JP3185114B2 - Gyro compass - Google Patents

Gyro compass

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JP3185114B2
JP3185114B2 JP01695292A JP1695292A JP3185114B2 JP 3185114 B2 JP3185114 B2 JP 3185114B2 JP 01695292 A JP01695292 A JP 01695292A JP 1695292 A JP1695292 A JP 1695292A JP 3185114 B2 JP3185114 B2 JP 3185114B2
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gyro case
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貴志 小山
貫志 山本
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えば船舶に使用して好
適なジャイロコンパスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyrocompass suitable for use on, for example, ships.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、船舶の針路測定にはジャイロコン
パスが多く用いられている。図5は、本願出願人と同一
の出願人に係わる特許第428317号に開示された従
来例によるジャイロコンパスを示す。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gyrocompass is often used for measuring a course of a ship. FIG. 5 shows a gyrocompass according to a conventional example disclosed in Japanese Patent No. 428317 related to the same applicant as the present applicant.

【0003】ジャイロコンパスAはジャイロロータを内
蔵したジャイロケース1を有しており、斯かるジャイロ
ロータは誘導電動機により一定の回転速度にて高速回転
される。ジャイロロータ即ちジャイロは水平方向のスピ
ン軸を有し、その回転ベクトルは南向き(北側より見て
時計方向)である。ジャイロケース1は上下に突出した
1対の垂直軸2、2’を有しており、斯かる垂直軸2、
2’はジャイロケース1の外側に配置された垂直環3の
対応する位置に取り付けられたボールベアリング4、
4’の内輪にそれぞれ嵌合している。上側の垂直軸2は
縣吊線5を介して縣吊線取り付け台5’に取り付けられ
ており、斯かる縣吊線取り付け台5’は垂直環3上に支
持されている。
The gyro compass A has a gyro case 1 in which a gyro rotor is built, and the gyro rotor is rotated at a high speed at a constant rotational speed by an induction motor. The gyro rotor or gyro has a horizontal spin axis, and its rotation vector is southward (clockwise as viewed from the north side). The gyro case 1 has a pair of vertical axes 2, 2 'projecting up and down.
2 ′ is a ball bearing 4 attached to a corresponding position of a vertical ring 3 arranged outside the gyro case 1,
4 ′ is fitted to the inner ring. The upper vertical shaft 2 is attached to the suspension line mounting stand 5 ′ via the suspension line 5, and such suspension line mounting stand 5 ′ is supported on the vertical ring 3.

【0004】ジャイロケース1の全重量は縣吊線5又は
縣吊線取り付け台5’によって担われており、従って、
垂直軸2、2’のボールベアリング4、4’にはスラス
ト荷重が加わらず、ボールベアリング4、4’の摩擦ト
ルクが低減されることができる。垂直環3の東西両側に
は1対の液体安定器6、6’が取り付けられ、ジャイロ
ケース1の西側にはダンピングウェイト7が取り付けら
れている。以下に詳細に説明するように、液体安定器
6、6’はジャイロケース1を指北運動させるための指
北装置として機能し、ダンピングウェイト7はジャイロ
ケース1の指北運動を制振させるための制振装置として
機能する。
[0004] The total weight of the gyro case 1 is borne by the hanging wire 5 or the hanging wire mount 5 '.
The thrust load is not applied to the ball bearings 4 and 4 'of the vertical shafts 2 and 2', and the friction torque of the ball bearings 4 and 4 'can be reduced. A pair of liquid ballasts 6 and 6 ′ are mounted on both sides of the vertical ring 3 on the east and west sides, and a damping weight 7 is mounted on the west side of the gyro case 1. As described in detail below, the liquid ballasts 6 and 6 ′ function as a fingering device for moving the gyro case 1 to the finger, and the damping weight 7 controls the finger movement of the gyro case 1 to the finger. Function as a vibration damping device.

【0005】垂直環3は1対の水平軸9、9’を有し、
斯かる水平軸9、9’は垂直軸2、2’及びジャイロの
スピン軸の双方に直交し東西の位置より外方に突出して
おり、斯かる水平軸9、9’の端部は垂直環3の外側に
配置された水平環10の対応する位置に取り付けられた
ボールベアリング11、11’の内輪に各々嵌合してい
る。水平環10は、更に、水平面内にて水平軸9、9’
と直交する1対のジンバル軸12、12’を有する。斯
かるジンバル軸12、12’の各々は、水平環10の外
側に配置された追従環13に取り付けられた1対のジン
バル軸ボールベアリング14、14’の内輪に嵌合して
いる。
The vertical ring 3 has a pair of horizontal axes 9, 9 ',
The horizontal axes 9, 9 'are perpendicular to both the vertical axes 2, 2' and the spin axis of the gyro and project outward from the east-west position, and the ends of the horizontal axes 9, 9 'are vertical rings. 3 are respectively fitted to inner rings of ball bearings 11 and 11 ′ attached to corresponding positions of a horizontal ring 10 arranged outside. The horizontal ring 10 also has horizontal axes 9, 9 'in the horizontal plane.
And a pair of gimbal axes 12, 12 'orthogonal to. Each of such gimbal shafts 12, 12 'is fitted to the inner ring of a pair of gimbal shaft ball bearings 14, 14' attached to a follower ring 13 disposed outside the horizontal ring 10.

【0006】追従環13はその上下に突出した1対の追
従軸15、15’を有しており、斯かる追従軸15、1
5’は盤器16の対応した位置に取り付けられた追従軸
ボールベアリング17、17’の内輪に嵌合している。
上側の追従軸15の軸端にはコンパスカード18が取り
付けられており、斯かるコンパスカード18と盤器16
の対応する船首側の位置に固設された基線18Bとによ
って船首の方位角が読み取られる。下側の追従軸15’
には方位歯車21が取り付けられており、斯かる方位歯
車21は方位ピニオン20を介して盤器16の下部に取
り付けられた方位サーボモータ19の回転軸19Aと結
合している。方位歯車21には歯車列を介して方位発信
器22の回転軸22Aが係合しており、斯かる方位発信
器22の方位信号は電気信号に変換されて外部に発信さ
れる。
[0006] The follower ring 13 has a pair of follower shafts 15, 15 'projecting up and down.
Reference numeral 5 'is fitted to the inner ring of the following shaft ball bearings 17, 17' attached to the corresponding position of the panel device 16.
A compass card 18 is attached to the shaft end of the upper follow-up shaft 15.
The azimuth angle of the bow is read from the base line 18B fixed at the corresponding bow position. Lower tracking shaft 15 '
An azimuth gear 21 is attached to the, and the azimuth gear 21 is connected via an azimuth pinion 20 to a rotation shaft 19A of an azimuth servomotor 19 attached to a lower portion of the board 16. The rotation shaft 22A of the direction transmitter 22 is engaged with the direction gear 21 via a gear train, and the direction signal of the direction transmitter 22 is converted into an electric signal and transmitted to the outside.

