DE2646448C2 - Vermessungs-Kreiselkompaß - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vermessungs· Kreiselkompaß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Die Genauigkeit eines Kreiselkompasses bei der

Nordsuche hängt im -vesentlichen davon ab, wie weit Drehmomente um seine Vertikalachse verringert sind.

Derartige Drehmomente können durch Reibungskräfte eingeführt werden.

Es ist ein stationärer Kreiselkompaß bekannt (US-PS 62 951), bei dem die Reibung des Vertikalachsen-Hal-

terungssystems dadurch verringert ist, daß ein Teil oder das gesamte Gewicht des Meßelementes um diese Achse auf einem dünnen Aufhängungsdraht oder -band gehalten wurde. Hierbei ist ein Nachlaufservo erforderlich, um ein Verdrillen des Halterungsdrahtes soweit wie möglich zu verringern, weil jede Verdrillung unerwünschte elastische Einspanndrehmomente hervorruft. Diese Technik ist zwar bei der Herstellung von genauen Kreiselkompassen für Schiffahrts-Navigationszwecke zweckmäßig, doch ergibt ihre gerätemäßige Ausführung eine beträchtliche Kompliziertheit. Weiterhin beseitigen diese Techniken nicht die Federdrehmomente, die entweder durch Schleifringe oder Drahtbügel hervorgerufen werden, die erforderlich sind, um die elektrische Betriebsleitung an das Meßelement zu übertragen, so daß sie nicht vollständig für Vermessungs-Kreiselkompasse geeignet sind.

Typische Navigations-Pendelkreiselkompasse benötigen eine beträchtliche Zeit, um auf einem Meridian zur Ruhe zu kommen, wobei eine Zeit von einer Stunde nicht unüblich ist. Um die Einstell- bzw. Anlaufzeit lediglich durch Änderung der Kreisd-Pendelparameter in erheblichem Ausmaß zu verri· gern, muß die ausgewählte Lösung entweder den Drehimpuls des Instrumentes verringern oder die Pendelwirkung des Meßelementes verringern. Keine dieser Alternativen ergibt vollständig befriedigende Eigenschaften. Jede Lösung führt zu einem vergrößerten Fehler aufgrund äußerer Schwingungen und die Verringerung des Drehimpulses führt zu einer geringeren Genauigkeit für ein vorgegebenes Drehmoment um die Vertikalachse. Andere Techniken, die für eine schnelle Einstellung oder eine geringe Anlaufzeit entwickelt wurden, weisen ebenfalls diese und andere grundlegende Nachteile auf.

Bei der Verwendung von Kreiselkompassen für Vermessungzwecke ist es in vielen Fällen zwingend erforderlich, daß eine transportierbare Kreiselkompaß-Bezugseinrichtung sehr schnell in Betrieb gesetzt werden kann und nach einer sehr kurzen Zeitperiode brauchbare Da;en liefert. Während die Zeit von einer Stunde, die erforderlich sein kann, um einen Navigations-Kreiselkompaß in einen zuverlässigen Anzeigezustand zu bringen, auf einem Handelsmarine-Schiff hingenommen werden kann, weil der Kompaß nach seiner Inbetriebsetzung normalerweise während der Fahrt im Dauerbetrieb verbleibt, sind derartige extreme Zeitwerte bei Vermessungsinstrumenten in keinem Fall akzeptabel.

Es ist weiterhin ein Kreiselkompaß bekannt (US-PS 34 19 967). bei dem v:ine beträchtliche Verbesserung der Freiheit und Genauigkeit des Betriebs dadurch erzielt wird, daß das Meßelement im neutralen Schwebefähigkeitszustand in einem Kompaßgehäuse zum Schwimmen gebracht wird. Hierbei war das Meßelement lediglich teilweise in die Auftriebsflüssigkeit eingetaucht Das Problem der unerwünschten Einspannkräfte während des Betriebs des Kompasses wird weiter dadurch verringert, daß die den Rotor antreibende Batterie in dem das Meßelemeni bildenden Schwimmkörper selbst angeordnet wurde. Dieser Kompaß ist relativ wenig aufwendig und für bestimmte Vermessungsanwendungen brauchbar, bei denen eine mäßige Einstellzeit oder Anlaufzeit hinnehmbar ist, doch weist dieser bekannte Kreiselkompaß noch mehrere Nachteile auf. Wenn dieser Kompaß so aufgebaut ist, daß er eine Pendeiwirkung aufweist, die niedrig genug ist, um eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Schwingungen zu erzielen, so ist die Zeitdauer, die erforderlich ist, um die Nordeinstellung durchzuführen, sehr lang. Weiterhin wurde festgestellt, daß wenn die Flüssigkeitsdämpfung so eingestellt ist, daß sich eine brauchbare Einstellzeit ergibt, eine hohe Empfindlichkeit gegenüber einer Bewegung des Dreifuß-Stativs gegeben ist. Die Anordnung der Batterie in dem schwimmenden Meßelemeni erschwert die Wartung und ergibt ein schlechtes Drehiinpuls-ZGewichts-Verhältnis. Weiterhin erfordert das Ablesen des Azimuth-Winkels, daß die Bedienungsperson cine Autoküllimation einer Spiegeloberfläche an der Schwimmerbaugruppe durchführt.

Es ist weiterhin ein Vermessungs-Kreiselkompaß der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 37 06 137) bei dem das Meßelement schwimmend in einem nach oben hin offenen Behälter angeordnet ist, der sich in beschränktem Ausmaß um die Vertikalachse drehen kann. Durch die Verwendung eines offenen Behälters besteht die Gefahr, daß die Dämpfungs- und Auftriebsflüssigkeit aus dem Behälter herausspritzt oder verdampft, was zu einer Änderung der Eigenschaften des Kompasses führt. Weiterhin wird hierbei ein sehr langes Pendclelement verwendet, das allerdings zum Transport abgeschraubt werden kann. Durch die Verwendung dieses extrem langen Pendels ergibt sich zwar eine relativ kurze Einstellzeit, doch ergibt dieses lange Pendel eine unerwünscht hohe Empfindlichkeit gegenüber Schwingungen in der Horizontalebene.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vcrmessungs-Kreiseikompaß der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine kurze Ein stellzeit ohne eine unerwünscht hohe Empfindlichkeit gegenüber Schwingungen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den ünteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Vermessungs-Kreiselkompasses ergibt sich eine sehr starke Verkürzung der Einstellzeit, ohne daß die Empfindlichkeit gegenüber äußeren Schwingungen ansteigt.

Bei dem erfindungsgemäßen Kreiselkompaß erfolgt eine sehr schnelle automatische Ausrichtung auf die Nordrichtung, wobei diese Ausrichtung ausgehend von einem anfänglichen Fehlausrichtungszustand in iterativer Weise mit Hilfe eines kombinierten Abgriff- und Drehmomentgebersystems erzielt wird, das in vorteilhafter Weise Wirbelstromkräfte verwendet. Dieses einstückig ausgebildete Zentrier-Drehmomenigeber-Abgriffsystem wirkt mit einer Doppel-Servoschle^:rensteuerung zur schnellen Ausrichtung des Systems zusammen. Eine radiale Zentrierung wird unter Verwendung von Wirbelstrom-Abstoßungsspulen erreicht, so daß sich eine reibungslose Zentrierung des Meßelementes ergibt. Weiterhin ist ein Vertikalachsen-Drehmomentgeber vorgesehen, der ebenfalls vom Wirbelstrom-Abstoßungstyp ist und der die gleichen Wicklungen verwendet, wie die, die das schwimmende Meßelement entlang einer horizontalen Achse zentrieren. Der Vertikalachsen-Drehbewegungs-Abgriff ist ebenfalls vom Wirbelstromtyp und er verwendet die gleichen Spulen, die auch das schwimmende Meßinstrument entlang der zweiten Horizontalachse zentrieren. Daher ergibt sich eine erhebliche Einsparung an Teilen und eine Vereinfachung des Aufbaus.

Das schwimmende Meßelement ist pendeiförmig ausgebildet und seine Pendelwirkung ermöglicht es, die Azimuth-Bewegung des schwimmenden Teils unter Verwendung des Vertikalachsen-Drehmomentgebers

zu steuern, ohne daß ein Horizontalachsen-Drehmomentgeber erforderlich ist. Das von dem Vertikalachsen-Drehmomentgeber gelieferte Drehmoment ist proportional zur Drehgeschwindigkeit des schwimmenden Mcßelementes um die horizontale Achse, die senkrecht zur Spin-Achse steht, so daß bei einem Zustand fehlender Drehung des Meßelementes um diese Achse gegenüber der Vertikalen dieses Drehmoment ein Maß der Winkelabweichung der Spin-Achse gegenüber der Nordrichtung ist und zur Bestimmung des Antriebswinkcls verwendet wird, der zur Verringerung des Nordrichtungsfchlers erforderlich ist. Die Kombination dieser Elemente ist in einem Nachlaufgehäuse eingeschlossen, das einen Servoantrieb um die Vertikalachse aufweist. Das Nachlaufgehäuse wird während des Nordsuchvorganges schrittweise in Azimuth-Richtung angetrieben, so daß es zur Bezugseinrichtung für die Messung der Peilw'nkel bezüglich der geographischen Nordrichtung wird.

Die Auftriebsflüssigkeit ist elektrisch leitend gemacht, um eine Möglichkeit zur Zuführung elektrischer Leistung an den Antriebsmotor des Kreiselrotors zu schaffen. Bei dem erfindungsgemäßen Kreiselkompaß entfallen sämtliche mechanischen oder elektrischen Verbindungen zu dem schwimmenden Meßelement, so daß sich eine hohe Genauigkeit und ein Schwimmen in einer Flüssigkeit mit freier Oberfläche in einer selbstkompensierenden Anordnung ergibt, die keine Temperatursteuerung oder zugehörige Steuerungen benötigt. Die Einstellung auf die geographische Nordrichtung wird hinsichtlich der Genauigkeit und der zur Erzielung der Einstellung benötigten Zeit stark verbessert. Es ist lediglich eine grobe anfängliche Nordausrichfj.ig erforderlich und dit örtliche Breite muß nicht genau bekannt sein. Weil die grundlegende Betriebsweise des Vermessungs-Kreiseikompasses automatisch ist, benötigt die Bedienungsperson nur wenig Kenntnisse und sie kann in kurzer Zeit eingeübt werden, um genaue Ergebnisse zu erzielen.

Aufgrund der unabhängigen Drehbarkeit zwischen den Zielbetrachtungseinrichtungen und den Nachlaufbehältereinrichtungen ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, eine Vielzahl von Azimuth-Winkeln einzustellen und zu messen, ohne daß das Gerät neu ausgerichtet werden muß.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Vermessungs-Kr .-iselkompasses im Anwendungszustand;

Fig.2 eine teilweise quergeschnittene Ansicht des die Zielbetrachtungseinrichtungen bildenden Fernrohres, des Datengebers und der Steaerabschnitte der Ausführungsform des Vermessungs-Kreiselkompasses nach Fig.l;

F i g. 3 eine teilweise quergey hnittene Ansicht des Kreiselkompaßabschnittes der Ausführungsform des Vermessungs-Kreiselkompasses nach Fig. 1;

Fig.4 eine Draufsicht auf einen Teil des Steuerabschnittes nach F i g. 2;

F i g. 5 eine Querschnittsansichi unter Einschluß der Schaltung einer Antriebsanordnung für einen Rotor des Kreiselkompasses;

F i g. 6 eine teilweise quergeschnittene Ansicht eines Teils der Drehmomenterzeuger-Abgriffseinrichtung nach Fig.3;

F i g. 7 eine teilweise quergeschnittene Draufsicht der vollständigen Zentrier-Drehmomenterzeuger-AbgriIT-einrichtung nach F i g. 3;

Fig. 8 und 9 elektrische Schaltbilder von Teilen der Einrichtung nach Fig. 7;

Fig. 10 ein Schaltbild, das die elektrischen Bauteile und deren Verbindungen in dem Doppelschleifen-Servosystem zeigt, das die Einrichtungen nach den F i g. 7,8 und 9 zur iterativen 3ewegung des Kreisels in Ausrichtung der geographischen Nordrichtung verwendet;
F i g. 11 ein Zeitsteuerdiagramm;
Fig. 12 eine Tabelle zur Erläuterung des programmierten Betriebs der Einrichtung nach Fig. 10;
Fig. 13 ein Schaltbild einer Schalt-Zeitgeberanordnung zur Steuerung der Schalter nach Fig. 10 entsprechend dem Programm nach den Fig. 11 und 12;

Fig. 14 ein Blockschaltbild der Einrichtung für den Betrieb der Anzeige gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Vermessungs-Kreiselkompasses dargestell', und es ist das allgemeine Aussehen im Betriebszustand zu erkennen. Es ist zu erkennen, daß der Vermessungs-Kreiselkompaß ein übliches Fernrohr 1 (oder irgendeine andere Betrachtungs- oder Vermessungseinrichtung) einschließt. In der Darstellung der F i g. 1 ist das Fernrohr 1 so gelagert, daß es um eine allgemein horizontale Achse 4 und weiterhin um eine allgemein vertikale Achse 2 geschwenkt werden kann und das Fernrohr ist in zwei gegenüberliegenden Halterungen 3 befestigt, die genauer in F i g. 2 zu erkennen sind. Die Halterungen 3 sind an einem Oberteil eines Datengeberabschnittes5 befestigt, der im folgenden noch anhand der F i g. 2 erläutert wird. Der Datengeberabschnitt 5 ist an einer kreisförmigen Befestigungsplatte 6 gehaltert, an der in ihrer Länge und in ihrem Winkel einstellbare Dreifußstativ-Beine 10 und ii bei Vermessungsgeräten üblicherweise befestigt sind. An der Befestigungsplatte 6 ist ein Steuerabschnitt 9 aufgehängt, der in seinem Inneren Steuerelemente aufweist, die ausführlicher insbesondere in Fig.2 ge zeigt sind. Von dem Gehäuse des Steuerabschnittes 9 hängt ein Verlängerungsabschnitt 12 herab, der bestimmte Kreiseleinrichtungen einschließt, die weiter unten in Verbindung mit F i g. 2 erläutert werden.

