DE2800861A1

DE2800861A1 - Kreiselkompass

Info

Publication number: DE2800861A1
Application number: DE19782800861
Authority: DE
Inventors: Willis Guy Wing
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1977-01-10
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1978-07-13
Also published as: IT1206669B; FR2377029A1; US4109391A; FR2377029B1; DE2800861C2; NL7800306A; GB1555286A; JPS5389463A; JPS6125083B2; IT7847556A0

Description

Patentanwälte Dip5.-Ing. Cürt Wallach ·> Dipl.-lng. ΘϋηίΙ^ΟΙίδΦ

2 8 O Q 8 6 1 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 10. Januar I978

Unser Zeichen: l6 120 -

Sperry Rand Corporation
New York, USA

Kre iselkompaß

608828/0987

Patentanwälte Dip:.-Ing. Cυrt Wallach

Dipl.-Ing. 6ünther Koch

2800861 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · KaufingerstraBe 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 10. Januar I978

Unser Zeichen: 16 120 - Fk/Ne

Sperry Rand Corporation New York, USA

Kreiselkompaß

Die Erfindung bezieht sich auf Kreiselkompasse für ■Vermessungszwecke und insbesondere auf tragbare Kreiselkompasse mit Einrichtungen zur schnellen Ausrichtung der Kompasse bezüglich der geographischen Nordrichtung.

Die Genauigkeit bekannter Kreiselkompasse sowie die Möglichkeit, eine schnelle Ausrichtung mit der Nordrlchtung zu erzielen, wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 2 646 448 der gleichen Anmelderin diskutiert. In dieser Offenlegungsschrift ist ein, verglichen mit bekannten Kreiselkompassen verbesserter Kreiselkompaß beschrieben, der eine schnellere Ausrichtung und größere Genauigkeit ergibt.

Das mit dem Kreiselkompaß dieser Offenlegungsschrift verfolgte Ziel besteht darin, ein automatisches sich selbst ausrichtendes Miniatur-Azimut-Bezugsgerät zu schaffen,das eine schwimmend pendeiförmig aufgehängte Kreiselkompaßeinrichtung für die schnelle Bestimmung der geographischen Nordrichtung verwendet.

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Eine schnelle Ausrichtung mit der Nordrichtung ausgehend von einem anfänglich fehlausgerichteten Zustand wird in iterativer Weise durch ein der Vertikalachse zugeordnetes magnetisches Drehmomentgeber-Abgriff-System durchgeführt, das mit einer Dual-Servoschleifensteuerung für die schnelle Ausrichtung des Systems zusammenwirkt.

Das schwimmende Meßinstrument ist pendeiförmig, so daß die Azimutbewegung des Schwimmerteils durch den Vertikalachsen-Drehmomentgeber anstatt durch einen Horizontalachsen-Drehmomentgeber gesteuert werden kann. Das von dem Vertikalachsen-Drehmomentgeber erzeugte Drehmoment ist proportional zur Drehrate des schwimmenden Meßelementes um die Horizontalachse senkrecht zur Drehachse, so daß im Fall einer fehlenden Drehung des Meßelementes um diese Achse bezüglich der Vertikalen das angelegte Drehmoment ein Maß der Drehachsen-Winkelabweichung von der Nordrichtung ist und dieses Maß kann bei der Bestimmung des Antriebswinkels verwendet werden, der erforderlich ist, um den Nordrichtungsfehler zu verringern. Die Kombination der Bauelemente ist in einem Nachführungs-Gehäuse eingeschlossen, das einen Servoantrieb um die Vertikalachse aufweist. Das Nachführungs-Gehäuse wird aufeinanderfolgend während des Nordsuch-Betriebs in Azimutrichtung angetrieben, so daß es das Bezugselement für die Messung der Peilwinkel bezüglich der geographischen Nordrichtung ist.

Der Kreiselkompaß gemäß der genanten deutschen öffenlegungsschrift 2 246 448 behllt die wesentlichen Vorteile bekannter Kreiselkompasse bei, ergibt jedoch wesentliche zusätzliche Vorteile: Er behält die Vorteile des vollständigen Fehlens mechanischer oder elektrischer Verbindungen zu dem schwimmenden Meßelement bei, so daß sich eine hohe Genauigkeit und ein Schwimmen in einer eine freie Oberfläche aufweisenden Flüssigkeit in einer selbstkompensierenden Anordnung ergibt, die keine Temperatur- oder ähnliche Steuerungen erfordert. Das Einschwingen auf die geographische Nordrichtung wird hin-

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sichtlich der Genauigkeit und der für das Einschwingen erforderlichen Zelt stark verbessert. Eine relativ grobe anfängliche Nordausrichtung ist annehmbar und der örtliche Breitengrad muß nicht genau bekannt sein. Weil die grundlegende Betriebsart des Systems automatisch ist, benötigt die Bedienungsperson nur geringe Kenntnisse und sie kann in kurzer Zeit eingeübt werden, damit genaue Ergebnisse erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreiselkompaß der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die wesentlichen Merkmale und die guten Betriebseigenschaften des Kreiselkompasses gemäß der deutschen Offenlegungsschrlft 2 246 448 beibehalten werden und bei dem eine noch größere Ausrichtgeschwindigkeit des Kompasses zusammen mit einer verbesserten Genauigkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Instrumente, die In wirtschaftlicher Weise bei der kommerziellen Vermessung beispielsweise von Bergwerken oder Tunnels verwendet werden, müssen sich für eine schnelle Anwendung eignen, um vollständig wettbewerbsfähig zu sein. Instrumente zur Zielerfassung und Artillerie-Zielsuche werden oft in schwierigen Anwendungsbedingungen verwendet und sie müssen In ähnlicher Weise dazu geeignet sein, schnell genaue Vermessungsdaten zu liefern.

Es 1st verständlich, daß, wenn die anfängliche Zielrichtung des Instrumentes sehr weitgehend richtig ist, die für einen endgültigen Abgleich erforderliche Zeit sehr weit verringert wird. Beispielsweise wird Im Fall des vorstehend beschriebenen bekannten Kreiselkompasses der Winkel zur Nordrichtung gemessen

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und es erfolgt ein Servoantrieb über den gemessenen Winkel, um diesen Fehlerwinkel im wesentlichen auf 0 zu verringern. Für große Anfangs-Fehlerwinkel ist eine aufeinanderfolgende Reihe von Messungen und Antriebsvorgängen erforderlich. Wenn andererseits der anfängliche Fehlerwinkel klein ist, würde ein einziger Meßvorgang und ein einziger Antriebsvorgang ausreichend sein, um eine genaue Ausrichtung zu erzielen.

Erfindungsgemäß kann die grobe anfängliche Ausrichtung bezüglich der Nordrichtung durch die Verwendung einer Magnetflußsonde erzielt werden. Bei einer richtigen Korrektur der örtlichen Mißweisung sind die Magnetfeldsondendaten ausreichend genau, um eine grobe Ausrichtung sehr schnell bei lediglich geringfügiger Vergrößerung der Kompliziertheit des Kompasses zu erzielen. Weiterhin kann die Magnetflußsondensteuerung die grobe Ausrichtung während der Zeitperiode bewirken, die üblicherweise lediglich zum Antrieb des Kreiselrotors auf die normale Betriebsgeschwindigkeit verwendet wird, so daß die Betriebszeit weiter verringert wird.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Kreiselkompaß umfaßt Halterungseinrichtungen mit äußeren Gehäuseteilen, in den äußeren Gehäuseteilen angeordnete Nachführungs-Behälterteile, die um eine normalerweise vertikale Achse drehbar gelagert sind, in den Nachführungs-Behälterteilen angeordnete Schwimmkreisel-Baugruppenteile, die durch Auftriebskräfte lediglich durch eine Flüssigkeit gehaltert sind, die sich in den Nachführungs-Behälterteilen befindet, Kreiselrotorelemente, die um eine normalerweise horizontale Achse in den Schwimmkreiselbaugruppenteilen drehbar gelagert sind, Winkelabgriffeinrichtungen, die auf die Differenz zwischen der Azimutposition der Schwimmkreisel-Baugruppenteile und der Nachführungs-Behälterteile ansprechen und ein erstes Steuersignal an Ausgangsanschlüssen der Abgriffe inrichtungen erzeugen, Drehmoment-Einrichtungen, die auf das erste Steuersignal ansprechen und dauernd die Schwimmkreisel-rBaugruppenteile neu einstellen, um die Differeiz im

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wesentlichen auf O zu verringern, in den Nachführungs-Behälterteilen gehalterte Magnetfluß-Sondeneinrichtungen zur Lieferung eines zweiten Steuersignals an Ausgangsanschlüssen der Magnetfluß-Sondeneinrichtungen, Antriebseinrichtungen, die selektiv auf das erste oder zweite Steuersignal ansprechen, um die Nachführungs-Behältereinrichtungen anzutreiben, Zielbetrachtungseinrichtungen, die frei drehbar gegenüber den Nachführungs-Behälterteilen gelagert sind, und Anzeigeeinrichtungen, die auf die Differenz zwischen der Azimut-Positlon der Nachführungs-Behälterteile und den Zielbetrachtungseinrichtungen ansprechen.

Vorzugsweise kann die Ortsmißweisung von der Bedienungsperson auf der Kenntnis des Erdmagnetfeldes des örtlichen geographischen Bereiches eingestellt werden, wobei dieser Wert beispielsweise aus gedruckten Tabellen entnommen werden kann. Andererseits hat der erfindungsgemäße Kreiselkompaß den Vorteil, daß er sein eigenes Maß der Ortsmißweisung ermitteln kann; dies erfordert lediglich, daß ein Betriebsablauf durchgeführt wird, bei dem der gesamte Vorgang von der Kreiselkompaß-Betriebsart abhängt und die Differenz zwischen der auf diese Weise ge wonnenen angenäherten Nordrichtung und der von der Magnetflußsonde angezeigten Nordrichtung wird als Ofctsmißweisung verwendet. Es ist zu erkennen, daß diese Selbstbestimmung der Ortsmißweisung für einen bestimmten Bereich zu einer Zeit erfolgen muß, zu der die hierfür erforderliche relativ lange Betriebsperiode akzeptiert werden kann. Sobald ein genauer Wert der Ortsmißweisung für den speziellen Bereich gewonnen wurde, kann eine annehmbare Bestimmung der wahren Nordrichtung in wenigen Sekunden unter Verwendung der Magnetfeldsonde allein gewonnen werden. Die Genauigkeit dieser Bestimmung ist In vielen Fällen genau, ohne daß es erforderlich ist, auf einen Kreiselkompaß-Betrieb zu warten.

