DE1288794B - Vorrichtung zur Erzeugung einer extrem konstanten Drehbewegung - Google Patents
Vorrichtung zur Erzeugung einer extrem konstanten DrehbewegungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung
einer extrem konstanten Drehbewegung auf einer lagestabilisierten Plattform.
Die Erfindung macht Gebrauch von einem bekannten Kreisel, dessen Rotorträger mittels einer senkrecht zur
Rotorachse verlaufenden inneren Drehachse in einem Tragrahmen gelagert ist, welcher seinerseits mittels
einer senkrecht zur inneren Drehachse verlaufenden äußeren Drehachse auf der Plattform gelagert ist,
wobei durch ein zwischen dem Tragrahmen und dem Rotorträger um die innere Drehachse wirkendes
konstantes Drehmoment eine permanente reguläre Präzession des Kreisels um die äußere Drehachse
erzwungen wird. Voraussetzung für das Entstehen der Präzessionsdrehung ist ferner, daß die Rotorachse
gegenüber der durch die innere und äußere Drehachse
bestimmten Ebene anfänglich in einen Winkel Θ =f= ±y
eingestellt wird.
Ein solcher Kreisel erfährt durch die Erfindung erstmals eine technische Verwendung. Zur Unterscheidung
von den anderen bisher technisch verwendeten Grundtypen (Lagekreisel und Wendekreisel)
wird hier die Bezeichnung »Präzessionskreisel« vorgeschlagen.
Die Präzessionsdrehung würde leistungslos erfolgen, wenn keine Reibungsverluste auftreten wurden, insbesondere
wenn die Lagerung der äußeren Drehachse reibungsfrei wäre. Tatsächlich ist aber Lagerreibung
vorhanden. Die zur Überwindung dieser Reibung erforderliche Energie würde ohne besondere Vorkehrungen
aus dem Kraftspeicher entnommen werden, der zwischen dem Tragrahmen und dem Rotorträger
das die Präzessionsdrehung verursachende Drehmoment erzeugt, was aber auch eine Änderung des
anfänglichen Winkels Θ und damit auch eine Änderung
der vom Winkel Θ abhängenden Präzessionsgeschwindigkeit zur Folge hätte. Ist dieser Kraftspeicher
überdies z. B. eine gespannte Feder, deren Spannung sich infolge der ständigen Energieentnahme laufend
verringern würde, so würde sich damit auch das die reguläre Präzession verursachende Drehmoment verringern,
was eine weitere Änderung der Präzessionsgeschwindigkeit zur Folge hätte.
Diese Störeinflüsse sollen durch die Erfindung behoben werden. Zu diesem Zweck ist ein Kompensationskreis
vorgesehen, der einen Winkelabgriff zur Definierung einer Nullstellung des Rotorträgers gegenüber
dem Tragrahmen, einen Verstärker zur Verstärkung der vom Winkelabgriff gelieferten Abweichungssignale
sowie einen Drehmomentgeber zur Erzeugung eines kompensierenden Gegenmoments an der äußeren Drehachse enthält.
Durch diese Maßnahmen wird die zur Überwindung der Reibung erforderliche Energie von außen zugeführt,
so daß die die Präzessionsgeschwindigkeit bestimmenden Verhältnisse unbeeinflußt bleiben. Hierdurch
wird eine Konstanz der Drehbewegung bis auf einen Fehler von 10~5 bis 10~6 erzielt.
Ein solches hochkonstantes Drehgeschwindigkeitsnormal ist z. B. in der Navigation als Ersatz für
übliche Präzisionsuhren verwendbar. Das erfindungsgemäße Drehgeschwindigkeitsnormal stellt ein unmittelbares
Bezugselement für eine Drehbewegung im Raum dar, wie sie z. B. ein sich längs der Erdoberfläche
bewegendes Fahrzeug vollführt, wobei diese Drehbewegung auch ein Maß für die zurückgelegte Strecke
ist. Durch entsprechende Bemessung der Drehgeschwindigkeit des Normals kann erzielt werden, daß
aus der gemessenen Drehbewegung die gleichzeitig erfolgte Drehung der Erde eliminiert wird, so daß das
verbleibende Drehmaß ein direktes Maß für die zurückgelegte Strecke ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den Ausgangspunkt der Erfindung in schematischer Darstellung,
F i g. 2 eine Vorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung,
F i g. 3 und 4 spezielle Maßnahmen betreffend die Lagerung des Rotorträgers,
F i g. 5 und 6 die Verwendung von zwei Kreiseln in Gegenkopplung,
F i g. 7 eine Einrichtung zur Gewinnung einer der Drehbewegung proportionalen Impulsfolge.
