DE2361277A1 - NORTH LOOKING PENDULUM - Google Patents

NORTH LOOKING PENDULUM

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Eduard Prof Dr Ing Fischel
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Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
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Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
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    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/34Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
    • G01C19/38Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation

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Description

PATENTANWÄLTE Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE . Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGASTPATENT LAWYERS Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE. Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

D 5602 LANGENBERG · BÖKENBUSCH 41 ' Postfadi86 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895D 5602 LANGENBERG BÖKENBUSCH 41 ' Postfadi86 Telephone: (02127) 4019 Telex: 8516895

PatentanmeldungPatent application

Bodenseewerk G-erätetechnik G-mbH, 7770 ÜberlingenBodenseewerk G-erätetechnik G-mbH, 7770 Überlingen

Nordsuchendes KreiselpendelRoundabout pendulum looking north

Die Erfindung betrifft ein nordsuchendes Kräselpendel mit einer an einem Band aufgehängten Kreiseleinheit mit einem Gehäuse, auf die ein nordsuchendes Kreiselrichtmoment wirkt, einem Abgriff zur Erzeugung eines Signals nach Maßgabe der Azimutauslenkung der Kreiseleinheit aus einer Bandnullage und einem dem Kreiselrichtmoment entgegenwirkenden Drehmomenterzeuger, der von dem Abgriffsignal über einen Verstärker beaufschlagt ist.The invention relates to a north-looking pendulum with a gyro unit suspended from a band with a Housing, on which a north-looking gyro directional moment acts, a tap for generating a signal in accordance with the Azimuth deflection of the gyro unit from a band zero position and a torque generator counteracting the gyro directional torque, which is acted upon by the tap signal via an amplifier.

Bei einem bekannten nordsuchenden Kreiselpendel (DT-OS 1 941 808) dieser Art enthält die Kreiseleinheit einen einzigen Kreisel. Es erfolgt eine grobe Vorausrichtung des Kreisels mit seiner Drallachse in die Nordrichtung. Das Kreiselrichtmoment sucht die Drallachse genau in die Nordrichtung zu drehen. Dieses Kreiselrichtmoment, welches soIn a known north-looking rotary pendulum (DT-OS 1 941 808) of this type, the gyro unit contains a single gyro. The gyro is roughly aligned with its spin axis in the north direction. The gyro straightening torque tries to turn the spin axis exactly in the north direction. This gyro straightening moment , which so

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eine Bewegung des Kreisels aus der Bandnullage hervorzurufen trachtet, wird über den Abgriff und Verstärker praktisch durch das Gegenmoment des Drehmomenterzeugers kompensiert. Der Strom in dem Drehmomenterzeuger ist dann proportional dem Kreiselrichtmoment und somit der Abweichung, der Kreiseldrallachse von der lordrichtung.to cause the gyro to move out of the band zero position is practically compensated for by the counter-torque of the torque generator via the tap and amplifier. The current in the torque generator is then proportional to the gyro directional torque and thus the deviation, the gyro axis from the lord direction.

Bei bekannten nordsuchenden Kreiselpendeln wird die Anzeige durch Unruhe am Meßplatz gestört. Besonders die durch den laufenden Motor hervorgerufenen periodischen Stöße in einem Kraftfahrzeug können die MOrdbestimmung ungünstig beeinflussen. Sine Verschlechterung der Anzeige tritt auf, wenn die störenden Schwingungen in Resonanz mit den Pendelschwingungen in der zur iCreiseldrallach.se senkrechten Ebene kommen. Treten interkardinale Komponenten der Störschwingungen auf, so kommt es zu einem " Gleichrichtereffekt ", der untragbare Werte annehmen kann. Dieser Gleichrichtereffekt entsteht durch die unterschiedlichen Trägheitsmomente der Kreiseleinheit um die Kreiseldrallachse und um eine zur Kreiseldrallachse und zur Bandachse senkrechte Achse.With known circular pendulums looking north, the display is disturbed by unrest at the measuring station. Especially those through the Periodic shocks caused by a running engine in a motor vehicle can adversely affect the determination of the murder. Sine deterioration of the display occurs when the disturbing vibrations in resonance with the pendulum vibrations in the plane perpendicular to the iCreiseldrallach.se. Occur intercardinal components of the disturbing vibrations on, this leads to a "rectifier effect" which is intolerable Can assume values. This rectifier effect arises from the different moments of inertia of the gyro unit around the centrifugal spin axis and around an axis perpendicular to the centrifugal spin axis and the belt axis.