Es ist verständlich, daß der Kreiselkompaß in einer Vielzahl von Vermessungsanwendungen verwendet werden kann. Beispielsweise kann -er als Alternative zur Verwendung eines üblichen Vermessungsfernrohres oder eines Theodoliten optische oder andere Entfernungsmesser aufweisen.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansieht einer Ausführungsform des Kreiselkompaßjim für eine Anwendung bereiten Zustand;

Fig. 2 einen Querschnitt, teilweise in Draufsicht eines Fernrohres, des Datengebers und der Steuerabschnitte des Kreiselkompasses nach Fig. Ij

Fig. j5 einen Querschnitt teilweise in Draufsicht der

Kreiselbaugruppe des Kreiselkompasses nach Fig. Ij

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil des Steuerabschnittes nach Fig. 2j

Fig. 5 eine bruchstückhafte Ansicht der Unterseiteber Kreiselbaugruppe nach Fig. J;

Fig. 6 eine teilweise fortgebrochene Draufsicht der Magnetflußsonde der Baugruppe nach Fig. J5j

Fig. 7 ein Schaltbild der elektrischen Bauteile und

ihrer Verbindungen für ein Dual-Schleifen-Servosystem, das den Kompaß für die anfängliche Magnetfluß-Sondenausrichtung der Kreiselbaugruppe verwendet, worauf eine abschließende Kreiselkompaß-Ausrichtung der Meßelemente des Kompasses erfolgt;

Fig. 8 ein Zeitdiagrammj

Fig. 9 eine Tabelle zur Erläuterung der programmierten Betriebsweise der Steuereinrichtung nach Fig. 7;

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Fig. 10 ein Schaltbild einer Schalter-Zeitgeberanordnung

zur Steuerung der Schalter nach Fig. 7 entsprechend dem Programm gemäß den Figuren 8 und 9;

Fig. 11 ein Schaltbild der Einrichtung für die Betätigung der Anzeige nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kreiselkompaß und läßt das allgemeine Aussehen erkennen, wenn dieser zur Anwendung vorbereitet ist. Der Kompaß weist ein übliches Fernrohr 1 (oder ein anderes Zielbetrachtungs- oder Vermessungsgerät) auf, das drehbar um eine allgemein horizontale Achse 4 und um eine allgemein vertikale Achse 2 verschwenkbar ist, wobei das Fernrohr in zwei gegenüberliegenden Halterungen befestigt ist, die außerdem in Fig. 2 zu erkennen sind. Die Halterungen j5 sind an einem Oberteil eines Datengeber-Abschnittes 5 befestigt, der unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wird. Der Datengeber-Abschnitt 5 ist an einer kreisförmigen Befestigungsplatte 6 gehaltert, die an Stativ-Füßen 10, 11 befestigt ist, deren Länge und Winkel in üblicher Weise einstellbar ist. Von der Befestigungsplatte 6 hängt ein Steuer-Abschnitt 9 herab, in dessen Inneren Steuerelemente angeordnet sind, die ausführlicher aus Fig. 2 zu erkennen ist. Unter dem Gehäuse des Steuer-Abschnittes 9 ist ein Verlängerungsabschnitt 12 befestigt, der eine Kreiselbaugruppe einschließt, die weiter unten anhand der Fig. ;5 erläutert wird.

Die Steuerung des Kreiselkompasses und die Darstellung von hierdurch erzeugten Daten wird hauptsächlich durch das Steuerchassis 14 beeinflußt. Im allgemeinen ist der Kreiselkompaß batteriebetrieben, wobei das Chassis 14 mit einer Zugangstür 15 versehen ist, so daß Batterien eingesetzt oder ersetzt werden können. Ein Betriebsartenschalter, der die Betriebsart des Kreiselkompasses bestimmt, ist bei 16 vorgesehen und dieser Schalter ermöglicht das Einschalten des Kreiselkompasses, das Laden eingebauter Batterien oder den Betrieb aus eingebauten

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Batterien oder aus einer äußeren Spannungsquelle. Der Zustand der eingebauten Batterie kann an einem üblichen elektrischen Meßinstrument 22 angezeigt werden. Der örtliche Breitengrad wird manuell in den Kreiselkompaß mit Hilfe eines Drehknopfes 21 (der mit einem Potentiometer verbunden ist) eingegeben, der mit einem Index 21a zusammenwirkt, wie dies noch näher erläutert wird. Verschiedene Zustande-Anzeigelampen können vorgesehen sein, beispielsweise eine Lampe 17, die anzeigt, daß der Kreiselkompaß eingeschaltet ist, eine Lampe 18, die anzeigt, daß der Kompaß betriebsbereit ist ist, und eine Lampe 20, die einen fehlerhaften Betrieb oder eine Fehlausrichtung anzeigt. Nach einem geeigneten Zeitintervall wird die gewünschte Azimut-Anzeige von einer Zahlenanzeige I9 geliefert.

Die kreisförmige Befestigungsplatte 6 ist mit einer Libelle 8 versehen, damit die Bedienungsperson zu Anfang die Platte 6 durch Einstellen der Stativfüße 10, 11 in üblicher Weise ausrichten kann. Wie dies noch erläutert wird, werden bestimmte in den Abschnitten 5, 9 und 12 erzeugte Signale über ein Mehrleiter-Kabel 15 dem Chassis 14 zugeführt. Andere Signale und Betriebsleistungen können über das gleiche Kabel IJ von dem Chassis 14 zu dem Kreiselkompaß-Vermessungsgerät geführt werden, d.h. an die Bauteile in den Abschnitten 5, 9 und 12.

Wie es insbesondere aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist das Fernrohr 1 um die horizontale Achse 4· drehbar gelagert und ist mit Hilfe der Halterungen 3 über einer oberen Platte 30 des Datengeber-Abschnittes 5 gehaltert, wobei diese Platte 30 eine Mittelöffnung aufweist, die durch einen Zugangsdeckel 31 geschützt ist. Von der Platte 30 aus erstreckt sich eine zylindrische Hülse nach unten, die an der oberen Platte 30 durch übliche Befestigungsmittel 33 befestigt ist. Die obere Befestigungsplatte 30 und die zylindrische Hülse 32 bilden einen Teil eines Gehäuses für den Datengeber-Abschnitt 5, wobei dieses Gehäuse das obere Ende einer Welle 35 umgibt, die einen beweglichen Teil eines Selsyn oder eines anderen Datengebers von üblicher Art trägt.

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Die Welle 35 dient der Erfüllung verschiedener primärer Funktionen des Kreiselkompasses, weildie Welle 35 mit dem Geber des Datengeber-Abschnittes 5 und mit den Steuerelementen des Steuerabschnittes 9 zusammenwirkt und weil (wie es weiter unten anhand der Fig. 3 noch besser zu erkennen ist) die Welle einen Träger für die Kreiselelemente der Kreiselbaugruppe bildet. Die

Die schalenförmige Befestigungsplatte 6 trägt ein in der Mitte angeordnetes Kugellager 43, in dem die Welle 35 drehbar ist. Die Welle 35 ist zusätzlich in einem Kugellager 86 gelagert, das sich in dem Steuerabschnit 9 befindet, wie dies noch näher erläutert wird. Die Welle 35 ist daher frei drehbar gelagert und trägt den Rotor des Datengeber-Abschnittes 5* so daß dieser um die Vertikalachse 2 drehbar ist. Zu diesem Zweck ist die obere Platte 30 des Datengeber-Abschnittes 5 mit einer öffnung versehen, in der ein Teil eines Kugellagers 34 angeordnet ist, dessen zweiter Teil auf dem oberen Ende(der Welle 35 befestigt ist. Ein Teil des Datengebers ist durch ein schalenförmiges Teil 4o gehaltert, das außerdem einen unteren Teil des Gehäuses des Abschnittes 5 bildet. Das schalenförmige Element 40 weist eine Mittelöffnung auf und ist frei drehbar mit Hilfejeines Kugellagers 41 an der Welle 35 gelagert. Auf diese Weise können der Rotor des Datengeber-Abschnittes 5 und das Fernrohr 1 durch die Bedienungsperson manuell in Azimutrichtung gedreht werden.

Es sind Einrichtungen zur elektrischen Messung des Winkels zwischen der Welle 35 und der Justierlinie des Fernrohres 1 vorgesehen. Diese Meßeinrichtungen schließen einen Selsyn oder einen anderen üblichen Datengeber ein, der zwischen der oberen Platte 30 und dem schalenförmigen Teil 40 liegt. Die übliche magnetische Struktur 36 eines mechanisch unabhängigen Abschnittes des Selsyn ist an der Welle 35 befestigt und dreht sich mit dieser zusammen mit einer kreisringförmigen Selsyn-Wlcklung 37. Der zweite Teil des Selsyns, der relativ gegenüber seinem ersten Abschnitt drehbar ist, ist durch das sohalenförmige Element 40 in der zylindrischen Hülse 32 festgeklemmt.

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Die magnetische Struktur 39 dieses zweiten Abschnittes des Selsyn wird durch das sehalenförmige Element 40 gegen einen kreisringförmigen Plansch auf der Innenoberfläche der zylindrischen Hülse 32 eingeklemmt. Die kreisringförmige magnetische Struktur 39 und die von dieser getragene kreisrlngfSrmige Selsyn-Wicklung 38 sind daher gegenüber der Welle 35 beweglich und sie werden bewegt, wenn die Bedienungsperson das Fernrohr 1 in Azlmutrichtung dreht.

Der Steuerabschnitt 9 schließt eine zylindrische Hülse oder ein äußeres Gehäuse 44 ein, das sich von der Befestigungsplatte 6 aus nach unten erstreckt und an dieser mit Hilfe üblicher Befestigungseinrichtungen 60 befestigt ist. Der Steuerabschnitt 9 schließt einen unteren Teil der Welle 35 ein. Wie dies weiter oben erwähnt wurde, ist die Welle 35 mechanisch in dem Steuerabschnitt 9 gelagert, wobei diese Lagerung teilweise durch ein Kugellager 43 erfolgt., das in einer geeigneten Öffnung in der Befestigungsplatte 6 eingesetzt ist. Eine weitere Halterung ergibt sich in dein unteren Teil der Fig. 2 durch eine Zwischenplatte 85, die an der Innenoberfläche des äußeren Gehäuses 44 mit Hilfe üblicher Befestigungseinrichtungen 88 befestigt ist. Eine in der Zwischenplatte 85 vorgesehene Öffnung nimmt ein Kugellager 86 auf, das ebenfalls die Welle 35 lagert.