In F i g. 1 wird eine bekannte Kreiselanordnung gezeigt, die der Erfindung zugrunde liegt. Dieser
Kreisel enthält einen Rotor 16, welcher sich um die Welle 17 dreht. Die Welle 17 ist in dem Rotorträger 18
gelagert, welcher sich um die innere Achse 19 drehen kann, die in dem Tragrahmen 20 gelagert ist, welcher
dazu gebracht wird, sich um die äußere Achse 22 mit einer niedrigen Geschwindigkeit von beispielsweise
einer Umdrehung je Minute zu drehen.
Es wird angenommen, daß die Welle 17 anfänglich in einen Winkel Θ im Verhältnis zu dem Tragrahmen
eingestellt wird. Das Drehmoment, welches durch eine Feder 23 ausgeübt wird, verursacht auf Grund der
Kreiselwirkung eine Präzessionsdrehung des Kreisels um die Welle 22. Dabei ist indessen Reibung in den
Lagern 21 und außerdem Luftreibung zwischen dem gesamten Kreisel einerseits und der umgebenden Luft
andererseits wirksam. Diese Reibungskomponenten bilden ein um die äußere Achse 22 wirkendes Störmoment,
welches seinerseits eine Präzessionsbewegung um die innere Achse 19 verursacht, falls es nicht
kompensiert wird.
In den folgenden Gleichungen, die zur Erklärung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach F i g. 1
dienen, werden die hiernach angegebenen Bezeichnungen benutzt:
Mp
da
da
Θ =
Ip =
Präzessionsmoment des Kreisels, Drehgeschwindigkeit der Kardanachse 22,
Rotordrehgeschwindigkeit des Kreisels,
Neigungswinkel zwischen der Rotorwelle und einer gegen die Achsen 19 und 22
senkrechten Richtung,
Trägheitsmoment des Kreiselrotors, Verlängerung der Feder 23.
Die Formel für das Präzessionsmoment wird dann: doc
· (W0 · Ip ■ cos Θ.
(1)
Gleichzeitig wird ein Moment von der jetzt gespannten Feder 23 erhalten, welches das Präzessionsmoment
ausgleicht, weshalb man erhält:
da
Ip · cos Θ = k · R · sin Θ. (2)
Aus der Gleichung (2) erhält man
da k-R
da k-R
CJ0 · Ip
•tg<9.
(3)
Aus der Gleichung (3) geht hervor, daß, falls die verschiedenen rein mechanischen Faktoren konstant
sind, darunter auch die Umdrehungsgeschwindigkeit ω0
des Kreiselrotors, eine Änderung der Drehgeschwindigkeit -,- der Welle 22 eine Änderung des Winkels Θ
dt
bedeutet nach der Gleichung
(4)
in welcher C eine Konstante bedeutet.
Die Vorrichtung nach F i g. 1 wirkt in der Weise, daß durch das Drehmoment, welches durch die
Feder 23 ausgeübt wird, eine Präzessionsdrehung um die äußere Achse 22 zur Wirkung gebracht wird. Diese
Umdrehung findet indessen mit einer Drehzahl statt, die nicht vollkommen konstant ist. Die Drehzahlveränderung
hängt in erster Linie vom Leistungsverbrauch in den Lagern 21 der Welle 22 ab.
Die Erfindung stützt sich auf den Gedanken, ein kontrolliertes Moment zu erzeugen, welches der
äußeren Drehachse zugeführt wird, um dasjenige Präzessionsmoment zu kompensieren, welches durch
Reibung und ähnliche Erscheinungen erzeugt wird, wobei dieses Drehmoment derart geregelt werden soll,
daß jede Tendenz zu einer Bewegung des Rotorträgers 18 um seine Achse 19 verhindert wird.
Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform ist zwischen dem Rotorträger 18 und dem Tragrahmen 20
ein Winkelabgriff 25 angeordnet, dessen Ausgangsklemmen mit einem Verstärker 26 verbunden sind.