Die Steuerung des Vermessungs-Kreiselkompasses und die Anzeige von Daten, die von diesem erzeugt werden, erfolgt hauptsächlich durch ein Steuerchassis 14. Im allgemeinen ist der Kompaß batteriebetrieben, so daß das Steuerchassis 14 mit einer Klappe 15 versehen ist, um das Einsetzen oder Ersetzen von Batterien zu ermöglichen. Es ist ein Betriebsartenschalter 16 vorgesehen, der die Betriebsart des Kompasses bestimmt und dieser Schalter 16 ermöglicht (nach Wunsch der Bedienungsperson) den Betrieb des Kompasses, das Laden der eingebauten Batterien, den Betrieb an den eingebauten Batterien oder den Betrieb von einer äußeren Spannungsquelle. Der Zustand der eingebauten Batterie kann auf einem üblichen elektrischen Meßinstrument 22 angezeigt werden. Die örtliche Breite wird in den Kompaß manuell unter Verwendung eines Potentiometer-Drehknopfes 21 und einer Anzeigemarke 21a eingegeben, wie dies noch erläutert wird. Es können mehrere Betriebszustands-Anzeigelampen vorgesehen sein, wobei eine Lampe 17 anzeigt, daß der Kompaß eingeschaltet wurde, während eine Lampe 18 anzeigt, daß er Kompaß für die tatsächliche Benutzung bereit ist und eine Lampe 20 eine fehlerhafte Funktion oder eine Fehlausrichtung anzeigt Nach einem geeigneten Zeitintervall wird die gewünschte Azimuth-Anzeige von einer nume-

rischen Anzeige 19 geliefert. Zusätzlich ist die kreisförmige Befestigungsplatte 6 des Kompasses mit einer Luftblasen-Nivelliereinrichtung 8 versehen, um es der Bedienungsperson zu Anfang zu ermöglichen, die Platte 6 durch Einstellung der Dreifuß-Beine 10,11 in üblicher Weise in die horizontale Lage zu bringen und weiterhin ist ein einfacher Magnetkompaß 7 auf dieser Befestigungsplatte 6 angebracht, um eine anfängliche grobe Ausrichtung des Kompasses bezüglich der Nordrichtung zu ermöglichen.

Wie es noch erläutert wird, werden einige in den Abschnitten 5, 9 und 12 des Kompasses nach Fig. 1 erzeugte Signale über ein mehradriges elektrisches Kabel 13 an das Steuerchassis 14 übertragen. Andere Signale und die Betriebsleitung können über das gleiche Kabel 13 von dem Steuerchassis 14 auf die Kreiselabschnitte des Kompasses übertragen werden.

Wie es insbesondere aus F i g. 2 zu erkennen ist, ist das Fernrohr 1 um die horizontale Achse 4 drehbar gelagert und es ist durch die Halterungen 3 über einer oberen Platte 30 des Datengeberabschnittes5 befestigt, wobei die Platte 30 eine Mittelöffnung aufweist, die durch eine Abdeckplatte 31 geschützt ist. Von der Platte 30 erstreckt sich eine zylindrische Schale 32 nach unten, die an der oberen Platte 30 mit Hilfe üblicher Befestigungseinrichtungen wie z. B. einer Gewindeschraube 33 befestigt ist. Die obere Befestigungsplatte 30 und die zylindrische Schale 32 bilden einen Teil eines Gehäuses für den Datengeberabschnitt 5, der eine Welle 35 einschließt, die den beweglichen Teil eines Selsyns oder eines anderen Datengebers üblicher Art halten. Die Welle 35 ist für die Durchführung mehrerer primärer Funktionen des Kompasses von Bedeutung weil sie mit dem Geber des Datengeberabschnittes 5 und mit den Steuerelementen des Steuerabschnittes 9 zusammenwirkt und weil sie weiterhin wie dies aus F i g. 3 zu erkennen ist, die Kreiselemente des Kompasses halten.

Die scheibenförmige Befestigungsplatte 6 ist mit einer öffnung versehen und halten ein in der Mitte angeordnetes Kugelllager 43. in dem sich die Welle 35 drehen kann. Die Welle 35 ist weiterhin in einem Lager 86 in dem Steuerabschnitt 9 gelagert, wie dies weiter unten erläutert wird. Die Welle 35 ist daher f. ei drehbar gelagert, so daß sie ihrerseits einen Rotor des Datengebersystems 5 für eine Drehung um die Vertikalachse 2 haltern kann. Zu diesem Zweck ist die obere Platte 30 des Datengeberabschnittes 5 mit einer Öffnung versehen, in der ein Teil eines Kugellagers 34 gehaltert ist, dessen zweiter Teil auf dem oberen Ende der Welle 35 befestigt ist. Ein Teil des Datengeberabschnittes 5 wird von einem schaienförmigen Teil 40 getragen, das weiterhin den unteren Teil des Gehäuses für den Datengeberabschnitt 5 bildet. Das schalenförmige Teil 40 weist eine Mittelöffnung auf und ist mit Hilfe eines Kugellagers 41 frei drehbar auf der Welle 35 gelagert. Auf diese Weise können die Teile des Datengeberabschnittes 5 und des Fernrohrs 1 manuell von der Bedienungsperson in Azimuthrichtung gedreht werden.

In dem Datengeberabschnitt 5 sind Einrichtungen zur elektrischen Messung des Winkels zwischen der Welle 35 und dem Justiergerät des Fernrohrs 1 vorgesehen. Diese Meßeinrichtungen schließen einen Selsyn oder einen anderen üblichen Datengeber ein, der zwischen der oberen Platte 30 und dem schaienförmigen Teil 40 liegt Der übliche mangetische Aufbau 36 eines, mechanisch unabhängigen Abschnittes des Selsyns bildet einen Rotor und ist an der Welle 35 mit dieser zusammen mit einer kreisringförmigen Selsynwicklung 37 drehbar befestigt. Der zweite Abschnitt 39 des Selsyns, der gegenüber dem ersten Abschnitt 36 drehbar ist, ist von dem schaienförmigen Teil 40 in der zylindrischen Schale 32 festgeklemmt. Beispielsweise kann der zweite Abschnitt 39 des Selsyns von dem schaienförmigen Element 40 gegen einen ringförmigen Flansch un der Innnenoberfläche der Schale 32 geklemmt werden. Der kreisringförmige magnetische Kreis des Abschnittes 39 und die hiervon gehalterte kreisringförmige Selsynwicklung 38 sind daher gegenüber der Welle 35 drehbar und sie werden gedreht, wenn die Bedienungsperson das Fernrohr 1 in Azimuthrichtung dreht.

Der Steuerabschnitt 9 nach Fig. 2 umfaßt einen zylindrischen Mantel oder ein äußeres Gehäuse 44, das von der Befestigungsplatte 6 herabhängt und an dieser mit Hilfe üblicher Befestigun£seinrichtungen, wie z. B. Gewindeschrauben 60 befestigt ist. Der Steuerabschnitt 9 gemäß F i g. 2 schließt eine Verlängerung 35;i der Weile 35 ein und diese Verlängerung 35a läuft bis zum Abschnitt 12 nach F i g. 3 und halten die Kreiseleinrichtungen. Wie es weiter oben erwähnt wurde, ist die Welle 35 mechanisch in dem Steuerabschnitt 9 gelagert und diese Lagerung wird teilweise durch das Kugellager 43 erreicht, das in der Mittelöffnung der Befestigungsplatte angeordet ist. Eine weitere Lagerung der Welle 35 ist in dem unteren Abschnitt der Fig.2 durch eine Befestigungsplatte 85 erzielt, die an der Innenoberfläche des äußeren Gehäuses 44 mit Hilfe üblicher Befestigungseinrichtungen, wie z. B. Gewindeschrai'ben 88 befestigt ist. Eine an einer in der Mitte liegenden ^c'ellc vorgesehene öffnung in der Befestigungsplatte 85 nimmt ein Kugellager 86 auf, das ebenfalls die Welle 35 lagert.

Wie es aus den F i g. 2 und 4 zu erkennen ist, trägt die Welle 35 ein Sektorzahnrad 45, das mit einem Ritzel 63 in Eingriff steht, wobei das Sektorzahnrad 45 mit einer Nabe verbunden ist, die an der Welle 35 mit Hilfe einer Schraube 46 befestigt ist. An einer bogenförmigen Seite des Sektorzahnrades 45 sind Zähne 59 vorgesehen, die mit dem Ritzel 63 kämmen und auf der gegenüberliegenden Seite des Sektorzahnrades 45 ist ein bogenförmiger Schlitz 49a vorgesehen. Ein Anschlag in Form einer vertikalen Stange 49 erstreckt sich durch den bogenförmigen Schlitz 49a und der Stab 49 ist an dem Gehäuse 44 mit Hilfe von Haltearmen 47, 48 befestigt.

Weil der Mittelpunkt des den Schlitz 49a bildenden Bogens mit dem Drehmittelpunkt der Welle 35 zusammenfällt, kann sich das Sektorzahnrad 45 (mit der Welle 35) über einen begrenzten Winkelbereich frei drehen. Es ist zu erkennen, daß andere Arten von Winkelanschlägen

verwendet werden können. ^

Wie es erwähnt wurde, kämmen die Zähne 59 des Sektorzahnrades 45 mit dem Ritzel 63; das Ritzel 63 ist an einer vertikalen Welle 62 befestigt, die in Kugellagern 61 und 89 gelagert ist, die jeweils in Ausnehmungen der Befestigungsplatte 6 bzw. der Befestigungsplatte 85 befestigt sind. Die Welle 62 und damit das Sektorzahnrad 45 werden gedreht, wenn ein Motor 81 durch Zuführung geeigneter Befehlssignale an die Motorleitungen 80 mit Energie versorgt wird. Zu diesem Zweck ist eine Antriebswelle 82 des Motors 81 mit einer Antriebsschnecke 83 versehen, die ein damit zusammenwirkendes Schneckenzahnrad 68 antreibt, so daß die Welle 62 gedreht wird. Damit der Motor 81 nicht überiastet wird, wenn der Anschlag 49 mit einem der Enden des Schlitzes 49a in Eingriff kommt, ist eine Rutschkupplung zwischen dem Zahnrad 68 und der Weile 62 vorgesehen. Obwohl verschiedene Konstruktionen von Rutschkupplungen verwendet werden können, schließt

die dargestePte Rutschkupplung eine mit der Welle 62 .erstiftete Planscheibe 70 ein. Über dem Zahnrad 68 befindet sich eine zweite Planscheibe 67, die frei drehbar auf der Welle 62 befestigt ist. Schließlich ist ein Bundring 65 vorgesehen, der bei 64 an der Welle 62 befestigt ist und eine Planscheibenoberfläche zum Zusammendrücken einer Schrauben-Druckfeder 66 gegen die obere Oberfläche der Planscheibe 67 aufweist. Das Zahnrad 68 und die Welle 62 drehen sich normalerweise zusammen. Wenn der mechanische Begrenzungsanschlag jodoch erreicht ist, wird die Drehung der Welle 62 gestoppt und das Zahnrad 68 treibt die Welle 62 nicht mehr an. Ein übliches (in F i g. 2 nicht gezeigtes) Tachometerelement ist auf der Welle 82 in dem Gehäuse des Motors 81 befestigt und liefert eir Geschwindigkeits-Ausgfingssignal an den Leitungen 79, wie dies noch näher erläutert wird.

