DE658568C

DE658568C - Gyro-based magnetic compass

Info

Publication number: DE658568C
Application number: DES115396D
Authority: DE
Original assignee: Sperry Gyroscope Co Inc
Current assignee: Sperry Gyroscope Co Inc
Priority date: 1934-09-16
Filing date: 1934-09-16
Publication date: 1938-04-11

Description

Kreiselgestützter Magnetkompaß Um Anzeigefehler von Magnetkompassen zu verhüten, welche insbesondere bei Kurvenflug infolge der durch seitliche Beschleunigungen verursachten Schrägstellungen der Kompaßrose auftreten, ist bereits vorgeschlagen worden, den kardanisch aufgehängten Kompaßkessel durch einen Kreisel zu stützen. Bei einem bekannten Kompaß dieser Art wird die in der Längsachsenrichtung des Flugzeuges liegende Kardanhauptachse mit der Achse eines Kreiselrahmens gekuppelt, welcher den Träger für die Umlaufachse des Kreisels bildet. Bei dieser Ausführungsform sind Kreisel und Kompaß nebeneinander angeordnet, so daß das Gerät einen verhältnismäßig großen Raum beansprucht. Außerdem wird der Kompaß nur gegen Querneigungen geschützt.Gyro-based magnetic compass To avoid display errors of magnetic compasses to prevent, which in particular when turning as a result of lateral accelerations caused inclinations of the compass rose is already proposed been to support the gimbaled compass boiler by a gyro. In a known compass of this type, the direction in the longitudinal axis of the aircraft lying cardan main axis coupled with the axis of a gyro frame, which forms the carrier for the axis of rotation of the gyroscope. In this embodiment are Gyro and compass arranged side by side, so that the device is a relatively takes up a lot of space. In addition, the compass is only protected against bank slopes.

Man hat fernerhin vorgeschlagen, einen :'1Iagnetkompaß mit doppelt gelagertem Magnetsystem und einen stabilisierenden Kreisel mit lotrechter Umlaufachse gemeinsam kardanisch aufzuhängen.It has also been proposed to use a magnetic compass with double mounted magnet system and a stabilizing top with a vertical axis of rotation gimbal together.

Auf Geräte der letztgenannten Art bezieht sich die vorliegende Erfindung. Erfindungsgemäß ist das Magnetsystem im wesentlichen in der Ebene der Kardanachsen angeordnet und ein äußeres Lager des Kardanrahmens als Hohlzapfen ausgebildet, der als Ablesefenster für die als Zylinderrose ausgebildete Kompaßrose dient.The present invention relates to devices of the latter type. According to the invention, the magnet system is essentially in the plane of the cardan axes arranged and an outer bearing of the cardan frame designed as a hollow pin, the serves as a reading window for the compass rose designed as a cylinder rose.

Das Gerät läßt@ sich auch in der Weise ausführen, daß das Magnetsystem im wesentlichen in der Ebene der Kardanachsen angeordnet ist und daß der Kardanrahmen einseitig gelagert und auf der diametral der Lagerseite gegenüberliegenden Seite offen ist. Beide Bauarten zeichnen sich durch besonders geringen Platzbedarf aus. Sie gestatten eine übersichtliche Ablesung der Kompaßrose von der Seite unbehindert vom Kardanrahmen und können aus diesem Grunde vorteilhaft im Gerätebrett eines Flugzeuges angeordnet werden. Das Magnetsystem ist den Beschleunigungswirkungen entzogen, und schließlich ist eine Kombination der Kompaßanzeige mit . der Längs- und Querneigungsanzeige auf engem Gesichtsfeld möglich.The device can also be implemented in such a way that the magnet system is arranged essentially in the plane of the gimbal axles and that the gimbal frame mounted on one side and on the side diametrically opposite the bearing side is open. Both types are characterized by their particularly small footprint. They allow a clear reading of the compass rose from the side without hindrance from the cardan frame and can therefore be used advantageously in the equipment panel of an aircraft to be ordered. The magnet system is withdrawn from the effects of acceleration, and after all, a combination of compass display is with. the pitch and slope display possible in a narrow field of view.

