DE750842C

DE750842C - Gyroscope

Info

Publication number: DE750842C
Application number: DES128702D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl-Ing Lauck
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1937-09-09
Filing date: 1937-09-09
Publication date: 1953-02-09

Abstract

Azimutkreisel mit kardanisch aufgehängtem Kreisel. Den Zapfen der inneren Kardanachse sind am Kardanrahmen befestigte Spiralfedern zur Erzeugung von Ausgleichsdrehmomenten zugeordnet.Azimuth gyro with gimbal mounted gyro. The journals of the inner cardan axis are assigned spiral springs attached to the cardan frame to generate compensating torques.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreiselgerät, insbesondere Azimutkreiselgerät, mit kardanisch im Schwerpunkt aufgehängtem Kreisel, dessen Umlauf ebene durch um die Meßachse wirkende Drehmomenterzeuger in bezug auf die Ebene der Kardanachsen, stabilisiert wird und der mit einer Einrichtung zur Ausübung eines der Lagerreibung im wesentlichen entgegengesetzt gleichen Drehmomentes um die Präzessionsachse versehen ist. Für einen derartigen Kreisel wurde zum Ausgleich der Lagerreibungsmomente der einen Kardanachse bereits ein diesen Momenten entgegenwirkender Momenterzeuger vorgesehen, der z. Bi. durch eine mit der anderen durch jene Reibungsmomente auswandernden Kardanachse einstellbare Schleppkontaktvorrichtung gesteuert werden. Bei dem gestützten Kreisel, auf welchen sich die Erfindung bezieht, ist dieser Ausgleich der Reibungsmomente jedoch erfindungsgemäß wesentlich einfacher durch mit ihren Enden an dem Kardanrahmen und den Zapfen der Präzessionsachse befestigte Federn erzielbar.The invention relates to a gyroscope, in particular an azimuth gyro with gimbal suspended in the center of gravity, the revolving plane through the Torque generator acting on the measuring axis in relation to the plane of the cardan axes, stabilized and with a device for exerting one of the bearing friction essentially opposite the same torque is provided around the precession axis. For such a top was to compensate the bearing friction moments of the one cardan axis already at these moments counteracting torque generator provided, the z. Bi. By one with the other drag contact device adjustable by the gimbal shaft wandering out of those frictional moments being controlled. In the assisted gyro to which the invention relates, this balance is the frictional moments, however, according to the invention, much easier by having their ends on the cardan frame and the pin springs attached to the precession axis can be achieved.

Dies sei nachstehend an dem in der Zeichnung schaubildlich und schematisch dargestellten Azimutkreiselgerät erläutert.This is illustrated below in a graphical and schematic manner in the drawing Azimuth gyro explained.

Der Kreisel ist mit seiner Umlaufachse im Kreiselgehäuse ι gelagert. Dieses ist mit den inneren Kardanzapfen 2, 2 im Kardanrahmen 3 drehbeweglich gelagert. Der Kardanrahmen ist mit den äußeren Kardanzapfen 4, 4 - in- fahrzeugfesten Lagern 5, 5 drehbeweglich so angeordnet, daß diese Zapfen parallel zur Flugzeughochachse stehen und somit die azimutale Meßachse des Kreisels bilden. Der Kreisel befindet sich in seiner Normalstellung, wenn seine Umlaufachse senkrecht zur Ebene der beiden Kardanachsen 2-2 und 4-4 gerichtet steht. Der Schwerpunkt des Kreisels liegt im Schnittpunkt dieser Kardanachsen. The gyro is mounted with its axis of rotation in the gyro housing ι. This is with that inner cardan pin 2, 2 rotatably mounted in the cardan frame 3. The cardan frame is rotatable with the outer cardan journals 4, 4 in bearings 5, 5 fixed to the vehicle arranged so that these pins are parallel to the aircraft vertical axis and thus the Form the azimuthal measuring axis of the gyroscope. The top is in its normal position, if its axis of revolution is perpendicular to the plane of the two cardan axes 2-2 and 4-4 is directed. The center of gravity of the gyro is at the intersection of these cardan axes.