Wie es weite/ oben erwähnt wurde, erstreckt sich die Welle 35 nach Ψ i g. 2 über die Verlängerung 35a in den Krciselkompaßabschnitt 12 nach Fig.3 und trägt eine allgemein zylindrische abgedichtete Behältergruppe mit zusammenpassenden Schalenteilen 104 und 111, die durch eine Bodenwand 119 abgeschlossen sind, um die schwimmende Kreiselkompaßbaugruppe aufzunehmen. Im einzelnen ist eine obere Deckplatte 101 dieser abgedichteten Nachlaufbaugruppe an dem unteren Ende der Verlängerung 35a in irgendeiner geeigneten Weise befestigt, beispielsweise durch eine Gewindeschraube 100, die durch eine Nabe 102 der Platte 101 geschraubt ist. Der obere zylindrische Behälterteil 104 der Nachlaufbaugruppe ist mit Hilfe irgendwelcher geeigneter Einrichtungen bei 103 an der Platte 101 befestigt und erstreckt sich nach unten in den unteren Teil 44a des Gehäuses 44. Der Teil 44a weist die Form eines sich nach unten verjüngenden konischen Kegelstumpfmantels auf. der an seinem unteren Ende durch eine Wand 120 verschlossen ist. Das äußere Gehäuse 44 ist gegen Staub und Flüssigkeiten geschützt, um die darin enthaltenen Mechanismen zu schützen.

In den Teilen 104 und 111 ist eine schwimmende Kreiselkompaßbaugruppe angeordnet. Die Kreiselkompaßbaugruppe schwimmt in einer geeigneten Kreisel-Schwimmflüssigkeit, die das Innere der Teile 104, 111 bis zu dem Pegel füllt, der bei 108c angedeutet ist. Das Schwimmcrelement, das den Kreisel umschließt, schließt einen oberen Teil 107 in Form eines flachen Kegels ein. Wie es weiter unten beschrieben wird, trägt der Kegel 107 ein elektrisch aktives kreuzförmiges Element 105 mit ersten und zweiten zueinander senkrechten Flügeln und dieses Element 105, das ausführlicher anhand der F i g. 6 bis 9 erläutert wird, befindet sich im Normalbetrieb im wesentlichen in der Mitte zwischen Paaren von elektromagnetischen Abnehmer- und Drehmomenterzeuger-Einrichtungen (wie dies allgemein bei 106 angedeutet ist) die zusätzlich zur Ausübung von Zentrierkräften auf das kreisförmige Element 105 dienen, wie dies weiter unten erläutert wird. Es ist zu erkennen, daß die Paare von Abnehmer-Drehmomentgeber-Zentriereinrichtungen 106 durch eine Anzahl von haltearmförmigen Halterungselementen gehalten sind, die von der Innenoberfläche der Deckplatte 101 herabhängen. An dem Kegel 107 des Schwimmerelementes ist ein sich nach unten erstreckender dünnwandiger Mantel 108 mit allgemein zylindrischer Form befestigt, der einen abgedichteten Teil bildet und in dem eine normalerweise horizontale Tragplattform 109 angeordnet ist. Das Schwimmerelement wird durch eine dünnwandige symmetrische halbkugelförmige Schale 115 vervollständigt, die an dem zylindrischen Mantel 108 an der Plattform 109 befestigt ist.

Ein k>-eisringförmiger nach innen vorspringender Teil 111 des Nachlauf-Gehäuseteils 104 springt nach iwnen in Richtung auf den zylindrischen Mantel 108 vor, so daß ein kleinerer kreisringförmiger Spalt 108/j zwischen den Elementen 108 und 111 erzielt wird. Weil das Innere der Behälterteile 104, 111 mit einer Auftriebsflüssigkeit bis zum Pegel 108c gefüllt ist, enthält auch der Spalt 1086

ίο diese Flüssigkeit. Wie es weiter unten erläutert wird, sind elektrisch leitende Elektroden in die aufeinandergerichteten Oberflächen eingesetzt, die den Spalt 1080 bilden, so daß bei Vorhandensein einer elektrisch leitenden Auftriebsflüssigkeil: die elektrische Betriebsleistun»; von dem Steuerschassisi 14 über den Spalt 108£> geleitet wird, um den Kreiselrotor anzutreiben. Es ist festzustellen, daß das obere Ende des schmalen Spaltes 1086 etwas unter dem normalen Pegel 108c der Auftriebsflüssigkeit liegt. Hierdurch werden alle nachteiligen Drehmomentwirkungen beseitigt, die ansonsten auf Grund der Oberflächenspannungseffekte in einer Verlängerung des engen Spaltes 108f> vorhanden sein würden. Um die Flüssigkeit zu liefern, die zum Füllen des erweiterten Teils 108a des Spaltes erforderlich ist, ist ein relativ großer Vorratsraum 121 unter der Schwimmerbaugruppe vorgesehen.

Eine Öffnung der Plattform 109 ermöglicht den Einbau des empfindlichen oder des Meßelementes des Kreiselkompasses, das in F i g. 3 allgemein so dargestellt ist. als ob es zumindest einen Kreiselrotor 110 einschließt, der auf einer Welle 114 zwischen zwei mit Abstand angeordneten Jochen 113 drehbar gelagert ist, die von der Plattform 109 getragen werden, wobei die Drehachse der Welle 114 während des Betriebs des Systems normalerweise in einer horizontalen Ebene liegt.

Eine grobe Zentrierung und Kreiseiarretierung des Schwimmerelementes beim Transport wird durch die Verwendung eines in der Mitte angeordneten Anschlages erreicht, der an der Bodenwand 119 des Nachlaufbehälterteils 111 befestigt ist. Dieser Anschlag besteht aus einem Rohr 117, das an der Innenoberfläche der Wand 119 befestigt ist und eine zylindrische Bohrung IVJ aufweist, die lose einen Stift 116 aufnimmt, der von einer mittleren Stelle der halbkugelförmigen Schale 115 nach unten in die Bohrung 118 vorspringt.

Die schwimmende Kreiselkompaßbaugruppe befindet sich in neutralem Auftriebszustand in einer hermetisch abgedichteten schwimmenden Schale, die hauptsächlich aus dem Kegel 107, dem dünnwandigen Mantel 108 und der halbkugelförmigen Schale 115 gebildet ist, wobei diese Teile jeweils aus einem Material mit geringem Gewicht hergestellt sein können, wie z. B. aus einem glasfaserverstärkten Epoxy-Material, das zur Herstellung entsprechender Formteile verwendet wird. Die abgedichtete Schale kann mit einer Atmosphäre aus einer Mischung von Gasen wie z. B. Helium und Stickstoff gefüllt sein, um die Luftreibungsverluste des Kreiselrotors 110 zu verringern und um einen Kühlweg von dem Rotor zur Umgebung des Instrumentes zu bilden. Das Gewicht der schwimmenden Kreiselbaugruppe, die den Kreisel 110 einschließt und die Dichte der Auftriebsflüssigkeit in dem Vorratsbehälter 121 und dem Spalt 1086 sind so ausgewählt, daß die Außenoberfläche des Kegels 107 normalerweise über der freien Oberfläche der Flüssigkeit am Pegel 108c liegt. Die Form und der Scheitelwinkel des Kegels 107 sind zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß Kondensationstropfen auf der konischen Oberfläche stehenbleiben, so daß die genannte Oberflä-

ehe automatisch von irgendwelchen Flüssigkeitstropfen befreit wird, die sich auf dieser Oberfläche beim Transport des Kreiselkompasses ansammeln könnten.

Die Pendelwirkung der schwimmenden Kreiselkompaßbaugruppe ist auf einen normalen Wert dadurch eingestellt daß der Kreiselrotor 110, in dem die größte Masse der Baugruppe konzentriert ist, unter den Auftriebsmjuelpunkt des Schwimmerteils gelegt wird. Bisher wurden in vielen Fällen Versuche gemacht den Auftrieb des Schwimmers und sein Gewicht genau gegeneinander auszubalancieren und ein derartiges Ergebnis ist sehr schwierig zu erzielen weil sich hierbei schwere Temperaturkompensationsprobleme ergeben. Bei der beschriebenen Ausführungsform werden Probleme dieser Art dadurrh vermieden, daß sichergestellt ist daß der Kegel 107 der Schwimmerbaugruppe immer über die freie_ Flüssigkeitsoberfläche am Pegel 108c vorspringt Änderungen der Temperatur, die eine VoIumenvsrkleinerung oder Volumenvergrößerung der Auftriebsflüssigkeit zur Folge haben, bewirken lediglich, daß das tatsächlich zum Auftrieb gebrachte Volumen sich direkt proportional der Änderung der Flüssigkeitsdichte ändert so daß die Schwimmerbaugruppe im wesentlichen in einer konstanten Position gegenüber der Nachlauf-Gehäusedeckplatte 101 bleibt Auf diese Weise wird ein Ausgleichseffekt hervorgerufen, durch den ier Anstieg des Flüssigkeitssptegels bei 108c bei steigender Temperatur im wesentlichen die Verringerung des Wertes des Vorspringens des Schwimmers über den Pegel 108c ausgleicht der durch die Verringerung der Flüssigkeitsdichte mit ansteigender Temperatur hervorgerufen wird und umgekehrt Die Höhenlage des Kegels 107 gegenüber der Nachlaufbehälter-Deckplatte 101 bleibt daher über den Betriebstemperaturbereich des Kreiselkompasses im wesentlichen konstant Daher wird ein perfektes Schwimmen ohne die Notwendigkeit irgendeiner Temperatur-, Flüssigkeitsdichten- oder Schwimmervolumen-Steuerung erzielt. Entsprechend ergibt sich keine relative Vertikalbewegung des Kegels 107, dit· eine unerwünschte mechanische Unterbrechung des Abgriffsystems 106 hervorrufen würde. Praktisch ausgeführte Versuche zeigen, daß die Betriebsweise des Abgriff- und Drehmomenterzeugersystems, das im folgenden noch näher beschrieben wird, relativ unempfindlich gegenüber Änderungen der Vertikalposition des Kegels 107 über einen weiten Bereich von Betriebstemperaturen ist.

Es ist zu erkennen, daß eine Vielzahl von bekannten Möglichkeiten zur Verfügung steht, um elektrische Antriebsleistung zum Betrieb des Kreiselrotors 110 zuzuführen, und zwar unter Einschluß von Schleifringen oder flexiblen Leitungen. Das schwimmende Kreiselmeßelement ist jedoch vorzugsweise frei von unerwünschten Einspanndrehmomenten um die Vertikalachse ausgebildet, indem eine Auftriebsflüssigkeit verwendet wird, die zusätzlich eine elektrische Betriebsleistung übertragen kann. Entsprechend sind die Schwimmerbaugruppe des Kreiselkompaß-Meßelementes und der Nachlaufbehälter aus den Elementen 104, 111 und 119 aus isolierendem Material hergestellt, wobei gegenüberliegende zusammenwirkende elektrisch leitende Elektroden an dem Spalt 108fa vorgesehen sind, die aus korrosionsbeständigem Material, wie z. B. Platin, bestehen.

Die Auflriebsflüssigkeit kann beispielsweise eine Äthanol-Wasscrmischung sein, dem Jodkaüum hinzugefügt ist. um die gewünschte Leitfähgikeil zu erzielen, wobei zumindest 55 Gewichtsprozente der Mischung Äthanol sind, wenn ein Einfrieren unterhalb von —40⁰C verhindert werden muß. Eine Spur von Natriumtetraburat kann zur pH-Steuerung hinzugefügt werden. Die Leitfähigkeit der Flüssigkeit ist so eingestellt, daß elektrische Leistungsverluste in dieser Flüssigkeit so weit wie möglich verringert werden, beispielsweise auf ungefähr den Wert von 2 Watt

Fig.5 zeigt die Antriebswicklungen des Kreiselrotors 110 in den zusammenwirkenden Kunststoff-Mantelteilen 108 und 111, die den leitenden flüssigkeitsgefüllten kreuzringförmigen Spalt 1086 umgrenzen. Das magnetische Antriebsfeld für den Kreiselrotor 110 wird von einem Motorwicklungssystem geliefert, das allgemein mit HOa bezeichnet ist und die üblichen Wicklungen 136,137 und 138 einschließt die in Sternschaltung an einem Verbindungspunkt 140 zusammengeschaltet sind. Um den Kreiselrotor 110 in üblicher Einphasen-Betriebsweise betreiben zu können, ist ein Festwert-Kondensator 139 längs der Anschlüsse der Wicklungen 137, 138 angeschaltet Die Antriebsleitung von einer Wechselstromquelle 134, die in dem Steuerschassis 14 nach F i g. 1 angeordnet sein kann, wird zum Antrieb des Rotors 110 zugeführt Zu diesem Zweck ist an einer Seite des Rotors innerhalb des Spaltes 1086 ein Paar von langgestreckten Metallelektroden 130, 131 angeordnet, während auf der direkt gegenüberliegenden Seite des Systems ein zweites gleiches Paar von langgestreckten Metallelektroden 132, 133 angeordnet ist Wenn ein Schalter 135 geschlossen wird, wird ein Wechselstrom über eine Leitung 143 der Elektrode 132 zugeführt und dann über den Spalt 108i> zur Elektrode 133 und an den Wicklungs-Verbindungspunkt 141 geleitet. Von dem Verbindungspunkt 141 fließt der Strom direkt durch die Wicklung 138 und über den Kondensator 139 und die Wicklung 137 zum Vefbindungspunkt 140. von wo aus er durch die Wicklung 136 zur Elektrode 131 fließt. Der elektrische Kreis wird durch die leitende Flüssigkeit in dem Spalt 1080 geschlossen, so daß der Strom dann zur Elektrode 130 und über eine Leitung 142 zurück zur Leistungsquelle 134 fließt

Im normalen Betrieb ist der Winkelausschlag des dünnwandigen Mantels 108 gegenüber der Neutralstellung gemäß der Zeichnung gegenüber dem ringförmigen nach innen vorspringenden Teil 111 klein, so daß ein ausreichender Strom zum Antrieb des Rotors 110 immer zur Verfügung steht. Weiterhin sind auf Grund der scheinbaren Symmetrie der Geometrie der Anordnung nach F i g. 5 die Potentialabfälle längs der gegenüberliegenden Flüssigkeitsspalte ausgeglichen und im wesentlichen symmetrisch. Es wird eine geringe Stromdichte beispielsweise in der Größenordnung von 0,04 Ampere pro Quadratzentimeter verwendet, um ein Zersetzen oder eine Verschlechterung der Eigenschaften der leitenden Flüssigkeit sowie eine Erosion der Elektroden so weit wie möglich zu verringern.