Wie dies in den Figuren 2 und 4 gezeigt ist, haltert die Welle ein Anschlag- und Sektor-Zahnradteil 45, das mit einem Zahnritzel 63 in Eingriff steht, wobei das Zahnradteil 45 eine an der Welle 45 mit Hilfe einer Schraube 45 befestigte Nabe aufweist. Auf einer Seite dss Zahnrad teils 45 sind Zähne angeordnet, die ein Sektorzahnrad 59 bilden, das mit dem Zahnritzel 63 kämmt; auf der gegenüberliegenden Seite des Zahnradteils 45 befindet sich ein bogenförmiger Schlitz 49a. Ein Anschlagteil in Form einer vertikalen Stange 49 erstreckt sich durch den bogenförmigen Schlitz 49a, wobei die Stange 49 durch Haltearme 47, 48 gehaltert ist, die an dem äußeren Gehäuse

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befestigt sind. V/eil der Mittelpunkt der den Schlitz 49a bildenden Bögen mit der Drehachse der Welle 35 zusammenfällt, kann sich das Zahnradteil 45 um einen begrenzten Winkel drehen, der durch die Winkelerstreckung des Schlitzes 49a bestimmt ist.

Das Ritzel 63 ist an einer vertikalen Welle 62 befestigt, die in jeweiligen Kugellagern 61 und 89 gelagert ist, die in öffnungen der Befestigungsplatte 6 und der Zwischenplatte 85 befestigt sind. Die Welle 62 (und damit auch der Zahnradsektor 59) werden gedreht, wenn ein Motor 8l durch die Zuführung geeigneter Steuersignale an die Motorleitungen 80 angesteuert wird. Zu diesem Zweck weist eine Welle 82 des Motors 8l eine Getriebeschnecke 83 zum Antrieb eines damit zusammenwirkenden Schneckenzahnrades 68 auf, so daß die Welle 62 gedreht wird. Damit der Motor 8l nicht überlastet wird, wenn die Anschlagstange 49 eine ihrer Endstellungen erreicht, ist eine Rutschkupplung zwischen dem Zahnrad 68 und der Welle 62 vorgesehen. Die Rutschkupplung schließt eine kreisringförmige Stirnplatte 70, die durch einen Kerbstift 69 unterhalb des Zahnrades 68 an der Welle 62 befestigt ist, eine zweite kreisringförmige Stirnplatte 67, die die Welle 62 oberhalb des Zahnrades 68 umgibt und einen Eundring 65 ein, der bei 64 an der Welle 62 befestigt ist und eine untere Oberfläche aufweist, um eine Schraubenfeder 66 gegen die obere Oberfläche der Stirnplatte 67 zusammenzudrücken. Das Zahnrad 68 und die Welle 62 drehen sich normalerweise zusammen. Wenn der mechanische Endanschlag jedoch erreicht ist (d.h. wenn die Stange 49 eine ihrer Extremstellungen erreicht) dreht sich die Welle 62 nicht mehr weiter und das Zahnrad 68 treibt die Welle 62 nicht mehr an. Ein üblicher Ratengenerator oder ein Tachometer (nicht in Fig. 2 gezeigt) ist auf der Welle 82 hinter dem Gehäuse des Motors 8l befestigt und liefert ein Raten-Ausgangssignal an Leitungen 79> wie dies noch näher erläutert wird.

Die Welle 35 erstreckt sich in den Kreiselkompaß-Abschnitt 12 nach Fig. 3 und trägt eine allgemein zylindrische abgedichtete

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Behälter-Baugruppe, die zusammenpassende Schalentelle 104 und 112 aufweist, die durch ein Bodenende 119 abgeschlossen sind und eine schwimmende Kreiselkompaß-Baugruppe einschließt. Im einzelnen ist eine obere Deckplatte 101 dieser abgedichteten Nachführungs-Baugruppe an dem unteren Ende der Welle 35 durch eine Gewindeschraube 100 befestigt, die durch eine Nabe 102 der Platte 101 hindurch und in die Welle 35 verläuft. Der obere zylindrische Behälterteil 104 der Nachführungs-Baugruppe ist mit Hilfe irgendwelcher üblicher Einrichtungen bei 103 an der Platte 101 befestigt und erstreckt sich von dieser nach unten in dem äußeren Gehäuse 44, das die Form einer Kegelstumpf-Hülse mit einer eine öffnung aufweisenden Platte 120 am unteren Ende aufweist.

In den Teilen 104, 112 ist die Kreiselkompaß-Baugruppe angeordnet, die in einer geeigneten Kreisel-Auftriebs-Schwimmflüssigkeit schwimmt, die das Innere der Teile 104, 112 bis zu dem bei 108c angedeuteten Pegel füllt. Das den Kreisel umschließende Schwimmerelement schließt eine Deckplatte 107 mit der Form eines flachen Kegels ein, die an der Oberseite eines Mantels 108 befestigt ist, wobei die obere Oberfläche der Platte 107 die elektrisch aktiven Elemente eines elektromagnetischen Abgriffes 105 und eines elektromagnetischen Drehmomentgebers 106 trägt. Diese Elemente können einzelne übliche Einrichtungen zur Messung des Fehlers der Position der Platte 107 (und damit der Hülse 108) gegenüber der Welle und den Teilen 104, 112 sein und eine Drehmomentgeber-Einrichtung einschließen, die diesen Fehler auf 0 verringert. Die integrierte Abgriff- und Drehmomentgebereinrichtung der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 2 646 448 kann für diesen Zweck Anwendung finden.

Übliche nicht gezeigte Einrichtungen zur Zentrierung der Hülse 108 innerhalb der Behälterabschnitte 104, 112 können weiterhin vorgesehen sein, wenn dies erwünscht ist. An der konischen Deckplatte 107 des Schwimmerelementes ist die sich nach unten erstreckende dünnwandige Hülse 108 befestigt, die

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einen abgedichteten Teil des Schwimmerelementes bildet und eine allgemein zylindrische Form aufweist. In dieser Hülse 108 ist eine normalerweise horizontale Tragplattform I09 ausgebildet. Das Schwimmerelement wurd durch eine dünnwandige symmetrische halbkugelförmige Schale II5 vervollständigt, die an der zylindrischen Hülse I08 an der Tragplattform I09 befestigt ist.

Ein kreisringförmiger verdickter Teil 111 des Teils 104 erstreckt sich nach innen in Richtung auf die zylindrische Hülse 108, so daß ein kleinerer kreisringförmiger Spalt 108b zwischen der zylindrischen Hülse I08 und dem Teil 111 gebildet wird. Weil das Innere der Behälterteile 104, 112 mit der Auftriebsflussigkeit bis zu dem Pegel 108c gefüllt ist, enthält dieser Spalt lo8b ebenfalls diese Flüssigkeit. Es ist eine Vielzahl bekannter Möglichkeiten zur Zuführung elektrischer Betriebsleistung für den Antrieb des Kreiselrotors 110 möglich, unter Einschluß biegsamer Leitungen. Weil diese Techniken gut bekannt sind, ist keine besondere Ausgestaltung in Fig. 5 gezeigt, damit sich eine möglichst einfache Zeichnung ergibt. Es ist jedoch für den Fachmann erkennbar, daß eine Vielzahl von elektrisch leitenden Elektroden in den gegenüberliegenden elektrisch isolierenden Oberflächen vorgesehen sein kann, die den Spalt l08b bilden, so daß, wenn eine elektrisch leitende Auftriebsflüssigkeit verwendet wird, die elektrische Betriebsleistung von dem Steuerchassis 14 über den Spalt 108b geleitet werden kann, um den Kreiselrotor anzutreiben, ohne daß Halte-Drehmomente auf das Meßinstrument ausgeübt werden. Es ist zu erkennen, daß das obere Ende des schmalen Spaltes 108b etwas unter dem normalen Pegel 108c der Auftriebsflüssigkeit endet. Hierdurch werden irgendwelche »achteilige Drehmoment-Effekte auf Grund von Oberflächen-Spannungseffekten vermieden, die auftreten wurden, wenn sich der Spalt l08b weiter nach oben erstrecken würde. Zur Zuführung der Auftriebsflüseigkeit, die benötigt wird, um den erweiterten Teil 108a oberhalb des Spaltes 108b zu

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füllen, ist ein großer Flussigkeitsvorratsbehälter 121 in dem Teil 112 vorgesehen.

Eine öffnung in der Tragplattform I09 nimmt den Kreiselrotor 112 auf, der auf einer Welle 114 in mit Abstand angeordneten Jochen Ilj5 drehbar gelagert ist, die an der Tragplattform 109 befestigt sind, wobei sich die Weile 13.4 normalerweise im wesentlichen in einer horizontalen Ebene erstreckt, wenn der Kreiselkompaß in Betrieb ist. DenMotor 110 umgibt eine magnetische Abschirmung 110a, die eine im allgemeinen ähnliche Form wie der Rotor aufweist. Die Abschirmung 110a ist im Hinblick auf die große Nähe des Kreiselmotors zu einer Magnetflußsonde 1^3 vorteilhaft, wobei die Funktion dieser MagnetfluSsonde noch näher erläutert wird. Obwohl die dargestellte Form der Abschirmung 110a geeignet ist, ist es bekannt, daß eine vollständig kugelförmige Abschirmung im Hinblick auf Drehmomente besser ist, die durch äußere Magnetfelder erzeugt werden und eine derartige vollständig kugelförmige Abschirmung kann leicht eingesetzt werden.

Eine grobe Zentrierung und Arretierung des Schwimmerelementes beim Transport wird durch die Verwendung eines in der Mitte angeordneten Anschlages erzielt, der an der Bodenwand II9 des Nachführungs-Behälterteils 112 befestigt ist. Der Anschlag besteht aus einem kurzen Rohrstück II7, das an der Wand II9 befestigt ist und von dieser nach oben vorspringt und eine zylindrische Bohrung 118 aufweist, die mit Spiel einen in der Mitte angeordneten Stift II6 aufnimmt, der von der halbkugelförmigen Schale 115 nach unten in die Bohrung 118 vorspringt.

