DE1169685B

DE1169685B - Device for monitoring the vertical position of a gyro

Info

Publication number: DE1169685B
Application number: DEN7983A
Authority: DE
Inventors: Marius Eliza Huvers
Original assignee: Thales Nederland BV
Current assignee: Thales Nederland BV
Priority date: 1952-11-07
Filing date: 1953-11-07
Publication date: 1964-05-06

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: G Ol cBoarding school Kl .: G Ol c

Deutsche Kl.: 42 c-25/50 German class: 42 c -25/50

Nummer: 1169 685Number: 1169 685

Aktenzeichen: N 7983 IX b / 42 cFile number: N 7983 IX b / 42 c

Anmeldetag: 7. November 1953Filing date: November 7, 1953

Auslegetag: 6. Mai 1964Opening day: May 6, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung der Lotstellung eines Kreisels um wenigstens eine der Achsen, um die das Läufergehäuse sich einstellen kann. Diese Vorrichtung besteht aus einer elektrischen Röhrenlibelle, die um diese Achse schwenkend mit dem Läufergehäuse verbunden ist und deren durch einen Flüssigkeitstropfen oder eine Glasblase gebildetes Fühlelement sich in einem dämpfenden Medium bewegt, sowie einem Stützmotor, der durch ein der Lage des Fühlelementes gegenüber einem Anfangspunkt entsprechendes Schaltsignal gesteuert wird.The invention relates to a device for monitoring the plumb position of a gyroscope at least one of the axes around which the rotor housing can adjust. This device consists from an electric tubular vial, which is connected to the rotor housing in a pivoting manner about this axis and whose sensing element, formed by a drop of liquid or a glass bubble, is in a damping medium moves, as well as a support motor, which is driven by one of the position of the sensing element is controlled with respect to a starting point corresponding switching signal.

Auf das kardanisch aufgehängte Läufergehäuse eines Kreisels, z. B. eines Horizontkreisels, wirken infolge der unvermeidlichen Gleichgewichtsfehler sowie infolge der Lagerreibung der kardanischen Aufhängung Momente ein, wenn das Fahr- oder Flugzeug, auf dem das Kreiselgerät aufgestellt ist, schlingert oder stampft. Diese Momente geben Anlaß zu Präzessionsbewegungen, welche auf die Dauer die Figurenachse des Kreisels veranlassen, die richtige Lotstellung zu verlassen. Zur Korrektur des auf diese Weise entstehenden Fehlers wird der Vergleich der Lage des Kreisels mit der Lage von auf die Schwerkraft ansprechenden Geräten benutzt, die für das laufende Anzeigen des Lots ungeeignet sind, weil sie sofort auf horizontale Beschleunigungen ansprechen und deshalb momentan das Scheinlot anzeigen. Im Durchschnitt genommen zeigen diese Geräte in einer längeren Periode jedoch das wahre Lot an, und da die Korrekturbewegungen eines Kreisels sehr träge verlaufen, sind sie zur Steuerung einer Korrekturvorrichtung eines Kreisels durchaus geeignet.On the gimbal-mounted rotor housing of a gyro, z. B. a horizon gyro act as a result of the inevitable balance errors and as a result of the bearing friction of the cardanic suspension Moments when the vehicle or airplane on which the gyro is set up lurches or stamps. These moments give rise to precession movements, which in the long run Make the figure axis of the gyro to leave the correct plumb position. To correct the on this The error that arises is the comparison of the position of the top with the position of gravity appealing devices are used that are unsuitable for the ongoing display of the lot because they respond immediately to horizontal accelerations and therefore momentarily display the dummy plumb bob. in the On average, however, these devices show the true plumb bob over a longer period, and there the corrective movements of a gyro are very sluggish, they are used to control a corrective device a gyroscope quite suitable.

Ein Beispiel einer derartigen Korrekturvorrichtung zeigt der bekannte Sperryhorizont, dessen Gehäuse vier Düsenöffnungen besitzt, aus denen Druckluft ausgeblasen wird und die durch vier kleine Pendel entsprechend ihrer jeweiligen Stellung mehr oder weniger verschlossen werden. Dadurch treten Reaktionskräfte auf, welche eine Präzessionsbewegung zur Korrektur der Lage einleiten.An example of such a correction device is shown by the known Sperryhorizont, its housing has four nozzle openings from which compressed air is blown and which are driven by four small pendulums are more or less closed depending on their respective position. This creates reaction forces which initiate a precession movement to correct the position.

Es ist auch ein Horizontkreisel bekannt, bei dem die Stellungen des Gehäuses und eines Pendels mittels einer Induktionsvorrichtung verglichen werden, deren Ausgangsspannungen gegeneinander geschaltet sind und sich bei einer richtigen relativen Lage gegenseitig aufheben, doch bei nicht entsprechenden Lagen eine resultierende Spannung ergeben, die einen Stützmotor veranlaßt, ein zur Korrektur geeignetes Moment auf das Kreiselgehäuse auszuüben.There is also a horizon gyro known in which the positions of the housing and a pendulum means an induction device are compared, the output voltages switched against each other and cancel each other out in a correct relative position, but in an inappropriate one Lay a resulting voltage that causes a support motor, a suitable for correction Moment on the gyro housing.

Es ist auch bekannt, auf dem Kreiselgehäuse und gegebenenfalls auch auf dem Ring der kardanischen Vorrichtung zur Überwachung der Lotstellung
eines KreiselsIt is also known on the gyro housing and, if necessary, also on the ring of the cardanic device for monitoring the plumb position
a gyro

Anmelder:Applicant:

N.V. Hollandse Signaalapparaten, Hengelo
(Niederlande)NV Hollandse Signalapparaten, Hengelo
(Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. W. Scherrmann, Patentanwalt,Dipl.-Ing. W. Scherrmann, patent attorney,

Eßlingen/Neckar, Fabrikstr. 9Eßlingen / Neckar, Fabrikstr. 9

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Marius Eliza Huvers, Hengelo (Niederlande)Marius Eliza Huvers, Hengelo (Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 7. November 1952 (173 651) --Netherlands of November 7, 1952 (173 651) -

Aufhängung Kontaktlibellen anzubringen, welche bei unrichtiger Stellung Stromkreise schließen, die das Einschalten von Stützmotoren veranlassen.To attach contact vials, which, if incorrectly positioned, close circuits that cause the Have support motors switched on.

Die obenerwähnten Korrekturvorrichtungen werden richtig arbeiten, solange die auf die Schwerkraft ansprechenden Geräte keinen horizontalen Beschleunigungen ausgesetzt sind. Dies wird z. B. bei Aufstellung auf einem schlingernden Schiff der Fall sein, wenn die Geräte sich in der Achse des Schlingerns befinden. Eine solche Aufstellung ist jedoch schwer zu verwirklichen, unter anderem infolge des wechselnden Beladungszustandes des Schiffes.The corrective devices mentioned above will work properly as long as those are gravity responsive Devices are not exposed to horizontal accelerations. This is z. B. when setting up be the case on a lurching ship when the equipment is in the axis of the lurching are located. However, such a list is difficult to achieve, partly because of the changing loading condition of the ship.

Treten jedoch Horizontalbeschleunigungen auf, so übt die Korrekturvorrichtung auch bei richtiger Lage des Kreisels Momente auf den Kreisel aus, solange eine genügend große Horizontalbeschleunigung in der entsprechenden Richtung besteht, während bei unrichtiger Lage die Korrektur von diesen Beschleunigungen beinflußt wird, weil die auf die Schwerkraft ansprechenden Geräte sich nach dem Scheinlot einstellen. However, if horizontal accelerations occur, the correction device also exercises when the position is correct of the gyro, as long as a sufficiently large horizontal acceleration in the corresponding direction exists, while in the case of an incorrect position the correction of these accelerations is influenced because the devices responding to gravity adjust themselves after the dummy solder.

