DE305769C

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Publication number: DE305769C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Erfindung betrifft Meridiankreisel, wie sie vorzugsweise für die Zwecke der Navigation auf Seeschiffen verwendet werden, und bezweckt insbesondere die Lösung der Aufgäbe, die Pendelschwingungen der Kreiselachse in der Horizontalebene abzudämpfen, welche bei der Benutzung solcher Kreisel durch die Bewegungen des Fahrzeuges verursacht werden. Ihrem Wesen nach bestehtThe invention relates to meridian gyros, as they are preferably used for navigation purposes are used on seagoing vessels, and aims in particular to solve the tasks, to dampen the pendulum oscillations of the gyro axis in the horizontal plane, which occurs when using such gyroscopes caused by the movements of the vehicle. By its nature exists

ιό die Erfindung darin, daß ein unabhängig vom Kreisel vorzugsweise durch einen Elektromotor angetriebener Nachdrehrahmen erstens elektrisch in- bekannter Weise derart mit der Kreiselachse verbunden ist, daß ein Durchmesser des Rahmens mit der Kreiselachse beständig in Deckung zu bleiben strebt und daß zweitens zwischen der Kreiselachse und dem Nachdrehrahmen eine kraftschlüssige Kupplung vorgesehen ist, durch welche der Kreisel einen Teil seiner Schwingungsenergie an den Rahmen abgibt. Sind die Abmessungen und Geschwindigkeiten"^ richtig gewählt, so kann auf diese Weise die verlangte Abdämpfung der Schwingungsenergie erhalten werden.ιό the invention is that a regardless of Rotating frame preferably driven by an electric motor, firstly electrically is connected to the gyro axis in a known manner in such a way that a diameter of the frame with the gyro axis constantly strives to stay in congruence and that, secondly, between the gyro axis and the rotating frame a non-positive coupling is provided through which the Gyro gives off part of its vibration energy to the frame. Are the dimensions and speeds "^ chosen correctly, so In this way, the required damping of the vibration energy can be obtained.

Den Gegenstand der Erfindung selbst bildet eine Ausführungsform einer solchen Dämpfungsvorrichtung, deren Einzelheiten im folgenden beschrieben sind. Das Gehäuse, in dem auf wagerecht angeordneten Zapfen der Kreisel läuft, wird in einem Rahmen auf ebenfalls wagerechten Zapfen drehbar gelagert, welche mit der Richtung der Kreiselachse rechte Winkel einschließen. , Der Rahmen ist so aufgehängt, daß er im Azimuth frei drehbar ist, und er befindet sich in einem zweiten ebenfalls im Azimuth frei drehbaren Rahmen, der mit dem ersten durch eine Nachdrehmotoreinrichtung bekannter Art beständig in Deckung gehalten wird.The subject of the invention itself forms an embodiment of such a damping device, the details of which are described below. The housing in which on the horizontally arranged pin The gyro is running, is rotatably mounted in a frame on also horizontal journals, which include right angles with the direction of the gyro axis. , The frame is hung so that it is freely rotatable in azimuth, and it is in a second also in azimuth freely rotatable frame, the first by a post-rotation motor device known type is constantly kept under cover.

Auf einem dieser beiden Rahmen kann die Rose angebracht sein.The rose can be attached to one of these two frames.