Die schwimmende Kreiselkompaß-Baugruppe weist einen neutralen Auftrieb in der hermetisch abgedichteten SchwimmerschaIe auf, die hauptsächlich aus der konischen Deckplatte 10?, der dünnwandigen zylindrischen Hülse lOS und der halbkugelförmigen Schale II5 besteht, wobei jedes dieser Teile aus einem ein geringes Gewicht aufweisenden Material hergestellt sein kann,

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wie z.B. aus glasfaserverstärktem geformten Epoxy-Kunststoffmaterial. Die abgedichtete Sehale kann mit einer Atmosphäre aus einer Mischung von Gasen unter Einschluß von Helium gefüllt sein, wobei diese Mischung so ausgelegt ist, daß Luftreibungsverluste des Kreiselrotors 110 verringert werden und ein Wärmekühlweg von dem Rotor zum Äußeren des Kompaß gebildet wird. Das Gewicht der schwimmenden Meß-Baugruppe, die den Kreiselrotor 110 einschließt, und die Dichte der Auftriebsflüssigkeit in dem Vorratsbehälter 121 und dem Spalt 108b ist so ausgewählt, daß die Außenoberfläche der konischen Deckplatte 107 normalerweise oberhalb der oberen Oberfläche der Flüssigkeit am Pegel 108c liegt. Die Form und der Scheitelwinkel der Platte 107 sind zweckmäßigerweise so angeordnet, daß kondensierte Tropfen von der Platte 107 herunterfallen. Auf diese Weise wird die Oberfläche der Platte 107 automatisch von irgendwelchen Flüssigkeitstropfen befreit, die sich an dieser Stelle ansammeln könnten, beispielsweise während des Transportes des Kreiselkompasses.

Die Pendeleigenschaften der schwimmenden Kreiselkompaß-rMeßbaugruppe sind auf einen normalen Wert dadurch angestellt, daß der KreiselEotor 110, in dem die größte Masse der Baugruppe konzentriert ist, unter den Auftriebsmittelpunkt der Flüssigkeit gelegt ist. Änderungen der Temperatur, die eine Zusammenziehung oder Ausdehnung der Auftriebsflüssigkeit bewirken, bewirken lediglich, daß das zum Auftrieb gebrachte Volumen sich in direkter Proportion zur Änderung der Flüssigkeitsdichte ändert, so daß die Schwimmerbaugruppe in einer im wesentlichen konstanten Position gegenüber der Deckplatte 101 des Nachführungs-Gehäuses verbleibt. Auf diese Weise wird eine ausgeglichene Auswirkung hervorgerufen, bei der der Anstieg des Flüssigkeitspegels auf 108c mit ansteigender Temperatur im wesentlichen an das Absinken des Herausragens der Schwimmerbaugruppe über den Pegel 108c angepaßt ist, das durch die Verringerung der Flüssigkeitsdichte mit ansteigender Temperatur hervorgerufen wird, und umgekehrt. Die Höhenlage der

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Deckplatte 107 bezüglich der Platte 101 bleibt daher im wesentlichen über den Betriebstemperaturbereich des Kreiselkompasses konstant. Daher wird eine perfekte Schwimmwirkung ohne die Notwendigkeit irgendwelcher Temperatur-, Flüssigkeitsdichteoder Schwimmervolumen-Steuerung erzielt. Weiterhin ergibt sich keine relative Vertikalbewegung der Platte 107, die eine unerwünschte mechanische Unterbrechung in dem Abgriff 105 und dem Drehmomentgeber 106 hervorrufen könnte.

Die Magnetfeldsonde 133 spricht auf den magnetischen Erdfeldvektor an, um die Richtung dieses Vektors bezüglich einer Bezugsrichtung zu bestimmen, die den Teilen 104, 112 zugeordnet ist. Es sind Einrichtungen zur Eingabe des Ortsmißweisungs-WinkeIs in den Ausgang der Magnetflußsonde 133 für Korrekturzwecke vorgesehen. Obwohl die Magnetflußsonde 133 gemäß Fig. 3 unterhalb der unteren Wand II9 des Teils 112 angeordnet ist, kann sie an anderen Stellen innerhalb des Kreiselkompasses angeordnet sein.

An manchen Stellen innerhalb des Kreiselkompasses ist eine Y-förmige Magnetflußsonde, wie sie weitgehend bei üblichen Luftfahrt-Navigationssystemen verwendet wird, geeignet. Derartige Magnetflußsonden und diese verwendenden Systeme sind beispielsweise in der US-Patentschrift 2 383 461 sowie der deutschen Offenlegungsschrift 2 005 I09 beschrieben. Eine einzige Phase des dreiphasigen Ausganges einer derartigen Magnetflußsonde kann ohne weiteres bei dem hier beschriebenen Kreiselkompaß verwendet werden.

Es ist zweckmäßig, die Magnetflußsonde I33 konzentrisch um die drehbare Welle oder irgendein anderes axial angeordnetes Element anzuordnen, wie in Fig. 3. Zu diesem Zweck ist die Magnetflußsonde 133 kreisringförmig, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Eine derartige Magnetflußsonde schließt einen aus dünnem Blech bestehenden Ringkern 154 aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität ein, auf dem eine durchgehende Erregungswicklung 152 gewickelt ist, die durch einen

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Wechselstrom erregt wird, der den Leitungen I53 zugeführt wird, so daß der Kern I54 pro Periode zweimal magnetisch gesättigt wird. Weiterhin sind auf den Kern 154 zwei Abgriffwicklungen 151, I58 gewickelt, die diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Die Wicklungen 151, 158 sind gleich und weisen die gleiche Anzahl von Windungen auf. Entsprechend sind die Spannungen, die in den Wicklungen I51, I58 durch einen sich periodisch ändernden Erregungsfluß induziert werden, der durch die Erregungswicklung 152 erzeugt wird, bei Fehlen irgendeiner Erdfeld-Erregung des Kerns 154 bezüglich ihrer Größe gleich. Die Wicklungen I5I und 158 sind in entgegengesetzter Weise in Serie geschaltet, so daß die resultierende Spannung an den Anschlüssen I50, 159 bei Fehlen eines von außen angelegten einseitig gerichteten Magnetfeldes, wie z.B. des Erdfeldes gleich O ist.

Wenn ein einseitig gerichtetes Magnetfeld angelegt wird, das eine Komponente in Richtung des Pfeils I56 aufweist, so werden differentielle Spannungen den Wicklungen I5I, 158 induziert, die eine Frequenz aufweisen, die gleich dem Doppelten der Frequenz des Erregungsflusses ist und deren Phase der Richtung des angelegten einseitig gerichteten Feldes .entlang der Richtung des Pfeiles I56 entspricht. Dies heißt mit anderen Worten, daß die in Reihe geschalteten Wicklungen 15I, 158 eine Spannung an den Anschlüssen 150, I59 erzeugen, die sich sinusförmig mit dem Winkel zwischen der Richtung des einseitig gerichteten Magnetfeldes und der Ausrichtung 162 der Ebene der Wicklungen I5I, I58 ändert. Es ist bekannt, daß Magnetflußsonden, die diese Ausgänge erzeugen, Vorteile auf weisen, weil sie nicht in unerwünschter Weise magnetisiert werden und sehr dünn sind. Derartige Magnetflußsonden sind beispielsweise in der US-Patenteehrift 2 389 146 beschrieben.

Eine geeignete Art der Befestigung der Magnetflußsonde ist in den Figuren 5 und 5 zueeranen mit einer Anordnung zur Drehung der Magnetflußsonde 133 sur manuellen Eingabe der Ortemißweisung gezeigt. Eine kurze Welle ljS6 ist an der Boden

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wand 119 an einem Plansch I30 befestigt. Weiterhin ist an der Bodenwand II9 koaxial zur Welle 136 eine mit einer öffnung versehene Reibscheibe 131 befestigt, Die kreisringförmige Magnetflußsonde 133 ist durch eine kreisringförmige Scheibe 152 gehaltert, die einstückig mit einer Lagerhülse 135 ausgebildet ist. Die Magnetflußsonde 133 ist daher um die zylindrische Lageroberfläche IJk der Welle I36 drehbar gelagert. Die Scheibe Ij52 weist eine obere Stirnfläche 132a auf, die mit der Reibscheibe I3I zusammenwirkt, wobei die miteinander in Eingriff stehenden Reibflächen der Scheiben I3I und 1J52 bestrebt sind, die Scheibe I32 bezüglich der Scheibe 131 stationär zu halten. Wie es in Pig. 5 gezeigt ist, trägt ein vergrößerter Flansch I39 der Hülse 135 Winkelmarkierungen 141 (die 36O⁰ überdecken) auf der unteren Oberfläche, während ein vergrößertes Ende der Welle 1J56 eine Positions-Bezugsmarkierung 142 trägt. In einer kreisringförmigen Nut l4o der Welle 136 ist eine kreisringförmige Federunterlegseheibe I38 befestigt, die eine Kraft gegen eine innere Stirnfläche 137 des Flansches 139 ausübt. Die Federunterlegscheibe I38 drückt die Reibfläche 132a mit ausreichender Kraft gegen die Unterseite der Reibplatte 131* damit sich normalerweise keine unerwünschte Bewegung zwischen diesen Teilen ergibt, obwohl die Scheibe I32 (und damit die Magnetflußsonde I33) manuell leicht um die Achse der Welle 136 gedreht werden kann wenn die Bedienungsperson den vergrößerten Plansch 139 der Hülse 135 festhält.

Es ist für den Fachmann zu erkennen, daß die Magnetflußsonde 133 und der zugehörige Einstellmechanismus vollständig innerhalb des Gehäuses 44a angeordnet sein kann und daß eine Kompensationsdrehung der Magnetflußsonde direkt mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Servomotors erfolgen kann, der beispielsweise über eine ßetriebeverbindung mit der Hülse 135 iⁿ Eingriff steht, wobei die Stellung dieses Servomotors von dem Steuerchassis 14 aus gesteuert wird. Die Korrektur der Ortsmißweisung kann alternativ bei Verwendung einer festen'Magnetflußsonde 133 durch die Verwendung eines einstellbaren Sclieifers 242 eines Potentiometers 241 (Fig. 7) eingegeben werden,

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wobei das Potentiometer 241 in Winkelgeraden geeicht ist und mit einer geregelten positiven und negativen Spannung an den Anschlüssen 240a und 240b gespeist wird. Bei dieser Anordnung wird der Schleifer 242 eingestellt und der Servomotor 8l kann einen Antrieb über einen Winkel hervorrufen, der gleich der bekannten Ortsmißweisung ist, wobei dieser Vorgang auf die anfängliche Nulleinstellung des Ausganges der Magnetflußsonde 123 folgt. Während dieses Antriebs wird der Ausgang eines Tachometers 262 mit dem Eingang eines Integrators 233 verbunden und ein Kontakt 2j57 eines Schalters S-3 wird geschlossen, um eine Rückführung des Servomotor-Antriebswinkels zu erzielen.

