Grundlagen

Im Prinzip ist alles ganz einfach: Man hängt drei Kreisel an einer in alle Richtungen frei drehbaren Platform auf und befestigt drei Beschleunigungsmesser in den drei Raumachsen an ihr. Ein angeschlossener Rechner integriert die Beschleunigungswerte zweifach und erhält so Geschwindigkeiten und zurückgelegte Strecken im Raum. Zur Realisierung sind jedoch einige Kunstgriffe nötig:

Kreiselanzahl
Zwei rechtwinklig zueinander montierte Kreisel sind ausreichend.

Servosteuerung der Platform
Bei den künstlichen Horizonten im Cockpit wird die Anzeige-Kugel direkt durch das Beharrungsvermögen des Kreisels waagerecht gehalten. Das Zerren an den Kreiselachsen führt aber zu einer schleichenden Verstellung, deswegen wählt man hier ein Verfahren mit elektronischer Regelung: Die Kreisel sind nicht nur an den gimbals frei beweglich, sondern in kleinen Ausmaßen auch in ihrer Aufhängung. Geringste Lageänderungen werden registriert und Servomotoren drehen die Platform blitzschnell so nach, dass der Kreisel wieder horizontal schwebt.

Ausschaltung der Kräfte auf die Kreisellager
Damit möglichst keine Kräfte auf die Lager wirken, ist der Kreisel so konstruiert, dass er schwerelos in einer Trägerflüssigkeit schwimmt. Dieser Zustand wird bei einer bestimmten Temperatur erreicht; zu diesem Zweck hat die Platform eine geregelte Heizung.

Raumkoordinaten versus Erdkoordinaten
Wenn die Ebene des stable element beim Start noch waagerecht ist, bleibt sie das auch während des Fluges - allerdings bezogen auf das Weltall. Für die Flugnavigation ist es jedoch praktischer, wenn sie parallel zur Erdoberfläche bleibt. Ein Computer regelt deswegen je nach Flugstrecke die Ebene des stable elements entsprechend nach; dabei werden auch Coriolis-Kräfte berücksichtigt.