JP2676160B2

JP2676160B2 - Vertical Toluca for Gyro Compass

Info

Publication number: JP2676160B2
Application number: JP1255589A
Authority: JP
Inventors: 武北條; 伸一河田; 満加藤
Original assignee: 株式会社トキメック
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH02193011A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、船舶等に利用されるジャイロコンパス用ト
ルカ、特にその垂直トルカに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gyro compass torquer used in a ship or the like, and more particularly to a vertical torquer thereof.

[Conventional technology]

本発明が適用される従来のジャイロコンパスとして
は、例えば第４図に示すようなものがある。同図におい
て、符号（Ａ）は、ジャイロコンパス全体を表し、
（１）はジャイロケースで、このジャイロケース（１）
は誘導電動機により高速、かつ一定回転数にて回転され
るジャイロロータを内蔵し、その回転ベクトルは南向き
（北側より見て時計まわり）である。ジャイロケース
（１）は、上下に一対の垂直軸（２），（２′）を突出
して有し、これ等垂直軸（２），（２′）は、ジャイロ
ケース（１）の外側に配された垂直環（３）の対応する
位置に取付けられたボールベアリング（４），（４′）
の内輪に夫々嵌合する。上記垂直軸（２）には、懸吊線
（５）の下端が固定され、その上端は懸吊線取付台
（５′）を介して垂直環（３）に取付けられる。As a conventional gyro compass to which the present invention is applied, there is, for example, the one shown in FIG. In the figure, reference numeral (A) represents the entire gyro compass,
(1) is a gyro case, this gyro case (1)
Has a built-in gyro rotor that is rotated by an induction motor at high speed and at a constant rotation speed, and its rotation vector is southward (clockwise when viewed from the north side). The gyro case (1) has a pair of vertical shafts (2) and (2 ') projecting vertically, and these vertical shafts (2) and (2') are arranged outside the gyro case (1). Ball bearings (4), (4 ') mounted at corresponding positions on the vertical ring (3)
The inner ring of each is fitted. The lower end of the suspension line (5) is fixed to the vertical shaft (2), and the upper end of the suspension line (5) is attached to the vertical ring (3) via a suspension line mount (5 ').

以上の構造により、ジャイロケース（１）の重量は垂
直軸（２），（２′）のボールベアリング（４），
（４′）のスラスト荷重とはならず、全て懸吊線（５）
が受け持つことになり、上記ボールベアリング（４），
（４′）の摩擦トルクを大幅に減少させることができ
る。垂直環（３）の東西に、ジャイロに指北トルクを与
えるための一対の液体安定器（６）が取付けられる。With the above structure, the weight of the gyro case (1) is reduced by the ball bearings (4) of the vertical axes (2) and (2 '),
(4 ') Thrust load does not result, all suspension lines (5)
Is responsible for the ball bearing (4),
The friction torque of (4 ') can be greatly reduced. To the east and west of the vertical ring (3) is mounted a pair of liquid ballasts (6) for applying finger torque to the gyro.

各液体安定器（６）は、第５図に示す如く、一種の連
通管であって、ジャイロの南北に配される壷（６−
１），（６−１′）、これ等のなかばを満たす高比重の
液体（６−２）、南北の壷（６−１），（６−１′）を
上方で連通する空気管（６−３）、およびそれ等を下方
で連通する液体管（６−４）よりなる。As shown in FIG. 5, each liquid stabilizer (6) is a kind of connecting pipe, and is a pot (6-
1), (6-1 '), a liquid (6-2) having a high specific gravity that satisfies these spaces, and an air pipe (6) for communicating upward and downward between the north and south urns (6-1), (6-1'). -3), and a liquid pipe (6-4) connecting them downward.

第６図に示す如く、ジャイロケース（１）の西側に
は、指北運動を制振させるためのダンピングウェイト
（７）が取付けられる。As shown in FIG. 6, a damping weight (7) for damping the finger north movement is attached to the west side of the gyro case (1).

第４図に示す如く、ジャイロケース（１）の東側に
は、ジャイロケース（１）と垂直環（３）の垂直軸
（２），（２′）まわりの偏角を検出する差動変圧器の
一次コイル（８−１）が、又、これと相対する垂直環
（３）の位置には差動変圧器の二次コイル（８−２）が
それぞれ取付けられ、追従ピックアップ（８）を構成す
る。As shown in FIG. 4, on the east side of the gyro case (1), a differential transformer for detecting a deviation angle around the vertical axes (2) and (2 ') of the gyro case (1) and the vertical ring (3). The primary coil (8-1) and the secondary coil (8-2) of the differential transformer are respectively attached to the positions of the vertical ring (3) facing the primary coil (8-1) to form a follow-up pickup (8). To do.