Die Magnetflußsonde 133* der Drehmomentgeber I36 und der Abgriff 105 werden zusammen in einem Mehrschleifen-Steuersystem gemäß Fig. 7 verwendet, um den ebenfalls in Fig. 2 gezeigten Servomotor 81 zu betätigen. Wie dies weiter oben erwähnt wurde, kann der Motor 8l die Nachführungs-Behälterteile 104, 112 und damit den Abgriff I05 und den Drehmomentgeber I06 neu einstellen, Zu diesem Zweck liefert der Oszillator oder Bezugsgenerator 212 nach Fig. 7 ein Wechselstrom-Erregungssignal an den Abgriff 105. Das Fehler-Wechselstrom-Ausgangssignal dieses Abgriffs I05 wird an den Ausgangsanschlüssen längs eines Kondensators 210 und an einen eine hohe Eingangsimpedanz aufweisenden Wechselstromverstärker 208 angelegt, dessen Ausgang durch ein Schmalbandfilter 206 vor der Zuführung an einen Demodulator 204 gefiltert wird. Ein zweiter oder Bezugseingang an den Demodulator 204 ist der Ausgang des Bezugsgenerators 212, der über eine Leitung 207 dem Demodulator 204 als Bezugssignal zugeführt wird, um den Fehlersignal-Ausgang des Filters 206 in ein Gleichstrom-Fehlersignal mit umkehrbarer Polarität umzuwandeln.

Der Ausgang des Demodulators 204 wird über einen Widerstand 203 einem Signalformer-Netzwerk zugeführt, das aus der Parallelschaltung eines Widerstandes 201 mit einem Kondensator 202 besteht. Der Ausgang des Signalformernetzwerkes wird über

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einen Gleichstromverstärker 200 und eine Leitung 213 einem Modulator 205 und außerdem über eine Zweigleitung 214 einer noch zu besehreibenden Einrichtung zugeführt. Das Gleichstrom-Eingangssignal an den Modulator 205 wird auf Grund der Zuführung des Bezugs-Ausgangssignals des Generators 212 über die Leitung 207 an den Modulator 205 in ein Wechselstromsignal umgewandelt. Dieses Wechselstromsignal wird dem eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweisenden Leistungsverstärker 209 zugeführt, dessen verstärktes Wechselstrom-Ausgangssignal über einen Kondensator 211 dem Eingangsanschluß des Drehmomentgebers 106 gemäß Fig. 3 zugeführt wird. Auf diese Weise wird eine erste oder innere Servoschleife gebildet, die die dynamischen Eigenschaften zwischen dem Schwimmerelementund dem Nachführungs-Gehäuse steuert, wobei das Signalformernetzwerk aus den Bauteilen 201, 202 die Betriebsweise dadurch unterstützt, daß sich ein schnelles Einschwingen und eine gute Stabilität ergibt. Den Eingangsanschlussen des Drehmomentgebers 106 wird weiterhin das gleiche Ausgangssignal des Bezugsgenerators 212 zugeführt, das auch zur Erregung des Abgriffs 105, des Demodulators 204 und des Modulators 205 verwendet wird.

Zur Betätigung des Servomotors 81 in der zweiten oder äußeren Servoschleife zum Antrieb der Nachführungs-Behälter-Bezugsrichtung in Ausrichtung mit der Nordrichtung wird das geformte Gleichstrom-Ausgangsfehlersignal des Verstärkers 200 über die Leitung 214 einem Tiefpaßverstärker 2JO zugeführt, dessen Ausgang über einen Schalter Sl einem üblichen Integrator 233 zugeführt wird, wenn der Schaltarm dieses Schalters mit einem Kontakt 23I in Berührung steht. Die Schalter Sl, S2, S3 und S4 sind in Fig. 7 aus Vereinfachungsgründen als einfache mechanische Schalter dargestellt, es ist jedooh verständlich, daß gut bekannte elektronische Schalter unter Einschluß von Transistorschaltemohne weiteres verwendet werden können. Wenn der Schaltarm des Schalters Sl mit dem Kontakt 23I in Kontakt steht, wird das Fehlersignal über den Integrator 233 und über einen Anschluß 237 einem üblichen Summierglied 250

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zugeführt. Um den Integrator 233 herum ist ein Kurzschlußpfad 238 gelegt, der in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schalters S2 geschlossen oder geöffnet sein kann, d.h. in Abhängigkeit davon, ob der Schaltarm des Schalters S2 mit dem Anschluß 234 oder 235 in Kontakt steht. Das Signal an dem Anschluß 237 und irgendein Signal an einer Leitung 251 können (bei geschlossenem Schalter S3) in dem Summierglied 250 algebraisch summiert werden und das resultierende ffleichstromsignal wird einem Modulator 255 zugeführt, dem außerdem das Bezugssignal von dem Bezugsgenerator 212 über Leitungen 215 und 216 zugeführt wird. Ein We£hselstrom-Ausgangssignal des Modulators 255 wird bei geschlossenem Schalter S4 (d. h. wenn der Schaltarm dieses Schalters mit dem Anschluß 256 und nicht mit dem Anschluß 257 in Kontakt steht) über einen üblichen Leistungsverstärker 258 und der Eingangsleitung 80 dem Servomotor 81 zugeführt. Der Servomotor 81 ist mit der Welle 62 gekoppelt, die ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist.

Mit dem Rotor des Servomotors 81 ist direkt der Rotor eines üblichen Tachometers 262 gekoppelt, der beispielsweise ein Gleichstrom-Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude proportional zur Drehgeschwindigkeit des Motors 81 ist. Dieser Ausgang des Tachometers 262 wird über die Leitung 79, die ebenfalls in Fig. 2 gezeigt ist, als Gleichstromsignal dem weiter oben erwähnten zweiten Eingang 25I des Summiergliedes 250 zugeführt. Der Ausgang des Tachometers 262 ist weiterhin über die Leitung 79 längs eines Potentiometers 254 angelegt, das als Funktionsgenerator dient und einen Schleifer 253 aufweist, der bei Betätigung des Knopfes 21 nach Fig. 1 entsprechend dem Cosinus des örtlichen Breitengrades eingestellt wird, an dem der Vermessungsvorgang durchgeführt wird. Daher wird das Ausgangesignal des Tachometers 262 modifiziert mit dem Cosinus des örtlichen Breitengrades über die Leitung 252 einem zweiten Anschluß 232 des Schalters Sl zugeführt. Es ist zu erkennen, daß der Servomotor .81 mit einer geeigneten eine feste Phase aufweisenden Felderregung In üblicher Weise über die Leitung 217 von dem Bezugsgenerator 212 gespeist wird.

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Diese Bezugsfrequenz f₂ ist nicht notwendigerweise die gleiche wie die Bezugsfrequenz f,, die von dem Abgriff 105 und dem Drehmomentgeber 106 verwendet wird und sie kann eine relativ niedrige Frequenz sein, beispielsweise 400 Hz.

Bei einer Betriebsart des Kreiselkompasses werden am Ausgang des Abgriffes 105 erzeugte Fehlersignale nicht direkt zur Betätigung des Drehmomentgebermotors 81 verwendet. Stattdessen erfolgt die Steuerung des Motors 8l hauptsächlich anhand der Magnetflußsonde 133. Zu diesem Zweck wird die Frequenz f_g des Ausganges des Bezugsgenerators 212 als Erregungsspannung an die durchgehende Wicklung 152 der Magnetflußsonde I33 angelegt. Weil das Fehlersignal von dem eine doppelte Frequenz (2fp) aufweisenden Ausgang der Magnetflußsonde 133 abgeleitet werden muß, ist eine Phasendetektorfunktion bezüglich einer Bezugs-Sinusschwingung mit der Frequenz 2fp erforderlich; zu diesem Zweck wird das fp-Signal an der Leitung 215 weiterhin einem Frequenzverdoppler 219 zugeführt. Entsprechend dient der Demodulator 220 zur Erzeugung eines GIeichspannungs-Fehlersignals anhand der Ausgänge der Magnetflußsonde I33 und des Frequenzverdopplers 219. Das Signal an dem Anschluß 236 des Schalters S3 ist daher ein Fehlersignal mit veränderlicher Polarität und veränderlicher Amplitude analog zu dem Signal an dem Anschluß 237 des gleichen Schalters, doch stellt das Signal an dem Anschluß 236 ein von der Magnetflußsonde erzeugtes Fehlersignal dar.

Die Betriebsweise der inneren Schleife, die im oberen Teil der Fig. 7 gezeigt ist und die Wechselwirkung zwischen dem Drehmomentgeber 106 und dem Abgriff 105 dürfte aus der vorstehenden Erläuterung ersichtlich sein und es ist weiterhin zu erkennen, daß das Fernrohr 1 gemäß Fig. 1 unter Verwendung der Libelle 8 horizontal ausgerichtet wird. Weiterhin wird die Breitengradkorrektur in den Kompaß durch Drehen des Drehknopfes 21 auf die richtige Markierung des Index 21a eingegeben. Nachdem die Magnetflußsonden-Nulleinstellung erzielt wurde und der Kreiselrotor 110 auf seine Betriebs-

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geschwindigkeit hochgelaufen ist, wird die Schwimmerbaugruppe automatisch durch nicht gezeigte Einrichtungen zentriert und der Abgriff 105 und der Drehmomentgeber 106 werden durch den Generator 212 erregt. Irgendein Azimut-Drehfehler zwischen der Welle ;55 ^unc^ dem Kreiselrotor 110 wird sofort festgestellt und ein Fehlersignal wird von dem Abgriff 105 geliefert, um sofort den Drehmomentgeber 106 zu erregen, damit dieser den Fehler im wesentlichen auf 0 verringert. Entsprechend wird die Drehachse des Kreiselrotors 110 ebenfalls in einer angenähert nördlichen Richtung ausgerichtet und das Schwimmerelement ist bestrebt, auf Grund der Rückführungswirkung in der inneren Schleife genau auf der Azimut-Position des Nachführungs-Behälterelementes zu bleiben. Irgendein auf den Kreiselrotor 110 wirkender Störeffekt wird in der äußeren Schleife nach Fig. 7 dazu verwendet, das Nachführungs-System so neu auszurichten, daß es ebenfalls echließlicn auf die wahre Nordrichtung ausgerichtet ist. Irgendein bestehendes Fehlersignal, das an der Leitung 214 erscheint, wird in noch zu beschreibender Weise zur Drehung der Welle 62 in eine Ausrichtung mit der Nordrichtung verwendet, so daß als Folge hiervon die Selsyn-Anordnung 36 und die Wicklung 37 nach Fig. 2 und der Nachführungs-Behälter selbst auf eine Nordrichtungs-Ausrichtung bewegt wird. Wie dies noch beschrieben wird, kann die Drehung auf die Nordrichtung in vorteilhafter Weise entsprechend einer Betriebsart in Schritten erfolgen, wobei der Nachführungs-Behälter iterativ auf den Azimut-Winkel angetrieben wird, bei dem kein mittleres Drehmoment erforderlich ist, um die Ausrichtung zwischen der Sehwimmerbaugruppe und dem Nachführungs-Behälter aufrecht zu^rhaltBn, unJdie Drehachse des Rotors 110 ist dann auf die Nordrichtung ausgerichtet. Nach der Beendigung aller dieser Schritte wird die den Servomotor 81 betätigende äußere Servoschleife verriegelt und die innere Rückführungsschleife ergibt lediglich eine Dämpfungswirkung.