In den Zeichnungen sind zweckmäßige Ausführungsbeispiele für die Erfindung dargestellt. Abb, i stellt einen lotrechten Schnitt durch den neuen kreiselgestützten Kompaß dar. Abb. a zeigt einen waagerechten Schnitt. Abb. 3 zeigt einen lotrechten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Abb.4 stellt eine Vorderansicht der Ausführungsform der Erfindung nach Abb. i und 2 dar, Abb. 5 eine Vorderansicht der Ausführungsform nach Abb.3, wobei die Teile in ihrer Ruhelage dargestellt sind.In the drawings are expedient embodiments for the invention shown. Fig, i represents a perpendicular section through the new gyro-based Compass. Fig. A shows a horizontal section. Fig. 3 shows a vertical Section through a second embodiment of the invention. Fig.4 shows a front view the embodiment of the invention according to Figs. 1 and 2, Fig. 5 is a front view the embodiment according to Fig.3, the parts are shown in their rest position.

Abb. 6 zeigt eine Vorderansicht, ähnlich wie Abb. 4, in einem kleineren Maßstabe, jedoch in einer Lage, welche die beweglichen Teile bei einer Längsneigung einnehmen.Fig. 6 shows a front view, similar to Fig. 4, in a smaller one Scale, but in a position that the moving parts at a longitudinal inclination take in.

Abb. 7 zeigt die gleiche Ansicht bei gleichzeitiger Quer- und Längsneigung.Fig. 7 shows the same view with simultaneous lateral and longitudinal inclination.