第７図A,B及びＣは、追従ピックアップ（８）の一例
を示す。同図に示す如く、一次コイル（８−１）は、高
透磁率材製のＥ型鉄心（８−1a）と、交流電源（８−1
c）に接続され、Ｅ型鉄心（８−1a）の中央の歯（８−1
aa）に巻線される一次コイル部（８−1b）とより構成さ
れる。一方、二次コイル（８−２）は、第７図Ｃに示す
如く、それぞれが互に差動的に接続される２個の二次コ
イル部（８−2a），（８−2b）と、これ等が固定されて
いる基板（８−2c）とから構成される。尚、（８−1d）
は、一次コイル（８−1b）のジャイロケース（１）への
取付金具である。7A, B and C show an example of a follow-up pickup (8). As shown in the figure, the primary coil (8-1) includes an E-shaped iron core (8-1a) made of a high magnetic permeability material and an AC power source (8-1).
c) connected to the central tooth (8-1a) of the E-shaped iron core (8-1a).
It is composed of a primary coil section (8-1b) wound around aa). On the other hand, as shown in FIG. 7C, the secondary coil (8-2) includes two secondary coil portions (8-2a) and (8-2b) which are differentially connected to each other. , And a substrate (8-2c) to which these are fixed. In addition, (8-1d)
Is a fitting for attaching the primary coil (8-1b) to the gyro case (1).

第８図は、上記追従ピックアップ（８）の動作原理の
説明に供する略線図である。同図に於て、交流電源（８
−1c）によって、一次コイル部（８−1b）が励起される
と、Ｅ型鉄心（８−1a）の中央の歯（８−1aa）から両
側の歯（８−1ab），（８−1ac）に対称的に交番磁束Ｂ
が空間に作られる。ここで、二次コイル（８−２）、即
ち、その２個のコイル部（８−2a）（８−2b）が上記一
次コイル（８−１）に対して対称な位置にある場合、２
個の二次コイル部（８−2a），（８−2b）には等しい電
圧が誘起される。然し、両者は差動的に接続されている
為、二次コイル（８−２）の出力端（８−2d）には、何
等出力電圧は現われない。一方、一次コイル（８−１）
に対し、二次コイル（８−２）が第８図の矢印（Ｄ）の
方向に移動すると、二次コイル（８−２）の２個の二次
コイル部（８−2a），（８−2b）に誘起される電圧に差
が生じ、これ等の出力端（８−2d）には、その矢印
（Ｄ）方向の相対移動量に対応した電圧が誘起され、追
従ピックアップとなる。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the operation principle of the follow-up pickup (8). In the figure, the AC power source (8
-1c) excites the primary coil portion (8-1b), the central tooth (8-1aa) of the E-shaped iron core (8-1a) to the tooth (8-1ab), (8-1ac) on both sides. ) Symmetrically alternating magnetic flux B
Is created in space. Here, in the case where the secondary coil (8-2), that is, the two coil portions (8-2a) (8-2b) are located symmetrically with respect to the primary coil (8-1), 2
An equal voltage is induced in each of the secondary coil portions (8-2a) and (8-2b). However, since both are differentially connected, no output voltage appears at the output terminal (8-2d) of the secondary coil (8-2). On the other hand, the primary coil (8-1)
On the other hand, when the secondary coil (8-2) moves in the direction of the arrow (D) in FIG. 8, the two secondary coil parts (8-2a), (8) of the secondary coil (8-2) are moved. A difference occurs in the voltage induced in −2b), and a voltage corresponding to the relative movement amount in the direction of the arrow (D) is induced at these output ends (8-2d), and the pickup becomes a follow-up pickup.

第４図に於て、垂直環（３）は、さらに、垂直軸
（２），（２′）およびジャイロスピン軸の双方に直交
する東西の位置より外方に一対の水平軸（９），
（９′）を突出して有し、これ等水平軸（９），
（９′）は、垂直環（３）の外側に配された水平環（1
0）の対応する位置に取付けられたボールベアリング（1
1），（11′）の内輪に夫々嵌合する。水平環（10）
は、さらに水平面内で、かつ上記水平軸（９），
（９′）と直交する位置に一対のジンバル軸（12），
（12′）を有する。これ等ジンバル軸（12），（12′）
は、水平環（10）の外側に位置する追従環（13）に取付
けられた一対のジンバル軸ボールベアリング（14），
（14′）に夫々嵌合する。In FIG. 4, the vertical ring (3) further includes a pair of horizontal axes (9), which are outward from the east-west position orthogonal to both the vertical axes (2), (2 ') and the gyro spin axis.
(9 ') has a protruding, these horizontal axes (9),
(9 ') is a horizontal ring (1
Ball bearing (1
Fit into the inner rings of 1) and (11 ') respectively. Horizontal ring (10)
Is further in the horizontal plane and above the horizontal axis (9),
A pair of gimbal shafts (12) at a position orthogonal to (9 '),
It has (12 '). These gimbal axes (12), (12 ')
Is a pair of gimbal shaft ball bearings (14) mounted on the follower ring (13) located outside the horizontal ring (10),
Fit in (14 ') respectively.

追従環（13）は、第４図に示すように、上下に追従軸
（15），（15′）を有し、これ等追従軸（15），（1
5′）は、盤器（16）の対応位置にある追従軸ボールベ
アリング（17），（17′）を夫々嵌合する。As shown in FIG. 4, the follower ring (13) has follower shafts (15) and (15 ') on the upper and lower sides, and these follower shafts (15) and (1
5 ') are fitted with the follower shaft ball bearings (17), (17') at corresponding positions of the board device (16), respectively.