Die Einrichtung zur Durchführung der wesentlichen Funktionen der Zentrierung der Schwimmerbaugruppe in dem Nachlaufbehälter, der Messung des Azimuthwinkels zwischen den beiden gleichen Elementen und der Zuführung eines korrigierenden Azimuth-Drehmomentes an den schwimmenden Behälter wurde, kurz in Verbindung mit F i g. 3 erwähnt. Die Merkmale des einstükkigen Systems zur Durchführung dieser drei Funktionen werden nun ausführlicher anhand der Fig.6 bis 10 cr-

b5 läutert.

Die drei notwendigen Funktionen werden durch eine Anordnung ausgeführt, die Wirbelstromerscheinungen ausnutzt, wobei die Betriebsweise auf der Tatsache be-

ruht, daß die Induktivität einer Spule in der Nähe einer Platte aus elektrisch leitendem Material eine Funktion des Spaltes zwischen der Spule und der Platte ist, unter der Annahme beispielsweise, daß die Ebene der Platte im wesentlichen unter rechten Winkeln zur Spulenachse steht. Es ist gut bekannt, daß dieser Einfluß sich daraus ergibt, daß Wirbelströme in der leitenden Platte durch irgendeinen sich zeitlich ändernden Magnetfluß von der Spule induziert werden mit der Folge, daß eine magnetomotorische Kraft mit einer Polarität erzeugt wird, die versucht, jeder Änderung des Magnetflusses entgegenzuwirken. Wenn die Erregungsfrequenz der Spule relativ hoch ist und wenn die Platte ein guter elektrischer Leiter mit ausreichender Dicke ist, wird ein wechselnder Fluß fast vollständig vom Inneren der Platte ausgeschlossen. Für einen sehr großen Abstand zwischen der Spule und der leitenden Platte ergibt sich nur eine geringe Änderung· der Gesamt-Reluktanz des magnetischen Kreises; wenn jedoch die leitende Platte näher an ein Ende der Spule gebracht wird, wird das Volumen des Raumes zwischen der Spule und dem Leiter verringert und die effektive Induktivität der Spule wird entsprechend verringert Wenn der Spalt zwischen der Spule und der Platte etwas vergrößert wird, wird die effektive Induktanz der Spule entsprechend vergrößert. Dieser nützliche Effekt wird verstärkt, wenn ein magnetischer Kern der Spule zugeordnet wird, beispielsweise der Kern 172 na.ch F i g. 6, der an einem Ende offen ist und so auf die leitende Platte, wie z. B. die Platte 151 gerichtet ist, so daß lediglich in dem engen Spalt zwischen der gegenüberliegenden Fläche des Kerns 172 und der Oberfläche der Platte 151 ein bedeutsamer Magnetfluß außerhalb des tatsächlichen Kerns vorhanden ist Derartige Ferritkerne weisen üblicherweise ein offenes kreisringförmiges Innenvolumen zwischen einer in der Mitte angeordneten Säule und einem äußeren kreisringförmigen Mantel auf, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der kreisringförmige Raum zur Aufnahme von zwei konzentrischen Wicklungen 173 und 174 verwendet, die mit entsprechenden elektrischen Leitungspaaren 146 und 147 versehen sind.

Wie es in F i g. 7 gezeigt ist, sind vier Paare derartiger Wicklungen jeweils den leitenden Metallarmen 150,151, 152, 153 eines kreuzförmigen Elementes 105 zugeordnet. Gegenüberliegende Spulen wie z. B. die, die den Kernen 172 und 175 zugeordnet sind, sind so gehaltert, daß sich kleine Spalte mit einer Breite g bezüglich des leitenden Armes 151 ergeben. Die verschiedenen Paare von Kernen, wie z. B. die Kerne 172,175 sind jeweils an der Nachlaufbehälter-Deckplatte 101 durch die dargestellten Haltearme 144,145 gehaltert. Es ist verständlich, daß das kreuzförmige Element 105 so geformt ist, daß es in irgendeiner geeigneten Weise an dem Kegel 107 der Schwimmerbaugruppe des Kreiselkompasses befestigt werden kann.

Es kann gezeigt werden, daß eine Spule wie die Spule 173 bei Erregung mit einer relativ hohen Frequenz und bei Anordnung gegenüber einer Aluminiumplatte mit einer Dicke von beispielsweise 1,6 mm eine Induktivität aufweist, die angenähert durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden kann:

go+g

worin Lo, k und go Konstanten sind und g wieder die mechanische Spaltabmessung nach F i g. 6 darstellt.

Es ist aus den Fig.3 und 7 zu erkennen, daß die komplette Baugruppe derart ist, daß der auf die Oberseite des Kegels 107 der Schwimmerbaugruppe 4 angeordnete Aufbau im wesentlichen gleich dimensionierte Arme 150, 151, 152, 153 aufweist, die jeweils an dem Kegel 107 befestigt sind und denen jeweils gegenüberliegende und entgegengesetzt gerichtete Spulen der in Fig.6 gezeigten Art zugeordnet sind. Beispielsweise steht der Arm 152 mit dem Kem 154 und dem entgegengesetzt gerichteten Kern 157 in Wechselwirkung und diese Kerne schließen jeweils Wicklungen 155,156 bzw. 158,159 ein. Der Arm 150 ist den entgegengesetzt gerichteten Kernen 166 und 169 zugeordnet, die jeweils mit Paaren von konzentrischen Wicklungen 167, 168 bzw. 170, 171 zusammenwirken. In gleicher Weise ist der Arm 153 des kreuzförmigen Elementes 105 des, entgegengesetzt gerichteten Kernen 160, 163 zugeordnet, die jeweils mit Paaren von darin angeordneten Wicklungen 161,162 bzw. 164,165 zusammenwirken. Es ist verstär.diich, daß die verschiedenen Kerne und die darin eingeschlossenen Wicklungen starr an der Nachlaufbehälter-Deckplatte 101 gehaltert sind, so daß sich alle gegenüber dem kreuzförmigen Element 105 bewegen, wenn eine Relativbewegung zwischen der Nachlaufbehälter-Deckplatte 101 und dem Kegel 107 auftritt.

Mit den diametral gegenüberliegenden leitenden Armen 152 und 153 des kreuzförmigen Elementes 105 arbeitet ein Erregungs- und Drehmomenterzeuger-System zusammen, das die Wicklungen einschließt, die in Fig.7 den Kernen 154, 157, 160 und 163 zugeordnet sind. Die Drehmomenterzeuger-Steuereingangsanschlüsse 178 und 179 sind mit einer Serienschaiiung verbunden, die die Wicklung 155 des Kerns 154, die Wicklung 158 des Kerns 157, die Wicklung 164 des Kerns 163 und die Wicklung 161 des Kerns 160 einschließt. Den Anschlüssen 178 und 179 wird ein Drehmomenterzeuger-Steuerstrom zugeführt, der in einer anhand der Fig. 10 zu beschreibenden Weise erzeugt wird. Dieser eine veränderliche Phase aufweisende Drehmomenterzeuger-Steuereingangsstrom wirkt mit einem eine feste Phase aufweisenden Hochfrequenz-Bezugsstrom zusammen, der an den Anschlüssen 180 und 181 zugeführt wird. Dieser letztgenannte eine feste Amplitude und Phase aufweisende Strom wird in Serie durch die Wicklung 165 des Kerns 163 und durch die Wicklung 159 des Kerns 157 geleitet, bevor er zum Anschluß 180 zurückgeführt wird. Der gleiche Strom wird weiterhin durch eine parallel angeschaltete Schaltung geleitet, die die Wicklungen 156 und 162 einschließt, so daß der Strom durch die Wicklung 162 des Kerns 160 und dann durch die Wicklung 156 des Kerns 154 fließt bevor er zum Anschluß 180 zurückkehrt. Es ist zu erkennen, daß jeweilige Wicklungspaare magnetisch durch die Kerne 154, 157, 160 und 163 miteinander gekoppelt sind, wie dies weiter oben in Verbindung mit den F i g. 6 und 7 beschrieben wurde. Es ist zu erkennen, daß diese verschiedenen Kerne in Abhängigkeit von der Art des veränderlichen Drehmomentgeber-Steuerstromes, der den Anschlüssen 178 und 179 zugeführt wird, in brauchbarer Weise die Drehmomente beeinflussen, die von den verschiedenen Kernen auf die leitenden Arme 152,153 ausgeübt werden, um die Azimuth-Position des Kreuzförmigen Elementes 105 zu steuern. Es ist zu erkennen, daß der Drehmomenterzeuger-Steuerstrom in einer ersten Richtung durch die Wicklungen 155 und 158 und in entgegengesetzter Richtung durch die Wicklungen 164 und 161 fließt. Andererseits fließt der eine feste Phase aufweisende Feldstrom in der gleichen Richtung durch die

Wicklungen 159 und 165, jedoch in entgegengesetzter Richtung durch die Wicklungen 156 und 162, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist

Wie es aus F i g. 9 zu erkennen ist, wird eine der Schaltung nach F i g. 8 sehr ähnliche Schaltung für Azimuth-Winkel-Abnehmerzwecke verwendet In F i g. 9 ist ein mit den diametral entgegengesetzten leitenden Armen 150 und 151 des kreuzförmigen Elementes 105 zusammenwirkendes Erregungs- und Abgriffsystem gezeigt, das die in Fig.7 den Kernen 166, 169, 172 und 175 zugeordneten Wicklungen umfaßt. Die Abgriffanschlüsse 190 und 191 sind mit einer Serienschaltung verbunden, die die Wicklung 174 des Kerns 172, die Wicklung 177 des Kern>; 175, die Wicklung 167 des Kerns 166 und die Wicklung 170 des Kerns 169 einschließt Die An-Schlüsse 190 und 191 liefern ein Abgriffsignal in einer Weise, die im folgenden anhand der F i g. 10 beschrieben wird, wobei die Abgriffsignale zusammenwirkend durch das Vorhandensein eines festen Hochfrequenz-Bezugsstromes erzeugt werden, der den Anschlüssen 192,193 zugeführt wird Der letztgenannte eine feste Amplitude und Phase aufweisende Strom wird in Serie durch die Wicklung 16:3 des Kerns 166 und durch die Wicklung 176 des Kerns 175 geleitet bevor er zum Anschluß 193 zurückkehrt Der eine feste Amplitude und Phase aufweisende Strom wird weiterhin durch die parallelgeschaltete Schaltung hindurchgeleitet, die die Wicklungen 171 und 173 einschließt, so daß der Strom durch die Wicklung 171 des Kerns 169 und dann durch die Wicklung 173 des Kerns. 172 fließt, bevor er zum Anschluß 193 zurückkehrt. Es ist zu erkennen, t?iß jeweilige Paare von Wicklungen durch die Kerne 166,169,172 und 175 miteinander gekoppelt sind, wie dies w-;ter oben in Verbindung mit den F i g. 6 und 7 beschrieben wurde. Es ist weiterhin zu erkennen, daß diese verschiedenen Kerne in Abhängigkeit von ihrer Nähe zu den damit zusammenwirkenden Armen 150,151 brauchbare Fehler-Ausgangssignale proportional zum Fehler der Azimuth-Position des kreuzförmigen Elementes ergeben. Es ist zu erkennen, daß der Abgriff-Strom in einer ersten Riehtung durch die Wicklungen 174 und 177 und in entgegengesetzter Richtung durch die Wicklungen 167 und 170 fließt. Andererseits fließt der feste Feldstrom in der gleichen Richtung durch die Wicklungen 168 und 176, jedoch in entgegengesetzter Richtung durch die Wicklungen 171 und 173, wie dies in F i g. 9 gezeigt ist.