Trotzdem werden auch beim Auftreten von Horizontalbeschleunigungen wegen der kleinen Aufrichtgeschwindigkeit des Kreisels bei gutem Gleichgewicht des Kreiselgehäuses die Fehler innerhalb zulässiger Grenzen bleiben, wenn nur die Dauer des Schwingungsperiodenteiles, währenddessen die Beschleunigung die eine Richtung aufweist, der Dauer des Schwingungsperiodenteiles, wähenddessen die Beschleunigung die andere Richtung aufweist, gleich ist. Zwar wird der Kreisel dann leicht pendeln, da,Nevertheless, even when horizontal accelerations occur because of the small erecting speed of the gyroscope with a good balance of the gyro housing the errors within permissible Limits remain if only the duration of the oscillation period part, while the acceleration which has one direction, the duration of the oscillation period part, while the acceleration the other direction is the same. The top will then swing slightly because,

4M 588/1304M 588/130

3 43 4

solange eine Horizontalbeschleunigung genügender mentes und der Lage der Schaltelektroden, daß dasas long as a horizontal acceleration of sufficient mentes and the position of the switching electrodes that the

Größe in einer bestimmten Richtung besteht, ein Schaltsignal längs des ganzen, vom AnfangspunktSize in a certain direction, a switching signal along the whole, from the starting point

Korrektionsmoment in entsprechender Richtung auf gerechneten Laufweges des Fühlelementes sein Vor-Correction torque in the corresponding direction on the calculated path of the sensing element

den Kreisel ausgeübt wird, doch wird die Amplitude zeichen nicht ändert.the gyro is exercised, but the amplitude sign does not change.

der Pendelschwingung des Kreisels in der Regel noch 5 Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß, zulässig sein, weil die Kreiselgeräte so gebaut sind, nachdem ein Punkt eines unsymmetrisch schwindaß die Aufrichtgeschwindigkeit klein ist, während genden Schiffes mindestens eine oder aber doch mehjedoch die Dauer einer Schwingungsperiode des rere vollständige Schwingungen ausgeführt hat, die Fahrzeugs ziemlich kurz ist, z. B. 8 bis 15 Sekunden Geschwindigkeit dieses Punktes wieder einmal den bei einem Hochseeschiff beträgt. Die Pendelschwin- io gleichen Wert haben wird und daß demzufolge das gung des Kreisels wird um die richtige Lage herum Zeitintegral der Beschleunigung und also auch der ausgeführt, weil das Integral der Korrektur über eine auf einen dieser Beschleunigung unterworfenen Gevollständige Schwingungsperiode Null ist. genstand ausgeübten Kraft Null sein muß.the pendulum oscillation of the top as a rule 5 The invention is based on the consideration that, be admissible because the gyroscopes are built after a point of an asymmetrical fading the righting speed is small, but at least one or more while the ship is moving the duration of an oscillation period of the rere has carried out complete oscillations that Vehicle is quite short, e.g. B. 8 to 15 seconds speed of this point again in the case of an ocean-going ship. The oscillation of the pendulum will have the same value and that consequently the movement of the gyro becomes the time integral of the acceleration around the correct position and therefore also the executed because the integral of the correction over a complete subject to one of this acceleration Oscillation period is zero. object exerted force must be zero.

Ganz anders steht es, wenn die Dauer der Schwin- Die genaue Wirkungsweise der erfindungsgemäßen gungsperiodenteile, in denen Horizontalbeschleuni- 15 Vorrichtung, die es ihr gestattet, die Lagefehler des gungen in entgegengesetzten Richtungen auftreten, Kreisels niedriger zu halten als die bekannten Vornicht gleich sind. Derartige Schwingungen, die im richtungen, wird an Hand des ersten Ausführungsweiteren unsymmetrische Schwingungen genannt beispieles ausführlich erörtert werden, werden, treten bei Schiffen häufig auf. Das Zeitinte- Experimente bestätigen die theoretischen Erwargral der Korrektur ist dann, wenn der Kreisel das 20 tungen.It is quite different when the duration of the Schwin- The exact mode of action of the invention gungsperiodenteile in which horizontal acceleration 15 device that allows her to detect the positional errors of the tings occur in opposite directions to keep the gyro lower than the known Vornicht are the same. Such vibrations, in the directions, will be further explained on the basis of the first embodiment asymmetrical oscillations called examples are discussed in detail, are common on ships. The Zeitinte experiments confirm the theoretical Erwargral the correction is when the gyroscope turns 20.

wahre Lot anzeigt, nicht mehr Null. Es tritt ein Besondere Schwierigkeiten treten allerdings bei der resultierendes Korrekturmoment auf, das den Kreisel Vorrichtung gemäß der Erfindung auf, wenn das aus dem wahren Lot zu bringen versucht. Das Mo- Kreiselgerät zentrifugalen Beschleunigungen unterment verschwindet erst, wenn der Kreisel derart worfen wird. Dies wird der Fall sein, wenn das Fahrschräg steht, daß der Einfluß der unsymmetrischen 25 oder Flugzeug, auf dem das Kreiselgerät aufgestellt Schwingungen von dem Einfluß der schrägen Stel- ist, sich in einer Kurve bewegt. Die Vorrichtung zur lung kompensiert wird und die Kontaktschließungs- Bestimmung der Richtung der Schwerkraft stellt sich zeiten für beide Korrekturrichtungen wieder gleich dann entsprechend dem Scheinlot ein und versucht sind. demzufolge, den Kreisel in eine falsche Lage zutrue plumb line, no longer zero. A particular difficulty does arise, however, when resulting correction torque on the gyro device according to the invention when the Trying to get out of whack. The Mo gyroscope is subject to centrifugal accelerations only disappears when the top is thrown like this. This will be the case when the driving incline stands that the influence of the asymmetrical 25 or plane on which the gyro is placed Vibrations from the influence of the slant is moving in a curve. The device for ment is compensated and the contact closure determination of the direction of gravity arises time for both directions of correction again according to the dummy plumb bob and try are. consequently, put the top in the wrong position

Ähnliche Fehler treten auf, wenn das Gleich- 30 bringen. Um dem vorzubeugen, wird bei bekannten gewicht des Läufergehäuses um die Achsen der Kreiselgeräten der Kreisel während der Bewegung in kardanischen Aufhängung herum gestört ist. Das einer Kurve vorübergehend dem Einfluß der Korrek-Beibehalten des Gleichgewichtes wird dadurch er- turvorrichtung entzogen, wozu ein spezielles Kreiselschwert, daß der Antriebsmotor des Kreisels das Ge- gerät, Wendekreisel genannt, das auf die Drehung häuse erwärmt und diese Erwärmung meistens erst 35 bei der Kurvenbewegung anspricht, beispielsweise nach mehreren Stunden zu einer konstanten Tempe- Kontakte steuert, welche die Energiezufuhr zu den raturverteilung und den dazugehörenden Ausdeh- Vorrichtungen, welche die Momente zur Korrektur nungen führt. Der Stützmotor soll in diesem Falle des Kreiselstandes erzeugen, abschalten. Diese Maßein Moment von solcher Richtung und Größe aus- nähme ist unzweckmäßig, wenn eine integrierende üben, daß das aus dem fehlenden Gleichgewicht 40 Korrekturvorrichtung Verwendung findet, weil diese resultierende Moment zumindest im Durchschnitt auch die Zentrifugalbeschleunigung integrieren wird, kompensiert wird. Das ist auf einem schlingernden so daß das Fühlelement sich nach der Beendigung Schiff nur möglich, wenn die Kontaktschließungs- der Kurve in der Nähe des Endes oder sogar am zeiten nach beiden Seiten hin nicht gleich sind, wozu Ende des Libellenrohres befindet und infolge der bei einer symmetrischen Schwingung eine Schrägstel- 45 trägen integrierenden Wirkung erst nach längerer lung des Kreisels notwendig ist. Diese Schrägstellung Zeit der Anfangspunkt wieder erreicht wird. Deshalb muß ziemlich bedeutend sein, weil der Stützmotor besteht bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach abwechselnd ein Moment in beiden Richtungen aus- dem Verschwinden der Zentrifugalbeschleunigung übt, so daß das mittlere Moment ziemlich weit unter länger ein nicht von der Kreisellage erfordertes, den dem Höchsmoment bleibt und dazu noch das Höchst- 50 Kreisel aus der richtigen Lage treibendes Moment moment ziemlich niedrig gewählt werden muß, damit als bei nicht integrierenden Vorrichtungen. Gemäß die Korrekturvorrichtung keine Pendelungen zu einer Weiterbildung der Erfindung kann dieser großer Amplitude der Bewegung des Kreisels über- Mangel durch die an Hand von F i g. 4 beschrielagert, wenn das Kreiselgerät Bewegungen mit Hori- benen Maßnahmen behoben werden, zontalbeschleunigungen ausführt. 55 In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele derSimilar errors occur when bringing the equals. In order to prevent this, known weight of the rotor casing around the axes of the gyroscopes of the gyroscopes during movement in gimbal around is disturbed. That a curve temporarily the influence of the correct-maintaining the equilibrium is thereby removed, including a special spinning sword, that the drive motor of the gyro is the device, called the turning gyro, which acts on the rotation housing is heated and this heating usually does not respond until 35 when cornering, for example after several hours to a constant tempe- controls which the energy supply to the contacts temperature distribution and the associated expansion devices, which the moments for correction leads. In this case, the support motor is supposed to generate the gyro stand, switch off. This measure A moment of such direction and magnitude is inexpedient if it is an integrating one practice that the correction device from the lack of balance 40 is used because this resulting moment will also integrate the centrifugal acceleration, at least on average, is compensated. That is on a lurching so that the sensing element moves after the termination Ship only possible when the contact closure of the curve is near the end or even at times are not the same on both sides, for which purpose the end of the dragonfly tube is and as a result of the in the case of a symmetrical oscillation, a slanting 45 integrating effect only after a longer period of time development of the gyro is necessary. This inclination time the starting point is reached again. That's why must be quite significant because the support motor is in accordance with the device according to the invention alternately a moment in both directions from the disappearance of the centrifugal acceleration practices so that the middle moment is far below a long one not required by the gyro position The maximum torque remains and in addition the maximum torque that drives 50 gyroscopes out of the correct position moment must be chosen quite low, so as with non-integrating devices. According to the correction device does not have any oscillations to a further development of the invention large amplitude of the movement of the gyro over deficiency due to the on hand of F i g. 4 studded, if the gyroscope movements are corrected with hori- zontal measures, zontal accelerations. 55 In the drawing, exemplary embodiments of the