【0007】水平環10の内部、即ち、水平環10、垂
直環3、ジャイロケース1等を含む部分は通常鋭感部と
呼ばれている。斯かる鋭感部はジンバル軸12、12’
の周りに下方に重い物理振子を構成しており、これによ
って水平軸9、9’は船体の傾斜に関係なく常に水平面
内に保持される。
The inside of the horizontal ring 10, that is, the portion including the horizontal ring 10, the vertical ring 3, the gyro case 1, and the like is usually called a sharp part. Such sharp parts are provided on the gimbal axes 12, 12 '.
Below, a heavy physical pendulum is configured so that the horizontal axes 9, 9 'are always kept in a horizontal plane regardless of the inclination of the hull.

【0008】ジャイロケース1の東側には追従ピックア
ップ8が取り付けられており、斯かる追従ピックアップ
8はジャイロケース1に配置された差動変圧器の1次コ
イル8─1とこれに相対する垂直環3の位置に配置され
た差動変圧器の2次コイル8─2とよりなる。ジャイロ
ケース1の方位と垂直環3の方位との間に差があると、
斯かる差は両者に設けられた追従ピックアップ8によっ
て検出され、斯かる方位差は電気信号8Aに変換されて
外部のサーボ増幅器23に供給される。斯かる電気信号
8Aはサーボ増幅器23によって増幅されて方位サーボ
モータ19に供給され、それによって方位サーボモータ
19は制御される。
A tracking pickup 8 is mounted on the east side of the gyro case 1. The tracking pickup 8 is a primary coil 8 # 1 of a differential transformer disposed in the gyro case 1 and a vertical ring opposed thereto. And a secondary coil 8 # 2 of the differential transformer arranged at position 3. If there is a difference between the direction of the gyro case 1 and the direction of the vertical ring 3,
Such a difference is detected by the follow-up pickup 8 provided on both, and the azimuth difference is converted into an electric signal 8A and supplied to the external servo amplifier 23. The electric signal 8A is amplified by the servo amplifier 23 and supplied to the azimuth servomotor 19, whereby the azimuth servomotor 19 is controlled.

【0009】方位サーボモータ19の回転は、回転軸1
9A、歯車列、方位歯車21を経由して追従環13に伝
達され、更に水平環10、水平軸9、9’等を介して垂
直環3に伝達されるため、垂直環3とジャイロケース1
との間の方位偏差は常にゼロに保たれるようになってい
る。かくして方位サーボモータ19を制御する方位サー
ボ系が構成される。
The rotation of the azimuth servomotor 19 is controlled by the rotation axis 1
9A, the gear train, and the azimuth gear 21, the power is transmitted to the follower ring 13, and further transmitted to the vertical ring 3 via the horizontal ring 10, the horizontal shafts 9, 9 ′, and so on.
Is always kept at zero. Thus, an azimuth servo system for controlling the azimuth servomotor 19 is configured.

【0010】方位サーボ系の作用により、水平軸9、
9’とジャイロのスピン軸とは常に直交関係を保ち、且
つ縣吊線5の捩りトルクがジャイロケース1に加わるこ
とはない。即ち、サーボ系を持った垂直軸2、2’、水
平軸9、9’及びジンバル軸12、12’の3軸の働き
によって、ジャイロケース1は船体の揺動等の角運動か
ら完全に遮断されることとなり、ジャイロスコープを構
成することとなる。
Due to the operation of the azimuth servo system, the horizontal axis 9,
9 ′ and the spin axis of the gyro always maintain an orthogonal relationship, and the torsional torque of the suspension wire 5 is not applied to the gyro case 1. That is, the gyro case 1 is completely shut off from angular motions such as rocking of the hull by the action of the three axes of the vertical axes 2, 2 ', the horizontal axes 9, 9' and the gimbal axes 12, 12 'having the servo system. Thus, a gyroscope is formed.

【0011】斯かるジャイロスコープに指北力を付与し
コンパスとしての機能を与えるのが上述の液体安定器6
である。
The above-described liquid ballast 6 provides the gyroscope with a fingering force to provide a function as a compass.
It is.

【0012】次に、図6を参照して液体安定器6の構造
と機能を説明する。液体安定器6は一種の連通管であっ
て、ジャイロケース1の南北に配置された第1の壺6─
1及び第2の壺6─1’と斯かる2つの壺6─1、6─
1’を上側で連通する空気管6─3と下側で連通する液
体管6─4とよりなり、その内部には2つの壺6─1、
6─1’内に液面が配置されるように高い比重の液体6
─2が充たされている。図6はジャイロのスピン軸が水
平面に対して角度θだけ傾斜しその指北端が水平面に対
して上昇している場合を示している。船体が停止してい
る場合には、液体6─2の液面は重力加速度gの方向と
直交する。ジャイロケース1が傾斜していない場合と比
較して、図の斜線で示した部分の液体が北側の第1の壺
6─1では減少し南側の第2の壺6─1’では増加す
る。
Next, the structure and function of the liquid ballast 6 will be described with reference to FIG. The liquid ballast 6 is a kind of communication pipe, and is provided with a first pot 6 arranged on the north and south sides of the gyro case 1.
1st and 2nd jars 6 # 1 'and such two jars 6 # 1, 6 #
1 ′ is composed of an air pipe 6 # 3 communicating on the upper side and a liquid pipe 6 # 4 communicating on the lower side.
6 The liquid 6 having a high specific gravity so that the liquid level is arranged in 1 '
$ 2 has been satisfied. FIG. 6 shows a case where the spin axis of the gyro is inclined by an angle θ with respect to the horizontal plane and the north end of the finger is raised with respect to the horizontal plane. When the hull is stopped, the liquid level of the liquid 6─2 is orthogonal to the direction of the gravitational acceleration g. As compared with the case where the gyro case 1 is not inclined, the liquid in the hatched portion in the figure decreases in the first pot 6 # 1 on the north side and increases in the second pot 6 # 1 ′ on the south side.

【0013】ここで水平軸9、9’から両壺6─1、6
─1’の中心までの距離をr1 、両壺6─1、6─1’
の断面積をS、液体6─2の密度をρとすれば、斜線部
の液体の重量Gは、
Here, from the horizontal axis 9, 9 ', the two jars 6 # 1, 6
The distance to the center of ─1 'is r 1 , both pots 6─1, 6─1'
Is the cross-sectional area of S, and ρ is the density of the liquid 6─2, the weight G of the liquid in the hatched portion is

【0014】[0014]

【数1】G=S×r1 sinθ×ρgG = S × r 1 sin θ × ρg

【0015】となる。斯かる液体の変化重量Gに起因す
る不平衡によって水平軸9、9’周りのモーメントが発
生する。水平軸9、9’からのモーメントアームはr1
であり、液体の重量Gの変化は南北2つの壺6─1、6
─1’にて生ずるため、液体安定器6の作る水平軸9、
9’周りのトルクTH は、傾斜角θが小さいとき近似的
に、
## EQU1 ## The imbalance due to the changing weight G of the liquid generates a moment about the horizontal axis 9, 9 '. The moment arm from the horizontal axis 9, 9 'is r 1
And the change in the weight G of the liquid is the two jars 6
The horizontal axis 9 created by the liquid ballast 6,
9 'torque T H of around, approximately when the tilt angle θ is small,

【0016】[0016]

【数2】TH =2S×r1 2 θ×ρg[Number 2] T H = 2S × r 1 2 θ × ρg

【0017】となる。ここで、## EQU1 ## here,

【0018】[0018]