Solche Gleichrichtereffekte sind bei Kreiselkompassen bekannt, bei denen eine Kreiseleinheit z.B. in einer Flüssigkeit schwebend allseitig beweglich ist und sich unter dem Einfluß des Kreiselrichtmomentes in die BOrdrichtung eindreht. Bei solchen Kreiselkompassen hat man zur Vermeidung der Gleich— richtereffekte schon vorgesehen, daß die Kreiseleinheit ein Paar Kreisel von im Betrieb gleichem Drall aufweist. Die Drallachsen dieser Kreisel schließen einen Winkel ein. Die Kreisel sind jeder in einem Km sei gehäuse gelagert und diese Kreiselgehäuse sind ihrerseits um vertikale Achsen schwenkbar in einem Gehäuse der Kreiseleinheit gelagert. Die KreiselgehäuseSuch rectification effects are known in gyro compasses, in which a gyroscope unit, e.g. floating in a liquid, is movable on all sides and is under the influence of the gyro straightening torque turns in the direction of rotation. at In order to avoid the rectifying effects of such gyrocompasses, it has already been provided that the gyro unit has a Has pair of gyroscopes of the same twist in operation. The spin axes of these gyroscopes enclose an angle. The tops are each in a km is stored housing and this gyro housing are in turn mounted pivotably about vertical axes in a housing of the gyro unit. The gyro housing

509824/0168 " 3 "509824/0168 " 3 "

sind durch eine Lenkeranordnung miteinander gekuppelt, und zwar derart, daß sie formschlüssig stets gegensinnig gleiche Schwenkbewegungen relativ zu einer festliegenden Mittelebene, welche die Winkelhalbierende der Kreisel&allaohsen enthält, ausführen. Die Kreiselgehäuse sind außerdem durch eine Eeder elastisch miteinander gekuppelt. Die Schwingungsperioden der Schwingungen der Kreiseleinheit um eine zur -ßbene der Kreiseldrallachsen senkrechte Achse ist gleich der Schwingungsperiode der Schwingungen der Kreiseleinheit um die Winkelhalbierende der Kreiseldrallachsen (J.W. Geckeier, INGENIEUR AROHIY, 1935, 229-253 und R. TJnterberger »Zeitschrift für Instrumentenkunde" 1961, 1-10).are coupled to one another by a link assembly, and in such a way that they always have the same swiveling movements in opposite directions relative to a fixed central plane, which contains the bisector of the gyroscope & allaohsen. The gyro housings are also by a Eeder elastically coupled to one another. The oscillation periods of the oscillations of the gyro unit around one to the -ßbene of The axis vertical to the centrifugal swirl axis is equal to the period of oscillation of the oscillations of the gyro unit around the bisector of the gyro-twist axes (J.W. Geckeier, INGENIEUR AROHIY, 1935, 229-253 and R. TJnterberger »magazine for Instrumentology "1961, 1-10).

en
Die bekannt' Kreiselkompasse benötigen eine relativ lange Zeit, bis sie sich in die Nordrichtung eingestellt haben. Bei einem Kreiselpendel, bei dem das Kreiselrichtmoment durch ein Gegenmoment kompensiert wird, wird die Nordrichtung in erheblich kürzerer Zeit erhalten. Bei dem bekannten Kreisel-pendel (DT-OS 1 941 808) können jedoch Störungen durch Schwingungen am Meßplatz und den "Gleichrichtereffekt" auftreten. Es ist nicht ohne weiteres erkennbar, ob die bei dem frei nach Nord einstellbaren Kreiselkompaß bekannte Zweikreiselanordnung bei einem Kreiselpendel anwendbar ist und zu einem ähnlichen Erfolg führt. Die Erfindung beruht auf der durch theoretische Überlegungen und Berechnungen gefundenen Erkenntnis, daß mit einer Zweikreiselanordnung ähnlich der für frei nach Nord einstellbaren Kreiselkompassen bekannten Art auch bei einem bandaufgehängten Kreisel mit Kompensation des Kreiselrichtmomentes eine entsprechende Abstimmung der Schwingungsperioden möglich und ein Gleichrichtereffekt dadurch vermeidbar ist.
en
The well-known gyrocompasses take a relatively long time to adjust to the north. In the case of a gyro pendulum, in which the gyro directional torque is compensated for by a counter-torque, the north direction is obtained in a considerably shorter time. With the known gyro pendulum (DT-OS 1 941 808), however, disturbances can occur due to vibrations at the measuring station and the "rectifier effect". It is not readily apparent whether the dual-gyro arrangement known from the gyrocompass that can be freely adjusted to the north can be used with a gyro pendulum and leads to a similar success. The invention is based on the knowledge found through theoretical considerations and calculations that with a two-gyro arrangement similar to the type known for gyrocompasses that can be freely adjusted to the north, a corresponding coordination of the oscillation periods is possible and a rectifier effect can thus be avoided even with a band-hung gyro with compensation of the gyro directional torque.