上方の追従軸（15）の軸端にはコンパスカード（18）
が取付けられ、これと盤器（16）の対応する船首側の位
置に固設した基線（18B）とによって、船首の方位角が
読みとられる。盤器（16）の下部には、方位サーボモー
タ（19）が取付けられ、その回転軸（19A）は、方位ピ
ニオン（20）を介して追従環（13）の下部にある方位歯
車（21）と結合する。盤器（16）の下部には、方位発振
器（22）が取付けられ、その回転軸（22A）は歯車系
（図示せず）を介して方位歯車（21）に噛み合わされ、
方位信号を電気信号に変換して外部に発信する。Compass card (18) on the shaft end of the upper follower shaft (15)
Is attached, and the azimuth angle of the bow is read by this and the base line (18B) fixed to the corresponding position of the bow side of the board (16). An azimuth servomotor (19) is attached to the lower part of the panel unit (16), and its rotation axis (19A) is driven through an azimuth pinion (20). Combine with An azimuth oscillator (22) is attached to the lower part of the board device (16), and its rotation shaft (22A) is meshed with the azimuth gear (21) via a gear system (not shown).
The azimuth signal is converted into an electric signal and transmitted to the outside.

ここで、水平環（10）以内、即ち水平環（10）、垂直
環（３）、ジャイロケース（１）等を含めた部分は、通
常鋭感部と呼ばれている。鋭感部はジンバル軸（12），
（12′）のまわりに下の重い物理振子を構成し、これに
よって、水平軸（９），（９′）は船体傾斜に関係な
く、常に水平面内に保持される。Here, the part within the horizontal ring (10), that is, the part including the horizontal ring (10), the vertical ring (3), the gyro case (1), etc., is usually called a sharp area. The sharp part is the gimbal axis (12),
A lower heavy physical pendulum is constructed around (12 '), so that the horizontal axes (9), (9') are always kept in the horizontal plane regardless of the hull inclination.

ジャイロケース（１）の方位と垂直環（３）の方位と
に差があると、この差を両者の間に設けた追従ピックア
ップ（８）が検出し、電気信号に変換する。この電気信
号は、外部のサーボ増幅器（23）によって増幅され、方
位サーボモータ（19）に加えられる（方位サーボ系）。
方位サーボモータ（19）の回転は、回転軸（19A）、方
位ピニオン（20）、方位歯車（21）を通して追従環（1
3）に伝達され、さらに水平環（10）、水平軸（９），
（９′）等を介して垂直環（３）に伝えられ、垂直環
（３）とジャイロケース（１）との方位偏差が常にゼロ
に保たれるようになっている。If there is a difference between the azimuth of the gyro case (1) and the azimuth of the vertical ring (3), the following pickup (8) provided between them detects the difference and converts it into an electric signal. This electric signal is amplified by an external servo amplifier (23) and applied to an azimuth servomotor (19) (azimuth servo system).
The rotation of the azimuth servo motor (19) is controlled by the follower ring (1) through the rotation axis (19A), the azimuth pinion (20) and the azimuth gear (21).
3), then the horizontal ring (10), horizontal axis (9),
The azimuth deviation between the vertical ring (3) and the gyro case (1) is transmitted to the vertical ring (3) via (9 ') and the like, and is always kept at zero.

方位サーボ系の作用により、水平軸（９），（９′）
とジャイロスピン軸とは常に直交関係を保ち、かつ懸吊
線（５）の捩りトルクは一切ジャイロに加わることはな
い。すなわち、サーボ系を持った垂直軸（２），
（２′）、水平軸（９），（９′）およびジンバル軸
（12），（12′）の三つの軸の働きによって、ジャイロ
ケース（１）は船体の角運動より完全に絶縁されたこと
になり、ジャイロスコープを構成する。Horizontal axis (9), (9 ')
And the gyro spin axis always maintain an orthogonal relationship, and the torsional torque of the suspension line (5) is not applied to the gyro at all. That is, a vertical axis (2) having a servo system,
The gyro case (1) is completely insulated from the angular motion of the hull by the action of three axes (2 '), horizontal axes (9), (9') and gimbal axes (12, 12 '). This constitutes a gyroscope.

上述したジャイロスコープに指北力、すなわちコンパ
スとしての機能を与えるのが上記した液体安定器（６）
である。The above-mentioned liquid ballast (6) gives the above-mentioned gyroscope the function of finger power, that is, the function as a compass.
It is.