Die drei wichtigen Funktionen, die von dem integrierten Zentrierungs-Drehmomentgeber-Abgriff-System nach den F i g. 7,8 und 9 ausgeführt werden, werden am einfachsten getrennt erläutert. Im folgenden wird zunächst der Vorgang erläutert, der beim Zentrieren der Schwimmerbaugruppe und der Zentrierung des dünnwandigen Mantelteils 108 dieser Baugruppe gegenüber dem Teil 111 der Nachlaufbaugruppe auftritt, um zu erreichen, daß der kreisringförmige Spalt 1086 im wesentlichen gleichförmig gehalten wird.

Zum Verständnis des Zentrierungsvorganges der Schwimmerbaugruppe ist die folgende Untersuchung von Interesse. Die Wicklungs-Kern-lnduktivitätskombinationen, die in dem System verwendet werden, werden üblicherweise als Energiespcicherelemente betrachtet, wobei die mittlere gespeicherte Energie in einer derartigen Induktivität gleich:

\,'2LI²

(2)

ist, worin Win Coulomb ist, wenn L in Henry und / in Ampere eingesetzt wird. Wenn die Stromquelle an den

Anschlüssen 180,181 einen Wechselstrom mit konstanter Amplitude und Phase liefert, so ist die Änderungsgeschwindigkeit der mittleren gespeicherten Energie bei sich ändernder Spaltabmessung £■ gleich:

dg

1/2 P ^1/2/

dg

(g+gof

Die Rückstoßkraft, die zwischen einem der leitenden Arme und der damit zusammenwirkenden Wicklungsund Kern-Induktivitätsbaugruppe wirkt, ist daher:

F = 1/2

(g+gof

χ 10⁷ Dyη

worin g und go in Zentimetern angegeben, sind und ihre Summe die effektive Abmessung des Spaltes darstellt

Wenn zusammenwirkende gegenüberliegende in gleicher Weise erregte Wicklungs- und Kern-Induktivitätsgruppen auf den Seiten der leitender·. Platte angeordnet sind, wie z. B. dem Ann 151 nach F i g. 6, wobei kleine jedoch gleiche Spalte g auf beiden Seiten des Arms 151 entstehen, so sind die erzeugten Abstoßungskräfte genau gleich und entgegengesetzt, so daß sie einander genau ausgleichen. Wenn das Innere des Arms 151 in Fig.6 näher an den Kern 175 als an den Kern 172 bewegt wird, so wächst die Abstoßungskraft auf der Seite mit dem geringeren Spalt, doch sinkt sie notwendigerweise an der Seite mit dem größeren Spalt ab. Daher wird eine resultierende Rückstellkraft erzeugt, die bestrebt ist, das Ende des Arms 151 sofort in eine Position zurückzubewegen, in der dieser genau zwischen den Wicklungen 172,175 zentriert ist Es ist leicht zu zeigen, daß für sehr kleine Bewegungen des Arms 151 aus seiner zentrierten Position heraus die Zentrierungskraft-Federrate

K 2

4F go+g

10⁷

Dyn pro Zentimeter ist

Die Zentrierkraft wird bei der bevorzugten Ausführungsform nach F i g. 7 vergrößert, bei der vier Paare von Wicklungsanordnungen den Armen des kreuzförmigen Elementes 105 zugeordnet sind. Weil jeder Satz von Wicklungspaaren in der vorstehend beschriebenen Weise wirksam ist, ist zu erkennen, daß die Anordnungen nach den F i g. 8 und 9 eine genaue Zentrierung des schwimmenden Meßelementes in dem Nachlaufbehälter entlang zweier zueinander senkrechter Achsen ergeben. Weiterhin ergeben diese Anordnungen bei vollständiger Kompatibilität jeweils die gewünschten Azimuth-Drehmomenterzeuger- und Azimuth-Fehlerabgriffunktionen, die noch weiter unten ausführlich beschrieben werden.

In F i g. 8 wird die Ausübung des Drehmomentes auf das schwimmende Element sowie dessen Zentrierung in der Vorrichtung durchgeführt. Zur Ausübung eines Drehmomentes auf das kreuzförmige Element 105 derart, daß es in seine richtige Position gebracht wird, wird ein eine konstante Phase aufweisender Strom mit geeigneter hoher Frequenz und Amplitude wieder in jeder der acht Wicklungen aufrechterhalten, wobei jeweils ei-

ne der acht Wicklungen in einer der acht Wicklungs-Kern-Induktivitätsbaugruppen angeordnet ist (Wicklungen 156, 159, 162, 165, 168, 171, 173, 176). Für das Zusammenwirken mit den Wicklungen 156, 159, 162, 165 ist eine zusätzliche Wicklung in jeden der vier Kerne 154,157,160,163 eingebracht, die entlang einer Achse des Systems allgemein senkrecht zu den Armen 152, 153 liegen. Dies srad die jeweiligen Drehmomenterzeuger-Wicklungen 155,158,161,164, die in F i g. 8 in Serie geschaltet sind. Wenn ein seine Phase ändernder Strom durch die Wicklungen 155,158,164,16t geleitet wird, so wird die in jedem wirksamen Induktor gespeicherte mittlere Energie geändert. Die Energie wird in den beiden Induktoren, in denen die magnetomoiorischen Kräfte entgegengesetzt sind, abgessnkt und sie wird in den beiden Induktoren, in denen die magnetomotorischen Kräfte einander unterstützen, vergrößert wenn ein Drehmomenterzeuger-Steuerstromeingang mit einer bestimmten Phase in den Anschlüssen 178, 179 in der durch die Pfeile angedeuteten Weise fließt; für die umgekehrten Phasenbedingungen wird diese Yt'irkung umgekehrt. Wie es weiter oben angedeutet wurde, ändern sich die auf jede Seite der Arme 152, 153 wirkenden Abstoßungskräfte entsprechend der Änderung der gespeicherten Energieverteilung. Weil die Mittelpunkte der Wicklungs-Kern-Baugruppen um eine Entfernung R von dem Mittelpunkt des kreuzförmigen Elementes 105 entfernt sind, ergibt sich ein resultierendes Drehmoment T, das auf eine Drehung des Elementes 105 hinwirkt:

Γ= 2 R (F,-F₂)

worin F\ wie oben angegeben die Kraft ist, die von jeder der Induklorbaugruppen erzeugt wird, die den Kernen 157 und 160 nach Fig.8 zugeordnet sind, während F₂ wiederum die Kraft ist die von jeder der Induktorbaugruppen erzeugt wird, die den Kernen 154 und 163 zugeordnet sind. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß eine gleiche Windungszahl bei allen Wicklungen vorliegt und daß dL/dg in Henry pro Zentimeter angegeben ist, während Z in Ampere und Z? in Zentimetern angegeben ist, so ist:

F₁ - 1/2 %r (h + Z₂)² x 10⁷Dy η (9)

F₂ = 1/2-^(Z₁-Z₂)ZyIO⁷ Dyn (10)

F₁-F₇ = 2/, /₂-gjx 10⁷ Dyn

Γ=4Ζ?Ζ,/₂-^ χ 10⁷ Dyn Zentimeter (12)

T= 2Rh Z₂-

χ 10⁷ Dyn Zentimeter (13)

Wenn /1 konstant gehalten wird, so ist zu erkennen, daß das resultierende Drehmoment linear von I₂ abhängt. Weiterhin ist es aus den Gleichungen (6) und (13) zu erkennen, daß die mechanischen Abmessungen des Spaltes £· und der effektive Spalt (go+g)k\e'm gehalten werden. Der Wert go wird durch symmetrische Konstruktionen des Drehmom« nterzeugers und durch Verwendung des Hochfrequenz-Erregungsstromes klein eemacht. Weiterhin ist zu erkennen, daß als Alternative zur Verwendung von zwei Wicklungen in Verbindung mit jedem Kern das gleiche wünschenswerte Ergebnis dadurch erzielt werden kann, daß d.e beiden Ströme in einer üblichen Summierschaltung summiert werden, bevor die Summe einer einzigen Wicklung in jedem Kern zugeführt wird.

Die Betriebsweise der Winkelpositions-Abgriffbaugruppe nach F i g. 9 bezieht sich auf ein System, dessen Aufbau sehr ähnlich dem nach Fig.8 ist und dieses System kann als ein hierzu analoges oder reziprokes System betrachtet werden. Das heißt mit anderen Worten, daß das System nach Fi g. 8, das in Verbindung mit den leitenden Armen 150, 151 des kreuzförmigen Elementes 105 arbeitet, ein einen Positionsfehler korrigierendes Drehmoment unter Verwendung eines Fehlereinganges erzeugt, während das analoge physikalisch identische System nach Fig.9 ein Maß des durch die Wirkung eines Drehmomentes hervorgerufenen Positionsfehlers als Ausgang erzeugt.

In F i g. 9 beruht die Erzeugung des V/inkelfehler-Signals auf der Tatsache, daß, wenn eine Relativdrehung zwischen den Armen 150,151 und den zugehörigen Induktoren auftritt, zwei diagonal entgegengesetzte Spalte verkleinert werden, während die beiden anderen Spalte vergrößert werden. So könnten beispielsweise die den Kernen 166 und 172 zugeordneten Spalte kleiner werden während die den Kernen 169 und 175 benachbarten Spalte größer werden. Die wirksamen Induktivitäten der Wicklungs-Kernsysteme verringern sich wenn die Größe des Spalts abnimmt und umgekehrt In dem Beispiel kann dieser Vorgang zu einem Anstieg der Spannung längs der beiden Primärwicklungen 171 und 176 und zu einer Verringerung der Spannung längs der anderen beiden Primärwicklungen 168 und 173 führen.

Weil jede Primärwicklung 168,171,173, 176 eng mit einer entsprechenden Sekundärwicklung 167, 170, 174 und 177 gekoppelt ist, werden entsprechende Änderungen längs jeder jeweiligen Sekundärwicklung induziert.

Diese Sekundärwicklungs-Potentialänderungen werden auf Grund der Serienschaltung der Sekundärwicklungen 174,177,167,170 summiert und das Endergebnis ist eine Ausgangsspannung an den Anschlüssen ;90, 191, die gleich 0 ist, wenn alle wirksamen Spake gleich sind.

Die Ausgangsspannung weist eine Phase für eine Richtung der Azimuthdrehung des kreuzförmigen Elementes 105 und die entgegengesetzte Phase für die entgegengesetzte Richtung der Azimuthdrehung des kreuzförmigen Elementes 105 auf.

Die Primärwicklungen 168, 171, 173, 176 sind in F i g. 9 in Serien-Parallelschaltung geschaltet. Obwohl andere Anordnungen verwendet werden können, ergibt diese Serien-Parallel-Schaltung eine günstige radiale Zentriersteifigkeit für eine vorgegebene Drehsteifigkeit. Wenn eine reine Translationsbewegung auftritt, vergrößern beide Primärwicklungen eines Serienpaares, wie z. B. die Wicklungen 168, 176 ihre Induktivität auf der Seite des größeren Spaltes, während die Induktivität der Wicklungen 171,173 abnimmt und umgekehrt.

Die resultierenden Änderungen der Primärströme vergrößern in wünschenswerter Weise die Zeniriersteifigkeit des Systems. Wenn lediglich eine reine Relativdrehung auftritt, werden die Primärströme im wesentlichen nicht geändert, weil die induktivität einer Wicklung ansteigt, während die Induktivität der damit zusammenwirkenden Wicklung abnimmt, so daß beispielsweise die Induktivität der Wicklung 171 ansteigt, während die Induktivität der Wicklung 173 entsprechend verringert

wird.

Die Drehmomenterzeuger-Zentriereinrichtung 185 nach Fig.8 und die Abgriff-Zentriereinrichtung 186 nach Fig.9 werden zusammen in dem Doppelschleifensystem nach Fig. 10 zum Betrieb des Servomotors • 81 verwendet. Der Motor 81 kann, wie dies weiter oben erläutert wurde, eine Neueinstellung des Nachlaufbehälters und daher der acht Wicklungs-Kern-Induktorbaagruppen nach F i g. 7 bewirken. Zu diesem Zweck liefert ein Oszillator oder Bezugsgenerator 200 ein Wechselstrom-Erregungssignal an die Anschlüsse 192, 193 der Abgriff-Zentriereinrichtung 186. Der Wechselstromfehlerausgang dieser Einrichtung wird an den Ausgangsanschlüssen 190, 191 an einen Kondensator oder eine Kompensationsimpedanz 202 angelegt, deren Funktion weiter unten erläutert wird. Die Anschlüsse 190, 191 dienen weiterhin als Eingänge für einen eine hohe Etngangsimpedanz aufweisenden Wechseisironiverstärker 203, dessen Ausgang in einem Schmalbandfilter 204 gefiltert wird, bevor er einem Demodulator 205 zugeführt wird. Ein zweiter oder Bezugseingang des Demodulators 205 ist der Ausgang des Bezugsgenerators 200, der über eine Leitung 201 dem Demodulator 205 als Bezugssignal zur Umwandlung des Fehlersignal-Ausgangs des Filters 204 in ein Gleichstromfehlersignal mit umkehrbarer Polarität zugeführt wird. Obwohl das Ausgangssignal von dem Bezugsgenerator 200 so ausgewählt werden kann, daß es irgendeine Frequenz eines weiten Frequenzbereichs aufweist, ist eine typische Frequenz gleich 20 kHz.

