JP2928920B1

JP2928920B1 - 浮遊するように取付けられた２つの部分から成るジャイロカプセルを有するジャイロコンパス

Info

Publication number: JP2928920B1
Application number: JP10192124A
Authority: JP
Inventors: アルミン，ラーン
Original assignee: ツェー．プラーツ
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-07-07
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2018-07-07
Also published as: KR100519643B1; EP1071925B1; JPH11304492A; CN1293753A; KR20010042608A; CN1133067C; DE19816924C2; US6453570B1; DE19816924A1; EP1071925A1; WO1999054682A1

Abstract

【要約】【課題】腐食に関連する問題を解決し、構成が簡略化
できるジャイロコンパスのためのカプセルを提供する。【解決手段】気密な状態で浮遊するように取付けられ
るカプセルを有するジャイロコンパスのために、少なく
とも１つの電気的に駆動されるジャイロのために、本発
明は、カプセルを２つの互いに適合する殻（１，２）か
ら製造することを特徴とし、該２つの殻は互いに密閉さ
れており、高強度の耐腐食性でありながらも優れた導電
体である材料から成り、特に、鋼合金またはチタン合金
から、あるいは強度の高い導電性合成樹脂材料から成
る。本発明の利点は、底部および縁部側の電気的に絶縁
されたブッシュを無くすこと、および赤道方位タップ
（Ｅ）の構成を実質的に簡略化することにある。カプセ
ルの機械的安定性が著しく向上し、高速船に対する公定
ＨＳＣ要件を問題なく満たすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
電気的に駆動するジャイロであって、気密性のカプセル
内に取付けられ、外部の電流源からカプセル壁を通して
電流が供給されるジャイロを有するジャイロコンパスに
関し、該カプセルが、コンパスケーシング内の導電性の
液体に浮遊するように取付けられるジャイロコンパスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】あらゆる種類の環境の影響をほとんど受
けず、低損失および低摩擦を示す収納を確実にするため
に、１つまたは２つの、あるいはより多くの相互に機械
的に連結された電気的に動作させるジャイロを、一般的
には本質的に球形のケーシングまたはカプセル内に据付
けることは、ずっと以前より公知であった。摩擦損失を
減少させるために、カプセルを真空にすることが望まし
いが、ジャイロの駆動によって、やむを得ず生じる熱損
失を消失させるために、カプセルに、できるだけ軽い、
望ましくは不活性であるガス、たとえば、水素またはヘ
リウムを充填することが必要であり、これは公知のこと
である。ゆえに、カプセルは完全にガスを通さないもの
でなければならず、これは、数年から数十年まで、非常
に長い期間に渡り維持されなければならない。しかし、
ジャイロに電流を供給するための、適切なケーブルブッ
シュは不可欠である。これは、与えられた状況に対し
て、ブッシングの密閉性に最大の要求が課せられること
を意味している。

【０００３】ほぼ球形であるカプセルを、一体型に製造
することは不可能であるので、本質的に半球形の２つの
殻から、ジャイロを保持するカプセルを製造することが
知られており、該殻は、下部殻および上部殻として、そ
れぞれ以下に示され、殻の遊離リムの領域において、部
分的に重なり合い、相互に適合するように、所望の球形
カプセルを形成するために共に差込まれ、円周方向の密
閉パッキンによって互いに密閉される。

