JPS6139601B2 - - Google Patents
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- JPS6139601B2 JPS6139601B2 JP56056797A JP5679781A JPS6139601B2 JP S6139601 B2 JPS6139601 B2 JP S6139601B2 JP 56056797 A JP56056797 A JP 56056797A JP 5679781 A JP5679781 A JP 5679781A JP S6139601 B2 JPS6139601 B2 JP S6139601B2
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- Japan
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- gyro
- gyroscope
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- torque
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/34—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
- G01C19/38—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/12—Gyroscopes
- Y10T74/1261—Gyroscopes with pick off
- Y10T74/1275—Electrical
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はジヤイロコンパスに関し、特に日本特
許第885731号（ジヤイロ装置）の改良に関する。
許第885731号（ジヤイロ装置）の改良に関する。
扨て本発明の詳細説明に入る前に、上記日本特
許を引用して本発明が適用されるジヤイロコンパ
スについて説明する。
許を引用して本発明が適用されるジヤイロコンパ
スについて説明する。
第１図において、１はその内部に高速にて回転
するジヤイロロータを内蔵するジヤイロケース
で、これは液密構造となされている。２はジヤイ
ロケース１を包囲するタンクの如き容器、３はジ
ヤイロケース１を支持する懸吊線で、その上端を
タンク２に、下端をジヤイロケース１に夫々固定
する。４Ｎ，４Ｓ及び５Ｎ，５Ｓは夫々無接触偏
位検出装置６のそれぞれ１次側及び２次側で、１
次側４Ｎ，４Ｓは例えばジヤイロケース１の表面
で、ジヤイロのスピン軸の延長との交点（即ちジ
ヤイロの北及び南側）に夫々取りつける。一方２
次側５Ｎ，５Ｓをタンク２の１次側４Ｎ，４Ｓの
対応する位置に取りつける。７は高粘性のダンピ
ングオイルの如き液体で、これをタンク２内に充
填する。タンク２の赤道上のスピン軸と直交する
位置（東西）に、一対の水平軸８，８′の一端を
取付け、それ等の他端を水平環１２の対応する位
置に設けた軸受１３，１３′に回動的に嵌合す
る。１０は水平追従用サーボモータで、これを水
平環１２に取りつける。一方の水平軸８に水平歯
車９を取付け、これをサーボモータ１０の回転軸
に取付けた水平ピニオン１１と噛合せしめる。水
平環１２の前記水平軸々受１３，１３′と直交す
る位置に、ジンバル軸１４，１４′を夫々取付
け、これ等を追従環１６の対応する位置に取付け
たジンバル軸々受１５，１５′に夫々回動的に嵌
合する。追従環１６の上下に追従軸１７，１７′
を取付け、これ等の遊端部を、盤器２４の対応せ
る位置に設けた追従軸々受２５，２５′に回動的
に嵌合する。方位歯車２１を一方の追従軸１７に
取りつける。１９は盤器２４に取付けた方位追従
サーボモータ、２０はその回転軸に取付けた方位
ピニオンで、これは方位歯車２１と噛合する。２
２はコンパスカードでこれを追従軸１７′に取付
ける。２３は、盤器２４の上面に於てコンパスカ
ード２２と対応する如く取付けた基線板で、その
中央部に引かれた基線２６とコンパスカード２２
とにより、本器の装備された航行体の針路を読み
取る。
するジヤイロロータを内蔵するジヤイロケース
で、これは液密構造となされている。２はジヤイ
ロケース１を包囲するタンクの如き容器、３はジ
ヤイロケース１を支持する懸吊線で、その上端を
タンク２に、下端をジヤイロケース１に夫々固定
する。４Ｎ，４Ｓ及び５Ｎ，５Ｓは夫々無接触偏
位検出装置６のそれぞれ１次側及び２次側で、１
次側４Ｎ，４Ｓは例えばジヤイロケース１の表面
で、ジヤイロのスピン軸の延長との交点（即ちジ
ヤイロの北及び南側）に夫々取りつける。一方２
次側５Ｎ，５Ｓをタンク２の１次側４Ｎ，４Ｓの
対応する位置に取りつける。７は高粘性のダンピ
ングオイルの如き液体で、これをタンク２内に充
