vorgesehene Servonachführsystem. Ein Hauptvorteil bei diesem Lagenachführsgstem liegt in der sich ergebenden Stabilität des Kardansystems in Bezug auf Basisbewegungen. Anstelle einer üblichen Lagesteuerschleife mit hoher Ansprechgeschwindigkeit bedarf es daher für die. Reaktion auf den primären Bezugskreisel nur eines Momentensystems mit sehr niedriger Ansprechgeschwindigkeit. Das Trägheitsrad erhält außerdem auch bei zeitlichem Ausfall der elektrischen Antriebsenergie die nominelle Anzeigegenauigkeit a>trecht Das Herz eines Kreiselkompasses ist sein Bezugskreisel; bei ainer bevorzugten £uafüurungsform der Erfindung besitzt der Bezugskreisel eine vollmechanische kufhängung, wie sie in der US-PS 3 301 073 beschrieben ist. Das Grundprinzip dieses Kreisels besteht darin, daß der Rotor relativ zu einer feststehenden Antriebswelle und einem Drallmotor durch eine interne Kardananordnung gehalten wird. Der freiselrotor ist mit der erforderlichen Winkelfreiheit ausgestattet, um als frei verschiebbarer Kreisel zu wirken, während die Drallrotation über das kardanische Aufhängungssystem erfolgt. Der Drallmotor treibt den Rotor mit einer als"Resonanzdrehzahl bekannten bestimmte Drehzahl, bei der Behinderungen des Rotors durch die Kardananordnung vollkonien ausgeschaltet sind, wie dies auch in dar US-PS 3 301 073 gezeigt ist.normal levels are determined by means of lobers. The output signals these sensors are given to torque motors that sit on the cardan shaft and precessing the inertia wheel in such a direction that the output signals the sensor on the reference gyro will go back to the inert zero. Replaced in this way in the case of the gyrocompass designed according to the invention, the inertia wheel is usually the same provided servo tracking system. One of the main advantages of this position tracking device lies in the resulting stability of the gimbal system in relation to basic movements. Instead of a conventional position control loop with a high response speed it therefore for the. Reaction to the primary reference gyro of only one moment system with a very low response speed. The inertia wheel also gets in the event of a temporal failure of the electrical drive power, the nominal display accuracy a> trecht The heart of a gyro compass is its reference gyro; preferred by ainer As an embodiment of the invention, the reference gyro has a fully mechanical suspension, as described in U.S. Patent No. 3,301,073. The basic principle of this top is that the rotor is relative to a fixed drive shaft and a Swirl motor is held by an internal gimbal arrangement. The free rotor is on Equipped with the necessary angular freedom to be used as a freely movable top to act while the twist rotation takes place via the gimbal suspension system. The swirl motor drives the rotor at a certain speed known as "resonance speed" Speed, with the obstruction of the rotor by the cardan arrangement vollkonien are switched off, as is also shown in US Pat. No. 3,301,073.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Kreiselkompaß arbeitet mit einem neuartigen und vereinfachten Stabilisator. Der Drallmotor, dessen Hauptzweck im Antrieb des Bezugskreiselrades liegt, bringt auch ein am entgegengesetzten Ende der Antriebswelle sitzendes Schwungrad zur Rotation mit der gleichen hohen Drehzahl wie das Bezugskreiselrad. The gyrocompass designed according to the invention works with one novel and simplified stabilizer. The twist motor, whose main purpose is Driving the reference gyro wheel also brings one at the opposite end the flywheel located on the drive shaft to rotate at the same high speed like the reference rotor.

Dank der Kreiselträgheit dieses Schwungrades bleibt die Drallachse bei kleineren dynamischen Störungen des Fahrzeugs stabil und übernimmt das Schwungrad 50 die Funktion eines Rochleistungsservosystems für die Isolierung des Fühlelements gegen Basisbewegungen.Thanks to the gyroscopic inertia of this flywheel, the spin axis remains in the event of minor dynamic disturbances in the vehicle, it is stable and takes over the flywheel 50 the function of a high power servo system for the isolation of the sensing element against grassroots movements.

Die Neigung des Trägheitarades, beispielsweise infoLge der Reibung in den Kardanlagern zu driften und damit nicht vollkommen stabil zu bleiben, wird durch das primäre Bezugskrei@alrad festgestellt. Mit der Verschiebung des Bezugskreiselrades beaufscblagte Fühler führen zur Erregung von für das Trägheitsrad wirksamen Momentenmotoren. The inclination of the inertia wheel, for example infoLge the friction to drift in the cardan bearings and thus not remain completely stable, will determined by the primary reference circle @ alrad. With the displacement of the reference gyro wheel Applied sensors lead to the excitation of torque motors effective for the inertia wheel.

Diese NomentenmQtore lassen das Trägheitsrad in einer Wichtung präzessieren, die ZU einer Verminderung des Ausgangssignals der Fühler führt, bis diese Ausgangssignale zu Null werden. Die Momentenmotore sorgen so für eine Kompensation für die Lagerreibung und Momentenungleichgewichte im Kardansyatem, so daß nur Momente und Kräfte von sehr geringer Größe erforderlich sind und die Schleife mit nur geringer Geschwindigkeit anzusprechen braucht. Die Regelschleife ist eine Schleife erster Ordnung und von sich aus ohne Kompensationskreise stabil. Weder die Genauigkeit noch die Stabilität der Schleife werden durch Spiel in einer Zahnradübertragung beeinträchtigt. Nimmt man alle diese Vorteile zusammen, so zeigt es sich, daß als Ergebnis ein preisgünstiges und einfaches, aber dennoch zuverlässiges Servosystem erhalten wird.These NomentenmQtore let the inertia wheel precess in a weighting, which leads to a reduction in the output signal of the sensor until these output signals become zero. The torque motors thus compensate for the bearing friction and moment imbalances in the Kardansyatem, so that only moments and forces of very small size are required and the loop only runs at low speed needs to address. The control loop is a first order loop and of become stable without compensation circles. Neither the accuracy nor the stability of the loop are affected by backlash in a gear transmission. Takes If you put all these advantages together, it turns out that the result is an inexpensive one and simple yet reliable servo system is obtained.

Ein weiteres }irkmal des erfindungsgemäß ausgebildeten Kreisels kompasses liegt in dem vereinfachten Fühler- und Momentensystem, das für das primäre- Bezugskreiselrad mit seinen zwei Freiheitsgraden vorgesehen ist und sich ganz allgemein als besonders brauchbar für jedes beliebige ungepufferte, mechanisch aufgehängte Kreiselsystem mit freiem Rotor erweist. Das Grundmerkmal dieser Konstruktion liegt in der Verwendung eines einfachen ringförmigen Magneten, der in axialer Stellung am Kreiselrotor angebracht ist. In Kombination mit einer Gegenplatte aus Weicheisen und geformten Polstücken ergeben sich Magnetfelder, die sich sowohl für Fühizwecke als auch zum Drehantrieb ausnutzen lassen. Another} irkmal of the inventive gyro compass lies in the simplified sensor and torque system that is used for the primary reference gyro is intended with its two degrees of freedom and is generally considered to be special usable for any unbuffered, mechanically suspended gyro system with free rotor proves. The basic feature of this construction lies in the use of a simple ring-shaped magnet that is in an axial position attached to the gyro rotor. In combination with a counter plate made of soft iron and shaped pole pieces result in magnetic fields that can be used both for guiding purposes as well as for a rotary drive.