Der Ausgang des Demodulators 205 wird über eine Leitung 208 und einen Widerstand 220 einem Signalformungsnetzwerk zugeführt, das aus der Parallelschaltung eines Widerstandes 221 und eines Kondensators 222 besteht. Der Ausgang des Signalformernetzwerkes wird über einer· Gleichstromverstärker 223 einem Moduiator 225 und außerdem über eine Zweigleitung 224 einer noch zu beschreibenden Einrichtung zugeführt. Der Gleichistromsignaleingang an den Modulator 225 wird auf Grund der Zuführung des Bezugssignalausganges des Generators 200 über die Leitung 201 an den Modulator 225 in ein Wechselstromsignal umgewandelt. Dieses umgewandelte Wechselstromsignal wird einem eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweisenden Leistungsverstärker 227 zugeführt, dessen verstärkter Wechselstromsignalausgang über einen Kondensator 228 oder eine Kompensationsimpedanz den Eingangsanschlüssen 178 und 179 der Drehmomenterzeuger-Zentnereinrichtung 185 nach F i g. 8 zugeführt wird. Auf diese Weise wird eine erste oder innere Servoschleife gebildet, und es ist zu erkennen, daß diese Servoschleife die dynamischen Eigenschaften zwischen dem Schwimmerelement und dem Nachlaufgehäuse steuert, wobei das Signalformungsnetzwerk 221,222 die Betriebsweise dadurch unterstützt, daß es ein schnelles Einschwingen und eine gute Stabilität ergibt. Die Eingangsanschlüsse 180,181 der Drehmomenterzeuger-Zentriereinrichtung 185 werden außerdem mit dem gleichen Ausgang von dem Bezugsgenerator 200 gespeist wie er zur Erregung der Einrichtung 186. des Demodulators 205 und des Modulators 225 verwendet wird. Ein Ausgang des Bezugsgenerators 200 an der Leitung 253 wird weiterhin als Bezugsspannung an anderer Stelle in einem Modulator 247 und ir. einem Demodulator 250 verwendet, die noch zu beschreiben sind.

Zum Betrieb des Servomotors 81 in der zweiten oder äußeren Servoschleife zum Antrieb des Nachlaufbehälters in Ausrichtung mit der Nordrichtung wird der geformte Gleichstromfehlersignalausgang des Verstärkers 223 über die Leitung 224 dem Tiefpaßverstärker 235 zugeführt, dessen Ausgang wiederum über einen Schalter 51 bei geeigneter Betätigung einer üblichen Integratorschaltung zugeführt wird. Die Schalter 5 1, 52 und 53 sind in Fig. 10 aus Gründen der Klarheit als einfache mechanische Schalter dargestellt, es ist jedoch verständlich, daß gut bekannte elektronische Schalter unter Einschluß von Transistorschaltern ohne weiteres verwendet werden können. Wenn der Schalter 5 1 über den den Anschluß 233 und die Leitung 236 einschließenden Pfad leitend ist, wird das Fehlersignal über den Integrator 239 und über eine Leitung 243 einer üblichen Summierschaltung 244 zugeführt. Um den Integrator 239 herum ist ein Kurzschlußweg 237 angeschaltet, der geschlossen oder offen sein kann, und zwar in Abhängigkeit davon, ob der leitende Pfad des Schalters 52 geschlossen oder unterbrochen ist. Das Signa! an der Leitung 243 und irgendein Signal an einer Leitung 246 werden algebraisch in der Summier~inrichtung 244 summiert und dann als Gleichstromsignal dem weiter oben erwähnten Modulator 247 zugeführt. Jeder Wechselstromausgang von dem Modulator 247 wird bei leitendem Zustand des Schalters 63 über einen üblichen Leistungsverstärker 251 und die Eingangsleitung 80 weitergeleitet, um den Servomotor 81 anzutreiben. Es ist zu erkev-ien, daß der Servomotor 81 mit der Welle 62 gekoppelt ist, die außerdem in F i g. 2 dargestellt ist. Es ist verständlich, daß das Rutschkupplung*- und Anschlagsystem gemäß F i g. 2 ohne weiteres in dieser Anordnung eingefügt werden kann.

Mit dem Rotor des Motors 81 ist direkt der Rotor eines üblichen Tachometers 252 verbunden, das beispielsweise einen Wechselstromausgang mit eine." Amplitude liefert, die proportional zur Drehgeschwindigkeit des Motors 81 ist. Dieser Ausgang wird über eine Leitung 79 (siehe auch F i g. 2) dem Demodulator 250 zugeführt, dem außerdem ein Bezugsfrequenzausgang von dem Bezugsgenerator 200 über die Leitungen 253 und 249 zugeführt wird. Die letztere Verbindung ist derart, daß das Signal an der Leitung 79 in ein Gleichstromsignal umgewandelt wird und dann über die Leitungen 248 und 246 dem weiter oben erwähnten zweiten Eingang der Summiereinrichtung 244 zugeführt wird. Der Demodulator 250 ist nicht erforderlich, wenn das Tachometer 252 ein Gleichstrom-Geschwindigkeitssignal liefert. Der Ausgang des Demodulators 250 wird weiterhin über eine Leitung 242 einem Potentiometer 241 zugeführt. Das Potentiometer 241 wirkt als Funktionsgenerator und weist einen Schleifer 240 auf, der eingestellt werden kann, wenn die Bedienungsperson den Drehknopf 21 nach Fig. 1 entsprechend dem Kosinus der örtlichen Breite einstellt, bei der der Vermessungsvorgang durchgeführt werden soll. Daher kann das demodulierte Signal modifiziert mit dem Kosinus der örtlichen Breite über die Leitung 238 dem zweiten Anschluß 234 des Schalters S1 zugeführt werden. Es ist verständlich, daß der Servomotor 81 und das Tachometer 252 mit einer geeigneten festen Felderregung in üblicher Weise über die Leitungen 254 und 255 aus dem Bezugsgenerator 200 gespeist werden können.

Aus der vorstehenden Beschreibung der F i g. 7,8 und 9 ist zu erkennen, daß irgendeine wesentliche Drehfederwirkung, die in unerwünschter Weise in der Drehmomenterzeuger-Einrichtung 185 oder der Abgriffeinrichtung 186 vorhanden ist, unerwünscht ist, weil sie zu einem Koerzitivdrehmoment führen würde, das nicht durch eine Komponente des Kcrrekturstromes darge-

stellt ist, der durch die Drehmomenierzeugerwicklungcn fließt und an den Ausgangsanschlüssen 190, 191 erscheint. Bei Betrachtung der Fig.9 und IO kann der Ausgang der Einrichtung 186 an den Anschlüssen 190, 191 so betrachtet werden, als ob er an eine wirksame äußere elektrische Impedanz geliefert wird. Wenn eine relativ·; drehbewegung der Schwimmerbaugruppe auftritt, erzeugt die Einrichtung 186 eine Ausgangsspannung und der resultierende Strom würde durch diese äußere Impedanz fließen; dieser Strom wird weiterhin induktiv durch die Kerne auf die Sekundärwicklungen der Einrichtung 186 eingekoppelt. Die Innenverbindungen der Abgriffeinrichtung 186 sind identisch zu den Innenverbinclungen der Drehmomenterzeugungseinrichtungen ISS, so daß ein Drehmoment erzeugt wird, Has proportional zum induktiv gekoppelten Strom ist und dieses Drehmoment ist von seiner Eigenart her proportional 7ü der oben erwähnten Drehbewegung. Wem dieses Drehmoment gleich und entgegengesetzt zu dem Drehmoment sein würde, das sich ergeben würde, wenn die Ausgangsanschlüsse 190, 191 in Leerlauf betrieben werden, würde sich für die gleiche Drehbewegung ein Kompensationseffekt ergeben und die resultierende Fedcrkonstante würde in wünschenswerter Weise gleich 0 sein. Entsprechend ist zu erkennen, daß der an die Anschlüsse 190, 191 angeschaltete Kondensator 202 den gewünschten Kompensationseffekt ergibt, wenn er experimentell so eingestellt ist, daß die richtige Ausgangsimpedanz erzielt wird. Der Kompensationskondensator wird taisächlich manuell eingestellt, um geringere Abweichungen von Konstruktionsparametern der Abmessungen der Abgriffeinrichtung 186 während des Zusammenbaus des Kreiselkompasses zu kompensieren.

Der in Reihe geschaltete Kondensator 228 dient in entsprechender Weise zur Kompensation der Drehmomenterzeugungseinrichtung 185. wobei dieser Kondensator 228 in Serie zwischen den Anschluß 178 und den Ausgang des Leistungsverstärkers 227 geschaltet ist. Der Verstärker 227 weist eine sehr starke Gegenkopplung auf. so daß er eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz aufweist und daß der Strom durch die Drplimomcnierzeuger-Steuerwicklungen die Summe c'tr Ströme ist, die sich auf Grund des Einganges an & η Verstärker 227 und auf Grund einer tatsächlichen ^v/inkelbewegung des Drehmomenterzeugers ergroen. Die gewünschte Kompensation wird wiederuu zusammen mit der gewünschten geringen Federsteifi ^keit durch experimentelle Einstellung des Kondensat' /rs 228 erreicht.

Die Betriebsweise der inneren ScMeife nach Fig. 10 und der Wechselwirkung zwischer der Abgriff-Zentriereinrichtiung 186 und der Dre '.Tiomenterzeuger-Zentriereinrichtung 185 ist aus der ve stehenden Erläuterung erkennbar und es ist verständi 'h, daß der Vermessungs-Kreiselkompaß, wie in F i g. 1 *u erkennen ist, zunächst auf ein Dreifußstativ aufgesetzt \ -ird und dann so gut wie möglich unter Verwendung de. einfachen Magnetkompasses 7 auf die Nordrichtung aus_t-erichtet wird und unter Verwendung der Luftblasenlibeu^ 8 in die ebene Lage gebracht wird. Weiterhin wird die Brti tengrad-Korrektur durch Betätigung des Drehknopfes 21 eingestellt. Nachdem der Kreiseirotor 110 auf die Betriebsdrehzahl angelaufen ist, wird die Schwimmerbaugruppe automatisch nach Erregung der Einrichtungen 185 und 186 durch den Generator 2CO zentriert, um irgendwelche Transiationsverstellungen bezüglich der Wicklungsbaugruppe zu beseitigen. Irgendein Azimuth-Ürehfehler zwischen der Kern-Wicklungs-Induktor-Saugruppe und dem kreuzförmigen Element 105 wird sofort festgestellt und ein Fehlersignal wird von dem Abgriffsystem der Einrichtung 186 geliefert, um die Drehmomenterzeugerwicklungen der Einrichtung 185 sofort so zu erregen, daß der Fehler auf 0 verringert wird. Entsprechend ist die Spinachse des Kreiselrotors 110 ebenfalls in eine angenähert nördliche Richtung ausgerichtet und das Schwimmerelement versucht genau, auf der Azimuthposition des Nachlaufbehälterelementes zu bleiben, und zwar auf Grund der Rückführungswirkung in der inneren Schleife. Irgendein Störeffekt des Kreisels wird in der äußeren Schleife nach Fig. 10 dazu verwendet, das Nachlaufsystem neu auszurichten, so daß es schließlich auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet ist. Ein anhaltendes Fehlersignal, das an der Leitung 224 erscheint, wird, wie dies weiter beschrieben wird, zum Drehen der Welle 62 in eine Ausrichtung mit der Nordrichtung und damit zur Bewegung der Seisynabschnitte 36, 39 nach Fi g. 2 und der Nachlaufbehälter selbjt in die Nordausrichtung verwendet.

Wie dies noch beschrieben wird, erfolgt die Drehung auf die Nordrichtung in vorteilhafter Weise schrittweise und der Nachlaufbehälter wird in iterativer Weise auf den Azimuthwinkel angetrieber, bei dem kein mittleres Drehmoment erforderlich ist, um eine Ausrichtung zwisehen der Schwimmerbaugruppe und dem Nachlaufbehälter aufrechtzuerhalten und die Spinachse des Rotors 110 ist dann auf die Nordrichtung ausgerichtet.

Am Ende der Schritte dieses Vorganges wird die äußere Servoschleife, die den Servomotor 81 betätigt, blockiert und die innere Rückführungsschleife ergibt lediglich eine Dämpfung.

Die Fig. 11. 12 und 13 werden zur Eriäuterunc der aufeinanderfolgenden Schritte verwendet, die beim Betrieb der äußeren Schleife und der verschiedenen Betriebsarten dieser Schleife entsprechend dem Zustand der Schalter Sl. S2 und 53 verwendet werden. In F i g. 11 wird die Betriebsleistung zum Betrieb des Vermessungs-Kre'^c~!:....upasses zum Z-'tounkt 0 eingesch»'·-:, ao daß für die folgende Zeitpeiirde von bei-

■m spielsweise einer Minute der Kreiselrotor 110 «'f seine Betriebsdrehzahl gebracht wird. Die Periode von vJner Minute ist typisch für einen speziellen Kreiselrotor ui-Ί es können selbstverständlich andere Zeitintervalle für Rotoren mit anderen Eigenschaften verwendet werden.