【０００４】カプセルの２つの殻を、導電性材料、特に
アルミニウムから製造することは公知であり、該材料
は、これまで、その低い比重量のために、ここで考察し
た用途においては常に好まれてきた。カプセルは、コン
パスケーシング内で、導電性の液体、すなわち電解液に
浮遊するように取付けられるので、カプセルケーシング
の大なり小なり急速な溶解を避けるために、カプセルケ
ーシングの外表面上に、非常に厚い粘着性の、化学的に
中性の被膜を備えることが必須である。この被膜の、ほ
んの小さな隙間、ひび割または傷は、遅かれ早かれカプ
セルに漏出を招き、該漏出は特に、電動ブッシュの領域
または、２つのカプセル殻の赤道付近の接合箇所の領域
において起こる。密閉性を、特に、下部殻１と上部殻２
（図５参照）との間の接合箇所の赤道付近領域におい
て、確実にすることを可能にするために、これまでは、
合成樹脂製の望ましくは収縮させてとりつける赤道リン
グ１１を、付加的に外表面上に設けてきた。しかし、ジ
ャイロの、ある瞬間の方位の位置を決定することを可能
にするために、ケーシングの外表面上に、少なくとも１
つの赤道の小領域におよぶ導電領域、いわゆる方位タッ
プを備えることが不可欠であり、該方位タップは、現在
までのジャイロコンパスの場合、たとえば、外表面上で
赤道付近を走る、伝導性の、望ましくは金メッキされた
ワイヤによって形成される。しかし、前記方位タップ
は、電気的に、詳細には、できるだけ抵抗の小さい金属
によって、ジャイロのための電源の一方の極に接続され
なければならない。この問題は、方位タップワイヤを有
すること、および、方位タップワイヤを、金属によっ
て、裏側で、底部接触部１０に接続することによって、
これまで解決されてきており、該ワイヤは、赤道リング
１１の外表面上の周囲を走っており、該赤道リングは、
一点で、下部殻１へ密閉されるように、内方へ導かれ
る。図５は、方位タップとブッシュ１３との間の末端接
続部１２を示し、該ブッシュは、上述の理由で、密封し
完全に気密となるように、特に、その熱膨張率に関して
も適している密閉パッキン１４に密閉される。

【０００５】ここでの議論に従うタイプのジャイロの場
合、電流は、底部接触部１０（図４参照）を介してジャ
イロモータの一方の極に、または該底部接触部から導電
性の液体を介して外表面へ流れる。底部接触部１０は、
外表面上のずっと下方で金メッキされ、その結果、周囲
を取囲む伝導性の液体との、所望の優れた非腐食性の接
触部が、長期的に確保される。しかし、熱応力の問題を
避けるために、底部接触部１０の本体は、下部殻１の材
料、つまりアルミニウムに適合する材料から選択するこ
とが望ましい。これは、図４に示されるように、下部殻
１を完全に気密となるように、基部内の対応する切欠け
部にはめ込むような場合であり、比較的高い製造コスト
を伴う、技術的にさらにより要求の厳しい問題を生じ
る。当然、この場合には、下部殻１の外表面の被膜は、
いずれの点においても、中断したり、または損傷を受け
たりしないことを確実にすることが必要であり、さもな
くば、短時間で漏出する恐れは避けられない。底部接触
部１０は、内側でその一部が出縁状支持体１５にしっか
りと接合され、該支持体の中には、中心部に、上方向に
突出する保持体１６が、ジャイロのための軸受け支持体
として挿入されている。構造上の詳細は、以下に述べる
本発明に関連して興味深いものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ジャイロを保持するカ
プセルを製造するための費用が、問題となっているタイ
プのジャイロコンパスに対する実質的なコストの要因で
あることは、上述の先行技術の最初の観点から明らかに
なるはずである。

【０００７】本発明の目的は、ジャイロコンパスのジャ
イロを、浮遊するように取付けるためのカプセルの構造
上の構成および製造を、実質的に簡略化することであ
る。

【０００８】浮遊するように取付けられ、一切の変更が
ジャイロコンパス全体に必要ないように、これまでに公
知である装置に正確に対応すべく、カプセルと必然的に
その中に含まれるジャイロとから構成される装置の総重
量の要件は、本願発明者が直面した、さらにまた別の特
別な問題である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
つの電気的に駆動されるジャイロであって、気密性のカ
プセル内に取付けられ、外部の電流源からカプセル壁を
通して電流が供給されるジャイロを有するジャイロコン
パスであって、該カプセルは、コンパスケーシング内の
導電性の液体に浮遊するように取付けられるジャイロコ
ンパスにおいて、カプセルは、２つの相互に適合する殻
（１,２）を含み、該殻は、互いに密閉され、高強度の
耐腐食性材料でありながらも優れた導電体である材料か
ら成ることを特徴とするジャイロコンパスである。

【００１０】また本発明は、カプセルは、本質的に半球
形の下部殻（１）および上部殻（２）によって形成さ
れ、２つの殻のリムは、相互に重なり合うように、赤道
帯に沿って互いに嵌合され、円周を取巻く密閉パッキン
（２０）によって、気密に接合されることを特徴とす
る。

