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Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmesser für Fahrzeuge. Es sind
Geschwindigkeitsmesser für Fahrzeuge bekannt geworden, in welchen eine körnige Masse
in einem homogenen Strahl dauernd =frei fällt. Durch eine unter dein Austritt des
Strahles gelegene Schneide wird der Strahl während der Dauer von Beschleunigungsmaßen
in zwei ungleiche Teile, sonst , aber in gleiche Teile geteilt. Die Differenz der
durch die Schneide abgeteilten beiden Mengen ist dann ein Maß der vom Fahrzeug ,
jeweils erreichten Geschwindigkeit.
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Gemäß der Erfindung soll nun die Genauigkeit der Messung dadurch vermehrt
werden, da's an Stelle einer körnigen Masse eine Flüssigkeit verwendet wird. Die
hohe Teilbarkeit derselben- ermöglicht nach Ansicht des Erfinders das Zustandekommen
allerfeinster Messungen. Außerdem kann man der Flüssigkeitdie notwendigen hohen
Ausflußgeschwindig-: keiten erteilen. Eine Flüssigkeit ist aber mit den Mitteln
allein, welche in den schon be= kannt gewordenen Apparaten angewendet sind, nicht
als zu teilendes Material verwendbar, weil jede Flüssigkeif alsbald nach dem @:
Austritt aus einer Ausflußöffnung von rechteckigem Querschnitt, wie sie für eine
körnige Masse verwendbar ist, dem kreisrunden Querschnitt zustrebt. Ein Flüssigkeitsstrahl
von kreisrundem oder länglichrundem Querschnitt ist durch eine Schneide nicht so
teilbar, daß die Differenz der geteilten 1Vlengen auch wirklich dem die ungleiche
Teilung verursachenden Beschleunigungsausschlag proportional sind. Zur Beseitigung
dieses die Verwendung einer Flüssigkeit als zu teilender Masse ausschließenden Umstandes
werden nun gemäß der vorliegenden Erfindung außer der teilenden Hauptschneide noch
zwei senkrecht dazu stehende, in gleicher Ebene endigende, parallele Schneiden verwendet,
welche aus der Strahlmasse im Augenblick des Auftreffens der Teile auf die Hauptschneide
ein mittleres, durch zwei parallele Flächen begrenztes Zylindersegment ausschneiden,
das allein durch die Hauptschneide in zwei Teile. geteilt wird, während die außerhalb
der Parallelschneiden niedergehenden Strahlmassen zur Messung nicht verwendet werden
und auf kürzestem Wege der Pumpe zufließen.
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Es ist dabei vorausgesetzt, daß diese Schneiden mit der Strahldüse
starr verbunden sind. und durch -andere hier nicht zu erörternde Mittel samt der
Düse in -der senkrechten oder wagerechten Lage auch bei Beschleunigungsdrücken erhalten
werden, so daß die Lage der Schneiden zu der normalen Strahlrichtung immer aufrechterhalten
bleibt.
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Die Schneidenanordnung ist in Fig. i in einer Draufsicht mit geschnittenem
Strahl, in Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt; die Fig. 2, 3 und
¢ zeigen ebenfalls Draufsichten auf die Schneidenanordnung mit Beschleunigungsausschlägen
des Strahles in drei Fällen. - .
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Es ist ce .die trennende Mittelschneide; U und.c sind die zweiparallelen
Längsschneiden; d" ist der viereckige (Fig. i bis d.) oder runde (Fig:5) Rand des
Außengefäßes zur Ableitung der außerhalb der Parallelschneiden niedergehenden Strahlteile.
Schneiden und Strahlquerschnitte sind in den Fig. i bis 5 vergrößert dargestellt.
Bei
Ruhe oder gleichmäßiger Geschwindigkeit hat der in der Schneidenebene geführte,
in den Figuren schraffierte Strahlquerschniti die Lage von Fig. i. Die Mittelschneide
c teilt die Meßflüssigkeit somit in zwei genau gleiche Teile.
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Bei einem parallel zu den Parallelschneiden erfolgenden Ausschlag
tritt die Stellung nach Fig.2 ein. Die Gesamtmenge der zwischen den Parallelschneiden
niedergehenden Strahlflüssigkeit ist der in der Normalstellung von Fig. i gleich.
Sie wird durch die Mittelschneide a. in zwei ungleiche Teile geteilt, die in der
Differenz ihrer Menge dem Beschleunigungsausschlag proportional sind.
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Bei einem senkrecht zu den Parallelschneiden b und c erfolgenden Beschleunigungsausschlag
tritt etwa die Stellung von Fig. 3 ein. Die zwischen den Parallelschneiden niedergehendenMengender
Meßflüssigkeit sindetwas geringer als in Fig. i und :2; sie werden durch die Mittelschneide
a in zwei genau gleich große Hälften geteili, so daß die Differenz der beiden Mengen
gleich Null bleibt. Es erfolgt somit in dieser Stellung überhaupt keine Messung
des Beschleunigungsausschlags.
