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bleßgerät für Luftfahrzeuge. Der Luftfahrzeugbau bedarf zur Prüfung
der Flugleistung von Flugzeugen und Luftschiffen eines Meßgeräts zur Bestimmung
der Luftdichte. Denn die Vervollkommnung der Luftfahrzeuge und ihre amtliche Bewertung
bei der Abnahme wie auch die sportliche Beurteilung von Rekorden hat zur Voraussetzung
eine einwandfreie Prüfung:der Flug" leistungen, die sich auf zuverlässige Angaben
über das Verhalten der Luftdichte während des Fluges beziehen muß.
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Ebenso braucht man zur Berücksichtigung der meteorologischen Tageseinflüsse
beim artilleristischen Schießen zuverlässige Angaben über die Luftdichte für sämtliche
Höhen der Geschoßbahn. Hierzu sind Flugzeugaufstiege mit Luftdichtemeßgeräten ein
geeignetes Mittel. Für beide Anwendungsgebiete wurden bisher zur Bestimmung der
Luftdichte mit Erfolg Metecrographen verwendet, d. h. Meßgeräte, die den
Höhenverlauf von Luftdruck und Lufttemperatur gleichzeitig aufschreiben und so indirekt
die Werte der Luftdichte für die betreffenden Höhen zu berechnen gestatten. Einem
solchen indirekten Verfahren vorzuziehen ist aber eine Methode zur direkten Messung
der Luftdichte. Ein befriedigendes Gerät zur unmittelbaren Anzeige der Luftdichte
während des Fluges liegt noch nicht vor. Die bisher versuchten Konstruktionen für
ein solches Meßgerät haben den Nachteil, daß die angezeigte Luftdichte bei schnellen
Höhenänderungen der wirklichen Luftdichte zu langsam folgt. Eine beträchtliche Trägheit
der Anzeige
macht aber das Gerät für den beabsichtigten Z-weck
unbrauchbar, weil man verlangen muß, daß der richtige Wert der Luftdichte ohne Nachhinken
angezeigt wird.
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Das neue Konstruktionsprinzip der Erfindung gestattet mit den nach
ihm gebauten Geräten eine direkte und praktisch trägheitsfreie Anzeige der Luftdichte
während des Fluges. Die theoretische Grundlage dieses Prinzips ist die aus der Zustandsgleichung
der Gase sich ergebende Formel für die Luftdichte d als Funktion des Luftdruckes
b und der absoluten TemperattirT:
Mißt man b in -Millimeter Ottecksilbersäule, T in Zentigraden absoluter
fählung und d in Kilograininktil)i1,meter, so hat die Konstante den Wert
o,465.
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Bei getrennter Aufzeichnung der zeitlich zusammengehörigen Werte von
b und T mit Meteorographen der üblichen Art kann man nach dieser Formel
d indirekt berechnen oder durch graphische Auswertung gewinnen.
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Zur direkten Anzeige von d aber gelangt man, wenn in dem Meßgerät
das Barometer mit dem Thermometer so korribiniert wird, (laß sich die relativen
Änderungen von 1) und T subtrahieren.
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Die praktische Ausführung dieses Gedankens geschieht zweckmäßig durch
Verwendung logarithmischer Hebelwerke und Skalen. Durch Logarithmieren der Formel
erhält man: 1- d = lg, 0,46## + lg b - lg
7'.
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Läßt man also den b- und den T-Zeiger sich nicht, wie es in
der Regel angenähert geschieht, proportional den absoluten Änderungen von
b und T bewegen, sondern proportional den Logarithmen von b und T,
und schaltet man diese beiden Bewegungen gegenläufig, so kann man auf logarithmischer
Skala unmittelbar die Luftdichte d zur Anzeige bringen.
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Beispiele für die Verw-andlung der linearen Bewegung eines 'Meßkörpers
in logarithmische Anzeige dieser Bewegung sind aus den Höhenmessern und Höhenschreibern
für Luftfahrzeuge bekannt, bei denen der Meßkörper einen der Luftdruckänderung proportionalen
Weg macht, während infolge der Einschaltung eines logarithmischen Hebelwerks der
Zeiger den Logarithmus des Luftdrucks. also die Höhe, anzeigt.