.An dem zweiten Rahmen wird das Pendel so angehängt, daß seine Zapfen in der Ruhestellung, also wenn beide Rahmen in derselben Ebene liegen, in der Verlängerung der Zapfen liegen, auf denen das Kreiselgehäuse im ersten Rahmen gelagert ist. Das Pendel ist als halbkreisförmiger Bügel ausgebildet, welcher das Kreiselgehäuse umfaßt und an einem Punkte des Umfangs, der um einen kleinen Betrag außerhalb der senkrechten ' Mittellinie des Gehäuses liegt, ist der pendelnde Bügel gelenkig mit dem Kreiselgehäuse gekuppelt. The pendulum is attached to the second frame in such a way that its pins in the rest position, i.e. when both frames are in the same plane, lie in the extension of the pins on which the gyro housing is mounted in the first frame. The pendulum is designed as a semi-circular bar which comprises the impeller housing and at one point of the circumference which is by a small amount outside the vertical 'centerline of the housing, the oscillating bracket is pivotally coupled to the impeller housing.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß jede Ablenkung des Pendels aus der Ruhestellung- außer der bereits beschriebenen Wirkung, nämlich einer aufgezwungenen Neigung der Kreiselachse gegen den Horizont, auch eine zweite Wirkung ausübt. Da nämlich das Pendel nicht genau in der senkrechten Mittellinie des Kreiselgehäuses angreift, sondern daneben _> erteilt es ihm auch eine Drehung im Azimuth, welche durch die Gehäusezapfen auf den Rahmen übertragen wird, in dem es gelagert ist. Diese aufgezwungene Drehung im Azimuth addiert sich zu der Präzession, die durch die Achsenneigung' verursacht wirdThis arrangement ensures that every deflection of the pendulum from the rest position, in addition to the effect already described, namely a forced inclination of the gyro axis towards the horizon, also has a second effect. Since the pendulum does not act exactly in the vertical center line of the gyro _{housing, but next to it>} it also gives it a rotation in azimuth, which is transmitted through the housing pin to the frame in which it is mounted. This forced rotation in azimuth adds to the precession caused by the axis tilt

und strebt daher, ebenso wie ' diese, das Kreiselsystem seiner Gleichgewichtsstellung zuzudrehen. and therefore strives, like these, to turn the gyro system towards its equilibrium position.

Da das Pendel an dem äußeren Rahmen angehängt 'ist, der von dem Nachdrehmotor nachgedreht wird, so wird durch die Zapfen des Pendels auch auf den äußeren Rahmen ein Drehmoment übertragen, und die Schwingung des Kreiselsystems im Sinne einer Annäherung an die neue Gleichgewichtsstellung muß Energie an den Nachdrehmotor abgeben, so daß sie abgedämpft ist, wenn die Gleichgewichtsstellung erreicht ist und das Kreiselsystem keine folgende Rückschwingung ausführen kann.Since the pendulum is attached to the outer frame, that of the post-rotating motor is turned, the pendulum pin also affects the outer frame transmit a torque, and the oscillation of the gyro system in the sense of an approximation to the new equilibrium position must deliver energy to the Nachrehmotor, so that it is dampened when the Equilibrium position is reached and the gyro system does not have any following back oscillation can perform.

Dabei ist Voraussetzung, daß die Abmessungen aller Teile so gewählt seien/ daß die Energieabgabe einen großen Teil der Schwingungsenergie aufzehrt. Da nun die Umlaufgeschwindigkeit des Kreisels sich¹ ändern kann und da ferner in verschiedenen Breiten die Resultante aus einer gegebenen meridionalen Geschwindigkeitskomponente und der Erdrotation nach Richtung und Größe verschieden ist, so lassen sich die Abmessungen der Einrichtung nicht für alle vorkommenden Betriebsbedingungen von vornherein festlegen, sondern es muß noch eine Einrichtung vorgesehen werden, welche die Möglichkeit gewährt, die Beziehung zwischen dem ballistischen Moment des Pendels und dem gyrostatischen Moment des Kreisels den jeweiligen Betriebsbedingungen anzupassen. Zu diesem Zweck wird das Kreiselgehäuse mit einer Libelle oder einer Anzahl von Libellen versehen, und am System werden an denjenigen Teilen, deren ballistische Konstanten oder deren Gleichgewichtsstellungen geändert werden müssen, um die gekennzeichnete Beziehung in dem gewünschten Sinne zu beeinflussen, verstellbare Gewichte angebracht. Durch entsprechende Beobachtungen der Libellen und Veränderung der Einstellungen der Gewichte kann dann für die herrschenden Betriebsbedingungen nach verhältnismäßig einfachen Anweisungen jederzeit die richtige Beziehung hergestellt und damit eine vollständige Unterdrückung der Schwingungen des Kreiselsystems erzielt werden. Die Libelle 23 wird vorzugsweise auf der Ostseite des Instruments angeordnet, weil alsdann die Luftblase der Libelle von der Gleichgewichtsstellung nach beiden Seiten in dem Sinne abgelenkt wird, in dem das Laufgewicht verstellt werden muß, um das verlangte Moment zu erzeugen.It is a prerequisite that the dimensions of all parts are chosen so that the energy output consumes a large part of the vibration energy. Since the speed of rotation of the gyro can ^{change 1} and since the resultant of a given meridional speed component and the earth's rotation is different in direction and size in different latitudes, the dimensions of the device cannot be determined from the start for all operating conditions, but rather a device must still be provided which allows the relationship between the ballistic moment of the pendulum and the gyrostatic moment of the gyro to be adapted to the respective operating conditions. For this purpose, the gyro housing is provided with a vial or a number of vials, and adjustable weights are attached to the system on those parts whose ballistic constants or their equilibrium positions have to be changed in order to influence the indicated relationship in the desired sense. By observing the vials and changing the settings of the weights, the correct relationship can then be established at any time for the prevailing operating conditions according to relatively simple instructions and thus a complete suppression of the oscillations of the gyro system can be achieved. The level 23 is preferably arranged on the east side of the instrument, because then the air bubble of the level is deflected from the equilibrium position to both sides in the sense in which the barrel weight must be adjusted in order to generate the required torque.