Bei der Ausführungsform nach Abb. i ist 5' ein festes, in das Instrumentenbrett oder die Bordwand einzubauendes Gehäuse, welches vorn auf der dem Flugzeugführer zugewandten Seite mit einem Schauglas 25 versehen ist. In dem Gehäuse ist um eine waagerechte, zur Flugzeugquerachse parallele Achse 7, 8, deren Zapfen zweckmäßig in Kugellagern, gelagert sind, der Kardanrahmen 6 schwingbar au%e-. hängt. Um eine zur Achse 7, 8 senkrechte Achse 9, io ist in dem Kardanrahmen 6 das Kreiselgehäuse 3 schwingbar aufgehängt. Der Kreisel selbst besteht aus dem um eine lotrechte Umlaufachse drehbar gelagerten Kreiselläufer ii. An dem Kreiselgehäuse 3 befindet sich eine Stützeinrichtung. Diese besteht in bekannter Weise aus einem Ansatz 21 mit einer lotrechten Bohrung und von dieser abgehenden -Schlitzen 122, die paarweise den Kardanachsen parallel angeordnet sind. Jedes Paar Schlitze 22 wird von zwei Pendelklappen 2o, 2o' verdeckt, und zwar derart, daß bei einer Neigung um die eine oder andere Kardanachse die eine Pendelklappe den einen Schlitz mehr freigibt, die andere Pendelklappe dagegen den gegenüberliegenden Schlitz mehr zudeckt. Den Schlitzen 22 entströmen ständig Luftströme, welche zweckmäßig dadurch erzeugt werden, daß aus dem Gehäuse 5' über ein Anschlußrohr 15 Luft abgesaugt wird. Die hierdurch entstehenden Luftströme werden zweckmäßig in bekannter Weise auch zum Antrieb des Kreisels benutzt. Zu dem Zweck ist das Lager für den einen Zapfen 7 der Kardanachse mit Bohrungen 12 versehen, die durch ein Filter 14 abgeschlossen sind. Durch Bohrungen in dem Zapfen 7 steht eine Längsbohrung 16 des Zapfens mit den Bohrungen w in Verbindung. Die Bohrung 16 mündet in einen Kanal in dem Kardanring 6, der in das mit entsprechenden Bohrungen versehene Lager des Zapfens 9 der Kardannebenachse einmündet. Durch eine Bohrung in dem Zapfen 9 steht der Kanal in dem Kardanrahmen 6 mit einem Kanal in dem Gehäuse 3 in Verbindung, von dem die Düsen 18, i8' ausgehen und der außerdem mit der Mittelbohrung des Ansatzes 21 Verbindung hat. Wird die Luft durch das Rohr 15 abgesaugt, so entströmen nicht nur den Schlitzen 22, sondern auch den Düsen 18,18' Luftströme. Die letzteren treffen auf Schaufeln 30 und setzen damit den Kreiselläufer in Umlauf.In the embodiment according to FIG. I, 5 'is a solid housing which is to be built into the instrument panel or the ship's side and which is provided with a sight glass 25 at the front on the side facing the pilot. In the housing, the cardan frame 6 is pivotable about a horizontal axis 7, 8 parallel to the aircraft transverse axis, the pins of which are expediently mounted in ball bearings. hangs. About an axis 9, io perpendicular to the axis 7, 8, the gyro housing 3 is suspended in the gimbal frame 6 so as to be swingable. The gyro itself consists of the gyro rotor ii rotatably mounted about a vertical axis of rotation. A support device is located on the gyro housing 3. This consists in a known manner of an extension 21 with a vertical bore and slots 122 extending therefrom, which are arranged in pairs parallel to the cardan axes. Each pair of slots 22 is covered by two pendulum flaps 2o, 2o 'in such a way that, when tilted about one or the other cardan axis, one pendulum flap exposes one slot more, while the other pendulum flap covers the opposite slot more. Air currents flow continuously out of the slots 22, which are expediently generated in that air is sucked out of the housing 5 'via a connecting pipe 15. The air currents that result are expediently also used in a known manner to drive the gyroscope. For this purpose, the bearing for one pin 7 of the cardan shaft is provided with bores 12 which are closed by a filter 14. A longitudinal bore 16 of the pin is connected to the bores w through bores in the pin 7. The bore 16 opens into a channel in the cardan ring 6, which opens into the bearing of the journal 9 of the cardan secondary axis which is provided with corresponding bores. The channel in the gimbal frame 6 communicates with a channel in the housing 3 through a bore in the pin 9, from which the nozzles 18, 18 ′ extend and which also communicates with the central bore of the attachment 21. If the air is sucked off through the pipe 15, then not only the slots 22, but also the nozzles 18, 18 ', air currents flow out. The latter hit blades 30 and thus set the rotary rotor in circulation.

