DE1913029A1 - Kreiselgeraet mit kardanisch gelagertem Rotor - Google Patents

Kreiselgeraet mit kardanisch gelagertem Rotor

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DE1913029A1
DE1913029A1 DE19691913029 DE1913029A DE1913029A1 DE 1913029 A1 DE1913029 A1 DE 1913029A1 DE 19691913029 DE19691913029 DE 19691913029 DE 1913029 A DE1913029 A DE 1913029A DE 1913029 A1 DE1913029 A1 DE 1913029A1
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DE
Germany
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rotor
gyro
gyroscope
speed
proportional
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Application number
DE19691913029
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English (en)
Inventor
Ralph Juergenssen
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Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/42Rotary gyroscopes for indicating rate of turn; for integrating rate of turn
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/04Details
    • G01C19/06Rotors
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Description

  • Kreiselgerät mit kardanisch gelagertem Rotor.
  • Die Erfindung betrifft ein Kreiselgerät mit kardanisch gelagertem Rotor und mit Einrichtungen zur*Messung von Auslenkungen der beiden Kardanrahmen um ihre Achsen.
  • Bei den Kreiselgeräten der genannten Art, die z.B. aus der DAS 1 160 199 bekannt geworden sind, sind nur an den beiden Kardanrahmen Vorrichtungen zur Meßwertbildung angebracht. Mit einem solchen Kreiselgerät können nur Bewegungen oder Auslenkungen um zwei Aehsen gemessen werden.
  • Zur Messung von Drehbewegungen um eine'dritte Achse war es bisher notwendig, einen zweiten Kreisel zu verwenden.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kreiselgerät mit einem kardanisch gelagerten Rotor zu schaffen, das es gestattet, Bewegungen um eine weitere Achse zu messen.
  • Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch eine Einrichtung zum Abtasten der Rotordrehzahl in bezug auf den inneren Kardanrahmen und eine Einrichtung zur Ermittlung der der scheinbaren Drehzahländerung des Rotors infolge sich in oder entgegen der Drehrichtung des Rotors bewegenden inneren Kardanrahmen proportionalen Pulsfrequenz, die ein Maß für die Drehgeschwindigkeit einen das Kreiselgerät tragenden Körper um die Rotorachse darstellt.
  • Zwar ist aus der DAS 1 146 291 eine Vorrichtung mit einem Fühler zur Drehzahlmessung bekannt geworden, bei der von einer drehenden Welle über ein drehbares Glied und eine feste Spule induktive Spannungen abgenommen und in Spannungsimpulse umgesetzt werden. Diese Vorrichtung dient jedoch nur zur Messung der Drehzahl einer Welle in bezug auf einen festen Raumpunkt.
  • Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung hingegen mißt der Fühler die Drehzahl Rotor relativ zum inneren Kardanrahmen.
  • So lange dieser innere Kardanrahmen seine Raumorientierung beibehält,wird im Fühler eine Folge von Impulsen erzeugt, deren Frequenz der Rotordrehzahl proportional ist. Bewegt sich aber der innere Kardanrahmen um die Rotorachse entgegen der Drehrichtung des Rotors, so erhöht sich die Frequenz der Impulsfolge im Fühler. Diese Frequenzerhöhung ist der Drehgeschwindigkeit des inneren Kardanrahmens proportional. Bei Drehbewegungen des inneren Kardanrahmens um die Rotorachse im Umlaufsinn des Rotors erniedrigt sich die Frequenz der Impulsfolge unter die Rotorfreuenz.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist am Rotor ein Permanentmagnet angebracht. Der Fühler besteht bei dieser Ausgestaltung aus einer' Spule mit einem Eisenkern.
  • Zur Übertragung der frequenzmodulierten Impuls folge vom inneren Kardanrahmen über den äußeren Kardanrahmen auf das Kreiselgehäuse sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Übertrager mit Schalenkernen vorgesehen. Diese Übertrager haben den Vorzug, daß sie die Signale unabhängig von der Winkelstellung der Schalenkernälften relativ zueinander übertragen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß den Schalenkernübertragern ein monostabiler Multivibrator nachgeschaltet ist, dessen Impulsdauer der halben Umlaufzeit des Rotors entspricht, und daß dem Multivibrator ein, ein d-reieckförmiges Signal mit einem dem Tastverhältnis der Eingangsspannung proportionalen Gleichspannungsanteil liefernder Verstärker und diesem eine glättende Filterstufe nachgeschaltet ist. Am Ausgang der Filterstufen erhält man einen geglätteten Gleichspannungswert, der der Drehgeschwindigkeit des inneren Kardanrahmens und damit des das Kreiselgerät tragenden Körpers, um die Rotorachs proportional ist.