In der Zeichnung ist Fig. 1 ein schematischer senkrechter Schnitt durch einen Kreiselkompaß nach der Erfindung, und Fig. 2 eineIn the drawing, Fig. 1 is a schematic vertical section through a gyro compass according to the invention, and FIG. 2 shows a

« Oberansicht zum Teil im Schnitt nach 2'-2' in Fig. i; Fig. 3 ist ein Schnitt nach 3'-3' in Fig. 1..«Top view partly in section according to 2'-2 'in Fig. I; Fig. 3 is a section along 3'-3 ' in Fig. 1 ..

In dpr Zeichnung ist 1 ein Gehäuse, das den Kreisel 2 (Fig. 2) und einen zu seinem Antriebe bestimmten Elektromotor 3 ,,enthält. Das Gehäuse ist mit wagerecht angeordneten Zapfen 4 versehen, die in einem Rahmen 5 gelagert sind. Der Rahmen 5 ist von einem zweiten Rahmen 6 umgeben. Der Rahmen 6 hängt in Kugellagern 7 (Fig. 1) und 8, im Azimuth frei drehbar in einem Gestell 9, das den innersten Ring eines in gebräuchlicher Weise ausgebildeten kardanischen Systems bildet. Es ist auf Zapfen 10 gelagert, die durch den äußeren Ring 11 des Systems getragen werden.In dpr drawing, 1 is a housing that the gyro 2 (Fig. 2) and an electric motor 3 ,, intended to drive it. The housing is provided with horizontally arranged pins 4 which are mounted in a frame 5 are. The frame 5 is surrounded by a second frame 6. The frame 6 is hanging in ball bearings 7 (Fig. 1) and 8, freely rotatable in azimuth in a frame 9, which is the innermost Forms ring of a cardanic system designed in a customary manner. It is mounted on pins 10 carried by the outer ring 11 of the system.

Der innere Rahmen 5 ist in einem entsprechenden röhrenförmigen Aufsatz am äußeren Rahmen 6 mit Hilfe eines feinen Drahtes 12 ebenfalls im Azimuth drehbar aufgehängt und wird außerdem durch Kugellager 13 und 14 darin geführt. .The inner frame 5 is in a corresponding tubular attachment on the outer Frame 6 with the help of a fine wire 12 also hung rotatably in azimuth and is also supported by ball bearings 13 and 14 led in it. .

