DE750022C

DE750022C - Gyroscope

Info

Publication number: DE750022C
Application number: DEA89008D
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Kuenzer; Achim Von Dipl-Ing Petery
Priority date: 1939-02-19
Filing date: 1939-02-19
Publication date: 1944-12-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreiselgerät mit drei Freiheitsgraden des Kreisels und mit einem diesen stützenden Drehmomenterzeuger, der sowohl durch ein Regelorgan als auch zusätzlich durch ein Zeitrelais gesteuert wird, das bei besonders großen Abweichungen des Kreisels von der Sollstellung eingeschaltet wird und für eine begrenzte Zeit das auf den Läuferträger ausgeübte Stützmoment vervielfacht und dadurch die Rückstellung des Kreisels in die Sollstelrung beschleunigt. Bei einem bekannten Kreiselgerät dieser Art kann das Zeitrelais nur durch die Ingangsetzung des Kreiselantriebes eingeschaltet werden, um für die Kreiselanlaßzeit ein vervielfachtes Stützmoment zu erzeugen und dadurch den Kreisel möglichst schnell in die gewünschte Lage präzedieren zu lassen.The invention relates to a gyroscope with three degrees of freedom of the gyro and with a torque generator supporting this, which is both controlled by a control element as well as additionally controlled by a time relay, which in the event of particularly large deviations of the gyro is switched on from the nominal position and for a limited time that exerted on the rotor carrier Support torque multiplied and thereby the return of the gyro into the target position accelerated. In a known gyro device of this type, the timing relay can only be switched on by starting the gyro drive in order for the gyro starting time to generate a multiplied supporting torque and thereby precess the top as quickly as possible into the desired position allow.

Erfindungsgemäß erfolgt indessen die Einschaltung des Zeitrelais während des normalen Betriebes des Kreiselgerätes durch in Abhängigkeit von der Stellung des Läuferträgers zum Gerätegehäuse gesteuerte Mittel.According to the invention, however, the timing relay is switched on during normal operation Operation of the gyroscope depending on the position of the rotor support means controlled to the device housing.

Eine bedarfsweise von Hand einschaltbare Einrichtung zur Erhöhung des Stützmomentes ist bereits an einem anderen Horizontkreisel bekanntgeworden. -A device that can be switched on manually if necessary to increase the supporting torque has already become known on another horizon gyro. -

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß das Stützmoment selbsttätig für eine begrenzte Zeit dann vervielfacht wird, wenn der Lauf erträger während des Betriebes des Kreiselgerätes vorher von seiner normalen Stellung zum Gerätegehäuse besonders stark abgewichen war. Nach einem derartigen starken Anschlag des Läuferträgers gegenüber dem Gerätegehäuse wird nämlich die Läuferachse häufig ihre Sollstellung zumThe arrangement according to the invention ensures that the supporting moment is automatic is then multiplied for a limited time if the run is bearable during the operation of the gyro device beforehand from its normal position to the device housing deviated particularly strongly. After such a strong attack on the rotor support compared to the device housing, namely, the rotor axis is often its target position for

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wahren Lot verlassen haben, was im allgemeinen eintritt, nachdem der Kardanrahmen oder der Läuferträger bei Kunstflugfiguren seinen Grenzanschlag erraiciht und der S Kreisel dadurch einen Freiheitsgrad eingebüßt hatte. Die auf den starken Ausschlag des Läuferträgers folgende zeitweilige Erhöhung des Stützmomentes bewirkt eine schnelle Wiedereinsteuerung der Läuferachse in ihre Sollstellung zum wahren Lot,have left true perpendicular, which generally occurs after the gimbal or the runner carrier for aerobatic maneuvers erraiciht his limit stop and the S gyroscope had lost one degree of freedom as a result. The one on the strong rash The temporary increase in the support torque following the rotor support causes the rotor axis to be re-directed quickly in their debit position to the true perpendicular,

Es gibt allerdings auch Kreiselgeräte, bei denen der Schwenkbereich des Läuferträgers gegenüber dem Gerätegehäuse unbegrenzt ist. Für dieses Gerät kommt die Erfindung nicht !5 in Betracht. Die Begrenzung des Schwenkbereichs nimmt man aber vielfach vor, z. B. zugunsten einer vereinfachten Ausgestaltung der zur Stromzuführung dienenden Mittel.However, there are also gyroscopic devices in which the swivel range of the rotor support is unlimited compared to the device housing. The invention does not apply to this device ! 5 into consideration. The limitation of the swivel range is done many times over, e.g. B. in favor of a simplified configuration of the means used for power supply.

so Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Mittel zur Einschaltung des Zeitrelais als eine Kontaktanordnung ausgebildet, deren miteinander zusammenwirkende Kontakte mit dem Läuferträger sowie mit dam Kardanrahmen und/oder Gerätegehäuse verbunden sind.so in a preferred embodiment the means for switching on the timing relay formed as a contact arrangement whose interacting contacts with the rotor carrier and with the gimbal frame and / or device housing are connected.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, und zwar in Anwendung auf einen Kreiselhorizont mit elektrisch regelbaren Drehmomenterzeugern. Die Zeichnung zeigt den Kardanrahmen mit dem Läuferträger und den Drehmomenterzeugern unter schematischer Darstellung der Stromkreisschaltung ³^ und des Zeitrelais.A preferred embodiment of the invention is illustrated in the accompanying drawing, namely in application to a gyro horizon with electrically controllable torque generators. The drawing shows the cardan frame with the rotor carrier and the torque generators with a schematic representation of the circuit ³ ^ and the timing relay.

Der Kreiselläufer, der elektrisch angetrieben wird, ist in einem Träger ι gelagert, und dieser ist kardanisch aufgehängt, so daß der Kreisel drei Freiheitsgrade hat. Zu diesem Zweck ist der Läuferträger ι mit zwei Zapfen 20 in dem Kardanrähmen 2 um eine Achse α drehbar gelagert. Der Kardanrahmen ist seinerseits mit zwei Zapfen 21 in Lagern 22 des nicht näher dargestellten fahrzeugfesten Gerätegehäuses um eine Achse b drehbar angeordnet. Die Achsen α und b sowie die für gewöhnlich lotrechte Läuferachse stehen senkrecht aufeinander und schneiden sich in einem Punkt, der mit dem Schwerpunkt des Kreisels und seines Trägers zusammenfällt, so daß der Kreiselläufer indifferent aufgehängt ist. Um die Läuferachse trotz des unvermeidlichen Einflusses der Lagerreibungen an den Zapfen 20 und 21 und der Ungenauigkeiten der Schwerpunktlage in ihrer lotrechten Sollstellung zu erhalten, sind zwei Drehmomenterzeuger 3, 4 vorgesehen. Der Stator des Drehmomenterzeugers 3 sitzt am Kardanrahmen 2 und sein Rotor am Zapfen 20. Wird ein Drehmoment von ihm ausgeübt, so spricht hierauf der Kreisel mit einer Präzessionsbewegung an, die in einer Schwenkung um die Achse, b besteht. Dementsprechend wird der Drehmomenterzeuger 3 durch ein schwerkraftempfindliches Organ, etwa ein Pendel, gesteuert, das am Kardanrahmen sitzt und auf dessen Schwenkungen um die Achse b anspricht. Der Stator des Drehmomenterzeugers 4 sitzt an dsm nicht näher dargestellten Gehäuse des Gerätes, während sein Rotor auf den Zapfen 21 einwirkt und dementsprechend den Kreiselträger um die Achse b zu kippen sucht. Hierauf spricht der Kreisel mit einer Präzessionsbewegung um die Achse a an. Dementsprechend wird der Drehmomenterzeuger 4 von einem schwerkraftempfindlichen Organ, z. B. einem Pendel, gesteuert, das am Kreiselrahmen 2 angeordnet ist und auf dessen Schwenkungen um die Achse a anspricht.The rotor, which is electrically driven, is mounted in a support ι, and this is gimbaled so that the top has three degrees of freedom. For this purpose, the rotor support ι is rotatably mounted with two pins 20 in the cardan frame 2 about an axis α. The cardan frame is in turn arranged with two pins 21 in bearings 22 of the vehicle-mounted device housing, not shown, rotatable about an axis b. The axes α and b as well as the usually vertical rotor axis are perpendicular to each other and intersect at a point which coincides with the center of gravity of the top and its support, so that the rotor is indifferently suspended. Two torque generators 3, 4 are provided in order to maintain the rotor axis in its desired vertical position despite the inevitable influence of the bearing friction on the journals 20 and 21 and the inaccuracies in the position of the center of gravity. The stator of the torque generator 3 is seated on the cardan frame 2 and its rotor on the pin 20. If a torque is exerted by it, the gyro responds with a precession movement, which consists of a pivoting about the axis, b. Correspondingly, the torque generator 3 is controlled by a gravity-sensitive element, such as a pendulum, which is seated on the cardan frame and which is responsive to its pivoting about the axis b . The stator of the torque generator 4 sits on the housing of the device, which is not shown in detail, while its rotor acts on the pin 21 and accordingly seeks to tilt the gyro carrier about the axis b. The top responds to this with a precession movement about axis a . Accordingly, the torque generator 4 is controlled by a gravity-sensitive member, e.g. B. a pendulum controlled, which is arranged on the gyro frame 2 and is responsive to the pivoting about the axis a .

