DE3233029A1

DE3233029A1 - Gyroskopische navigationsvorrichtung mit leit- oder stabilisationsfunktionen

Info

Publication number: DE3233029A1
Application number: DE19823233029
Authority: DE
Inventors: Jaques 78370 Plaisir Barriac
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1983-04-07
Also published as: US4530237A

Description

ff

PATENTANWÄLTE MEINKE UND DABRINGHAÜsA⁰ ® 2 §

ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS · MANDATA1RES EtM BREVETS EUROPEES

DIPL-ING. J. MEINKE DIPL.-ING. W. DABRINGHAUS

46OO DORTMUND 1, &

WESTENHELLWEG 67 D/V

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Anmelder : Societe (!'Applications Generales d'Electricity

et de Mecanique SAGEM₃ 6, avenue d'tena, 75783 Paris Cedex 16 / Frankreich

Bezeichnung : "Gyroskopische Navigationsvorrichtung mit Leitoder Stabilisationsfunktionen"

"Gyroskopische Navigationsvorrichtung mit Leit- oder Stabilisationsfunktionen"

Die Erfindung richtet sich auf eine gyroskopische Navigationsvorrichtung zur Erkennung der charakteristischen Parameter des Weges eines Fahrzeuges und ggf. zur Sicherstellung einer Hilfsfunktion der Kontrolle, sei es des Fahrzeuges selbst oder sei es von Teilen des Fahrzeuges.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf gyroskopische Einrichtungen der Navigation für Landfahrzeuge (beispielsweise gepanzerte Fahrzeuge) und für Seefahrzeuge (beispielsweise Torpedos).

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf gyroskopische Navigationseinrichtungen für Sonden zur Erkundung von unterirdischen oder unterseeischen Bohrungen (wie z.B. Erdölbohrungen).

Im Falle eines Landfahrzeuges besteht die Kontrollhilfsfunktion darin, eine Waffe, die vom Fahrzeug getragen wird, auszurichten, während im Falle eines Torpedos die Kontrollhilfsfunktbn darin besteht, das Torpedo zu steuern.

Für derartige Fahrzeuge (gepanzerte Fahrzeuge oder Torpedos) hat die Navigation durch Trägheit in der Art, wie sie bei Luftfahrzeugen eingesetzt wird, hohe Herstellungskosten und ist nicht ausreichend genug den Bedürfnissen angepaßt,

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insbesondere um Kontrollfunktionen ausüben zu könneni- So ist das Prinzip einer derartigen Navigation durch Trägheit bei Benutzung eines Gyroskops und eines Eeschleuni* gungsmessers begründet, und die gelieferten Ergebnisse

jsind die Frucht einer reinen und einfachen Integration von Beschleunigungen ohne jeglichen Anteil einer Anzeige¹, die die Geschwindigkeit betrifft, gemessen in Bezug auf die Umgebung: Die möglichen Leistungen (so wie jene, die" dank der Vorrichtung flugtechnischen Ursprungs erhalten werden), deren Charakteristik in der Größenordnung von einem Nautik/Std. (nautique/heure) liegt, sind für ein landgebundenes Fahrzeug lächerlich.

Man hat daher für diese land- und seegebundenen Fahrzeuge Vorrichtungen vorgeschlagen, die sich auch an die Messurlg der Geschwindigkeit in Bezug auf die Umgebung wenden« Diese Vorrichtungen basieren auf einer Integration dieser gemessenen, skalaren Geschwindigkeiten unter Benutzung eines Richtungsbezugspunktes des Kurses und ggf. eines Bezugs^ Punktes der Vertikalen. [

0 Man hat auch schon sehr einfache Vorrichtungen vorgeächiagen, die freie Gyroskope als Bezugspunkte der Vertikalen tragen und freie Gyroskope benutzen als "Nord"-Bewahrerί dennoch sind die erreichten Messungen relativ in Anbeträcht der wenig präzisen Richtungscharakteristik wenig genau.

Man hat auch schon weniger komplexe Vorrichtungen vorge*

schlagen, die einerseits ein Gyroskop aufweisen, mit einer Fadenaufhängung, eingesetzt zur Ermittlung des Nordens bei Stillstand des erdgebundenen Fahrzeuges und, andererseits, ein sogenanntes "Richtungs"-Gyroskop mit zwei Freiheitsgraden, welches ein System mit zwei Kardanen stabilisiert und während der Bewegung des Fahrzeuges benutzt wird: Auf der Grundlage der durch diese beiden Elemente gelieferten Anzeigen und durch eine Messung der Geschwindigkeit in Bezug auf die Umgebung ist es daher mb'glic'h, eine relativ genaue Messung der Ortsänderung vorzunehmen und den Kurs zu finden und zu überwachen, mit Fehlergrößen in der Ordnung von einzelnen mrd bzw. von 1 mrd/Std.

Wie auch immer, erlauben die in Rede stehenden obigen Vorrichtungen nur die Erfassung und evtl. die Kontrolle von charakteristischen Wegparametern des Fahrzeuges und die gyroskopischen Systeme, die es erlaubten, eine zusätzliche Kontrollhilfsfunktion oder eine Steuerfunktion sicherzustellen, sind unterschiedlich (im Fall der unterschiedlichen Positionen in einem Fahrzeug oder im Fall unterschiedlicher Durchgangsbänder).

Diese Systeme sind daher an verschiedenen Orten des Fahrzeuges eingebaut, entsprechend der Natur dieses Fahrzeuges und der Natur der Hilfsfunktion der Kontrolle (z.B. der Stabilisation einer Kanone).

Die Erfindung hat eine gyroskopische Navigationsvorrich-

tung zum Ziel, die in derselben Einrichtung die Elemente so umgruppiert, die es erlauben, einerseits die Parameter* zu überwachen, die den linearen Weg des Fahrzeuges cha·* rakterisieren mit einer guten Leistung (z.B. Messung das Azimuts mit einer Abweichung gleich oder kleiner alä l^d/ Std., Standortbestimmung des Fahrzeuges auf lOtel Grad), und andererseits eine Überwachungshilfsfunktion sicher^u"· stellen, wie vorher bestimmt mit einem erhöhten Durchgangsband, wie dies die Art der Funktion erfordert und eine große Winkelempfindlichkeit (z.B. ein Durchgangsband dar Sensororgane von 30 - 50 Hz und eine Winkelempfindlibhkeit kurzfristig gleich oder kleiner als 0,3 mrd), was deh notwendigen Charakteristiken zur Stabilisierung eines Geschützes entspricht.

Für sich gesehen, sind Lösungen dieser Art schon beschrie* ben oder entwickelt worden: Es gibt Systeme mit zwei, oder drei Gyroskopen (zwei oder drei, je nachdem, ob man die Technologie der Gyroskope mit ein oder zwei Freiheitägraden einsetzt), die die Empfindlichkeitsachsen gemäß einem orthogonalen Dreibein aufweisen und mit einem Fahrzeug verbunden sind.

Diese Einrichtungen zwingen den Kreiseln der Gyroskope zum Mitführen alle die Winkelbewegungen des Fahrzeuges auf, dank der elektronisch sehr starren gyrometrische'n Abstimmungen (ungefähr 50 Hz des Durchgangsbandes).

Diese Systeme stechen schon von den älteren Systemen ab, die im Gegensatz hierzu drei stabilisierte, aufeinanderfolgende Kardane aufweisen (Schlingern, Stampfen und Azimut z.B.)j wobei das am meisten zentrale Kardan die Gyroskope trägt, die daher für die Messung der Winkelgeschwindigkeiten als Null-Vorrichtung gebraucht werden.

Gemäß den jüngeren Lösungen sind die Gehäuse bzw. Lager der Gyroskope mit dem Rahmen o. dgl. des Fahrzeuges verbunden; man versucht die Navigationsfunktion durch die Benutzung der verfügbaren, gyrometrischen Messungen für eine Kontrollfunktion mit einem erhöhten Durchgangsband zu realisieren; dennoch haben diese Lösungen als großen Fehler die sehr komplexen Schaltungen, wenn man, infolge der analogen Messungen, die durch die Gyroskope geliefert werden, versucht, das Verhalten des Fahrzeuges rückzurechnen (Kurs, Schlingern, Stampfen).

Es ist daher notwendig, sehr komplizierte Rechnungen vorzunehmen, die nur auf eine begrenzt verkleinerbare Größenordnung zurückführbar sind (Rechnungen mit 300.000 Operationen pro sek.). Rechnungen zum Ausführen in doppelter Länge (typischerweise 32 bits). Es müssen daher in realer Zeit, bis beinahe 10 ,die Abweichungen der konischen Bewegung kompensiert werden, die auftauchen, sobald jede Eingangsachse jedes Gyroskopes einen Kegel beschreibt, Ab-

weichungenj von denen die Größenordnungen in einigen Tausenden von Grad/Std. sind, selbst wenn die alternativen Winkelbewegungen des Fahrzeuges in der Größenordnung von einigen Grad sind.

Das Ziel der Erfindung ist daher, die gyroskopische Vorrichtung zwischen den oben erwähnten Techniken zu schaffen. Diese Einrichtung macht Gebrauch von einem einzigen gekoppelten Kardan mit einer einzigen Empfindlichkeitsachse.