填する。タンク２の赤道上のスピン軸と直交する
位置（東西）に、一対の水平軸８，８′の一端を
取付け、それ等の他端を水平環１２の対応する位
置に設けた軸受１３，１３′に回動的に嵌合す
る。１０は水平追従用サーボモータで、これを水
平環１２に取りつける。一方の水平軸８に水平歯
車９を取付け、これをサーボモータ１０の回転軸
に取付けた水平ピニオン１１と噛合せしめる。水
平環１２の前記水平軸々受１３，１３′と直交す
る位置に、ジンバル軸１４，１４′を夫々取付
け、これ等を追従環１６の対応する位置に取付け
たジンバル軸々受１５，１５′に夫々回動的に嵌
合する。追従環１６の上下に追従軸１７，１７′
を取付け、これ等の遊端部を、盤器２４の対応せ
る位置に設けた追従軸々受２５，２５′に回動的
に嵌合する。方位歯車２１を一方の追従軸１７に
取りつける。１９は盤器２４に取付けた方位追従
サーボモータ、２０はその回転軸に取付けた方位
ピニオンで、これは方位歯車２１と噛合する。２
２はコンパスカードでこれを追従軸１７′に取付
ける。２３は、盤器２４の上面に於てコンパスカ
ード２２と対応する如く取付けた基線板で、その
中央部に引かれた基線２６とコンパスカード２２
とにより、本器の装備された航行体の針路を読み
取る。
次に、上述の無接触変位検出装置６の一具体例
を第２図及び第３図を参照して説明する。第２図
はＮ（北）側の一組をとり出したものである。同
図に於て４Ｎは１次側コイルで、その巻線はジヤ
イロのスピン軸に直交する平面内にあり、通常ジ
ヤイロ電源PSと共用の交流で励磁され、破線の
矢印a1，a1にて示す交番磁場を作る。２次コイル
５Ｎは４個の矩形コイル５NW，５NE，５NU，
５NLより成り、一対のコイル５NW，５NEは横
方向に並列に配置され、他方のコイル対５NL，
５NUは上下方向に並べられ、巻き始め及びコイ
ル対５NW，５NEのコイル対５NU，５NLの巻き
始めを互に接続する。今、１次側コイル４Ｎ（即
ちジヤイロケース）が２次側コイル５Ｎ（即ちタ
ンク）の中心に位置している場合を考えると、各
４個のコイル５NW，５NE，５NU，５NL中を１
次コイル４Ｎによる磁束が貫通するので、これに
対応して４個の各コイルに電圧が誘起されるが、
これ等コイルは、上述の如く２個づつ差動的に接
続されているので、その出力端子２−１及び２−
２には何等電圧の発生はない。ここで、例えば１
次コイル４Ｎが東方（同図Ｅ）に偏倚した場合を
考えると、コイル５NEを貫通する磁束は増加
し、コイル５NWを貫通る磁束は減少するので、
出力端子２−１には、電圧が生ずる。
を第２図及び第３図を参照して説明する。第２図
はＮ（北）側の一組をとり出したものである。同
図に於て４Ｎは１次側コイルで、その巻線はジヤ
イロのスピン軸に直交する平面内にあり、通常ジ
ヤイロ電源PSと共用の交流で励磁され、破線の
矢印a1，a1にて示す交番磁場を作る。２次コイル
５Ｎは４個の矩形コイル５NW，５NE，５NU，
５NLより成り、一対のコイル５NW，５NEは横
方向に並列に配置され、他方のコイル対５NL，
５NUは上下方向に並べられ、巻き始め及びコイ
ル対５NW，５NEのコイル対５NU，５NLの巻き
始めを互に接続する。今、１次側コイル４Ｎ（即
ちジヤイロケース）が２次側コイル５Ｎ（即ちタ
ンク）の中心に位置している場合を考えると、各
４個のコイル５NW，５NE，５NU，５NL中を１
次コイル４Ｎによる磁束が貫通するので、これに
対応して４個の各コイルに電圧が誘起されるが、
これ等コイルは、上述の如く２個づつ差動的に接
続されているので、その出力端子２−１及び２−
２には何等電圧の発生はない。ここで、例えば１
次コイル４Ｎが東方（同図Ｅ）に偏倚した場合を
考えると、コイル５NEを貫通する磁束は増加
し、コイル５NWを貫通る磁束は減少するので、
出力端子２−１には、電圧が生ずる。
一方、１次コイル４Ｎが西方に（同図Ｗ）偏倚
した場合には、前と逆にコイル５NWの誘起電圧
が増加し、コイル５NEの誘起電圧が減少し、東
偏した場合とは逆位相の電圧が端子２−１に発生
する。この場合、コイル５NU，５NLは上下方向
に配置されているので、その出力端子２−２には
何等電圧の発生がない。一方、同様にして１次側
コイル４Ｎの上下方向変位に対しては、横方向に
配置されたコイル５NW，５NEの出力端子２−
１には、何等電圧は発生しないが、上下方向に配
置されたコイル５NL，５NUの夫々に発生する電
圧に差が生じ、これによつて、端子２−２に出力
電圧が発生する。即ち、第２図の構造によつてジ
ヤイロケース１のＮ端のタンク２に対する東西方
向及び上下方向の変位を検出する事が出来る。
した場合には、前と逆にコイル５NWの誘起電圧
が増加し、コイル５NEの誘起電圧が減少し、東
偏した場合とは逆位相の電圧が端子２−１に発生
する。この場合、コイル５NU，５NLは上下方向
に配置されているので、その出力端子２−２には
