DE305415C - - Google Patents
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- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/34—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
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Description
KAISERLICHESIMPERIAL
PATENTAMT.PATENT OFFICE.
Damit ein Kreiselkompaß dauernd strebt, sich in den Meridian einzustellen, muß bekanntlich eine von den drei !Freiheiten des' Kreisels, nämlich seine Drehbarkeit um eine wagerechte Achse, die mit seiner Rotationsachse rechte Winkel einschließt, teilweise unterdrückt werden, oder mit anderen Worten, das Kreiselsystem muß pendelnd aufgehängt sein, Alsdann ist sein Trägheitsmoment in der Rieh- ■ tung der Achse sehr groß, aber in der dazu senkrechten Richtung klein. ;So that a gyro compass constantly strives As is well known, it is necessary to adjust to the meridian one of the three! freedoms of the 'top, namely its ability to rotate about one horizontal axis, which includes right angles with its axis of rotation, partially suppressed be, or in other words, the gyro system must be suspended pendulum, Then its moment of inertia is in the Rieh- ■ direction of the axis is very large, but in addition perpendicular direction small. ;
Die Erfindung betrifft vorzugsweise. solche : Kompasse dieser Art, bei denen der Äzimutring eines durch kärdanische Lagerung mit drei Freiheiten ausgestatteten Kreisels in einem .The invention preferably relates to. Such : Compasses of this type, in which the azimuth ring of a gyroscope equipped with three freedoms due to Cardan bearings is in one.
.'■ pendelnd aufgehängten,., ebenfalls im Azimut drehbaren Ring oder Rahmen gelagert ist, der , durch einen Nachdrehmotqr. mit dem Azimutrahmen in Deckung gehalten wird und mit dem Gehäuse des Kreisels an einer Stelle nahe »an, aber nicht in dem Lot durch die Kreiselmitte gelenkig gekuppelt ist. Die pendelnde Masse des nachgedrehten Rahmens überträgt alsdann die N-S-Komponenten aller Beschleu-. '■ suspended pendulum,., Also in azimuth rotatable ring or frame is mounted, the , by a Nachdrehmotqr. is kept in line with the azimuth frame and with is close to the housing of the gyro at one point, but not articulated in the perpendicular through the center of the gyro. The commuting The mass of the rotated frame transfers then the N-S components of all accelerators
&5 nigungsdrucke ' auf das Kreiselgehäuse und erzeugt dadurch Präzessionen im Azimut, die bei richtiger Wahl der Abmessungen die sonst bei jeder Änderung der Fahrgeschwindigkeit oder des Kurses durch Beschleunigungsdrucke erzeugten Schwingungen des Kreisels im Azimut teils'aufheben und teils abdämpfen.; :& 5 nigungsprints' on the gyro housing and thereby generates precessions in the azimuth that if the dimensions are chosen correctly, they are the same every time the driving speed is changed or the course caused by acceleration pressures oscillations of the gyro in azimuth partly cancel and partly dampen .; :
Werden dem Aufhängungspunkt eines solchen Kreiselsystems schwingende Bewegungen erteilt, wie sie beispielsweise durch das Schlingern; und durch andere Bewegungen des Schiffes erzeugt werden, welche sowohl in der Richtung der Kreiselachse wie in seiner Drehungsebene Komponenten haben, das heißt Schwingungen, deren Richtung weder mit der einen noch der anderen dieser beiden Riehtungen zusammenfällt, so entsteht; ein Drehungsmoment im Azimut, das beständig im selben Sinne wirkt und daher eine (Ablenkung' des Kompasses aus der Richtung des Meridians verursacht, deren Größe unbekannt und nicht durch Rechnung ohne weiteres zu -ermitteln und daher auch betriebsmäßig durchführbaren \ Korrektionsverfahren unzugänglich ist.Are the suspension point of such a gyro system swinging movements granted, for example, by rolling; and by other movements of the Ship are generated, which both in the direction of the gyro axis as in its plane of rotation Components have, that is, vibrations, whose direction neither coincides with the one still of the other of these two directions coincides, so arises; a moment of rotation in azimuth that is constant in the same sense acts and therefore a (deflection 'of the compass from the direction of the meridian the size of which is unknown and cannot easily be determined by calculation and is therefore inaccessible to corrective procedures that can be carried out in operational terms.