Zweck der Erfindung ist, sowohl den Einfluß von Erfindung dargestellt. Es zeigenThe purpose of the invention is to show both the influence of the invention. Show it

unsymmetrischen Schwingungen als auch den Einfluß F i g. 1 und 2 zwei Vorrichtungen gemäß der Er-asymmetrical oscillations as well as the influence F i g. 1 and 2 two devices according to the

eines fehlenden Gleichgewichtes wesentlich zu ver- findung in verschiedenen Ausführungsformen ima lack of equilibrium essentially to be found in various embodiments in the

ringern. axialen Schnitt in einer Seitenansicht,wrestle. axial section in a side view,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekenn- 60 F i g. 3 eine Anzahl weiterer AusführungsformenThe device according to the invention is shown in FIG. 3 shows a number of further embodiments

zeichnet durch eine derartige Bemessung der Länge der Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 in sche-characterized by such a dimensioning of the length of the devices according to FIGS. 1 and 2 in schematic

und des Querschnittes des Libellenrohres, der Menge matischer Darstellung undand the cross-section of the dragonfly tube, the amount of matic representation and

und der Viskosität des Dämpfungsmediums, der Ab- F i g. 4 ein Gerät, um das Integrieren zentrifugaler messungen des Fühlelementes und der Aufricht- Beschleunigungen bei den erfindungsgemäßen Vorgeschwindigkeit des Kreisels, daß das Fühlelement 65 richtungen zu-verhindern.and the viscosity of the damping medium, the Ab- F i g. 4 a device to integrate centrifugal measurements of the sensing element and the righting accelerations at the previous speed according to the invention of the gyro that the sensing element 65 directions to prevent.

unter normalen Betriebsbedingungen die äußeren Die F i g. 1 und 2 zeigen zwei erfindungsgemäße in-under normal operating conditions the external Die F i g. 1 and 2 show two inventive

Enden des Libellenrohres nicht erreicht, sowie durch tegrierende Röhrenlibellen zusammen mit den ange-Ends of the vial tube not reached, as well as by integrating tubular vials together with the attached

eine derartige Bemessung der Länge des Fühlele- schlossenen Relais zur Einschaltung der Steuerspan-such a dimensioning of the length of the sensor-closed relay for switching on the control voltage

nung für den Stützmotor. Zwei derartige Libellen sind z. B. auf dem Läufergehäuse senkrecht zu den Achsen der kardanischen Aufhängung des Kreisels befestigt, um Abweichungen von dem Lot bezüglich dieser Achsen festzustellen. Man könnte auch eine dieser Libellen auf dem Läufergehäuse und eine auf dem Ring der kardanischen Aufhängung befestigen.tion for the support motor. Two such dragonflies are z. B. on the rotor housing perpendicular to the Axes of the gimbal mounting of the gyroscope attached to deviations from the perpendicular relative to to determine these axes. You could also have one of these dragonflies on the runner housing and one on it attach to the ring of the cardanic suspension.

In F i g. 1 ist 101 ein elektrisch nicht leitfähiges, an den Enden geschlossenes Rohr. Es enthält eine lange feste Bodenelektrode 104 und zwei dieser Elektrode parallele Stabelektroden 105 und 106. Auf der Bodenelektrode liegt ein Quecksilbertropfen, der solche Abmessungen aufweist, daß er bei der geringsten Lageänderung der Libelle eine der Stabelektroden 105, 106 elektrisch mit der Bodenelektrode 104 verbindet, was zur Folge hat, daß von einem Relais 107 oder 108 ein Stützmotor des Kreisels mit entsprechender Drehrichtung eingeschaltet wird. Der von dem Quecksilbertropfen 103 frei gelassene Teil des Rohres 101 ist mit einer elektrisch isolierenden Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Dadurch erhält bei passender Wahl der Abmessungen der Tropfen 103 eine Geschwindigkeit, die praktisch den Kräften, die in der Richtung des Rohres 101 auf ihm einwirken, proportional ist. Wäre das Rohr 101 gerade, so würden auf den Tropfen 103, abgesehen von den hydraulischen Kräften und der Flüssigkeitsreibung, nur von den Horizontalbescheunigungen herrührende, diesen Beschleunigungen proportionale Kräfte sowie eine Komponente der Schwerkraft einwirken, die durch die Abweichung zwischen der Lage des Kreisels und dem wahren Lot bestimmt ist.In Fig. 1, 101 is an electrically non-conductive tube which is closed at the ends. It includes a long solid bottom electrode 104 and two rod electrodes 105 and 106 parallel to this electrode Bottom electrode is a drop of mercury, which has such dimensions that it is the smallest Change of position of the level one of the rod electrodes 105, 106 electrically with the bottom electrode 104 connects, which has the consequence that a relay 107 or 108, a support motor of the gyro with corresponding direction of rotation is switched on. The part released from the mercury drop 103 of the pipe 101 is filled with an electrically insulating damping liquid. This receives at appropriate choice of the dimensions of the drops 103 a speed that practically the forces that acting on it in the direction of the tube 101 is proportional. If the pipe 101 were straight, so would on the drop 103, apart from the hydraulic forces and the fluid friction, only forces proportional to these accelerations resulting from the horizontal accelerations as well as a component of gravity acting due to the deviation between the location of the Gyro and the true plumb line.

Die gesamte, auf den Tropfen 103 einwirkende Kraft und die dieser Kraft proportionale Geschwindigkeit werden demnach einer Zeitintegration unterzogen. Das Zeitintegral dieser Größe ist die jeweilige Stellungsänderung des Tropfens, die das Schließen von Kontakten zur Folge hat.The total force acting on the drop 103 and the speed proportional to this force are therefore subjected to a time integration. The time integral of this quantity is the respective one Change in position of the drop, which causes contacts to close.

Die vorteilhafte Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 wird untenstehend erklärt. Für die weiteren, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele gelten, wie ohne Mühe einzusehen ist, ähnliche Überlegungen.The advantageous mode of operation of the embodiment according to FIG. 1 is explained below. For the other exemplary embodiments shown in the drawing apply, as can be seen without difficulty, similar considerations.

Auch in dem Fall, daß ein Schiff willkürliche unsymmetrische Schwingungen ausführt, d. h. Schwingungen, bei denen die Beschleunigung nicht während gleicher Zeitabschnitte entgegengesetzte Richtungen hat, wird, nachdem eine vollständige Schwingung ausgeführt ist, oder jedenfalls, nachdem eine Anzahl vollständiger Schwingungen ausgeführt sind, ein willkürlicher Punkt des Schiffes wieder die ursprüngliche Geschwindigkeit aufweisen.Also in the event that a ship is performing arbitrary asymmetrical oscillations, i. H. Vibrations, in which the acceleration does not occur in opposite directions during the same periods of time after a complete oscillation has been carried out, or at least after a number full oscillations are executed, an arbitrary point of the ship restores the original Have speed.