何等電圧の発生がない。一方、同様にして１次側
コイル４Ｎの上下方向変位に対しては、横方向に
配置されたコイル５NW，５NEの出力端子２−
１には、何等電圧は発生しないが、上下方向に配
置されたコイル５NL，５NUの夫々に発生する電
圧に差が生じ、これによつて、端子２−２に出力
電圧が発生する。即ち、第２図の構造によつてジ
ヤイロケース１のＮ端のタンク２に対する東西方
向及び上下方向の変位を検出する事が出来る。
第３図は東西方向の検出装置のみを示したもの
で、ジヤイロケース１を上部より見た配置図であ
る。即ち、Ｓ側の変位検出装置４Ｓ，５SE，５
SWも、ジヤイロケース１が東方に偏倚した時
に、コイル５SEを通る磁束が増加し、５SWは減
少して、端子３−１に電圧が誘起され、この電圧
の位相は、端子２−１の発生電圧のそれと等しく
なされている。又、第３図に示す様にコイル５
SE，５SW及び５NE，５NWが、更に差動的に結
線されているが為に、ジヤイロケース１の東西方
向変位に対しては、端子３−２には全く発生電圧
がない代りに、ジヤイロケース１が垂直軸線０
（図面に垂直）のまわりに角変位を生ずると、端
子３−２にはその回転方向に応じ、位相の180゜
反転した出力電圧が発生する。この出力電圧は、
サーボ増巾器３０を介し、又は介さずに、方位サ
ーボモータ１９の制御巻線に加えられる。サーボ
モータ１９の回転は、方位ピニオン２０、方位歯
車２１、追従環１６及び水平環１２を介してタン
ク２に伝達され、このタンク２は、上記垂直軸ま
わりの角変位がゼロとなる様に制御される。即
ち、ジヤイロケース１が如何なる方位をとろうと
も、このサーボ系によつて、懸吊線３には、捩り
が全く生ぜず、これよりジヤイロには、垂直軸に
関しては、如何なる外乱トルクも印加されること
はない。尚、第３図に於て３−３は、誤差修正用
信号発生装置で、船舶の速度或は緯度に対応した
電圧を発生し、方位追従系の追従をずらして懸吊
線３を捩り、ジヤイロの垂直軸のまわりにトルク
を加えて誤差修正を行う。
で、ジヤイロケース１を上部より見た配置図であ
る。即ち、Ｓ側の変位検出装置４Ｓ，５SE，５
SWも、ジヤイロケース１が東方に偏倚した時
に、コイル５SEを通る磁束が増加し、５SWは減
少して、端子３−１に電圧が誘起され、この電圧
の位相は、端子２−１の発生電圧のそれと等しく
なされている。又、第３図に示す様にコイル５
SE，５SW及び５NE，５NWが、更に差動的に結
線されているが為に、ジヤイロケース１の東西方
向変位に対しては、端子３−２には全く発生電圧
がない代りに、ジヤイロケース１が垂直軸線０
（図面に垂直）のまわりに角変位を生ずると、端
子３−２にはその回転方向に応じ、位相の180゜
反転した出力電圧が発生する。この出力電圧は、
サーボ増巾器３０を介し、又は介さずに、方位サ
ーボモータ１９の制御巻線に加えられる。サーボ
モータ１９の回転は、方位ピニオン２０、方位歯
車２１、追従環１６及び水平環１２を介してタン
ク２に伝達され、このタンク２は、上記垂直軸ま
わりの角変位がゼロとなる様に制御される。即
ち、ジヤイロケース１が如何なる方位をとろうと
も、このサーボ系によつて、懸吊線３には、捩り
が全く生ぜず、これよりジヤイロには、垂直軸に
関しては、如何なる外乱トルクも印加されること
はない。尚、第３図に於て３−３は、誤差修正用
信号発生装置で、船舶の速度或は緯度に対応した
電圧を発生し、方位追従系の追従をずらして懸吊
線３を捩り、ジヤイロの垂直軸のまわりにトルク
を加えて誤差修正を行う。
第４図は、水平追従系を示したもので、２次コ
イル５Ｎ及び５Ｓのコイル部５NU，５NL及び５
SU，５SLが、前述と同様差動的に結線されてお
り、これが為に、コイル５NU，５NLの端子４−
１には、ジヤイロケース１のタンク２に対する上
下方向並進移動に対しては、出力電圧が発生しな
いが、水平軸のまわりの角運動に対しては、端子
４−１に電圧が発生し、これはサーボ増巾器３１
を介し、又は介さずに水平追従サーボモータ１０
の制御巻線に加えられる。水平追従サーボモータ
１０の回転は、水平ピニオン１１及び水平歯車９
を介して、タンク２を回転し、タンク２の上記角
変位をゼロとならしめる。
イル５Ｎ及び５Ｓのコイル部５NU，５NL及び５
SU，５SLが、前述と同様差動的に結線されてお
り、これが為に、コイル５NU，５NLの端子４−
１には、ジヤイロケース１のタンク２に対する上
下方向並進移動に対しては、出力電圧が発生しな
いが、水平軸のまわりの角運動に対しては、端子
４−１に電圧が発生し、これはサーボ増巾器３１
を介し、又は介さずに水平追従サーボモータ１０
の制御巻線に加えられる。水平追従サーボモータ
１０の回転は、水平ピニオン１１及び水平歯車９
を介して、タンク２を回転し、タンク２の上記角
変位をゼロとならしめる。
第５図は、タンク２以内を略線的に示したもの
で、ジヤイロケース１内のジヤイロのスピン軸
が、水平面Ｈ−H′に対して、その指北端Ａ側