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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei einem Kreiselpendel der eingangs erwähnten Art Störungen der Messung durch Unruhe am Meßplatz, wie sie durch den "Gleichrichtereffekt" des Kreisels auftreten, zu vermeiden.The invention is therefore based on the problem of disturbances in a centrifugal pendulum of the type mentioned at the outset Measurement by unrest at the measuring station, as it is due to the "rectifier effect" of the gyro to avoid.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Kreiselpendel der eingangs definierten Art dadurch erreicht, daß die Kreiseleinheit ein Paar Kreisel von im Betrieb gleichem Drall aufweist, deren Drallachsen einen Winkel einschließen und die mit Kreiselgehäusen um vertikale Achsen schwenkbar im Gehäuse der Kreiseleinheit gelagert, durch eine Lenkeranordnung zur Ausführung gegensinnig gleicher Schwenkbewegungen miteinander gekuppelt und elastisch an eine Ruhelage gefesselt sind, und daß die Schwiigmgsperiode der Azimutschwingungen der Kreiseleinheit gleich ist der Schwingungsperiode der Schwingungen der Kreiseleinheit um die Winkelhalbierende der Kreiseldrallachsen. According to the invention, this is achieved in a rotary pendulum of the type defined at the outset in that the rotary unit has a pair of gyroscopes with the same swirl in operation, the swirl axes of which form an angle and those with gyroscopic housings Mounted pivotably about vertical axes in the housing of the gyro unit, by means of a link arrangement for execution oppositely identical pivoting movements are coupled to one another and elastically tied to a rest position, and that the period of oscillation of the azimuth oscillations of the gyro unit The period of oscillation of the oscillations of the gyro unit around the bisector of the gyroscopic spin axes is the same.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:The invention is based on an exemplary embodiment below explained in more detail with reference to the accompanying drawings:

Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen nordsuchenden Kreiselpendels.1 shows a schematic side view of a centrifugal pendulum according to the invention looking north.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Kreisele±nheit mit abgenommenem Oberteil.Fig. 2 shows a plan view of the Kreisele ± unit with removed top.

Fig. 3 veranschaulicht die Winkel- und-Achsenbeziehungen.Figure 3 illustrates the angle and axis relationships.

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An einem Tragband 10 ist eine Kreiseleinheit 12 mittels eines vertikalen Mastes 14 aufgehängt« Die so aufgehängte Kreiseleinheit 12 an Mast 14 und Band 10 bildet ein Pendel, das in zwei Richtungen schwingen kann» Außerdem ist die Kreiseleinheit 12 unter Torsion des Bandes 10 um eine vertikale Achse drehbeweglich» An dem Mast 14 sitzt ein Spiegel 16, über den von einem Lichtsender 18 ein Lichtbündel 20 auf eine photoelektrische Empf anger anordnung 22 geleitet wird« Die -ömpSugeranordnung 22 ist in bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise so ausgebildet, daß sie bei einer Verdrehung der Kreiseleinheit 12 um die -bandachse aus einer Bandnullage heraus ein mit dieser Verdrehung monoton anwachsendes Aus gangssignal liefert ο Dieses Ausgangssignal wird über einen Verstärker 24 sowie ein phasenkorrigierenden Netzwerk 26 auf den Stator 28 eines -Drehmomenterzeugers 30 geschaltet, dessen Rotor 32 mit der Kreiseleinheit 12 verbunden ist» Der Drehmomenterzeuger 30 übt so ein Drehmoment um die Bandachse auf die Kreiseleinheit aus, welches die Kreiseleinheit in der besagten Bandnullage zu halten sucht.,A gyro unit 12 is attached to a carrier tape 10 by means of a vertical mast 14 suspended «The so suspended gyro unit 12 on mast 14 and belt 10 forms a pendulum, which in can oscillate in two directions »In addition, the gyro unit 12 is under torsion of the belt 10 about a vertical axis rotatable »On the mast 14 sits a mirror 16 over which A light beam 20 is directed from a light transmitter 18 to a photoelectric receiver arrangement 22 22 is designed in a known and therefore not shown manner so that when the Gyro unit 12 around the belt axis out of a belt zero position an output signal that increases monotonically with this rotation delivers ο this output signal is transmitted via an amplifier 24 as well as a phase-correcting network 26 connected to the stator 28 of a torque generator 30, the rotor 32 of which is connected with the gyro unit 12 is connected »The torque generator 30 thus exerts a torque about the belt axis on the gyro unit which the gyro unit seeks to hold in the said band zero position.,