Infolgedessen ist für jeden Punkt des Schiffes das Zeitintegral der Beschleunigung über eine vollständige Schwingung oder über eine Anzahl vollständiger Schwingungen und damit auch das Zeitintegral der infolge dieser Beschleunigungen auf eine sich in diesem Punkt befindliche Masse ausgeübten Kräfte Null. Von Interesse ist die Bewegung des Tropfens 103 unter der Einwirkung dieser Kräfte. Der Tropfen 103 wird, solange er das Ende des Rohres 101 noch nicht erreicht hat, sich in der Richtung der auf ihn einwirkenden resultierenden Kraft bewegen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, von der näherungsweise angenommen werden darf, daß sie dieser Kraft und demnach der Beschleunigung proportional ist. Auch das Zeitintegral dieser Geschwindigkeit, das ist der vom Tropfen während einer vollständigen Schwingung zurückgelegte Weg, wird demnach Null sein. Der Tropfen bewegt sich unter dem Einfluß dieser Kräfte bzw. Beschleunigungen, also über eine unveränderliche Strecke hin und her. Wäre das Rohr 101 gerade und horizontal und überdies genügend lang, so könnte diese Strecke im Rohr eine an sich willkürliche unveränderte Lage haben. Die Änderung der Bewegungsrichtung findet, abgesehen von der geringen Trägheit der Flüssigkeit, immer statt, wenn die Beschleunigung ihre Richtung wechselt. Hin- und Rückweg werden also nicht in gleich langen Zeitabschnitten zurückgelegt. Es ist aber wohl zu erwarten, daß sowohl die Hinbewegung als auch die Zurückbewegung symetrisch in bezug auf die Mitte des Schwingungsbogens ausgeführt werden. Die Ursachen der Unsymmetrie, wie Schlagseite und Wind, beeinflussen hauptsächlich nur die Umkehrpunkte der Beschleunigung und nicht die Umkehrpunkte der Geschwindigkeit.As a result, for every point on the ship, the time integral of the acceleration is over a complete one Oscillation or a number of complete oscillations and thus also the time integral of forces exerted on a mass at this point as a result of these accelerations Zero. The movement of the drop 103 under the action of these forces is of interest. The drop 103 will, as long as he has not yet reached the end of the tube 101, move in the direction of the one on him acting resulting force move, at a speed of the approximate it can be assumed that it is proportional to this force and therefore to the acceleration. Also the time integral of this speed, that is that of the drop during a complete one Oscillation covered distance will therefore be zero. The drop moves under the influence these forces or accelerations, i.e. back and forth over an unchangeable distance. Would be the pipe 101 straight and horizontal and, moreover, sufficiently long, this stretch in the pipe could be one in itself have arbitrary unchanged position. The change in direction of movement takes place, apart from the minor one Inertia of the liquid, always taking place when the acceleration changes direction. There and The way back is therefore not covered in equally long periods of time. But it is to be expected that both the forward movement and the return movement are symmetrical with respect to the center of the oscillation arc. The causes of the asymmetry, such as list and wind, mainly only influence the turning points of the acceleration and not the turning points of the Speed.

Bewegt sich der Tropfen 103 zufälligerweise symmetrisch in bezug auf die Kontakte 105, 106 in dem Rohr 101 hin und her, so werden die beiden Kontakte 105, 106 während gleicher Zeitintervalle geschlossen bleiben, so daß auch während gleicher Zeitintervalle entgegengesetzte Präzessionen erzeugende Kräfte an dem Kreisel angreifen werden, der dann, abgesehen von Schwingungen mit kleiner Amplitude, in der erreichten Stellung verharrt. Steht beim Einschalten des Kreiselgerätes das Rohr 101 nicht horizontal, so befindet sich der Tropfen 103 an der tiefer liegenden Seite des Rohres 101, wo er das Einschalten eines Stützmotors des Kreisels in der erforderlichen Richtung veranlaßt, so daß der Kreisel sich allmählich entsprechend dem wahren Lot einstellen und schließlich sogar dieses Lot überschreiten wird. Dabei verschiebt sich der Tropfen 103 nach der Mitte des Rohres 101 zu, so daß der Stützmotor abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen eingeschaltet wird und schließlich sogar ein resultierendes Moment in umgekehrter Richtung entsteht, das den Kreisel wieder in das wahre Lot zurückdreht.If the drop 103 happens to move symmetrically with respect to the contacts 105, 106 in the Tube 101 back and forth, the two contacts 105, 106 are closed during the same time intervals remain, so that opposing precessions are generated even during the same time intervals Forces on the gyro will attack, which then, apart from vibrations with smaller Amplitude, remains in the position reached. If the tube 101 is stationary when the gyro is switched on is not horizontal, the drop 103 is on the lower-lying side of the pipe 101, where it does Switching on a support motor of the gyro in the required direction caused so that the gyro gradually adjust to the true perpendicular and eventually even exceed this perpendicular will. The drop 103 moves towards the center of the tube 101, so that the support motor is switched on alternately in opposite directions and finally even a resulting one Moment in the opposite direction arises, which turns the top back into the true perpendicular.

Wie oben ausgeführt, wird auch eine erfindungsgemäße Lageüberwachungsvorrichtung mit einem geraden Rohr 101 das Kreiselgerät gemäß dem wahren Lot einstellen, wobei die Trägheitswirkung der Vorrichtung das Labilwerden verhindert. Der Tropfen 103 befindet sich jedoch in seiner richtigen Mittellage im indifferenten Gleichgewicht. Obwohl der Tropfen 103 beim Verlassen dieser Lage sich ziemlich träge bewegt, hat ein Kreisel mit einem geraden Korrektionsrohr doch noch die Neigung, von der Korrektionsvorrichtung gesteuert, schwache Pendelungen um das wahre Lot auszuführen. Außerdem ist es leicht möglich, daß bei einem Kreisel mit einem geraden Korrektionsrohr und in bezug auf das wahre Lot richtig eingestellten Kreise beim plötzlichen Auftreten unsymmetrischer anstatt symmetrischer Schwingungen der Tropfen 103 trotz der richtigen Stellung des Kreisels aus der Rohrmitte auswandern wird, so daß der Kreisel, um den Tropfen 103 wieder in die richtige Lage zurückzubringen, vorübergehend die eigene richtige Lage in bezug auf das wahre Lot verlassen muß. Diesen Schwierigkeiten kann dadurch vorgebeugt werden, daß man das Rohr 101 in der Mitte um einen kleinen Winkel ß, der nur wenige Bogenminuten auszumachen braucht, in eine derartige Richtung knickt, daß der Tropfen 103 bei richtiger Stellung des Kreisels und fehlender horizontalerAs stated above, a position monitoring device according to the invention with a straight pipe 101 will also set the gyro according to the true perpendicular, the inertia effect of the device preventing the device from becoming unstable. However, the drop 103 is in its correct central position in indifferent equilibrium. Although the drop 103 moves rather sluggishly when it leaves this position, a gyroscope with a straight correction tube still has the tendency, controlled by the correction device, to perform weak oscillations around the true perpendicular. In addition, it is easily possible that in the case of a gyro with a straight correction tube and circles correctly adjusted with respect to the true perpendicular, if asymmetrical instead of symmetrical oscillations suddenly appear, the drops 103 will migrate out of the center of the tube despite the correct position of the gyro, so that the gyro in order to bring the drop 103 back into the correct position, has to temporarily leave its own correct position in relation to the true perpendicular. These difficulties can be prevented by bending the tube 101 in the middle at a small angle β, which only needs to be made out a few minutes of arc, in such a direction that the drop 103 with the correct position of the gyro and not being horizontal

Beschleunigung die Neigung hat, sich in die Mitte zwischen den Steuerkontakten 105, 106 einzustellen. Acceleration has the tendency to adjust itself in the middle between the control contacts 105, 106.

Hat ein Kreisel mit einer solchen Lageüberwachungsvorrichtung die richtige Lage in bezug auf das wahre Lot und fängt das das Kreiselgerät tragende Schiff an, unsymmetrische Schwingungen auszuführen, so wird der Tropfen 103 vielleicht anfänglich wohl seine Lage in der Mitte des Rohres 101 verlassen und sich in dem Bereich eines anderen Punktes hin- und herbewegen, so daß vorübergehend ein unerwünschtes und nicht erforderliches resultierendes Moment auf den Kreisel einwirken wird; den Kräften der Trägheit bleibt jedoch die Richtkraft des Knickes überlagert, die den Tropfen 103 veranlaßt, ohne daß der Kreisel seine richtige Lage zu verlassen brauchte, sich derart einzustellen, daß er seine Bewegungen um die Rohrmitte herum ausführt; bei dieser Tropfenbewegung übt der Stützmotor kein resultierendes Moment auf den Kreisel aus.Has a gyro with such a position monitoring device the correct position in relation to the true perpendicular and the ship carrying the gyro begins to carry out asymmetrical oscillations, so the drop 103 will perhaps initially leave its position in the middle of the tube 101 and move back and forth in the area of another point so that temporarily an undesirable and unnecessary resultant moment will act on the gyro; the Forces of inertia, however, the directional force of the kink remains superimposed, which causes the drop 103, without the top having to leave its correct position, adjusting itself in such a way that it can move executes around the center of the pipe; with this drop movement, the support motor does not exert a resultant Take a moment at the top.