Da die Pendel nicht auf die Richtung des wahren Lotes, sondern nur auf die Richtung des Scheinlotes ansprechen, also den Einflüssen von Flieh- und Bahnbeschleunigungen unterliegen, lassen sie die Läuferachse vorübergehend aus der Sollstellung auswandern, wenn das Flugzeug gleichgerichteten Beschleunigungen unterliegt, z. B. eine Kurve ausführt. Damit diese nur vorübergehend wirksamen störenden Einflüsse keinen zu großen Fehler in der Anzeige verursachen, müssen die von den Drehmomenterzeugern 3 und 4 ausgeübten Stützmomente verhältnismäßig schwach sein. Mangels besonderer Vorkehrungen hat das aber den Nachteil, daß, wenn sich aus besonderen, noch zu erläuternden Gründen wesentliche Abweichungen der Läuferachse von der Sollstellung ergeben haben, es dann verhältnismäßig lange dauert, bis die Läuferachse wieder in die Sollstellung' zurückgekehrt ist.Because the pendulum does not point to the direction of the true perpendicular, but only to the direction of the dummy solder, i.e. the influences of centrifugal and orbit accelerations are subject to, let the rotor axis temporarily move out of the target position, when the aircraft is subject to accelerations in the same direction, e.g. B. a curve executes. So that these only temporarily effective disruptive influences are not too great Cause errors in the display, the supporting torques exerted by the torque generators 3 and 4 must be proportionate to be weak. In the absence of special precautions, however, this has the disadvantage that, if there are special provisions, it still needs to be explained Reasons have resulted in significant deviations of the rotor axis from the target position, it then takes a relatively long time takes until the rotor axis has returned to the target position '.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beheben. Bevor die hierzu dienenden Einrichtungen näher beschrieben werden, sei zunächst noch eine weitere Ursache für das Abwandern der Läuferachse erklärt.The object of the present invention is to remedy this deficiency. Before the facilities used for this purpose are described in more detail, let me first another cause of the rotor axis drifting explained.

Die Winkel, um die der Rahmen 2 um die Achse b und der Kreiselträger 1 um die "^ο Achse α schwingen können, sind beschränkt. Sie belaufen sich im allgemeinen auf nicht mehr als etwa 300⁰. Wenn sich das Flugzeug etwa bei einem Sturzflug oder in einer Kurve um die Achse α oder die Achse b sehr stark neigt und hierbei eine Winkelbewegung ausführt, die den Schwenkbereich der kardanisehen Aufhängung überschreitet, dann gelangen der Kardanrahmen 2 oder der Läuferträger ι oder beide in eine Grenzstellung, in der sie an einen Anschlag anstoßen. In der Zeichnung sind derartige Anschläge bei 5 fürThe angles through which the frame 2 can swing around the axis b and the gyro support 1 around the " ^ο axis α are limited. They generally do not amount to more than about 300 ⁰ in a curve around the axis α or the axis b tends very strongly and executes an angular movement that exceeds the pivoting range of the cardanic suspension, then the cardan frame 2 or the rotor support ι or both reach a limit position in which they abut a stop In the drawing, such stops are at 5 for

die Begrenzung der Winkelbewegung des Läuferträgers ι veranschaulicht. Dieser hat einen Stift 6, der auf die Anschläge S trifft. Am Gehäuse des Gerätes sitzen Anschläge 7, zwischen denen ein Stift 8 des Kardan-' rahmens 2 spielt. Durch das Anstoßen verliert der Kreisel einen oder zwei Freiheitsgrade, was zur Folge hat, daß seine Achse eine heftige Präzessionsbewegung- ausführtthe limitation of the angular movement of the rotor support ι illustrates. This one has a pin 6 that hits the stops S. There are stops 7 on the housing of the device, between which a pin 8 of the cardan 'frame 2 plays. Loses by bumping into it the top has one or two degrees of freedom, with the result that its axis performs a violent precession motion

to und sehr erheblich von der Sollstellung abwandert. Wenn sich dann das Flugzeug wieder aufrichtet — Schräglagen der erläuterten Art kommen in der Regel nur vorübergehend in Frage —, dann soll der Kreisel möglichst schnell wieder in seine Sollstellung selbsttätig zurücklaufen.to and migrates very significantly from the debit position. If then the plane straightened up again - inclinations of the kind explained are usually only temporary in question - then the gyro should return to its target position as quickly as possible run back automatically.