Die durchzuführenden Rechnungen sind daher sehr einfach und bedürfen lediglich einer geringen Genauigkeit: Diese Rechnungen können daher mit analogen Rechnungen gelöst werden oder einer einfachen digitalen Technik durch Zählen/Abziehen.

Die Erfindung hat in gleicher Weise zum Ziel, eine Einrichtung zu schaffen, die keinerlei Limitierung der Läge unterworfen ist, was das Verhalten des Fahrzeuges betrifft (Torpedo mit einer Vertikalachse z.B.).

Die Vorrichtung entsprechend der Erfindung hat auch zum Ziel:

- ein System, welches dem Fahrzeug eine Einstellung in den irdischen Achsen gibt (Azimut, Schlingern, Stampfen), _: wobei dieses System an einem Messer, der gegenüber der

-Vf-

tf

Umgebung von Geschwindigkeit gekuppelt ist (Log, Raupenkette), wobei dieses System die Navigationsfunktionen durchführen kann,

- ein System, welches in der Lage ist, die überwachungshilfsfunktion durchzuführen (die Stabilisation und die Leitung des Schusses einer Waffe auf einem erdgebundenen Fahrzeug oder die Leitung eines Torpedos).

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art durch die Kombination folgender Elemente gelöst:

- Ein Kardan ist drehbar um eine Achse auf dem Fahrzeug montiert,

- ein erstes Gyroskop mit zwei Empfindlichkeitsachsen ist auf dem Kardan montiert, derart, daß eine seiner beiden Empfindlichkeitsachsen (Azimut-Empfindlichkeitsachse) rechtwinklig zur Longitudinalachse des Fahrzeuges und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse) parallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet ist und derart, daß die Rotationsachse seines Kreisels in einer Horizontalebene gehalten wird,

- ein Beschleunigungsmesser, von zwei Empfindlichkeitsachsen abhängig, ist auf dem Kardan so montiert, daß eine seiner beiden Achsen (Stampf-Empfindlichkeitsachse) parallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet ist, und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse) parallel zur Rotatiosachse des ersten Gyroskopes ist, wobei dieser abhängige

Beschleunigungsmesser zwei analoge Signale liefert, die die Messung der Beschleunigungen gemäß der beiden genannten Empfindlichkeitsachsen gegenüber Schlingern und ge¹-genüber Stampfen darstellen,
- ein zweites Gyroskop mit wenigstens einer Empfindlich·* keitsachse (Stampf-Empfindlichkeitsachse) ist so auf eiern Kardan montiert, daß die Stampf-Empfindlichkeitsachse parallel zur Rotationsachse des Kreisels des ersten Gyroskopes ist, folglich also horizontal ist.

Bie Elemente kooperieren untereinander in der folgenden Art und Weise:

- Die Detektoren der Azimut-Position des ersten Gyroskopes

V¹. steuern einen gekuppelten Azimut-Präzessionsmotoi· ;'des^:

ersten Gyroskopes und geben eine Anzeige, die ausgewer»- tet wird, einerseits um die charakteristischen Anziihutparameter durch seine Winkelgeschwindigkeit des Weges_: des Fahrzeuges und andererseits um die Hilfsfunktion der Kontrolle zum Azimut zu--erhalt en,

- die Detektoren der Schlingerpositionen des ersten dyroskopes steuern einen Steuermotor zum Schlingern des Kar¹-dans, welcher den Stator eines Winkeldetektors der Schlingerposition trägt, und sie geben die Anzeigen, die ausgewertet werden, um die Hilf sfunktion der Kontrolle" gegenüber dem Schlingern zu erhalten, - der Detektor der Stampfposition des zweiten Gyroskopes steuert den gekuppelten Stampf-Präzessionsmotor des zWei-

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ten Gyroskopes und gibt eine Anzeige, die ausgewertet wird j um die Hilfsfunktion des Steuerns gegenüber Stampfen zu erhalten, ^iä

- das Inklinationssignal gegenüber Schlingern des Beschleunigungsmessers (nach der-. Korrektur des Zentrifufaleffektes) wird benutzt, um du^ch die Präzession die Rotationsachse des ersten Gyroskopes auszugleichen, was eine langsame Rotation des Kardans {,um die Schlinger-Empfindlichkeitsachse des ersten Gyroskopes hervorruft, - das Inklinationssignal gegenüber Stampfen des Beschleunigungsmessers gibt langfristig das Stampfen an, und das zweite Gyroskop gibt kurzfristig die exakte Geschwindigkeit an, die die Geschwindigkeit des Stampfens ist,

- diese Komplementarität der Spektren der Signale erlaubt es, eine analoge oder digitale Rechenschleife zu verwirklichen, die zu einem berechneten Wert des Stampfens führt, welcher kurzfristig und langfristig nahezu exakt im ganzen Bereich des ,Spektrums ist.

Das zweite Gyroskop kann von einem Gyrometer gebildet werden, von einem :*liegenden Gyroskop mit einem Freiheitsgrad, welches an e:.n Gyrometer elektronisch angeschlossen ist oder von einem Gyroskop mit zwei Empfindlichkeitsachsen, von denen eine einzige benutzt wird (Gyroskop elektrisch am Gyrometer an dessen beiden Achsen gekuppelt).

Das erste Gyroskop G ist um seine Azimut-Empfindlichkeits-

achse G₁₇ (pseudovertikale Achse) in der Weise gekoppelt, um den gemessenen, gyrometrischen Wert (G₁₇) zu geben. Andererseits ist dieses erste Gyroskop G auf dem Kardän um seine Schlinger-Empfindlichkeitsachse G geschleift. Diese Wirkungsweise als Schleife um die Achse G empfiehlt sich, wenn sich das Fahrzeug in einer einzigen horizontalen Ebene bewegt (Stampfen Null), um die Rotationsachse Sq des ersten Gyroskopes in der Horizontalen aufrechtzu-¹ erhalten.

Das erste Gyroskop G empfängt eine Präzession ausgerechnet nach Ω_ tg(Ta) .

CX G

In den Kurven (Bahn des Fahrzeuges lokal ähnlich einer Schraubenlinie), ergibt sich eine Geschwindigkeit (Q_n) =

■ ei ΙΠ

nicht Null und ein Stampfen (Ta) , ebenfalls nicht Null.

Die Notwendig, die Rotationsachse So für kurze Zeit in diner horizontalen Ebene aufrecht zu erhalten, bewirkt, daß die Globalkupplung der Präzession horizontal sein muß.

Das Gyroskop G muß daher auf seinem gekuppelten Präzessionsmotor für das Schlingern Μ_γ das Moment H(Q ) ' tg(Ta) , erhalten nach der Formel, in welcher

- H das kinetische Moment des Gyroskopes G bedeutet,

- (Ώ )_ das gyrometrische Maß ist,

- (Ta) die berechnete Stampfgröße ist.

Dank dieser Einrichtung beschreiben die Empfindlichkeitsachsen G„ und G_x extrem flache Kegel (sich ableitend von einer konischen Null-Bewegung für diese Empfindlichkeitsachsai).

Im Falle einer Prüfsonde für unterirdische oder unterseeische Leitungen wird das Fahrzeug von der Sonde gebildet und ist einer Stampfdynamik von quasi Null und einer konstanten linearen Geschwindigkeit während des langsamen und kontinuierlichen Herabgleitens in die Bohrleitung unterworfen; folglich reicht die Filterung der beschleunigungsmäßigen Signale für einige Sekunden zur Bestimmung des Stampfens des Fahrzeuges aus.

Gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere /auf diesen Typ des Fahrzeuges angepaßt, umfaßt die gyroskopische Vorrichtung folgende Elemente:

- Ein Kardan ist drehbar um eine Longitudinalachse des Fahrzeuges auf dem Fahrzeug montiert,

- ein Gyroskop mit zwei'Empfindlichkeitsachsen ist auf dem Kardan derart montiert, daß eine seiner beiden Empfindlichkeitsachsen (Azimut-Empfindlichkeitsachse) rechtwinklig zur Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet ist und die andere Empfindlichkeitsachse Schlinger-Empfindlichkei^sachse parallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet ist und derart, daß die Rotationsachse seines Kreisels in einer Horizontalebene gehalten wird,

- ein Beschleunigungsmesser, von zwei Empfindlichkeitsachsen abhängig, ist auf dem Kardan so montiert, daß eine seiner beiden Achsen (Stampf-Empfindlichkeitsachse) parallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet ist, und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse) parallel zur Rotationsachse des Gyroskopes ist, wobei dieser abhängige Beschleunigungsmesser zwei analoge Signale liefert, die die Messung der Beschleunigungen gemäß der beiden genannten Eimpfindlich-, keitsachsen gegenüber Schlingern und gegenüber Stampfen darstellen.