Steht der Kreisel aber, z. B. infolge fehlenden Gleichgewichtes, schräg, und treten symmetrische oder unsymmetrische Schwingungen auf, so werden die Schließungszeiten der Kontakte 105,106 ungleich lang, und es wird ein schwaches Moment zur Verbesserung der Lage ausgeübt. Steht der Kreisel derart schräg, daß ein Ende des Rohres 101 nach unten gerichtet ist, so wird der Tropfen 103 zu diesem Ende des Rohres getrieben, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die der an ihm angreifenden Komponente der Schwerkraft proportional ist. Hierbei legt er einen Weg zurück, der dem Zeitintegral dieser Geschwindigkeit und damit auch der genannten Komponente proportional ist. Dieser Weg kann nach längerer Zeit, auch wenn die Komponente der Schwerkraft klein ist, so groß werden, daß der Kontakt an einer Seite geschlossen bleibt, auch wenn Schwingungen mit Horizontalbeschleunigungen auftreten und obwohl der Kreisel nur wenig mehr als um die Hälfte des von den beiden Rohrhälften eingeschlossenen Winkels aus dem wahren Lot gedreht ist. Die erfindungsgemäße Lageüberwachungsvorrichtung ermöglicht es demnach dem Stützmotor, bei einer sehr kleinen Winkelabweichung des Kreisels die Folgen eines mangelnden Gleichgewichtes des Kreisels zu beheben, wenn nur das Stützmotor-Antriebsmoment größer ist als das infolge des fehlenden Gleichgewichtes auftretende Moment.But if the top is, z. B. due to a lack of equilibrium, obliquely, and occur symmetrically or asymmetrical oscillations, the closing times of the contacts 105, 106 become unequal long, and a weak moment is exercised to improve the situation. Is the top like this obliquely that one end of the tube 101 is directed downwards, the drop 103 becomes this End of the pipe driven, at a speed that of the attacking component proportional to gravity. In doing so, it covers a distance that is the time integral of this speed and is therefore proportional to the component mentioned. This path can take a long time, even if the component of the Gravity is small, so large that the contact on one side remains closed, even if Vibrations with horizontal accelerations occur and although the gyro is only little more than rotated by half of the angle enclosed by the two tube halves from the true perpendicular is. The position monitoring device according to the invention therefore enables the support motor to a very small angular deviation of the gyro the consequences of an imbalance of the To fix gyroscope, if only the support motor drive torque is greater than that due to the missing Equilibrium Occurring Moment.

In dieser Hinsicht übertrifft die erfindungsgemäße Lageüberwachungsvorrichtung die bekannten, nicht integrierenden Vorrichtungen, bei denen das Fühlelement auch bei ziemlich starker Schrägstellung von den horizontalen Beschleunigungskräften hin- und hergetrieben wird, so daß der Stützmotor abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen eingeschaltet wird und in jeder Schwingungsperiode nur während ziemlich kurzer Zeit ein resultierendes Element in der erforderlichen Richtung ausüben kann.In this respect, the position monitoring device according to the invention does not exceed the known ones integrating devices in which the sensing element even with a fairly strong inclination of the horizontal acceleration forces is driven back and forth, so that the support motor alternately is switched on in opposite directions and in each oscillation period only can exert a resulting element in the required direction in a fairly short period of time.

Die Viskosität der Flüssigkeit 102, der Querschnitt und die Länge des Rohres 101 und die Größe des Tropfens 103 werden derart gewählt, daß die unter normalen Betriebsbedingungen auftretenden Beschleunigungen und Lageabweichungen des Kreisels den Tropfen 103 nicht an das Ende des Rohres 101 bringen können, da beim Erreichen dieses Endes die Integration aufhören würde.The viscosity of the liquid 102, the cross-section and length of the tube 101 and the size of the Drops 103 are chosen so that the accelerations occurring under normal operating conditions and positional deviations of the gyroscope do not push the drop 103 to the end of the tube 101 can bring, since if this end is reached the integration would cease.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß das Rohr 101 aus zwei geraden Teilen besteht. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist nicht merklich schlechter, wenn das Rohr über seine ganze Länge gebogen ist. Ein vollkommen ideal scharfer Knick wäre auch wohl nicht ausführbar.It is not absolutely necessary that the pipe 101 consists of two straight parts. The mode of action the device is not noticeably worse when the tube is bent over its entire length. A perfectly perfectly sharp kink would also probably not be feasible.

Auch könnte man grundsätzlich die Dämpfungsflüssigkeit 102 fortlassen und mit einer Gasdämpfung arbeiten, was jedoch wegen der größeren Geschwindigkeit des Tropfens 103 ein unerwünscht langes Rohr 101 erforderlich machen würde. GleichfallsIn principle, the damping liquid 102 could also be omitted and with gas damping work, which is, however, an undesirably long time because of the greater speed of the drop 103 Pipe 101 would require. Likewise

ίο könnte der Tropfen 103 aus einer anderen elektrisch leitenden Flüssigkeit als Quecksilber bestehen.ίο could the drop 103 from another electric conductive liquid as mercury.

Ein gewisser Nachteil des beschriebenen Ausführungsbeispiels besteht darin, daß das Rohr zwei Flüssigkeiten enthalten muß, die mit großer Sorgfalt auszuwählen sind, damit ihre Eigenschaften sich nicht durch gegenseitige chemische Reaktionen verändern. Solche Reaktionen werden begünstigt von dem wiederholten Schließen und Öffnen der Kontakte; sie können Anlaß geben zu erschwertem Stromdurchgang und veränderter Dämpfung.A certain disadvantage of the embodiment described is that the tube has two Must contain liquids that must be selected with great care so that their properties become apparent do not change through mutual chemical reactions. Such reactions are favored by the repeated closing and opening of the contacts; they can give rise to difficulties Current passage and changed attenuation.

Zweckmäßiger ist in dieser Hinsicht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, das einer Röhrenlibelle ähnlich ist. Das geschlossene Rohr 201 enthält eine Bodenelektrode 202 und zwei Steuerelektroden 203 und 204. Eine elektrisch leitende Flüssigkeit 205 füllt das Rohr 201 bis auf eine Luftblase 206.The embodiment according to FIG. 2, that of a tubular vial, is more expedient in this regard is similar. The closed tube 201 includes a bottom electrode 202 and two control electrodes 203 and 204. An electrically conductive liquid 205 fills the tube 201 except for an air bubble 206.

Die Abmessungen und Mengenverhältnisse sind derart gewählt, daß die beiden Stromkreise über die Steuerelektroden 203, 204 gerade noch geschlossen sind, wenn die Luftblase 206 eine symmetrische Lage in bezug auf diese Kontakte einnimmt, und daß die Blase, nachdem sie den Stromkreis über eine Steuerelektrode einmal unterbrochen hat, sich nie so weit bewegen kann, daß der Stromkreis hinter der Blase wieder geschlossen wird. Die Vorrichtung arbeitet in ähnlicher Weise wie die schon beschriebene Vorrichtung gemäß F i g. 1, aber in dem Sinne, daß der Stützmotor des Kreisels eingeschaltet wird, wenn einer der Stromkreise über die Elektroden 203, 204 unterbrochen wird. Die Viskosität der Flüssigkeit 205 wird im Gegensatz zu der Viskosität der Flüssigkeit in einer Röhrenlibelle, bei der ein schnelles Einstellen gerade erwünscht ist, derart gewählt, daß bei den Beschleunigungen und Lageabweichungen, die unter normalen Betriebsbedingungen auftreten können, die Luftblase 206 das Ende des Rohres 201 nie erreicht, da sonst die Integrationswirkung aufhören würde. Eine Stabilisierung der Bewegung der Flüssigkeit wird auch bei dieser Ausführung dadurch erreicht, daß das Rohr 201 in der Mitte mit einem Knick nach oben versehen oder das ganze Rohr nach oben gebogen ist.The dimensions and proportions are chosen so that the two circuits on the Control electrodes 203, 204 are just closed when the air bubble 206 has a symmetrical position with respect to these contacts occupies, and that the bladder after it has connected the circuit via a control electrode once interrupted, can never move so far that the circuit behind the bubble is closed again. The device works in a similar way to the device already described according to FIG. 1, but in the sense that the support motor of the gyro is switched on when one of the circuits via the electrodes 203, 204 is interrupted. The viscosity of the liquid 205 is in contrast to the viscosity of the liquid in a tubular vial, which is quick to set is just desired, chosen such that the accelerations and positional deviations that Under normal operating conditions, the air bubble 206 may appear at the end of the tube 201 never achieved, otherwise the integration effect would cease. A stabilization of the movement of the Liquid is also achieved in this embodiment in that the tube 201 in the middle with a Kink upwards or the whole pipe is bent upwards.