Der Pfeil 6 gibt den Umlaufsinn des Kreisels an. Am Umfang des Kreiselgehäuses ist eine öffnung so vorgesehen, daß ein durch die Gebläsewirkung des Kreisels erzeugter Luftstrom 7 tangential aus dem Kreiselgehäuse austritt. Die durch die Rückstoßwirkung dieses austretenden Luftstromes erzeugte Kraft sei durch den. Pfeil 8 versinnbildet. Diese Kraft ist dem austretenden Luftstrom entgegengesetzt und ebenfalls tangen- i tial zum Kreiselumfang gerichtet.The arrow 6 indicates the direction of rotation of the gyro. On the circumference of the gyro housing an opening is provided so that a generated by the fan action of the gyro Air flow 7 emerges tangentially from the gyro housing. The one through the recoil effect this exiting air flow generated by the force. Arrow 8 symbolizes. This force is opposite to the exiting air flow and also tangential i tial to the circumference of the gyroscope.

In der Zeichnung ist der Kreisel um seine . innere Kardanachse 2-2 verschjvenkt darge- ! stellt, und zwar ist der Kreisel (von links gesehen) um diese Achse im L^Thrzeigersinn gegenüber seiner Xormalstellung verschwenkt. In eine derartige Stellung gelangt der auf einem Flugzeug angeordnete Azimutkreisel, wenn dieses bei Beginn und Ende eines geneigten Fluges oder eines Kurvenfluges eine Schwenkung um die innere Kardanachse des Kreisels ausgeführt hat. Dadurch wird nämlich der Kardanrahmen im Raum verschwenkt, während das Kreiselgehäuse durch die Kreiselwirkung zunächst in raumfester Lage gehalten wird. Die durch die Reaktionswirkung des austretenden Luftstromes hervorgerufene Kraft 8, die in der Xormallage des Kreisels in der Ebene der Kardanachsen liegt, hat in der ausgeschwenkten Lage einen dem Auslenkungswinkel entsprechenden Hebelarm und liefert ein Dreh- j moment um die äußere Kardanachse 4-4. ; Dieses durch den Vektor 10 angedeutete Drehmoment veranlaßt eine Präzession des Kreisels in seine Xormallage, bewirkt also, | daß der Kreisel, der veränderten Raumlage des Kardanrahmens folgend, in bezug auf die Ebene der Kardanachsen gestützt wird. Der ' Präzessionsbewegung wirken dabei in den Lagern der inneren Kardanachse Reibungsmomente entgegen, die eine die Anzeige des Kreisels verfälschende Präzession um die äußere Kardanachse hervorrufen. Um dies zu verhindern, ist es erforderlich, um die innere Kardanachse ein Drehmoment auszuüben, das dem Moment der Lagerreibung gleich und entgegengesetzt ist, also im Sinn der Präzessionsbewegung um die innere Kardanachse wirkt.In the drawing the top is around his. inner cardan axis 2-2 shown shifted! provides, namely the gyro is (from the left) about this axis in the L ^T hrzeigersinn pivoted relative to its Xormalstellung. The azimuth gyro arranged on an aircraft moves into such a position when the aircraft has swiveled around the inner cardan axis of the gyro at the beginning and end of an inclined flight or a turn. As a result, the gimbal frame is swiveled in space, while the gyro housing is initially held in a fixed position by the gyroscopic effect. The force 8 caused by the reaction effect of the exiting air stream, which lies in the normal position of the gyro in the plane of the cardan axes, has a lever arm corresponding to the deflection angle in the pivoted position and provides a torque about the outer cardan axis 4-4. ; This torque, indicated by the vector 10, causes the gyro to precession into its normal position, thus causing | that the gyro, following the changed spatial position of the cardan frame, is supported in relation to the plane of the cardan axes. The precession movement is counteracted by frictional moments in the bearings of the inner cardan axis, which cause a precession around the outer cardan axis that falsifies the display of the gyro. In order to prevent this, it is necessary to exert a torque on the inner cardan axis which is equal to and opposite to the moment of bearing friction, i.e. acts in the sense of the precession movement around the inner cardan axis.