Erfindungsgemäß ist in das Kreiselgehäuse 3 in der Höhenlage der Kardanachsen eine Kammereingebaut, welche die Lager 4 und 5 für die Achse der Kompaßrose i und das mit dieser verbundene Magnetsystem enthält. Die Kompaßrose i kann daher in bezug auf das Kreiselgehäuse 2 nur Drehungen im Azimut, nicht aber Kippbewegungen ausführen. Um ein bequemes Ablesen der Kompaßrose zu ermöglichen, ist der vordere, dem Flugzeugführer zugewandte Zapfen io der Kardannebenachse als Ring ausgeführt, der in dem vorderen, ringförmig gestalteten Teil des Kardanrahmens 6 gelagert ist und ein Fenster 26 enthält, so daß durch das Schauglas 25 und das Fenster 26 hindurch die Stellung der Kompaßrose in bezug auf den Teilstrich 27 abzulesen ist. Zweckmäßig werden an dem Zapfen io Bezugsstriche 28, 28' und än dem Lager 31 Bezugsstriche 31, 31' vorgesehen. Wie die Abb. 4, 6 und 7 erkennen lassen, gibt die Lage der Bezugsstriche 28, 28' in bezug auf die Bezugsstriche 31, 31' Querneigungen des Flugzeuges an, während Längsneigungen an der Lage der Bezugsstriche 31, 31' in bezug auf die unter dem Schauglas fest angeordneten Bezugsmarken 29, 29' zu erkennen sind. Durch Hinzufügen der Bezugsstriche 28, 28', 31, 3z' und der festen Marken 29, 29' läßt das Instrument also außer dem mittels der Kompaßrose i an dem Peilstrich 27 abzulesenden Kompaßkurs auch noch die wahre Fluglage in bezug auf den wahren Horizont erkennen.According to the invention, a chamber is built into the gyro housing 3 at the height of the cardan axes, which chamber contains the bearings 4 and 5 for the axis of the compass rose i and the magnet system connected to it. The compass rose i can therefore only perform rotations in azimuth with respect to the gyro housing 2, but not tilt movements. In order to enable easy reading of the compass rose, the front pin facing the pilot of the cardan secondary axis is designed as a ring, which is mounted in the front, ring-shaped part of the cardan frame 6 and contains a window 26 so that through the sight glass 25 and the position of the compass rose in relation to the graduation 27 can be read through the window 26. Appropriately, reference lines 28, 28 'are provided on the journal and 31, 31' on the bearing 31. As can be seen in FIGS. 4, 6 and 7, the position of the reference lines 28, 28 'in relation to the reference lines 31, 31' indicates transverse inclinations of the aircraft, while longitudinal inclinations at the position of the reference lines 31, 31 'in relation to the Fixed reference marks 29, 29 'can be seen under the sight glass. By adding the reference lines 28, 28 ', 31, 3z' and the fixed marks 29, 29 ', the instrument shows not only the compass course to be read from the bearing line 27 by means of the compass rose i, but also the true attitude in relation to the true horizon.

Eine andere zweckmäßige Ausführungsform ist in den Abb. 3 und 5 dargestellt. Auch bei dieser Ausführungsform ist in gleicher Weise wie bei der vorher beschriebenen ein zweckmäßig durch Korrektionsdrehmomente um die Präzessionsachsen gestützter Horizontalkreisel ii vorgesehen, in dessen Gehäuse in gleicher Weise eine Kammer 2 für das Magnetsystem mit der Kompaßrose vorgesehen ist, dessen Achse in zwei Punkten 4 und 5 gelagert ist. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Kardannebenachse nicht parallel zur Längsachse des Flugzeuges, sondern parallel zur Querachse gelagert, während die Kardanhauptachse entsprechend parallel zur Längsachse liegt. Um jedoch ein bequemes, durch den Kardanring nicht gehindertes Ablesen der Kompaßrose zu ermöglichen, ist der Kardanring 6' bei dieser Ausführungsform nur halbkreisförmig ausgeführt und mit einem verlängerten Zapfen 35 in der Rückwand 36 des Gehäuses 5" in zwei Kugellagern 38, 39 in größerem Abstand voneinander gelagert. Die Kammer 2 ist mit einem rechteckigen Fenster 39' versehen, durch welches die Kompaßrose =' an einem Peilstrich, der hier als Pfeil abgebildet ist, abzulesen ist. Die Längs- und Querneigungen der Flugzeuge werden bei dieser Ausführungsform durch das Spiel der an dem Fenster fest angebrachten Marken 40, 40' in bezug auf die am Gehäuse 5" fest angebrachten Marken 29, 29' angezeigt. Zum Antrieb des Kreisels werden zweckmäßig ähnlich wie bei der anderen Ausführungsform Luftströme verwandt, wobei die Luft ebenfalls aus dem Gehäuse 5" durch ein Rohr 15 abgesaugt wird. Die Betriebsluft tritt wieder über ein Filter 14 durch Bohrungen 13' in den Lagerzapfen 35 für den Kardanhauptring 6' ein und wird von hier aus in ähnlicher Weise durch Kanäle in den Kardanring dem Kreiselgehäuse zugeführt, von wo aus sie in einem oder mehrere Strahlen die Schaufeln 30 des Kreiselläufers ii beaufschlagt. Ein durch einen Handgriff 43 über eine Stange 4.¢ zu betätigendes Ventil :12 kann in bekannter Weise vorgesehen sein, um durch die Stärke der Absaugentnahme die Stärke der den Kreisel antreibenden Luftströme zu regeln.Another useful embodiment is shown in Figs. In this embodiment, too, in the same way as in the one previously described, a horizontal gyro II, which is expediently supported by corrective torques about the precession axes, is provided, in the housing of which a chamber 2 is provided in the same way for the magnet system with the compass rose, the axis of which is in two points 4 and 5 is stored. In this embodiment, however, the secondary cardan axis is not mounted parallel to the longitudinal axis of the aircraft, but rather parallel to the transverse axis, while the main cardan axis is correspondingly parallel to the longitudinal axis. However, in order to enable a comfortable reading of the compass rose, which is not hindered by the gimbal ring, the gimbal ring 6 'is only semicircular in this embodiment and with an elongated pin 35 in the rear wall 36 of the housing 5 "in two ball bearings 38, 39 at a greater distance The chamber 2 is provided with a rectangular window 39 'through which the compass rose =' can be read on a bearing line, which is shown here as an arrow Marks 40, 40 'fixedly attached to the window are displayed in relation to the marks 29, 29' fixedly attached to the housing 5 ". To drive the gyro, air currents are expediently used, similar to the other embodiment, the air also being sucked out of the housing 5 "through a pipe 15. The operating air passes through a filter 14 through bores 13 'in the bearing journal 35 for the main cardan ring 6 'and is fed from here in a similar manner through channels in the gimbal to the gyro housing, from where it acts on the blades 30 of the gyro rotor ii in one or more jets Valve: 12 can be provided in a known manner in order to regulate the strength of the air currents driving the gyro through the strength of the suction extraction.