Diese Elemente kooperieren unter sich in folgender Weise:

- Die Detektoren der Azimut-Position des Gyroskops steuern einen gekuppelten Azimut-Präzessionsmotor des Gyroskops und geben eine Anzeige, die ausgewertet wird, um die charakteristischen Azimutparameter durch seine Winkelgeschwindigkeit des Weges des Fahrzeuges zu erhalten,

- die Detektoren der Schlingerposition des Gyroskops steuern einen Steuermotor zum Schlingern des Kardans, welcher den Stator eines Winkeldetektors der Schlinge?*- position trägt,

- das Inkliinationssignal gegenüber Schlingern des Beschleunigungsmessers (nach der Korrektur des Zentrifugaleffektes), witfd benutzt, um durch die Präzession der Rotationsachse des Gyroskopes auszugleichen, was eine langsamere

Rotation des Kardans um die Empfindlichkeitsachse gegenüber Schlingern des Gyroskops hervorruft,

- das Inklinationssignal gegenüber Stampfen des Beschleunigungsmessers zeigt den Weg des Fahrzeuges an, in Anbetracht der Abwesenheit der schnellen Dynamik des Stampfens und der konstanten Geschwindigkeit des Fahrzeuges.

Gemäß einer anderen Gestaltung der Erfindung, die insbesondere eine gyroskopische Vorrichtung zur Navigation für ein Fahrzeug gafecht ist, welches einer Stampfdynamik von quasi Null und einer Geschwindigkeit, die etwa konstant ist, unterworfen ist, umfaßt die Erfindung:

- Ein Kardan ist drehbar auf dem Fahrzeug um eine Longitudinalachse des Fahrzeuges montiert,

- ein Gyroskop mit zwei Empfindlichkeitsachsen ist auf

dem Kardan derart montiert, daß eine seiner Empfindlichkeitsachsen (Azimut-Empfindlichkeitsachse) rechtwinklig zur Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet ist und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse) parallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet ist und derart, daß die Rotationsachse seines Kreisels in einer horizontalen Ebene gehalten ist,

- ein Beschleunigungsmeß-Block von wenigstens zwei Empfindlichkeit Sachsen abhängig, ist auf dem Kardan derart montiert, daß eine seiner beiden Achsen (die Empfindlichkeitsachse A₁₇) parallel zur Azimut-Empfindlichkeitsachse

ti

des Gyroskops ist, und die andere Empfindlichkeitsachse

(Schlingerempfindlichkeitsachse) parallel zur Rotationsachse des Gyroskops ist.

Diese Elemente kooperieren unter sich in folgender Art und Weise:

- Die Detektoren der Azimut-Position des Gyroskops steuern einen gekuppelten Azimut-Präzessionsmotor und geben eine Anzeige, die ausgewertet wird, um die charakteristischen Anzimutparameter für den Weg des Fahrzeuges zu erhap-ten,

- die Detektoren der Schlingerposition des Gyroskops steuern einen Steuermotor zum Schlingern des Kardans, welcher einen Stator eines Winkeldetektors der Schlingerposition trägt,

- das Inklinationssignal gegenüber Schlingern des Beschieunigungsmessers wird zum Ausgleichen der Präzession der Rotationsachse des Gyroskopes benutzt, um eine langsame Rotation des Kardans um die Empfindlichkeitsachse gegenüber Schlingern des Gyroskopes hervorzurufen,

- und das Inklinationssignal gegenüber dem Azimut des Beschleunigungsmessers wird gefiltert, um das Stampfei des Fahrzeuges anzuzeigen.

Das Inklinationssignal SA des Beschleunigungsmessers

(Signal, welches kurzfristig ein Rauschen aufweist), zeigt langfristig (wenn es gefiltert ist) das Stampfen des Fahrzeuges oder die Neigung der folgenden Bahn an.

Gemäß einer Variante einer derartigen Vorrichtung weist der eingesetzte Beschleunigungsmeßblock drei Empfindlichkeitsachsen auf, d.h.

- eine Empfindlichkeitsachse parallel zur Azimut-Empfindlichkeitsachse des Gyroskopes,

- eine Schlinger-Empfindlichkeitsacb.se parallel zur Rotationsachse des Gyroskopes und

- eine Stampf-Empfindlichkeitsachse parallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges,

dank derer es möglich ist, eine gute Messung der Neigung zu erreichen, selbst wenn man eine praktisch horizontale Bahn beschreibt (was eine Verbesserung der weiter oben genannten Vorrichtung bedeutet, die eine solche Messung nicht möglich macht).

Bei diesen Bedingungen zeigt das Inklinationssignal gegenüber Stampfen SA des Beschleunigungsmessers langfristig das Stampfen des Fahrzeuges an.

Es sei in gleicher Weise darauf hingewiesen, daß im Fall, wenn die Längsachse des Fahrzeuges praktisch vertikal aus-0 gerichtet und das Fahrzeug angehalten und verriegelt ist, die Vorrichtung sich, dank der Lage der Achse der Empfindlichkeit des Gyroskopes und des Beschleunigungsmeßblockes, als eine Einrichtung in verbundenen Komponenten zur Ermittlung des Nordens eignet (Möglichkeit die Empfindlichkeitsachse, das Schlingern betreffend, des Gyroskopes in die

Nähe der Linie Ost-West zu bringen, was zu einer guten Messung der Inklination der Rotationsachse des Gyrosköpes und seiner Schlinger-Empfindlichkeitsachse führt, eine notwendige Messung zur Korrektur der Projektion des irdischen Rotationsvektors auf die Empfindlichkeitsachse gegenüber Schlingern des Gyrosköpes.

Diese letzte Einrichtung und ihre Varianten eignen sich daher insbesondere in dem Fall von gyroskopischen Navigationseinrichtungen von Fahrzeugen der Art der Prüfsonden von unterirdischen oder unterseeischen Bohrleitungen, wie z.B. Erdölbohrungen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Beispielen beispielsweise näher erläutert ohne sich auf die beschriebenen Beispiele zu beschränken. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht der wesentlichen Elemente der Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2-4 entsprechende drei Schemata, die zeigen, in welcher Art und Weise die konstruktiven Elemente der Vorrichtung, entsprechend Fig. 1, untereinan

der zusammenarbeiten bzw. verknüpft sind,

Fig. 5 ein Erklärungsbeispiel der Funktionsweise der Vor* richtung nach der Erfindung,

Fig. 6 in der Darstellungsweise der Fig. I ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 schematisch eine Bohrung,in die eine Erkundungssonde eingelassen werden kann, im Hinblick auf das Erfassen charakteristischer gyrometrischer Eigenarten

einer solchen Bohrung,

Fig. 8 eine schematische, perspektivische Ansicht der konstruktiven Elemente der Vorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig· 9 eine schematische, perspektivische Ansicht, die die konstruktiven Elemente der Vorrichtung nach einer Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt,

Fig. 10 und 11 entsprechende zwei Schemata, die die Art und Weise zeigen, wie die konstruktiven Elemente der Einrichtung nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 8

und 9 untereinander wirken bzw. miteinander verknüpft sind.

In Fig. 1 sind schematisch die konstruktiven Elemente einer gyroskopischen Navigationsvorrichtung gezeigt, welche auf einem Fahrzeug montiert ist und es einerseits erlaubt, die charakteristischen Merkmale der Bahn des Fahrzeuges kennenzulernen und andererseits eine Uberprüfungshilfs-

funktion (oder die Hilfe beim Ausrichten eines Geschützes) wenigstens eines Teiles dieses Fahrzeuges sicherzustellen.

Das Fahrzeug ist nicht mit seinen Einzelteilen dargestellt, lediglich ist seine Longitudinal ichse 2 gezeigt.

Handelt es sich um ein erdgebundimes Fahrzeug, z.B. um ein gepanzertes Fahrzeug, wie einen :>anzer, ist es die Funktion der Navigationseinrichtung, einerseits die charakteristischen Parameter seiner Bahn auf der Erde zu kennen
und andererseits eine Hilfsfunkt .on sicherzustellen der

Kontroll- bzw. Richtfunktion einor Waffe, die vom Geschützturm des gepanzerten Fahrzeuges r₃etragen wird, d.h. eine Kontrolle der Waffe nach dem Azinut und nach der absoluten Höhe bzw. Lage. Diese Hilfe bewirkt beispielsweise,
den Fehlern des Geschwindigkeits'iiderstandes der Motoren vorzugreifen, die die Waffen während der schnellen Bewegung des Chassis des Fahrzeuges bewegen. Diese Fehler des Widerstandes der Geschwindigkeit rühren von der gegenelektromotorischen Kraft her und von den großen Verhältnissen der Zahngetriebe (große übersetzung).

Wenn es sich um ein Seefahrzeug wandelt, z.B. um ein Gerät der Art eines Torpedos, ist die Wirkungsweise der Navigationsvorrichtung einerseits die charakteristischen
Bahnparameter in dem flüssigen Medium zu ermitteln und
andererseits eine hilfsweise Kontrollfunktion des Torpe-

dos, d.h. eine Steuerung des Torpedos gegenüber dem Azimut, gegenüber derti Stampfen, gegenüber dem Rollen nach einem internen Programm der gewünschten Bewegung sicherzustellen.