Der äußere Rahmen 6 trägt ferner zwei Zapfen 15, an denen ein halbkreisförmiger Bügel frei pendelnd aufgehängt ist, der durch ein an seinem Scheitel verstellbar angebrachtes Gewicht 17 beschwert ist. An einer Stelle des Bügels 16, die zwischen einem der Zapfen 4 und seinem Scheitel liegt, ist am Kreiselgehäuse ι eine Lasche 18 befestigt, welche die beiden Rahmen 5 und 6 so umgreift, daß sie beide Spiel genug haben, um sich um einen ausreichenden Betrag gegeneinander und gegen das Gehäuse im Azimuth zu drehen, und auch das Gehäuse genügend Freiheit besitzt, um einen kleinen Betrag um seine Zapfen 4 hin und her zu schwingen. .The outer frame 6 also carries two pins 15, on which a semicircular Bracket is suspended freely pendulum, which is attached by an adjustable at its apex Weight 17 is weighted down. At one point of the bracket 16, which is between one of the pins 4 and its apex is, a tab 18 is attached to the gyro housing ι, which the encompasses both frames 5 and 6 so that they both have enough play to move around one sufficient amount to rotate against each other and against the housing in azimuth, and also the housing has sufficient freedom to move a small amount around its pin 4 and swing here. .

Die Lasche 18 ist durch Stifte 19 mit demThe tab 18 is by pins 19 with the

Bügel 16 gelenkig derart verbunden, daß eine Ablenkung des Bügels 16 aus der senkrechten Ruhestellung Drehungen des Gehäuses 1 sowohl im Azimuth wie. um die Zapfen 4 verursacht.Bracket 16 articulated such that a Deflection of the bracket 16 from the vertical rest position rotations of the housing 1 both in azimuth like. around the pin 4 caused.

Mit 20 ist ein Nachdrehmotor bezeichnet, der an das Gestell 9 angebaut ist. Auf seiner Welle sitzt ein Trieb 21, das in einen Zahnkranz 22 eingreift, der mit dem Rahmen 6 starr verbunden ist. In die Stromzuleitungen zu dem Nachdrehmotor 20 sind Kontakte eingeschaltet, von denen je einer geschlossen wird, sobald der Rahmen 5 aus der Ebene des Rahmens 6 im einen oder anderen Sinne herausgedreht wird. Die Schaltung, in der Zeichnung nicht dargestellt, ist in bekannter Weise so getroffen, daß der Motor 20 den Rahmen 6 dem Rahmen 5 stets nachdreht. Mit einem der Rahmen 5 oder 6 kann die Rose verbunden werden und von ihrer Einstellung können in bekannter Weise die Einstellungen von Tochter-Kompassen abgeleitet werden. ,A post-rotation motor, which is attached to the frame 9, is designated by 20. On his On the shaft there is a drive 21 which engages in a ring gear 22 which is connected to the frame 6 is rigidly connected. Contacts are switched on in the power supply lines to the post-rotation motor 20, each of which is closed as soon as frame 5 is out of plane of the frame 6 is unscrewed in one sense or another. The circuit in which Drawing not shown, is made in a known manner so that the motor 20 the Frame 6 always rotates after frame 5. With one of the frames 5 or 6, the Rose can be connected and the settings of daughter compasses can be derived from their setting in a known manner will. ,

Am Gehäuse 1 ist eine Libelle 23 so angebracht, daß man daran die Ablenkungen des Gehäuses aus der senkrechten Stellung oder der Kreiselachse aus der wagerechten StellungOn the housing 1 a level 23 is attached so that you can see the deflections of the Housing from the vertical position or the gyro axis from the horizontal position

ablesen kann. Am Rahmen 9 und am Gehäuse ι sind Gewindezapfen vorgesehen, welche verschieden einstellbare Gewichte 24 und 25 tragen. Ein in gleicher Weise verstellbares Gewicht 17 befindet sich am Scheitel des pendelnden Bügels 16.can read. On the frame 9 and on the housing ι threaded pins are provided which Carry different adjustable weights 24 and 25. One that can be adjusted in the same way Weight 17 is located at the apex of the oscillating bracket 16.