【数3】2S×r1 2 ×ρg=K[Number 3] 2S × r 1 2 × ρg = K

【0019】とおいて、Kを安定器定数又は指北定数と
称している。指北定数Kを使って数2の式を書き換える
と、
In the following, K is called a ballast constant or a finger constant. Rewriting the equation of Equation 2 using the northern constant K,

【0020】[0020]

【数4】TH =Kθ## EQU4 ## T H = Kθ

【0021】こうして、液体安定器6においてジャイロ
のスピン軸の水平面に対する傾斜角θに比例したトルク
が生じ、斯かるトルクはジャイロケース1を水平軸9、
9’の周りに回転させるように作用するので,ジャイロ
ケース1は指北力を有し、斯くしてジャイロコンパスが
構成される。
In this way, a torque proportional to the inclination angle θ of the gyro spin axis with respect to the horizontal plane is generated in the liquid ballast 6, and the torque is applied to the gyro case 1 by the horizontal axis 9,
Acting to rotate about 9 ', the gyro case 1 has a northern force, thus forming a gyrocompass.

【0022】以上、船体が停止している場合について説
明してきたが、次に船体が航行状態にて増減速し又は旋
回しそれによって船体が加速度を有する場合について説
明する。船体の加速度の南北方向の成分をαN とすれ
ば、液体安定器6に発生するトルクTH1は次式となる。
The case where the hull is stopped has been described above. Next, the case where the hull accelerates or decelerates or turns in a voyage state and thereby the hull has acceleration will be described. If the north-south component of the acceleration of the hull and alpha N, torque T H1 generated in the liquid ballast 6 becomes the following equation.

【0023】[0023]

【数5】TH1=K(θ+αN /g)T H1 = K (θ + α N / g)

【0024】液体安定器6によって付与されたジャイロ
ケース1の指北運動を制振させるために機能するのが上
述のダンピングウェイト7である。ここで図7を参照し
てダンピングウェイト7の構造と機能について説明す
る。ダンピングウェイト7はジャイロケース1内に取り
付けられており、垂直軸2、2’を含みジャイロのスピ
ン軸に直交する(紙面に垂直な)面上で垂直軸2、2’
より(紙面に垂直方向に)距離r2 だけ隔置された位置
にてジャイロケース1に装着されている。図7は、ジャ
イロケース1又はジャイロのスピン軸が水平面に対して
角度θだけ傾斜しその指北側が水平面より上昇した状態
をジャイロケース1の西側より見た場合を示す。
The above-described damping weight 7 functions to dampen the finger north movement of the gyro case 1 provided by the liquid stabilizer 6. Here, the structure and function of the damping weight 7 will be described with reference to FIG. The damping weight 7 is mounted in the gyro case 1 and includes a vertical axis 2, 2 'on a plane including the vertical axes 2, 2' and perpendicular to the gyro spin axis (perpendicular to the paper).
It is attached to the gyro case 1 at a position separated by a distance r 2 (in the direction perpendicular to the paper surface). FIG. 7 shows a state in which the spin axis of the gyro case 1 or the gyro is inclined by an angle θ with respect to the horizontal plane and the north side of the finger rises above the horizontal plane when viewed from the west side of the gyro case 1.

【0025】ダンピングウェイト7の質量をmとし重力
加速度をgとすれば、鉛直方向にmgの力が働く。斯か
る鉛直方向の力mgを互いに垂直な2つの成分、即ち、
垂直軸2、2’に平行な成分mgcosθと、ジャイロ
のスピン軸に平行な成分mgsinθとに分解して考え
る。垂直軸2、2’方向の成分mgcosθ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、ジャイロのスピン軸方向の成分mgsinθは垂
直軸2、2’の周りのモーメントを発生させ、ジャイロ
ケース1を垂直軸2、2’の周りに回転させるトルクを
生じさせる。斯かるダンピングウェイト7によって生ず
るトルクをTφと書き表すとすれば、ダンピングウェイ
ト7から垂直軸2、2’までの距離はr2 であるから、
Tφは近似的に次式の如くなる。
Assuming that the mass of the damping weight 7 is m and the gravitational acceleration is g, a force of mg acts in the vertical direction. Such a vertical force mg is defined as two components perpendicular to each other:
It is considered that the component is divided into a component mgcos θ parallel to the vertical axes 2 and 2 ′ and a component mgsin θ parallel to the spin axis of the gyro. The component mgcos θ in the vertical axes 2 and 2 ′ only acts as a load on the vertical axis ball bearings 4 and 4 ′, whereas the component mgsin θ in the gyro spin axis direction generates a moment about the vertical axes 2 and 2 ′. As a result, a torque is generated to rotate the gyro case 1 about the vertical axis 2, 2 '. If the torque generated by the damping weight 7 is expressed as Tφ, the distance from the damping weight 7 to the vertical axis 2, 2 ′ is r 2 ,
Tφ is approximately as follows:

【0026】[0026]

【数6】Tφ=mgr2 θEquation 6: Tφ = mgr 2 θ

【0027】ここで、Here,

【0028】[0028]

【数7】mgr2 =μ## EQU7 ## mgr 2 = μ

【0029】と置いてμをダンピング定数と称してい
る。斯かるダンピング定数μを使用すると、数6の式は
次のように書き換えられる。
Μ is called a damping constant. Using such a damping constant μ, the equation of Equation 6 can be rewritten as follows.

【0030】[0030]

【数8】Tφ=μθ[Equation 8] Tφ = μθ

【0031】ダンピングウェイト7によって生ずるトル
クTφはジャイロのスピン軸の水平面に対する傾斜角θ
に比例し、ジャイロケース1を垂直軸2、2’周りに回
転させるように作用する。斯くしてダンピングウェイト
7はジャイロコンパスの指北運動を減衰させる機能を有
する。
The torque Tφ generated by the damping weight 7 is the inclination angle θ of the gyro spin axis with respect to the horizontal plane.
And acts to rotate the gyro case 1 about the vertical axis 2, 2 '. Thus, the damping weight 7 has a function of damping the finger movement of the gyro compass.

【0032】船体が航行状態にあり船体の運動に起因す
る加速度を考慮すると、ダンピングウェイト7によって
生ずるトルクTφ1 は、数5の式と同様に次式の如く表
される。
Taking into account the acceleration caused by the motion of the hull when the hull is in a sailing state, the torque Tφ 1 generated by the damping weight 7 is expressed by the following equation as in the equation (5).