! Hierfür sind zwei Spiralfedern 11 und 12, j deren Windungen gegensinnig zueinander ver-( laufen, einerseits mit den Zapfen 2,2 und andererseits mit dem Rahmen 3 fest verbunden. Diese Federn üben in der Normalstellung des Kreisels kein Drehmoment um die innere Kardanachse 2-2 aus. Ist der Kreisel jedoch aus dieser Xormallage um die innere Kardanachse verschwenkt, so erzeugen die Fesselungsfedern ein Drehmoment um diese Achse, das den Kreisel in die Normallage zurückführen will. Das von den Federn ausgeübte Drehmoment ist dem bei Auslenkung des Kreisels um die Achse 2-2 wirkenden Lagerreibungsmoment im wesentliehen gleich groß gemacht. Da jedoch das Drehmoment der Federn mit deren Verformung, also mit dem Ausschlag des Kreisels anwächst, während das Reibungsmoment an der inneren Kardanachse im wesentlichen konstant bleibt, werden die Federn so abgestimmt, daß die Lagerreibung bei einer bestimmten mittleren Verschwenkung des Kreiselgehäuses gerade ausgeglichen wird.! For this purpose, two spiral springs 11 and 12, j the turns of which run in opposite directions, are firmly connected on the one hand to the pins 2, 2 and on the other hand to the frame 3. In the normal position of the top, these springs do not exert any torque about the inner cardan axis 2- 2. If the gyro is swiveled from this X-normal position around the inner cardan axis, the restraint springs generate a torque about this axis that wants to return the gyro to the normal position. The torque exerted by the springs is that when the gyro is deflected about the axis 2-2 acting bearing friction torque is made essentially the same.However, since the torque of the springs increases with their deformation, i.e. with the deflection of the gyro, while the friction torque on the inner cardan axis remains essentially constant, the springs are adjusted so that the bearing friction is just compensated for at a certain mean pivoting of the gyro housing.

Die Reibungsmomente um die innere Kardanachse 2-2, die den Kreisel um die äußere Kardanachse (die Meßachse 4-4) zum Präzedieren bringen und demzufolge das Meßergebnis fälschen, lassen sich mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Federfesselung nicht völlig kompensieren. Es gelingt dies jedoch in einem für die Praxis völlig ausreichenden Maße.The moments of friction around the inner gimbal axis 2-2, which the gyro around the make the outer gimbal axis (the measuring axis 4-4) precede and consequently the The measurement result can be falsified with the spring restraint designed according to the invention not completely compensate. However, this succeeds completely in practice sufficient dimensions.

Beim Übergang des Flugzeuges vom horizontalen in den geneigten Flug treten während der Dauer der Auslenkung der Kreiselumlaufebene aus der Sollage in die dem Neigungswinkel entsprechende Lage ebenfalls Reibungsmomente in den Lagern der inneren Kardanachse auf, die, wie ersichtlich ist, den vorgenannten Reibungsmomenten ent-. gegengesetzt gerichtet sind und infolgedessen in dem gleichen Sinn wie die genannten Fesselungsfedern wirken. Es ist indes zu berücksichtigen, daß im praktischen Flugbetrieb der Übergang des Flugzeuges in den geneigten Flug nur sehr kurze Zeit beansprucht gegenüber der Zeit, die die um die äußere Kardanachse wirksame Stützvorrichtung benötigt zur Überführung der Kreiselumlaufebene in die neue Stellung des Azimutrahmens. Des weiteren ist zu berücksichtigen, daß die während der Auslenkung des Kreisels auftretenden Reibungsmomente höchstens so groß wie die erstgenannten Reibungsmomente sein können, praktisch indes wohl kleiner sind, da die Auslenkung wesentlich rascherDuring the transition of the aircraft from horizontal to inclined flight occur during the duration of the deflection of the plane of rotation of the gyro from the target position into the position corresponding to the angle of inclination Frictional torques in the bearings of the inner cardan shaft, which, as can be seen, ent- the aforementioned friction torques. are directed in opposite directions and consequently in the same sense as those mentioned Bondage springs work. However, it must be taken into account that in practical flight operations the transition of the aircraft to inclined flight only required a very short time compared to the time required by the supporting device effective around the outer cardan axis to transfer the plane of rotation of the gyroscope into the new position of the azimuth frame. Furthermore, it should be taken into account that the during the deflection of the gyro Occurring frictional torques at most as large as the first-mentioned frictional torques can be, in practice, however, are probably smaller, since the deflection is much faster