Die einzelnen Vorfälle werden so beschrieben, als ob sie bei repräsentativen Zeiten auftreten, die in Minuten und Sekunden ausgdrückt sind. So wird es am Ende der Zeit 1:00 der inneren Schleife ermöglicht, sich einzustellen und dieser Vorgang endet zur Zeit 1 -30. Die Integration wird während der Zeiten 130 und 1-A5 durcngeführt. Das Ergebnis des Integrationsvorganges wird zum Antrieb des Servomotors 81 in d".m Intervall zwischen 1:45 und 1:49 verwendet wodurch der erste Schritt vervollständigt wird. Die Antriebsleistung wird abgetrennt und es wird der inneren Schleife ermöglicht, sich wieder zwischen den Zeiten 1:49 und 2:49 einzustellen. Die Integration und der Antrieb des Motors 81 erfolgt erneut zwischen den Zeiten 2:49 und 3:04 und 3:08, so dsß der zweite Schritt beendet wird. Der dritte Betriebsschritt -"Hließt wiederum das Einstellen, die Integration und den Ai.;-^:°b zwischen den Zeiten 3:08 und 4:08,4:08 und 5:08 bzw. 5l»o -M 5:12 ein. Der Winkelausgang des Instrumentes, der an vlr^r Anzeige 19 nach Fig. 1 erscheint, kann dann von eimern Betrachter abgelesen werden.

LIm diesen dreischrittigen Vorga. <i durchzuführen, werden die Schalter 51, 52 und 53 ii. der in Fig. 12 gezeigten Weise durch eine übliche Zeu'teueranord-

nung programmiert, wie sie beispielsweise in Fig. 13 dargestellt ist. Ein Zeitgeber 260 ist eine übliche Zeitgeber-Mikroschaltung, die im Handel erhältlich ist, ebenso wie ein Zähler und eine Logikschaltung 261, die von dem Zeitgeber 260 ar.getrieben werden. Der Zähler und die Logikschaltung 261 arbeiten in üblicher Weise zur Lieferung von Schaltsignalen an den Schalter 135 nach Fig.5 und an die Schalter 51, S2 und 53 der äußeren Schleife. Die in Fig. 13 dargestellte Zeitgeber-Steuerkombination arbeitet in üblicher Weise, um die verschiedenen Schalter entsprechend dem Programm in der Tabelle nach F i g. 12 zu öffnen und zu schließen. Es ist verständlich, daß das elektronische Schaltsystem nach Fig. 13 das Äquivalent einer motorbetriebenen Schleifring-Schalteinrichtung von üblicher mechanischer Art ist.

Wie es aus Fig. 13 unter Bezugnahme auf das Programm nach Fig.!2 zu erkennen ist, werden die Schalter 51,52 und 53, die der äußeren Schleife rugeordnet sind während des Anlaufens des Kreiselrotors 110 in bestimmte Stellungen gebracht. Dann wird der Schalter 5 1 mit dem Anschluß 233 in Kontakt gebracht, der Schalter 52 wird geschlossen und der Schalter 53 ist offen. Während jeder der Einstellperioden steht der Schalter 51 mit dem Anschluß 233 in Kontakt, der Schalter 52 ist geschlossen und der Schalter 53 ist offen. Während der verschiedenen Integrationsintervalle steht der Schalter 51 mit dem Anschluß 233 in Kontakt und die Schalter 52 und 53 sind beide normalerweise offen. Wenn der Servomotor 81 angetrieben wird, steht der Schalter S 1 mit dem Anschluß 234 in Kontakt, der Schalter 52 ist offen und der Schalter 53 ist geschlossen. Wenn schließlich die aufeinanderfolgenden Schritte beendet wurden und die Anzeige 19 abgelesen werden kann, steht der Schalter 51 mit dem Anschluß 233 in Kontakt, der Schalter 52 ist geschlossen und der Schalter 5 3 ist offen.

Zum Zeitpunkt der Ablesung der Anzeige 19 wird die Einrichtung nach F i g. H verwendet. Es ist verständlich, daß der Datenübertragungsa.bschnitt 5 nach Fig.2 dann Selsyn-Winkelpositio^s-lnformationen an einen üblichen Datengeber-zOigitalkonverter 265 liefert, der Betriebssignale in irgendeiner üblichen Weise über das Bündel von elektrischen Leitungen 266a an eine übliche Anzeige 266 liefert. Diese Anzeige 266 liefert dann eine direkte Anzeige des Winkels zwischen der Welle 35 und der Azimutheinstellung des Fernrohrs 1 in numerischen Symbolen auf dem Anzeigefeld 267 und das Fernrohr wird von dem Benutzer in üblicher Weise beispielsweise zur Messung von Zielwinkeln bezüglich der wahren Nordrichtung verwendet.

Aus den Fig. 11 und 12 und der Betriebsweise der äußeren Schleife nach Fig. 10 während der aufeinanderfolgenden Einstellbetriebsweisen des Kreiselkompasses ist zu erkennen, daß der Fehlerausgang an der Leitung 224 über den Schalter 51 und de.i Integrator 239 läuft, daß jedoch der Schalter 53 offen ist, so daß der Motor 81 nicht angetrieben wird. Zu Beginn jeder aufeinanderfolgenden Integrationsperiode liefert der Schalter 51 immer noch einen Stromweg an den Integrator 239. Der Schalter 52 bleibt lediglich vorübergehend geschlossen, um sicherzustellen, daß der Integrator 239 eindeutig an dem eigentlichen Beginn der Integrationsperiode auf 0 zurückgesetzt wird und er wird dann geöffnet, so daß die Integrationsfunktion nun durchgeführt wird. Der Schalter 53 ist wiederum offen und der Servomotor der äußeren Schleife wird nicht angetrieben. Der resultierende integrierte Ausgang ist ein Maß der Abweichung der Spinachse des Kreiselrotors 110 gegenüber der wahren Nordrichtung.

Während jeder der aufeinanderfoglenden Antriebsbetriebsarten wird das Eingangsfehlersignal abgeschaltet weil der Schalter 51 zum Anschluß 234 bewegt wird, wodurch der Eingangsweg des Fehlersignalflusses unterbrochen wird. Der Schalter 52 bleibt offen. Von Bedeutung ist weiterhin die Tatsache, daß der Schalter 53 leitend gemacht wird, so daß das integrierte Signal über

ίο den Verstärker 251 an den Servomotor 81 geleitet wird, so daß dieser die Welle 62 antreibt. Der Betrieb des Servomotors 81 erzeugt weiterhin einen Geschwindigkeitssignalausgang an der Leitung 79 des Tachometers 252, der demoduliert und algebraisch zum Ausgang des Integrators 239 hinzuaddiert wird. Das Geschwindigkeitssignal an der Leitung 242 wird weiterhin über das Breitengrad-Potentiometer 241 zum Eingang des Integrators 239 zurückgeführt. Der Betrieb des Servomotors 80 wird daher automatisch fortgesetzt, bis der Ausgang des Integrators 239 durch den Ausgang des Tachometers 252 auf 0 gebracht wird. Der resultierende Antriebswinkel wird genau gleich dem gemessenen Winkel von der Nordrichtung aus gemacht, und zwar durch übliche Maßstabsbildung, so daß der anfängliche Nordrichtungsfehler stark verringert wird. Die ersten, zweiten und dritten Schritte der iterativ durchgeführten Schritte erfolgen so, daß der Richtungsfehler unmittelbar vor dem Ablesen im wesentlichen 0 ist.

Die bei dem iterativen Vorgang verwendeten Prinzipien können in einer weiteren einfachen Weise erläutert werden. Es sei angenommen, daß sich der Kreiselrotor HO an einer örtlichen Breite A befindet, wobei seine Spinachse unter einem Winkel θ bezüglich der wahren geographischen Nordrichtung ausgerichtet ist. Wenn die Achse diese Ausrichtung beibehalten soll, ist es verständlich, daß auf Grund der Erddrehung ein Drehmoment auf den Rotor um die Vertikalachse aufrechterhalten werden muß, das durch die folgende Gleichung (14) angegeben ist:

T= ΏΗ cos Asm θ

worin f/der Drehimpuls des Rotors und A die Erd-Drehgeschwindigkeit ist Bei dem tatsächlichen Ausführungsbeispiel des Kreislkompasses wird die Gleichung (14) durch eine mechanische Ausführung verwendet, bei der ein pendeiförmiges Kreiselgerät dadurch auf eine feste Richtung ausgerichtet gehalten wird, daß das erforderliche Drehmoment um die vertikale Achse aufgebracht wird. Dieses Drehmoment ist ein Maß des Winkels zwischen der Rotordrehachse und der Nordrichtung und der Kreisel kann über diesen Fehlerwinkel gedreht werden, um ihn auf die Nordrichtung auszurichten. Weil die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem Winkel den Faktor cos A einschließt muß eine Korrektur für den Wert des Breitengrades erfeigen.

Es ist zu erkennen, daß für große Werte des Winkels θ der zulässige prozentuale Fehler bei der Durchführung der Messungen sehr klein sein muß wenn der endgültige Richtungsfehler klein sein soll. Weiterhin muß eine Korrektur der Tatsache erfolgen, daß das Drehmoment proportional zu sin θ und nicht direkt zu θ ist. Als Beispiel würde, wenn der Anfangswert von 0=30° ist, ein endgültiger Richtungsfehler von einer halben Minute eine Gesamtgenauigkeit von ungefähr 0,03% erfordern; dies wäre nur unter großem Aufwand zu erreichen und würde eine genaue Einstellung des Breitengradwertes voraussetzen. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen.

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wird das iterative Verfahren zur Verringerung großer anfänglicher R.ichtungsfehler auf kleine Werte verwen-• :t, so daß eine praktisch erreichbare Genauigkeit befriedigend ist. Beispielsweise erfordert eine Verringerung eines Anfangsfehlers von 30° auf einen endgüliigen Richtungsfehler von einer halben Minute in drei Schritten eine Genauigkeit für jeden Schritt von ungefähr 6%; dies ermöglicht die Verwendung des näherungsweisen Ersatzes von sin θ durch θ selbst und die Verwendung einer Breitengradeinstellung, die eine grobe Genauigkeit von 2° aufweist. Weiterhin ergeben sich auf diese Weise keine undurchführbaren Beschränkungen für andere Merkmale der mechanischen Ausführung.

Daher ist während des Anlaufens des Kreiselrotors 110 und während des Einstellteils Hes ersten Annäherungsschrittes (F i g. 11) der Kreiselrotor auf seine normale ßetriebsdrehzahl gekommen und die innere Schleife des Systems hat die Schwimmerbaugruppe elektronisch stabilisiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Nachlaufbchälter üblicherweise nicht genau in der Nordrichtung ausgerichtet. Das Schaltsystem schaltet dann die äußere Schleife in ihre Integrationsbetriebsweise und dann in eine Antriebsbetriebsweise. Als Folge hiervon wird das Nachlaufbehältergehäuse mehr auf die Nordrichtung ausgerichtet. Im zweiten Schritt wird nach der Einstellung der Integrations- und Antriebsvor gang wiederholt, um wiederum das Nachlaufbehältergehäuse näher an die genaue NordricMung heranzubewegen. Der dritte Schritt ist so ausgebildet, daß der Nachlaufbehälter genau auf die Nordrichtung ausgerichtet wird, wodurch die Betriebsperiode vollendet wird.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zeitsteuerschaltungen die äußere Schleife auf die Antriebsbetriebsweise schalten, wird der Ausgang des Integrators 239 in dem Modulator 247 durch die Bezugssinusschwingung moduliert \

und der Eingang des integrators 23S wird auf den Ausgang des Tachometers 252 geschaltet. Der Motor 81 treibt daher die Welle 62 über einen Winkel an, der proportional zu der Ladung ist, die anfänglich während der Integrationsbetriebsweise in dem Integrator 239 gespeichert wurde. Die effektive Verstärkung der Rückführungsschleife wird durch die Einstellung des Schleifers 240 des Breitengrad-Potentiometers 241 so eingestellt, daß die Breitengradkompensation recht ausreichend durchgeführt wird, selbst wenn die manuell eingegebene Korrektur normalerweise lediglich eine angenäherte Korrektur ist. Die kleineren in dem System vorhandenen Störsignale werden im Ergebnis ebenfalls durch den Integrationsvorgang reduziert, so daß das gemessene Drehmoment über eine ausreichende Zeitperiode gemittelt wird, so daß die Störsignale auf einen annehmbar niedrigen Pegel verringert werden, damit das Ergebnis der Integration genau ein Maß des Winkels θ ist.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

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Claims (19)

Patentansprüche:

1. Vermessungs-Kreiselkompaß mit Halterungseinrichtungen, mit an den Halterungseinrichtungen befestigten äußeren Gehäuseteilen, mit Nachlaufbehältereinrichtungen in den äußeren Gehäuseteilen, die um eine Drehung um eine normalerweise vertikale Achse gelagert sind, mit Kreiselbaugruppeneinrichtungen, die in den Nachlaufbehältereinrichtungen gehaltert sind, mit Kreiselrotorelementen, die um eine normalerweise horizontale Achse in den Kreiselbaugruppeneinrichtungen gelagert sind, mit Abgriffeinrichtungen, die auf die Differenz zwischen der Azimuth-Position der Kreiselbaugruppeneinrichtungen und der Nachlaufbehältereinrichtungen ansprechen und ein Steuersignal an Ausgangsanschlüssen erreiigen, mit Antriebseinrichtungen, die auf die Differenz der Azimuth-Position der Kreiseibaugruppeneinrichtungen und der Nachlaufbehältereinrichtungen ansprechen, um die Nachlaufbehältereinrichtungen in Richtung auf eine Ausrichtung mit den Kreiselbaugruppeneinrichtungen anzutreiben, und mit Zielbetrachtungscinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselbaugruppeneinrichiungen durch schwimmende Kreiselbaugruppeneinrichtungen (108, 115) gebildet sind, die schwimmend in einer Flüssigkeit in den Nachlaufbehälterein. ichtungen (101, 104) gelagert sind, daß Drehmomentgeber ',185) srf das Steuersignal der Abgriffeinrichtungen /186) ansprechen, um die schwimmend gelagerten Kreiselb^jgruppeneinrichtungen (108,115) dauernd in Dreh- und Translations-Richtung zu zentrieren, daß die Zielbetrachtüngscinrichtungen (1) für eine freie Drehung gegenüber den Nachlaufbehältereinrichtungen (101, 104) gelagert sind, daß Winkelabgriffeinrichtungen (36—39) auf die Differenz zwischen der Azimuth-Position der Nachlaufbehältereinrichtungen (101, 104) und den Zielbetrachtungseinrichtungen (1) ansprechen und jo daß Ziffernanzeigerichtungen (19) auf das Ausgangssignal der Winkelabgriffeinrichtungen ansprechen.

2. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle (35) gegenüber den äußeren Gehäuseteilen (6,9,12) drehbar gelagert ist und die Nachlaufbehältereinrichtungen (101, 104) trägt, daß die Antriebseinrichtungen (81) die Welle (35) antreiben, da3 mechanische Anschlageinrichtungen (45, 49) zur Begrenzung der Winkeldrehung der Welle (35) vorgesehen sind und daß nachgiebige Einrichtungen (67, 68, 70) vorgesehen sind, die eine fortgesetzte Drehung der Antriebseinrichtungen (81) ermöglichen, wenn die mechanischen Anschlageinrichtungen (45, 49) die Drehung der Welle (35) begrenzen.

3. Kreiselkompaß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentgebereinrichtungen erste F'ügelelemente (152, 153) einschließen, die symmetrisch an den schwimmenden pendelartigen Kreiselgruppeneinrichtungen (108,

115) angeordnet sind und erste jeweils gegenüberliegende elektrisch leitende Oberflächenelemente an einem ersten Teil aufweisen, und daß ein erstes Paar von Induktoreinrichtungen (154, 157) in die Nachlaufbehältereinrichtungen (101, J04) an diesem ersten Teil herabhängt, um ein erstes Paar von gegenüberliegenden Spalten zur Erzeugung von Wirbelstromflüssen in den jeweiligen gegenüberliegenden elektrisch leitenden Oberflächenteil an dem ersten Teil bei ihrer Erregung zu erzeugen, so daß bei ungleichen Spaltabmessungen eine differenzielle Rückstellkraft erzeugt wird, die in Richtung eines Ausgleichs der Abmessungen des ersten Paares von gegenüberliegenden Spalten wirkt

4. Kreiselkompaß nach Ansrpuch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentgebereinrichtungen (185) weiterhin zweite jeweils gegenüberliegende elektrisch leitende Oberflächenteile an einem zweiten Teil der ersten Flügelelemente (152, 153) einschließen, und daß ein zweites Paar von Induktoreinrichtungen (160,163), die in die Nachlaufbehältereinrichtungen (101,104) an dem zweiten Teil hineinhängen, ein zweites Paar von gegenüberliegenden Spalten zur Erzeugung von Wirbelstromflüssen in den jeweiligen gegenüberliegenden elektrisch leitenden Oberflächenteilen an dem zweiter. Teil erzeugen, wenn diese Induktoreinrichtungen erregt werden, wobei diese Wirbelstromflüsse in Richtung auf einen Ausgleich der Abmessungen des zweiten Paares von gegenüberliegenden Spalten wirken.

5. Kreiselkompaß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentgebereinrichtungen (185) weiterhin zweite Flügelelemente (150, 151) einschließen, die im wesentlichen unter rechten Winkeln zu den ersten Flügelelementen (152,153) an den eine Pendelwirkung aufweisenden schwimmenden Kreiselbaugruppeneinrichtungen (108,115) angeordnet sind.

6. Kreiselkompaß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin dritte und vierte mit Abstand angeordnete Paare von Induktoreinrichtungen (169,166,172,175) in die Nachlaufbehältereinrichtungen (101,104) hineinhängen und jeweilige dritte und vierte Paare von Spalte.'! gegenüber den zweiten Flügelelementen (150,151) bilden, um Wirbeistromflüsse an elektrisch leitenden Oberflächen der zweiten Flügelelemente (150, 151) zu erzeugen, die im Sinne einer Zentrierung der zweiten Flügclelemente (150, 151) wirken, so daß die ersten und zweiten Flügelelemente (152, 153,150, 151) und die ersten, zweiten, dritten und vierten Paare von Induktoreinrichuingen (154, 157, 160, 163, 169, 166, 172, 175) zur Dreh- und Translations-Zentrierung der schwimmenden Kreiselbaugruppeneinrichtungen (108, 115) in den Nachlaufbehältereinrichtungen (101,104) zusammenwirken.

7. Kreiselkompaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffeinrichtungen (186) durch das dritte Paar von Induktoreinrichtungen (169, 166) gebildet sind, daß Bezugssignalgeneratoreinrichtungen (200) zur Erregung des dritten Paares von Induktoreinrichtungen (169, 166) in Parallelschaltung derart vorgesehen sind, daß sich die jeweiligen Induktivitäten dieser Induktoreinrichtungen differenziell in Abhängigkeit von der Richtung der Drehabweichung der zweiten Flügelelemente (150, 151) gegenüber dem dritten Paar von Induktoreinrichtungen (169, 166) ändern, und daß erste in Serie geschaltete Meßfühlereinrichtungen (170,167) auf die differenzielle Induktivitätsänderung ansprechen und ein erstes eine reversible Phase aufweisendes Wechselspannungssteuersignal erzeugen, dessen Phase durch die Richtung der Drehabweichung bestimmt ist.

8. Kreiselkompaß nach Anspruch 7, dadurch gc-

kennzeichnet, daß die Bezugssignalgeneratoreinrichtungen (200) zusätzlich das vierte Paar von Induktoreinrichtungen (152,175) parallel derart erregen, daß sich die jeweiligen Induktivitäten differenziell in Abhängigkeit von der Richtung der Drehabweichung der zweiten Flügelelemente (150, 151) gegenüber dem vierten Paar von Induktoreinrichtungen (172, 175) ändern, und daß zweite in Serie geschaltete Meßfühlereinrichtungen (174,177) auf das vierte Paar von Induktoreinrichtungen (172,175) ansprechen, um ein zweites, eine reversible Phase aufweisendes Wechselspannungssteuersignal zu erzeugen, dessen Phase durch die Richtung der Drehabweichung gegenüber dem vierten Paar von Induktoreinrichtungen (172,175) bestimmt ist und daß die ersten und zweiten in Serie geschalteten Meßfühlereinrichtungen (170, 167, 174, 177) miteinander gekoppelt sind, um ein eine vergrößerte Amplitude und eine reversible Phase aufweisendes Wechselspanntingssteuersignal zu erzeugen, das gegenüber einer reinen Translationsbewegung der zweiten Flügelelemente (150,151) unempfindlich ist

9. Kreiselkompaß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch erste auf das Steuersignal von den Abgriffeinrichtungen (186) ansprechende Demodulatoreinrichtungen (205) eine Widerstands-Kondensator-Parallelschaltung enthaltende Signalformungs-Netzwerkeinrichtungen (220, 221,222), die auf die ersten Demodulatoreinrichtungen (205) ansprechen und erste Modulatoreinrichtungen (225) zur Lieferung eines modulierten Signals in Abhängigkeit von den Signalformer-Netzwerkeinrichtungen (220,221,222).

10. Kreiselkompaß nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch erste Kompensationsimpedanzelemente (202) im Nebenschluß längs der Ausgangsanschlüsse der Abgriffeinrichtungen (186) und zweite Kompensationsimpedanzelemente (228) in Serienschaltung zwischen den ersten Modulatoreinrichtungen (225) und den Drehmomentgebereinrichtungen (185).

11. Kreiselkompaß nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignalgeneratoreinrichtungen (200) den ersten Demodulatorein richtungen (205) und den ersten Modulatoreinrichtungen (225) ein Bezugssignal zuführen und die ersten Hauptgriffeinrichtungen (186) und die Drehmomentgcbereinrichtungen (185) speisen.

12. Kreiselkompaß nach einem der Ansprüche 9—11, gekennzeichnet durch erste Schalterelemente (Si) mit einem ersten Eingangsanschluß (233) zur Zuführung des Ausganges der Signalformer-Netzwerkeinrichtungen (220, 221, 222) an Integratoreinrichtungen (239), Einrichtungen (S2) zum Rücksetzen der Integratoreinrichtungen (239), Summiereinrichtungen (244), die mit einem ersten Eingangsanschluß (243) an die Integratoreinrichtungen (239) angeschaltet sind, und zweite Schalterelemente (S3) zur Zuführung des Ausganges der Summiereinrichtungen (244) an die Antriebseinriehtungen (81).

13. Kreiselkompaß nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Geschwindigkeitssignal-Generatoreinrichtungen (252), die auf die Antriebseinriehtungen (81) ansprechen und das Geschwindigkeitssignal an einen zweiten tüingangsanschluß (246) der Summiereinrichtungen (241Miefern.

14. Kreiselkompaß nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Funktionsgeneratoreinrichtungen (241) zur Modifikatioi Mes Geschwindigkeitssignals mit einer Funktion der örtlichen Breite zur Zufuhrung an einen zweiten Eingangsanschluß (234) der ersten Schaltereiemente (S 1).

15. Kreiselkompaß nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch zweite Modulatoreinrichtungen

(247) in Serienschaltung zwischen den Summiereinrichtungen (244) und den zweiten Schalterelementen (S3), zweite Demodulatoreinrichtungen (250) in Serienschaltung zwischen den Geschwindigkeitssignalgeneratoreinrichtungen (252) und den Summiereinrichtungen (244), wobei die Bezugssignalgeneratoreinrichtungen (200) ein Bezugssignal an die zweiten Modulatoreinrichtungen (247) und an die zweiten Demodulatoreinrichtungen (250) liefern und die Abis griffeinrichtungen (186), die Drehmomentgebereinrichtungen (185), die Antriebseinriehtungen (81) und die Geschwindigkeitsgeneratoreinrichtungen (252) speisen.

16. Kreiselkompaß nach einet;, der Ansprüche 12—15, gekennzeichnet durch Zeitstewreinrichtungen (260), die während einer ersten Betriebsweise des Kreiselkompasses die Integrator-Rücksetzeinrichtungen (S 2) für ein erstes vorgegebenes Zeitintervall betätigen.

17. Kreiselkompaß nach Ansprach 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtungen (260) während einer zweiten Betriebsweise des Kreiselkompasses, die auf die erste Betriebsweise folgt, die Integrator-Rücksetzeinrichtungen (S 2) abschalten

JO und die Integrationseinrichtungen (239) in Betrieb setzen, um den Ausgang der Signalformer-Netzwerkeinrichtungen (220, 221, 222) für ein zweites vorgegebenes Zeitintervall zu integrieren, um ein integriertes Ausgangssignal zu erzeugen.

18. Kreiselkompaß nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet daß die Zeitsteuereinrichtungen (260) während einer dritten auf die zweite Betriebsweise folgenden Betriebsweise des Kreiselkompasses und ffir ein drittes vorgegebenes Zeitintervall die zweiten Schalterelemente (S3) leitend machen und das integrierte Ausgangssignal den Antriebseinriehtungen (81) zuführen sowie die ersten Schalterelemente ('S 1) betätigen, um lediglich den zweiten Eingangsanschluß (234) der ersten Schalterelemente (Si) der- art anzuschalten, daß der Ausgang der Funktionsgeneratoreinrichtungen (241) den Integratoreinrichtungen (239) zugeführt wird.

19. Kreiselkompaß nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtungen (260) eine zumindest einmalige Wiederholung der ersten, zweiten, dritten Betriebsweisen in vierten, fünften uno sechsten vorgegebenen Zeitperioden durch den Kreiselkompaß bewirken, die auf die dritte vorgegebene Zeitperiode folgen.