【００１１】また本発明は、半球形の下部殻（１）の、
上側の円周の遊離リムは、外側において上部殻（２）に
重なり合い、殻材料によって直接形成され、赤道付近の
殻周囲の少なくとも１部分にわたって延びる、遊離した
導電性の帯状接触部（Ｅ）が、赤道の領域において外側
に存在することを特徴とする、請求項２記載のジャイロ
コンパス。

【００１２】また本発明は、被覆されていない殻材料に
よって直接形成された、外側の底部接触部領域（Ｂ）
が、下部殻（１）の下側の極領域に存在することを特徴
とする。

【００１３】また本発明は、被覆されていない殻材料に
よって直接形成された、外側の上部接触部領域（Ｔ）
が、上部殻（２）に存在することを特徴とする。

【００１４】また本発明は、２つの殻（１,２）は、ス
チール合金から成り、該スチール合金は、化学的に活性
な媒体に対してさえ、耐腐食性であることを特徴とす
る。

【００１５】また本発明は、２つの殻（１,２）は、チ
タン合金から製造されることを特徴とする。

【００１６】また本発明は、２つの殻（１,２）は、高
強度の伝導性合成樹脂材料から製造されることを特徴と
する。

【００１７】本発明に従う、以下に述べる実質的な技術
上およびコストに関連した利点を有する解決法は、冒頭
で述べたようなタイプのジャイロコンパスの場合に、カ
プセルが相互に適合した２つの殻を含むことにあり、該
殻は、互いに関して密閉され、高強度の耐腐食性材料で
ありながらも優れた導電体である材料から作られる。

【００１８】必須ではないけれども、カプセルが本質的
に球形であると仮定すれば、カプセルが、本質的に半球
形な下部殻および上部殻によって形成され、２つの殻の
リムを、相互に重なり合うように、赤道帯に沿って互い
に嵌合させ、さらに、気密となるように、円周を取巻く
密閉パッキンによって、接合するとき有利である。２つ
の殻は、本発明に従って、高強度の耐腐食性材料であ
り、しかしながら優れた導電体でもある材料から作られ
るので、収縮させてとりつける合成樹脂製の、その製造
が技術的に比較的複雑である、前もって密閉する外面の
赤道リングを省くことができる。もはや、腐食による漏
出の危険性はなくなるからである。しかし、上述した方
位タップの技術的な構成および設計は、それによって格
段に単純になる。詳細には、方位タップとして、表面が
覆われていない赤道帯を、望ましくは下部殻の重なり合
う円周部領域において用いることは、現在では容易に可
能である。それによって、このとき金属の接触部は、下
部殻の材料を介して直接確保されるので、図５に図示す
るように、下部殻１の内側の、方位タップのブッシュを
省くことが可能である。

【００１９】製造の観点から、少なくとも実に重要であ
る利点は、優れた導電体でありながらも耐腐食性のある
材料を、底部接触部として使用することによって、もは
や、別々の構成部分をまったく必要としないことであ
る。下部殻１の下側の被覆されていない領域は、底部接
触部として充分なものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従う新規な構成
を有する、耐腐食性を有しかつ優れた導電体でもある材
料から成るカプセルを示し、該カプセルは、先行技術と
同様に、下側の、本質的に半球形の殻１と、上側の、同
様に本質的に半球形の殻２とを含み、図示した例では、
上部殻２には、その上側の極領域に漏斗５が設けられ、
該漏斗５は、球形のカプセルの中心まで延び、その基部
は、本質的に既知のように中心接触部Ｃを有し、該中心
接触部Ｃは、動作可能なように取付けが行われた後に
は、その上面をごく少量の水銀または優れた導電体であ
る別の液体によって封止により覆うことができる。また
該中心接触部Ｃには上方から、接触ピン、特に自在継手
を用いて懸架された接触ピンが、既知の方法によって浸
入している。漏斗５、および接触部１０に関連するブッ
シングならびに接触の問題は本発明の主題ではない。な
ぜならば、図２に示すように、本発明は他の種類のジャ
イロカプセル、たとえば完全に球形のジャイロカプセル
などにも適しているからである。