【0033】[0033]

【数9】Tφ1 =μ(θ+αN /g)## EQU9 ## Tφ 1 = μ (θ + α N / g)

【0034】図8は斯かるジャイロコンパスのジャイロ
のスピン軸の運動をブロック線図で表したものであり、
各ブロックには、ジャイロのスピン軸の指北端の真北か
らの方位誤差φとスピン軸の傾斜角θとを変数とするラ
プラス演算子Sによって表された伝達関数が示されてい
る。図8において、船体の運動に起因するジャイロケー
ス1の加速度の南北方向の成分をαN 、重力加速度を
g、液体安定器6の液面の運動を1次遅れとして近似し
たときの時定数をτG 、液体安定器6の指北定数をK、
ジャイロの角運動量をH、地球の自転角速度をΩ、船体
が存在する地点の緯度をλ、ダンピングウェイト7のダ
ンピング定数をμ、船体の速度の南北方向の成分を
N 、地球の半径をRとする。
FIG. 8 is a block diagram showing the movement of the gyro spin axis of the gyro compass.
In each block, a transfer function represented by a Laplace operator S having variables of the azimuth error φ from the true north of the north end of the finger of the gyro spin axis and the tilt angle θ of the spin axis is shown. In FIG. 8, the time constant when the north-south component of the acceleration of the gyro case 1 due to the motion of the hull is α N , the gravitational acceleration is g, and the motion of the liquid level of the liquid stabilizer 6 is approximated as the first-order delay is τ G , the northern constant of liquid ballast 6 is K,
The angular momentum of the gyro is H, the rotational angular velocity of the earth is Ω, the latitude of the point where the hull is located is λ, the damping constant of the damping weight 7 is μ, the north-south component of the hull velocity is V N , and the radius of the earth is R And

【0035】ジャイロケース1の加速度の南北方向の成
分αN を重力加速度gで除した値α N /gとジャイロケ
ース1の傾斜角θとの和が、液体安定器6の液体6─2
による1次遅れ伝達要素50(時定数)に作用して液面
の傾斜ξが形成される。液面の傾斜ξに指北定数Kをジ
ャイロの角運動量Hで除した値K/Hを乗ずる(51)
ことによって、垂直軸2、2’周りのプレセッション角
速度ξ×K/Hが得られる。斯かるプレセッション角速
度ξ×K/Hと地球の自転角速度Ωの垂直成分Ωsin
λとがジャイロケース1の垂直軸2、2’周りに作用
(52)することによって、垂直軸2、2’周りの方位
運動が生じ、方位誤差φが発生する。方位誤差φに地球
の自転角速度Ωの水平成分Ωcosλが乗じられ(5
3)、その値は更に、船体の速度の南北方向の成分VN
を地球の半径Rで除した等価角速度VN /Rと共に、角
速度入力として、水平軸9、9’周りのジャイロ要素5
4に入力され、それによってジャイロケース1の傾斜角
θが生成される。以上がジャイロコンパスの指北ループ
又は方位ループと呼ばれる部分であり、斯かるループ内
には1/Sで表される極が2個存在するために振動解が
得られることとなる。
The north-south direction acceleration of the gyro case 1
Minute αNDivided by the gravitational acceleration g N/ G and gyro
The sum of the tilt angle θ of the source 1 and the liquid 6─2
Acts on the first-order lag transmission element 50 (time constant) due to the liquid level
Is formed. When the liquid surface slope ξ
Multiply by the value K / H divided by the gyro angular momentum H (51)
Precession angle about the vertical axis 2, 2 '
The speed ξ × K / H is obtained. Such precession angular velocity
Degree Ω × K / H and the vertical component Ω sin of the earth's rotation angular velocity Ω
acts on the vertical axis 2, 2 'of the gyro case 1.
(52), the orientation around the vertical axis 2, 2 '
A motion occurs and an azimuth error φ occurs. Earth in azimuth error φ
Is multiplied by the horizontal component Ω cosλ of the rotation angular velocity Ω of (5).
3), the value of which is the north-south component V of the hull speedN
Divided by the radius R of the earth, the equivalent angular velocity VNWith / R, corner
Gyro element 5 around horizontal axis 9, 9 'as speed input
4 and thereby the tilt angle of the gyro case 1
θ is generated. This is the finger loop of the gyro compass
Or a part called an azimuth loop, within such a loop
Has two poles represented by 1 / S, so the oscillation solution
Will be obtained.

【0036】ジャイロケース1の加速度の南北方向の成
分αN を重力加速度gで除した値α N /gとジャイロケ
ース1の傾斜角θとの和θ+αN /gにダンピング定数
をμを乗ずることによって垂直軸2、2’周りのトルク
μ(θ+αN /g)が得られ、更に、この値をジャイロ
の角運動量Hで除する(71)ことによって(θ+α N
/g)μ/Hが得られる。斯かる値は等価角速度VN
Rと共に、水平軸9、9’周りのジャイロ要素54に入
力され、それによってジャイロケース1の傾斜角θが減
少され、上述の指北運動が減衰される。従って、斯かる
ループは減衰ループ又は制振ループと呼ばれる。
The north-south direction acceleration of the gyro case 1
Minute αNDivided by the gravitational acceleration g N/ G and gyro
The sum θ + α with the inclination angle θ of the source 1N/ G damping constant
Multiplied by μ, the torque about the vertical axis 2, 2 '
μ (θ + αN/ G).
(71) by dividing by the angular momentum H of (71) N
/ G) μ / H is obtained. Such a value is the equivalent angular velocity VN/
Together with the gyro element 54 around the horizontal axis 9, 9 '.
And the inclination angle θ of the gyro case 1 is reduced.
The finger north movement described above is attenuated. Therefore, such
The loop is called a damping loop or a damping loop.

【0037】[0037]

【発明が解決しようとする課題】図5に示す如く、従来
例のジャイロコンパスAは垂直軸2、2’を支持するた
めのボールベアリング4、4’を有する。ボールベアリ
ング4、4’は複数のボールを担持する内輪と外輪とを
有し、斯かる内輪と外輪とは摩擦トルクを最小化するた
めに又製造上の誤差のためにガタを有し互いに半径方向
に相対的に僅かに偏倚することができる。ボールベアリ
ング4、4’の内輪と斯かる内輪に嵌合された垂直軸
2、2’との間にも僅かなガタが存在し、内輪と垂直軸
2、2’とは互いに半径方向に相対的に僅かに偏倚する
ことができる。
As shown in FIG. 5, a conventional gyrocompass A has ball bearings 4 and 4 'for supporting vertical shafts 2 and 2'. The ball bearings 4, 4 'have an inner ring and an outer ring that carry a plurality of balls, and the inner and outer rings have radii to minimize friction torque and to allow play due to manufacturing errors. Direction can be relatively slightly deviated. There is also a slight play between the inner races of the ball bearings 4, 4 'and the vertical shafts 2, 2' fitted to such inner races, and the inner races and the vertical shafts 2, 2 'are radially opposed to each other. Can be slightly biased.

【0038】図9は、ボールベアリング4、4’の内輪
とそれに嵌合された垂直軸2、2’との間に斯かる半径
方向のガタ即ち間隙が存在する場合を誇張して示したも
のである。ジャイロケース1の上側及び下側に取り付け
られた垂直軸2、2’は、ボールベアリング4、4’の
内輪4─1、4─1’に各々嵌合されている。垂直軸2
の上端部には縣吊線5の下端が固定され、斯かる縣吊線
5の上端部は垂直環3に支持された縣吊線取り付け台
5’に取り付けられている。
FIG. 9 shows in an exaggerated manner the case where such a radial play or gap exists between the inner rings of the ball bearings 4, 4 'and the vertical shafts 2, 2' fitted thereto. It is. Vertical shafts 2, 2 'attached to the upper and lower sides of the gyro case 1 are fitted to inner rings 4 # 1, 4 # 1' of ball bearings 4, 4 ', respectively. Vertical axis 2
The lower end of the suspension line 5 is fixed to the upper end of the suspension line 5, and the upper end of the suspension line 5 is attached to the suspension line mounting base 5 ′ supported by the vertical ring 3.