次に、第５図を参照して、この液体安定器（６）の原
理を説明する。尚、第５図は、ジャイロの指北端が水平
面に対して角度θだけ上昇している場合の図である。船
が停止している場合を考えることにすれば、液体（６−
２）の液面は重力ｇの方向と直交する。よって、傾斜ゼ
ロの場合に比較して、図に於て斜線で示した部分の液体
が、北側の壷（６−１′）では減少し、南側の壷（６−
１）では増加する。今、水平軸（９），（９′）から両
壷（６−１），（６−１′）の中心までの距離をr₁、両
壷（６−１），（６−１′）の断面積をＳ、液体（６−
２）の比重をρとすれば、傾斜部の液体の重量は、Ｓ×r₁sinθ×ρ×ｇとなる。Next, the principle of the liquid stabilizer (6) will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 is a diagram when the north end of the finger of the gyro is raised by an angle θ with respect to the horizontal plane. Considering the case where the ship is stopped, the liquid (6-
The liquid level in 2) is orthogonal to the direction of the gravity g. Therefore, compared with the case of zero inclination, the liquid in the shaded area in the figure decreases in the northern jar (6-1 ') and decreases in the southern jar (6-
In 1), it increases. Now, the horizontal axis (9), (9 ') from both pot (6-1), (6-1') r ₁ the distance to the center of both fountain (6-1), (6-1 ') Is S, the liquid (6-
Assuming that the specific gravity of 2) is ρ, the weight of the liquid in the inclined portion is S × r ₁ sin θ × ρ × g.

上記重量アンバランスは、南北両方の壷（６−１），
（６−１′）で生じており、かつ水平軸（９），
（９′）からのモーメントアームはr₁なので、結局、角
度θだけ傾斜している時の液体安定器（６）の作る水平
軸（９），（９′）まわりのトルクT_Hは、近似的に T_H＝2Sr₁ ²gρθ となる。The above weight imbalance is based on both north and south urns (6-1),
(6-1 ') and the horizontal axis (9),
(9 ') moment arm from the so r _1, after all, the horizontal axis to make the liquid ballast (6) when the inclined angle theta (9), (9' torque T _H around), the approximation to a T _H = 2Sr ₁ ² gρθ.

ここで、 2Sr₁ ²gρ＝Ｋとおいて、Ｋを安定器定数と称している。すなわち、液
体安定器（６）は、ジャイロスピン軸の水平面に対する
傾斜に比例したトルクを、ジャイロの水平軸（９），
（９′）のまわりに加える作用を行うもので、これによ
って、ジャイロは指北力を有し、ジャイロコンパスとな
る。Here, at the 2Sr ₁ ² gρ = K, it is called a ballast constant K. That is, the liquid ballast (6) applies a torque proportional to the inclination of the gyro spin axis with respect to the horizontal plane, to the gyro horizontal axis (9),
The gyro has a finger north force, thereby acting as a gyro compass.

一方、ダンピングウェイト（７）は、第６図に示す如
く、垂直軸（２），（２′）を含み、かつジャイロスピ
ン軸と直交する面内において垂直軸（２），（２′）よ
りr₂（紙面に垂直方向）の距離を以てジャイロケース
（１）に取付けられる。この第６図は、指北側が水平面
に対して角度θだけ上昇して傾斜した状態のジャイロケ
ース（１）を西側より見た図である。質量ｍのダンピン
グウェイト（７）に重力加速度ｇが作用して、鉛直方向
にｍ×ｇの力がこれに働く。この力を垂直軸（２），
（２′）に平行な成分m g cosθと、スピン軸に平行な
成分m g sinθとに分解して考える。この中で、垂直軸
（２），（２′）に平行な成分は、垂直軸ボールベアリ
ング（４），（４′）の負荷として作用するのみである
が、スピン軸に平行な成分は、垂直軸（２），（２′）
から距離r₂を乗じて垂直軸（２），（２′）まわりのト
ルクとしてジャイロに作用することになる。このトルク
をＴφと書き表わすことにすれば、Ｔφは近似的に次式
の如くなる。On the other hand, as shown in FIG. 6, the damping weight (7) includes vertical axes (2) and (2 ′), and in the plane orthogonal to the gyro spin axis, the damping weight (7) is Mounted on the gyro case (1) with a distance of r ₂ (perpendicular to the paper surface). FIG. 6 is a view of the gyro case (1) in which the north side of the finger rises and is inclined by an angle θ with respect to the horizontal plane as viewed from the west side. The gravitational acceleration g acts on the damping weight (7) having the mass m, and a force of m × g acts on the damping weight (7) in the vertical direction. This force is applied to vertical axis (2),
It is considered that the component is divided into a component mg cos θ parallel to (2 ′) and a component mg sin θ parallel to the spin axis. Among them, the component parallel to the vertical axes (2) and (2 ') only acts as a load on the vertical axis ball bearings (4) and (4'), while the component parallel to the spin axis is Vertical axis (2), (2 ')
Vertical axis by multiplying the distance r ₂ from (2), it acts on the gyro as a torque around (2 '). If this torque is expressed as Tφ, Tφ is approximately expressed by the following equation.

Ｔφ＝μ・θ 但しμ＝m g r₂ すなわち、ダンピングウェイト（７）は、ジャイロス
ピン軸の水平面に対する傾斜に比例したトルクを、ジャ
イロの垂直軸（２），（２′）のまわりに加える装置で
あり、これによってコンパスの指北運動を減衰させるこ
とができる。Tφ = μ · θ where μ = mgr ₂ That is, the damping weight (7) is a device that applies a torque proportional to the inclination of the gyro spin axis with respect to the horizontal plane around the gyro vertical axes (2) and (2 ′). Yes, this can attenuate the compass fingering movement.