  • Die Erfindung erlaubt es, einen Flugkörper, der nur ein einziges Kreiselgerät gemäß der Erfindung enthält, mit einem Rollregelkreis, einem Nickregelkreis und einem Gierregelkreis auszustatten.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Im einzelnen zeigen: Figur 1 ein Kreiselgerät gemäß der Erfjndun', und Figur 2 eine Schaltungsanordnung. zur Auswertung des Meßsignals.
  • In Figur 1 ist ein Kreiselgerät gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Kreiselrotor 1 ist in einem inneren Kardanrahmen 2, und dieser in einem äußeren Kardanrahmen 3 auf gehängt. Die Achse des äußeren Kardanrahmens 3 ist drehbar im Gehäuse 4 des Kreiselgerätes gelagert. Dieses Kreiselgerät ist so in einem Flugkörper eingebaut, daß die Drehachse des äußeren Kardanrahnlens 3 in der Rollachse des Flugkörpers liegt. Die Achse dcs inneren Kardanrahmens 2 ist senkrecht zur Achse des äußeren Kardanrahmens 3 und fällt mit der Nickachse des Flugkörpers zusammen und die Rotorachse ist senkrecht zu den Achsen der beiden Kardanrahmen 2 und 3 und liegt in der Gierachse des Flugkörpers.
  • Die Vorrichtungen zur Meßwertbildung an den beiden Kardanrahmen 2 und 3, wie sie z.B. aus der DAS 1 160 199 bekannt geworden sind, sind der besseren Übersicht wegen, in der Figur 1 nicht dargestellt.
  • Im Gegensatz zu den bekannten Kreiselgeräten enthält das Kreiselgerät gemäß der Erfindung zusätzlich auch ein Vorrichtung zur Meßwertbildung am Kreiselrotor 1.
  • Der Kreiselrotor 1 enthält an seiner Oberfläche einen Permanentmagneten 5. In der Höhe des Permanentmagneten 5 ist am inneren Kardanrahmen 2 eine Spule 6 mit einem Weicheisenkern angebracht. Von der Spule 6 führen Drähte 7,8 zu einer Schalenkernhälfte 9 eines Übertragers, die mit der Achse des inneren Kardanrahmens 2 fest verbunden ist. Eine andere Schalenkernhälfte 10 des Übertragers ist mit dem äußeren Kardanrahmen 3 fest verbunden. Von der Schalenkernhälfte .10 führen elektrische Zuleitungen 11, 12 zu einer Schalenkeriüiälfte 13 eines anderen Übertragers, die mit der Achse des äußeren Kardanrahmens 3 fest verbunden ist. Eine Schalenkernhälfte 14 dieses zweiten Übertragers ist mit dem Kreiselgehäuse 4 fest verbunden.
  • Der Permanentmagnet 5 in der Oberfläche des Kreiselrotors 1 induziert bei jeder Umdrehung einen Impuls in der Spule 6. Solange der Flugkörper keine Gierbewegungen vollführt, wird in der Spule 6 eine Impulsfolge induziert, deren Frequenz gleich der Rotationsfrequenz des Kreiselrotors ist. Führt dagegen der Flugkörper eine Bewegung um seine Gierachse, und damit um die Rotorachse, engen die Rotationsrichtung des Rotors 1 aus, so erhöht sich die Frequenz der Impulsfolge. Die Erhöhung dieser Impulsfrequenz ist proportional der Drehgeschwindigkeit des Flugkörpers um seine Gierachse. Führt der Flugkörper dagegen eine Drehbewegung um seine Gierachse im Umlaufsinn des Kreiselrotors 1 aus, so wird die Frequenz der induzierten Impulsfolge in der Spule 6 erniedrigt.
  • In der Figur 2 ist eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der frequenzmodulierten Impuls folge schematisch dargestellt, wobei gleiche Gegenstände mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Figur 1.
  • Der Magnet 5 induziert bei seinen Umläufen Impulse in der Spule 6. Von der Spule 6 werden die Impulse über Leitungen 7 und 8 zu der Schalenkernhålfte 9 weitegeleitet. Von der Schalenkernhälfte 9 werden sie in die Schalenkernhälfte 10 überragen, über die Leitungen 11 und 12 weitergeleitet zur Schalenkernhälfte 13 auf dem äußeren Kardanrahmen 3-, und von dort auf die Schalenkernhälfte 14 übertragen, die fest mit dem Gehäuse 4 des Kreiselrotors verbunden ist. Die Impulse werden über die Leitungen 15 und 16 einem monostabilen Multivibrator 17 zugeführt. Die Impulsdauer des Multivibrators 17 entspricht der halben Umlaufzeit des Rotors 1.
  • Die frequenzmodulierte Impulsfolge im Eingang des Multivibrators 17 wird in eine Folge von Rechteckimpulsen mit variablem Tsstverhältnis und variabler Periodendauer umgewandelt. Die Rechteckimpulse werden in einen Verstärker 18 eingespeist, der sie in dreieckförmige Signale mit einem Gleichspannungsanteil umwandelt. Der Gleichspannungsanteil ist dabei dem Tastverhältnis derEingangsspannung proportional. Dem Verstärker 18 ist eine-Filterstufe 19 nacheschaltet, die die dreieckförmigen Signale glättet und -eine Spannung liefert, die der Gierwinkelgeschwindigkeit des Flugkörpers proportional ist.
  • Diese Spannung kann beispielsweise dem hier nicht dargestellten Gierregelkreis des Plugkörpers zugeführt werden.
  • Bei einer Rotordrehzahl von etwa 6000 U/min. und einer Drehgeschwindigkeit des inneren Kardanrahmens von 360/sek beträgt die scheinbare Drehzahländerung des Rotors oo.
  • Patentansprüche:

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Kreiselgerät mit kardanisch gelagertem Rotor und mit Einrichtungen zur Messung von Auslenkungen der beiden Kardanrakimen um ihre Achsen, g e -k e n n z e i c h n e t durch eine atich bekannte Einrichtung zum Abtasten der Rotordrehzahl in bezug auf den inneren Kardanrahmen und eine Einrichtung zur Ermittlung der der scheinbaren Drehzahländerung des Rotors infolge sich in oder entgegen der DrehrichtunC des Rotors -bewegenden inneren Kardanrahmen proportionalen Pulsfrequenz, die ein Maß für die Drehgeschwindigkeit einen das Kreiselgerät tragenden Körper um die Rotorachse darstellt.
  2. 2. Kreiselgerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Abtastung der Rotordrehzahl am Rotor (1) ein Permanentmagnet ist und am inneren Kardanrahmen (2) als Fühler eine Spule mit einem Eisenkern angebracht ist.
  3. 3. Kreiselgerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Übertragung der frequenzmodulierten Impulsfolge vom inneren Kardanrahmen (2) über den äußeren Kardanrahmen (3) auf das Kreiselgehäuse (4) Übertrager mit Schalenkernen (9,10; 13,14) vorgesehen sind.
  4. 4. Kreiselgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß den Schalenkernübertragern ein monostabiler Multivibrator (17) nachgeschaltet ist, dessen Impulsdauer der halben Umlaufzeit des Rotors (1) entspricht, und dem Multivibrator (17) ein, ein dreieckförmiges Signal mit einem dem Tastverhältnis der Eingangsspannung proportionalen Gleichspannungsanteil liefernder Verstärker (18), und diesem eine glättende Filterstufe (19) nachgeschaltet ist, an deren Ausgang eine, der Drehgeschwindigkeit eines das Kreiselgerät tragenden Körpers um die Rotorachse proportionale, Gleichspannung abnehmbar ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2608754A1 (fr) * 1986-12-17 1988-06-24 Sagem Dispositif de reperage de la position angulaire d'un organe tournant et appareil gyroscopique qui en est equipe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2608754A1 (fr) * 1986-12-17 1988-06-24 Sagem Dispositif de reperage de la position angulaire d'un organe tournant et appareil gyroscopique qui en est equipe
BE1004833A3 (fr) * 1986-12-17 1993-02-09 Sagem Dispositif de reperage de la position angulaire d'un organe tournant et appareil gyroscopique qui en est equipe.

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