Die Figuren 8, 9 und 10 werden zur Erläuterung der verschiedenen Betriebsarten der äußeren Schleife entsprechend der

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Schaltzustände der Schalter Sl, S2, S^ und S4 verwendet. In Fig. 8 wird die Betriebsleistung zur Speisung des Kreiselkompasses zum Zeitpunkt T₀ durch Schließen des Schalters (Fig. 10) eingeschaltet, um Betriebsleistung von einem Anschluß 279 aus zuzuführen, so daß während der Zeitperiode, die normalerweise zum Zeitpunkt Tp endet, der Rotor 110 auf seine normale Betriebsdrehzahl hochgelaufen ist und danach diese Geschwindigkeit beibehält. Beginnend mit dem Zeitpunkt T_Q wird die Magnet flußsonde IJ>J> erregt und das Ausgangs signal dieser Magnetflußsonde wird zum Antrieb des Motors 81 und damit zur Nullstellung der Bezugs-Azimut-Stellung des Kreiselrotors 110 bezüglich des Magnetflußsonden-Ausganges verwendet. Zum Zeitpunkt Tp kann die innere Schleife des Stellungs-Steuersystems einschwingen und zur Ruhe kommen, wobei dieser Vorgang zum Zeitpunkt T^ endet. Die Integration wird zwischen den Zeiten T, und T₂, durchgeführt. Das Ergebnis des Integrationsvorganges wird zur Ansteuerung des Servomotors 81 in dem Intervall zwischen den Zeiten T₂, und T,- verwendet. Normalerweise wird das Servomotor-Ansteuersignal zum Zeitpunkt T,- beseitigt und der gewünschte Winkelausgang, der an der Anzeige I9 nach Fig. 1 erscheint, ist ausreichend genau, um von dem Betrachter abgelesen zu werden. Wenn jedoch das in dem Intervall T-, bis T₂^ abgeleitete integrierte Signal größer als ein vorgegebener Wert ist, würde eine Zahl mit unzureichender Genauigkeit an der Anzeige I9 auftreten. Bei einem derartig großen integrierten Ausgangssignal wird der Kreiselkompaß gezwungen, die Betriebszyklen zu wiederholen, wobei die Einschwing-, Integrations- und Antriebsvorgänge wiederholt werden. Obwohl mehrere derartiger neue Durchläufe der Betriebsperiode theoretisch erforderlich sein könnten, hat es sich in der Praxis herausgestellt, daß normalerweise lediglich eine Wiederholung der Durchläufe erforderlich ist und daß selbst die Notwendigkeit eines erneuten Durchlaufes ungewöhnlich ist. Auf diese Weise ist zu erkennen, daß das Instrument sehr schnell die erforderlichen genauen Winkeldaten ergibt. Obwohl es ohne weiteres

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zu erkennen ist, daß die oben erwähnten Betriebsperioden sich mit verschiedenen Konstruktionen des Kreiselkompasses ändern, ist im folgenden ein representativer Satz von Zeiten angegeben:

	- ^Ti	Minuten	Sekunden
^To	- ^T2	0	50
	- ^T3	1	0
^T2	ΓΠ Jl	1	0
T-,		1	0
^T4	0	5

Um die Schritt-Betriebsweise durchzuführen, werden die Schalter Sl, S2, SJ und S4 gemäß Fig. 9 durch eine Zeitsteueranordnung gemäß Fig. 10 programmiert. Die Zeitsteuereinrichtung 277 ist eine Zeitsteuer-Mikroschaltung, die im Handel ohne weiteres erhältlich ist, und zwar ebenso wie die Zähler-r und Logikschaltung 281, die von dem Zeitgeber 277 angesteuert wird. Die Zähl- und Logikschaltung 281 arbeitet in Üblicher Weise, um zeitgesteuerte Schaltsignale an den Schaltern Ij55 nach Fig. 10 und an die Schalter Sl, S2, QJ> und S4 der äußeren Schleife zuzuführen. Die Zeitgeber-Steuerkombination nach Fig. 10 dient zum öffnen und Schließen der verschiedenen Schalter entsprechend dem Programm in der Tabelle nach Fig. 9. Es ist verständlich, daß das elektronische Schaltsystem nach Fig. 10 allgemein das Äquivalent von motorgetriebenen Schleifring-Schalteinrichtungen ist, deren Betriebsart mechanisch ist und die ohne weiteres zumindest teilweise für das Zeitsteuersystem nach Fig. 10 eingesetzt werden können.

Wie es weiter oben erwähnt wurde, ist das Zeitsteuersystem nach Fig. 10 so ausgebildet, daß es die Betriebsweise des Kompasses wiederholt wenn der Ausgang am Anschluß 239 nach Fig. 7 in unerwünschter Weise größer ale ein vorgegebener Wert ist. Zu diesem Zweck ist der Anschluß 239 mit einer üblichen Schwellwertschaltung 282 verbunden, die ein begrenztes Ausgangssignal an einer Leitung 287 ergibt, wenn

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-η- 280086Ί

das Eingangssignal übermäßig groß ist. Das Signal an der Leitung 287 wird einer üblichen bistabilen Halteschaltung 285 zugeführt, die das Eingangssignal beibehält, bis ein Löschimpuls von einer Leitung 289 zum Zeitpunkt Tp- von der Schaltung 281 erscheint. Der Löschimpuls löscht die Halteschaltung 285 und bewirkt, daß diese Schaltung einen Rücksetzimpuls über eine Leitung 284 an die T_g bis T,-Stufe der Schaltung 28I liefert. Auf diese V/eise wird die Schaltung erneut in Betrieb gesetzt, damit die Schalter S2 bis S4 aufeinanderfolgend erneut betätigt werden, so daß eine Wiederholung der Einschwing-, Integrations- und Azimut-Antriebsvorgänge bewirkt wird. Wenn die Magnetflußsonden-Zwangskraft-Betriebsart ausgelassen werden soll, verläuft die Betriebsweise direkt von dem Kreiselrotor-Hochlaufen zur Kreiselkompaß-Betriebsart und das Schließen des Schalters 284b ruft diesen gewünschten Ablauf von Vorgängen hervor.

Eine optische Anzeige der Tatsache, daß der Ausgang der Schwellwertschaltung 282 zu groß ist, kann dadurch geliefert werden, daß dieser Ausgang über eine Leitung 283 einer üblichen Lampe oder einem anderen Anzeiger 286a zugeführt wird, der geeignete Verstärkungs- und andere Darstellungsschaltungen einschließen kann. Eine optische Anzeige für die Tatsache, daß der Ausgang der Schwellwertschaltung 282 zum Zeitpunkt T5 zu groß ist, kann durch Anschließen der Leitung 289 von der letzten Stufe der Schaltung 281 über eine Leitung 290 an eine ähnliche Anzeigeeinrichtung 286b geliefert werden, die direkt neben der Anzeigeeinrichtung 286a angeordnet 3st. Bei Feststellung der Tatsache, daß beide Anzeigeeinrichtungen 286a und 286b beleuchtet sind, kann die Bedienungsperson den Schalter 284b drücken, um eine am Anschluß 284a zur Verfügung stehende Rücksetzspannung an die Leitung 284b anzulegen, so daß die letzteren Stufen der Schaltung 281 in geeigneter Welse rückgesetzt und erneut durchlaufen werden. Daher kann entweder eine automatische oder von der Bedienungsperson eingeleitete erneute Wiederholung der Betriebsarten der Schleife durchgeführt werden.

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Wie es aus den Figuren 7, 9 und 10 zu erkennen ist, werden die Schalter Sl, S2, S3 und S4 der äußeren Schleife während des Anlaufens des Rotors 110 auf bestimmte Schaltstellungen gebracht. Der Schalter S3 steht mit dem Anschluß 236 in Kontakt, so daß der demodulierte Ausgang der Magnetflußsonde 133 über das Summierglied 250 dem Modulator 255 zugeführt wird. Nach der Umwandlung in ein WechseM;romsignal wird dieses Magnetflußsondensignal dann über den geschlossenen Schalter S4 und den Leistungsverstärker 258 dem Servomotor 81 zugeführt. Die Ratenrückführung von dem Tachometer 262, der ebenfalls von dem Motor 81 angetrieben wird, wird dem Summierglied in üblicher Weise zugeführt. Die Nachführungs-Behälterteile 104, 112 werden daher von dem Motor 81 über die Welle 35 auf eine Position angetrieben, die grob durch das Erdfeldsignal festgelegt ist, das von der Magnetflußsonde 133 erzeugt wird. In der Zwischenzeit folgt die innere Schleife durch die Wirkung des Abgriffes 105 und des Drehmomentgebers I06 der Bewegung der Nachführungs-Behälterteile 104, 112. Wenn das Stativ zu Anfang lediglich mit nur grober Genauigkeit eingestellt wurde und wenn die Ortsmißweisung bekannt ist und durch die Einstellung des Flansches I39 nach Fig. 3 durch die Bedienungsperson eingestellt ist, bewegt die Magnetflußsonde I33 während dieses Schrittes die Kreiselachse 114 sehr nah an die gewünschte wahre Nordausrichtung heran.