垂直環（３）には、ジャイロロータのスピン軸と平行
な入力軸を有する加速度計又は傾斜計（50）が、又、垂
直環（３）とジャイロケース（１）とには、入力電流に
比例したトルクをジャイロケース（１）の垂直軸
（２），（２′）のまわりに加える垂直トルカ（51）が
取付けられている。The vertical ring (3) has an accelerometer or inclinometer (50) having an input axis parallel to the spin axis of the gyro rotor, and the vertical ring (3) and the gyro case (1) have an input current. A vertical torquer (51) is attached which applies a proportional torque around the vertical axis (2), (2 ') of the gyro case (1).

更に、追従ピックアップ（８）の出力信号（8A）及び
上記加速度計（50）の出力信号（50A）（ジャイロスピ
ン軸の水平面に対する傾斜角に比例）を入力とし、上記
垂直トルカ（51）へ出力信号（51A）を出力する制御装
置（52）が設けられている。Furthermore, the output signal (8A) of the tracking pickup (8) and the output signal (50A) of the accelerometer (50) (proportional to the inclination angle of the gyro spin axis with respect to the horizontal plane) are input and output to the vertical torquer (51). A control device (52) that outputs a signal (51A) is provided.

第９図は上述した従来のジャイロコンパスにおいて、
ジャイロスピン軸の指北端の真北からの方位誤差φと傾
斜角θとを変数とし、且つそれ等の初期誤差φ₀,θ_０に
対する指北運動をラプラス演算子及び伝達関数とによっ
てブロック図的に表わしたものである。同図において、
ｇは重力加速度、Ｒは地球半径、Ωは地球自転角速度、
Ｈはジャイロの角運動両、λはその地点の緯度、Ｋは指
北定数（安定器定数）、μはダンピング定数、Ｓはラプ
ラス演算子である。FIG. 9 shows the conventional gyro compass described above,
The azimuth error φ and the inclination angle θ from the true north of the north end of the finger of the gyro spin axis are used as variables, and the northern movement of the initial errors φ ₀ and θ _{0 is} represented by a Laplace operator and a transfer function. It is shown in. In the figure,
g is gravitational acceleration, R is earth radius, Ω is earth rotation angular velocity,
H is the angular motion of the gyro, λ is the latitude at that point, K is the finger north constant (ballast constant), μ is the damping constant, and S is the Laplace operator.

今、方位誤差φがあると、この誤差φに地球の自転角
速度Ωの水平成分Ωcosλ（100）を乗じたものが角速度
入力としてジャイロの水平軸まわりの要素（101）に作
用して、初期傾斜角θ_０と共にジャイロの傾斜角θを発
生させる。ジャイロスピン軸の傾斜角θによって垂直環
（３）も同様の傾斜となり、垂直環（３）に取付けられ
た液体安定器（６）も傾斜し、中の液体（６−２）が低
い方の壷に移動することによって、Ｋθとなるトルクを
ジャイロの水平軸のまわりに発生する。このトルクＫθ
をジャイロの角運動量Ｈで除したものに、地球自転角速
度の垂直成分Ωsinλを加算したものが、角速度入力と
してジャイロの垂直軸まわりの要素（102）に作用し、
これに、初期方位誤差φ_０を加えたものが方位誤差φと
なってループが閉じる。このループがジャイロコンパス
の指北ループである。このループは、ループ内に1/Sで
表わされる極が２個存在する為に、振動解となる。一方
ジャイロ傾斜角θにダンピング定数μを乗じたトルクμ
θを角運動量Ｈで除したものが、角速度入力としてジャ
イロの水平軸要素（101）に上記傾斜角θを減ずるよう
に負帰還され、上記指北ループの指北運動を減衰させ
る。このループが減衰ループである。Now, if there is an azimuth error φ, this error φ multiplied by the horizontal component Ω cosλ (100) of the earth's rotation angular velocity Ω acts as an angular velocity input on the element (101) around the horizontal axis of the gyro, and the initial tilt A gyro inclination angle θ is generated together with the angle θ ₀ . The vertical ring (3) also has the same inclination according to the inclination angle θ of the gyro spin axis, the liquid ballast (6) attached to the vertical ring (3) also inclines, and the liquid (6-2) in the lower part is lower. By moving to the urn, a torque of Kθ is generated around the horizontal axis of the gyro. This torque Kθ
Is divided by the angular momentum H of the gyro, and the vertical component Ω sin λ of the Earth's rotation angular velocity is added to act on the element (102) around the vertical axis of the gyro as an angular velocity input,
The addition of the initial azimuth error φ ₀ to this gives the azimuth error φ, and the loop closes. This loop is the finger north loop of the gyrocompass. This loop is an oscillation solution because there are two poles represented by 1 / S in the loop. On the other hand, the torque μ obtained by multiplying the gyro tilt angle θ by the damping constant μ
A value obtained by dividing θ by the angular momentum H is negatively fed back to the horizontal axis element (101) of the gyro as an angular velocity input so as to reduce the inclination angle θ, and the finger north movement of the finger north loop is attenuated. This loop is a damping loop.