Die Fühler bestehen aus Sensoren für magnetische Felder wie beispielsweise Halleffekt-Detektoren oder magnetisch beeinflußbaren Widerständen, die in einen ungleichförmigen Bereich des Magnetfeldes eingeführt werden, so daß die Feldstärke an den Sensoren in Abhängigkeit von der Winkelverschiebung des Kreiselrotors variiert. Bei einer bevorzugten iusführungsform wird ein Paar Sensoren verwendet, die zu einer elektrischen Brücke zusammengeschaltet sind, um für eine hohe Empfindlichkeit und Stabilität zu sorgen. Fiir die Erregung kann sowohl Wechselstrom als auch Gleichstrom verwendet werden. Momentenerzeugung wird erreicht durch Verwendung einer 8-förmigen Spulenanordnung, die mittels Gleichstrom gespeist wird, wobei ihr resultierendes Feld in Wechselwirkung tritt mit einem torusförmigen Hagnetfeld, das am Kreiselrotor durch den ringförmigen magneten und ein zentrales Polstück erzeugt wird. The sensors consist of sensors for magnetic fields such as Hall effect detectors or magnetically controllable resistors that are integrated into a non-uniform area of the magnetic field are introduced so that the field strength varies at the sensors depending on the angular displacement of the gyro rotor. In a preferred embodiment, a pair of sensors are used that form a electrical bridge are interconnected in order for high sensitivity and To ensure stability. Both alternating current and direct current can be used for the excitation be used. Moment generation is achieved by using an 8-shaped Coil arrangement which is fed by direct current, with its resulting Field interacts with a toroidal magnetic field that occurs on the gyro rotor is created by the ring-shaped magnet and a central pole piece.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous further developments and refinements of the invention are characterized in subclaims.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen Fig. 1 eine perspektivische und teilweise aufgeschnittene Darstellung der Hauptteile einer ersten Ausführungsform für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselkompaß; Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 dargeitellten Kreiselkompaß; Fig. 3 einen entlang der Schnittlinie 3 - 3 in Fig. 2 geführten schnitt durch den Fühlerteil des Kreiselkompasses von Fig. 2; Fig. 4 ein Schaltbild für den elektrischen Aufbau der Fühl- und Momentenanordnung des Kreiselkompasses; Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des konstruktiven Aufbaus der Fühl- und Momentenanordnung; Fig. 6 ein Vektordiagramm zur Erläuterung des Querneigungsfehlers; Fig. 7 ein Schaltbild für einen mit Querneigungsfehlern behafteten elektrischen Schaltungsaufbau; Fig. 8 ein Schaltbild für eine elektrische Korrekturmöglichkeit für Querneigungsfehler; Fig. 9 ein entsprechendes Schaltbild für eine Abwandlung der in Fig. 8 dargestellten Schaltung und Fig. 1G ein Gewamtschaltbild zur Veraneschaulichung der elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Bauelementen des Kreisels kompasses mit Einführung der erforderlichen Korrektursignale. In the drawing, the invention is illustrated by way of example; 1 shows a perspective and partially cut-away illustration of the main parts of a first embodiment for one designed according to the invention Gyrocompass; Fig. 2 is a cross section through the gyro compass shown in Fig. 1; 3 shows a section through the taken along the section line 3 - 3 in FIG Sensor portion of the gyrocompass of Fig. 2; Fig. 4 is a circuit diagram for the electrical construction of the sensing and torque arrangement of the gyro compass; 5 shows an enlarged illustration of the structural design of the sensing and torque arrangement; 6 is a vector diagram for explaining the bank error; Fig. 7 is a circuit diagram for an electrical circuit structure afflicted with bank errors; Fig. 8 is a circuit diagram for an electrical possibility of correction for bank errors; FIG. 9 shows a corresponding circuit diagram for a modification of that shown in FIG Circuit and Fig. 1G a general circuit diagram to illustrate the electrical Connections between the individual components of the gyro compass with an introduction the necessary correction signals.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Kreiselkompaß besitzt ein Ansprechelement 10, das über Wellen 11 und 12 in einem Azimutalrahmen 13 gehalten wird1 der seinerseits mittels Wellen 15 und 16 auf einem Deck oder einer Plattform 14 abgestützt ist, Die nominell horizontalen Wellen 1t und 12 verlaufen parallel zum Deck 14, während die nominell vertikalen Wellen 15 und 16 senkrecht dazu stehen Das Ansprechelement 10 weist ein Gehäuse 19 auf, das einen Vertikalsensor, der bei dem dargestellten Beispiel als Pendel 17 ausgebildet ist, und einen dazugehörigen Abnehmer 17a auf, die so angeordnet sind, daß sie Verdrehungen des Gehäuses 19 um die Wellen 11 und 12 gegen die wahre Horizontale feststellen kennen Ein Signalmodifikator 18 für die Querneigungssignale, der bei dem dargestellten Beispiel als Pendelresolver ausgebildet ist, obwohl auch andere Bauelemente für diesen Zweck brauchbar sind, spricht auf Verdrehungen der Wellen 11 und 12 gegenüber der wahren Horizontalen in der Ebene des Asimutalrahmens 13 and und sitzt entweder wie in Fig. 1 und 2 am Azimutalrahmen 13 oder am Gehäuse 19. Der Signalmodifikator 18 überführt den Winkelwerten um die Horizontal- und Vertikalachsen preportionale Signale in Signale, die den Winkelwerten um zum Deck 14 parallele bzw. The gyrocompass shown in Figs. 1 and 2 has a response element 10, which is held by shafts 11 and 12 in an azimuthal frame 131 which in turn is supported on a deck or platform 14 by means of shafts 15 and 16, The nominally horizontal waves 1t and 12 run parallel to the deck 14 while the nominally vertical shafts 15 and 16 are perpendicular to the response element 10 has a housing 19 which has a vertical sensor, which in the illustrated Example is designed as a pendulum 17, and an associated pickup 17a, which are arranged so that they rotations of the housing 19 to the shafts 11 and 12 to determine against the true horizontal A signal modifier 18 for the Slope signals, which in the example shown is designed as a pendulum resolver is, although other components are also useful for this purpose, speaks up Rotation of the shafts 11 and 12 relative to the true horizontal in the plane of the Asimutalrahmens 13 and and sits either as in Fig. 1 and 2 on the azimuthal frame 13 or on the housing 19. The signal modifier 18 converts the angle values by Horizontal and vertical axes preportionale Signals into signals, which the angle values to the deck 14 parallel or

senkrechte Buchsen proportional sind, wie dies unten noch im einzelnen erläutert wird.vertical sockets are proportional, as detailed below is explained.

Das Ansprecheleient 10 enthält ein Bezugskreiselrad 2Q und ein Trägheitsschwungrad 21, die auf entgegengesetzten Enden einer Vntriebsweile 22 sitzen. Zwischen das Bezugskreiselrad 20 und die Antriebawelle 22 ist ein Kardangelenk 23 eingefügt, das vorzugsweise von in der US-PS 3 3Q1 073 beschriebener Bauart ist; vgl. Fig. 3. The response element 10 includes a reference gyroscope 2Q and an inertia flywheel 21, which sit on opposite ends of a drive shaft 22. Between that Reference rotor 20 and the drive shaft 22, a cardan joint 23 is inserted, which is preferably of the type described in U.S. Patent 3,3Q1,073; see Fig. 3.

