DE3011727C2 - Kreiselkompaß - Google Patents

Description

2. Kreistj'iompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießeinrichtung aus zwei parallel zueinander verschiebbaren Gleitringscheiben (14,16) besteht, von denen die eine mit dem Kreiselsystem (10, 12) und die andere mit dem Pendel (18) verbunden ist.

3. Kreiselkompaß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleitringscheibe (16) an ihrer Gleitfläche eine ringförmige Aussparung für einen ebenen Kugellaufring (58) zur Aufnahme von Laufkugeln aufweist, auf welchen eine Ringscheibe (60) läuft, die in e"ⁿe Nut auf der Gleitfläche der Scheibe (14) eingelassen und so schmal bemessen ist. daß sie nach innen und außen einen reichlichen Spielraum in der Aussparung hat, welche den kugellaufring (58) aufnimmt.

4. Kreiselkompaß nach einem der Ansprüche 1—3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale der Abfedereinrichtung:

a) einen nach außen ragenden Ringwuls' am unteren Ende des Pendels (18).

b) eine nach oben ragende Hülse (54) an einer (16) der beiden Gleitscheiben, durch welche das untere Ende des Pendels (18) hindurchtritt,

c) eine Druckfedereinrichtung, vorzugsweise eine Schraubendruckfeder (56) zwischen Hülse (54) und Ringwulst.

5. Kreiselkompaß nach einem der Ansprüche 1—4, gekennzeichnet durch folgende Merkmaie der Dämpfungseinrichtung:

a) eine vom Gelenk (20) des starren Pendels (18) nach oben ragende Verlängerung (30) des starren Pendels (18),

b)- einen am oberen Ende der Verlängerung (30) angeordneten Dämpfungskörper (32).

c) einen den Dämpfungskörper (32) umgebenden, mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllten Behälter (28).

6. Kreiselkompaß nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Balgen (40). dessen oberer Rand mit dem Bebälter (28) und dessen unterer Rand mit der Hüllkugel(10)des Kreiselsystems (10, 12) zur Kopplung der Drehbewegung verbunden ist.

7. Kreiselkompaß nach einem der Ansprüche 5

oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (28) horizontal drehbar gelagert, über einen an seinem Umfang angeordneten Zahnkranz (36) sowie einen Motor (38) antreibbar ist, und an seiner Oberseite die Kompaßrose (34) trägL

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreiselkompaß gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der DE-AS 11 60 654 ist ein Kreiselsystem beschrieben: hier dient zur Aufhängung des Kreiselsystems an einem um die Hochachse drehbaren Träger ein Band. Pendelbewegungen des aufgehängten Kreiselsyitems sind dabei nicht gedämpft. Auch der das Kreiselsystem mit dem Träger verbindende Balken wirkt nicht dämpfend. Darüber hinaus ist es auch nicht möglich, Dämpfungsmomente auf das Pendel einzuleiten. Wegen

des Fehlens eines festen Drehpunktes ist nämlich auch keine Möglichkeit vorhanden, ein Dämpfungsmoment fbi d dik f i

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bringen, das direkt auf die Pcndelaufhangurig wirkt. Eine solche Dämpfung ist somit nur über ein außenliegendes Element zu erreichen. Vibrationen in Vertikalrichtung sind nicht isolierbar, in Horizontalrichtung erfolgt dabei ein Winkelversatz des Systems zum Horizon!.

Das Buch von Walter Wrigley u.a.. Gyroscopic Theory ..., the M. I. T. press Cambridge ... 1969, Seiten

jo 323—339, zeigt eine gyro-spin-axis-Lagerung und kein translatorisches Lager mit beliebiger Freiheit in horizontaler Richtung. Es ist eine Kombination von Radial- und Axiallagerung für Rotationsanwendungen. Darüber hinaus sind dort Anordnungen von Luftlagern beschrie-

ben, die jedoch nicht als Pendelaufhängung oder als Kardangehänge-Ersatz verwendbar sind.

In Paul H.Savet. Gyroscopes ... McGraw-Hill 1961, Seite 127, sind Dämpfungspendel zur Kompensation des Beschleunigungsfehlers eines Kreiselsystems beschrieben. Diese Dämpfungspendel sind j-L-doch nicht geeignet, um ein Kreiselsystem als Kardanersatz pendelnd aufzuhängen, in der US-PS 34 49 662 ist eine Pendellagerung mit Reibungsdämpfung beschrieben. Dadurch wird eine Momentenübertragung mit Winkelversatz ermöglicht. Bei der Anordnung eines derartigen Systems als Pendelaufhängung eines Kreiselsystems ist jedoch bei Auslenkung aus der Horizontalen keine exakte Wiederkehrgenauigkeit in den Horizont gegeben, da das Reibmoment eine Lotverfälschung hervorruft. Darüber hinaus kann mit einer Reibungsdämpfung keine der Winkelgeschwindigkeit des Pendels proportionale Dämpfung erzielt werden.