Diese Vorrichtung umfaßt

- ein Kardan 1, drehbar um eine Longitudinalachse 2 über zwischengelagerte Lager 5 auf dem Fahrzeug gelagert, das Kardan 1 ist verbunden mit einem Steuermotor gegenüber Schlingern M und mit einem Winkelmesser der Position gegenüber Schlingern P ,

«y

- ein erstes Gyroskop G mit zwei Empfindlichkeitsachsen ist auf dem Kardan 1 in der Weise montiert, daß eine der beiden Empfindlichkeitsachsen (Azimut-Empfindlichkeitsachse G) rechtwinklig zur Achse 2 des Fahrzeuges aus-

Z ;i

gerichtet ist und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse G) parallel zur Längsachse 2 des Fahrzeuges ist und derart, daß die Rotationsachse Sr, seines Kreisels 7 in einer horizontalen Ebene gehalten ist,

- ein Beschleunigungsmesser mit' zwei Empfindlichkeitsachsen A ist auf dem Kardan 1 montiert, derart, daß eine seiner beiden Empfindlichkeitsachsen (J Stampf-Empfindlichkeit sachse A) parallel zur Längsachse 2 des Fahrzeuges ist,

während die andere Empfindlichkeitsachse (Schlingerfindlichkeitsachse A) parallel zur Rota des ersten Gyroskopes G ausgerichtet/ist,

Empfindlichkeitsachse A) parallel zur Rotationsachse

- und ein zweites Gyroskop P mit wenigstens einer Empfindlichkeitsachse (Stampf-Empfindlichkeitsachse G ) ist auf dem Kardan 1 derart montiert, daß diese Empfindlichkeitsachse gegenüber Stampfen G parallel zur Rotationsachse S_Q des Kreisels 7 des ersten Gyroskopes G ausgerichtet ist und damit horizontal liegt.

Wenn es sich um ein Fahrzeug handelt, welches als Erkundungssonde einer Bohrleitung (unterirdisch oder unterseeisch) ausgebildet ist, so weist die Vorrichtung nicht diese beiden Gyroskope auf; da die Stampfdynamik bei diesem Typ des Fahrzeuges praktisch Null ist und daher das Stampfen direkt aus der ausgefilterten Beschleunigungsmessung be*- rechenbar ist.

Der Beschleunigungsmesser A liefert zwei Signale SA und SA entsprechend der Beschleunigungsmessungen gemäß der beiden bereits erwähnten Empfindlichkeitsachsen gegenüber

Schlingern A und gegenüber Stampfen A . χ y

In Fig. 2 ist das erste Gyroskop G zweimal in zwei rechtwinklig zueinander ausgeführten Schnitten dargestellt, und zwar rechtwinklig zu seiner Azimut-Empfindlichkeitsachse G und rechtwinklig zu seiner Schlinger-Empfindlichz

keitsachse G .

Dieses erste Gyroskop G trägt einen Kreisel 7_S der von.ei-

ner Welle 8 unter Zwischenschaltung einer Hoock¹sehen Verbindung 9 getragen wird, wobei diese Welle 8 von Lagern gehalten ist.

Die Lage des Kreisels 7 wird kontrolliert durch - zwei Positionsdetektoren gegenüber dem Azimut D_„

- zwei Positionsdetektoren gegenüber Schlingern D_Q„

- einen gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber dem Azimut M_GZ und

- einem gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber Schlingern M_GY.

In Fig. 3 ist das zweite Gyroskop P in einem rechtwinklig zu seiner Stampf-Empfindlichkeitsachse G geführten

Ji

Schnitt gezeigt.

Dieses zweite Gyroskop P sei angenommen als ein Gyroskop mit zwei Empfindlichkeitsachsen bei lediglich einer Empfindlichkeitsachse, und zwar diejenige gegen Stampfen G , benutzt wird.

Dieses zweite Gyroskop P weist daher einen gleichen Aufbau wie das erste Gyroskop G auf und es trägt einen Kreisel 11, der von einer Welle 12 unter Zwischenschaltung einer Hoock'-sehen Verbindung 13 getragen wird, wobei die Welle 12 von Lagern 14 gehalten ist.

Die Lage des Kreisels 11 wird kontrolliert

- durch zwei Positionsdetektoren gegenüber Stampfen Tp_x >

- durch einen gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber Stampfen Μ_ρχ.

In Pig. 4 ist ein Beschleunigungsmesser A im Schnitt durch eine Ebene gezeigt, die seine beiden Empfindlichkeitsachsen gegenüber Stampfen A gegenüber Rollen A enthalten.

y χ

Dieser Beschleunigungsmesser A trägt eine abhängige Masse 15j deren Position kontrolliert wird

- durch zwei Positionsdetektoren gegenüber Stampfen D .„, - durch zwei Positionsdetektoren gegenüber Schlingern D.y und

- durch zwei Steuerungswieklungen E.„und E.y.

Die beiden Positionsdetektoren gegenüber dem Azimut Dq„ des ersten Gyroskopes G beaufschlagen durch die Zwischenschaltung von elektronischen Einrichtungen 16 die insbesondere von Verstärkern und wechselweise dann die Demodulator-Funktion sicherstellen, den gekuppelten Präzessionsmotor gegenüber dem Azimut M^₁₇ des ersten Gyroskopes G (Fig. 2).

Die zwei Positionsdetektoren gegenüber dem Azimut D_ß„ geben, immer unter Zwischenschaltung der elektronischen Einrichtungen l6, die gyrometrische Messung Q , welche ausgewertet wird,

- einerseits durch Meßeinrichtungen 17 um die Azimutparameter zu erhalten, die die Bahn des Fahrzeugs charakterisieren (diese Meßeinrichtung 17 macht eifie raummäßige Integration der Geschwindigkeit Ω möglich, kombiniert mit dem Wert des Stampfens Ta, nach der Formel:

cos Ta

dt

- und andererseits durch Meßeinrichtungen 18 oder 19, um die Hilfssteuerfunktion gegenüber dem Azimut zu erhalten (die Hilfssteuerfunktion gegenüber dem Azimut einer auf dem Turm eines Landfahrzeuges gesteuerten Waffe, d.h. eine Richthilfe der Waffe gegenüber dem Azimut oder eine hilfsweise Kontrollfunktion gegenüber dem Azimut eines Torpedos, d.h. die Steuerung des Torpedos zum Azimut).

Die beiden Detektoren gegenüber Schlingern D„y beaufschlagen, unter Zwischenschaltung elektronischer Einrichtungen 20, die insbesondere eine Verstärker- und dann alternativ eine Demodulations-Funktion haben, einen Steuermotor gegenüber Schlingern M des Kardans 1 (Fig. 1).

«y

Der Steuermotor M nimmt mechanisch den Positionsdetektor gegenüber Schlingern P des Kardans 1 mit, was für die Ziel-

«7

funktion den Winkel des Stampfens ergibt.

Die beiden Positionsdetektoren gegenüber Stampfen D_ßy ge-

ben, immer unter Zwischenschaltung der elektronischen Einrichtungen 20 und des Kardans 1, Anzeigen, die von einer Meßeinrichtung 21 oder 22 ausgewertet werden, um die Steuer-Hilfsfunktion gegenüber Schlingern zu erhalten. Es kann sich um eine Steuerungs-Hilfsfunktion gegenüber der Höhe der vom Turm des landgebundenen Fahrzeuges getragenen , Waffe handeln (in diesem Falle ist die Achse des ersten Kardans 1 quer in Bezug auf die Bahnlinie des Fahrzeuges ausgerichtet) oder ebenso, um eine Steuerungs-Hilfsfünktion gegenüber Schlingern des Torpedos, d.h. eine Steuerung des Torpedoschlingerns.

Das Signal SA_V, welches vom Beschleunigungsmesser A geliefert wird, bewirkt eine langsame Präzession auf den gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber Schlingern M~y des Gyroskopes G, um seine Rotationsachse S~ auszugleichen und um das Kardan 1 vertikal zu halten, dies sind die Winkelbewegungen des Fahrzeuges. Das Signal SA„ durchsetzt einen Tiefpaßfilter FPB bevor es zu dem gekoppelten Motor M_QY geleitet wird.

Der gekoppelte Präzessionsmotor gegenüber Schlingern IL« des Gyroskopes G (Motor'gekoppelt, was die Rotationsachse Sp dieses Gyroskopes G ausgleicht) empfängt zu dem Signal SA , welches vom Beschleunigungsmesser A stammt (das Signal SA kann evtl. korrigiert sein durch die ZentrifU-galbeschleunigung in den Kreiselnd .V, wobei Q die

Z 2

Azimutwinkelgeschwindigkeit und V die axiale Geschwindigkeit des Fahrzeuges darstellt) noch eine andere Art von Präzessionssignal, welches in einem höheren Durchgangsband liegt, als das Signal S , wenn dieses durch den Tiefpaßfilter FPB filtriert ist.

Dieses Signal (s. Fig. 2) ergibt sich nach der Formel Q · tg Ta , also nach der Formel, in der Q die Mes-

ZC Z

sung des Gyroskopes G um seine Achse G_n, und Ta_rt das be-

z c

rechnete Stampfen bedeutet, hervorgegangen aus einer unabfeängigen Rechenschleife, was weiter unten näher erklärt werden wird. Diese Berechnung bewirkt eine optimale Kopplung der Messungen G und SA um die Stampfachse.