Die Entstehung dieses störenden Moments erklärt sich folgendermaßen: Jbie Schwingungsperiode des Kreiselsystems in der Drehungsebene des Kreisels ist verhältnismäßig klein, in der Regel wesentlich kleiner als diejenigen der Schlingerbewegungen des Schiffes^ oder sonstiger dem System infolgeider Bewegungen ; des Schiffes aufgezwungener! Schwingungen.The origin of this disturbing moment is explained as follows: The period of oscillation of the gyro system in the plane of rotation of the gyro is comparatively small, as a rule considerably smaller than that of the rolling movements of the ship or other movements of the system as a result of the movements; imposed on the ship! Vibrations.
Die in diese Ebene fallende Richtungskompo-. nente der dem Äufhängungspunkt aufgezwungenen Schwingungen erzeugt daher Ablenkungen des ganzen Kreiselsystems und damit auch des Angriffspunktes des nachgedrehten Pendelrahmens am Kreiselgehäuse mit Bezug auf das Lot durch die Kreiselmitte. Die in die Ebene der Kreiselachse fallende Komponente der aufgezwungenen Schwingung erzeugt einenThe directional compo falling in this plane. nent of the force imposed on the point of suspension Vibrations therefore create deflections of the entire gyro system and thus also of the Point of application of the rotated pendulum frame on the gyro housing with reference to the perpendicular through the center of the top. The in the The component of the forced oscillation falling on the plane of the gyro axis creates a
ίο Beschleunigungsdruck auf den Pendelrahmen. Dieser Beschleunigungsdruck überträgt sich durch die gelenkige Kupplung auf das Kreiselgehäuse und erzeugt eine Präzession im Azimut. Für normale Betriebsverhältnisse, das heißt für den Fall, daß das Kreiselsystem in der Drehungsebene des Kreisels nicht aus dem Lot abgelenkt ist, ist der Hebelarm des Angriffspunktes des Pendelrahmens am Kreiselgehäuse so gewählt, daß die durch die Beschleunigungsdrucke erzeugte Präzession den Kreisel genau oder sehr nahe an seine heue Gleichgewichtsstellung überführt. Durch das Ausschwingen des Kreiselsystems aus dem Lot ist aber dieser Hebelarm, der durch den wagerechten Abstand des Kupplungspunktes vom Lot durch die Kreiselmitte dargestellt wird, verändert worden. Demnach wird durch die aufgezwungene Schwingung auch die Größe der aus dem Beschleunigungsdruck resultierenden Präzession verändert und somit der Kompaß aus der gesuchten Gleichgewichtsstellung im Azimut abgelenkt.ίο Acceleration pressure on the pendulum frame. This acceleration pressure is transferred to the rotor housing through the articulated coupling and creates a precession in azimuth. For normal operating conditions, that is in the event that the gyro system in the plane of rotation of the gyro is not out of the Plumb is deflected, the lever arm is the point of application of the pendulum frame on the gyro housing chosen so that the precession generated by the acceleration pressures the Gyro exactly or very close to its current Equilibrium position transferred. By swinging the gyro system out of alignment but this lever arm, which by the horizontal distance of the coupling point from Plumb line represented by the center of the top has been changed. Accordingly, the Imposed oscillation also the size of the resulting from the acceleration pressure Precession changed and thus the compass out of the desired equilibrium position deflected in azimuth.