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Für die Ausführung von direkten Luftdichtemeßgeräten nach dem Prinzip
der subtraktiven Kombination von Barometer und Thermometer kommen insgesamt acht
Typen in Betracht, die sich gemäß der nachstehenden Systematik auf zwei Gruppen
mit je zwei Untergruppen verteilen; jede dieser vier 'Untergruppen enthält ein Zeigerinstrument
(Luftdichteiliesser) und ein Registrierinstrumetit (Luftdichteschreiber),
je nachdem die Anzeige der Luftdichte subjektiv mit Zeiger auf Skala oder
objektiv mit Schreibfeder auf durch Uhrwerk angetriebener Trommel (Schreibband#
erfolgt.
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1. Gruppe-. Barometer und Thermometer fest montiert, d-Skala
verschiebbar.
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i. Untergruppe: d-Skala mit dem beweglichen Ende des Barometers verschiebbar.
:2. Untergruppe: d-Skala mit dem beweglichen Ende des Thermometers verschiebbar.
11. Gruppe: d#Skala fest montiert, vom Barometer und Thermometer das eine
auf dem beweglichen Ende des fest montierten andern befestigt.
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i. Untergruppe: Barometer fest, Thermoineter verschiebbar.
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2. Untergruppe: Thermometer fest, Baroinvter verschiehbar, Bei allen
diesen Meßgeräten kann neben der Luftdichte gleichzeitig auch der Luftdruck und
die Lufttemperatur angezeigt werden oder auch nur eins dieser beiden Elemente. Für
Fluggleistungsbestimmungen beispielsweise ist die gemeinsame Anzeige von Luftdichte
und Luftdruck von besonderern Vorteil.
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Ferner ist es möglich, nach demselben Prinzip in verschiedenen Ausführungsformen
mit Vereinfachungen ein Luftdichtestatoskop zu bauen, d. h. ein Gerät, welches
nur Veränderungen der Luftdichte anzeigt und so dem Flieger das Einhalten einer
Schicht mit konstanterLuftdichte erleichtert.
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Im folgenden seien zunächst zwei Ausführungsformen der acht aufgezählten
Typen näher beschrieben, nämlich ein Luftdichteinesser nach Gruppe I, Untergruppe
:2 (Abb. i), und ein Luftdichteschreiber nach
Gruppe II, Untergruppe i (Abb.
2).
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Als Temperaturmeßkörper 1 wird eine Bimetallspirale benutzt,
die sich wegen sehr geringer Trägheit und weitgehender Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen
bei beträchtlicher Meßempfindlichkeit und Einstellkraft für Flugzeugmeßgeräte bewährt
hat. Sie sitzt zum Zwecke äußerst intensiver Belüftung durch den Fahrtwind in einem
besonderen Teile des Gehäuses, derart, daß Hebelwerk und Anzeigewerk dem kräftigen
Ventilationsstrom nicht ausgesetzt sind.
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Als Druckmeßkörper b dienen erprobte Alieroiddosen oder auch
Röhrenfedern mit verschwindend kleiner elastischer Nachwirkung und äußerst geringer
Temperaturempfindlichkeit. Die logarithmischen Hebelwerke
h
sind in den Zeichnungen durch diagonal durchkreuzte Quadrate angedeutet.