Die Kreiseleinheit enthält zwei Kreisel mit Drallachsen 34» 36, die in Kreiselgehäusen 38 bzw» 40 gelagert sind« Die Drallachsen schließen miteinander einen Winkel ein» Die Kreiselgehäuse 38, 40 sind wiederum, um vertikale Achsen 42 bzw. 44 in einem Gehäuse 46 der Kreiseleinheit schwenkbar gelagert« Die Kreiselgehäuse 38, 40 sind durch ein Gestänge 48 miteinander gekuppelte Dieses Gestänge besteht aus einem Arm 50, der starr an dem Kreiselgehäuse 38 angebracht ist und sich von dessen Schwenkachse 42 nach unten in Fig. 2 erstreckt, einem Arm 52, der starr an daa Kreiselgehäuse 40 angebracht ist und sich von dessen Schwenkachse 44 nach oben in Fig. 2 erstreckt, und einem Lenker 54 > derThe gyro unit contains two gyros with swirl axes 34 »36, which are stored in rotor housings 38 or "40" The swirl axes form an angle with each other "The rotor housings 38, 40 are in turn, about vertical axes 42 and 44 in a housing 46 of the gyro unit pivotably mounted «The gyro housing 38, 40 are these coupled to one another by a linkage 48 Linkage consists of an arm 50 that is rigidly attached to the gyro housing 38 is attached and extends from its pivot axis 42 downward in Fig. 2, an arm 52 which is rigidly attached to daa Gyro housing 40 is attached and extends from its pivot axis 44 upward in Fig. 2, and a handlebar 54> the

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an den freien Enden der beiden Arme 50, 52 angelenkt ist. Sin solches Gestänge 48 hat die Wirkung, daß bei einer Verschwenkung des einen Kreiselgehäuses das andere um den gleichen Winkel gegensinnig dazu formschlüssig verschwenkt wird. Bei einer Verschwenkung beispielsweise des Kreiselgehäuses 38 im Uhrzeigersinn, wird der Lenker 54 nach links in Fig. 2 gezogen und schwenkt über den Arm 52 das Kreiselgehäuse 40 entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Kreiseldrallachsen liegen daher stets symmetrisch su einer festen, die Winkelhalbierende der Kreiseldrallachsen enthaltenden Ebene. Mit einer Verlängerung 56 des Armes 52 sind ein Paar von Federn 58 verbunden, durch welche die Kreiselgehäuseanordnung elastisch an eine Ruhelage gefesselt ist.is hinged to the free ends of the two arms 50, 52. Sin Such a linkage 48 has the effect that when one of the gyro housing is pivoted, the other by the same angle is pivoted in the opposite direction in a form-fitting manner. If, for example, the gyro housing 38 is pivoted clockwise, the handlebar 54 is pulled to the left in FIG. 2 and pivots the gyro housing 40 against the arm 52 clockwise. The gyroscopic twist axes are therefore always symmetrical to a fixed one, the bisector of the gyroscopic twist axes containing level. With an extension 56 of the arm 52 a pair of springs 58 are connected, through which the gyro housing assembly is resiliently tied to a rest position.