尚、第４図において、制御装置（52）は追従ピックア
ップ（８）及び加速度計（50）の出力信号（8A），（50
A）を入力とし、内部において、ジャイロのスピン軸を
短い時間内に真北に静定させる為の短期静定演算を行っ
た後、その出力（51A）を上記垂直トルカ（51）に供給
するものであるが、これ等の詳細は本発明と直接関係し
ていないので、これ以上の説明は省略する。In FIG. 4, the control device (52) outputs the output signals (8A), (50) of the tracking pickup (8) and the accelerometer (50).
A) is input, and after performing a short-term settling calculation to settle the spin axis of the gyro to true north within a short time, the output (51A) is supplied to the vertical torquer (51). However, since these details are not directly related to the present invention, further description will be omitted.

[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、このような従来のジャイロコンパスに
あっては、追従ピックアップ（８）と垂直トルカ（51）
とが、第４図に示したように全く別々のエレメントであ
た為、１）エレメントとしての製造コスト、即ち部品製
造費及び組立費が付加されるので、コスト高となる。
２）垂直トルカ（51）をピックアップ（８）と別々に設
けたことにより、制御装置（51）から垂直トルカ（51）
に至るスリップリング、フレキシブル電路等の部品及び
配線の為の手間を要し、コストアップの原因となる。However, in such a conventional gyro compass, a follow-up pickup (8) and a vertical torquer (51)
Since these are completely separate elements as shown in FIG. 4, 1) the manufacturing cost as an element, that is, the parts manufacturing cost and the assembly cost are added, resulting in a high cost.
2) By providing the vertical torquer (51) separately from the pickup (8), the vertical torquer (51) can be moved from the control device (51) to the vertical torquer (51).
It takes time and labor for parts such as slip rings, flexible electric circuits, etc. and wiring, leading to cost increase.

[Means for solving the problem]

本発明によれば、少くともジャイロロータを内蔵し且
つ上下に垂直軸（2,2′）を有するジャイロケース
（１）と、その外周に配された垂直環（３）と、上記ジ
ャイロケースに固定されＥ型鉄心及び一次コイル部より
成る一次コイル（８−１）と、上記垂直環に固定された
二次コイル（８−２）とより成り上記ジャイロケースと
上記垂直環との上記垂直軸まわりの相対角偏位を検出す
る追従ピックアップ（８）とを有するジャイロコンパス
用垂直トルカに於て、上記二次コイル（８−２）に関し
上記一次コイル（８−１）と反対側に上記Ｅ型鉄心（８
−1a）に直流磁界を発生させる永久磁石（60−２）を有
する磁性材よりなるコア（60−１）を非磁性材より成る
連結具（60−3,60−４）を介して上記Ｅ型鉄心に取付け
ることにより垂直トルカを構成したことを特徴とするジ
ャイロコンパス用垂直トルカが得られる。According to the present invention, a gyro case (1) containing at least a gyro rotor and having vertical axes (2, 2 ′) vertically, a vertical ring (3) arranged on the outer periphery of the gyro case, and the gyro case described above. The vertical axis of the gyro case and the vertical ring, which is fixed and includes a primary coil (8-1) including an E-shaped iron core and a primary coil portion, and a secondary coil (8-2) fixed to the vertical ring. In a vertical torquer for a gyrocompass having a follow-up pickup (8) for detecting a relative angular displacement around the secondary coil (8-2), the secondary coil (8-2) is provided on the side opposite to the primary coil (8-1). Type iron core (8
-1a) a core (60-1) made of a magnetic material having a permanent magnet (60-2) for generating a direct current magnetic field, and the above-mentioned E through a connecting tool (60-3, 60-4) made of a non-magnetic material. A vertical torquer for a gyrocompass, which is characterized by constituting a vertical torquer by attaching it to a die core, is obtained.

[Action]

本発明によるジャイロコンパス用垂直トルカは、永久
磁石（60−２）によって、二次コイル（８−２）の位置
している空間に磁界φ₁,φ_２が作られる。今、二次コイ
ル（８−２）に直流電流ｉを流せば、フレミングの左手
の法則により、二次コイル（８−２）と、一次コイル
（８−１）との間に、力Ｆが発生し、一次コイル（８−
１）が取付けられているジャイロケース（１）に対し、
その垂直軸（２），（２′）のまわりに電流ｉに比例し
たトルクを加えることが出来る。In the vertical torquer for a gyro compass according to the present invention, magnetic fields φ ₁ and φ ₂ are created in the space where the secondary coil (8-2) is located by the permanent magnet (60-2). If a direct current i is applied to the secondary coil (8-2), a force F is applied between the secondary coil (8-2) and the primary coil (8-1) according to Fleming's left-hand rule. Occurs and the primary coil (8-
1) is attached to the gyro case (1),
A torque proportional to the current i can be applied around the vertical axis (2), (2 ').

〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図A,B及びＣは、夫々本発明によるジャイロコン
パス用垂直トルカの一実施例の側面、上面及び一部の平
面を示す図である。尚、第１図において、第７図と同一
素子は同一の番号を付し、それ等の詳細説明は省略す
る。1A, 1B and 1C are side views, a top view and a partial plan view of an embodiment of a vertical torquer for a gyrocompass according to the present invention. In FIG. 1, the same elements as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第１図において、（60−１）は、磁性材、例えば鉄よ
り成るコ字状のコア（鉄心）で、その中央に角柱状の永
久磁石（60−２）が固設されると共に、非磁性材より成
る２個の連結具（61−３），（60−４）を介して、一次
コイル（８−１）のＥ型鉄心（８−1a）に連結されてい
る。この場合、コ字状のコア（60−１）の両側の歯（60
−1a），（60−1b）は、Ｅ型鉄心（８−1a）の両側の歯
（８−1ab），（８−1ac）に、二次コイル（８−２）を
介し且つ空隙を以て夫々対向し、永久磁石（60−２）は
Ｅ型鉄心（８−1a）の中央の歯（８−1aa）に、同じく
二次コイル（８−２）を介し且つ空隙を以て対向してい
る。In FIG. 1, (60-1) is a magnetic material, for example, a U-shaped core (iron core) made of iron, and a prismatic permanent magnet (60-2) is fixed to the center of the core. It is connected to the E-shaped iron core (8-1a) of the primary coil (8-1) via two connecting tools (61-3) and (60-4) made of magnetic material. In this case, the teeth (60
-1a) and (60-1b) are provided on the teeth (8-1ab) and (8-1ac) on both sides of the E-shaped iron core (8-1a) via the secondary coil (8-2) and with a gap, respectively. The permanent magnet (60-2) faces the central tooth (8-1aa) of the E-shaped iron core (8-1a), also via the secondary coil (8-2) and with a gap.

第２図は第１図に示した装置のトルカ部分の動作の説
明に供する原理説明図である。永久磁石（60−２）によ
って、二次コイル（８−２）の位置している空間に、同
図に於て、φ₁,φ_２で示す磁界が作られる。今、二次コ
イル（８−２）に直流電流ｉを流せば、フレミングの左
手の法則により、二次コイル（８−２）と、一次コイル
（８−１）との間に、同図矢印（Ａ）で示す方向の力が
発生し、一次コイル（８−１）の取付けられているジャ
イロケース（１）に対し、その垂直軸（２），（２′）
のまわりに電流ｉに比例したトルクを加えることが出来
る。FIG. 2 is a principle explanatory view for explaining the operation of the Toruca portion of the apparatus shown in FIG. The permanent magnets (60-2) generate magnetic fields indicated by φ ₁ and φ ₂ in the space where the secondary coil (8-2) is located. Now, if a direct current i is passed through the secondary coil (8-2), Fleming's left-hand rule will cause an arrow to appear between the secondary coil (8-2) and the primary coil (8-1). A force is generated in the direction shown in (A), and the vertical axes (2) and (2 ') of the gyro case (1) to which the primary coil (8-1) is attached are generated.
A torque proportional to the current i can be applied around the.

第３図は、追従ピックアップ（８）をピックアップに
供すると同時に、垂直トルカとしても用いる場合の接続
の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of connection when the follow-up pickup (8) is used as a pickup and also used as a vertical torquer.

第３図において、二次コイル（８−２）の一方の出力
端（８−2d′）をアースして電位ゼロとすると共に、他
の出力端（８−2d）を第４図に示す追従ピックアップ
（８）の出力端として、サーボ増幅器（23）に接続す
る。サーボ増幅器（23）は、第３図に示す如く、演算増
幅器（23−２）、直流カット用のコンデンサ（23−１）
等から構成され、上記出力端（８−2d）は、上記コンデ
ンサ（23−１）を介して上記演算増幅器（23−２）の非
反転入力端子に接続される。尚、その反転入力端子はア
ースされている。一方、同じ出力端（８−2d）は、第４
図に示す垂直トルカ（51）の入力端子としても動作し、
これに、例えば第４図に示す短期静定用の制御装置（5
2）の出力端（52−１）が接続され、上記追従ピックア
ップ（８）をトルカとして使用することが出来る。すな
わち、追従ピックアップ（８）の二次コイル（８−２）
に発生する直流電圧を、追従ピックアップ（８）の出力
として使用する一方、同二次コイルに直流電流を流すこ
とにより、これを垂直トルカとしても使用する。In FIG. 3, one output end (8-2d ') of the secondary coil (8-2) is grounded to zero potential, and the other output end (8-2d) is followed as shown in FIG. The output terminal of the pickup (8) is connected to the servo amplifier (23). As shown in FIG. 3, the servo amplifier (23) includes an operational amplifier (23-2) and a DC cut capacitor (23-1).
The output terminal (8-2d) is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier (23-2) through the capacitor (23-1). The inverting input terminal is grounded. On the other hand, the same output terminal (8-2d) is
Also works as the input terminal of the vertical torquer (51) shown in the figure,
In addition to this, for example, the control device (5
The output end (52-1) of 2) is connected and the follow-up pickup (8) can be used as a torquer. That is, the secondary coil (8-2) of the follow-up pickup (8)
The direct current voltage generated at the same is used as the output of the follow-up pickup (8), while the direct current is caused to flow through the secondary coil so that it is also used as the vertical torquer.