が、θだけ上昇している場合である。こゝで、ジ
ヤイロケース１の重心O1、懸吊線３とジヤイロ
ケース１との結合点をＱ、懸吊線３とタンク２と
の結合点をＰ、タンク２の中心O2とし、ジヤイ
ロケース１内のロータのスピン軸が水平（θ＝
０）の時、O2とO1とは一致しているものとす
る。又、Ａは指北端、Ｂをこれと180゜ずれたジ
ヤイロケース１上の点とし、A′，B′をＡ，Ｂに
対応するタンク２の点とする。懸吊線３は、実際
には、曲げ剛性がある為に、同図点線の如き撓み
曲線を呈するので、タンク２に対するジヤイロケ
ース１の軸方向移動量ξO2〜O1は、極くわずか
減少する筈であるが、実用的な設計では、この影
響が極めて小さく、ここでは、一応懸吊線３は、
完全に可撓性のものとして説明を進める。
で、ジヤイロケース１内のジヤイロのスピン軸
が、水平面Ｈ−H′に対して、その指北端Ａ側
が、θだけ上昇している場合である。こゝで、ジ
ヤイロケース１の重心O1、懸吊線３とジヤイロ
ケース１との結合点をＱ、懸吊線３とタンク２と
の結合点をＰ、タンク２の中心O2とし、ジヤイ
ロケース１内のロータのスピン軸が水平（θ＝
０）の時、O2とO1とは一致しているものとす
る。又、Ａは指北端、Ｂをこれと180゜ずれたジ
ヤイロケース１上の点とし、A′，B′をＡ，Ｂに
対応するタンク２の点とする。懸吊線３は、実際
には、曲げ剛性がある為に、同図点線の如き撓み
曲線を呈するので、タンク２に対するジヤイロケ
ース１の軸方向移動量ξO2〜O1は、極くわずか
減少する筈であるが、実用的な設計では、この影
響が極めて小さく、ここでは、一応懸吊線３は、
完全に可撓性のものとして説明を進める。
前述の如く、サーボ系の作用でタンク２上の点
A′，B′と、ジヤイロケース１上の点Ａ，Ｂと
は、常に一致せしめられているので、タンク２も
ジヤイロケース１と同様、θだけ水平面Ｈ−
H′に対して傾斜する。今、外部の加速度がない
ものとすれば、ジヤイロケース１のスピン軸方向
には、何等外力が作用していないので、懸吊線３
は鉛直線に一致する。懸吊線３の張力をＴとし、
ジヤイロケース１のダンパー液７による浮力を除
いた残留重量をｍとすれば、張力Ｔが点O1のま
わりに、 Ｍ＝Trsinθ＝mgrsinθ なるモーメントＭを作り、これがジヤイロのトル
クとして、その水平軸（O1を通つて紙面に直
角）のまわりに加わることになる。ここでｒは、
同図に示す如くジヤイロケース１の重心O1と、
懸吊線３とジヤイロケース１との結合点Ｑとの間
の距離、又ｇは重力加速度を表す。即ち、この方
法によつても従来用いられているジヤイロコンパ
スと全く同様に「スピン軸の水平面に対する傾斜
に比例したトルクをジヤイロの水平軸のまわりに
加える」ことが出来るが故に、距離ｒ、残留質量
mg及びジヤイロの角運動量を選定して、その指
北運動の周期を数十分内至百数十分とすること
で、ジヤイロコンパスを得ることが出来る。実際
は、懸吊線３の曲げ剛性の為に、上記ｒがO1，
Ｑ間の実寸法より、ごくわずか長くなつたことと
等価になる。
A′，B′と、ジヤイロケース１上の点Ａ，Ｂと
は、常に一致せしめられているので、タンク２も
ジヤイロケース１と同様、θだけ水平面Ｈ−
H′に対して傾斜する。今、外部の加速度がない
ものとすれば、ジヤイロケース１のスピン軸方向
には、何等外力が作用していないので、懸吊線３
は鉛直線に一致する。懸吊線３の張力をＴとし、
ジヤイロケース１のダンパー液７による浮力を除
いた残留重量をｍとすれば、張力Ｔが点O1のま
わりに、 Ｍ＝Trsinθ＝mgrsinθ なるモーメントＭを作り、これがジヤイロのトル
クとして、その水平軸（O1を通つて紙面に直
角）のまわりに加わることになる。ここでｒは、
同図に示す如くジヤイロケース１の重心O1と、
懸吊線３とジヤイロケース１との結合点Ｑとの間
の距離、又ｇは重力加速度を表す。即ち、この方
法によつても従来用いられているジヤイロコンパ
スと全く同様に「スピン軸の水平面に対する傾斜
に比例したトルクをジヤイロの水平軸のまわりに
加える」ことが出来るが故に、距離ｒ、残留質量
mg及びジヤイロの角運動量を選定して、その指
北運動の周期を数十分内至百数十分とすること
で、ジヤイロコンパスを得ることが出来る。実際
は、懸吊線３の曲げ剛性の為に、上記ｒがO1，
Ｑ間の実寸法より、ごくわずか長くなつたことと
等価になる。
次に、上述の如き構成のジヤイロコンパスに使
用して効果的なジヤイロコンパス用制振装置につ
いて述べよう。その基本は、既に多くのジヤイロ
コンパスに利用されている「ジヤイロのスピン軸
の水平面に対する傾斜に比例したトルクをジヤイ
ロの垂直軸のまわりに加える」という原理であ
る。第１図乃至第５図に関して説明した様な構成
のジヤイロコンパスのスピン軸が、水平面Ｈ−
H′に対してθだけ傾斜した場合、タンク２も水
平追従系の作用によつてジヤイロケース１内のジ