Die Einrichtung' wirkt folgendermaßen:
Da die Kreiselachse unter normalen Betriebsverhältnissen in der Richtung des Meridians liegt, oder nur wenig davon abweicht, und demnach die Zapfen, an denen das Pendel 16 hängt, in der Richtung des Parallelkreises liegen, so können nur meridional gerichtete Komponenten der Beschleunigungen und Verzögerungen des Aufhängungspunktes des ganzen Systems ablenkend auf das Pendel 17 wirken. Jede solche Ablenkung des Pendels aus seiner senkrechten Ruhestellung überträgt sich durch die Kupplung 18, 19 auf das Kreiselgehäuse 1 und bewirkt erstens eine Neigung des Gehäuses und damit der Kreiselachse gegen den Horizont. Dadurch wird eine Präzession des Kreisels in diejenige Gleichgewichtstellung hervorgerufen, die derjenigen Bewegung im Raum entspricht, welche der aus der Erdrotation und der meridionalen Komponente durch die betreffende Beschleunigung erzeugten Endgeschwindigkeit entspricht. Zweitens bewirkt die Ablenkung des Pendels eine Drehung der Rahmen 5 und 6 im Azimuth, und zwar in demselben Sinne, wie die Präzession, und durch den Energieverbrauch, den diese Drehung verursacht, werden die etwa noch übrig bleibenden Schwingungen des Systems abgedämpft. Durch entsprechende Einstellung der Gewichte 24 und 25 sowie erfor-, derlichenfalls auch des Gewichts 17 am Scheitel des Pendels 16 kann die Beziehung zwischen dem ballistischen Moment des Pendels und dem gyrostatischen Moment des Kreisels nach Ablesungen an der Libelle, die einmal bei ruhendem Kreisel und einmal bei angetriebenem Kreisel vorgenommen werden, den jeweiligen Betriebsbedingungen (Umlaufsgeschwindigkeit, geographische Breite) derart angepaßt werden, daß eine ruhige Einstellung des Systems erhalten wird.The facility 'works as follows:
Since the gyro axis lies in the direction of the meridian under normal operating conditions, or deviates only slightly from it, and accordingly the pegs on which the pendulum 16 hangs lie in the direction of the parallel circle, only meridional components of the accelerations and decelerations of the suspension point can be used of the entire system have a distracting effect on the pendulum 17. Any such deflection of the pendulum from its vertical rest position is transmitted through the coupling 18, 19 to the gyro housing 1 and firstly causes the housing and thus the axis of the gyro to incline towards the horizon. This causes a precession of the top into the equilibrium position which corresponds to the movement in space which corresponds to the final velocity generated from the earth's rotation and the meridional component by the acceleration in question. Second, the deflection of the pendulum causes frames 5 and 6 to rotate in azimuth, in the same sense as the precession, and the energy consumed by this rotation dampens any remaining oscillations in the system. By appropriately setting the weights 24 and 25 and, if necessary, the weight 17 at the vertex of the pendulum 16, the relationship between the ballistic moment of the pendulum and the gyrostatic moment of the gyro can be determined after readings on the vial, once with the gyro at rest and once are carried out with the gyro driven, the respective operating conditions (rotational speed, geographical latitude) are adapted in such a way that a smooth setting of the system is obtained.

Claims

Patent Claims:

1. Device for damping the vibrations of a meridian gyro compass in the horizontal plane, characterized in that 'that part of the Gyro system in which the gyro. is mounted, with an externally driven Re-rotating frame is thereby positively coupled that a mass is suspended from the re-rotating frame in such a way that that it can only oscillate in one plane compared to the rotating frame, and that the gyro system with the oscillating The ground is articulated at a point outside the perpendicular through the center of the top is. -

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the distance of the point of attack the coupling of the perpendicular through the center of the gyro is chosen in such a way that that the acceleration pressures acting on the pendulum exert such a torque on the rotating frame, that he strives to turn himself and the gyro system into the position required for the meridional 'component of the an equilibrium position generated by the forced acceleration is.

1 sheet of drawings.

Berlin, printed in the Reichsdruckerei.