In der Tragweite ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann z. B. der Kreiselantrieb ebenso wie die Stützung des Kreisels auch durch andere, z. B. elektrische Mittel erfolgen. Auch andere Lagerungen des Kreiselkörpers sowie der Kompaßrose und des Magnetsystems sind anwendbar. `'Wesentlich, ist, daß das Magnetsystem mit lagefester Achse in wenigstens zwei Punkten im Innern des Gehäuses des Horizontkreisels selbst im wesentlichen in der Ebene der Kardanachsen gelagert ist und daß die Kardanlagerung so ausgebildet ist, wie in den Patentansprüchen angegeben ist.The scope of the invention is not limited to the exemplary embodiments shown limited. So z. B. the gyro drive as well as the support of the gyro also by others, e.g. B. electrical means take place. Other bearings of the Gyroscope body as well as the compass rose and the magnet system are applicable. `` 'Essentially, is that the magnet system with a fixed axis in at least two points inside of the housing of the horizon gyro itself essentially in the plane of the cardan axes is mounted and that the cardan mount is designed as in the claims is specified.

Claims

PAT13 \ TAN $ PRÜC'III :: z. Together with a stabilizing top with a vertical axis of rotation gimbaled magnetic compass with double bearings Magnet system, characterized in that the magnet system is essentially in the Level of the cardan axles is arranged and that an outer bearing of the cardan frame is designed as a hollow pin, which is designed as a reading window for the cylinder rose Compass rose is used.

2. Together with a stabilizing top with a vertical Revolving axis cardanically suspended magnetic compass with double-bearing magnet system, characterized in that the magnet system is essentially in the plane of the cardan axes is arranged and that the cardan frame is mounted on one side and on the diametrically the opposite side of the bearing is open.

3. Stabilized magnetic compass with display center for its relative lateral and longitudinal inclinations in relation to the vehicle according to claim z or 2, characterized in that the display means as on the frame the reading window of the compass housing attached marks are formed with vehicle-based brands work together.