ヤイロと同一の角θだけ傾斜し、ジヤイロケース
１は懸吊線３が鉛直線と一致するまB′の方向に
O1−O2＝ξだけ移動して静止する。即ち、ジヤ
イロ傾斜角θと、ジヤイロケース１のタンク２に
対するスピン軸方向の移動量ξとは、完全な比例
関係にある。よつて、この移動量ξを電気的に検
出し、この検出量に対応して前記垂直追従系の追
従位置を偏倚せしめ、懸吊線３を捩ることによ
り、所望の制振作用を与えることがで来る。
用して効果的なジヤイロコンパス用制振装置につ
いて述べよう。その基本は、既に多くのジヤイロ
コンパスに利用されている「ジヤイロのスピン軸
の水平面に対する傾斜に比例したトルクをジヤイ
ロの垂直軸のまわりに加える」という原理であ
る。第１図乃至第５図に関して説明した様な構成
のジヤイロコンパスのスピン軸が、水平面Ｈ−
H′に対してθだけ傾斜した場合、タンク２も水
平追従系の作用によつてジヤイロケース１内のジ
ヤイロと同一の角θだけ傾斜し、ジヤイロケース
１は懸吊線３が鉛直線と一致するまB′の方向に
O1−O2＝ξだけ移動して静止する。即ち、ジヤ
イロ傾斜角θと、ジヤイロケース１のタンク２に
対するスピン軸方向の移動量ξとは、完全な比例
関係にある。よつて、この移動量ξを電気的に検
出し、この検出量に対応して前記垂直追従系の追
従位置を偏倚せしめ、懸吊線３を捩ることによ
り、所望の制振作用を与えることがで来る。
扨て、第６図は上述の原理を実施する具体例の
一つであつて、無接触変位検出装置６の２次側コ
イル５Ｎ，５Ｓの南北側に夫々新たに２個のコイ
ル１４−２，１４−３の夫々の巻枠面が、二対の
コイル５NE，５NW及び５SE，５SWと平行にな
る如く、これ等コイル１４−２，１４−３を追加
設置し、これ等を差動的に結線した後、コイル１
４−２及び１４−３の出力端４−１を、垂直追従
系の信号端子３−２と加算的に接続した後、サー
ボ増巾器３０を介して方位サーボモータ１９の制
御巻線に加える。この場合、ξに比例する端子１
４−１の信号電圧の分だけ、垂直追従系はサーボ
エラーを生じ、端子１４−１の信号分だけ、タン
ク２とジヤイロケース１とは偏角をもつことにな
る。よつて、ξに比例して懸吊線３は捩られ、こ
の捩りトルクはξに比例しているから、ジヤイロ
スピン軸の傾斜θに比例しており、ジヤイロに制
振作用を与えることができる。
一つであつて、無接触変位検出装置６の２次側コ
イル５Ｎ，５Ｓの南北側に夫々新たに２個のコイ
ル１４−２，１４−３の夫々の巻枠面が、二対の
コイル５NE，５NW及び５SE，５SWと平行にな
る如く、これ等コイル１４−２，１４−３を追加
設置し、これ等を差動的に結線した後、コイル１
４−２及び１４−３の出力端４−１を、垂直追従
系の信号端子３−２と加算的に接続した後、サー
ボ増巾器３０を介して方位サーボモータ１９の制
御巻線に加える。この場合、ξに比例する端子１
４−１の信号電圧の分だけ、垂直追従系はサーボ
エラーを生じ、端子１４−１の信号分だけ、タン
ク２とジヤイロケース１とは偏角をもつことにな
る。よつて、ξに比例して懸吊線３は捩られ、こ
の捩りトルクはξに比例しているから、ジヤイロ
スピン軸の傾斜θに比例しており、ジヤイロに制
振作用を与えることができる。
一方、ジヤイロケース１とタンク２との間に
は、動揺誤差を防止する為に、高粘度のダンピン
グオイル７が充填されているため、移動量ξに対
応してタンク２をジヤイロケース１に対して垂直
軸まわりに擦ろうとすれば、本来の制振作用とし
ての懸吊線トルクの外に、上記高粘度のダンピン
グオイル７によつて、捩り角の角速度に比例した
粘性トルクが、ジヤイロの垂直軸に加わることに
なる。
は、動揺誤差を防止する為に、高粘度のダンピン
グオイル７が充填されているため、移動量ξに対
応してタンク２をジヤイロケース１に対して垂直
軸まわりに擦ろうとすれば、本来の制振作用とし
ての懸吊線トルクの外に、上記高粘度のダンピン
グオイル７によつて、捩り角の角速度に比例した
粘性トルクが、ジヤイロの垂直軸に加わることに
なる。
第７図は、上記の機構をブロツク的に示した図
で、移動量ξに比例定数k1を乗じて、偏角ψを生
じ、これに懸吊線トルク定数ｋsを掛けて、垂直
軸トルク（ダンピングトルク）Ｔ〓が作られると
同時に、偏角ψの時間微分である角速度ψに粘性
トルク定数Ｃを乗じたＣψなる粘性トルクが、外
乱トルクとしてジヤイロに加わる。このトルク
は、微分型のため、例えば船舶が施回運動を行つ
たとき等のように、ジヤイロコンパスにとつて
は、比較的高い周波数の外乱に対して、特に、大
きな偏角の角速度による粘性トルクとしてジヤイ
ロに作用して、水平誤差を生じる。この水平誤差
は、ジヤイロコンパス自身の制御作用により減衰
していくが、その過程において、長時間にわたつ
て方位誤差を生ずることになる。
で、移動量ξに比例定数k1を乗じて、偏角ψを生
じ、これに懸吊線トルク定数ｋsを掛けて、垂直
軸トルク（ダンピングトルク）Ｔ〓が作られると