尚、第１図の例に於ては、永久磁石（60−２）をコ字
状のコア（60−１）の中央に突設したが、永久磁石をコ
ア（60−１）の両側の歯（60−1a），（60−1b）の代わ
りに夫々設け、永久磁石（60−２）の代わりに磁石材よ
り成る同一形状の柱状体を設けてもよい。In the example of FIG. 1, the permanent magnet (60-2) is provided at the center of the U-shaped core (60-1), but the permanent magnets are provided on both sides of the core (60-1). Instead of the teeth (60-1a) and (60-1b), each may be provided, and instead of the permanent magnet (60-2), a columnar body of the same shape made of a magnetic material may be provided.

〔The invention's effect〕

以上説明してきたように、本発明によれば、以下に列
挙する効果が得られる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

従来の追従ピックアップに永久磁石とコ字状コアを追
加するという簡単な構造で、追従ピックアップにトルカ
としての機能を付加させることができ、別個のトルカを
使用する従来例に対して低コストでトルカの機能を得る
ことが出来る。With the simple structure of adding a permanent magnet and a U-shaped core to the conventional tracking pickup, it is possible to add the function as a ToruCa to the tracking pickup, and at a lower cost than the conventional example that uses a separate ToruCa. The function of can be obtained.

追従ピックアップの二次コイルのコイル部をトルカと
しても用いているので、電路やスリップリングを増設す
る必要がなく、信頼性の高いトルカを得ることが出来
る。Since the coil portion of the secondary coil of the follow-up pickup is also used as the torquer, it is not necessary to add an electric line or slip ring, and a highly reliable torquer can be obtained.

[Brief description of the drawings]

第１図Ａ、Ｂ及びＣは夫々本発明の垂直トルカの側面、
上面及び一部の平面を示す図、第２図はトルカの動作原
理の説明に供する略線図、第３図は本発明の要部の結線
図、第４図は本発明が適用される従来のジャイロコンパ
スの斜視図、第５図は上記ジャイロコンパスの液体安定
器の略線図、第６図はそのダンピングウェイトの原理説
明用の略線図、第７図はその追従ピックアップの構造
図、第８図はその原理説明の略線図、第９図は第４図の
ジャイロコンパスの原理説明用のブロック図である。図において、（１）はジャイロケース、（３）は垂直
環、（８）は追従ピックアップ、（８−１）は一次コイ
ル、（８−２）は二次コイル、（60−１）はコ字状コ
ア、（60−２）は永久磁石をそれぞれ示す。1A, B and C are side views of the vertical torquer of the present invention,
FIG. 2 is a diagram showing an upper surface and a part of a plane, FIG. 2 is a schematic diagram used to explain the operating principle of the Toruca, FIG. 3 is a connection diagram of essential parts of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view of the gyrocompass of FIG. 5, FIG. 5 is a schematic diagram of the liquid stabilizer of the gyrocompass, FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of the damping weight, and FIG. 7 is a structure diagram of the follow-up pickup thereof. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the principle thereof, and FIG. 9 is a block diagram for explaining the principle of the gyrocompass of FIG. In the figure, (1) is a gyro case, (3) is a vertical ring, (8) is a follow-up pickup, (8-1) is a primary coil, (8-2) is a secondary coil, and (60-1) is a coil. The letter core (60-2) indicates a permanent magnet, respectively.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−167811（ＪＰ，Ａ) 特開平１−113610（ＪＰ，Ａ) 特公昭51−12787（ＪＰ，Ｂ１) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-61-167811 (JP, A) JP-A-1-113610 (JP, A) JP-B-51-12787 (JP, B1)

Claims

(57) [Claims]

1. A gyro case having at least a gyro rotor built therein and having a vertical axis vertically, a vertical ring arranged on the outer periphery of the gyro case, a primary coil fixed to the gyro case and comprising an E-shaped core and a primary coil section. In a vertical torquer for a gyro compass having a secondary pickup fixed to the vertical ring and a follow-up pickup for detecting a relative angular deviation about the vertical axis of the gyro case and the vertical ring, On the side opposite to the primary coil with respect to the secondary coil, the E
The core made of a magnetic material having a permanent magnet for generating a direct current magnetic field in the die core is connected to the above-mentioned E through a coupling tool made of a non-magnetic material.
A vertical torquer for a gyrocompass, which is characterized by forming a vertical torquer by attaching it to a die core.

2. The permanent magnet projecting from the center of the core,
Teeth are respectively provided at both ends of the core so that the permanent magnet faces the central tooth of the E-shaped iron core through the secondary coil, and the teeth at both ends of the core are respectively disposed through the secondary coil. The vertical torquer for a gyrocompass according to claim 1, wherein the teeth on both sides of the E-shaped iron core are opposed to each other.