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Bei einem schief zu den Parallelschneiden erfolgenden Beschleunigungsausschlag
tritt eine Stellung wie in Fig.4 ein. Die Menge der zwischen den Parallelschneiden
niedergehenden Meßflüssigkeit ist etwas verringert; sie wird aber proportional dem
in Parallelschnei.denrichtung verlaufenden Komponenten des Beschleunigungsausschlages
geteilt. Bei einem senkrecht zur Schneidenebene, also in Strahlrichtung erfolgenden
Beschleunigungsdruck erfolgt ein langsameres oder rascheres Einfließen des Strahles
bzw. eine Erweiterung oder Verengung seines Querschnittes. Dieser Vorgang kann aber
an der richtigen Teilung der Strahlmasse nichts ändern.
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Bei einem schräg zur Schneidenebene erfolgenden Beschleunigungsstoß
entstehen Wirkungen der in Fig. 2 bis 4 dargestellten Art, mit Erweiterungen oder
Verengerungen des Strahlquerschnittes verbunden. Somit erfolgt auch hierbei keine
Störung des Meßvorganges. Durch Verwendung zweier entgegengesetzt strömender Strahlen
lassen sich zudem alle Störungserscheinungen aufheben.
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Daraus ergibt sich, daß durch ,die Schnei-3en- und Düsenanordnung
alle in irgend-Evelcher Richtung auftretenden Beschleuni-;ungsausschläge in dem
in Parallelschneidenrichtung verlaufenden Komponenten gemes-3en werden, während
die anderen Bewegungs-:eile diese Messung nicht zu stören vermögen. Außerdem ergibt
sich daraus die Möglichkeit, furch die Aufstellung von drei solcher Meß-@inrichtungen,
von denen zwei in der Hori-:ontalebene, und zwar eine in N-S- und eine in a 0-'\V-Richtung,
die dritte in einer Vertikalebene erhalten werden, ein genaues Bild aller Beschleunigungsstöße
und Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs zu erhalten, ohne einen besonderen Zerlegungsapparat
benutzen zu müssen.
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Die Messungen werden ungenau, wenn die Beschleunigungsausschläge so
groß werden. daß die Peripherie des Strahlquerschnittes eine der Schneiden tangiert.
Die Möglichkeit dieses. Falles läßt sich aber dadurch ausschalten, claß einerseits
die Ausflußgeschwindigkeit der Flüssigkeitsstrahlen so bemessen wird, daß sie die
höchste zu erwartende Beschleunigung, z. B. die einer heftigen Schlingerbewegung;
übertrifft, und daß andererseits die'Entfernung der Schneiden von der Düse in ein
richtiges Verhältnis zum StrahIquerschnitt gebracht ist. Ist z. B. der Strahlquerschnitt
= 9 mm breit, so kann der höchste Strahlausschlag etwa 3 mm betragen. Rechnet man
nun als höchste Sekundenbeschleunigung = 3 m,_ eine Ausflußgeschwindigkeit von 15
m, so kann die Strahllänge, also die Entfernung Düse-Schneide = 15 min betragen,
weil bei dieser Länge die Strahlzeit = @@@ooo Sekunde beträgt und obige Maximalbeschleunigung
von 3 m in '110"o Sekunde einen Ausschlag von 3 mm ergibt.
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Ein höchster Meßauss,chlag von 3 mm erscheint auf den ersten Blick
zu gering, um innerhalb dieser Größe noch allerfeinste Messungen wägbar zu gestalten.
Betrachtet man aber die Mengendifferenzen, so erscheint die Messung dennoch genau
genug.
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Enthält ein Apparat beispielsweise zoo der oben beschriebenen Schneiden-
und Düseneinrichtungen, in denen die Entfernung der Parallelschneiden je 4 mm beträgt,
mithin die Gesamtmeßbreite = 400 mm ausmacht, ist ferner die Ausflußgeschwindigkeit
= 2o Sekundenmeter, die Strahllänge = .2o mm, die Strahlzeit mithin %00o Sekunde,
so bewirkt eine Beschleunigung von %o mm (pro Sekunde) in 1-110"u Sekunde eine Strahlverschiebung
von 1]1a000 mm, mithin eine Mengendifferenz von 2 # 0,00o i # 400 # 2o ooo = i 60o
cmm, bei Verwendung von Wasser etwa ein Gewicht von 1,6 g. Diese Größe ist aber
in der weiteren Auswertung des Meßergebnisses wohl noch wägbar. Nun verursacht aber
die gemessene Beschleunigung von l/" mm in einer Sekunde bei Verwendung der Geschwindigkeitsmessung
zur Wegmessung bei einer Fahrt von i o Tagen eine Streckendifferenz von 86,4 m,
die praktisch kaum in Betracht kommt.