Zu diesem Zweck sind die Drehmomenterzeuger derart umschaltbar, daß sie vorübergehend das Vielfache des für die normale Stützung ^v der Läuferachse erforderlichen Drehmomentes erzeugen können -und dadurch den Läuferträger sehr schnell in die SoIlstellung präzedieren lassen. Diese Umschaltbarkeit wird in bekannter Weise dadurch erzielt, daß ein in der Stromzuleitung 23 des Drehmomenterzeugers 3 liegender Widerstand 19 und ein in der Zuleitung 24 des Drehmomenterzeugers 4 liegender Widerstand 17 kurzgeschlossen werden. Diesem Zweck dient ein Schalter mit einem schwenkbaren Kontaktträger 12, der Schleifkontakte 15 und 16 hat. Diese sind durch biegsame Leitungen 27 und 28 mit dem einen Ende der Widerstände 17 und 19 verbunden. Die Kontakte 15 und 16 schleifen auf einer Fläche aus Isolierstoff, in die Kontakte 29 und 30 eingelassen sind. Diese Kontakte sind durch Leitungen 25 und 26 mit dem anderen Ende der Widerstände 17 und 19 verbunden. Solange der Kontaktträger 12 die in der Zeichnung dargestellte Lage einnimmt, sind die Widerstände 17 und 19 in Reihe mit den Drehmomenterzeugern geschaltet. Dadurch wird das Drehmoment auf den für normalenFor this purpose, the torque generators can be switched in such a way that they can temporarily ^{generate the multiple of the torque required for normal support v of} the rotor axis - and thereby allow the rotor support to precess very quickly into the intended position. This switchability is achieved in a known manner in that a resistor 19 located in the power supply line 23 of the torque generator 3 and a resistor 17 located in the supply line 24 of the torque generator 4 are short-circuited. A switch with a pivotable contact carrier 12 which has sliding contacts 15 and 16 is used for this purpose. These are connected to one end of the resistors 17 and 19 by flexible lines 27 and 28. The contacts 15 and 16 slide on a surface made of insulating material into which the contacts 29 and 30 are embedded. These contacts are connected to the other end of resistors 17 and 19 by leads 25 and 26. As long as the contact carrier 12 assumes the position shown in the drawing, the resistors 17 and 19 are connected in series with the torque generators. This will bring the torque down to normal

+5 Flug erforderlichen Wert beschränkt, bei ■ welchem sich die störenden Beschleunigungseinflüsse im zeitlichen Mittel aufheben. Sobald aber der Kontaktträger 12 in der Pfeilrichtung geschwenkt wird, laufen die Schleifkontakte 15 und 16 auf die Gegenkontakte 29 und 30 auf und schließen dadurch die Widerstände 17 und 19 kurz. Infolgedessen wird das von den Drehmomenterzeugern jeweils erzeugte Drehmoment vervielfacht. Infolgedessen wandert der Läuferträger schnell in die Sollsteilung zurück. Ein Zeitrelais sorgt dafür, daß der Kontaktträger 12 nach wenigen Sekunden in die Ausgangslage zurückkehrt und dadurch die Drehmomenterzeuger wieder auf den normalen Betriebsstrom umschaltet. Soweit bilden die Merk male des Gerätes nicht den Gegenstand des Patentes.+5 flight required value limited at ■ which the disruptive acceleration influences cancel each other out on average over time. As soon but the contact carrier 12 is pivoted in the direction of the arrow, the sliding contacts run 15 and 16 to the mating contacts 29 and 30 and thereby close the Resistors 17 and 19 short. As a result, this will be done by the torquers, respectively generated torque multiplied. As a result, the armature moves quickly back to the target division. A time relay ensures that the contact carrier 12 after returns to the starting position in a few seconds and thereby the torque generator switches back to normal operating current. So far, the features of the device are not the subject of the Patent.

