DE840448C

DE840448C - Gyro device for determining direction, especially a gyro compass

Info

Publication number: DE840448C
Application number: DEC3397A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Christoph
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-11-12
Filing date: 1950-11-12
Publication date: 1956-05-03

Description

Kreiselgerät zur Richtungsbestimmung, insbesondere Kreiselkompaß Bei dem bekannten Kreiselkompaß in der Bauart von Anschütz ist für die störungsfreie Funktion des nordsuchenden Kreiselsystems eine Temperaturregelung mit einem zulässigen Schwankungsbereich von # 2°C notwendig. Die Regelung erfolgt durch eine Wasserkühlung in Verbindung mit einer temperaturgesteuerten Drosselvorrichtung in der Kühlwasserschlauchleitung. Ausfall oder nur ungenügende Funktion der Wasserkühlung führt zu erheblichen Fehlern in der Kursanzeige und nicht selten zur Beschädigung des Kreiselsystems. Die meisten in der Praxis aufgetretenen Störungen an der Anschützanlage werden durch den Ausfall der Wasserkühlung verursacht. Eine Quelle weiterer Störungen liegt in der Lagerung der zwei Kreisel um die Hochachse niod ihres Lenkergestänges. Vergrößerte Reibung oder Lose in den Hochachsenkugellagern und Traglagern der Kreisel und in den Kugellagern des Lenkergestänges verursachen hohe Anzeigefehler. In der Güte der bei dem Anschützkompaß verwendeten Kugellager liegt die Präzision des Gerätes.Gyroscope for direction determination, especially gyro compass Bei the well-known gyrocompass of the Anschütz type is for trouble-free Function of the north-looking gyro system a temperature control with a permissible A fluctuation range of # 2 ° C is necessary. The regulation takes place through a water cooling in connection with a temperature-controlled throttle device in the cooling water hose line. Failure or insufficient function of the water cooling leads to considerable errors in the course display and not infrequently to damage the gyro system. Most Faults in the Anschütz system that have occurred in practice are caused by the failure caused by water cooling. Another source of interference is storage of the two gyroscopes around the vertical axis and their linkage. Increased friction or loose in the vertical axis ball bearings and support bearings of the gyroscope and in the ball bearings of the handlebars cause high display errors. In the quality of the Anschütz compass The ball bearings used lies in the precision of the device.

Gegenstand der Erfindung ist ein Kreiselkompaß, bei dem das nordsuchende System, die sogenannte Kreiselkugel, ohne Temperaturregelung funktioniert und außerdem die Kugellager, die den Anschützkompaß zum feinmechanischen Präzisionsgerät machen, durch robuste, aber ebenso gute, wenn nicht bessere Mittel ersetzt werden. The invention is a gyro compass in which the north looking System, the so-called gyro sphere, works without temperature control and besides the ball bearings that make the Anschütz compass a fine mechanical precision device, be replaced by robust but equally good, if not better, means.

Bekanntlich besteht bei dem Anschützkompaß das nordsuchende System aus einer zwei Kreisel enthaltenden Hohlkugel, die in einer Flüssigkeit schwebt. Der Schwebezustand wird dadurch erreicht. daß das Gewicht der Kugel größtenteils durch den Auftrieb in der Flüssigkeit kompensiert wird, das restliche Gewicht wird durch die elektromagnetischen Abstoßungskräfte einer von einer Kreiseldrehstromphase durchflossenen, im untersten Teil der Kugel befindlichen Spule, der sogenannten blasspule, aufgenommen. Die Abstoßungskräfte zwischen der Kreiselkugel und der sie umgebenden außeren Hüllkugel wirken automatisch zentrierend. It is well known that the Anschütz compass has a north-searching system from a hollow sphere containing two tops that floats in a liquid. The levitation state is thereby achieved. that the weight of the ball is mostly by the buoyancy in the liquid is compensated, the remaining weight is carried by the electromagnetic repulsive forces of a gyro three-phase phase flowing through it, in the lowest part of the ball located coil, the so-called blow coil, added. The repulsive forces between the top sphere and the outer envelope sphere surrounding it have an automatic centering effect.