Die Antriebswelle 22 ist in einem feststehenden Rahmen 50 des Ansprechelements 10 drehbar gelagert. Der Rahmen 50 hält außerdem den Stator 51 eines in Fig. 1 nicht sichtbaren Antriebsmotors 52, dessen Rotor 53 mit dem Trägheitsschwungrad 21 verbunden ist. Das Kardangelenk 23 ist mit ausreichenden Federkräften zwischen seinen Teilen um seine Schwenkachse ausgestattet, so daß bei Antrieb der Antriebswelle 22 durch den Antriebsmotor 52 mit der Resonanzdrehzahl das Bezugskreiselrad 20 vollkommen von der Antriebswelle 22 entkuppelt ist, wie dies auch in der US-PS 3 3Q1 073 beschrieben ist. The drive shaft 22 is in a fixed frame 50 of the response element 10 rotatably mounted. The frame 50 also does not hold the stator 51 of one in FIG. 1 visible drive motor 52, the rotor 53 of which is connected to the inertia flywheel 21 is. The universal joint 23 is with sufficient spring forces between its parts equipped about its pivot axis, so that when driving the drive shaft 22 through the drive motor 52 with the resonance speed the reference gyro wheel 20 completely is decoupled from the drive shaft 22, as also described in US Pat. No. 3,3Q1,073 is.

km Gehäuse 19 des Ansprechelements 10 sind weiter Füller 24 und 25 sowie Momentenspulen 26 und 27 angebracht. Die Fühler 24 und 25 sind vorzugsweise als magnetisch beeinflußbare Widerstände ausgebildet, deren Größe sich mit darauf einwirkenden Magnetfeldern ändert. In Fig. 1 befindet sich ein auf einem mit dem Bezugskreiselrad 20 verbundenen Deckel 29 sitzender Magnet 30 in unmittelbarer Nähe des Kreuzungepunktes der Widerstände 24 und 25, wenn die Drallachse des Bezugskreiselrades 2Q auf die Antriebswelle 22 ausgerichtet ist. Wird das Bezugskreiselrad 20 aus dieser Lage ausgelenkt, so ändert sich das auf die Widerstände 24 und 25 wirkende Magnetfeld proportional zur Auslenkung, wodurch die Widerstandswerte aus dem Gleichgewicht kommen und ein die jeweilige Auslenkung anzeigendes Signal entsteht. km housing 19 of the response element 10 are also fillers 24 and 25 and moment coils 26 and 27 attached. The sensors 24 and 25 are preferred designed as magnetically controllable resistors, the size of which depends on it acting magnetic fields changes. In Fig. 1 there is a on one with the Reference rotor 20 connected cover 29 seated magnet 30 in the immediate vicinity of the intersection of resistors 24 and 25, when the spin axis of the reference rotor 2Q is aligned with the drive shaft 22. Is the reference gyro 20 from this If the position is deflected, the magnetic field acting on resistors 24 and 25 changes proportional to the deflection, causing the resistance values out of balance come and a signal indicating the respective deflection is generated.

Die magnetisch beeinflußbaren Widerstände 24 und 25 können in der beispielsweise in Fig. 4 veranschaulichten Weise in ein Paar Brücken-Zweige eingeschaltet werden, wobei dem Widerstand 24 ein fester Widerstand 31 und dem Widerstand 25 ein fester Widerstand 31a parallelgeschaltet ist. An die Enden der Widerstände 24 und 31 einerseits und 25 und 31a andererseits ist eine feste Spannungsquelle E angeschaltet. The magnetically controllable resistors 24 and 25 can be in the for example in the manner illustrated in Fig. 4 switched in a pair of bridge branches the resistor 24 a fixed resistor 31 and the resistor 25 a fixed resistor 31a is connected in parallel. At the ends of the resistors 24 and 31 on the one hand and 25 and 31a on the other hand, a fixed voltage source E is connected.

Wird der IEgnet 30 unsymmetrisch zu den Widerständen 24 und 25 verschoben, so entstehen an den Mittenanzapfungen 32 und 33 der Widerstände 24 und 31 und damit zwischen Anschlüssen 36 sowie an den Mittenanzapfungen 32a und 33a der Widerstände 25 und 31a und damit an Anschlüssen 36a Spannungen, die den jeweiligen Verschiebungen proportional sind.If the IEgnet 30 is shifted asymmetrically to the resistors 24 and 25, so arise at the center taps 32 and 33 of the resistors 24 and 31 and thus between terminals 36 and at the center taps 32a and 33a of the resistors 25 and 31a and thus voltages at connections 36a which correspond to the respective displacements are proportional.

Die Momentenspulen 26 und 27 sind übliche Spulen von der Form einer 8, wobei die Spulen 26 senkrecht und die Spulen 26 parallel zum Deck 14 ausgerichtet sind. Werden die Spulen 26 unterschiedlich erregt, so tritt das hierbei entstehende magnetische Feld in Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten 30 und veranlaßt das Bezugskreiselrad 2Q zu einer Präzessionsbewegung in einer zum Deck 14 parallelen Ebene. Analog führt das bei unterschiedlicher Erregung der Spulen 27 entstehende Moment für das Bezugskreiselrad 20 zu einer Präzessionsbewegung dieses Kreiselrades 2Q in einer zum Deck 14 senkrechten Ebene. The moment coils 26 and 27 are conventional coils of the shape of a 8, with the coils 26 aligned perpendicular and the coils 26 parallel to the deck 14 are. If the coils 26 are excited differently, this occurs magnetic field interacts with the permanent magnet 30 and causes the Reference gyro wheel 2Q to a precession movement in a parallel to the deck 14 Level. That which occurs with different excitation of the coils 27 leads analogously Moment for the reference gyro wheel 20 to a precession movement of this gyro wheel 2Q in a plane perpendicular to deck 14.

Die in Fig. 3 und in größerem Fißstab in Eig. 5 dargestellte Ausführungsform für die Fühl- und Momentenanordnung, die eine bevorzugte Ausführungsform ist, entspricht im Prinzip der schematisch gehaltenen Darstellung in Fig. 1, zeichnet sich jedoch durch eine neuartige Konstruktion aus, die zu einer verbesserten Abfühlung führt. The in Fig. 3 and in a larger Fißstab in Eig. 5 illustrated embodiment for the sensing and torque arrangement, which is a preferred embodiment in principle of the representation kept schematically in Fig. 1, however, stands out by a novel construction, which leads to an improved feel.

Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, ist die Lußenseite des Deckels 29 mit einem zentralen vorspringenden Kern 60 und einem dazu koaxialen Ring 61 ausgebildet. Ein axial magnetisierter Ringmagnet 62 ist etwa in der Mitte zwischen dem Kern 60 und dem Ping 61 am Deckel 29 befestigt, wodurch sich ein erstes tignetfeld 63 zwischen dem Ringmagneten 62 und dem Kern 60 und ein zweites Magnetfeld 64 zwischen dem Ringmagneten 62 und dem Ring 61 aufbaut. As FIG. 5 in particular shows, the outer side of the cover is 29 formed with a central protruding core 60 and a ring 61 coaxial therewith. An axially magnetized ring magnet 62 is approximately in the middle between the core 60 and the ping 61 on the cover 29 attached, creating a first tignet field 63 between the ring magnet 62 and the core 60 and a second magnetic field 64 between the ring magnet 62 and the ring 61 builds up.

Eine am Rahmen 50 befestigte Tragstruktur 65 hält die Momentenspulen 26 und 27 gegenüber dem vorspringenden Kern 60 und innerhalb des Magnetfeldes 63 und die Widerstände 25 - die analogen Widerstände 24 sind in Fig. 5 nicht sichtbar - auf einem Bing 66, der zwischen dem Ringmagneten 62 und dem Ring 61 innerhalb des Magnetfeldes 64 liegt. A support structure 65 attached to the frame 50 holds the torque coils 26 and 27 opposite the protruding core 60 and within the magnetic field 63 and the resistors 25 - the analog resistors 24 are not visible in FIG - On a Bing 66, which is between the ring magnet 62 and the ring 61 within of the magnetic field 64 lies.

Wenn das Bezugskreiselrad 20 auf seine Antriebswelle 22 ausgerichtet ist, wird die Feldstärke des auf die Widerstände 25 wirkenden Hagnetfeldes für beide Widerstände 25 gleich groß, und es gibt kein Widerstandsungleichgewicht. When the reference gyro gear 20 is aligned with its drive shaft 22 is the field strength of the magnetic field acting on the resistors 25 for both Resistors 25 are equal and there is no resistance imbalance.

Wie Fig. 5 zeigt, steht die Ebene der Widerstände 25 etwa senkrecht zum Magnetfeld 64. Befindet sich der Widerstand 25 in einem Feldbereich mit gleichförmiger Feldstärke, so ergibt sich keine oder nur eine geringe Widerstandsänderung, wenn sich der Ringmagnet 62 bei einer Verdrehung des Bezugskreiselrades 20 gegenüber der Antriebswelle 22 dem Widerstand 25 nähert oder sich davon entfernt. Werden die Widerstände 25 jedoch nahe den Bändern des Magnetfeldes 64 angeordnet, so führt eine Verdrehung des Bezugskreiselrades 20 unter Annäherung des Ringmagneten 62 an einen der Widerstände 25 zu einer leichten seitlichen Verschiebung des Magnetfeldes 64, wobei die auf diesen Widerstand 25 wirkende Magnetfeldstärke zunimmt. Umgekehrt wird durch die Bewegung des Ringmagneten 62 vom anderen Widerstand 25 weg das auf diesen einwirkende Magnetfeld schwächer, und es tritt ein Ungleichgewicht der Widerstandswerte für die Widerstände 25 auf, das in der in Fig. 4 veranschaulichten Weise ein proportionales Äusgangssignal. entstehen läßt. As FIG. 5 shows, the plane of the resistors 25 is approximately perpendicular to the magnetic field 64. If the resistor 25 is in a field area with uniform Field strength, there is no or only a slight change in resistance, if the ring magnet 62 opposite each other when the reference gyro wheel 20 is rotated the drive shaft 22 approaches the resistor 25 or moves away from it. Will the Resistors 25, however, placed near the bands of the magnetic field 64, so leads a rotation of the reference gyro wheel 20 with the approach of the ring magnet 62 one of the resistors 25 for a slight lateral shift of the magnetic field 64, the magnetic field strength acting on this resistor 25 increasing. Vice versa is by the movement of the ring magnet 62 away from the other resistor 25 that on This magnetic field is weaker and there is an imbalance in the resistance values for the resistors 25, which in the manner illustrated in FIG. 4 is a proportional Output signal. can arise.

Der aus einen Permanentmagneten bestehende Ringmagnet 62 erzeugt in der Umgebung der 8pulenpaare 26, 26 und 27, 27 das radiale Magnetfeld 63. Eine unterschiedliche Erregung eines oder beider Spulenpaare mit Gleichstrom läßt ein Magnetfeld-entstehen, das mit dem Magnetfeld 63 in Wechselwirkung tritt, wodurch auf das Bezugskreiselrad 20 ein Moment mit der gewünschten Größe und Richtung ausgeübt wird, das die gewünschte Präzession des Bezugskreiselrades 20 auslöst. The ring magnet 62 consisting of a permanent magnet is generated the radial magnetic field in the vicinity of the 8 coil pairs 26, 26 and 27, 27 63. A different excitation of one or both pairs of coils with direct current can a magnetic field arise, which interacts with the magnetic field 63, whereby a moment of the desired magnitude and direction is exerted on the reference gyro wheel 20 that triggers the desired precession of the reference gyro wheel 20.

Das Gehäuse 19 des Ansprechelements 10 ist gezwungen, den Bewegungen des Bezugskreiselradea 20 zu folgen, da die Ausgangssignale von den als Fühler wirkenden Widerständen 24 und 25 den Momenten motoren 38 und 39 zugeführt werden, von denen der Momentenmotor 38 am Azimutalrahmen 13 und der Momentenmotor 39 an einem Tragrahmen 40 sitzt. Der Momentenmotor 38 prägt dem Gehäuse 19 und darüber dem Trägheitsschwungrad 21 ein Moment um die Wellen 11 und 12 auf, das eine Präzessionsbewegung des Trägheitsschwungrades 21 in einer zum Deck 14 parallelen Ebene auslöst und dadurch das Gehäuse 19 der Bewegung des Bezugskreiselrades 20 in dieser Ebene folgen läßt. Der Momentenmotor 39 prägt dem Lzimutalrahmen 13 und darüber dem Trägheitsschwungrad 21 ein Moment um die Azimutalachse durch die Wellen 15 und 16 auf, das zu einer Präzessionsbewegung des Ansprechelements 10 in einer zum Deck 14 senkrechten Richtung führt und somit das hsprechelement 10 der Bewegung des Bezugskreiselrades 20 in dieser Richtung folgen läßt. The housing 19 of the response element 10 is forced to the movements of the reference gyro wheel a 20, since the output signals from the acting as a sensor Resistors 24 and 25 are supplied to the torque motors 38 and 39, of which the moment motor 38 on the azimuthal frame 13 and the moment motor 39 on a support frame 40 seated. The torque motor 38 shapes the housing 19 and above it the inertia flywheel 21 a moment about the shafts 11 and 12, which a precession motion of the inertial flywheel 21 triggers in a plane parallel to the deck 14 and thereby the housing 19 of the Can follow movement of the reference gyro 20 in this plane. The torque engine 39 stamps the Lzimutalrahmen 13 and above the inertia flywheel 21 a moment around the azimuthal axis by the shafts 15 and 16, which leads to a precession motion of the response element 10 leads in a direction perpendicular to the deck 14 and thus the speaking element 10 of the movement of the reference gyro wheel 20 in this direction lets follow.