vor sich geht als die Rückpräzession des Kreisels und die Reibungskräfte auch bekanntlich von der Geschwindigkeit der Bewegung abhängig sind. Daraus ergibt sich, daß die während der Dauer der Auslenkung des Kreisels auftretenden Störmomente praktisch so gering sind, daß sie auf die Anzeigegenauigkeit ohne merklichen Einfluß sind.
Die Fesselungsfedern bieten einen weiterengoes on as the back precession of the top and the frictional forces are also known to be dependent on the speed of movement. It follows from this that the disturbing torques occurring during the deflection of the gyro are practically so small that they have no noticeable influence on the accuracy of the display.
The bondage springs offer another one

ίο für das Gerät sehr erheblichen Vorteil dann, wenn der Kreisel einen elektrischen Antrieb hat. Während bisher die Stromzuführung für den Kreisel normalerweise über die Lager der Präzessionszapfen 2, 2 erfolgen mußte, ist es jetzt in bei anders gearteten Kreiselgeräten schon vorgeschlagener Form möglich, die Stromzuführung für den Kreiselantrieb über die Eesselungsfedern zu leiten. Diese erfüllen also die doppelte Aufgabe, daß· sie einerseits zur Erzeugung der beschriebenen Ausgleichsdrehmomente und andererseits als Stromzuführung für den elektrischen Kreiselantrieb dienen. Dadurch entfällt die bisher bestandene Schwierigkeit, die Lage dieser Achse zum Zwecke der Stromzuführung in besonderer Weise auszubilden. Gleichzeitig entfällt die Gefahr einer durch die Stromzuführung bedingten erhöhten Lagerreibung.ίο very significant advantage for the device then, if the gyro has an electric drive. While so far the power supply for the gyro normally had to be done via the bearings of the precession pins 2, 2, it is now possible in the form already proposed for different types of gyroscope, the To conduct power supply for the gyro drive over the evaluation springs. Fulfill this thus the double task that · on the one hand to generate the described compensating torques and on the other hand as a power supply serve for the electric gyro drive. This eliminates the previously passed Difficulty developing the position of this axis for the purpose of power supply in a special way. Simultaneously there is no risk of increased bearing friction caused by the power supply.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Gyroscope, especially azimuth. gyro, with gimbal in heavy

point suspended gyroscope, whose plane of rotation is through acting around the measuring axis Torque generator is stabilized with respect to the plane of the cardan axes and with a device for Exercise one of the bearing friction essentially opposite the same Torque is provided around the precession axis, characterized in that the device for exercising the torque around the precession axis (2-2) with their ends on the cardan frame (3) and springs attached to the precession aciase (11, 12) is formed.

2. Gyroscope according to claim 1, characterized in that the voltage the fettering springs is adjustable.

3. Gyroscope according to claim 1 or 2 with an electrically driven gyro, characterized characterized in that the restraint, springs simultaneously to the power supply are used for the gyro, as is known on its own.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

German patent specifications No. 522 606, 573 234.

1 sheet of drawings