^cjn Kreifelsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist in der DE-PS 5 49 959 beschrieben. Hier findet bereits ein starres Pendel Verwendung. Der Kreisel ist uort starr am Pendel befestigt und beliebig schwenkbar, jedoch nicht am Aufhängepunkt in bezug auf das starre Pendel translatorisch verschiebbar. Hierbei läuft eine kugelförmige Oberfläche auf einer unter bo Druck stehenden Flüssigkeit, um ein Gelenk zu bilden. Diese Anordnung sieht keine Vibrationsisolierungen und Momentenübertragungen vor, die frei von Winkelfehlern wären. Es ist auch nicht möglich, ein direktes Dämpfungsmoment auf eine am Pendel hängende Masse zu übertragen, da dann die Lagerschale einseitig anliegen würde und somit die erforderliche Reibungsfreiheit nicht mehr gegeben wäre.
Auch die Verwendung von Kardanaufhängungen er-

möglicht keine direkte Einleitung von Dämpfungsmomenten auf ein Pendel, an dem ein Kreiselsysiem hängt, da ein derartiges Moment achsbezogen ist. Für eine einwandfreie Übertragung von Dämpfungsmomenten auf das Pendel wären daher zwei auf die jeweiligen Achsen bezogene Dämpfungseinrichtungen erforderlich. Diese Dämpfungseinrichtungen müßten aufeinander abgestimmt werden. Dadurch ergäbe sich auch die Gefahr von zusätzlichen Fehlern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kreiselkompaß gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß eine Vibrationsisolierung gegen horizontal eingeleitete Vibrationen erzielt wird, ohne daß eine Winkelbewegutig des Pendels mit dem daranhängenden Kreiselsystem oder eine Lotverfälschung erfolgt, und wobei eine direkte Einleitung von Dämpfungsmomenten auf das Pendel möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches I gelöst. Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unterancnrn^hon imtAr Qofiiit-7 crocto\]t

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Kreiselkompaß,

F i g. 2 den im schiffsfesten Gestell drehbar gelagerten Träger mit dem Tank für die Dämpfungsflüssigkeit an Hand eines Axialschnittes einer etwas abgeänderten Ausführungsform und

Fig.3 den mittleren Teil der Fig. 1 in größerem Maßstab.

Eine Hüllkugel 10. in der eine das Kreiselsystem enthaltende Kugel 12 in einer Flüssigkeit schwimmt und in nicht bekannter Weise zentriert ist, sitzt starr an einer Ringscheibe 14, die gleichachsig zur lotrechten Hüllkugel 10 angeordnet ist und sich auf einer unter ihr befindlichen parallelen Ringscheibe 16 in allen waagerechten Richtungen verschiebbar abstützt. Die Ringscheibe 16 ist federnd an einem gleichachsig zu ihr angeordneten Pendel 18 auf_oehängt. das mittels eines Universalgelenks 20 an einem Träger in Gestalt einer waagerechten Drehscheibe 22 aufgehängt ist. Diese Drehscheibe wird durch Kugellager 24 von einer schiffsfesten Plattform 26 getragen. Die Drehscheibe 22 bildet den Boden eines Flüssigkeitsbehälters 28. in den eine obere Verlängerung 30 des Pendels 18 hineinragt und dort einen Körper 32 trägt. Der Flüssigkeitsbehälter 28 enthält eine viskose Flüssigkeit, z. B. ein Silikonöl. das bei Schwingungen des Pendels 18 dämpfend auf den Körper 32 wirkt. Oben auf dem Flüssigkeitsbehälter 28 sitzt die Kompaßrose 34.

Auf seinem Umfang trägt der Behälter 28 einen Zahnkranz 36, mit dem das Ritzel eines Nachführmotors 38 kämmt, der in bekannter Weise durch die das richtungstragende Kreiselsystem aufnehmende Kugel ^gesteuert wird.

Um die Drehung der mit dem Behälter 28 verbundenen Drehscheibe 22 auf die Hüllkugel 10 zu übertragen, ist das Pendel 18 im Abstand von einem Balgen 40 umgeben, dessen oberer Rand an der Drehscheibe 22 und dessen unterer Rand an der Ringscheibe 114 befestigt ist. Gegenüber der an sich möglichen Verbindung des von der Ringscheibe 22 gebildeten Trägers mit der Hüllkugel 10 durch ein Kardangehänge bietet dieser Balgen den Vorteil, daß er bei starker Schräglage des Pendels 18 die Übertragung der Drehbewegungen des Trägers auf die Hüllkugel ohne Kar Janfehler ausführt.