Kehrt sich die aufgezwungene Schwingung um, so kehrt sich auch die Abweichung des Kreiselsystems vom Lot um, und der Angriffspunkt der Kupplung zwischen, dem Pendelrahmen und dem Kreiselgehäuse verändert wieder seine Lage, und zwar .im umgekehrten Sinne mit Bezug auf-seine normale Lage zum Lot durch die Kreiselmitte." Gleichzeitig wechselt aber der Beschleunigungsdruck auf den Pendelrahmen sein Vorzeichen, und das Ergebnis ist daher eine Ablenkung des Kreisels von der gesuchten Gleichgewichtsstellung imIf the forced oscillation is reversed, the deviation of the is also reversed Gyro system from the perpendicular, and the point of application of the coupling between the pendulum frame and the gyro housing changed its position again, in the opposite sense with reference to its normal position to the Plumb through the center of the gyroscope. "At the same time, however, the acceleration pressure changes the pendulum frame its sign, and the result is therefore a deflection of the top of the desired equilibrium position in
selben Sinne. ·same sense. ·
Dieses störende Moment zu beseitigen, ist, der Zweck der Erfindung. Sie besteht darin,
daß der Angriffspunkt der Kupplung zwischen dem Pendelrahmen und dem Kreiselgehäuse
beweglich gemacht wird, und daß ein kleiner
Hilfskreisel vorgesehen wird,, welcher die Lage des Angriffspunktes mit Bezug auf das Lot
durch die Kreiselmitte konstant hält.
In der Zeichnung istEliminating this disturbing factor is the purpose of the invention. It consists in that the point of application of the coupling between the pendulum frame and the gyro housing is made movable, and that a small auxiliary gyro is provided, which keeps the position of the point of application constant with respect to the perpendicular through the center of the gyro.
In the drawing is
Fig. ι eine zum Teil in der Dehungsebene des Kreisels geschnittene Seitenansicht eines Kreiselkompasses nach der Erfindung.Fig. Ι a partly in the expansion plane of the gyro sectioned side view of a gyro compass according to the invention.
Fig. 2 ist eine Ansicht von rechts in Fig. 1, bei der einige Teile weggelassen sind.Fig. 2 is a right side view of Fig. 1; some parts are omitted.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der bloßgelegten Kupplung. ,3 is an enlarged view of the exposed one Coupling. ,
• Fig. 4 ist eine vergrößerte.. Ansicht, des Hilfskreisels. ,• Fig. 4 is an enlarged view of the auxiliary gyro. ,
Fig. 5N ist eine Einzelansicht der Lagerung des Pendels.Figure 5N is a detailed view of the bearing of the pendulum.
Fig. 6 ist ein Schaltungsschema. ,Fig. 6 is a circuit diagram. ,
Fig..'7 und 8 sind schematische Darstellungen verschieden pendelnder Kreiselsysteme.Fig. 7 and 8 are schematic representations of different oscillating gyro systems.
In den Fig. 7 und 8 stellt 9' den Kreisel und 9 das Kreiselgehäuse dar. Das Kreiselgehäuse 9· ist an einem Faden 11 aufgehängt gedacht. Will· man den wagerechten Abstand des Kupplungspunktes # vom Lot durch die Kreiselmitte, trotz der seitlichen Schwingungen des Kreisels in seiner Drehungsebene konstant halten, so. könnte man durch Hilfskreisel das ganze Kreiselsystem stabilisieren, wie dies Fig. 7 darstellt. Da das. Kreiselsystem eine verhältnismäßig große Masse darstellt, so wurden dazu Hilfskreisel von entsprechend großen Abmessungen und großer Masse nötig sein, so daß der Apparat sehr schwer und sperrig ausfallen würde. Im Gegensatz dazu verzichtet die Erfindung auf jede Stabilisierung des Kreiselsystems,' sondern stabilisiert bloß den Angriffspunkt des Pendelrahmens. Das Kreiselgehäüse kann dann beliebig ausschwingen, aber der Abstand des Angriffspunktes % von dem Mittellot bleibt unverändert, und das gekennzeichnete störende Drehungsmoment im Azimut kann