Zum Zeitpunkt T₁ wird die Wirkung der Magnetflußsonde 133 durch das Umlegen des Schalters S3 von dem Anschluß 236 auf den Anschluß 237 beendet. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt der verringerte Ausgang des Abgriffs 105 am Ausgang des Verstärkers 230 zur Verfügung. Der Schalter Sl berührt dann den Anschluß 231* der Schalter S2 wird geschlossen und der Schalter S4 ist offen. Während der Einschwingperiode kommt der Schalter Sl mit dem Anschluß 23I in Berührung, der Schalter S2 wird geschlossen und der Schalter S4 ist offen. Während des Integrationsintervalls steht der Schalter Sl mit dem Anschluß 23I im Kontakt und die Schalter S2 und S4 sind beide normalerweise offen. Wenn der Servomotor 81 angetrieben wird,

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steht der Schalter Sl mit dem Anschluß 232 in Kontakt, der Schalter S2 ist offen und der Schalter S4 ist geschlossen. Wenn schließlich die aufeinanderfolgenden Schritte vervollständigt wurden und die Anzeige I9 abzulesen ist, so steht der Schalter Sl mit dem Anschluß 231 in Kontakt, der Schalter S2 ist geschlossen und der Schalter S4 ist offen.

Zum Zeitpunkt der Ablesung der Anzeige I9 kann die Einrichtung nach Fig. 11 verwendet werden. Es ist verständlich, daß der Datenübertragungsabschnitt 5 nach Fig. 2 dann eine Selsyn-Winkelpositions-Information an einen üblichen Datengeber-/ Digitalkonverter 300 liefert, der Betriebssignale in irgendeiner üblichen Weise über das Bündel 30I von elektrischen Leitungen an eine übliche Anzeige 302 liefert. Diese Anzeige liefert dann eine direkte Anzeige (in numerischen Symbolen auf einer Ziffernanzeige 303) des Winkels zwischen der Welle 35 und der Azimut-Einstellung des Fernrohres 1, um Zielwinkel bezüglich der wahren Nordrichtung zu messen.

Anhand der Figuren 8 und 9 und der Betriebsweise der äußeren Schleife nach Fig. 7 während der Einschwenk-Betriebsart des Kreiselkompasses ist zu erkennen, daß das Fehlerausgangssignal an der Leitung 214 über den Schalter Sl und den Integrator 233 läuft, daß jedoch der Schalter S4 offen ist, so daß der Motor 81 nicht angetrieben wird. Zu Beginn der Integrationsperiode liefert der Schalter Sl einen Stromweg zum Integrator 233. Der Schalter S2 bleibt lediglich vorübergehend geschlossen um sicherzustellen, daß der Integrator 233 am eigentlichen Beginn der Integrationsperiode zwangsweise auf 0 zurückgesetzt wird, doch wird dieser Schalter dann geöffnet, so daß die Integrationsfunktion durchgeführt wird. Der Schalter S4 ist wiederum offen und der Servomotor 81 der äußeren Schleife wird nicht angetrieben. Der resultierende integrierte Ausgang ist ein Maß der Abweichung der Drehachse 114 des Rotors 110 von der wahren Nordrichtung.

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Während der Antriebsbetriebsarten ist das Eingangs-Fehlersignal abgetrennt, weil der Schalter Sl an dem Anschluß 2^2 anliegt, so daß der Eingangsanschluß für das Fehlersignal unterbrochen ist. Der Schalter S2 bleibt offen. Von Bedeutung ist weiterhin die Tatsache, daß der Schalter S4 leitend ist, so daß das integrierte Signal über den Verstärker 258 zum Servomotor 81 geführt wird, so daß dieser die Welle 62 antreibt. Der Antrieb des Servomotors 81 ruft weiterhin ein Raten-Ausgangssignal an der Leitung 79 des Tachometers 262 hervor, das algebraisch zum Ausgang des Integrators 2j?3 addiert wird. Das Ratensignal an der Leitung 79 wird weiterhin über das Breitengrad-Potentiometer 25²I- zurück zum Eingang des Integrators 233 geführt. Die Betätigung des Servomotors 8l wird daher automatisch fortgesetzt, bis der Ausgang des Integrators 233 durch den Ausgang des Tachometers 262 auf 0 gebracht wird. Der resultierende Antriebswinkel wird genau gleich dem gemessenen Winkel gegenüber der Nordrichtung gemacht, und zwar durch übliche Maßstabsbildung, so daß der anfängliche Nordrichtungsfehler auf 0 verringert wird.

Die bei diesem iterativen Vorgang verwendeten Prinzipien können in einer anderen einfachen Weise erläutert werden. Es sei angenommen, daß sich der Kreiselrotor 110 auf einem örtlichen Breitengrad λ befindet, wobei seine Drehachse einen Winkel θ bezüglich der wahren geographischen Nordrichtung aufweist. Wenn die Achse dieser Ausrichtung beibehalten werden soll, ist verständlich, daß auf Grund der Erddrehung ein Drehmoment auf den Rotor um die Vertikalachse aufrechterhalten werden muß, dae durch die folgende Gleichung gegeben ist: T =fl H cos λ sin θ

Darin ist H das Winkelmoment des Rotors und Ii ist die Erddrehgeschwindigkeit. Bei dem dargestellten AuKführungsbeispiel des Kreiselkompasses wird diese Gleichung durch eine mechanische Ausgestaltung verwendet, bei der ein pendelnd aufgehängter Kreisel dadurch in einer festen Ausrichtung ge-

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halten wird, daß das erforderliche Drehmoment um die Vertikalachse ausgeübt wird. Dieses Drehmoment ist ein Maß des Winkels der Rotordrehachse gegenüber der Nordrichtung und der Kreisel kann über diesen Fehlerwinkel gedreht werden, um ihn auf die Nordrichtung zu bringen. Weil die Beziehung zwischen der Rate und dem Winkel den Paktor cos λ enthält, muß eine Korrektur für den Wert des Breitengrades erfolgen.

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 abschließende Richtungsfehler klein sein soll. Weiterhin muß eine Korrektur der Tatsache vorgenommen werden, daß das Drehmoment proportional zu sin θ und nicht direkt zu θ ist. ^Als Beispiel würde, wenn der Anfangswert von θ gleich 50° ist, ein abschließender Richtungsfehler von einer halben Minute eine Gesamtgenauigkeit von ungefähr 0,0j5 % erfordern und diese Genauigkeit würde nur mit großem Aufwand zu erreichen sein und würde eine hohe Genauigkeit bei der Eingabe des Breitengradwertes erfordern. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, wird bei dem Kompaß der Anfangs-Richtungsfehler dadurch sehr stark verringert, daß Magnetflußsonden-Zwangskräfte verwendet werden, um den Kreisel-Azimutwinkelfehler während der Periode auf 0 zu verringern, während der der Kreiselrotor auf seine Drehzahl hochläuft. Auf diese Weise ist normalerweise lediglich eine der möglichen iterativen Antriebsvorgänge erforderlich, um den Kreisel mit der endgültigen Genauigkeit einzustellen, so daß es nicht erforderlich ist, drei Antriebsvorgänge durchzuführen, wie dies beispielsweise bei dem Kreiselkompaß gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 2 646 448 erforderlich ist. Um jedoch eine abschließende genaue Einstellung der Kreiselachse selbst im Extremfall mit großen Anfangsfehlern sicherzustellen, schließen die möglichen Betriebsarten automatisch zumindest zwei aufeinanderfolgende iterative Betriebsvorgänge ein, wobei jeder Betriebsvorgang die Einstellung, die Integrations und den Antrieb einschließt, und zwar nach dem

anfänglichen Antrieb durch den Ausgang der Magnetflußsonde.

Daher liefert der Magnetflußsonden-Ausgang eine in etwa genaue Einstellung des Kreisels in der Zeit, die bisher lediglich für das Hochlaufen des Kreiselrotors auf seine Drehzahl erforderlich war, wobei die innere Schleife des Kompasses auf elektronische Weise die Schwimmerbaugruppe in dem gleichen Zeitintervall grob stabilisiert hat. Obwohl der Nachführungs-Behälter zu dieser Zeit nicht^nau bezüglich der Nordrichtung ausgerichtet ist, schaltet das Schaltsystem nun die äußere Schleife auf&nanderfb]gsn3in die Einschwing-, Integrations- und Antriebsbetriebsarten, die normalerweise ohne die bei dem Kreiselkompaß gemäß der vorstehend genannten Offenlegungsschrift erforderliche Wiederholung die Kreiseldrehaehse mit einer vollständig annehmbaren Genauigkeit einstellen.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zeitsteuerschaltungen die äußere Schleife in die Antriebsbetriebsart schalten, wird der Ausgang des Integrators 2J53 ⁱⁿ dem Modulator 255 durch die Bezugs-Sinus schwingung Yund die Eingangsleitung des Integrators wird an den Ausgang des Tachometers 262 angeschaltet. Der Motor 81 treibt daher die Welle 62 über einen Winkel an, der proportional zu der Ladung ist, die zu Anfang während der Integrationsbetriebsart in dem Integrator 235 gespeichert wurde. Die wirksame Verstärkung der Rückführungsschleife wird durch die Einstellung des Schleifers 253 des Breitengrad-Potentiometers 254 eingestellt, so daß die Breitengrad-Kompensation in sehr ausreichender Weise durchgeführt wird, obwohl die manuell eingegebene Korrektur normalerweise nur angenähert ist. Die schwächeren Stör- und Rauschsignale, die in dem Kompaß vorhanden sind, werden ebenfalls durch den IntegrationsVorgang wirksam verringert, so daß das gemessene Drehmoment über eine ausreichende Zeitperiode gemittelt wird, um die Auswirkung der Störsignale auf einen ausreichend niedrigen Pegel zu verringern, so daß das Ergebnis der Integrations genau ein Maß des Winkels θ ist.