Dieser ist einem Drehmomentgeber 27 vorgeschaltet, welcher mit der Welle 22 gekoppelt ist und an die
Welle 22 ein Drehmoment abgibt, wodurch die Drehgeschwindigkeit der äußeren Drehachse konstant wird.
Man kann jetzt leicht mit Kenntnis von gewöhnlichen Abmessungen eines Kreisels der hier in Frage kommenden
Art ausrechnen, welche Genauigkeit erhalten wird. Ist beispielsweise ein magnetischer Winkelabgriff zum
Messen der Drehbewegung der Welle 19 mit einem Durchmesser von 10 mm vorgesehen, so erhält man
bei sonst üblicher Ausführung eine Genauigkeit von 1:10-6 bis 1:10-". Selbstverständlich muß die
Spannung des magnetischen Winkelabgriffs 25 durch einen elektronischen Verstärker verstärkt werden, um
die erforderliche Leistung zu bewirken.
Bei der in F i g. 2 gezeigten Konstruktion bildet die Feder 23 die Bezeichnung für eine beliebige Federkraft.
Diese braucht nicht als Schraubfeder ausgeführt zu sein, sie kann jede beliebige Form haben. Besonders
geeignet ist eine Torsionsfeder, da man dadurch eine Konstruktion ermöglicht, in welcher das eine Ende
der Torsionsfeder im Rotorträger 18 und das andere Ende im Tragrahmen 20 befestigt ist, wodurch man
Lagerreibung in der Tragwelle 19 ausschalten kann.
Eine Vorrichtung, bei welcher die Feder als Torsionsfeder ausgeführt ist, ist in F i g. 3 gezeigt. Der
Kreiselrotor 16, welcher um seine Welle 17 rotiert, ist hier in einem geschlossenen Zylinder 30 gelagert,
welcher den Rotorträger bildet. Dieser Zylinder 30 ist durch die torsionsfedernden Wellen 31 in dem
Inneren eines zweiten geschlossenen Gehäuses 32 aufgehängt, welches den Tragrahmen bildet. Der
Raum zwischen den beiden geschlossenen Teilen 30 und 32 ist mit einer Flüssigkeit 33 von derartigem
spezifischem Gewicht gefüllt, daß der Zylinder 30 samt seinem Inhalt schwebend gehalten wird. Hierdurch
vermeidet man ein Abhängen der Wellen 31, welche, um die richtigen Torsionsfederungseigenschaften
zu haben, ziemlich weich gemacht werden müssen. Dieselbe Wirkung, die bei der gezeigten
Vorrichtung durch Federkraft erhalten wurde, kann auch durch andere Arten von Kräften erzielt werden.
Dafür kommt in erster Linie Zentrifugalkraft auf Grund von exzentrischer Aufhängung in Frage. Zur
Erklärung wird auf F i g. 4 hingewiesen. Die Bezugsziffern 16 bis 22 haben dieselbe Bedeutung wie in
Fig. 1. Es wird weiter angenommen, daß der Rotor des Kreisels bezüglich der Drehung um die Drehachse
22 dynamisch unausgeglichen ist, so daß er zu einem dynamisch ausgeglichenen Rotor zusammen mit
zwei Massenkörpern 34 und 35 mit der Masse M und auf dem radialen Abstand R von dem Achsenzentrum
der Achse 19 reduziert werden kann. Unter Aufrechterhalten der Formelbezeichnungen in den Formeln (1)
bis (4) erhält man den folgenden Ausdruck für die Drehgeschwindigkeit der Welle 22:
d« | /•2 | m | 2 | ist. | |
di | M | sin6> | |||
worin | |||||
m = | Masse des Kreiselrotors, | ||||
τ — | Trägheitsradius des | Kreiselrotors | |||
Es ist bemerkenswert, wie symmetrisch Gleichung (5) wird. Dies ist von großer Bedeutung, denn falls der
Werkstoff des Kreiselrotors homogen ist, wird offenbar das Verhältnis zwischen R2 und r2 von Temperaturveränderungen
unabhängig. Die Vorrichtung hat indessen eine begrenzte Verwendbarkeit, da sie nur für
ziemlich große Kreisel anwendbar ist, in der Regel aber nicht für kleine Kreisel, weil die die Zentrifugalkraft
bewirkende Masse bei solchen Kreiseln eine zu dominierende Größenordnung einnimmt. Löst man
nämlich die Gleichung (6) mit Bezug auf die die Zentrifugalkraft erzeugende Masse M, so erhält man
unter der Voraussetzung, daß sin© gleich 1 gesetzt werden kann, den Ausdruck
COn
αχ
2m.