Erfindungsgemäß erfolgt die Einschaltung des Zeitrelais in Abhängigkeit von der Stellung des Läuferträgers zum Gerätegehäuse, und zwar dadurch, daß- die den Schwenkbereich des Läuferträgers begrenzenden Stifte 6 und 8 sowie die Anschläge 5 und 7 als Schaltkontakte für die Erregung des Zeitrelais dienen.According to the invention, the timing relay is switched on as a function of the position of the rotor carrier to the device housing, namely by the fact that the swivel range of the rotor carrier delimiting pins 6 and 8 and the stops 5 and 7 as switching contacts for the excitation of the timing relay to serve.

Bei der veranschaulichten Ausführungform sind die Anschläge 5 und 7_ federnd ausgeführt, so daß eine gewisse zeitliche Dauer des Kontaktes gewährleistet ist, durch die die Erregung des mit 9 bezeichneten Zeitrelais sichergestellt wird. Dieses Relais liegt in einem Stromkreis, der einerseits mit Abzweigungen 31 und 32 an den Kontakten 5 und 7 und andererseits mit Abzweigungen 33 an den Ge'genkontakten 6 und 8 endigt und eine Stromquelle 34 enthält.. Sobald entweder der Läuferträger 1 oder der Kardanrahmen 2 eine ihrer Grenzstellungen erreichen, wird der Stromkreis geschlossen, und das Relais 9 zieht seinen schwenkbaren Anker 10 an. Dieser ist durch eine Zugfeder 11 mit dem Kontaktträger 12 verbunden, wodurch dieser ausgeschwenkt wird. Hierbei wird gleichzeitig ein Haltestromkreis 35 geschlos- go sen. In diesem liegen zwei durch einen Arm 36 des Ankers 10 geschlossene Kontakte 37 sowie zwei Kontakte 14, die vom Kontaktträger 12 geschlossen werden, wenn dieser in Pfeilrichtung ausschlägt. Der Haltestromkreis sorgt dafür,, daß die Erregung des Magneten9 zunächst 'auch dann aufrechterhalten bleibt, wenn der durch die Abzweigungen 31 bis 33 geschlossene Stromkreis sofort wieder unterbrochen werden sollte. Die Erregung des Magneten 9 für eine gewisse Zeit ist erforderlich, damit der Kontaktträger 12 Zeit findet, unter dem Zug der Feder 11 bis in . die gestrichelte Lage auszuschwingen. Seine Bewegung wird nämlich durch einen an ihm angelenkten Dämpfungskolben verzögert, der in einem Zylinder 13 verschiebbar ist.In the illustrated embodiment, the stops 5 and 7_ are resilient, so that a certain duration of contact is guaranteed through which the Excitation of the designated time relay 9 is ensured. This relay is in a circuit, on the one hand with branches 31 and 32 on the contacts 5 and 7 and, on the other hand, ends with branches 33 at the mating contacts 6 and 8 and contains a power source 34 .. As soon as either the rotor support 1 or the cardan frame 2 reach one of their limit positions, the circuit is closed, and that Relay 9 attracts its pivotable armature 10. This is by a tension spring 11 with connected to the contact carrier 12, whereby this is pivoted out. Here is a holding circuit 35 is closed at the same time. In this two lie by one arm 36 of the armature 10 closed contacts 37 and two contacts 14 from the contact carrier 12 should be closed when it deflects in the direction of the arrow. The holding circuit ensures "that the excitation of the magnet9 is initially maintained" remains if the circuit closed by branches 31 to 33 immediately should be interrupted again. The excitation of the magnet 9 for a certain time is necessary so that the contact carrier 12 finds time under the train of the spring 11 to in . to swing out the dashed position. Its movement is namely through a Delayed damping piston hinged to it, which can be displaced in a cylinder 13 is.

Claims

Patent claims:

i. Gyro device with three degrees of freedom of the gyro and with one of these supporting torque generator, both by a regulating element and additionally is controlled by a time relay, which is triggered in the event of particularly large deviations of the gyro from the target position is switched on and for a limited time that exerted on the rotor support Support torque multiplied and thereby the return of the gyro into the target position accelerated, characterized by

net that the activation of the timing relay during normal operation of the Gyro device by depending on the position of the rotor carrier to the device housing controlled means takes place.

2. Gyroscope according to claim i, characterized in that the means for switching on the timing relay is designed as a contact arrangement whose interacting contacts with the rotor carrier and with the cardan frames and / or
are connected.

Device housing

To distinguish the subject of the application from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

German patent specification No. 6oo 257,

651 601;

French - .... - 820 614,

833 297.

1 sheet of drawings

BERLIN. GEDRUCKT IN ΠΕΪΙBERLIN. PRINTED IN ΠΕΪΙ