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Der Luftdichtemesser der Abb. i ist ein Zeigeriii#;trtirnent mit konzentrischen
Kreis skalen für Dichte, Temperatur und Druck. Aneroidb und Bimetallspiralet sitzen
genieinsain auf einem starren Trägerrahmen. Die Bewegung ihrer freien Enden wird
durch die logarithinischen Hebelwerke li auf zwei ineinandergesteckte, unabhängig
drehbare Achsen so übertragen, daß diese sich bei Zu.-nahme des Luftdruckes und
der Lufttemperatur gegenläufig drehen. Die Pfeilspitzen an den Hebehverken geben
die Bewegungsrichtung bei Zunahme des Druckes u#d cier Temperatur an. Die hohle
Thermometerachse trägt eine Scheibe, auf deren Rand die logaiithinische Luftdichteskala
aufgetragen ist und die mit einem nach außen gerichteten, kurzen Zeiger auf der
festen logarithmischen Temperaturskala spielt. Die Baronieterachse trägt einen langen
Zeiger, der über die t-Scheibe hin auf der außerhalb der t-Skala befindlichen festen
logarithmischen 1)-Skala spielt und am Rande der t-Scheibe über der d-Skala eine
Aussparung mit Fadenmarke besitzt. Die Pfeile auf den drei Skalen geben
Z,
die Richtung der zunehmenden Werte an. Die 1.7unktion des Gerätes ist so,
daß die Fadeninarke des 1)-Zeigers auf der mit dem t-Zeiger bewegten 1-Skala die
Luftdichte anzeigt, während zugleich auf den beiden äußeren Skalen Luftternperatur
und Luftdruck angezeigt werden.
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Der Luftdichieschreiber der Abb. 2 ist ein Registrierinstrument mit
Koordinaten für die Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Luftdichte und des
Luftdrucks auf gemeinsamer Uhrtrommel. Ein starrer Trägerrahmen trägt (las Uhrwerk
it mit der doppelt gelagerten Schreibtroinmel tr Z, 21 '
und (las Alieroid
1). Das innere Ende der Binietallspirale f sitzt mit logarithinischer Hebelfibertragungh
auf dein beweglichen Ende des Aneroids, so (laß sich die Spirale als Ganze.,; mit
der Bewegun- des Aneroids verschiebt. Das äußere Ende der Spirale führt über (las
logaritlimische Hebelwerk h. zum Schreibhebel, welcher auf der Trommel die Luftdichte
anzeigt. Die Bewegungen von el Barometer und Thermometer bei Zunahme von Druck und
Temperatur sind entgegen-"esetzl gerichtet, wie die Pfeilspitzen an den Hebelwerken
andeuten. Ein Schreibhebel für die gleichzeitige Aufzeichnung des Druck-es auf derselben
Trommel ist an (las logarithinische Hebelwerk des Barometers angeschlossen. Will
man auch die Temperatur anzeigen lassen, was aber auf derselben Trommel nicht direkt
möglich ist, so wird die Skala dafür mit dem Druckschreibhebel fest und der Zeiger
an den Dichteschreibhebel angeschlossen. Aus der Anordnung der Schreibhebel, die
oben auf de,-Trommel aufliegen, ergibt sich geradlinige Hebelführung (an Stelle
der sonst üblichen bogenföriiiigen), was für die Meßgenauigkeit und Bequemlichkeit
der Auswertung von Vorteil ist.
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Die anderen sechs Typen des direkten Luftdichtemeßgeräts werden mit
sinngemäßen Änderungen in der Anordnung unter Zuun delegung der systematischen Übersicht
ausgeführt. Beispielsweise ist bei dem Registrierinstrunient der Gruppe
1, Untergruppe i, die mit der Dichteskala versehene Uhrtrommel samt Triebwerk
so an das logarithmische Hebelwerk des fest montierten Barometers angeschlossen,
daß die Trommel durch die Bewegung des Barometers um eine senkrecht zu ihrer Eigenachse
stehende Drehachse bewegt wird, Uni die gleiche Drehachse, jedoch unabhängig von
der Trommel. bewegt, sich der Zeiger des logarithinischen Thermometerhebelwerks
und schreibt auf der Trommel die Dichte auf. Besser für die Ausführung ist statt
der Trommel, die sehr u oßen Umfang haben müßte, ein ebenes Re-,Ir gistrierband,
das über zwei Rollen läuft, deren eine das Triebwerk enthält. Die gleichzeitige
Aufzeichnung des Luftdrucks auf demselben Re-istrierstreifen -eschieht durch
Z, ZD einen unabhängig von Barometer und Trommel fest montierten Schreibhebel.
Die Temperatur kann man außerhalb der Trommel auf einer festen Skala durch eine
Verlängerung am Zeiger des Thermometers anzeigen lassen.