Das Trägheitsschwungrad 21 übernimmt daher die Punktion eines Nachführsystems, wobei es gegenüber den üblichen Servomechanismen gewisse Vorteile aufweist. So ist es beispielsweise auch ohne den Einsatz von Servoelementen mit hoher Ansprechgeschwindigkeit in hohem Maße beständig gegen Störungen in der Basisbewegung, es läßt sich von einem Momentensystem niedriger Leistung und niedriger Ansprechgeßchwindigkeit mit dem zur Ausrichtung auf einen Präzisionsbezugskreisel erforderlichen Moment beaufschlagen, und es läßt den Einsatz von kleinen Getriebemotoren als Momentengeber zu, bei denen ein toter Gang nicht zur Einführung von Legefehlern führt. The inertia flywheel 21 therefore takes over the puncture of a tracking system, it has certain advantages over the usual servo mechanisms. So is it can be done, for example, without the use of servo elements with a high response speed to a high degree resistant to disturbances in the basic movement; Torque system of low power and low response speed with the apply the torque required for alignment with a precision reference gyro, and it allows the use of small geared motors as torque transmitters, where a dead gear does not lead to the introduction of laying errors.

Das Arbeitsprinzip des dargestellten Kreiselkompasses entspricht der klassischen Kreiseltheorie. @enn aer Eezugskreisel 20 zuerst mit horizontaler Drallachse in Betrieb gesetzt wird, so steigt offensichtlich das ostwärts weisende Ende der Drallachse relativ zur Horizontalebene nach aufwärts. Die Bewegung der Drallachse gegenüber dem Gehäuse 19 wird durch die Fühler 24 und 25 festgestellt, und das Gehäuse 19 folgt der Drallachse in der oben beschriebenen Weise, wobei es gegenüber der Horizontalebene gekippt wird. Das Pendel 17 stellt die Neigung des Gehäuses 19 fest, und das Ausgangssignal des Abnehmers 17a führt zur Erregung der Momentenspule 26, wodurch eine Präzession des Bezugskreiselrades 20 in Richtung auf den Meridian ausgelöst wird. The working principle of the gyrocompass shown corresponds to the classical gyro theory. @enn aer Eezugskreisel 20 first with horizontal When the twist axis is put into operation, the eastward pointing obviously increases End of the twist axis upwards relative to the horizontal plane. The movement of the The twist axis opposite the housing 19 is determined by the sensors 24 and 25, and the housing 19 follows the spin axis in the manner described above, whereby it is tilted relative to the horizontal plane. The pendulum 17 represents the inclination of the Housing 19 fixed, and the output signal of the pickup 17a leads to the excitation of Torque coil 26, whereby a precession of the reference gyro wheel 20 in the direction is triggered on the meridian.

Über einen Spannungsteiler 28 wird auch die Momenten spule 27 mit einem Teil des Ausgangssignals des Abnehmers 17a gespeist, wodurch eine Präzession des Bezugskreiselrades 20 in Richtung auf die Horizontalebene ausgeldst und eine vertikale Dämpfung des Bezugskreiselrades bewirkt wird.Via a voltage divider 28, the torque coil 27 is also used fed part of the output signal of pickup 17a, causing a precession of the reference gyro wheel 20 triggered in the direction of the horizontal plane and a vertical damping of the reference gyro wheel is effected.

Infolge der vereinfachten Kardanaufhängung erfolgen die von den Spulen 26 und 27 erzeugten Monientenwirkungen bei einer Neigung des Decks 14 gegen die Horizontalebene nicht notwendig um horizontale und vertikale Achsen. Da aber die Momente für die Einstellung des Bezugskreiselrades 20 auf den Meridian um horizontale und vertikale Achsen ausgeübt werden müssen, werden die den Spulen 26 und 27 zugeführten elektrischen Momentansignale mit Hilfe des pendelartig ausgebildeten Signalmodifikators 18 korrigiert. Der Signalmodifikator 18 sitzt auf dem Azimutalrahmen 13 oder auf dem Gehäuse 19, er spricht also auf Neigungen des Decks 14 in der Ebene des Azimutalrahmens 13 an. As a result of the simplified cardan suspension, they take place from the reels 26 and 27 generated Moniente effects when the deck 14 is inclined towards the Horizontal plane not necessary around horizontal and vertical axes. But since the Moments for setting the reference gyro wheel 20 on the meridian about horizontal ones and vertical axes must be exercised, the coils 26 and 27 are supplied electrical instantaneous signals with the help of the pendulum-like signal modifier 18 corrected. The signal modifier 18 sits on the azimuthal frame 13 or on the housing 19, so it speaks on inclinations of the deck 14 in the plane of the azimuthal frame 13 at.

Wie Fig. 6 zeigt, lassen sich die von den Spulen 26 und 27 ausgelösten Momente T26 und T27 in der nachstehenden Weise in Momente TH und TV um horizontale bzw. vertikale Achsen transformieren: TH = T26 cosp + T27 sin p (1) TV - T27 cos P - T26 sin p (2) Dabei steht # für den Querneigungswinkel, d. h. den Winkel, um den das Deck 14 um die Nord-Süd-Achse gegen die Horizontale geneigt ist Für eine genaue Kompaßwirkung muß TH proportional sein zu , dem vom Pendel 17 gemessenen Neigungswinkel, und TV muß proportional sein zu einem kleinen Bruchteil, also beispielsweise 1/30 von T11. Werden die Spulen 26 und 27 vom Abnehmer 17a unmittelbar mit Signalen kQ und k#/30 gespeist, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wo die Korrekturmomente für die Korrektur der Fahrzeugbewegungen zunächst außerachgelassen sind, so enthalten die Momente um die horizontale und die vertikale Achse einen Querneigungsfehler, da weder TH proportional zu 6 noch TV gleich TH/30 ist. Diese Querneigungsfehler lassen sich jedoch beseitigen, indem den Beziehungen T26 cos # + T27 sin ; = KG = TH (3) K# und T27 cos # - T26 sin # = = TV (4) 30 genügt wird. Aus den Gleichungen (3) und (4) ergibt sich, daß für eine Gleichheit von TH mit k# und eine Gleichheit von TV mit kS30 für T26 und T27 gelten muß K# T26 = K# cos # - sin # (5) K# T27 = K# sin # + cos # (6) 30 Die Beziehungen (5) und (6) zeigen an, wie die Ausgangssignale des Abnehmers 17a im Signalmodifikator 18 modifiziert werden müssen, um die gewünschte Querneigungskorrektur zu erzielen. Die genaueste Korrektur läßt sich mit Hilfe eines Pendelresolvers 18a erreichen, wie er in Fig. 8 dargestellt ist, wobei dieser Pendelresolver 18a um einen Winkel b gedreht ist und vom Abnehmer 17a einmal unmittelbar mit dem Signal k# und einmal über den Spannungsteiler 28 mit dem Signal k#/30 gespeist wird. Die Ausgangssignale des Pendelresolvers 18a, die genau den Beziehungen (5) und (6) genügen, dienen dann zur Erregung der Spulen 26 und 27. As FIG. 6 shows, the coils 26 and 27 can be triggered Moments T26 and T27 in the following manner in moments TH and TV about horizontal ones or transform vertical axes: TH = T26 cosp + T27 sin p (1) TV - T27 cos P - T26 sin p (2) # Stands for the bank angle; H. the angle by which the deck 14 is inclined about the north-south axis from the horizontal For an accurate compass action, TH must be proportional to that of pendulum 17 measured angle of inclination, and TV must be proportional to a small fraction, for example 1/30 of T11. If the bobbins 26 and 27 from the pickup 17a directly fed with signals kQ and k # / 30, as shown in Fig. 7, where the correction moments for the correction of the vehicle movements are initially omitted, so included the moments about the horizontal and vertical axes have a bank error, since neither TH is proportional to 6 nor TV is equal to TH / 30. These bank errors can, however, be eliminated by using the relationships T26 cos # + T27 sin; = KG = TH (3) K # and T27 cos # - T26 sin # = = TV (4) 30 is sufficient. From the equations (3) and (4) it follows that for an equality of TH with k # and an equality of TV with kS30 for T26 and T27 must apply K # T26 = K # cos # - sin # (5) K # T27 = K # sin # + cos # (6) 30 The relationships (5) and (6) indicate how the output signals of the pickup 17a in the signal modifier 18 must be modified to the desired To achieve bank correction. The most accurate correction can be made with the help of a Reach pendulum resolvers 18a, as shown in FIG. 8, this pendulum resolver 18a is rotated by an angle b and the customer 17a once directly with the Signal k # and once via the voltage divider 28 with the signal k # / 30 is fed. The output signals of the pendulum resolver 18a, which exactly correspond to the relationships (5) and (6) suffice, then serve to excite the coils 26 and 27.