Fig. 3 zeigt die Winkel- und Achsenbeziehungen bei der beschriebenen Kreiselanordnung. Die Achse χ ist die im wesentlichen horizontale Winkelhalbierende der Kreiseldrallachsen und wird als "Hauptachse" bezeichnet. Senkrecht dazu und zur Bandachse und durch die Schwenkachsen 42, 44 verläuft die Querachse y. Lagewinkel der Kreiselanordnung in Bezug auf die vertikale Bandachse ist der Winkel » , den die Hauptachse χ mit der Nordrichtung einschließt. Der Lagewinkel der Kreiselanordnung um die Hauptachse χ ist mit γ bezeichnet und ist der Winkel, den die Querachse y mit der Horizontalen bildet. Der Lagewinkel der Kreiselanordnung um die Querachse ist der Winkel ß , den die Hauptachse χ mit der Horizontalen bildet. Mit e ist der Winkel bezeichnet, den die Drallachsen 34> 36 der Kreisel mit der Querachse y bilden.Fig. 3 shows the angle and axis relationships in the described Gyro arrangement. The axis χ is the essentially horizontal bisector of the centrifugal axes and is referred to as the "major axis". The transverse axis y runs perpendicular to this and to the belt axis and through the pivot axes 42, 44. The angle of position of the gyro arrangement in relation to the vertical band axis is the angle »between the main axis χ and the north direction includes. The position angle of the gyro assembly around the main axis χ is denoted by γ and is the angle that the Forms transverse axis y with the horizontal. The position angle of the gyro assembly around the transverse axis is the angle ß that the Main axis χ forms with the horizontal. With e the angle is designated, which the twist axes 34> 36 form the top with the transverse axis y.

Es bezeichnen weiterhin:It further denotes:

H KreiseldrallH spin

- 7 509824/0168 - 7 509824/0168

_ 7 —_ 7 -

ω Winkelgeschwindigkeit der Erddrehungω angular velocity of the earth's rotation

φ geographische Breiteφ latitude

C + c elektrische und Band-FesselungskonstantenC + c electrical and tape restraint constants

β K Winkel zwischen Hauptachse χ und Bandnullageβ K angle between the main axis χ and the zero position of the tape

a Ablage der Bandnullage τοη Eord a Storage of the tape zero position τοη Eord

8T-, Winkel zwischen Kreiselachse ("Kreiseldrallachse") 8 T-, angle between the gyro axis ("gyroscopic swirl axis")

XtXt

und Querachse bei stillstehenden Kreiseln (Kreiselruhelage)and transverse axis with stationary gyroscopes (gyro resting position)

e zusätzliche Verdrehung der Kreiseldrallachsene additional rotation of the centrifugal axes

gegenüber der Kreiselruhelage bei laufenden Kreiseln unter dem Einfluß der Erddrehungcompared to the resting position of the gyroscope when the gyroscope is running under the influence of the rotation of the earth

. kleine Winkelschwingungen um den Gleichgewichts-. small angular oscillations around the equilibrium

winkel ( ε R + ε ) .angle (ε R + ε).

K Richtmoment des Kreiselpendels um die Querachse y s unabhängige Variable der Laplace-Transformation f Federrichtmoment auf KreiselgehäuseK Directional moment of the centrifugal pendulum around the transverse axis y s independent variable of the Laplace transform f Spring torque on the rotor housing

Die parallel zur Hauptachse χ .verlaufenden Komponenten der Kreiseldralle erzeugen ein nordrichtendes KreiselmomentThe components of the Gyroscopic drums generate a north-facing gyroscopic moment

H sine ω cos γ sin a H sine ω cos γ sin a

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Die gegeneinander gerichteten Drallkomponenten H cos s erzeugen kein reslutierendes nordrichtendes Kreiselmoment. Diese Komponenten sprechen auf Drehungen um die Hauptachse x, d.h. auf Änderungen von γ , an und verursachen damit eine Vergrößerung der Schwingungsperiode der " γ - Schwingungen" um die Hauptachse x.The mutually directed swirl components H cos s do not generate any resulting northing gyroscopic moment. These components respond to rotations around the main axis x, ie to changes in γ, and thus cause an increase in the oscillation period of the " γ oscillations" around the main axis x.

Das beschriebene System besitzt zwei Schwingungspaare: Eine α -Schwingung um die vertikale Bandachse, die stets mit einer Schwingung gleicher Frequenz um die ^uerachse verbunden ist, und eine γ -Schwingung um die Hauptachse x, die stets von einer s -Schwingung gleicher Frequenz der Kreiseldrallachsen 34j 36 um die Schwenkachsen 42, 44 begleitet ist.The system described has two pairs of oscillations: An α oscillation around the vertical band axis, which is always with an oscillation of the same frequency around the outer axis, and a γ oscillation around the main axis x, which is always is accompanied by an s oscillation of the same frequency of the gyroscopic twist axes 34j 36 about the pivot axes 42, 44.