Für einen solchen Kreisel kann beispielsweise ~- gleich 1 Umdrehung pro Sekunde sein, und ω0
kann 200 Umdrehungen in der Sekunde sein und das Gewicht des Kreiselrotors 0,1 kg mit einem Trägheitsradius von 3 cm. Der Radius der Zentrifugalmasse
kann in der Größenordnung von 5 cm angenommen werden. Falls diese Werte in die Gleichung (6) eingesetzt
werden, erhält man ein Gewicht der Zentrifugalmasse von etwa 15 kg, was eine unzweckmäßige
Abmessung bedeutet.
Man kann indessen eine Kombination zwischen Federkraft nach dem erstgenannten Vorschlag und
Zentrifugalkraft nach dem letzteren Vorschlag benutzen.
Die Stabilität der Vorrichtung kann dadurch verbessert werden, daß zwei Kreisel in der in Fig. 5
und 6 gezeigten Weise angeordnet werden. Die beiden Kreisel sind in Fig. 5 mit 71 und 72 bezeichnet. Die
Kreiselrotoren drehen sich indessen in unter sich verschiedenen Richtungen. Sie sind je mit einem
Rotorträger 73, 74 versehen. Diese sind auf getrennten inneren Drehachsen in einem gemeinsamen Tragrahmen
75 gelagert, welcher um die Welle 76 in den Lagern 77 rotiert.
Es ist offenbar, daß das infolge der Präzessionsdrehung entstehende Kreiselmoment die Rotorträger 73
und 74 in entgegengesetzte Richtungen zu drehen bestrebt ist, abhängig von den entgegengesetzten
Drehrichtungen der Rotoren. Deshalb kann eine Feder 78, der Feder 23 entsprechend, zwischen den
beiden Rotorträgern 73 und 74 angeordnet sein. Weiter ist der zum Kompensationskreis gehörige
Winkelabgriff 79 so angeordnet, daß er die gegenseitige Bewegung der beiden Rotorträger mißt.
Eine andere Anordnung ist in F i g. 6 gezeigt, worin eine gemeinsame Torsionswelle 80 die beiden
Rotorträger 73 und 74 trägt. Sie ist in zwei Lagern 81 in dem Tragrahmen 75 gelagert, und dieser ist von
einer Welle getragen entsprechend der Welle 76, welche in Fig. 6 nicht sichtbar ist, da sie senkrecht
zur Papierebene läuft. Der Winkelabgriff ist hier, wie vorher, mit 79 bezeichnet.
Das erfindungsgemäße Drehgeschwindigkeitsnormal ist erst praktisch brauchbar, wenn auch ein der
Drehgeschwindigkeit proportionaler Meßwert bereitgestellt wird. Gemäß F i g. 7 wird ein solcher Meßwert
in Form einer Impulsfolge geliefert, deren Frequenz der Drehgeschwindigkeit proportional ist.
Bei der Vorrichtung nach F i g. 7 ist unter Benutzung der früher benutzten Bezeichnungen der
Rotor des Kreisels mit 16 bezeichnet. Der Rotor 16 dreht sich um eine Welle 17, die in dem Rotorträger 18
gelagert ist. Seine Drehwelle 19 ist in dem Tragrahmen 20 gelagert, der durch die in den Lagern 21 gelagerte
Welle 22 getragen wird. Ein Winkelabgriff 25 ist, wie im Zusammenhang mit F i g. 2 erwähnt, vorgesehen.
Die Spannung des Winkelabgriffs wird über die Leitung 35 einem Verstärker 36 zugeführt, dessen
Ausgangsspannung über die Leitung 37 dem Drehmomentgeber 38 zugeführt wird, welcher die Kompensierung
der die Welle 22 bei ihrer Umdrehung beeinflussenden Kräfte besorgt.
Der Rotor des Kreisels kann vorzugsweise aus dem Rotor eines Synchronmotors gebildet sein, welcher
mittels der Spannung von einem Oszillator 39 angetrieben wird, dessen Ausgangsspannung zu einem
Verstärker 40 über die Leitung 41 und von dem Verstärker 40 durch die Leitung 42 zum Synchronmotor
übertragen wird. Für diesen Zweck sind in der Zeichnung nicht dargestellte Schleifringe vorgesehen.