Eine Überprüfung der Gleichungen (5) und (6) zeigt, daß sich der Signalmodifikator 18 in der in Fig. 9 veranschaulichten Weise vereinfachen läßt So ist beispielsweise in Gleichung (5) der Ausdruck mit sin ß klein gegen den Ausdruck mit cos 6 und kann daher in allen praktischen Fällen vernachlässigt werden, während cos 6 nahe bei 1 liegt, so daß die Spule 26 unmittelbar mit dem Signal ny vom Abnehmer 17a gespeist werden kann. In Gleichung (6) gilt dies nicht, da die beiden Ausdrücke von vergleichbarer Größe sind. Ein dem Ausdruck KQ sin p proportionales Signal läßt sich mit IIilfe eines Multiplikators wie beispielsweise eines einfachen nichtlinearen Übertragers 18b mit trigonometrischer Kennlinie erhalten, der das Signal kG aus dem Abnehmer 17a zum elektrischen Eingangssignal hat, und dieser übertrager 18b kann einen Pendelarm für die mechanische Bewegung eines Rotors gegenüber einem Stator enthalten, oder er kann als elektrolytische Einrichtung ausgebildet sein, bei der ein Elektrolyt als Pendel wirkt und beispielsweise relativ zu feststehenden L;lektroden bewegt wird. Wenn das so gewonnene Signal in einem Addierer 18c dem k+/30-Signal aus dem Spannungsteiler 28 hinzuaddiert und der Spule 27 zugeführt wird, läßt sich das Ausgangsmoment der Spule 27 durch die Gleichung (6) ausdrücken, da cos p nahe bei 1 liegt. Es liegt auf der Hand, daß der Übertrager 18b innerhalb der geforderten Genauigkeitsgrenzen anstelle einer trigonometrischen Kennlinie auch eine lineare Kennlinie aufweisen kann, da innerhalb des betrachteten Winkelbereichs der Sinus dem Winkel selbst nahezu proportional ist. A review of equations (5) and (6) shows that the Signal modifier 18 can be simplified in the manner illustrated in FIG For example, in equation (5), the expression with sin ß is small compared to the expression with cos 6 and can therefore be neglected in all practical cases while cos 6 is close to 1, so that the coil 26 directly with the signal ny from the consumer 17a can be fed. In equation (6), this does not apply because the two expressions are of comparable size. A signal proportional to the expression KQ sin p leaves using a multiplier such as a simple non-linear one Transmitter 18b received with a trigonometric characteristic, the signal from kG the consumer 17a has to the electrical input signal, and this transmitter 18b can have a pendulum arm for the mechanical movement of a rotor with respect to a stator included, or it can be designed as an electrolytic device in which an electrolyte acts as a pendulum and, for example, relative to fixed electrodes is moved. If the signal thus obtained is the k + / 30 signal in an adder 18c is added from the voltage divider 28 and fed to the coil 27, can express the output torque of the coil 27 by the equation (6) since cos p is close is 1. It is obvious that the transformer 18b is within the required Accuracy limits also a linear one instead of a trigonometric characteristic Can have characteristic curve, since the sine is within the considered angular range is almost proportional to the angle itself.

Auf jeden Fall dient der Signalmodifikator 18 dazu, zu gewährleisten, daß die Signale für die Spulen 26 und 27 von solcher Art sind, daß die von den Spulen 26 und 27 ausgelösten Momente den durch die Gleichungen (5) und (6) gegebenen Definitionen ganz oder nahezu entsprechen.In any case, the signal modifier 18 serves to ensure that the signals to the coils 26 and 27 are of such a nature that those from the coils 26 and 27 triggered moments correspond to the definitions given by equations (5) and (6) correspond completely or almost.

Auf diese Weise führt bei einer Neigung des Decks 14 und einer Ausrichtung des Azimutalrahmens 13 mit außerhalb der Horizontalebene liegenden Achsen der Wellen 11 und 12 das Ausgangssignal des Abnehmers 17a zu einer solchen Korrektur der Speisung der Spulen 26 und 27, daß sich die gewünschten Momente um die horizontale und die vertikale achse ergeben. Ist das Deck 14 geneigt, der Azimutalrahmen jedoch so ausgerichtet, daß die Wellen 11 und 12 horizontal verlaufen, bleibt der Signalmodifikator 18 unwirksam. Der Signalmodifikator sorgt also für eine Korrektur der Querneigungen, d. h. der Neigungen des Decks 14 um die Drallachse des Bezugskreiselrades 20. In this way, results in deck 14 tilt and orientation of the azimuthal frame 13 with axes of the waves lying outside the horizontal plane 11 and 12 the output signal of the pickup 17a for such a correction of the supply of the coils 26 and 27 that the desired moments to the horizontal and the vertical axis result. If the deck 14 is inclined, the azimuthal frame but aligned so that the shafts 11 and 12 are horizontal, the remains Signal modifier 18 ineffective. The signal modifier therefore provides a correction the bank slopes, d. H. the inclinations of the deck 14 about the spin axis of the reference rotor 20th

Bei einem Betrieb unter Bedingungen, bei denen das Deck 14 Bewegungen mit hoher Geschwindigkeit ausgesetzt ist, wird das Gehäuse 19 durch den stabilisierenden Einfluß des Trägheitsschwungrades 21 gegen diese Bewegungen isoliert. Dadurch wird eine dritte Kardanachse entbehrlich, die sonst verwendet wird, um die Drallachse des Bezugskreisels bei Schwingungsbewegungen der Basis horizontal zu halten. When operating in conditions where the deck 14 moves is exposed at high speed, the housing 19 is stabilized by the Influence of the inertia flywheel 21 isolated from these movements. This will a third cardan shaft is unnecessary, which is otherwise used for the twist shaft of the reference gyro to keep it horizontal when the base oscillates.