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Infolge der fast unbegrenzten Teilbarkeit einer Flüssigkeit liefert
die Teilung durch die Schneide natürlich noch weit genauere Meßergebnisse. Um alle
diese - erst in der Häufang
mit nachfolgenden Teilergebnissen wägbaren
- Einzelergebnisse anzusainineln, darf inan die Suinmierungen nicht zu schnell abschließen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung fließen deshalb .die geteilten Flüssigkeitsmengen
in größere Behälter; wo sie sich sammeln. Ver-.wendet man als Behälter zwei prismatische
Gefäße von unter sich gleichem Querschnitt, so stellt die Höhendifferenz der beiden
Flüssigkeitsmengen ohne weiteres die Geschwindigkeitsänderung dar, die durch eine
auf dem Schwimmer des einen Gefäßes befestigte Skala ablesbar gemacht werden kann.
Durch die Schwimmer oder ähnliche Mittel läßt sich dann die Änderung weiter auf
andere Apparatteile übertragen.
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Natürlich müssen auch diese größeren Behälter periodisch entleert
werden. Das geschieht am zweckmäßigsten durch. genau wirkende Pumpen oder Verdränger,
und zwar ununterbrochen, so,daß in den Behältern selbst nur die Differenz der Flüssigkeitsmengen
zum Ausdruck kommt.
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Läßt man die Stellung der Schwimmer auf Integrierwerke einwirken,
z. B. auf das verschiebbare Reibungsrad eines Diskuswerkes oder auf ein elektrisches
Integrierwerk, so ergibt das. letztere, wie bekannt, den durchlaufenen Weg. Als
Integrierwerk kann in bekannter Weise auch der Ablauf einer Flüssigkeit dienen,
die beim Austritt aus einer durch parallele Seiten begrenzten Ausflußöffnung durch
eine verschiebbare Schneide in zwei beliebig verschiedene Teile geteilt wird., die
in zwei Sammelgefäßen zusammenfließen und dort durch Steigen und Sinken die durchlaufenen
Wege messen. -Eine solche Ausführungsform des Gesamtapparates ist in Fig. 7 in einem
schematischen Vertikalschnitt dargestellt. Die Apparatteile sind auf der horizontalen
Platte e und auf der vertikalen Platte f befestigt, welche durch andere Apparate
in ihrer Lage erhalten werden. Von einer völlig gleichmäßig arbeitenden Pumpe her
steigt durch ein Zuleitungsrohr g eine Flüssigkeit auf, dringt durch die Düse lz
als Strahl ins Freie und wird dann durch die Schneiden a, b, c zerlegt. Die
außerhalb der Parallelschneiden niedergehenden Strahlteile fließen durch ein Rohr
p wieder nach der Pumpe zurück. Die anderen Strahlmengen fließen geteilt durch die
getrennten Rohre i und k in die getrennten Sammelbehälter l und in und werden von
hier durch die Schläuche xz und o nach völlig genau arbeitenden Pumpen oder ähnliches
abgesogen, die in den Behältern -L und -rin verbleibenden Teile verschieben
die Schwimmer und drehen dadurch das Rad q. Dadurch wird mittels der Schnur y- der
auf Rädchen gleitende Trägers verschoben und die von ihm an der Ausflußöffnung t
der Düse gehaltene Schneide verschoben. Es fallen infolgedessen die Flüssig-I<eitsinengen.
proportional der vorhandenen Geschwindigkeit in die getrennten Gefäße 2. und z,
und bewegen mittels der Schwimmer ,las Anzeigerad. Durch Schläuche hindurch werden
die Flüssigkeitsmengen nach Pumpen abgesogen. Selbstverständlich kann dieses hier
nicht beanspruchte Flüssigkeitsintegrierwerk. auch durch ein anderes ersetzt werden.
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Es -sind Apparate bekannt geworden, in denen die Richtungsänderungen
durch zwei Beschleunigungsmesser gemessen werden. Besonders einfach und: genau gestaltet
sich diese Messung bei Verwendung des vorliegenden Geschwindigkeitsmessers. Die
einfache Vorrichtung hierzu ist in Fig. 6 in einer schematischen Draufsicht dargestellt.
Zwei Schneiden- und Düseneinrichtungen nach Fig. i (-zu und x) werden so
mit zwei Sammelgefäßen y
und w verbunden, daß die links der einen und rechts
der anderen der beiden in einer Geraden liegenden Mittelschneiden niedergehenden
Meßflüssigkeitsmengen nach dem einen, die andererseits niedergehenden nach dem anderen
Sammelgefäß geleitet werden. Durch diese Verschränkung der Leitungswege können nur
Drehbewegungen, nicht aber Fortbewegungen eine Differenz der Flüssigkeitsmengen
in den Sammelgefäßen hervorbringen. Denn bei der geradlinigen Beschleunigung lieben
sich die Wirkungen beider Schneiden auf. Tritt jedoch eine Drehung ein, so. werden
die beiden Strahlen im entgegengesetzten Sinne abgelenkt, und die Wirkungen summieren
sich.