Die vollständige Theorie des beschriebenen Systems wird sehr umfangreich. Die Gleichungen des vollständigen Systems werden nichtlinear, und eine geschlossene Lösung ist nicht erzielbar. Die strenge Behandlung wird daher mit Hilfe eines Analogrechners oder durch schrittweise Integration im Digitalrechner erfolgen müssen. Es werden daher nachstehend die beiden Schwingungsgruppen zunächst entkoppelt, jede für sich betrachtet, wobei aus den so erhaltenen Ergebnissen Rückschlüsse auf das Gesamtverhalten gezogen werden.The complete theory of the system described becomes very extensive. The equations of the complete system will be non-linear, and a closed solution cannot be achieved. The strict treatment is therefore with the help of an analog computer or through gradual integration in the digital computer. The two vibration groups are therefore initially decoupled below, each considered for itself, with conclusions on the overall behavior can be drawn from the results obtained in this way.

1. Es ergeben sich für reinea - und β -Schwingungen folgende Differentialgleichungen:1. The following differential equations result for pure a and β vibrations:

Momente um vertikale Bandachse:
(1) 2 H sin s ei cos φ α + (C + c ) «F + 2 H sins β = 0
Moments around the vertical belt axis:
(1) 2 H sin s ei cos φ α + (C + c) « F + 2 H sins β = 0

- 9 509824/0168 - 9 509824/0168

Momente um die Querachse j% Moments about the transverse axis j%

(2) K β - 2 H0 sine"« = 2 HQ sine ω Q sin φ Dabei gilt die geometrische Beziehung(2) K β - 2 H 0 sine "" = 2 H Q sine ω Q sin φ The geometrical relationship applies

In diesen G-leichungen stellt darsIn these equations,

2 H sins · = nordrichtende Drallkomponente, die in2 H sins = north-facing swirl component, which in

der Gleichgewichtslage β R + sthe equilibrium position β R + s

zu 2 H sin ( e + s ) wirdbecomes 2 H sin (e + s)

ω cos φ = Horizontalkomponente der Erdwinkelgeschwindigkeit für die geographische Breite φ ω cos φ = horizontal component of the earth's angular velocity for the geographical latitude φ

In die vorliegende Betrachtung ist die künstliche Dämpfung des Gerätes nicht mit eingezogen, da nur die Schwingungszeit berechnet werden solle Es wird aus dem gleichen Sunde a =0 angenommen, was wegen der Vorausrichtung des Gerätes nach Nord und zum Zwecke der Schwingungszeitbestimmung zulässig ist, so daß a „ = « wird. Die Auflösung des Gleichungssystems ergibt eine Differentialgleichung zweiter OrdnungThe artificial damping of the device is not included in the present consideration, since only the oscillation time is to be calculated.From the same period, a = 0 is assumed, which is permissible because of the pre-alignment of the device to the north and for the purpose of determining the oscillation time, so that a "=" becomes. The solution of the system of equations results in a differential equation of the second order

(4) (2 HQ sin «)s+C +c + 2HQ sin« ω cos φ i K =0 mit der Schwingungszeit(4) (2 H Q sin «) s + C + c + 2H Q sin« ω cos φ i K = 0 with the oscillation time

- 10 509824/0168 - 10 509824/0168

(5)(5)

- ίο -- ίο -

( 2 H0 sin a )2 (2 H 0 sin a) 2

·( O +c + 2 H sin's© cos ») K . v β a 0 e ^· (O + c + 2 H sin's © cos ») K. v β a 0 e ^

Da ( 2 H sin β ω cos « ) klein gegen ( G + c ) ist, kann man vereinfacht schreiben:Since (2 H sin β ω cos «) is small compared to (G + c), can to write in a simplified way:

( 2 H sine )2 (6) Tp* 2« If ° ' (2 H sin e ) 2 (6) Tp * 2 «If ° '

p I ( Ga + c ) K p I (G a + c) K

2. Das Gleichungssystem für die γ - und e- Schwingungen ergibt sich wie folgt % 2. The system of equations for the γ and e oscillations results as follows: %

Momente um die üdiwenkachsen 42, 44s Federmoment + Kreiselgegenmoment + Präzessionsmoment =Moments about the üdiwenkachsen 42, 44s Spring moment + gyro counter moment + precession moment =

(7) 2 fi« + 2 HQ we COS9 sin« Q A « + 2 H0 cos s Q \ = (7) 2 fi «+ 2 H Q w e COS 9 sin« Q A »+ 2 H 0 cos s Q \ =

Momente um die Hauptachse:Moments around the main axis:

Pendelmoment - Präzessionsmoment =Pendulum moment - precession moment =

(8) K γ 2 hQ cos c . β =0 Aufgelöst ergibt dieses G-leichungssystem:(8) K γ 2 h Q cos c. β = 0 When resolved, this system of equations gives:

(9) ( 2 H0 cos, )2's+ 2 K ( f + H0 we cos,, sin , ) A e = (9) (2 H 0 cos,) 2 's + 2 K (f + H 0 w e cos ,, sin,) A e =

- 11 - - 11 -

509824/0168509824/0168

Daraus ergibt sich die Schwingungsdauer der γ- und c Schwingungen zuThis gives the oscillation duration of the γ and c oscillations to

(10) T = 2π (10) T = 2 π

( 2 H cos β )2 (2 H cos β) 2

' · I 2 K (f + HQ ωβ cos φ sine )'I 2 K (f + H Q ω β cos φ sin e )

-Für die nachstehend angenommenen Zahlenwerte wird H ω cos φ sin · klein gegen f. Daher vereinfacht sich der-For the numerical values assumed below, H ω cos φ sin · small compared to f. Therefore, the

Ausdruck für T zuExpression for T.

(11) T(11) T.

γ, s γ, s

( 2 H cos O2 (2 H cos O 2

2Kf2Kf

Ein Zahlenbeispiel mit realisierbaren Werten ist nachstehend angegeben:A numerical example with realizable values is given below:

H0 = 2000 pcm see. ■H 0 = 2000 pcm see. ■

k '= 15 000 pcmk '= 15,000 pcm

ω cos φ = 4,9 * 10~5 see" (für Überlingen)ω cos φ = 4.9 * 10 ~ 5 see "(for Überlingen)

c = 30° sin β = 0,5 cos β= 0,866 »^(evj+c = 30 ° sin β = 0.5 cos β = 0.866 »^ (evj +

(C + c ) = 99 ( 2 H sineoj cos φ) ■ λ α ο e(C + c) = 99 (2 H sineoj cos φ) ■ λ α ο e

Damit wird der Nenner unter dem Wurzelzeichen in Gleichung (5) durch geeignete Wahl der Fesselung gegenüber der ungefesselten Schwingung einhundertfach vergrößert. Es ergibt sich:This becomes the denominator under the square root sign in equation (5) increased by a suitable choice of the restraint compared to the unbound oscillation one hundred times. It results:

(C1+ ca) = 99 ( 2 .2000 . 0,5 . 4,9 .10"5) = 9,7 pcm/Rad.(C 1 + c a ) = 99 (2 .2000. 0.5. 4.9 .10 " 5 ) = 9.7 pcm / rad.

Es wirdIt will

- 12 50982 4/0168- 12 50982 4/0168

α , β α , β

( 2 . 2000 . 0,5 )(2. 2000. 0.5)

( 9,7 + 2 . 2000 . 0,5 . 4,9 . 10~5) . 15(9.7 + 2. 2000th. 0.5. 4.9 10 ~ 5). 15th

= έπ = έπ

4 . 104th 10

1,47 .1.47.

= 32, 8 sec= 32.8 sec

Wenn T = T gemacht werden soll, muß f wie folgt gewählt werdenIf T = T is to be made, then f must be as follows to get voted

f = (2«)f = (2 «)

(2 H cos«)2 (2 H cos «) 2

2 lc T2 lc T

α, βα, β

(2 π)2(2 . 2000 . 0,866)2 2 . 15 000 . 32,8^(2 π) 2 (2. 2000. 0.866) 2 2. 15,000. 32.8 ^

= 14,8= 14.8

pcmpcm

Radwheel

pcmpcm

Das ist ein durchaus realisierbarer Wert. Mit f = 14,8 That is quite a realizable value. With f = 14.8

Radwheel

wird!«, cos φ sin e = 2000 . 4,9 . 10~5 .0,5 = 0,047becomes! «, cos φ sin e = 2000. 4.9. 10 ~ 5 .0.5 = 0.047

vernachlässigbar gegen f," wie in Gleichung (11) angenommen wurde.negligible against f, "as assumed in equation (11) became.