Der Oszillator 39 kann mittels eines Kristalls 43 gesteuert sein.
Der Rotor des Kreisels rotiert mit einer in hohem Maße konstanten Drehgeschwindigkeit. Auch die
Drehgeschwindigkeit der Welle 22 wird dadurch in entsprechendem Maße konstant. Mit der Welle 22 ist
ein Impulsgeber verbunden. Obgleich ein mechanischelektrischer Impulsgeber benutzt werden könnte, führt
dieser zu Reibungskräften, die unerwünscht sind, und deshalb ist ein optischer und somit reibungsfreier
Impulsgeber vorgesehen. Dieser besteht aus einer auf der Welle 22 angeordneten Scheibe 48, wobei der
halbe Umkreis der Scheibe 48 geschwärzt ist, wie bei 45 angegeben. Die Scheibe 48 rotiert im Strahlengang
eines Impulsabgriffs, der aus einer Lichtquelle 46 und einer Fotozelle 47 besteht. Dadurch erhält man
während der Umdrehung der Scheibe 48, die mit der Welle 22 rotiert, eine Spannung in Form von rechtwinkligen
Impulsen, die synchron mit der Umdrehung der Scheibe 48 sind. Die Spannung von der Fotozelle 47
wird über die Leitung 49 zu einem Verstärker 50 geführt, an den ein Frequenzanzeiger oder ein Zähler
angeschlossen werden kann.
In Weiterbildung der bisher beschriebenen Ausführungsform gemäß F i g. 7 wird der Impulsabgriff
auf einem konzentrisch zum Impulsgeber 48 drehbaren Träger 44 angeordnet, welcher durch einen Servomotor
58 drehbar ist. Dem Servomotor wird über die Leitung 55, den Verstärker 56 und die Leitung 57 ein
Signal zugeführt, welches von einem Phasendetektor 52 geliefert wird. Dem Phasendetektor wird einerseits
über die Leitung 51 die Ausgangsspannung des Fotozellenverstärkers 50, andererseits über die Leitung 54
die Ausgangsspannung eines Frequenzwandlers 53 zugeführt, welch letzterer über die Leitung 41 an den
Oszillator 39 angeschlossen ist und in dem die Oszillatorfrequenz in eine mit der Frequenz des Impulsgebers
vergleichbare Frequenz umgewandelt wird.
Wenn der Servomotor 58 den Träger 44 in Drehung versetzt, ändert sich entsprechend die Fotozellenfrequenz.
Ein Gleichgewichtszustand tritt ein, wenn eine solche Drehgeschwindigkeit des Trägers 44
erreicht worden ist, daß die Fotozellenfrequenz annähernd mit der vom Frequenzwandler 53 gelieferten
Frequenz übereinstimmt. Dieser Gleichgewichtszustand kann also durch die Wahl des Frequenzänderungsgrades
im Frequenzwandler 53 beeinflußt werden. Diese Einrichtung wirkt somit als Frequenzwandler
für die der Drehgeschwindigkeit der Welle 22 entsprechende Grundfrequenz.