【００２１】２つの殻１および２は、球形のカプセルを
構成し、適切なオフセットにより赤道面に沿って部分的
に重複するようにして互いに嵌合されており、また、耐
腐食性を有しながらも優れた導電体である材料から製造
される。特に、合金鋼、チタン合金、および様々な種類
の導電性合成樹脂材料、すなわち、優れた導電体である
炭素充填剤で富化されたものが考慮に入れられる。実施
した試験の限りでは、特殊合金綱材料が特に有益である
ことが判っている。

【００２２】まず最初に、全体に浮遊できる部材を、試
行および試験された低比重のアルミニウム材料ではな
く、カプセル用の合金綱材料で製造することは無意味で
あると思われる。これは実際のところ、ジャイロを含む
コンパスカプセルの総重量が著しく大きくなることと、
既存のコンパス装置においてそれを使用することに何ら
問題がないこととが想定されるため、問題であると思わ
れる。しかしながら、特に、カプセルの材料として鋼鉄
を使用することによって、いくつかの構造上の変更が可
能になり、カプセル内部の重量を小さくすることができ
るので、後述の利点をすべて利用することができること
が明らかになった。

【００２３】本発明に従う材料の選択により、腐食の問
題、したがって電解液内で浮遊するカプセルの漏れの問
題の危険性がもはや無くなり、まず最初に合成樹脂製の
収縮させてとりつける赤道リングを省くことができる。
本発明の有益な実施形態に従えば、下側カプセル１の上
側外縁上の、被覆されていない赤道外周の帯状領域Ｅ
を、方位タップとして直接的に使用することができる。
金メッキしたワイヤ、伝導ブッシュなどの特別な設備は
省かれる。

【００２４】さらに重要なのは、底部接触部領域Ｂにお
ける利点である。ここで、殻１上の材料が被覆されてい
ない領域も同様に、底部接触部領域Ｂとして直接的に使
用することができ、その結果、図４を参照して説明され
るブッシングおよびシーリングの問題、および金メッキ
された底部接触部１０の必要性が完全に排除される。

【００２５】アルミニウムとは対照的に、実質的により
強くより安定な材料を用いるため、図１に示されるよう
に、ジャイロ３を搭載するための、内部の枠状支持体に
対する設計を実質的に簡略化することができ、下部殻１
の下側極領域の内部に溶接されたネジニップル４に螺合
されるネジだけを用いて、接触および取付を行うように
することができる。方位タップの帯Ｅと下側底部接触部
Ｂとの間の接続は、下部殻１の真上の低い抵抗を有する
金属によって達成される。

【００２６】図３に見られるように、上部殻２は、下部
殻１に部分的に重なるように、既知の方法によって嵌合
されており、周囲密閉化合物２０によって封止されてい
る。周囲通し部６は、円周に沿って均衡錘を挿入するな
ど、既知のようにして使用することができる。

【００２７】図２に見られるように、漏斗５を有しない
カプセルを設けた場合、上面の接触部Ｔは、底部接触部
Ｂが被覆されていない領域によって形成されるのと同様
に、上部殻２の材料によって直接的に形成される。図３
に見られるように、２つの殻１および２は互いに関して
電気的に絶縁されている。殻１および２から形成される
カプセルには絶縁被膜を設けることができるが、方位タ
ップＥおよび底部または上面接触部Ｔのための領域は被
覆しないでおいておく、すなわち保護被覆を施さないで
おく。勿論、上述の外部保護被覆は、腐食に対する保護
の観点からはもはや必要でなく、完全に無くすこともで
きる。特に、別の方法においてはいかなる場合も、方位
タップのためにたとえば光学タッピングを設けることを
推奨する。

【００２８】成功した試行例から、より高い比重の材料
を浮遊可能なコンパスカプセルに使用しているにもかか
わらず、ジャイロ軸受の設計で簡略化が可能であるため
に、内部において、上述の公知のジャイロコンパス解決
手段の場合と本質的に全く同一の総重量が達成すること
ができ、その結果、問題となっている設計を既に使用し
ている多くのジャイロコンパスの場合であっても、モジ
ュールを直接交換することができることが判った。