Um den Kompaß unter Berücksichtigung von Erd- und Fahrzeugbewegungen relativ fehlerfrei zu machen, sind zahlreiche Korrekturen und Kompensationen erforderlich. Derartige Kompensationen sind in der bisherigen Praxis des Kreiselkompaßbaus geläufig, und ihre Anwendung auf den erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselkompaß ergibt sich für den Fachmann ohne weiteres. Zur vollständigen beschreibung der Erfindung sollen diese Korrekturen und ihre apparative Realisierung für den erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselkompaß jedoch noch kurz behandelt werden. Around the compass taking into account earth and vehicle movements To make it relatively error-free, numerous corrections and compensations are required. Such compensations are common in the previous practice of gyrocompass construction, and its application to the gyrocompass constructed according to the invention results for the person skilled in the art without further ado. To fully describe the invention are intended these corrections and their implementation in terms of equipment for the device designed according to the invention Gyrocompass will be discussed briefly.

1. Vertikale und horizontale Streumomente führen zu einer Azimutalversetzung. Bei vertikalen I;lomenten ist der entstehende Fehler proportional zur Neigungsdriftstabilität des Kreisels, und da diese für den erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselkompaß in der Größenordnung einiger weniger Zehntelgrad je Stunde liegt, bedarf es insoweit keiner Korrektur. Bei horizontalen Momenten stellt sich die Drallachse mit einer Neigung ein, und die resultierende Erdbewegung führt infolge der angewandten vertikalen Dämpfung zu einer vom Meridian um einen kleinen Winkel abweichenden Einstellung der Drallachse. Auch hier wird der RehlerwinkeS für den erfindungsgemäß ausgebildeten Kreiselkompaß klein, und es bedarf keiner eigenen Korrektur. 1. Vertical and horizontal scattering moments lead to an azimuthal offset. In the case of vertical moments, the resulting error is proportional to the slope drift stability of the gyro, and since this for the inventive gyro compass in the order of magnitude of a few tenths of a degree per hour, it is necessary to that extent no correction. In the case of horizontal moments, the twist axis arises with a Incline one, and the resulting earthmoving leads as a result of the applied vertical Attenuation to a setting that deviates from the meridian by a small angle the twist axis. Here, too, the RehlerwinkeS for the inventively designed Gyro compass is small and does not need to be corrected.

2 Eine Geschwindigkeit in Nord-Sii -Richtung wird vom Kreisel als Neigung interpretiert, wobei die Neigungsrate der Geschwindigkeit in Richtung Norden oder Süden proportional wird. Zur Korrektur wird den als Momentengeber wirkenden Spulen auf der Azimutachse des Kreisels, bei dem dargestellten Beispiel also den Spulen 27, eine dem Ausdruck Vn/R, in dem Vn für die Nordgeschwindigkeit und R für den Erdradius 43 stehen, proportionale Korrekturspannung/in solcher Richtung zugeführt, daß die Drallachse des Kreisels in der Horizontalebene verbleibt. 2 A speed in north-Sii direction is indicated by the gyro as Slope interpreted, being the rate of slope of the speed towards north or south becomes proportional. For correction, the acting as a torque transmitter is used Coils on the azimuth axis of the gyro, in the example shown, the Coils 27, one of the expression Vn / R, where Vn for north speed and R for the radius of the earth 43 stand, proportional correction voltage / supplied in such a direction, that the spin axis of the gyro remains in the horizontal plane.

3. Eine Beschleunigung in Nord-Süd-Richtung übt auf das Pendel 17 eine Kraft aus, die zu einem Ausgangssignal führt, das bei Anlage an die als Momentengeber wirkenden Spulen zur Entwicklung eines Kursfehlers führen würde. Dieser Effekt läßt sich dadurch auf einem Minimalwert halten, daß man für den durch das Pendel 17 hervorgerufenen Momentengradienten einen Wert wählt, der klein genug ist, um diese Fehler klein oder vernachlässigbar zu machen, aber groß genug, damit sich der Kompaß innerhalb vernünftiger Zeiten einstellt. Zusätzlich kann jedoch dem Ausgangssignal des Abnehmers 17a während der Beschleunigung ein Korrektursignal aus einem Übertrager 44 hinzuaddiert werden. 3. An acceleration in north-south direction is exerted on pendulum 17 a force that leads to an output signal that is used as a torque transmitter when applied to the acting coils would lead to the development of a course error. This effect leaves thereby keep themselves at a minimum value that one for the caused by the pendulum 17 Moment gradient chooses a value that is small enough to make these errors small or negligible, but large enough to keep the compass within more reasonable times. In addition, however, the output signal of the consumer 17a, a correction signal from a transmitter 44 is added during the acceleration will.

Eine exakte Auslöschung kann mit Rücksicht auf die Eigenschaften eines gedämpften Pendels bekanntlich nicht erreicht werden.Exact extinction can be made with regard to the properties of a dampened pendulum is known not to be reached.

4. Für ein korrektes Arbeiten eines Kreiselkompasses ist es erforderlich, daß die Momentenachse des Kreisels in genauer Ausrichtung auf die Horizontalebene um eine Nord-Süd-Achse gehalten wird. Das Ziel ist dabei die Äusschaltung ungünstiger Einflüsse infolge der Vertikalkomponente der Erdgeschwindigkeit. Beispielsweise führt eine Versetzung um 1° im stationären Zustand bei einer geographischen Breite von 45° zu einem Kursfahler von 1°. Außerdem ändert sich in Abhängigkeit von dieser Versetzung auch die Kreiseldämpfung. Dieses Sroblem wird normalerweise dadurch gelöst, daß der gesamte Kreisel kompaß mit Hilfe eines getrennten Kompaßbügels um die Nord-Süd-Richtung (Kreiseldrall) pendelnd aufgehängt wird. Zur Vereinfachung und Verkleinerung der Konstruktion arbeitet der erfindungsgemäß ausgebildete Kreiselkompaß mit dem Signalmodifikator 13, der auf Neigungen des Azimutalrahmens 13 anspricht, die zu einer Verschiebung der Moment tenachsen der Spulen 26 und 27 gegen die horizontale und die Vertikale führen, und sicherstellt, daL die Momentensignale richtig aufgelöst werden, wie dies. oben beschrieben ist. 4. For a gyro compass to work correctly, it is necessary that the moment axis of the gyro in precise alignment with the horizontal plane is held around a north-south axis. The goal is to turn it off less favorably Influences due to the vertical component of the earth's speed. For example results in a displacement of 1 ° in the stationary state at a geographical latitude from 45 ° to a course error of 1 °. It also changes depending on this Shift also the gyro damping. This problem is usually solved by that the entire gyro compass with the help of a separate compass bracket around the north-south direction (Centrifugal twist) is suspended pendulum. To simplify and shrink the Construction works according to the invention Gyrocompass with the signal modifier 13, which is responsive to inclinations of the azimuthal frame 13, the tenachsen to a shift of the moment of the coils 26 and 27 against the horizontal and lead the vertical, ensuring that the moment signals are properly resolved be like this. is described above.