【0039】ジャイロケース1に水平方向の(図9で右
方向の)加速度αが作用すると、ボールベアリング4、
4’の内輪4─1、4─1’と垂直軸2、2’との間に
間隙が存在することによって、ジャイロケース1は加速
度αの方向に距離δだけ移動する。
When a horizontal (rightward in FIG. 9) acceleration α acts on the gyro case 1, the ball bearings 4,
The gyro case 1 moves by the distance δ in the direction of the acceleration α due to the presence of the gap between the inner ring 4′1, 4′1 ′ of the 4 ′ and the vertical axis 2, 2 ′.

【0040】通常の船舶用ジャイロコンパスでは、斯か
る間隙による垂直軸2、2’の偏倚量δは小さくそれに
よって生ずる誤差がジャイロコンパスの性能に影響を及
ぼすことはないが、高精度のジャイロコンパスでは斯か
る誤差が問題となる場合がある。
In the ordinary gyrocompass for a ship, the deviation δ of the vertical axes 2 and 2 ′ due to the gap is small, and the error caused by the deviation does not affect the performance of the gyrocompass. Then, such an error may become a problem.

【0041】図9より明らかなように、質量Mのジャイ
ロケース1が距離δだけ移動すると、次の数10の式で
示される誤差トルクTHEが発生する。
As is apparent from FIG. 9, when the gyro case 1 having the mass M moves by the distance δ, an error torque T HE expressed by the following equation (10) is generated.

【0042】[0042]

【数10】THE=MgδT HE = Mg δ

【0043】斯かる誤差トルクTHEはジャイロケース1
を水平軸9、9’周りに回転させるように作用し、ジャ
イロコンパスの方位誤差を生じさせる。
The error torque T HE is the gyro case 1
To rotate around the horizontal axes 9, 9 ', causing a gyro compass heading error.

【0044】本発明は、斯かる点に鑑み、ボールベアリ
ング4、4’のガタ又はボールベアリング4、4’とそ
れに装着された垂直軸2、2’との間のガタに起因して
生ずる方位誤差を修正することができるように構成され
た高精度のジャイロコンパスを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the foregoing, and has given consideration to the play caused by the play of the ball bearings 4, 4 'or the play between the ball bearings 4, 4' and the vertical shafts 2, 2 'mounted thereon. An object of the present invention is to provide a high-precision gyro compass configured to be able to correct an error.

【0045】[0045]

【課題を解決するための手段】本発明に依れば、スピン
軸が略々水平なジャイロを内蔵するジャイロケース1
と、ジャイロケース1の外周に配置されジャイロケース
を垂直軸2、2’周りに回動可能に支持する垂直環3
と、ジャイロケース1及び垂直環3とに設けられ入力信
号に応答してジャイロケース1に対して垂直軸2、2’
周りのトルクを垂直環3から加える垂直軸トルカ110
と、スピン軸の水平面に対する傾斜角に比例したトルク
をジャイロケース1に対してスピン軸と直交する水平軸
9、9’の周りに加える指北装置6、6’と、を有する
ジャイロコンパスにおいて、垂直環3に対するジャイロ
ケース1のスピン軸方向の移動を検出する検出装置10
8と、斯かる検出装置108からの出力信号に応答して
垂直軸トルカ110に出力信号を送出する演算装置12
0と、を設け、垂直環3に対するジャイロケース1のス
ピン軸方向の移動によって生ずる水平軸9、9’周りの
トルクに対応して、演算装置120からの出力信号によ
ってジャイロケース1に傾斜を与え指北装置6、6’に
トルクを発生させて、垂直環3に対するジャイロケース
1のスピン軸方向の移動の影響を相殺するように構成さ
れている。
According to the present invention, a gyro case 1 having a built-in gyro having a substantially horizontal spin axis is provided.
And a vertical ring 3 arranged on the outer periphery of the gyro case 1 for supporting the gyro case rotatably around the vertical shafts 2 and 2 ′.
And a vertical axis 2, 2 ′ with respect to the gyro case 1 in response to an input signal provided on the gyro case 1 and the vertical ring 3.
Vertical axis torquer 110 for applying surrounding torque from vertical ring 3
A gyro compass comprising: a finger unit 6, 6 'for applying a torque proportional to the tilt angle of the spin axis with respect to the horizontal plane to the gyro case 1 about a horizontal axis 9, 9' orthogonal to the spin axis; Detector 10 for detecting movement of gyro case 1 in the direction of the spin axis with respect to vertical ring 3
8 and an arithmetic unit 12 that sends an output signal to the vertical axis torquer 110 in response to the output signal from the detection device 108.
0, and the inclination of the gyro case 1 is given by the output signal from the arithmetic unit 120 in response to the torque around the horizontal axes 9 and 9 ′ caused by the movement of the gyro case 1 with respect to the vertical ring 3 in the spin axis direction. The torque is generated in the finger north devices 6 and 6 ′ so that the influence of the movement of the gyro case 1 in the spin axis direction on the vertical ring 3 is offset.

【0046】本発明のジャイロコンパスにおいて、演算
装置120は微分時間Td を有する微分器として構成さ
れている。本発明のジャイロコンパスにおいて、演算装
置120は微分時間Td を有する微分器に時定数Tf
1次遅れが付加されたものとして構成されている。
In the gyro compass of the present invention, the arithmetic unit 120 is configured as a differentiator having a differentiation time Td . In the gyrocompass of the present invention, the arithmetic unit 120 is configured as a differentiator having a differentiation time Td with a first-order delay of a time constant Tf added.

【0047】本発明のジャイロコンパスにおいて、演算
装置120の微分時間Td は、ジャイロケース1の質量
をM、重力加速度をg、ジャイロの角運動量をH、指北
装置6、6’の指北定数をKとして、Td =MgH/K
によって求めた値に設定されている。本発明のジャイロ
コンパスにおいて、時定数Tf は数秒〜数百秒に設定さ
れている。
In the gyro compass of the present invention, the differential time T d of the arithmetic unit 120 is M for the mass of the gyro case 1, g for the gravitational acceleration, H for the angular momentum of the gyro, and the pointing of the finger units 6 and 6 ′. T d = MgH / K, where K is a constant
Is set to the value determined by In the gyro compass of the present invention, the time constant Tf is set to several seconds to several hundred seconds.

【0048】[0048]

【作用】本発明に依れば、ジャイロケース1に傾斜を与
え指北装置6、6’にトルクを発生させて、垂直環3に
対するジャイロケース1のスピン軸方向の移動によって
生ずる誤差トルクの影響を相殺するように構成されてい
るため、ジャイロケース1の垂直軸2、2’にボールベ
アリング4、4’が装着されたジャイロコンパスにおい
て、ボールベアリング4、4’部分におけるガタによっ
て生ずる方位誤差を除去することができる。
According to the present invention, the gyro case 1 is inclined to cause the fingering devices 6, 6 'to generate torque, and the effect of the error torque generated by the movement of the gyro case 1 with respect to the vertical ring 3 in the spin axis direction. In the gyro compass in which the ball bearings 4 and 4 'are mounted on the vertical shafts 2 and 2' of the gyro case 1, the azimuth error caused by the backlash in the ball bearings 4 and 4 'can be reduced. Can be removed.