Die durchgeführte Rechnung zeigt, daß "bei einer Anordnung der beschriebenen Art die Schwingungsdauer T e gMch derThe calculation carried out shows that "with an arrangement of the type described, the period of oscillation T e gMch the

Schwingungsdauer T^ β gemacht werden kann und damit der Grleichrichtereffekt an Bedeutung verliert. Da beide Schwingungen über den pulsierenden Drall gekuppelt bleiben, wird eine künstliclie Dämpfung der a - und β -Schwingungen auch die γ- und e-Schwingungen dämpfen. Es ist auch eine unmittelbarePeriod of oscillation T ^ β can be made and thus the rectifier effect becomes less important. Since both vibrations remain coupled via the pulsating twist, an artificial damping of the a and β vibrations will also dampen the γ and e vibrations. It is also an immediate one

50 9824/0 16850 9824/0 168

- 13 -- 13 -

viskose Dämpfung der β -Schwingungen, möglich. Die erfindungsgemäße Konstruktion gestattet den Aufbau eines Kreiselgerätes, welches auch bei unruhiger Unterlage insbesondere in; Fahrzeugen mit laufendem Motor, schnell und ohne Fehler eine Bestimmung der Nordrichtung ermgölicht. ,"_ ·viscous damping of the β-oscillations, possible. The inventive Construction allows the construction of a gyroscope, which even with a restless surface, especially in; Vehicles with the engine running, quickly and without errors It is possible to determine the north direction. , "_ ·

5Q9824/01685Q9824 / 0168

Claims (1)

Pat entanspruchPatent entitlement Nordsuchendes Kreiselpendel mit einer an einem Band aufgehängten Kreiseleinheit mit einem Gehäuse, auf die ein nordsuchendes Kreiselrichtmoment wirkt, einem Abgriff zur Erzeugung eines Signals nach.Maßgäbe der Azimutauslenkung der Kreiseleinheit aus einer Bandnullage und einem dem Kreiselrichtmoment entgegenwirkenden Drehmomenterzeuger, der von dem Abgriffsignal über einen Verstärker beaufsclxlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiseleinheit (12) ein Paar Kreisel von im Betrieb gleichem Drall (H ) aufweist, deren Drallachsen (34> 36) einen Winkel einschließen und die mit Kreiselgehäusen (38, 40) um vertikale Achsen (42, 44) schwenkbar im Gehäuse (46) der Kreiseleinheit (12) gelagert, durch eine Lenkeranordnung (48) zur Ausführung gegensinnig gleicher Schwenkbewegungen miteinander gekuppelt und elastisch an eine Ruhelage gefesselt sind, und daß die Schwingungsperiode (T ο ) der Azimutschwingungen der Kreiseleinheit (12) gleichNorth-looking rotary pendulum with a gyro unit with a housing suspended from a band, onto which a north-looking pendulum Gyro directional torque acts, a tap to Generation of a signal according to the measure of the azimuth deflection the gyro unit from a band zero position and a torque generator counteracting the gyro directional torque, which is acted upon by the tap signal via an amplifier is, characterized in that the gyro unit (12) has a pair of gyros with the same twist (H) during operation, whose twist axes (34> 36) enclose an angle and the with gyro housings (38, 40) mounted in the housing (46) of the gyro unit (12) so as to be pivotable about vertical axes (42, 44), by means of a link arrangement (48) for execution in opposite directions the same pivoting movements are coupled together and elastically tied to a rest position, and that the period of oscillation (T ο) equal to the azimuth oscillations of the gyro unit (12) ist der Schwingungsperiode (TY β ) der Schwingungen deris the period of oscillation (T Y β) of the oscillations of the • j• j Kreiseleinheit (12) um die Winkelhalbierende (x) der Kreiseldrallachsen (34, 36).Gyro unit (12) around the bisector (x) of the centrifugal axes (34, 36). 509824/0168509824/0168
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3322632A1 (en) * 1983-06-23 1985-01-10 Anschütz & Co GmbH, 2300 Kiel SELF-NORDING COURSE AND LOCATION REFERENCE DEVICE FOR VEHICLES
CN104931029A (en) * 2015-04-30 2015-09-23 长安大学 Double-position rotary north-seeking measurement method for static moment mode based gyroscopic total station

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3322632A1 (en) * 1983-06-23 1985-01-10 Anschütz & Co GmbH, 2300 Kiel SELF-NORDING COURSE AND LOCATION REFERENCE DEVICE FOR VEHICLES
CN104931029A (en) * 2015-04-30 2015-09-23 长安大学 Double-position rotary north-seeking measurement method for static moment mode based gyroscopic total station
CN104931029B (en) * 2015-04-30 2017-10-27 长安大学 Northern measuring method is sought in a kind of two-position revolution based on locked rotor torque pattern gyroscope total station

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