同時に、偏角ψの時間微分である角速度ψに粘性
トルク定数Ｃを乗じたＣψなる粘性トルクが、外
乱トルクとしてジヤイロに加わる。このトルク
は、微分型のため、例えば船舶が施回運動を行つ
たとき等のように、ジヤイロコンパスにとつて
は、比較的高い周波数の外乱に対して、特に、大
きな偏角の角速度による粘性トルクとしてジヤイ
ロに作用して、水平誤差を生じる。この水平誤差
は、ジヤイロコンパス自身の制御作用により減衰
していくが、その過程において、長時間にわたつ
て方位誤差を生ずることになる。
従つて、本発明は、上記の欠点を簡単な補償装
置を追加することで一掃し、旋回、増減速度の加
速度外乱の影響を皆無にせんとするものである。
置を追加することで一掃し、旋回、増減速度の加
速度外乱の影響を皆無にせんとするものである。
本発明に於ては、第８図に示すように、ジヤイ
ロ球の移動量ξに対応して偏角ψをつくる信号系
の途中に、１／T1S＋１（Ｓはラプラス演算子）
で示した一次遅れ要素を挿入し、かつその時定数
T1を T1＝Ｃ／ｋs ……(1) で決定される値に選定する。
ロ球の移動量ξに対応して偏角ψをつくる信号系
の途中に、１／T1S＋１（Ｓはラプラス演算子）
で示した一次遅れ要素を挿入し、かつその時定数
T1を T1＝Ｃ／ｋs ……(1) で決定される値に選定する。
ジヤイロの垂直軸まわりに加わるトルクは、
Ｔ〓＝ｋsψ＋Ｃψ
＝（CS＋ｋs）ψ
＝ｋs・ψ（Ｃ／ｋｓＳ＋１）
＝k1・ｋs・ξ１／Ｔ１Ｓ＋１（Ｃ／ｋｓＳ＋
１）…… (2) と表わすことができる。
１）…… (2) と表わすことができる。
南北移動量ξと、ジヤイロの垂直軸トルクＴφ
との関係は、上記(2)式の分子の（Ｃ／ｋｓＳ＋１）と
分 母の（T1S＋１）が打ち消し合つて、 Ｔ〓＝k1・ｋs・ξ ……(3) となり、外乱となつていた粘性トルク定数Ｃの影
響は全くなくなり、実質的にコンパス系が必要と
する懸吊線３によるダンピングトルクのみが、ジ
ヤイロに作用していることと全く等価な系とする
ことが可能となる。換言すれば、ジヤイロの垂直
軸トルクＴ〓は、懸吊線３による比例トルク（ｋ
s・ψ）とダンピングオイルの粘性によるトルク
Ｃψとの和であり、偏角ψとの関係でみると、 Ｔ〓＝（CS＋ｋs）ψ ……(4) という比例＋微分で表わせる。
との関係は、上記(2)式の分子の（Ｃ／ｋｓＳ＋１）と
分 母の（T1S＋１）が打ち消し合つて、 Ｔ〓＝k1・ｋs・ξ ……(3) となり、外乱となつていた粘性トルク定数Ｃの影
響は全くなくなり、実質的にコンパス系が必要と
する懸吊線３によるダンピングトルクのみが、ジ
ヤイロに作用していることと全く等価な系とする
ことが可能となる。換言すれば、ジヤイロの垂直
軸トルクＴ〓は、懸吊線３による比例トルク（ｋ
s・ψ）とダンピングオイルの粘性によるトルク
Ｃψとの和であり、偏角ψとの関係でみると、 Ｔ〓＝（CS＋ｋs）ψ ……(4) という比例＋微分で表わせる。
一方、コンパス系としては、ダンピングトルク
Ｔ〓が、ジヤイロ球の南北移動量ξに比例してい
ることが要求されるため、南北移動量ξから偏角
ψを作る途中に、電気的に一次遅れ要素を設け、
その時定数をＣ／ｋsで決まる微分時間と一致さ
せることで、微分トルク即ち、粘性の影響を取り
除こうとするものである。
Ｔ〓が、ジヤイロ球の南北移動量ξに比例してい
ることが要求されるため、南北移動量ξから偏角
ψを作る途中に、電気的に一次遅れ要素を設け、
その時定数をＣ／ｋsで決まる微分時間と一致さ
せることで、微分トルク即ち、粘性の影響を取り
除こうとするものである。
第９図は第６図に対応した本発明の一次遅れ要
素を含む垂直追従系の具体例で、同図に於て、４
０−１，４０−２は、方位及び南北移動量ξの無
接触変位検出装置の交流出力を、それぞれ直流信
号に変換するための変換器（デモジユレータ）で
あり、４０−３は、時定数T1をＣ／ｋsに等しい
ように設定した一次遅れ要素を示す。
素を含む垂直追従系の具体例で、同図に於て、４
０−１，４０−２は、方位及び南北移動量ξの無
接触変位検出装置の交流出力を、それぞれ直流信
号に変換するための変換器（デモジユレータ）で
あり、４０−３は、時定数T1をＣ／ｋsに等しい
ように設定した一次遅れ要素を示す。
上述の如く、本発明に於ては、方位のダンピン
グ系の途中に、電気的な一時遅れ要素を挿入し、
その時定数をジヤイロケースとタンクとの間の粘
性トルク定数Ｃと懸吊線トルク定数ｋsの比の値
に選定することにより、旋回、増減速時において
も構造上機械的に生じてしまう上記粘性トルク定
数による影響を電気的手段によりとり除き、高性
能のジヤイロコンパスを得ることを可能となした
ものである。
グ系の途中に、電気的な一時遅れ要素を挿入し、
その時定数をジヤイロケースとタンクとの間の粘
性トルク定数Ｃと懸吊線トルク定数ｋsの比の値
に選定することにより、旋回、増減速時において