Je mehr die Kreiselkugel durch Vergrößerung ihres Restgewichtes in der Flüssikgkeit absinkt, um so größer werden die Abstoßungskräfte der Blasspule.The more the gyro ball by increasing its remaining weight in The lower the liquid, the greater the repulsive forces of the blower coil.

Die Kugel wird durch die Blasspulenanordnung nicht nur in vertikaler Richtung, sondern auch in horizontaler Richtung gegenüber der Hüllkugel zentriert. Infolge der Veränderlichkeit des Kugelrestgewichtes mit der Temperatur der Tragflüssigkeit arbeitet indessen die automatische Blasspulenzentrierung nur in dem engen Temperaturbereich von etwa # 2°C.The blow coil arrangement not only makes the ball vertical Direction, but also centered in the horizontal direction with respect to the envelope sphere. As a result of the variability of the residual weight of the ball with the temperature of the carrying fluid however, the automatic blow-coil centering only works in the narrow temperature range of about # 2 ° C.

Die neue Methode der Lagerung der Kreiselkugel @ sicht vor. daß der Schwebezustand ohne Blasspule erreicht wird. sondern durch zwei nichtmischbare Flüssigkeiten 2 und 3 von verschiedenen spezifischen Gewichten. z. B. Wasser und Quecksilber. Die Kugel schwimmt dann in der Trennfläche. Bei Verwendung von Quecksilber als untere Flüssigkeit kann man es durch Abstimmung des Kreiselkugelgewichtes und des spezuifischen Gewichtes der oberen Flüssigkeit so einrichten, daß die Kugel nur sehr wenig im Quecksilber eintaucht und somit Reibungs- und Oberflächenspannungseinflüsse des Quecksilbers eine gering Rolle spielen. Seitliche Verschiebungen der Kreiselkugel können in bekannter Weise durch einen Zentrierstift verhindert werden. Da dieser in der Kugelmitte eingreifen muß. erhält der obere Kugelteil einen trichterförmigen Einschnitt derart, daß in der Kugelmitte eine Zentrierplatte 5 mit einem Zentrierloch angebracht ist, in das der von oben kommende, an der Hüllkugel 6 befestigte Zentrierstift eingreift. Auf diese Weise kann sich das nordsuchende system in seinen drei Drehfreiheitsgraden um den Kugelmittelpunkt frei bewegen. Der Zentrierstift kann außerdem als Elektrode für eine Phase des Kreiseldrehstroms ausgebildet werden. wenn man dafür sorgt, daß der Stift an seinem unteren Ende in ein kleines Quecksilbergefäß 7 eintaucht. Für den Übergaug der beiden anderen Phasen wird man zweckmäßig für die beiden nichtmischbaren Flüssigkeiten elektrisch leitende Substanzen wählen. z. B. quecksilber für die Stromzufuhrung 8 am Boden der Kugel und angesäuertes Wasser für die Stromzuführung 9 in der Mitte der Kreiselkugel. Durch den Wegfall der Blasspule und die metallische Stromzuführung ohne elektrolytischen Verlust bei der oberen und unteren Kreiseldrehstromphase wird die elektrische Energieaufnahme erheblich herabgesetzt. The new method of storage of the gyroscope ball. that the Levitation is achieved without a blower coil. but by two immiscible liquids 2 and 3 of different specific weights. z. B. water and mercury. The ball then floats in the interface. When using mercury as the lower Liquid can be achieved by adjusting the weight of the gyro ball and the specific Set up the weight of the upper liquid so that the ball is very little in the Mercury is immersed and thus influences the friction and surface tension of the Mercury play a minor role. Lateral shifts of the top ball can be prevented in a known manner by a centering pin. Since this must engage in the center of the ball. the upper part of the sphere receives a funnel-shaped Incision in such a way that a centering plate 5 with a centering hole in the center of the ball is attached, in which the coming from above, attached to the envelope ball 6 centering pin intervenes. In this way, the north-seeking system can turn in its three degrees of freedom of rotation move freely around the center of the sphere. The centering pin can also be used as an electrode be designed for one phase of the rotary current. if you make sure that the pen dips into a small mercury vessel 7 at its lower end. For the transition of the other two phases is expedient for the two immiscible ones Select liquids that are electrically conductive. z. B. mercury for power supply 8 at the bottom of the ball and acidified water for the power supply 9 in the middle the top ball. By eliminating the blow coil and the metallic power supply without electrolytic loss in the upper and lower gyro three-phase phase the electrical energy consumption is significantly reduced.