Es ist daher unerläßlich, das Signal W · tg Ta auszurechnen; wenn man ein Fahrzeug betrachtet, welches eine absteigende Schraubenlinie beschreibt, so ist seine Bahnlinie die Tangente an diese absteigende Schraube geneigt im Winkel des Stampfens Ta auf einer Horizontalebene (s. Fig. 5). Die Rotationsachse S„ des Gyroskopes G wird horizontal gehalten und muß daher eine Horizontalebene beschreiben.

Das irdische Präzessionsmoment, welches sich auf den Kreisel des Gyroskopes G auswirkt, während sich das Fahrzeug um den Azimut dreht, muß daher auch horizontal sein. Die Wirkungsachse des gekoppelten Präzessionsmotors gegenüber

dem Azimut M_p„ des Gyroskops G ist daher in einem Winkel von Ta gegenüber der Horizontalen geneigt und bewirkt aufgrund der Präzessionsschleife gegenüber Stampfen ein nichthorizontales Moment H Ω .

Man muß daher simultan auf den gekoppelten Präzessionsmbtor gegenüber Schlingern M_pv ein Moment HQ · tg Ta anlegen und dies, damit das Erdmoment, welches auf die gekoppelten Präzessionsmotoren gegenüber Stampfen M^₇ und gegenüber Schlingern Mp_Y wirkt, ein horizontales Moment ist, und damit daher die Rotationsachse S_p horizontal während der gesamten Fahrt des Fahrzeuges bleibt. Diese alternativen Bewegungen des Schwankens bzw. Schaukeins des Fahrzeuges können eine Frequenz in der Größenordnung von Hz (während einer Abfahrt) aufweisen, die Berechnung des Aüsdruckes Ω _ tg (Ta),, muß daher bei einem hohen Durchgangs-

ζ c

band durchgeführt werden (in der Größenordnung von 20 Hz).

Gleichwohl kann die Berechnung eine sehr geringe Genauigkeit haben: Z.B. 1 % Irrtum für +_ 3° an Schaukeln bzw. Schwanken in einem Hz und eine Neigung von 12° = 0,2 rd produzieren nur einen alternativen Fehler von +^ 0,3³ auf der Horizontalität der Rotationsachse S_Q des Gyroskopes G, d.h. einen vernachlässigbaren Fehler (+_ 1 % von 0,2 χ l80^J = + 0,3^J).

Eine analoge Berechnung für eine Kurve von 90° des Fahr-

zeuges mit einer konstanten Neigung von 12°, bekannt als nahezu 1 %, gibt einen Horizontalfehler von ungefähr 10', ist immer noch sehr akzeptabel, da sie 0,18° entspricht.

übrigens wird dieser Fehler in der Horizontalität, während das Fahrzeug wieder einen geraden Kurs aufnimmt, langsam verschwinden, aufgrund der Tatsache, daß die Präzession langsam aufgrund der Aktion des Signales SA auf den gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber Schlingern des Gyroskopes G wirkt.

Die beiden Positionsdetektoren gegenüber Stampfen D_pv des zweiten Gyroskopes F beaufschlagen durch die Zwischenschaltung einer elektronischen Einrichtung 23, die insbesondere eine Verstärker- und dann alternativ eine Demodulations-Funktion sicherstellen, den gekoppelten Präzessionsmotor

gegenüber Stampfen M„_y des zweiten Gyroskopes F, was die gemessene Winkelgeschwindigkeit Ώ (Fig. 3) erzeugt.

Diese beiden Positionsdetektoren gegenüber Stampfen D,™. geben, immer unter Zwischenschaltung der elektronischen Einrichtung 23 und durch die Zwischenschaltung einer Summiereinrichtung 24, welche ein Korrektionssignal, wie es weiter unten näher beschrieben werden wird, empfängt, die Messung Q korrigiert von einem festen Fehler (entstanden evtl. vom Gyroskop), welcher in einer Meßeinrichtung 25 oder 26 ausgewertet wird, um die Uberwachungs-Hilfs-

funktion gegenüber Stampfen zu erhalten. Es kann sich aus einer Steuerungs-Hilfsfunktion gegenüber der Neigung der Zielebene der vom Turm des erdgebundenen Fahrzeuges getragenen Waffe ergeben (wenn die Primärachse des Kardanä 1 quer ausgerichtet ist), ebenso eine Steuerungs-Hilfsfunktion gegenüber Stampfen des Torpedos, d.h. eine Steuerung des Torpedos gegenüber Stampfen.

Die beiden Positionsdetektoren gegenüber Stampfen D.y dös Beschleunigungsmessers A beaufschlagen die Masse 15 des Beschleunigungsmessers A gemäß der Stampfachse und me'ssen die Beschleunigung gemäß der Empfindlichkeitsachse gegenüber Stampfen A (Signal SA ). Dies ist dank der Lieferung eines kontinuierlichen Stromes in den Beaufschlagungsspulen E.y des Beschleunigungsmessers möglich.

Das Signal SA wird ausgewertet, um mit den folgenden beiden anderen Messungen zu kooperieren:

- Messung der Winkelgeschwindigkeit ic" des Stampfens' bei einem großen Durchgangsband, kurzfristig, genau, aber woraus sich langfristig deren Integration ergibt (feste unbekannte Abweichung des Gyroskopes G), was eine Angabe des berechneten Stampfens unmöglich macht;

- Messung der linearen, axialen Geschwindigkeit des Fahrzeuges V-py, bekannt in Bezug auf die Umgebung. Diese Messung kann durch einen Rauschwert gebildet werden, aber ohne langfristige Divergenzen.

Die Beschleunigungsmessung SA ist die Summe der vier fol-

gehden Terme:

- Eine Beschleunigung "niedriger Frequenz" entsprechend den

λ*
Variationen der Geschwindigkeit V eines Fahrzeuges, - eine Beschleunigung "Rauschen" entsprechend den Vibrationen, den plötzlichen Beschleunigungen aufgrund von Stampfen und Schlingern des Fahrzeuges, entsprechend der Variation der Geschwindigkeit, die nicht von dem Empfänger der externen Geschwindigkeit erfaßt werden, - eine Beschleunigung entsprechend der Gravitationskomponente, g, sin TA, Ta bezeichnet das wahre Stampfen,

- eine "parasitäre Beschleunigung" S. ._γ entsprechend einem Fehler von Null des Beschleunigungsmessers A.

Man erkennt daraus, daß, wenn man durch das Signal SA das Erscheinen der Geschwindigkeit V™. unterdrückt, lediglich noch das Signal g sin TA + "Rauschbeschleunigung" + "parasitäre Beschleunigung" £ .„ vorhanden ist. Dieses neue Signal wird von einem Tiefpaßfilter gefiltert (Zeit der Filterung über 30 sek.) und erlaubt es, einen exakten mittleren Wert des Stampfens zu erhalten; dieser Wert ist, wenn auch kurzfristig, ungenau für die Frequenzen in der Größenordnung von Hz z.B. (die Frequenzen, abhängig von der Lagerung des Fahrzeuges).

Im Gegensatz dazu gibt die reine und einfache Integration der gyrometrischen Messung Q (im allgemeinen linear bis

_ίι
zu ungefähr 10 ) ein exaktes Spiegelbild der plötzlichen Stampf bewegungen (+_ 6° bis 1 Hz z.B.) aber divergiert langfristig bis zum Erreichen einer Divergenz von 1 mrd in 60 sek.

Man stellt daher fest, daß die Zeit, während der man auf das Gyroskop G zählen kann, um das Stampfen zu berechnen, 60 Sek. erreichen kann, ja sogar einige Minuten, was es dem Beschleunigungsmesser A, der das gefilterte Signal BA-liefert, ermöglicht, die lineare Abweichung, die beim Stampfen Ta auftritt, zu erfassen.

Ber Beschleunigungsmesser A kann daher die feste Abweichung des Gyroskopes G kompensieren. Dies ermöglicht daher die Zeit zu verbessern, während der man auf das Gyroskop alieine zählen kann, um das Stampfen zu berechnen.

Umgekehrt, wenn das Fahrzeug sich auf einem horizontalen Kurs befindet, ergibt die Integration des Signales SÄ , die

«y

in jedem Fall die Geschwindigkeit V^y geben wird, dies äufgrund der parasitären Beschleunigung £.„ nicht.

Die Differenz, die zwischen Y„_v und

Üx

(SA - g'sin Ta)dt

besteht, erlaubt es, den Null-Fehler des Beschleunigungs-

messers A besser als 10 g zu verbessern und daß aufgrund einer Beziehung, die proportional zu jeder Abweichung ist (Koeffizient k_A).

Die Fig. 3 zeigt daher das Prinzip der Schleife des Gyroskops, welches auf der Empfindlichkeitsachse gegenüber Stampfen G des zweiten Gyroskopes F, dank des Verstärkers oder alternativ Demodulators 23, eingesetzt wird.

Fig. 4 zeigt eine kontinuierliche Schleife der analogen oder digitalen Art, die drei Informationssignale nutzt: SA_x, Q_x und V_EY.

Das Signal SA wird von der Zelle 27, die ein Signal V *y υ

entsprechend der geschätzten Trägheitsgeschwindigkeit liefert, integriert.