【0049】[0049]

【実施例】以下、図1〜図4を参照して本発明のジャイ
ロコンパスの実施例について説明する。尚、図1〜図4
において、図5〜図9に対応する部分には同一の参照符
号を付してその詳細な説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the gyro compass of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4
, Parts corresponding to FIGS. 5 to 9 are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

【0050】図1は本発明によるジャイロコンパスAの
一例を示しており、ジャイロケース1は上下に突出した
1対の垂直軸2、2’を有し、上側の垂直軸2は縣吊線
5を介して縣吊線取り付け台5’に取り付けられてお
り、ジャイロケース1の全重量は縣吊線取り付け台5’
によって担持されている。縣吊線取り付け台5’は、ジ
ャイロケース1の周囲を延在する垂直環3に取り付けら
れており、斯かる垂直環3は東西方向に突出する水平軸
9、9’を有する。水平軸9、9’はボールベアリング
11、11’を介して水平環10に装着されており、斯
かる水平環10は水平軸9、9’に直交し且つそれと同
一面上のジンバル軸12、12’を有する。ジンバル軸
12、12’はボールベアリング14、14’を介して
追従環13に装着されており、斯かる追従環13はその
下部にて方位サーボモータ19によって作動される方位
歯車21に装着されている。
FIG. 1 shows an example of a gyro compass A according to the present invention. A gyro case 1 has a pair of vertical shafts 2 and 2 ′ projecting up and down. The gyro case 1 is attached to the suspension line mounting stand 5 'through the
Carried by The suspension line mounting base 5 'is attached to a vertical ring 3 extending around the gyro case 1, and the vertical ring 3 has horizontal axes 9, 9' projecting in the east-west direction. The horizontal shafts 9, 9 'are mounted on horizontal rings 10 via ball bearings 11, 11', such horizontal rings 10 being perpendicular to the horizontal shafts 9, 9 'and co-planar with the gimbal shafts 12, 9'. 12 '. The gimbal shafts 12 and 12 ′ are mounted on a tracking ring 13 via ball bearings 14 and 14 ′. The tracking ring 13 is mounted on an azimuth gear 21 operated by an azimuth servomotor 19 at a lower portion thereof. I have.

【0051】ジャイロケース1の東側には追従ピックア
ップ8が取り付けられており、斯かる追従ピックアップ
8によってジャイロケース1と垂直環3との間の垂直軸
2、2’周りの偏角が検出される。
A tracking pickup 8 is mounted on the east side of the gyro case 1, and the deflection angle around the vertical axis 2, 2 ′ between the gyro case 1 and the vertical ring 3 is detected by the tracking pickup 8. .

【0052】次に図1に示す本例のジャイロコンパスA
が図4に示す従来例のジャイロコンパスAと異なる点に
ついて説明する。本例のジャイロコンパスAでは、ジャ
イロケース1の西側にて追従ピックアップ8と反対側に
変化ピックアップ108が取り付けられている。斯かる
変化ピックアップ108はジャイロケース1の垂直環3
に対するスピン軸方向の偏倚量を検出するように構成さ
れており、ジャイロケース1に取り付けられた差動変圧
器の1次コイル108─1と垂直環3に取り付けられた
差動変圧器の2次コイル108─2とよりなり、両者は
互いに相対するように配置されている。
Next, the gyro compass A of the present embodiment shown in FIG.
Are different from the conventional gyrocompass A shown in FIG. In the gyro compass A of this example, a change pickup 108 is attached to the west side of the gyro case 1 on the side opposite to the follow-up pickup 8. Such a change pickup 108 is a vertical ring 3 of the gyro case 1.
The primary coil 108 # 1 of the differential transformer attached to the gyro case 1 and the secondary coil of the differential transformer attached to the vertical ring 3 are configured to detect the amount of deviation in the spin axis direction with respect to The coils 108 # 2 are arranged so as to face each other.

【0053】ジャイロケース1の上側にはトルカ110
が装着されており、斯かるトルカ110はジャイロケー
ス1の垂直軸2、2’周りのトルクを垂直環3に付与す
るように構成されている。トルカ110の作動によって
ジャイロケース1は角度θだけ傾斜される。
On the upper side of the gyro case 1, a ToruCa 110
The torquer 110 is configured to apply a torque around the vertical axis 2, 2 ′ of the gyro case 1 to the vertical ring 3. By the operation of the torquer 110, the gyro case 1 is inclined by the angle θ.

【0054】更に、変化ピックアップ108からの出力
信号を受入れトルカ110に出力信号を供給する演算装
置120が設けられている。斯かる演算装置120は、
ジャイロケース1の偏倚量δを表す入力信号を受入れ斯
かる入力信号より所望のトルクを発生させるべく命令信
号をトルカ110を供給する。
Further, an arithmetic unit 120 for receiving an output signal from the change pickup 108 and supplying the output signal to the torquer 110 is provided. Such a computing device 120
An input signal representing the amount of deviation δ of the gyro case 1 is received, and a command signal is supplied to the torquer 110 to generate a desired torque from the input signal.

【0055】図2に、斯かる演算装置120の例を示
す。演算装置120は図2Aに示す如き伝達関数を有す
る微分器であってよい。尚、トルカ110の容量が小さ
く図2Aに示す如き伝達関数を有する微分器では飽和す
る可能性がある場合には、図2Bに示す如く、1/(T
f S+1)というフィルター特性を持たせて微分器の飽
和を緩和するように構成してもよい。図2において、T
d は微分時間、Tf はフィルターの時定数、Sはラプラ
ス演算子である。フィルターの時定数Tf は、好ましく
は数秒〜数百秒に設定される。
FIG. 2 shows an example of such an arithmetic unit 120. The arithmetic unit 120 may be a differentiator having a transfer function as shown in FIG. 2A. In the case where the capacity of the torquer 110 is so small that the differentiator having the transfer function shown in FIG. 2A may be saturated, as shown in FIG. 2B, 1 / (T
f S + 1) may be configured to mitigate the saturation of the differentiator and to have a filter characteristic that. In FIG. 2, T
d is the differentiation time, T f is the time constant of the filter, and S is the Laplace operator. The time constant Tf of the filter is preferably set to several seconds to several hundred seconds.

【0056】図3は、演算装置120が図2Aに示す如
き伝達関数を有する微分器である場合の動作説明図であ
る。図3Aは垂直軸2、2’の偏倚量δの時間変化を示
しており、時刻t=t0 にてジャイロケース1に水平方
向の加速度αが加わり、偏倚量δが増加する。時刻t=
1 で、斯かる偏倚量δは最大値δ=δ0 に達する。誤
差トルクTHEはジャイロケース1の質量をMとして数1
0の式にて求められるようにMgδであり、図3Bに示
すように、偏倚量δの変化に従って変化し、時刻t=t
1 で最大値Mgδ0 に達する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation when the arithmetic unit 120 is a differentiator having a transfer function as shown in FIG. 2A. FIG. 3A shows a temporal change of the deviation amount δ of the vertical axes 2 and 2 ′. At time t = t 0 , a horizontal acceleration α is applied to the gyro case 1 and the deviation amount δ increases. Time t =
At t 1 , the amount of deviation δ reaches a maximum value δ = δ 0 . The error torque T HE is given by Equation 1 where M is the mass of the gyro case 1.
0, and as shown in FIG. 3B, changes according to the change in the deviation amount δ, and at time t = t
At 1 the maximum value Mgδ 0 is reached.