Die neue Lagerungsanordnung der Kreiselkungel bietet gegenüber der bisherigen den groên Vorteil. daß alle Einrichtungen zur Kuhlung der Tragflüssigkeit (Kühlring. Kühlpumpe, äußere Flüssigkeitsbehälter, automatische Schlauchventilregelvorrichtung, Thermometer. Temperatursignaleinrichtung) wegfallen, Bedienung und Überwachung der Anlage einfacher, Störanfälligkeit geringer werden und der mutterkompaß selbst erheblich kleiner gebaut werden kann. Infolge des verringerten Energiebedarfs der Kreiselkugel kann der den Kreiseldrehstrom erzeugende Umformer merklich kleiner gebaut werden. The new storage arrangement of the gyroscope offers compared to the previous the big advantage. that all facilities for cooling the carrying fluid (Cooling ring. Cooling pump, outer liquid container, automatic hose valve control device, Thermometer. Temperature signal device), operation and monitoring of the Plant easier, less susceptibility to failure and the master compass itself considerably can be built smaller. As a result of the reduced energy requirement of the top ball the converter generating the rotary current can be made noticeably smaller.

Zur Ausschaltung des interkardinalen Schlinger-@ehlers benutzt man bekanntlich cinen Verband von zwei Kreiscln. deren Gehäuse um die Hochachse um eine definierte Lage im Innern der Kreiselkugel @chwingen können. Die Schwingungsdauer muß mindestens einige Sekunden betragen, falls die Kreisel nicht rotieren. Außerdem muß dafür gesorgt sein. daß die beiden Kreiselgehäuse nur gegenläufig zueinander in der Kreiselkugel schwingen können. In dem kompaß von Anschütz erreicht man die Gegenläufigkeit der beiden Kreisel durch ein Lenkergestänge, die Schwingungsfähigkeit mit definierter Schwingungsnullage durch ein chraubenfederpaar. Die Lagerung der beiden Kreiselgehäuse um die Hochachse und des Lenkergestänges erfolgt in Präzisionskugellagern, wobei das Gewicht der Kreisel mit Gehäuse durch Spezialtraglager aufgenommen wird. Von der Größe dieser Lagerreibungen hängen unter anderem die Fehler der richtungsanzeige der Kreiselkugel ab. To switch off the intercardinal Schlinger- @ ehlers one uses as is well known, a union of two circles. their housing around the vertical axis by one defined position inside the gyro ball @chwingen. The period of oscillation must be at least a few seconds if the gyroscope does not rotate. aside from that must be taken care of. that the two gyroscope housings only run in opposite directions to each other can swing in the top ball. In the Anschütz compass you can reach the Opposite rotation of the two gyroscopes by means of a linkage, the ability to vibrate with a defined vibration zero position through a pair of helical springs. The storage of the both gyro housing around the vertical axis and the linkage takes place in precision ball bearings, whereby the weight of the gyroscope with housing is taken up by special support bearings. The errors in the direction indication depend on the magnitude of this bearing friction from the top ball.

Der neue Gedanke besteht nun darin, daß die Hochachsenkugellager und die Spezialtraglager der Kreiselgehäuse durch eine spanndrahtaufhängung 10 ersetzt werden und das Lenkergestänge durch eine Kreuzdrahtverspannung 11. Die Kreiselgehäuse 12 und 13 werden oben an einem Draht oder Drahtbündel aufgchängt und unten durch einen weiteren Draht oder Drahtbündel stramm gespannt. Die Schwingungsfähigkeit wird durch die Torsion der Aufhängung erreicht, so daß das Schraubenfederpaar überflüssig wird. Da die obere Aufhängung durch das Kreiselgewicht stärker gespannt ist als die untere, ist es zwecks Vermeidung von störenden Drehmomenten bei horizontalen Schiffsbeschleunigungen zweckmäßig, die obere Aufhängung in dem gleichen Verhältnis länger zu machen als die untere. Um die Spannung der Aufhängedrähte trotz Temperaturschwankungen gleich stark zu halten, sind in den Einspannköpfen 16 der Drähte Sprungfedern od. dgl. einzubauen. The new idea is that the high-axis ball bearings and the special support bearings of the gyro housing are replaced by a tension wire suspension 10 and the handlebars by a cross wire bracing 11. The gyro housing 12 and 13 are suspended from a wire or wire bundle at the top and through the bottom another wire or wire bundle taut. The ability to vibrate is achieved by the torsion of the suspension, so that the coil spring pair is superfluous will. Since the upper suspension is more tensioned by the weight of the gyroscope than the lower one is used for the purpose of avoiding disturbing torques with horizontal ones Ship accelerations expedient, the upper suspension in the same ratio to make it longer than the lower one. To maintain the tension of the suspension wires despite temperature fluctuations to keep the same strength, are in the clamping heads 16 of the wires coil springs od. like. to be installed.