Das Signal V wird in einer Zelle 28 mit dem Signal Y„_v

y l?< Y

(lineare axiale Geschwindigkeit des Fahrzeuges) kombiniert, um ein Signal der Divergenzaufspürung S^m und der Korrektur, entsprechend der Abweichung des Beschleunigungsmessers A und der Abweichung des zweiten Gyroskopes F, zu formen.

Dieses Aufspürsignal S«™, wird dann geschickt - in eine Zelle 29, die den Koeffizienten k. empfängt, die dem Proportionalausdruck der nachstehenden Art entspricht,

i/2. -

- in eine Zelle 30, die die feste Abweichung des Gyrosköpes berechnet. ,^J

Die Zelle 29 liefert ein Signal, welches die parasitäre Beschleunigung £,„ darstellt und am Ende der Korrektionen mit dem Signal SA„ vor seinem Eintritt in die Zelle 27 kombiniert.

Die Zelle 30 liefert ein Signal, welches die Abweichung des Gyroskopes darstellt. Dieses Signal ist kombiniert bit dem Signal Q , herrührend aus der Zelle 23 (dem zweiteh Gyroskop F zugeordnet), welches selbst durch einen festen Fehler Δ verfälscht ist. '

Das resultierende Signal dieser Kombination wird integriert in der Zelle 31, deren Ausgang das berechnete Stampfen (Ta) liefert. ;,

Eine Zelle 32 verarbeitet das Signal g · sin (Ta) , welches dem Signal €L .„, welches die parasitäre Beschleunigung darstellt, vor der Kombination dieses Signales mit dem Signal SA ,zugemischt wird.

Aufgrund dieser Bedingungen kann man feststellen, daß λ, - der Beschleunigungsmesser A langfristig eine Genauigkeit für das Signal des berechneten Stampfens (Ta) gibt,

- das zweite Gyroskop F kurzfristig eine Genauigkeit des

realen Stampfens (genaue Reproduktion der plötzlichen Winkelbewegung),

- der Beschleunigungsmesser A dazu beiträgt, die Abweichung des Gyroskopsignales am Ende von einigen Minuten zu bewegen,

- die externe Geschwindigkeit Vq„ dient zur automatischen Korrektur nach einigen Minuten des Betriebes der Schleife, den Wert des Signales SA verfälscht durch das Signal £._Ay (Null Fehler des Beschleunigungsmeßwerkes).

Ein solches Verknüpfungs- bzw. Schleifenschema ist sehr einfach und es wird durch die Tatsache möglich gemacht, daß

- die Stampf-Empfindlichkeitsachse G des ersten Gyroskopes G immer horizontal gehalten wird,

- und dadurch, daß die Stampf-Empfindlichkeitsachse G des ersten Gyroskopes G extrem flache konische Bewegungen beschreibt (Steradiantflache null, daraus ergibt sich Konizität null dieser Achse).

In gleicher Weise ist die Berechnung des Kurses durch eine einfache Formel durchzuführen, folgenden Types (Integration der Messung eines fiktiven Gyroskopes G _t , mit einer vertikalen Empfindlichkeitsachse, die gemessen wird ** ζ ,

cos Ta

cos (Ta)

dt - (Q_T sin L + B) (t-to),

In welcher:

- K der Kurs ist,

- K der Anfangskurs ist,

- Ω, sin L die Vertikalkomponente der irdischen Rotation ist,

- B die Unwucht des Kreisels des ersten Gyroskopes uiid

- T die Zeit ist.

Diese Formel ist dank der Tatsache anwendbar, daß die Rotationsachse S_Q des ersten Gyroskopes horizontal gehalten wird, was bewirkt, daß die Abweichung der konischen Bewe·*· gung um die Empfindlichkeitsachse gegenüber dem Azimut des fiktiven Gyroskopes G , Null ist (konische Bewegung der¹

Achse G ,. Nullfläche gegenüber dem Steradian im Erdrautri, ζ

was die Bewegungen des Chassis des Fahrzeuges sind).

Gemäß einer Variante der Erfindung, dargestellt in Fig. β, in der dieselben Bezugszeichen für dieselben Elemente, Wie in Fig. 1 benutzt werden, ist das zweite Gyroskop F mit zwei Freiheitsgraden beweglich auf dem Kardan 1 montiert, um zwei Positionen einzunehmen, "0" und "If", diametral entgegengesetzt, um sich um eine Achse zu drehen, welchö parallel zur Azimut-Empfindlichkeitsachse G„ des ersten Gyroskopes G ist.

Wenn das Fahrzeug steht, benutzt man daher die beiden Empfindlichkeitsachsen G und G dieses zweiten Gyroskopes

χ y

F um unter Benutzung dieses zweiten Gyroskopes P gyrome trisch zu messen.

Sl. cos. L cos.K_n + d Position 0

Si cos. L cos.K_n - d Position 1T

Sl. cos. L sin.K₀ + d Position 0

Sl cos. L sin.K₀ - d Position1Γ

-Acos. L bezeichnet die Horizontalkomponente der irdischen Potation,

-K_n bezeichnet den Anfangskurs,

-d und d bezeichnen die festen Abweichungen des Gyroskopes P.

Dies erlaubt es daher, den Anfangskurs K_n zu berechnen, und eliminiert die festen Abv/eichungen des zweiten Gyroskopes P.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel? der Erfindung nach Fig. 1 ist die Drehachse 2 des Kardans 1 parallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges.

Gemäß einer für die Erfindung nicht repräsentativen Variante kann die Drehachse des Kardans quer in bezug auf die Longitudinalachse des Fahrzeuges ausgerichtet sein. Diese Variante ist insbesondere im Palleides Einsatzes zur Stabilisierung einer Feuerwaffe interessant.

^% In Fig. 7 ist das Schema einer Bohrleitung wiedergegeben,

3233u29_; :

ausgehend von einem Punkt I an der Oberfläche, dann folfet ein Abschnitt I - II, dann ein gekrümmter Bereich und schließlich ein Bereich III - IY, ein geradliniger Bereich oder ein leicht gekrümmter Bereich, dessen Neigung in bezug auf die Vertikale 75 erreichen kann und selbst mehr. (Dieser Bereich kann im Grenzwert sogar horizontal sein.) In dem Teil III - IV funktioniert die Mavigationsbestimmung des Azimuts wie oben beschrieben (Pig. I — 6 5.

Gemäß· einer Anordnung der Erfindung, die in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, umfaßt die Vorrichtung folgende Elemente:

- ein einziges Kardan 1 ist unter Zwischenschaltung von Lagern 5 auf einem Fahrzeug drehbar um eine Longxtudinalachse 2 des Fahrzeuges montiert, wobei das Kardan 1 wirkmäßig mit einem Steuermotor gegen<über Schlingern Γ-" und einem Winkeldetektor gegen-

»y

über der Schlingerposition P _t verbunden ist,

- ein Gyroskop mit zwei Empfindlichkeitsachsen G ist auf diesem Kardan 1 derart montiert, daß die eine seiner beiden Empfindlichkeitsachsen (Azimut-Empfihdlichkeitsachse G ) rechtwinklig zur Achse 2 des Fahrzeuges und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse G ) parallel

«y

zur Longitudinalachse 2 des Fahrzeuges derart ausgerichtet sind, daß die Potationsachse S^ seines Kreisels in einer Horizontalebene gehalten wird.

- Ein Beschleunigungs-Hilfsmeßblock A mit wenigstens zwei

Eirpfindlichkeitsachsen ist auf diesem Kardan 1 derart montiert, daß eine seiner beiden Achsen (Azimut-Empfindlichkeit sachse A) parallel zur Azimut-Empfindlichkeits-

achse G₁₇ des Gyroskopes G und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse A) parallel zur Rotationsachse S„ des Gyroskopes G ausgerichtet sind.

In der Fig. 10 ist zweimal das Gyroskop G in zwei Schnittebenen dargestellt, die entsprechend rechtwinklig zu seinen Azimut-Empfindlichkeitsachsen G_ und rechtwinklig gegen-

über seiner Schlinger-Empfindlichkeitsachse G ausgeführt sind.

Dieses Gyroskop G trägt einen Kreisel 7_S gehalten von einer Welle 8, die von Lagern 10 gehalten ist. Die Position des Kreisels 7 wird gesteuert
- durch zwei Positionsdetektoren gegenüber dem Azimut D_G„,

- durch zwei Positionsdetektoren gegenüber Schlingern D_„,

- durch einen gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber dem Azimut !%„

- und durch einen gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber Schlingern M_ov.

¥ O X

Die beiden Positionsdetektoren gegenüber dem Azimut Dp„ des Gyroskopes G steuern durch die Zwischenschaltung einer elektronischen Einrichtung 16, die insbesondere die Verstärker und alternativ danach die Demodulatorfunktion sicherstellen, den gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber dem

0233029

Azimut M_GZ des Gyroskopes G.

Diese beiden Positionsdetektoren gegenüber dem Azimut D~„ geben, immer unter der Zwischenschaltung der elektronischen Einrichtung 16, die gyrometrische Messung Si , die in einer Azimut-Meßeinrichtung 17 ausgewertet wird.

Die beiden Positionsdetektoren gegenüber Schlingern O„y des Gyroskopes G steuern unter Zwischenschaltung einer elektronischen Einrichtung 20, die insbesondere die Ver- ' stärker und alternativ später die Demodulatorfunktioneri unterstützt, den Steuermotor gegenüber Pollen M„ des Kardans 1.