Die Vorrichtung gemäß F i g. 2 zeigt bei richtiger Wahl der Länge der Luftblase 206 in bezug auf die gegenseitige Entfernung der Steuerkontakte 203, 204 noch eine überraschende Eigenschaft. Wenn das Kreiselgerät keinen horizontalen Beschleunigungen unterworfen ist, so daß sich die Blase 206 nicht hin- und herbewegt, und weiter der Kreisel in solchem Maße senkrecht steht, daß die beiden Stromkreise geschlossen sind und demzufolge der Stützmotor ausgeschaltet ist, werden dennoch die Kontaktflächen der beiden Elektroden mit der Flüssigkeit meistens einen gewissen Unterschied aufweisen.
Es zeigt sich dann, daß die Blase 206 sich jeweils von der Elektrode mit der kleinsten wirksamen Kontaktfläche entfernt und demzufolge der Kontakt der Flüssigkeit mit dieser Elektrode völlig ge-The device according to FIG. With the correct choice of the length of the air bubble 206 with regard to the mutual distance between the control contacts 203, 204, FIG. 2 shows another surprising property. If the gyroscope is not subjected to horizontal accelerations, so that the bubble 206 does not move back and forth, and furthermore the gyro is vertical to such an extent that the two circuits are closed and consequently the support motor is switched off, the contact surfaces of the two are nonetheless Electrodes with the liquid mostly show some difference.
It can then be seen that the bubble 206 moves away from the electrode with the smallest effective contact area and consequently the contact of the liquid with this electrode is completely reduced.

schlossen wird. Dabei wird der zweite Kontakt geöffnet, so daß der Korrektionsmotor eingeschaltet wird. Die Luftblase ist aber bei der erreichten Lage des Kreisels zu weit aus der Rohrmitte bewegt; sie kehrt daher zurück, wobei sie die Schließung des zweiten Kontaktes einleitet. Dieser Kontakt befindet sich dann erst in dem halbgeschlossenen Zustand und schiebt die Luftblase weiter zurück. Infolge dieser Bewegung kehrt das Drehmoment des Stützmotors wieder seine Richtung um. Wegen dieser Wirkung wird die Luftblase, falls der Kreisel die richtige oder nahezu richtige Lage einnimmt, mit einer im Vergleich zu der normalen Integrationsbewegung ziemlich hohen Geschwindigkeit und Frequenz hin und her geschoben, was zur Folge hat, daß der Stützmotor abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen eingeschaltet wird. Dadurch wird zunächst eine Schwierigkeit der Vorrichtung beseitigt, die darin besteht, daß die Luftblase, wenn sie eine Elektrode verlassen soll, die Neigung zeigt, daran festzukleben, was zu einer erheblichen Unempfindlichkeit Anlaß geben könnte. Außerdem wird die Empfindlichkeit noch weiter derart gesteigert, daß sie höher liegt als die, welche ohne diese Klebewirkung zu erwarten wäre. Schon bevor der Kreisel so weit von der richtigen Lage abweicht, daß ein Kontakt dauernd geöffnet wird, macht der Einfluß der Schwerkraft die hin- und hergehende Bewegung der Blase unsymmetrisch, wodurch der eine Kontakt länger geschlossen bleibt als der andere, so daß schon dann auf den Kreisel ein resultierendes Korrektionsmoment ausgeübt wird.is closed. The second contact is opened, so that the correction motor is switched on. However, the air bubble is in the position it has reached the gyro moved too far from the center of the pipe; it therefore returns, with the closure of the initiates the second contact. This contact is then only in the semi-closed state and pushes the air bubble back further. As a result of this movement, the torque of the support motor reverses reversed its direction again. Because of this effect, the air bubble, if the gyro is the assumes correct or almost correct position, with a rather high speed and frequency compared to the normal integration movement pushed back and forth, which has the consequence that the support motor alternately in opposite directions Directions is turned on. This first eliminates a problem with the device, which consists in the fact that the air bubble, when it is to leave an electrode, shows the tendency towards it to stick, which could give rise to a considerable insensitivity. In addition, the Sensitivity further increased so that it is higher than that without this adhesive effect would be expected. Even before the top deviates so far from the correct position that contact is made is opened continuously, the influence of gravity makes the reciprocating movement of the Bubble unbalanced, which means that one contact remains closed longer than the other, so that a resulting correction torque is then already exerted on the gyroscope.

Bei der praktischen Ausführung der Schaltung wird über jeden Steuerkontakt 203, 204 ein Relais 207, 208 gespeist. Jedes dieser Relais schließt mit einem Ruhekontakt einen Stromkreis über eine einem bestimmten Drehsinn des Stützmotors zugeordnete Erregerwicklung. Damit in der Ruhelage des Kreisels, wenn beide Relais 207, 208 erregt sind, nicht die Stromkreise über die beiden in entgegengesetzter Richtung arbeitenden Stützmotorwicklungen geschlossen sind, verlaufen diese Stromkreise über einen Arbeitskontakt des einen und über einen Ruhekontakt des anderen Relais.In the practical implementation of the circuit, a relay is provided via each control contact 203, 204 207, 208 fed. Each of these relays closes a circuit via a normally closed contact excitation winding assigned to a certain direction of rotation of the support motor. So that in the rest position of the Gyro, when both relays 207, 208 are energized, the circuits across the two fail in opposite Direction working support motor windings are closed, these circuits run over a normally open contact of one relay and a normally closed contact of the other relay.

Von der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind hier ausführlich zwei Ausführungsmöglichkeiten besprochen worden. Eine sorgfältige Betrachtung lehrt, daß es sehr viele in den Rahmen der Erfindung fallende Varianten gibt, von denen eine Anzahl untenstehend aufgeführt sei. Sie sind schematisch in Fig. 3, α bis k abgebildet. In den Figuren ist die leitende Flüssigkeit schraffiert, die nichtleitende Flüssigkeit unschraffiert angedeutet.Two possible embodiments of the device according to the invention have been discussed in detail here. Careful consideration reveals that there are very many variants falling within the scope of the invention, a number of which are listed below. They are shown schematically in Fig. 3, α to k . In the figures, the conductive liquid is hatched, the non-conductive liquid is indicated not hatched.

Ausführungsform ajb Embodiment ajb

Ein Tropfen einer elektrisch gut leitenden Flüssigkeit kann sich in einem länglichen, vorzugsweise rohrförmigen Gefäß, das bei richtiger Stellung des Kreisels horizontal liegt, entlang einer langen Elektrode bewegen. Der Tropfen stellt eine elektrische Verbindung her zwischen der langen Elektrode und entweder der einen oder der anderen von zwei dieser Elektrode ungefähr parallelen, sich einander gegenüberliegenden stabförmigen Steuerelektroden. Bei dieser Ausführung ist das geschlossene Rohr weiter entweder vollständig mit Gas (wenn die Flüssigkeit des Tropfens eine hohe Viskosität hat) oder größtenteils mit einer isolierenden oder wenigstens wesentHch weniger leitfähigen Dämpfungsflüssigkeit gefüllt, welche sich unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit der Flüssigkeit des Tropfens mischt'"und ein niedrigeres spezifisches Gewicht als der Tropfen hat. Zwei Ausführungen sind möglich:A drop of a liquid that conducts electricity well can be in an elongated, preferably tubular vessel, which when the correct position of the Gyro is horizontal, move along a long electrode. The drop represents an electric Connection between the long electrode and either one or the other of two of them Electrode approximately parallel, mutually opposite rod-shaped control electrodes. at In this version the closed tube is either completely filled with gas (if the liquid of the drop has a high viscosity) or mostly filled with an insulating or at least significantly less conductive damping fluid, which does not mix with the liquid of the drop under normal operating conditions' "and has a lower specific gravity than the drop. Two versions are possible:

a: Der Tropfen verbindet in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes keine der beiden Steuerelektroden und in allen anderen Lagen nur eine Steuerelektrode mit der langen Elektrode. a: In layers within a small area, the drop does not connect either of the two control electrodes and in all other layers only one control electrode connects to the long electrode.

b: Der Tropfen verbindet in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes die beiden Steuerelektroden und in allen anderen Lagen nur eine Steuerelektrode mit der langen Elektrode. b: The drop connects the two control electrodes in layers within a small area and only one control electrode with the long electrode in all other layers.

Ausführungsfoim c/d Execution form c / d

Ein Tropfen von einer nicht oder schlecht leitenden Flüssigkeit kann sich in einem geschlossenen Rohr bewegen, das im übrigen zumindest teilweiseA drop of a non-conductive or poorly conductive liquid can settle in a closed Move the pipe, the rest at least partially

ao gefüllt ist mit einer elektrisch besser leitenden Dämpfungsflüssigkeit, die sich unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit der Flüssigkeit des Tropfens mischt und deren spezifisches Gewicht niedriger als das der Flüssigkeit des Tropfens ist. Eine Strom-Zuleitungselektrode hat mit der Dämpfungsflüssigkeit stets Kontakt. Im Boden des Rohres sind zwei Steuerelektroden angeordnet. Zwei Ausführungen sind möglich:ao is filled with an electrically better conductive damping fluid, which, under normal operating conditions, does not interact with the liquid of the drop mixes and whose specific gravity is lower than that of the liquid of the drop. A power supply electrode always has contact with the damping fluid. There are two control electrodes in the bottom of the tube arranged. Two versions are possible:

c: Der Tropfen trennt in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes beide Steuerelektroden von der Dämpfungsflüssigkeit; in allen anderen zu beiden Seiten dieses Gebietes liegenden Lagen trennt er nur eine Steuerelektrode von der Dämpfungsflüssigkeit.c: The drop separates both control electrodes from the control electrode in layers within a small area Damping fluid; in all other locations on both sides of this area it only separates one control electrode from the damping fluid.

d: Der Tropfen trennt in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes die beiden Steuerelektroden nicht von der Dämpfungsflüssigkeit; in allen anderen auf beiden Seiten dieses Gebietes liegenden Lagen trennt er jeweils eine Steuerelektrode von der Dämpfungsflüssigkeit. d: The drop does not separate the two control electrodes from the damping liquid in layers within a small area; in all other layers on both sides of this area, it separates a control electrode from the damping fluid.