【0057】演算装置120は微分器であり、その出力
D は偏倚量δの微分量Δδ/Δtに比例する。図3C
に示すように、微分器からの出力信号は偏倚量δが増加
する時刻t=t0 からt=t1 の間にのみ供給されその
値は、
The arithmetic unit 120 is a differentiator, and its output V D is proportional to the differential amount Δδ / Δt of the deviation amount δ. FIG. 3C
As shown in the following, the output signal from the differentiator is supplied only from time t = t 0 to t = t 1 at which the amount of deviation δ increases, and the value is

【0058】[0058]

【数11】VD =KP d Δδ/ΔtV D = K P T d Δδ / Δt

【0059】である。ここでKp は変位ピックアップ1
08のゲイン、Td は微分器の微分時間である。斯かる
微分器からの出力信号はトルカ110に供給され、トル
カ110による作動によってジャイロケース1は角度θ
だけ傾斜される。ジャイロケース1の傾斜角θは図3D
に示され、数4の式によって求められる水平軸トルクK
θは図3Eに示されている。ジャイロケース1の角運動
量をHとすると、
Is as follows. Where Kp is the displacement pickup 1
The gain of 08, Td is the differentiation time of the differentiator. An output signal from such a differentiator is supplied to the torquer 110, and the gyro case 1 is turned by the angle
Only be tilted. The inclination angle θ of the gyro case 1 is shown in FIG.
And the horizontal axis torque K determined by the equation (4)
θ is shown in FIG. 3E. Assuming that the angular momentum of the gyro case 1 is H,

【0060】[0060]

【数12】HΔθ/Δt=KT P d Δδ/ΔtH Δθ / Δt = K T K P T d Δδ / Δt

【0061】ここにKT はトルカ110のゲインであ
る。この式の両辺を積分して整理すると、
Here, K T is the gain of the torquer 110. Integrating and arranging both sides of this equation,

【0062】[0062]

【数13】θ=KT P d δ/HEquation 13: θ = K T K P T d δ / H

【0063】液体安定器6の指北定数をKとすれば、数
4の式によって求められる水平軸トルクTH ’に数13
の式を代入して、
Assuming that the finger constant of the liquid ballast 6 is K, the horizontal axis torque T H 'obtained by the equation (4) is given by the following equation (13).
Substituting the expression of

【0064】[0064]

【数14】TH ’=Kθ=KKT P d δ/HT H ′ = Kθ = KK T K P T d δ / H

【0065】ここで、斯かる水平軸トルクTH ’と数1
0の式の誤差トルクTHEとを等しいと置けば、
Here, the horizontal axis torque T H ′ and Equation 1
If the error torque T HE in the equation of 0 is equal,

【0066】[0066]

【数15】Mgδ=KKT P d δ/HEquation 15] Mgδ = KK T K P T d δ / H

【0067】これより、From this,

【0068】[0068]

【数16】Td =MgH/KKT P T d = MgH / KK T K P

【0069】こうして、数16の式によって示される微
分時間Td を設定すればよい。以上の説明では、トルカ
110をジャイロケース1に装着するように構成されて
いるが、指北運動のためのダンピング装置用の垂直軸ト
ルカを既に設けている場合には特設トルカ110の代わ
りに斯かる既設の垂直軸トルカをを使用してもよい。変
化ピックアップ108は、電磁式、静電容量式又は光学
式のもの等であってよく、要求性能に応じて所望の形式
のものが使用される。
In this way, the differential time Td represented by the equation (16) may be set. In the above description, the torquer 110 is configured to be mounted on the gyro case 1. However, when a vertical axis torquer for a damping device for finger north motion is already provided, the torquer 110 is used instead of the special torquer 110. Such existing vertical axis torquers may be used. The change pickup 108 may be an electromagnetic type, a capacitance type, an optical type, or the like, and a desired type is used according to required performance.

【0070】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当該業者にとって容易に理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments and may adopt various other configurations without departing from the spirit of the present invention. It will be easily understood.

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明に依ると、ジャイロケース1の垂
直軸2、2’にボールベアリング4、4’が装着された
ジャイロコンパスにおいて、ボールベアリング4、4’
自身のガタ又はボールベアリング4、4’とそれに装着
された垂直軸2、2’との間のガタによってジャイロケ
ース1が相対的に偏倚し、斯かる偏倚に起因して方位誤
差が生じる場合、斯かる方位誤差を除去することができ
る利点がある。
According to the present invention, in the gyro compass in which the ball bearings 4, 4 'are mounted on the vertical shafts 2, 2' of the gyro case 1, the ball bearings 4, 4 'are provided.
In the case where the play of the gyro case 1 is relatively deviated due to the play between the backlash or the ball bearings 4, 4 'and the vertical shafts 2, 2' mounted on the gyro case 1, and an azimuth error occurs due to such a displacement, There is an advantage that such an orientation error can be removed.

【0072】本発明に依ると、ジャイロケース1の垂直
軸2、2’にボールベアリング4、4’が装着されたジ
ャイロコンパスにおいて、ボールベアリング4、4’部
分におけるガタによって生ずる方位誤差を除去すること
ができるため、高い精度のジャイロコンパスを得ること
ができる利点がある。
According to the present invention, in a gyrocompass in which ball bearings 4, 4 'are mounted on the vertical shafts 2, 2' of the gyro case 1, azimuth errors caused by backlash in the ball bearings 4, 4 'are eliminated. Therefore, there is an advantage that a gyrocompass with high accuracy can be obtained.

【0073】本発明に依ると、ボールベアリング4、
4’部分におけるガタによって生ずる方位誤差を除去す
るために、ジャイロケース1と垂直環3とに変化ピック
アップ108を設け、変化ピックアップ108の出力信
号を演算装置120に供給し演算装置110からの出力
信号を垂直トルカ110に供給し、垂直トルカ110に
よってジャイロケース1を傾斜させ、それによって液体
安定器6に逆トルクを発生させるように構成されている
ため、磁気軸受の如き高価な機構を使用することなく高
い精度のジャイロコンパスを得ることができる利点があ
る。
According to the present invention, the ball bearing 4
A change pickup 108 is provided on the gyro case 1 and the vertical ring 3 in order to remove an azimuth error caused by backlash in the 4 'portion, and an output signal of the change pickup 108 is supplied to a calculation device 120 and an output signal from the calculation device 110 is provided. Is supplied to the vertical torquer 110 and the gyro case 1 is tilted by the vertical torquer 110, thereby generating a reverse torque in the liquid ballast 6, so that an expensive mechanism such as a magnetic bearing is used. There is an advantage that a gyrocompass with high accuracy can be obtained without any problem.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のジャイロコンパスの例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a gyro compass of the present invention.