も構造上機械的に生じてしまう上記粘性トルク定
数による影響を電気的手段によりとり除き、高性
能のジヤイロコンパスを得ることを可能となした
ものである。
第１図は本発明が適用されるジヤイロコンパス
の一部除いた斜視図、第２及び第３図は第１図に
示すジヤイロコンパスに使用されている無接触変
位検出装置の配線図、第４図は同ジヤイロコンパ
スの水平追従系の略線図、第５図は同ジヤイロコ
ンパスの指北原理の説明に供するタンク以内の略
線図、第６図はジヤイロに制振作用を与える装置
の略線図、第７図はジヤイロに水平誤差を生ずる
機構を示すブロツク図、第８図は本発明の原理を
示すブロツク図、第９図は本発明の一例を示す配
線図である。 図に於て、１はジヤイロケース、２は容器、３
は懸吊線、６は無接触偏位検出装置、８及び８′
は水平軸、９は水平歯車、１０はサーボモータ、
１１はピニオン、１２は水平環、１３及び１３′
は軸受、１４及び１４′はジンバル軸、１５及び
１５′は軸受、１６は追従環、１７及び１７′は追
従軸、１９はサーボモータ、２０は方位ピニオ
ン、２１は方位歯車、２２はコンパスカード、４
０−１及び４０−２は変換器を夫々示す。
の一部除いた斜視図、第２及び第３図は第１図に
示すジヤイロコンパスに使用されている無接触変
位検出装置の配線図、第４図は同ジヤイロコンパ
スの水平追従系の略線図、第５図は同ジヤイロコ
ンパスの指北原理の説明に供するタンク以内の略
線図、第６図はジヤイロに制振作用を与える装置
の略線図、第７図はジヤイロに水平誤差を生ずる
機構を示すブロツク図、第８図は本発明の原理を
示すブロツク図、第９図は本発明の一例を示す配
線図である。 図に於て、１はジヤイロケース、２は容器、３
は懸吊線、６は無接触偏位検出装置、８及び８′
は水平軸、９は水平歯車、１０はサーボモータ、
１１はピニオン、１２は水平環、１３及び１３′
は軸受、１４及び１４′はジンバル軸、１５及び
１５′は軸受、１６は追従環、１７及び１７′は追
従軸、１９はサーボモータ、２０は方位ピニオ
ン、２１は方位歯車、２２はコンパスカード、４
０−１及び４０−２は変換器を夫々示す。
Claims (1)
- １ スピン軸を略々水平にしたジヤイロを内蔵せ
るジヤイロケースと、該ジヤイロケースを包囲す
ると共にその内部に液体を収納する容器と、上記
ジヤイロケースを上記容器内に支持する第１の支
持装置と、上記容器を３軸の自由度を有するよう
に支持する第２の支持装置と、上記容器を重力線
のまわりに上記ジヤイロケースに追従せしめる垂
直追従装置とより成り、上記ジヤイロケースの上
記液体による浮力中心を上記ジヤイロケースの重
心と略々一致せしめ、上記第１の支持装置を懸吊
体より構成し、該懸吊体は上記容器の内側上端と
上記ジヤイロケースとを連結し、該懸吊体と上記
ジヤイロケースとの連結点を該ジヤイロケースの
重心より上方に在る如くなし、上記ジヤイロケー
スに関して上記ジヤイロの水平面からの傾斜、上
記ジヤイロケースの重心と該ジヤイロケース及び
上記懸吊体の連結点との距離及び上記ジヤイロケ
ースの実効重量に比例したトルクを上記ジヤイロ
のスピン軸と重力線とを含む平面と直交する軸の
まわりに生ずるようになし、上記ジヤイロケース
の上記容器に対する南北方向への偏位を検出し、
上記垂直追従装置に上記偏位に対応する追従誤差
を生ぜしめるようになし、上記追従誤差に対応し
て上記懸吊体に捩れを生ぜしめ、上記ジヤイロケ
ースに制振トルクを与えるようになしたジヤイロ
装置において上記南北方向偏向信号を一次遅れ要
素を通し、その出力信号に対応して上記垂直追従
装置に追従誤差を生ぜしめると同時に上記一次遅
れ要素の時定数を上記容器と上記ジヤイロケース
との垂直軸まわりの粘性トルク定数と上記懸吊線
のトルクバネ定数との比に略々等しくなしたこと
を特徴とするジヤイロコンパス。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56056797A JPS57171210A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Gyro compass |
| GB8210330A GB2100428B (en) | 1981-04-15 | 1982-04-07 | Gyrocompasses |
| US06/367,465 US4451990A (en) | 1981-04-15 | 1982-04-12 | Gyrocompass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56056797A JPS57171210A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Gyro compass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57171210A JPS57171210A (en) | 1982-10-21 |
