DE522606C - Vorrichtung zur Aufhebung des durch das Reibungsmoment um die Praezessionsachse eines Kreisels hervorgerufenen Fehlers in seiner Lage - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Aufhebung des durch das Reibungsmoment um die Präzessionsachse eines Kreisels hervorgerufenen Fehlers in seiner Lage Wirkt auf einen Kreisel ein Kraftmoment ein, so macht der Kreisel eine Präzession um eine zur Achse des Kraftmomentes senkrechte Achse. Läßt man ein dem Kraftmoment entgegenwirkendes Moment auf den Kreisel einwirken, so kehrt die Präzession um, und der Kreisel schwingt in die Ausgangslage zurück.
• Ist das Gegenmoment größer als das den Kreisel ursprünglich zum Präzedieren veranlassende Moment, so kehrt er schneller in seine Ruhelage zurück, als er ausgeschoren ist. In diesem Falle sind zwar die Zeitmomentsummen, die die Vor- und Rückpräzession veranlassen, gleich, nicht aber die Summen der Zeiten der Vor- und Rückpräzessionen selbst, sondern bei Überwiegen des Gegenmomentes ist die Summe der Zeiten der Vorpräzessionen größer als die Summe der Zeiten der Rückpräzessionen in die Ruhelage. Das hat zur Folge, daß ein Reibungsfehler entsteht, denn die Reibungskräfte um die Präzessionsachse sind unabhängig von der Präzessionsgeschwindigkeit und -richtung konstant, wechseln nur ihre Vorzeichen in dem Sinne der Präzession. Bezeichnet man diese Reibungsmomente mit W, so ist ,fW. dt nicht gleich Null, der Kreisel muß also einen Fehler in seiner Lage erleiden.
• Um diesen Fehler auszugleichen, verfährt man nach der Erfindung folgendermaßen: Mit der Präzessionsachse wird eine Kontaktvorrichtung verbunden, welche eine zweite, die Präzessionszeiten gerichtet integrierende Vorrichtung steuert. Z. B. kann auf die Präzessionsachse ein Arm gesetzt werden, der einen von einer mit Kontakten an den Zinken versehenen Schleppgabel umfaßten Kontakt trägt. Die Schleppgabel schwingt ebenfalls um die Präzessionsachse und steuert ein Wendegetriebe, das mittels Schraubenspindel und Mutter einen Kontakt bewegt. Letzterer führt ausgehend von einer stromlosen Mittellage über zwei Kontaktschienen Hinundherbewegungenaus. Diese Hinundherbewegungen des Kontaktes müssen zeitlich den Präzessionsschwingungen des Kreisels entsprechen, so daß, wenn die Summe der Zeiten aller Vorpräzessionen gegenüber der Summe der Zeiten aller Rückpräzessionen überwiegt, der die Zeiten durch seine Bewegungen integrierende Kontakt nicht in die stromlose Mittellage zurückkehren, sondern einseitig von der Mittellage abweichend stehen bleiben würde. Überwiegt die Summe der Zeiten der Rückpräzessionen, so würde der Kontakt nach der anderen Seite von der Mittellage abweichen. Läßt man nun durch den Kontakt bei Ungleichheit der Zeitsummen der Präzessionen das Gegenmoment verändern, so kann erreicht werden, daß die Summe aller Präzessionszeiten gleich Null wird. Dies geschieht durch Steuerung eines beispielsweise im N ebenschluß liegenden Widerstandes mittels eines Gleitkontaktes, der seinerseits wieder durch die Schleppgabel gesteuert wird.
• Man kann den durch die Reibung an der Präzessionsachse verursachten Fehler auch dadurch verkleinern, daß man auf die Präzessionsachse selbst ein die Reibung nach Möglichkeit ausgleichendes, im Sinne der Präzession wirkendes Moment einwirken läßt. Dieses Moment kann ebenfalls durch die ge, schilderte Schleppkontakteinrichtung gesteuert werden.
• Dann wird zwar der Reibungsfehler, da sich die Reibungsmomente nicht ideal ausgleichen lassen, nicht aufgehoben, aber erheblich verringert.
• Auf der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es bedeuten die Präzessionsachse des Kreisels. Auf dieser sitzt fest ein Kontaktarm 2, der einen Kontakt 3 und einen Kontakt 4 trägt. Der Kontakt 4 arbeitet mit ruhenden Kontaktsegmenten 5 und 6 zusammen, auf welchen er schleift. Die Kontaktvorrichtung 4, 5, 6 ist an sich bekannt. Der Kontakt 3 arbeitet mit einer Kontaktgabel 7 zusammen. Die Segmente 5 und 6 dienen dazu, das Gegenmoment im einen oder anderen Drehsinn so lange eingeschaltet zu erhalten, als ein Präzessionsausschlag vorhanden ist. Die Kontaktgabel 7 steuert elektromagnetisch ein Wendegetriebe 8 in dem Antrieb einer Spindel 9 durch einen ständig gleichförmig laufenden Motor io. Je nach Anlage des Kontaktes 3 am einen oder anderen Zinken der Gabel ? läuft die Spindel 9 im einen oder anderen Drehsinne um. Auf der Spindel 9 sitzt eine Mutter i i mit einem Kontaktfinder i2, der über zwei Kontaktschienen 13 und 14 von der Spindel hin und her bewegt wird. Die Kontaktschienen 13 und 14 schalten zu den Stromkreisen der Kontaktschienen 5 und 6 im Nebenschluß liegende Ströme J5, J 5a, 15, 15b. Diese Nebenschlußströme sind in ihrer Stärke so bemessen, daß sie das Reibungsmoment auszugleichen imstande sind.