【００２９】コンパスカプセルの製造コストの実質的な
削減は別にして、本発明は、完全性を主張することなく
以下にまとめた他の技術的利点の範囲を与える。 − 必要な部品の数が、たとえば約１３個から４個に、
実質的に減らされる。 − コンパスケーシング内において、電解液と接触する
異なる材料の数が、特に８個から３個に、実質的に減ら
される。 − ブッシュが省かれているので、ケーシング上の液漏
れの可能性のある箇所の数が実質的に減らされる。 − カプセルの材料が、既知のものに比べて実質的によ
り高い腐食耐性を有する。 − カプセルの機械的安定性が向上する結果、間接的に
より高い製品精度がもたらされる可能性がある。

【００３０】より高速の船舶に必要とされるより高い精
度、いわゆるＨＳＣ性能が、カプセルの顕著に高い安定
性によって効果的に実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うコンパスカプセルの概略断面図で
ある。

【図２】本発明の特徴を有するコンパスカプセルの外面
模式概略図である。

【図３】本発明のコンパスカプセルに対する、上部殻と
下部殻との間の赤道継目の拡大部分断面図である。

【図４】先行技術に対応する、すでに説明したコンパス
ケーシングの下部殻の基部の部分断面図である。

【図５】電気的に駆動されるジャイロコンパスのジャイ
ロを保護および保持するために２つの殻から組立てられ
るカプセルを使用した場合の、すでに説明した先行技術
に対応する継目およびブッシュの、継目領域における図
である。

【符号の説明】

１下部殻２上部殻３ジャイロ４ネジニップル５漏斗６周囲通し部２０周囲密閉パッキンＢ底部接触部Ｃ中心接触部Ｅ帯状領域Ｔ上面接触部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 598090597 Ｓｔｕｅｃｋｅｎｓｔｒａｓｓｅ１− ３Ｄ−22081 ＨａｍｂｕｒｇＧｅｒｍａｎｙ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 19/00 - 19/72 H05K 5/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの電気的に駆動されるジ
ャイロであって、気密性のカプセル内に取付けられ、外
部の電流源からカプセル壁を通して電流が供給されるジ
ャイロを有するジャイロコンパスであって、該カプセル
は、コンパスケーシング内の導電性の液体に浮遊するよ
うに取付けられるジャイロコンパスにおいて、カプセル
は、２つの相互に適合する殻（１,２）を含み、該殻
は、互いに密閉され、高強度の耐腐食性材料でありなが
らも優れた導電体である材料から成ることを特徴とする
ジャイロコンパス。
【請求項２】カプセルは、本質的に半球形の下部殻
（１）および上部殻（２）によって形成され、２つの殻
のリムは、相互に重なり合うように、赤道帯に沿って互
いに嵌合され、円周を取巻く密閉パッキン（２０）によ
って、気密に接合されることを特徴とする請求項１記載
のジャイロコンパス。
【請求項３】半球形の下部殻（１）の、上側の円周の
遊離リムは、外側において上部殻（２）に重なり合い、
殻材料によって直接形成され、赤道付近の殻周囲の少な
くとも１部分にわたって延びる、遊離した導電性の帯状
接触部（Ｅ）が、赤道の領域において外側に存在するこ
とを特徴とする請求項２記載のジャイロコンパス。
【請求項４】被覆されていない殻材料によって直接形
成された、外側の底部接触部領域（Ｂ）が、下部殻
（１）の下側の極領域に存在することを特徴とする請求
項２または３に記載のジャイロコンパス。
【請求項５】被覆されていない殻材料によって直接形
成された、外側の上部接触部領域（Ｔ）が、上部殻
（２）に存在することを特徴とする請求項２〜４のいず
れかに記載のジャイロコンパス。
【請求項６】２つの殻（１,２）は、スチール合金か
ら成り、該スチール合金は、化学的に活性な媒体に対し
てさえ、耐腐食性であることを特徴とする前出の請求項
のいずれかに記載のジャイロコンパス。
【請求項７】２つの殻（１,２）は、チタン合金から
製造されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
記載のジャイロコンパス。
【請求項８】２つの殻（１,２）は、高強度の伝導性
合成樹脂材料から製造されることを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載のジャイロコンパス。