Der Steuermotor ¥ nimmt mechanisch den Positionsdetektor

Cf

gegenüber Schlingern P des Kardans 1 mit, welches d'en Schlingerwinkel ergibt, der in einer Schlingermeßeinricntung 21 ausgewertet wird.

Das Signal der Neigung gegeüber Schlingern S^_x des Beschleunigungsmessers A, filtriert durch einen Tiefpaßfilter FPB, wird als langsame Präzession auf den gekoppelten Präzessionsmotor gegenüber Schlingern M des Gyroskdpes G geschickt, um seine Rotationsachse S- auszugleichen und um das Kardan 1 vertikal zu halten, welches die Winkelbewegungen des Fahrzeuges sind.

Das Neigungssignal SA des Beschleunigungsmessers A wird

SO 0233029

gefiltert und gibt das Stampfen des Fahrzeuges (Ta) an, notwendig für die Präzession Ώ tg (Ta)_rt des Gyroskopes G folgend seiner Empfindlichkeitsachse gegenüber Schlingern G

(ein Wert it'it einem großen Durchgangsband).

In Fig. 11 ist ein Beschleunigungsmesser A in einer Ebene gezeigt j die seine beiden Empfindlichkeitsachsen A und A zeigt.

Dieser Beschleunigungsmesser trägt eine Steuermasse 15, deren Position kontrolliert wird:
lfl - durch zwei Positionsdetektoren D-_z,

- durch zwei Detektoren gegenüber Schlingern D.„

- und durch zwei Steuerwicklungen Ε._χ und E.„·

Gercäß der in Fig. 9 dargestellten Variante trägt der Beschleunigungsmeßblock A drei Empfindlichkeitsachsen, d. h.: - eine Empfindlichkeitsachse A , parallel zur Empfindlichkeitsachse gegenüber dem .Azimut G des Gyroskopes G,

""■ Z

- eine Eifpfindlicheitsachse gegenüber Schlingern A , parallel zur Potationsachse S„ des Gyroskopes G

- und eine Empfindlichkeitsachse gegenüber Stampfen A , parallel zur Längsachse 2 des Fahrzeuges.

Das Neigungssignal SA eines solchen Beschleunigungsmeß-

blockes A ergibt das berechnsbe Stampfen (Ta) des Fahr-

Si }233Ö2Q

zeuges und das Neigungssignal gegenüber Stampfen AS des Beschleunigungsmeßblockes A gibt in Redundanz das Stampfen des Fahrzeuges (Empfindlichkeit gegenüber einer vertikalen Bohrleitung und einer horizontalen sichergestellt).

In den Abschnitten I - II und II - III der Bohrleitung, in denen die Achse des Fahrzeuges praktisch vertikal ausgerichtet ist, eignet sich die Vorrichtung auch während eines kontinuierlichen Abwärtsfahrens des Fahrzeuges, als eine Lenkungseinrichtung, wobei die Rotationsachse des Gyroskopes nicht nivelliert ist.

Zahlreiche Navigationsprozesse können daher in diesem Bereich in Betracht gezogen werden, gleichwohl beruht ; der Prozeß, nachdem Norden gefunden wurde (bei angehaltö— nem Fahrzeug) und, schließlich, nach Drehen der Rotationsachse des GyroskoDes gegenüber dem Azimut um einen Winkel (gemessen durch den Detektor der Winkelposition gegenüber Schlingern P ), darin, daß die Rotationsachse des Gyroskopes wenig später rechtwinklig zur vertikalen Mitfielebene, die wenigstens die Bereiche I - II und II - III enthält (z. B. der Punkt III kann jeder sein oder die Neigung der Bohrleitung in bezug auf die Horizontale ist urigefähr 15°) ausgerichtet ist.

In dieser Art der Punkte I - III der Spur der Bohrleiturig

^ " _:323302θ

* ·' en

neigt sich die Rotationsachse des Gyroskopes "gyrometrisch mit dem Kardan verbunden" nur wenig (in einem

ft

Wert kleiner oder gleich 1°) und die Horizontalreaktion der Rotationsachse des Gyroskopes dreht sich nur geringfügig gegenüber dem Azimut und dies trotz der Präzession des Gyroksopes gegiiüber dem Azimut, welcher kleiner oder gleich 0,2° ist.

Dank dieser Situation findet sich dieser Durchgang in einer Wirkungsweise "gelenkt auf der nivellierten Rotationsachse des Gyroskopes" in den Bereichen III - IV und derart beschrieben, wie in Fig. 10 dargestellt, mit Leichtigkeit.

Claims

3233023

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AKTEN-NR.: 52/4201

Ansprüche :

.J Gyroskopische Navigationsvorrichtung, die an einem Fahr·¹· zeug angeordnet ist und es einerseits erlaubt, die charäkter-itischen Parameter des Weges dieses Fahrzeuges zu kennen und andererseits eine Hilfsfunktion der Kontrolle wenigstens eines Teiles des Fahrzeuges sicherzustellen j dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination die/folgenden Elemente aufweist:

- ein Kardan (1) ist drehbar um eine Achse (2) auf dem Fahrzeug montiert, _:

- ein erstes Gyroskop (G) mit zwei EmpfindlichkeitSachsen ist auf dem Kardan (1) montiert, derart, daß eine seiher beiden Empfindlichst Sachsen (Azimut-Empfihdlichkeits¹-achse G₁₇) rechtwinklig zur Longitudinalachse (2) des. Fahrzeuges und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse Gy) parallel zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges ausgerichtet ist und derart,

■ ■ "■■ 323302!

daß die Rotationsachse (S_n) seines Kreisels (7) in einer Horizontalebene gehalten wird,

- ein Beschleunigungsmesser (A), von zwei Empfindlichkeitsachsen abhängig, ist auf dem Kardan (1) so montiert, daß eine seiner beiden Achsen (Stampfen-Empfindlichkeitsachse Ay) parallel zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges ausgerichtet ist, und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse A_v) parallel zur Rotationsachse (S-) des ersten Gyroskopes (G) ist, wobei dieser abhängige Beschleunigungsmesser (A) zwei analoge Signale (SA_x) und (SAy) liefert, die die Messung der Beschleunigungen gemäß der beiden genannten Empfindlichkeitsachsen gegenüber Schlingern (A_v) und gegenüber Stampfen (Α_γ) darstellen,

- ein zweites Gyroskop (P) mit wenigstens einer Empfindlichkeitsachse (Stampf-Empfindlichkeitsachse G_x) ist so auf dem Kardan (1) montiert, daß die Stampf-Empfindlichkeitsachse (G_v) parallel zur Rotationsachse (S_n) des Kreisels (7) des ersten Gyroskopes (G) ist, folglich also horizontal ist,

- und dadurch, daß die oben genannten Elemente unter sich in der folgenden Art und Weise kooperieren,

- die Detektoren der Azimut-Position (Dn₇) des ersten Gyroskopes (G) steuern einen gekuppelten Azimut-Präzessionsmotor (M_n,,) des ersten'!.Gyroskopes (G) und geben

u L

eine Anzeige, die ausgewertet wird, einerseits um die charakteristischen Azimutparameter durch seine Winkelgeschwindigkeit ζ2 des Weges des Fahrzeuges und ande-

λ,

rerseits um die Hilfsfunktion der Kontrolle zum Azimut

32B3ül9

zu erhaltenj

- die Detektoren der Schlingerpositionen (Dq_Y) des etfstän Gyroskopes (G) steuern einen Steuermotor zum Schlingeen (Μ_γ) des Kaifens (1), welcher den Stator eines Winkeldötektors der Schlingerposition (P„) trägt, und sie geben die Anzeigen, die ausgewertet werden, um die Hilfsfunktion der Kontrolle gegenüber dem Schlingern zu erhalten\

- der Detektor der Stampf-Posit ion (0_ρχ) des zweiten Gy I¹Os* kopes (P) steuert den gekuppelten Stampf-PräzessionBmdtor (Μ_ρχ) des zweiten Gyroskopes (P) und gibt eine An-

zeige (Ώ ), die ausgewertet wird, um die Hilfsfunktiori des Steuerns gegenüber Stampfen zu erhalten,

- das Inklinationssignal gegenüber Schlingern (SA_V) des

: i

Beschleunigungsmessers (A) (nach der Korrektur des Zen-.

trifugaleffektes Q V) wird benutzt, um durch die Prä-

Zession die Rotationsachse (S„) des ersten Gyroskopes (G) auszugleichen, was eine langsame Rotation des Kardans (1) um die Schlinger-Empfindlichkeitsächse (Gy) des ersten Gyroskopes (G) hervorruft,

- Das Inklinationssignal gegenüber Stampfen (SAy) des Beschleunigungsmessers (A) gibt langfristig das Stampfen an, und das zweite Gyroskop (P) gibt kurzfristig die exakte Geschwindigkeit Q an, die die Geschwindigkeit des Stampfens ist,