| JPS6139601B2 true JPS6139601B2 (ja) | 1986-09-04 |
Family
ID=13037387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56056797A Granted JPS57171210A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | Gyro compass |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4451990A (ja) |
| JP (1) | JPS57171210A (ja) |
| GB (1) | GB2100428B (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61283814A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Tokyo Keiki Co Ltd | ジヤイロ装置 |
| JPS6263810A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-20 | Yokogawa Electric Corp | ジヤイロコンパス |
| DE4023349A1 (de) * | 1990-07-23 | 1992-01-30 | Bodenseewerk Geraetetech | Verfahren zur bestimmung der nordrichtung |
| RU2120607C1 (ru) * | 1996-07-23 | 1998-10-20 | Государственная морская академия им.адм. С.О.Макарова | Автономный поплавковый одногироскопный чувствительный элемент гирокомпаса |
| NO990038L (no) * | 1998-01-12 | 1999-07-13 | Tokimec Inc | Gyrokompass |
| RU2266522C1 (ru) * | 2004-04-23 | 2005-12-20 | Иващенко Виктор Андреевич | Способ контроля гидродинамического гироскопа и способ определения односторонних осевых зазоров в гидродинамическом гироскопе |
| CN101870312B (zh) * | 2010-06-29 | 2011-12-28 | 王龙 | 地形自适应探测救援行走平台 |
| JP5749919B2 (ja) * | 2010-11-19 | 2015-07-15 | 住友精密工業株式会社 | ６方向指向装置 |
| JP2023180506A (ja) | 2022-06-09 | 2023-12-21 | 東京計器株式会社 | ジャイロコンパス |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3855711A (en) * | 1971-08-10 | 1974-12-24 | Tokyo Keiki Kk | Gyrocompass |
| JPS5340102B2 (ja) * | 1972-02-12 | 1978-10-25 | ||
| DE2618868A1 (de) * | 1976-04-29 | 1977-11-17 | Bodenseewerk Geraetetech | Geraet zur bestimmung der nordrichtung |
-
1981
- 1981-04-15 JP JP56056797A patent/JPS57171210A/ja active Granted
-
1982
- 1982-04-07 GB GB8210330A patent/GB2100428B/en not_active Expired
- 1982-04-12 US US06/367,465 patent/US4451990A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2100428B (en) | 1985-01-03 |
| US4451990A (en) | 1984-06-05 |
| GB2100428A (en) | 1982-12-22 |
| JPS57171210A (en) | 1982-10-21 |
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