• Von den Stromkreisen 15, 15(-, und 15, i 5v wird je nach Lage des Kontaktfingers i2 der eine oder andere eingeschaltet. Befindet sich der Kontaktfinger in der Nullage zwischen den Schienen 13 und 14, so bleibt das Gegenmoment unverändert, läuft er auf eine der Schienen 13 oder 14 auf, so ergibt sich durch die Einschaltung des Nebenstromkreises eine Veränderung des Gegenmomentes, die zum Ausgleich des durch das Reibungsmoment verursachten Fehlers führt.
• Die beschriebene Vorrichtung wirkt in folgender Weise: Angenommen der Kreisel präzediert um die Achse i nach rechts, dann wird durch die Kontakte 4, 5 ein linksdrehendes Gegenmoment eingeschaltet. Ist dieses Gegenmoment größer als das den Kreisel zum Präzedieren veranlassende Moment, so ist die Gesamtzeitdauer der Rückpräzession geringer wie die der Vorpräzessionen. Infolgedessen rückt der Kontakt 12, auf der Schiene 13 bei seinen@durch den Gabelkontakt 3, 7 veranlaßten Hinundherbewegungen nach jeder Hinundrückschwingung weiter von der stromlosen Mittellage zwischen den Kontakten 13 und 14 ab. Der Kontakt 13 bleibt also eine Zeitlang eingeschaltet und verkleinert durch den Nebenschluß 15, i 5a das Gegenmoment. Hierdurch werden die Zeiten der Vorpräzessionen in ihrer Summe kleiner als die Zeiten der Rückpräzessionen, so daß der Kontakt 1-2 in die Nullage zwischen den Kontakten 13, 14 zurückkehrt, worauf sich das beschriebene Spiel beliebig oft wiederholt. Es ergeben sich also Wechsel in der Größe des Gegenmomentes, die, auf- die Gesamtzeit der Wirkung des Instrumentes gesehen, die Reibungsfehler ausgleichen, indem abwechselnd die Zeiten der Vorpräzessionen und der Rückpräzessionen selbsttätig verlängert oder verkürzt werden. Gleiches gilt für die Kontakte 6 und 14 mit dem Nebenschluß i5, 15b.
• Will man, um den Reibungsfehler von vornherein zu verkleinern, auf die Präzessionsachse i ein der Reibung entgegenwirkendes Moment ausüben, so ist es bei der beschriebenen Vorrichtung nur notwendig, in den Stromkreis der das Wendegetriebe 8 steuernden Elektromagneten eine Ausgleichsspule 16 in einem umkehrbaren Magnetfeld 17 geeigneter Bemessung einzuschalten.
• Kann man sich mit geringerer Genauigkeit begnügen, so würde es genügen, nur den Momentenerzeuger 16, 1 7 anzuordnen und die mit 8 bis 15 bezeichneten Steuer- und Schaltglieder zur Veränderung des Gegenmomentes fortzulassen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Aufhebung des durch das Reibungsmoment um die *Präzessions.-achse eines Kreisels hervorgerufenen Fehlers in seiner Lage, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Präzessionsachse des Kreisels eine Steuervorrichtung (3, 7) angeordnet ist, die eine Integrationsvorrichtung (9, 1i) so steuert, daß das integrierende Glied (ii) mit den Präzessionsbewegungen des Kreisels zeitlich übereinstimmende und die Richtung wechselnde Integrationsbewegungen ausführt, und daß mit dem Integrationsglied (ii) ein Steuerglied (z2) verbunden ist, das je nach dem Überwiegen der Zeiten der Vor-oder Rückpräzessionen ein größeres oder kleineres Gegenmoment einschaltet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Präzessionsachse ausgeübte Drehmoment in seiner Größe derart bemessen ist, daß es die Reibung der Lagerung der Präzes: sionsachse aufhebt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Präzessionsachse (i) ein Kontaktarm (2) befestigt ist, der mit einem Kontakt (3) in eine um die Präzessionsachse lose drehbare Kontaktgabel (7) eingreift, von der ein Wendegetriebe (8) zum Antrieb der Integrations- und Kontaktvorrichtung (9 bis 15) gesteuert wird. q..
4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsvorrichtung aus einer Mutter (i i ) auf einer Spindel (9) besteht und die Mutter (i i) einen Kontakt (12) trägt, der über Kontaktschienen (13, 1:4) gleitet, die zum Einschalten verschiedener Gegenmomente dienen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß auf der Präzessionsachse (i) eine dem Reibungsmoment entgegenwirkende, ein Drehmoment auf die Achse ausübende Vorrichtung (Anker 16 und Spulen 17) angeordnet ist, die ebenfalls von dem Kontakt (3, 7) gesteuert wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Fällen, wo geringere Genauigkeit ausreicht, lediglich der Momentenerzeuger (16, 17) auf der Präzessionsachse angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Momentenerzeuger (16, 17) zur Aufhebung der Reibung der Präzessionsachse in den Stromkreis zur Steuerung des Wendegetriebes (8) eingeschaltet ist.