Von der Aiisführungsfomi der Fig. I unterscheidet sich diejenige der Fig.2 dadurch, daß bei dieser das Kugellager 24 nicht am Boden, sondern a:rt Deckel 42 des Behälters 28 angeordnet ist. Dieser Deckel ist bei 44 oben an der Wandung des Behälters 28 angeschraubt. Aus F i g. 2 ersieht man auch Einzelheiten des Kugelgelenks 20. Um dieses zur Vermeidung eines Flüssigkeitsverlustes abzudichten, ist es im Inneren eines am Boden des Behälters 28 vorgesehenen Stutzens 46 angeordnet, der unten durch einen weichen Balgen 48 verschlossen

ίο ist. Der obere Rand dieses Balgens sitzt am Stutzen 46 und der untere an dem Pendel 18.

F i g. 3 zeigt im einzelnen die Aufhängung der Hüllkugel 10 am Pendel 18 mit Hilfe der Ringscheiben 14 und 16.

An der Hüllkugel 10 ist gleichachsig zu ihrer lotrechten Achse ein Deckel 50 befestigt, auf dem im Abstand von ihm gleichachsig die waagerechte Ringscheibe 14 bei 52 angeschraubt ist.

Dazwischen befindet sich die Ringscheibe 16. die von dem unteren Flansch einer Hülse 54 ^'bildet wird, die oben einwärts urngebördeh ist und sicr; dor! auf eine Schraubendruckfeder 56 stützt. Diese umgibt das untere Ende des Pendels 18 und stützt sich auf einer äußeren Schulter dieses Pendels ab. das in die Hülse 54 hincin-

ragt.

Die Ringscheibe 16 hat auf ihrer Oberseite eine ringförmige Aussparung zur Aufnahme eines ebenen Kugellaufringes 58. über dem sich Laufkugeln befinden. Auf diesen läuft eine Ringscheibe 60. die in eine Nut auf der Unterseite der Scheibe 14 eingelassen und so schmal bemessen ist. daß sie nach innen und außen einen reichlichen Spielraum in der Aussparung hat. welche die Laufscheibe 58 aufnimmt. Dadurch ist gewährleistet, daß sich die Scheibe 14 in allen waagerechten Richtungen auf

J5 der Scheibe 16 verschieben kann. Beide Scheiben können sich auf dem Pendel 18 abgefedert durch die Feder 56 auf und ab bewegen.

Die Hülse 54 ist in ihrer zur Ringscheibe 14 jleichachsigen Lage federnd gefesselt. Zu diesem Zweck hat die Ringscheibe 14 auf ihrer Oberseite einen Flansch 62 mit einem Kranz waagerechter Bohrungen, in die federnde dünne Stäbe 64 eingesetzt sind, die sich mit ihren einwärts gerichteten Enden außen an die Hülse 54 anlegen und diese daher gegenüber der Ringscheibe 14 zu zentrieren suchen.

Der Balgen 40 kann aus Gummi, Leder. Kunststoff oder auch Metall bestehen.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in mannigfacher Hinsicht abändern. So besteht die Möglichkeit, das Pendel 18 starr an der Hülse 54 zu befestigen und die Plattform 26 nicht schiffsfest, sondern in lotrechter Richtung abgefedert anzuordnen. Das Kugelgelenk 20 kann durch ein Kreuzgelenk ersetzt werden.
Die federnden Stäbe 64 können durch sternförmig angeordnete Zugfede^rn ersetzt werden.

Auch kann eine Abänderung darin bestehen, daß die Verschiebbarkeit des Kreiselsystems 10, 12 am Pendel 18 in Querrichtung durch am Pendel 18 und am Kreisel-System 10, 12 vorgeu-hene parallele Flächen 14, 16. als Gleitringscheiben ausgebildet, erreicht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kreiselkompaß, dessen richtungsweisendes Kreiselsystem (10, 12) an einem starren Pendel (18) über ein Universalgelenk (20) allseitig schwenkbar gelagert ist, gekennzeichnet durch

a) eine Gleiteinrichtung (14, 16, 58, 60) zwischen unterem Ende des Pendels (18) und Kreiselsystem (10, 12) für eine Querverschiebung des Kreiselsystems (10,12) zum Pendel (18),

b) eine Abfedereinrichtung (54, 56) zwischen unterem Ende des Pendels (18) und Kreiselsystem (10,12),

c) eine Dämpfungseinrichtung (32, 30, 28, 40) für das Pendel.

d) ein Universalgelenk (20) in Form eines Kugelgleitlagers (20).