In den angeführten vier Ausführungsformen wird eine Stabilisierung der Wirkung der Lageüberwachungsvorrichtung dadurch herbeigeführt, daß das Rohr an der Stelle, an der der Kontaktzustand auftritt, der der Ruhelage des Kreisels entsprechen muß, etwas nach unten geknickt oder daß das ganze Rohr etwas nach unten gebogen wird.In the four embodiments cited, the effect of the position monitoring device is stabilized brought about by the fact that the pipe at the point at which the contact condition occurs, which must correspond to the rest position of the top, slightly bent down or that the whole tube is bent down slightly.

Ausführungsform e/f Embodiment e / f

In einem geschlossenen Rohr befindet sich außer einer Menge einer elektrisch leitenden Dämpfungsflüssigkeit eine Gasblase, ein evakuierter Raum oder ein Tropfen einer isolierenden oder weniger leitfähigen Flüssigkeit, deren spezifisches Gewicht niedriger ist als das der Dämpfungsflüssigkeit und die sich unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit der Dämpfungsflüssigkeit mischt. Eine Elektrode steht mit der Dämpfungsflüssigkeit in dauerndem Kontakt, während in der Bahn, längs welcher sich unter normalen Betriebsbedingungen die Blase, der evakuierte Raum oder der Tropfen bewegt, zwei Steuerelektroden angeordnet sind. Es sind zwei Ausführungen möglich:In addition to a quantity of an electrically conductive damping fluid, a closed tube contains a gas bubble, an evacuated space or a drop of an insulating or less conductive one Fluid whose specific weight is lower than that of the damping fluid and which does not mix with the damping fluid under normal operating conditions. One electrode is in constant contact with the damping fluid while in the path along which it is under normal operating conditions the bubble, evacuated space or drop moves, two Control electrodes are arranged. Two versions are possible:

e: Die Gasblase, der evakuierte Raum oder der Tropfen trennt in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes beide Steuerelektroden von der Dämpfungsflüssigkeit; in allen anderen auf beiden e: The gas bubble, the evacuated space or the drop separates both control electrodes from the damping liquid in layers within a small area; in all other on both

409 588/130409 588/130

Seiten dieses Gebietes liegenden Lagen trennt sie bzw. er nur eine Steuerelektrode von der Dämpfungsflüssigkeit.On the sides of this area, he or she only separates a control electrode from the layers Damping fluid.

/: Die Blase, der evakuierte Raum oder der Trop* fen trennt in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes keine der Steuerelektroden von der Dämpfungsflüssigkeit; sie bzw. er trennt in allen anderen auf beiden Seiten dieses Gebietes liegenden Lagen nur eine Steuerelektrode von der Dämpfungsflüssigkeit./: The bubble, the evacuated space or the drop separates into layers within a small area none of the control electrodes from the damping fluid; she or he separates in all other layers lying on both sides of this area only have one control electrode from the Damping fluid.

Ausführungsform g/h Embodiment g / h

In einem geschlossenen Rohr, das im übrigen zumindest teilweise mit einer elektrisch isolierenden oder weniger leitenden Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, befindet sich ein Tropfen einer elektrisch besser leitenden Flüssigkeit, deren spezifisches Gewicht niedriger ist als das der Dämpfungsflüssigkeit und die sich unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit der Dämpfungsflüssigkeit mischt. Das Rohr enthält eine lange Elektrode, die immer mit dem Tropfen in Kontakt steht, sowie zwei der genannten Elektroden ungefähr parallele stabförmige Steuerelektroden, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind und mit dem Tropfen eine Kontaktverbindung herstellen können. Zwei Ausführungen sind möglich:In a closed tube, which is at least partially covered with an electrically insulating or less conductive damping fluid is filled, there is a drop of an electrically better conductive liquid, the specific gravity of which is lower than that of the damping liquid and the does not mix with the damping fluid under normal operating conditions. The tube contains a long electrode, which is always in contact with the drop, and two of the electrodes mentioned approximately parallel rod-shaped control electrodes which are arranged opposite one another and be able to establish a contact connection with the drop. Two versions are possible:

g: Der Tropfen hat in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes keinen Kontakt mit den Steuerelektroden und stellt in allen anderen Lagen auf beiden Seiten dieses Gebietes einen elektrischen Kontakt zwischen der langen Elektrode und einer Steuerelektrode her. g: In layers within a small area, the drop has no contact with the control electrodes and creates an electrical contact between the long electrode and a control electrode on both sides of this area in all other layers.

h: Der Tropfen stellt in Lagen innerhalb eines kleinen Gebietes zwischen der langen Elektrode und beiden Steuerelektroden einen elektrischen Kontakt her, während er in allen anderen auf beiden Seiten dieses Gebietes liegenden Lagen einen elektrischen Kontakt zwischen der langen Elektrode und einer Steuerelektrode herstellt. h: The drop makes electrical contact in layers within a small area between the long electrode and both control electrodes, while it makes electrical contact between the long electrode and a control electrode in all other layers on both sides of this area.

Bei den Geräten gemäß e bis einschließlich h kann eine Stabilisierung der Wirkung der Lageüberwachungsvorrichtung dadurch herbeigeführt werden, daß das Rohr an der Stelle, an der der Kontaktzustand auftritt, der der Ruhelage des Kreisels entspricht, etwas nach oben geknickt oder daß das ganze Rohr nach oben gebogen wird.In the devices according to e up to and including h , the effect of the position monitoring device can be stabilized by kinking the tube a little upwards at the point where the contact condition occurs, which corresponds to the rest position of the gyroscope, or by bending the entire tube upwards is bent.

Ausführungsform i/k Embodiment i / k

Schließlich sind noch Ausführungen möglich, bei denen in der Rohrwandung in dem Bereiche, in dem sich unter normalen Betriebsbedingungen die Bahn des Tropfens, evakuierten Raumes oder der Blase befindet, eine Reihe von Elektroden in solcher Entfernung angeordnet sind, daß der Tropfen, der evakuierte Raum oder die Blase immer zumindest zwei Elektroden überbrückt. Eine zentrale Elektrode ist mittels Impedanzen mit den anderen Elektroden derart verbunden, daß bei symmetrischer Lage des Tropfens, Raumes oder der Blase bezüglich der zentralen Elektrode zwei Zweige gleicher Impedanz in bezug auf diese zentrale Elektrode und bei unsymmetrischer Lage zwei Zweige ungleicher Impedanz entstehen. Die Zweige sind in eine auf Impedanzunterschiede ansprechende Schaltung eingefügt, etwa eine Differentialschaltung oder eine Brückenschaltung, die auf ungleiche Impedanzen durch Einschalten des Stützmotors in der erwünschten Richtung anspricht.Finally, designs are also possible in which in the pipe wall in the area in which under normal operating conditions the trajectory of the drop, evacuated space or bubble located, a number of electrodes are placed at such a distance that the drop is evacuated Space or the bladder always bridged at least two electrodes. A central electrode is connected to the other electrodes by means of impedances in such a way that with a symmetrical position of the drop, Space or the bubble with respect to the central electrode, two branches of equal impedance with respect to on this central electrode and, if the position is asymmetrical, two branches of unequal impedance arise. The branches are inserted into a circuit that is responsive to impedance differences, such as a differential circuit or a bridge circuit that reacts to unequal impedances by switching on the Support motor responds in the desired direction.

Die aufeinanderfolgenden Elektroden können untereinander mittels Impedanzen verbunden· sein, die in bezug auf die zentrale Elektrode symmetrisch sind (vgl. Fig. 3, i, gezeichnet für den-FaH; daß das spezifische Gewicht des Tropfens niedriger ist als das der Dämpfungsflüssigkeit).The successive electrodes can be connected to one another by means of impedances which are symmetrical with respect to the central electrode (cf. Fig. 3, i, drawn for the FaH; that the specific gravity of the drop is lower than that of the damping liquid).