daher nicht zustande kommen. ' ;: . ■■■;■■·■ ; ■ .'In FIGS. 7 and 8, 9 'represents the gyro and 9 the gyro housing. The gyro housing 9 is intended to be suspended from a thread 11. If the horizontal distance of the coupling point # from the perpendicular through the center of the top is to be kept constant despite the lateral oscillations of the top in its plane of rotation, then. one could stabilize the entire gyro system by means of auxiliary gyros, as shown in FIG. Since the gyroscope system represents a relatively large mass, auxiliary gyroscopes of correspondingly large dimensions and mass would be necessary, so that the apparatus would turn out to be very heavy and bulky. In contrast, the invention dispenses with any stabilization of the gyro system, but merely stabilizes the point of application of the pendulum frame. The gyro housing can then swing out at will, but the distance of the point of application % from the vertical perpendicular remains unchanged, and the identified disturbing turning moment in azimuth cannot therefore come about. '; : . ■■■; ■■ · ■ ; ■. '
Bei der dargestellten Ausführungsform trägt der wagerecht gelagerte, mit dem Kompaßhaus verbundene Ring 1 den üblichen Kardan- ring 2, in dem bei 3' ein Tragrahmen 3 lagert. Die Nabe dieses Tragrahmens 3 bildet ein Lager 4 für die Spindel 6 des Nachdrehrah- ■/ mens 5,. der in bekannter Weise derart angetrieben wird, daß er der scheinbaren Bewegung des Kreisels und des Gehäuses folgt. Der Nachdrehmotor erscheint links am Rahmen 5. Der Nachdrehrahmen 5 trägt die Rose 7, und in Lagern an seinem höchsten und tiefsten Punkt ist der Azimutring 8 drehbar geführt, der an einem dünnen Draht 11 in der hohlen Spindel 6 hängt. In Lagern 10 ist das Kreiselgehäuse 9 im Anzimutringe 8 drehbar. Am Nachdrehrahmen 5 hängt ein Pendel, das in Gestalt eines Bügels 12 die untere Hälfte des Ringes 5 umfaßt. Um den Aufhängungspunkt dieses Bügels 12 verschiedenen geographischen Breiten entsprechend verstellen zu können, wird er vorzugsweise in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise an dem äußeren Ring 5 verstellbar angebracht, so daß sein ballistisches Zehtrum in bezug auf den Kreisel veränderlich ist. Zu diesem Zwecke sind seine Zapfen 13 (Fig. 5) exzentrisch in einem im Ring 5 drehbaren Lager 14 angeordnet. Das Lager 14 trägt' eine Scheibe mit einer Breit en skala, nach der eingestellt wird. Durch Drehung 'des.In the embodiment shown, the horizontally mounted ring 1 connected to the compass house carries the usual cardan ring 2, in which a support frame 3 is stored at 3 '. The hub of this support frame 3 forms a bearing 4 for the spindle 6 of the Nachdrehrah- ■ / mens 5 ,. which is driven in a known manner in such a way that it of the apparent movement of the top and the housing follows. The post-rotation motor appears on the left on the frame 5. The rotating frame 5 carries the rose 7, and in bearings at its highest and lowest Point the azimuth ring 8 is rotatably guided, the one on a thin wire 11 in the hollow Spindle 6 is hanging. The gyro housing is in bearings 10 9 rotatable in the Anzimutringe 8. A pendulum hangs on the rotating frame 5, which is in Shape of a bracket 12, the lower half of the ring 5 comprises. Around the suspension point this bracket to be able to adjust 12 different geographical latitudes accordingly, it is preferably shown in FIG. 5 Way on the outer ring 5 adjustably attached so that its ballistic toe is variable with respect to the gyro. For this purpose, its pins are 13 (Fig. 5) arranged eccentrically in a bearing 14 rotatable in the ring 5. The camp 14 carries a disc with a wide scale, according to which the setting is made. By rotating the.
Claims (5)
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