Die Kreuzdrahtverspannung 11 ist so gedacht, daß jedes Kreiselgehäuse 12 und 13 ein in der Horizontalebene liegendes Kreissegment 15 mit eingelassenen Führungsnuten 14 auf dem Segmentumfang erhält. An zwei Punkten des Umfanges des cinen Segments sind zwei dünne Stabldrähte befestigt, die zunächst in den führungsnuten tangential weiterlaufen, sich aus diesen abheben und über Kreuz zu den homologen Punkten am anderen Segment laufen. Mit Hilfe einer kleinen Spannvorrichtung ist die Spannung der beiden Stahldrähte justierbar. Somit können die beiden Kreiselgehäuse sich in der kreiselkugel nur gegenläufig drehen. The cross wire bracing 11 is designed so that each gyro housing 12 and 13 a circular segment 15 lying in the horizontal plane with recessed Guide grooves 14 received on the segment circumference. At two points on the circumference of the Two thin rod wires are attached to each segment, initially in the guide grooves continue to run tangentially, stand out from these and cross over to the homologues Run points on the other segment. With the help of a small jig it is the tension of the two steel wires adjustable. Thus, the two gyroscope housings only rotate in opposite directions in the top ball.

1 )i c l <,<<<io<lr;<li t.'<u floai<gu<ig u<od Itreuzdrahtverspannung bieten gegenuber der bisherigen Lagerungsart den Vorteil, daß die kreiselkugel weitgehend unempfindlich gegen Stöße wird. In fabrikationstechnischer Hinsicht ist eine erhebliche \crci 1< f.'icloiii<g zii verze i clineio, 1 )ie Iteilonug der (<00 die Hochachse gegenemander schwingenden Kreisel i.t eher l-leii<er .<ls ino fr<locre<o l:,.<ll, 1 A TON T.< N P <1 Cii 0-1. Kreiselgerat zur Richtungsbestimmung. insbesondere Kreiselkompaß. dadurch gekennzeichnet, daß das richtungweisende System in der Trennflache von zwei nichtmischbaren Flussigkeiten schwimmt. 1) i c l <, <<< io <lr; <li t. '<U floai <gu <ig u <od cross-wire bracing offer the The advantage is that the top ball is largely insensitive to impacts. In manufacturing technology Respect is a considerable \ crci 1 <f.'icloiii <g zii verze i clineio, 1 ) The Iteilonug of the (<00 the vertical axis swinging against each other i.t rather l-leii <er. <ls ino fr <locre <o l:,. <ll, 1 A TON T. <N P <1 Cii 0-1. Gyro device for determining direction. especially gyrocompass. characterized, that the trend-setting system in the interface of two immiscible liquids swims.

Claims

2. Gyroscope according to claim 1. characterized in that the System by matching the specific weights of the two liquids and the system weight is only slightly immersed in the lower liquid in order to avoid surface tension and to keep the effects of friction in the interface as small as possible.

3. Gyro device according to claim z and 2 with emem association of two against each other Schwinsenilen gyroscopes, characterized in that the gyro housing suffer in the trend-setting system through a tension wire suspension around the relevant Axis are mounted so that they can vibrate, so that each Krciselgchäuse at zxvei Opposite points on tightly tensioned wires, wire bundles or the like. In is suspended from the system.

4. Gyroscope according to claim I to 3, characterized in that the coupling and the opposition of the two gyroscopes by a crosswise one Wire or tape tension is achieved.