- diese Komplementarität der Spektren der Signale SAy urid Q erlaubt es, eine analoge und digitale Rechenschlöife zu verwirklichen, die zu einem berechneten Wert äes Stampfens führt, welcher kurzfristig und langfristig riä"

hezu exakt im ganzen Bereich des Spektrums ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gyroskop (G) um seine erste Azimut-Empfindlichkeitsachse (G„) kurzgeschlossen bzw. geschleift ist, um einen gemessenen gyrometrisehen Wert zu geben, daß das erste Gyroskop (G) auf dem Kardan (1) um seine Schlinger-Empfindlichkeitsachse (Gy) geschleift ist, und daß das erste Gyroskop (G) einen berechneten Präzessionswert Ώ tg(Ta) empfängt, dank dessen das Auftreten einer

X · C

kegeligen Bewegung um eine Azimutachse (G„) (in Wirklichkeit vertikal) Null ist, wodurch es möglich ist, den Kurs nach folgender Formel zu berechnen:

^{K = K}o ⁺ J ^-^ dt - (S _T sin L+B) (t-to),

ο cos (Ta)

und dank derer das Auftreten einer kegeligen Bewegung der Messung (Ω ) integriert Null ist (Berechnung des Stampfens), was eine einfache Berechnung des Stampfens ermöglicht, was nur die gyrometrische Messung (Q ) nötig macht.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gyroskop (F) von einem Gyrometer gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gyroskop (F) aus einem fliegenden

*3 9 r5 -:ί η ^ α g z. u υ J 2,

Gyroskop besteht, mit einem Freiheitsgrad, elektrisch angeschlossen am Gyrometer.
5· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gyroskop (P) ein Gyroskop mit zwei Empfindlichkeitsachsen ist, von denen eine einzige benutzt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gyroskop (P) beweglich am Kardan (1) montiert ist, um zwei diametral entgegengesetzte Positionen durch Schwenkung um eine Achse einnehmen zu können, welche parallel zur Empfindlichkeitsachse des Azimuts (G₁₇) des ersten Gyroskopes (G) liegt (selbstständige Nordsuche).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (2) des Kardans (1) pärallel zur Longitudinalachse des Fahrzeuges angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (2) des Kardans (1) quer in Bezug auf die Longitudinalachse des Fahrzeuges angeordnet ist.
9. Gyroskopische Navigationsvorrichtung, montiert auf einem Fahrzeug mit einer praktisch Null-Stampfdynamik und einer

>'' J':.= ' =;,^: ' 3233Q2I

konstanten, linearen Geschwindigkeit, die es erlaubt, die charakteristischen Parameter des Weges dieses Fahrzeuges zu kennen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination die folgenden Elemente aufweist:

- ein Kardan (1) ist drehbar um eine Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges auf dem Fahrzeug montiert,

- ein Gyroskop (G) mit zwei Empfindlichkeitsachsen ist auf dem Kardan (1) derart montiert, daß eine seiner beiden Empfindlichkeitsachsen (Azimut-Empfindlichkeitsachse G₁₇) rechtwinklig zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges ausgerichtet ist und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse Gy) parallel zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges ausgerichtet ist und derart, daß die Rotationsachse (S_Q) seines Kreisels (7) in einer Horizontalebene gehalten wird,

- ein Beschleunigungsmesser (A), von zwei Empfindlichkeitsachsen abhängig, ist auf dem Kardan (1) so montiert, daß eine seiner beiden Achsen (Stampf-Empfindlichkeitsachse (Ay)) parallel zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges ausgerichtet ist, und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse A_v) parallel zur Rotationsachse (Sp) des Gyroskopes (G) ist, wobei dieser abhängige Beschleunigungsmesser (A) zwei analoge Signale (SA und SA ) liefert, die die Messung der Beschleunigungen gemäß der beiden genannten Empfindlichkeitsachsen gegenüber Schlingern (A_v) und gegenüber Stampfen (A_v) darstellen

und dadurch, daß die oben genannten Elemente unter sich in der folgenden Art und Weise kooperieren,

- die Detektoren der Azimut-Position (Dq₂) des Gyroskopä (G) steuern einen gekuppelten Azimut-Präzeäsionsmotor (^MGZ^ ^{des Gyrosk}°P^s (G) ^und geben eine Anzeige, die, adsgewertet wird, um die chrakteristischen Azimutparamet^r durch seine Winkelgeschwindigkeit Ώ des Weges deä

Fahrzeuges zu erhalten,

- die Detektoren der Schlingerposition (D_Gy) des Gyrdskdpes (G) steuern einen Steuermotor zum Schlingern (My) des Kardans (1), welcher den Stator eines Winkeldetek·" tors der Schlingerposition (P„) trägt,

- das Inklinationssignal gegenüber Schlingern (SA ) des Beschleunigungsmessers (A) (nach der Korrektur des Zeritrifugaleffektes Q ), wird benutzt, um durch die Prä-*

Z ι

Zession der Rotationsachse (S_Q) des Gyroskdpes (G) auszugleichen, was eine langsamere .Rotation des Kardans (lj um die Empfindlichkeitsachse gegenüber Schlingern (Gyj des Gyroskops (G) hervorruft,

- das Inklinationssignal gegenüber Stampfen (SA--) des Be⁵-

schleunigungsmessers (A) zeigt den Weg des Fahrzeuges

i an in Anbetracht der Abwesenheit der schnellen Dynamik des Stampfens und der konstanten Geschwindigkeit des Fahrzeuges.
10. Gyroskopische Navigationsvorrichtung, die an einem Fahr-¹ zeug angeordnet ist und die es erlaubt, die charakte-

ristischen Parameter des Weges eines Fahrzeuges zu kennen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination die folgenden Elemente aufweist:

- ein Kardan (1) ist drehbar auf dem Fahrzeug um eine Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges montiert,

- ein Gyroskop (G) mit zwei Empfindlichkeitsachsen ist auf dem Kardan (1) derart montiert, daß eine seiner Empfindlichkeitsachsen (Azimut-Empfindlichkeitsachse G„) rechtwinklig zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges ausgerichtet ist und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse Gy) parallel zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges ausgerichtet/ist und derart, daß die Rotationsachse (Sp) seines Kreisels (7) in einer horizontalen Ebene gehalten ist,

- ein Beschleunigungsmeß-Block (A) von wenigstens zwei Empfindlichkeitsachsen abhängig, ist auf dem Kardan (1) derart montiert, daß eine seiner beiden Achsen (die Empfindlichkeitsachse A ) parallel zur Azimut-Empfind-

lichkeitsachse (G ) des Gyroskops (G) ist, und die andere Empfindlichkeitsachse (Schlinger-Empfindlichkeitsachse A) parallel zur Rotationsachse (S_n) des Gyroskops (G) ist,

- und dadurch, daß diese Elemente unter sich in der folgenden Art und Weise kooperieren:

- die Detektoren der Azimut-Position (Dp₇) des Gyroskops (G) steuern einen gekuppelten Azimut-Präzessionsmotor (M_Q„) und geben eine Anzeige, die ausgewertet wird, um

3233Dfi

die charakteristischen Azimut-Parameter für den Weg des Fahrzeuges zu erhalten (Winkelgeschwindigkeit Ώ ),

- die Detektoren der Schlingerposition (Dp„) des Gyroskops (G) steuern einen Steuermotor zum Schlingern (M )

des Kardans (1), welcher einen Stator eines Winkeldetelitors der Schlingerposition (Ρ_γ) trägt,

- das Inklinationssignal gegenüber Schlingern (SA ) dös Beschleunigungsmessers (A) wird zum Ausgleichen der Präzession der Rotationsachse (Sp) des Gyroskops (G) bänutzt, um eine langsame Rotation des Kardans (1) um die Empfindlichkeitsachse gegenüber Schlingern (G ) des Gy" roskopes (G) hervorzurufen,

- und das Inklinationssignal gegenüber dem Azimut (SA.,) des Beschleunigungsmessers (A) wird gefiltert, um das Stampfen des Fahrzeuges anzuzeigen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dafe der Beschleunigungsmeß-Block (A) drei Empfindlichkeitsachsen aufweist, d.h.:

- eine Empfindlichkeitsachse (A ) parallel zur Azimut-

Empfindlichkeitsachse (G ) des Gyroskops (G);

- eine Schlinger-Empfindlichkeitsachse (A ) parallel zur Rotationsachse (S„) des Gyroskops (G);

- eine Stampf-Empfindlichkeitsachse (A ) parallel zur Longitudinalachse (2) des Fahrzeuges; - das Inklinationssignal gegenüber Stampfen (SA ) des Beschleunigungsmessers (A) zeigt darüber hinaus das Stampfen des Fahrzeuges an.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Einrichtung zur
"Nord"-Ermittlung herangezogen wird, durch verbundene Bestandteile, wenn die Longitudinalachse (2) des^Pahrzeuges vertikal und das Fahrzeug angehalten und an der Erde verriegelt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der "Nord"-Ermittlung die Rotationsachse (S_Q) des Gyroskopes (G) in einer quasi horizontalen Position verkeilt ist,rechtwinklig zur mittleren, vertikalen, für die Plugbahn des Fahrzeuges angenommenen Ebene und woraufhin das Fahrzeug seine Bewegung unter Aufrechterhaltung seines bekannten Azimuts wieder aufnimmt.