【図2】演算装置の例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an arithmetic device.

【図3】本発明のジャイロコンパスの動作を説明する説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an operation of a gyro compass of the present invention.

【図4】本発明のジャイロコンパスの動作を説明する説
明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the operation of the gyrocompass of the present invention.

【図5】ジャイロコンパスの従来例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of a gyrocompass.

【図6】液体安定器の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a liquid ballast.

【図7】ダンピングウェイトの原理を説明する説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the principle of a damping weight.

【図8】ジャイロコンパスの運動を示すブロック図であ
る。
FIG. 8 is a block diagram showing the movement of the gyrocompass.

【図9】ジャイロケースの垂直軸にボールベアリングが
装着された状態を示す部分図である。
FIG. 9 is a partial view showing a state in which a ball bearing is mounted on a vertical axis of the gyro case.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ジャイロケース 2、2’ 垂直軸 3 垂直環 4、4’ボールベアリング 5 縣吊線 5’縣吊線取り付け台 6、6’ 液体安定器 7 ダンピングウェイト 8 追従ピックアップ 9、9’ 水平軸 10 水平環 11、11’ ボールベアリング 12、12’ ジンバル軸 13 追従環 14、14’ ボールベアリング 15、15’ 追従軸 16 盤器 17、17’ ボールベアリング 18 コンパスカード 18B 基線 19 方位サーボモータ 19A 回転軸 20 方位ピニオン 21 方位歯車 22 方位発信器 23 サーボ増幅器 108 変化ピックアップ 110 トルカ 120 演算装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gyro case 2, 2 'Vertical axis 3 Vertical ring 4, 4' Ball bearing 5 Suspension wire 5 'Suspension wire attachment stand 6, 6' Liquid ballast 7 Damping weight 8 Following pickup 9, 9 'Horizontal axis 10 Horizontal ring 11 , 11 'ball bearing 12, 12' gimbal shaft 13 follower ring 14, 14 'ball bearing 15, 15' follower shaft 16 board unit 17, 17 'ball bearing 18 compass card 18B base line 19 azimuth servomotor 19A rotary shaft 20 azimuth pinion Reference Signs List 21 azimuth gear 22 azimuth transmitter 23 servo amplifier 108 change pickup 110 torquer 120 arithmetic unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 貫志 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (72)発明者 佐藤 一輝 東京都大田区南蒲田2丁目16番46号 株 式会社トキメック内 (56)参考文献 特開 平2−193011(JP,A) 特開 平1−113610(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 19/00 - 19/72 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Kanji Yamamoto 2-16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo Inside Tokimec Co., Ltd. (72) Inventor Kazuki Sato 2--16-46 Minami Kamata, Ota-ku, Tokyo No. In Tokimec Co., Ltd. (56) References JP-A-2-193011 (JP, A) JP-A-1-113610 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01C 19/00-19/72

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スピン軸が略々水平なジャイロを内蔵す
るジャイロケースと、該ジャイロケースの外周に配置さ
れ上記ジャイロケースを垂直軸の周りに回動可能に支持
する垂直環と、上記ジャイロケース及び垂直環とに設け
られ入力信号に応答して上記ジャイロケースに対して上
記垂直軸周りのトルクを上記垂直環から加える垂直軸ト
ルカと、上記スピン軸の水平面に対する傾斜角に比例し
たトルクを上記ジャイロケースに対して上記スピン軸と
直交する水平軸の周りに加える指北装置と、を有するジ
ャイロコンパスにおいて、 上記垂直環に対する上記ジャイロケースのスピン軸方向
の移動を検出する検出装置と、 該検出装置からの出力信号に応答して上記垂直軸トルカ
に出力信号を送出する演算装置と、を設け、上記垂直環
に対する上記ジャイロケースのスピン軸方向の移動によ
って生ずる水平軸周りのトルクに対応して、上記演算装
置からの出力信号によって上記ジャイロケースに傾斜を
与え上記指北装置にトルクを発生させて、上記垂直環に
対する上記ジャイロケースのスピン軸方向の移動の影響
を相殺するようにしたことを特徴とするジャイロコンパ
ス。
A gyro case containing a gyro having a substantially horizontal spin axis; a vertical ring disposed on an outer periphery of the gyro case to rotatably support the gyro case around a vertical axis; A vertical axis torquer for applying the torque around the vertical axis to the gyro case from the vertical ring in response to an input signal provided on the vertical ring, and the torque proportional to the inclination angle of the spin axis with respect to the horizontal plane. A gyro compass having a gyro case with respect to a horizontal axis perpendicular to the spin axis; a detection device for detecting a movement of the gyro case in a spin axis direction with respect to the vertical ring; An arithmetic unit for transmitting an output signal to the vertical axis torquer in response to an output signal from the device, and Corresponding to the torque around the horizontal axis caused by the movement of the spinning case in the direction of the spin axis, the gyro case is tilted by the output signal from the arithmetic unit to generate torque in the fingering device, and the torque for the vertical ring is reduced. A gyro compass characterized in that the effect of the movement of the gyro case in the direction of the spin axis is offset.
【請求項2】 請求項1のジャイロコンパスにおいて、
上記演算装置は微分時間Td を有する微分器であること
を特徴とするジャイロコンパス。
2. The gyro compass according to claim 1,
A gyrocompass, wherein the arithmetic unit is a differentiator having a differentiation time Td .
【請求項3】 請求項2のジャイロコンパスにおいて、
上記演算装置は微分時間Td を有する微分器に時定数T
f の1次遅れが付加されたものであることを特徴とする
ジャイロコンパス。
3. The gyro compass according to claim 2,
The above-described arithmetic unit supplies a differentiator having a differentiation time Td to a time constant T
A gyrocompass characterized by adding a first-order delay of f .
【請求項4】 請求項2又は3のジャイロコンパスにお
いて、上記演算装置の微分時間Td は、上記ジャイロケ
ースの質量をM、重力加速度をg、上記ジャイロの角運
動量をH、上記指北装置の指北定数をK、上記垂直軸ト
ルカのゲインをK T 、上記検出装置のゲインをKP とし
て、式Td =MgH/KKT P によって求めた値に設
定したことを特徴とするジャイロコンパス。
4. The gyro compass according to claim 2 or 3,
And the differential time T of the arithmetic unitdIs the gyro above
The mass of the source is M, the gravitational acceleration is g, and the angular gyro of the gyro is
The momentum is H, the fingering constant of the fingering device is K, and the vertical axis is
Luka's gain is K T, The gain of the detection device is KPage
And the formula Td= MgH / KKTKPTo the value determined by
A gyro compass characterized by the following.
【請求項5】 請求項3のジャイロコンパスにおいて、
上記時定数Tf を数秒〜数百秒に設定したことを特徴と
するジャイロコンパス。
5. The gyro compass according to claim 3,
A gyrocompass wherein the time constant Tf is set to several seconds to several hundred seconds.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102125946B1 (en) * 2018-08-21 2020-06-23 국립생태원 trap for Nutria
KR102507736B1 (en) * 2020-12-04 2023-03-08 이화여자대학교 산학협력단 modular trap for invasive freshwater turtles

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