ormales Rollen ergibt auf den Kompaß wirkende Tanbentialbeschleunigungen, die eine Verschiebung der Momentenachse des Kreisels gegen die Horizontale auslösen und gleichzeitig am Pendel 17 Ausgangssignale erzeugen, die zu einer oszillatorischen Azimutalpräzession führen. Wenn sowohl das Ausgangssignal des Pendels 17 als auch die Auslenkung der Momentenachse in Phase sind, kann ein gleichgerichtetes Vertikalmoment auftreten. Um diese Möglichkeit auszuschließen, wird die Zeitkonstante des Pendels 17 so gewählt, daß sie erheblich größer ist als der Kehrwert der Eigenfrequenz des Fahrzeugs für Rollbewegungen. Das Ergebnis ist eine Phasenbeziehung von angenähert 900 zwischen der Azimutalpräzession und der Verschiebung der Momentenachse des Kreisels. Damit wird die Wirkung dieser Fehlerquelle im Endergebnis auf einen vernachlässigbaren Wert begrenzt. Normal rolling results in tanbential accelerations acting on the compass, which cause a shift of the moment axis of the gyro against the horizontal and at the same time generate output signals on the pendulum 17 which lead to an oscillatory Lead azimuthal precession. If both the output of the pendulum 17 and the deflection of the moment axis are in phase, a rectified vertical moment can appear. To rule out this possibility, the time constant of the pendulum 17 chosen so that it is considerably greater than the reciprocal of the natural frequency of the Rolling motion vehicle. The result is a phase relationship of approximate 900 between the azimuthal precession and the shift of the moment axis of the gyro. This means that the effect of this source of error in the end result is negligible Limited value.

6. Eine zusätzliche, allen Arten von Kreiselkompassen gemeinsame Fehlerquelle, die nur bei voll stabilisierten Ausführungen mit drei oder vier Kompaßbügeln nicht auftritt, ergibt sich aus der montage der Kursauslesung (äußere azimutale Eardanachse) auf dem Fahrzeugdeck. 6. An additional, common to all types of gyrocompasses Source of error that only applies to fully stabilized versions with three or four compass brackets does not occur, results from the installation of the course reading (outer azimuthal Eardan axle) on the vehicle deck.

Als Ergebnis kommt es zu geometrischen Kardanfehlern im Vergleich zur wahren vertikalen Kursrichtung. Dieser Fehler wird in den meisten Fällen im Interesse der Einfachheit des apparativen Aufbaus hingenommen.As a result, there are geometric gimbals in the comparison the true vertical course direction. In most cases, this error appears in the Accepted interest in the simplicity of the apparatus structure.

7. Eine unkorrigierte Vertikalkomponente der Erdgeschwindigkeit führt zu einem der geographischen Breite des Einsatzgebiets proportionalen Fehler. Dieser Fehler ist vorhersehbar und läßt sich durch eine von außen eingegebene Kurskorrektur unter Änderung des Ausgangssignals eines Winkelgebers 41 mit einem Signal 42 beheben. Bei Präzisionsausführung kann mit einem Korrekturmoment um die horizontale Momentenachse des Kreiselrades 20 gearbeitet werden. 7. An uncorrected vertical component of the earth's velocity leads to an error proportional to the geographical latitude of the operational area. This Error is foreseeable and can be remedied by an externally entered course correction fix by changing the output signal of an angle encoder 41 with a signal 42. In the case of the precision version, a correction torque can be applied around the horizontal torque axis of the impeller 20 are worked.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Claims 1. Gyrocompass with a suspended in a support frame Rotary wheel, characterized in that a rotary wheel (20) is in the support frame (19) two degrees of freedom and a stabilizing inertia wheel (21) are mounted so that that their twist axes are essentially parallel to one another.

2. Gyro compass according to claim 1, characterized in that the Support frame <19) rotatable around a nominally horizontal axis of rotation (11, 12) in one Azimuthal frame (13) is mounted, which in turn has a nominally vertical axis of rotation (15, 16) is built on a base (14), and the spin axes of the impeller (20) and inertia wheel (21) perpendicular to the axis of rotation of the support frame and nominally run horizontally.

3. Gyro compass according to claim 1 or 2, characterized in that Gyro wheel (20) and inertia wheel (21) on opposite ends of one by one Drive motor (52) drivable drive shaft (22) sit between the impeller and inertia gear includes a universal joint (23).

4. Gyro compass according to claim 2 or 3, characterized in that on the azimuthal frame (13) and on the base (14) first and second torque transducers (38 or 39) for the exertion of moments on the support frame (19) or on the azimuthal frame are arranged, the excitation of which is a Bräzession of the inertia wheel (21) and thereby triggers a drive of the support frame in the direction of precession.

5. Kreiselkoipass according to claim 4, characterized in that the support frame (19) Sensor (17) for the detection of displacements of the spin axis of the rotor (20) are arranged opposite a reference axis fixed to the supporting frame, the output signals of which the moment givers (38 and 39) that drive the support frame in such a way that that the reference axis and the spin axis of the impeller come to align with each other and their mutual deviation disappears.

6. Gyro compass according to claim 5, characterized in that as Sensor on the support frame (19) a pendulum (17) is attached, which inclines the reference axis against the horizontal axis and generates an output signal indicating this, and that on the support frame directly or via signal divider (28) with the pendulum output signal fed third and fourth torque transmitter (26 and 27) for the exercise of a nominally horizontal or around a nominally vertical axis on the impeller (20) acting moments are appropriate.

7. Gyro compass according to claim 6, characterized in that between the output of the pendulum (17) and the third and fourth torque sensors (26 and 27) one on the input side with one of the rotation of the support frame (19) about the reference axis proportional input signal fed signal modifier (18) is inserted, the makes the> inclination error producing effects of the torque transmitter to zero.

8. Gyro compass according to claim 7, characterized in that the Signal modifier (18) contains a trigonometric resolver (18a).

9. Gyro compass according to claim 7, characterized in that the Signal modifier (18) a multiplier (18b) with a trigonometric characteristic contains.

10. Gyro compass according to claim 7, characterized in that the Signal modifier (18) contains a multiplier with a linear characteristic

11. Feeler for the detection of the deviation of the twist axis of a mounted in a support frame, rotating travel wheel from a reference axis fixed to the supporting frame, in particular for a gyro compass one of claims 1 to 10, dadurcn characterized in that on the flywheel (20) concentric to its spin axis Ring magnet (62) is arranged, in whose magnetic field (64) on llragrahmen (19) a magnetically influenceable sensor (24, 25) is attached, the influence of which the size of the tiagnet field is a measure of the deviation of the spin axis of the impeller from the reference axis fixed to the supporting frame.

12. Sensor according to claim 11, characterized in that the sensor a pair of magnetically controllable resistors (24, 25, contains, the diametrically to Arranged fixed frame reference axis and in two branches of an electrical bridge are switched on for the determination of the magnetically induced change in resistance.

13. Sensor according to claim 12, characterized in that the mechanical controllable resistances (24, 25) in a non-linear region of the magnetic field (64) are arranged.

14. Sensor according to claim 12, characterized in that on the Areiselrad (20) concentric to its twist axis and at a distance from the ring magnet (62) annular armature (61) is arranged and the magnetically controllable resistors (24, 25) are housed in the space between the armature and the ring magnet.

15. Sensor according to claim 14, characterized in that the magnetic controllable resistances (24, 25) in a non-linear region of the magnetic field (64) are arranged and the ring magnet (62) is magnetized in the longitudinal direction.