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Leerse ite

Claims

Patentanwälte Dip!.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

2800851 Dipi.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 10. Januar I978

Unser Zeichen: l6 120 - Fk/Ne

Patentansprüche :

/ 1.) Kreiselkompaß, gekennzeichnet durch Halterungs- ^ einrichtungen mit äußeren Gehäuseteilen (9, 12), in den äußeren Gehäuseteilen (9, 12) angeordnete aehführungs-Behälterteile (101, 104, 112), die um eine normalerweise vertikale Achse (2) drehbar gelagert sind, In den NachfUhrungs-Behälterteilen (101, 104, 112) angeordnete Schwimmkreisel-Baugruppenteile (107, 108, 115), die durch Auftriebskräfte lediglich durch eine Flüssigkeit gehaltert sind, die sich in den NachfUhrungs-Behälterteilen (101, 104, 112) befindet, Kreiselrotorelemente (110, die um eine normalerweise horizontale Achse (114) in den Schwimmkreiselbaugruppenteilen (107, I08, II5) drehbar gelagert sind, Winkelabgriffeinrichtungen (105), die auf die Differenz zwischen der Azimutposition der Schwimmkreisel-Baugruppenteile (107, 108, 115) und der NachfUhrungs-Behälterteile (101, 104, 112) ansprechen und ein erstes Steuersignal an Ausgangsanschlüssen der Abgriffeinrichtungen (105) erzeugen, Drehmoment-Einrichtungen (106}, die auf das erste Steuersignal ansprechen und dauernd die Schwimmkreisel-Baugruppenteile (107, I08, 115) neu einstellen, um die Differenz im wesentlichen auf 0 zu verringern, In den NachfUhrungs-Behälterteilen (101, 104, 112) gehalterte Magnetfluß-Sondeneinrichtungen (135) zur Lieferung eines zweiten Steuersignals an Ausgangsanschlüssen der Magnetfluß-Sondeneinrichtungen (133), Antriebseinrichtungen (81), die selektiv auf das erste oder zweite

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Steuersignal ansprechen, um die Nachführungs-Behältereinrichtungen (101, 104, 112) anzutreiben, Zielbetrachtungseinrichtungen (101), die frei drehbar gegenüber den Nachführungs-Behälterteilen (101, 104, 112) gelagert sind, und Anzeigeeinrichtungen (303) > die auf die Differenz zwischen der Azimutposition der Nachführungs-Behälterteile (101, 104, 112) und den Zielbetrachtungseinrichtungen (101) ansprechen.
2. Kreiselkompaß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einstelleinrichtungen (I39) zur selektiven Einstellung der Azimutrichtung der Magnetfluß-Sondeneinrichtungen (103) bezüglich der Nachführungs-Behälterteile (101, 104, 112) zur Kompensation des zweiten Steuersignals gegenüber der magnetischen Azimut-Abweichung des Erdmagnetfeldes.
3. Kreiselkompaß nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Zeitsteuereinrichtungen (277), erste Schalterelemente (S-3), die in einer ersten Betriebsart des Kreiselkompasses auf die Zeitsteuereinrichtungen (277) ansprechen, um selektiv nur das zweite Steuersignal an die Antriebseinrichtungen (81) während einer ersten vorgegebenen Zeitperiode anzukoppeln, und zweite Schalterelemente (135)* die zusätzlich auf die Zeitsteuereinrichtungen (277) zumindest während eines Teils der ersten vorgegebenen Zeitperiode ansprechen, um die Kreiselrotorelemente (HO) auf die normale Betriebsdrehzahl anzutreiben und danach diese Drehzahl aufrechtzuerhalten.
4. Kreiselkompaß nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Schalterelemente (S-3) zusätzlich nach der ersten vorgegebenen Zeitperiode ansprechen, um selektiv lediglich das erste Steuersignal an die Antriebseinrichtungen (8l) anzulegen.
5. Kreiselkompaß nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch erste Demodulatoreinrichtungen (204), die auf die

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ORIGINAL. INSPECTED

Winkel-Abgriffeinrichtungen (105) ansprechen, parallel geschaltete Widerstände und Kondensatoren einschließende Signalformer-Netzwerkeinrichtungen (201, 202), die auf die ersten Demodulatoreinrichtungen (204) ansprechen, und erste Modulatoreinrichtungen (205) zur Lieferung eines modulierten Signals in Abhängigkeit von den Signalformer-Netzwerkeinrichtungen (201, 202) wobei die Drehmoment-Einrichtungen (106) auf das modulierte Signal ansprechen.
6. Kreiselkompaß nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Bezugs-Generatoreinrichtungen (212) zur Lieferung eines ersten Phasen-BezugsSignaIs an die ersten Demodulatoreinrichtungen (204) und an die ersten Modulatoreinrichtungen (205) sowie zur Erregung der Drehmoment-Einrichtungen (I06) und der Abgriff-Einrichtungen (I05).
7. Kreiselkompaß nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Integratoreinrichtungen (253)* dritte Schalterelemente (S-I), die durch die Zeitsteuereinrichtungen (277) gesteuert sind und einen ersten Eingangsanschluß (2Jl) zur selektiven Anschaltung des Ausganges der Signalformer-Netzwerkeinrichtungen (201, 202) an die Integratoreinrichtungen (233) aufweisen, vierte Schalterelemente (S-2), die durch die Zeitsteuereinrichtungen (277) gesteuert sind und die Integratoreinrichtungen (233) zurücksetzen, zweite Modulatoreinrichtungen (255), die auf die Integratoreinrichtungen (233) ansprechen, und fünfte Schalterelemente (S-4), die durch die Zeitsteuereinrichtungen (277) gesteuert sind und selektiv den Ausgang der zweiten Modulatoreinrichtungen (255) an die Antriebseinrichtungen (8l) anschalten.
8. Kreiselkompaß nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Ratensignal-Generatoreinrichtungen (262), die auf die Antriebseinrichtungen (81) ansprechen, um einen ersten Ratensignalausgang zu liefern, Summiereinrichtungen (250) mit einem ersten auf die Integratoreinrichtungen (233) ansprechenden Eingang, einem mit den zweiten Modulatoreinrich-

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tungen (255) gekoppelten Ausgang und einem zweiten Eingang (251), dem der Raten-Signalausgang zugeführt wird, und Funktionsgeneratoreinrichtungen (254) zur Modifikation des Raten-Signalausganges mit einer Funktion der örtlichen Breite zur Zuführung an einen zweiten Eingangsanschluß (232) der dritten Schalterelemente (S-I) zur selektiven Zuführung an die Integratoreinrichtungen
9. Kreiselkompaß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsgeneratoreinrichtungen (212) weiterhin ein zweites Phasen-Bezugssignal an die zweiten Modulatoreinrichtungen (255) und die Antriebseinrichtungen (8l) liefern.
10. Kreiselkompaß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtungen (277) während einer Einschwing-Betriebsart des Kreiselkompasses eine Betätigung der Schalterelemente (S-2) zum Rücksetzen der Integratoreinrichtungen (233) für eine zweite vorgegebene Zeitperiode ermöglichen.
11. Kreiselkompaß nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß die Zeitsteuereinrichtungen (277) während einer Integrations-Betriebsart des Kreiselkompasses, die auf die Einschwingbetriebsart folgt, eine Abschaltung der Integrator-Rücksetzeinrichtungen (S-2) ermöglichen, so daß die Integratoreinrichtungen (233) den Ausgang der Signalformer-Netzwerkeinrichtungen (201, 202) für eine dritte vorgegebene Zeitperiode integrieren, um ein integriertes Ausgangssignal zu erzeugen.
12. Kreiselkompaß nach Anspruch 11, dadurch gekennse ic h ■ net, daß die Zeitsteuereinrichtungen (277) weiterhin während einer auf die Integrationsbetriebsart folgenden Antriebsbetriebsart des Kreiselkompasses sowie für eine vierte vorgegebene Zeitperiode die fünften Schalterelemente (S-4)leitend machen,um das integrierte Ausgangssignal zur Ansteuerung

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der Antriebseinrichtungen (81) anzuschalten, wobei die dritten Schalterelemente (S-I) so betätigt werden, daß lediglich der zweite Anschluß (232) der dritten Schalterelemente (S-I) zur Zuführung des Ausganges der Funktionsgeneratoreinrichtungen (25*0 an die Integratoreinrichtungen (235) angeschaltet wird.
13. Kreiselkompaß nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinrichtungen (22) so ausgebildet sind, daß sie eine zumindest einmalige Wiederholung der Einschwing-jIntegrationsT und Antriebs-Betriebsarten des Kreiselkompasses während fünfter, sechster und siebenter vorgegebener Zeitperioden, die auf die vierte Zeitperiode folgen, ermöglichen.
14. Kreiselkompaß nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß S chwe Uwe rts cha ltungs einrichtung en (282) vorgesehen sind, die auf die Integratoreinrichtungen (233) während der Integrationsbetriebsart ansprechen, um ein Zykluswiederhol-Befehlssignal nur dann zu erzeugen, wenn der Ausgang der Integratoreinrichtungen (233) einen vorgegebenen Wert überschreitet, daß Zähleinrichtungen (281) auf die Zeitsteuereinrichtungen (277) ansprechen, um Steuerausgänge bei den vorgegebenen Zeitperioden zu erzeugen, daß die Steuerausgänge jeweils den Leitfähigkeitszustand der ersten (S-3), der zweiten (135), der dritten, (S-I), der vierten (S-2) und der fünften (S-4) Schalterelemente bei den vorgegebenen Zeitperioden steuern und daß die Zähleinrichtungen (281) auf das Zykluswiederhol-Befehlssignal ansprechen, um eine wiederholte Betätigung der dritten (S-I), der vierten (S-2) und der fünften (S-4) Schalterelemente derart zu bewirken, daß der Kreiselkompaß die Einschwing-, Integrations- und Antriebsbetriebsarten wiederholt .
15. Kreiselkompaß nach Anspruch I3* gekennzeichnet durch auf die Zeitsteuereinrichtungen (277) ansprechende

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Zähleinrichtungen zur Erzeugung einer Folge von Ausgangs-Signalen an jeweiligen Zählerausgangselementen zur Steuerung der jeweiligen ersten (S-J), zweiten (Γ35), dritten (S-I), vierten (S-2) und fünften (S-4) Schalterelemente, auf die Integratoreinrichtungen (2^3) nur dann ansprechende Schwellwertschaltungseinrichtungen (282), wenn der Ausgang der Integratoreinrichtungen einen vorgegebenen Wert überschreitet, um ein Zykluswiederhol-Befehlssignal zu erzeugen, Abtast- und Halteschaltungseinrichtungen (285) zur Weiterleitung des Zykluswiederhol-Befehlssignals am Ende der fünften vorgegebenen Zeitperiode, und Schaltungseinrichtungen (284) zur Anschaltung des Zykluswiederhol-Befehlssignals am Ende der fünften vorgegebenen Zeitperiode zur Wiederholung des Zyklus der Zähleinrichtungen (281) derart, daß der Kreiselkompaß die Einschwing-, Integrations- und Antriebsbetriebsarten wiederholt.

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