Auch kann jede Elektrode mit der jeweils übernächsten Elektrode direkt verbunden sein, mit Ausnahme der an die zentrale Elektrode angrenzendenEach electrode can also be directly connected to the next but one electrode, with the exception the one adjacent to the central electrode

ίο Elektroden, welche über ungefähr gleiche Impedanzen mit der zentralen Elektrode verbunden sind (Fig. 3, k). ίο electrodes which are connected to the central electrode via approximately the same impedances (Fig. 3, k).

Ist das Gleichgewicht gestört, so schaltet die Brücken- oder Differentialschaltung den StützmotorIf the equilibrium is disturbed, the bridge or differential circuit switches the support motor

is des Kreisels ein. Durch entsprechende Wahl der Tropfen- und Dämpfungsflüssigkeit lassen sich dieselben abgewandelten Ausführungsformen, wie sie unter α bis einschließlich h aufgeführt sind, herstellen. Liegt das spezifische Gewicht des Tropfensis the top. By appropriate selection of the drop and damping liquid, the same modified embodiments as listed under α up to and including h can be produced. Is the specific gravity of the drop

ao höher als das der Dämpfungsflüssigkeit, so müssen die Kontakte in der unteren Rohrwandung angeordnet sein; ist jedoch das spezifische Gewicht des Tropfens niedriger, so sind die Kontakte in der oberen Wandung vorzusehen.ao higher than that of the damping fluid, the contacts must be arranged in the lower pipe wall be; however, if the specific gravity of the drop is lower, the contacts are in the upper one Wall to be provided.

Zwischen den elektrischen Leitfähigkeiten des Tropfens und der Dämpfungsflüssigkeit ist ein wesentlicher Unterschied erforderlich. Welche Leitfähigkeit höher ist, ist dabei ohne Bedeutung. Zur Stabilisierung der Vorrichtung ist auch das Rohr der letzt-Between the electrical conductivities of the drop and the damping fluid is an essential one Difference required. Which conductivity is higher is irrelevant. For stabilization of the device is also the pipe of the last

3P erörterten Ausführungen /, k mit einem Knick versehen, oder das ganze Rohr ist gebogen, und zwar in solcher Richtung, daß der Tropfen, der evakuierte Raum oder die Blase sich beim Fehlen von Horizontalbeschleunigungen und bei richtiger Stellung des Kreisels nach dem Mittelkontakt zu bewegt.3P /, k provided with a kink, or the whole tube is bent in such a direction that the drop, the evacuated space or the bubble moves towards the center contact in the absence of horizontal accelerations and with the correct position of the top .

In all diesen Fällen müssen die Viskositäten der Flüssigkeiten und die Abmessungen des Rohres und des Tropfens, des evakuierten Raumes oder der Blase derart gewählt werden, daß der Tropfen, Raum oder die Blase unter normalen Betriebsbedingungen das Ende des Rohres nicht erreichen können.In all these cases, the viscosities of the fluids and the dimensions of the pipe and of the drop, the evacuated space or the bubble can be chosen such that the drop, space or the bladder cannot reach the end of the tube under normal operating conditions.

Es liegt auf der Hand, daß die verschiedenen, sich in einem Rohr befindlichen Flüssigkeiten und Gase in Bezug aufeinander chemisch inaktiv sein müssen.It is obvious that the various liquids and gases in a tube must be chemically inactive with respect to each other.

Führt das Fahrzeug, auf dem der Kreisel sich befindet, eine Kurvenfahrt aus, so werden die Zentrifugalkräfte den Tropfen oder die Blase aus der Mitte der Bahn und sogar vielleicht bis an das Ende der Bahn treiben. Der Stützmotor wird dann eingeschaltet, auch wenn der Kreisel sich in der richtigen Lage befinden sollte, so daß er m unerwünschter Weise aus der richtigen Lage gelangen wird. Da die erfindungsgemäße integrierende Lageüberwachungsvorrichtung träge arbeiten muß und der Tropfen oder die Blase nach der Beendigung der Kurvenfahrt nur langsam zurückkehrt, wird das fälschlich auf den Kreisel ausgeübte Korrekturmoment noch verhältnismäßig lange nach Beendigung der Kurvenfahrt aufrechterhalten. Während einer Kurvenfahrt wird demzufolge ohne spezielle Maßnahmen der Kreisel von einer erfindungsgemäßen Lageüberwachungsvorrichtung merklich aus der richtigen Lage gesteuert. Eine Abhilfe ist auf folgendem Wege möglich:Drives the vehicle on which the roundabout is located cornering, centrifugal forces will pull the drop or the bubble out of the center the track and maybe even drift to the end of the track. The support motor is then switched on, even if the gyro should be in the correct position, so that it m undesirably will get out of the right position. Since the integrating position monitoring device according to the invention has to work sluggishly and the drop or the bubble only after the end of the cornering slowly returns, the corrective torque wrongly exerted on the gyroscope will still be proportionate Maintained long after the end of cornering. As a result, during cornering without special measures the gyro from a position monitoring device according to the invention noticeably steered from the right position. A remedy is possible in the following way:

Wird der zu korrigierende Kreisel allgemein dazu verwendet, irgendeinen Gegenstand zu stabilisieren, so ist es mit einfachen Mitteln möglich, das Integrieren von zentrifugalen Beschleunigungen zu verhindern. Die rohrförmige Vorrichtung 403 (Fi g. 4) wird mit-If the gyro to be corrected is generally used to stabilize any object, it is thus possible with simple means to prevent the integration of centrifugal accelerations. The tubular device 403 (Fi g. 4) is

tels eines Pendels 401 am zu stabilisierenden Gegenstand 402 aufgehängt. Das Pendel 401 wird in bezug auf den Gegenstand 402 bei 405 in einer solchen Stellung verriegelt, daß bei richtiger Lage von Kreisel und Gegenstand der Stützmotor des Kreisels ausgeschaltet ist. Treten zentrifugale Beschleunigungen auf, so veranlaßt ein Wendekreisel bekannter Art die Aufhebung der Verriegelung, so daß das Pendel sich gemäß dem Scheinlot einstellen kann und die zentrifugalen Beschleunigungen keinen Einfluß mehr auf den Tropfen, den evakuierten Raum oder die Blase haben können. Sobald die zentrifugalen Beschleunigungen verschwinden, was von dem Wendekreisel festgestellt wird, wird das Pendel mittels eines Elektromagneten 404 wieder in die richtige Stellung in bezug auf den Gegenstand 402 zurückgedreht und dort mittels des Riegels 405 verriegelt.suspended from the object 402 to be stabilized by means of a pendulum 401. The pendulum 401 is locked in relation to the object 402 at 405 in such a position that when the top and the object are in the correct position, the support motor of the top is switched off. If centrifugal accelerations occur, a gyroscope of known type causes the lock to be lifted so that the pendulum can adjust itself according to the note plumb bob and the centrifugal accelerations can no longer have any influence on the drop, the evacuated space or the bubble. As soon as the centrifugal accelerations disappear, which is determined by the rate gyro, the pendulum is turned back into the correct position with respect to the object 402 by means of an electromagnet 404 and locked there by means of the bolt 405.

Selbstverständlich kann das Pendel auch direkt am Kreiselgehäuse oder am Kardanring aufgehängt sein. Da aber das Pendel während seiner Bewegung eine Änderung der Schwerpunktslage des es tragenden Teiles verursacht, ist eine Aufhängung an einem vom Kreisel stabilisierten Organ vorzuziehen.Of course, the pendulum can also be hung directly on the gyro housing or on the cardan ring. But since the pendulum changes the center of gravity of the one carrying it during its movement A suspension on an organ stabilized by the top is preferable.

Claims

Patent claims:

1. Device for monitoring the plumb position of a gyroscope around at least one of the Axes around which the rotor housing can adjust, consisting of an electric tubular level, which is pivotably connected to the rotor housing about this axis and through which a drop of liquid or a gas bubble formed sensing element in a damping Moves medium, as well as a support motor, which by one of the position of the sensing element opposite a switching signal corresponding to a starting point is controlled, characterized by such a dimensioning of the length and cross-section of the vial tube, the amount and the viscosity of the damping medium, the dimensions of the sensing element and the erecting speed of the gyro that the sensing element under normal operating conditions the outer Ends of the vial tube not reached, as well as by such a dimensioning of the length of the Sensing element and the position of the switching electrodes that the switching signal along the whole, from the starting point calculated path of the sensing element does not change its sign.

2. Performing according to claim 1, characterized in that the path along which the sensing element "moves in the vial tube, slightly bent, or slightly kinked at the starting point is.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the tubular vial (403) is suspended from the organ (402) carrying it by means of a pendulum (401) and that a lock (405) holding the pendulum in the normal position is effective when cornering future, z. B. is provided by a gyro-controlled unlocking (406) and a return device (404) that takes effect after the end of cornering.

Considered publications:
German Patent No. 145,928;
British ^ Patents Nos. 558 684, 643 749.

1 sheet of drawings

409 588/130 4.64

Bundesdruckerei Berlin