Durch die zuletzt beschriebene Einrichtung macht man sich übrigens auch von eventuell auftretenden
Frequenzänderungen des Oszillators 39 unabhängig. Falls die Oszillatorfrequenz sich ändert, ändert sich
zwar im selben Ausmaß die Drehgeschwindigkeit des Kreiselrotors und damit die Präzessionsgeschwindigkeit,
d. h. die Drehgeschwindigkeit der Welle 22 und des Impulsgebers 48; aber im gleichen Ausmaß ändert
sich auch die Drehgeschwindigkeit des Trägers 44 des Impulsabgriffs.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Erzeugung einer extrem konstanten Drehbewegung auf einer lagestabilisierten
Plattform, bestehend aus einem Kreisel, dessen Rotorträger mittels einer senkrecht zur
Rotorachse verlaufenden inneren Drehachse in einem Tragrahmen gelagert ist, welcher seinerseits
mittels einer senkrecht zur inneren Drehachse verlaufenden äußeren Drehachse auf der Plattform
gelagert ist, wobei durch ein zwischen dem Tragrahmen und dem Rotorträger um die innere
Drehachse wirkendes konstantes Drehmoment eine permanente reguläre Präzession des Kreisels um
die äußere Drehachse erzwungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation
von Reibungsverlusten, die eine stetig fortschreitende Änderung der Winkelstellung
zwischen Rotorträger (18) und Tragrahmen (20) und eine dadurch verursachte Änderung der
Präzessionsgeschwindigkeit bewirken könnten, ein Kompensationskreis vorgesehen ist, der einen
Winkelabgriff (25) zur Definierung einer Nullstellung des Rotorträgers (18) gegenüber dem
Tragrahmen (20), einen Verstärker (26) zur Verstärkung der vom Winkelabgriff gelieferten Abweichungssignale
sowie einen Drehmomentgeber (27) zur Erzeugung eines kompensierenden Gegenmoments
an der äußeren Drehachse (22) enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des die reguläre
Präzession bewirkenden Drehmoments zwischen dem Rotorträger (18) und dem Tragrahmen (20)
in an sich bekannter Weise eine Feder (23) angeordnet ist (F i g. 2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des die reguläre
Präzession bewirkenden Drehmoments die den ao Rotorträger (30) und den Tragrahmen (32) verbindende
innere Drehachse (31) in an sich bekannter Weise als Torsionsstab ausgebildet ist (F i g. 3).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des die reguläre
Präzession bewirkenden Drehmoments der Rotorträger (18) im Tragrahmen (20) seitlich gegenüber
der äußeren Drehachse (22) versetzt gelagert ist (Fig. 4).
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des die reguläre
Präzession bewirkenden Drehmoments eine Feder und eine seitlich versetzte Lagerung des Rotorträgers
in Kombination vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kreisel (71, 72)
mit je einem Rotorträger (73, 74) in einem gemeinsamen Tragrahmen (75) angeordnet sind, wobei
die Rotoren der beiden Kreisel einander entgegengesetzte Drehrichtungen haben (Fig. 5 und 6).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6 bei Verwendung einer Feder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotorträger (73, 74) mittels getrennter innerer Drehachsen im Tragrahmen (75)
gelagert sind und daß die Feder (78) zwischen den beiden Rotorträgern angeordnet ist (F i g. 5).
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 bei Verwendung einer Torsionsstablagerung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rotorträger (73, 74) mittels einer gemeinsamen als Torsionsstab ausgebildeten
inneren Drehachse (80) im Tragrahmen (75) gelagert sind (F i g. 6).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Gewinnung
einer Impulsfolge, deren Frequenz proportional der Drehbewegung um die äußere Drehachse (22)
ist, auf der äußeren Drehachse ein Impulsgeber (48) angeordnet ist, dem ein plattformfester Impulsabgriff
(46, 47) gegenübersteht (Fig. 7).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor
des Kreiselrotors (16) ein Synchronmotor ist und daß die Speisespannung von einem hochkonstanten Oszillator (39) geliefert wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsabgriff (47,
46) auf einem konzentrisch zum Impulsgeber (48) drehbaren Träger (44) angeordnet ist, der von einem
Servomotor (58) nach Maßgabe eines Signals gedreht wird, welches in einem Phasendetektor (52)
durch Vergleich zwischen den einerseits vom Impulsabgriff (46, 47), andererseits vom Oszillator
(39) über einen Frequenzwandler (53) gelieferten Impulsfolgen gewonnen wird (F i g. 7).
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909506/1279
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GB1173564A (en) * | 1966-06-17 | 1969-12-10 | Elliott Brothers London Ltd | Improvements in Gyroscopic Systems. |
US4818922A (en) * | 1986-10-22 | 1989-04-04 | Allied-Signal Inc. | Optical commutation for permanent magnet motors |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1380335A (en) * | 1921-05-31 | paxton | ||
US2817974A (en) * | 1954-12-13 | 1957-12-31 | Boeing Co | Rate gyros |
-
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-
1961
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- 1961-02-06 GB GB4362/61A patent/GB972762A/en not_active Expired
- 1961-02-07 DE DES72408A patent/DE1288794B/de active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1380335A (en) * | 1921-05-31 | paxton | ||
US2817974A (en) * | 1954-12-13 | 1957-12-31 | Boeing Co | Rate gyros |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB972762A (en) | 1964-10-14 |
NL123845C (de) | |
US3304788A (en) | 1967-02-21 |
NL260968A (de) |
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