DE764978C - Vorrichtung zur Anzeige der Horizontalgeschwindigkeit eines Flugzeugs - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Anzeige der Horizontalgeschwindigkeit eines Flugzeugs Die im Gebrauch befindlichen, direkt anzeigenden Geschwindigkeitsmesser für Flugzeuge bestimmen die Relativgeschwindigkeit im (meist bewegten) Medium und erfordern daher die Kenntnis der Geschwindigkeit der umgebenden Luft nach Größe und Richtung, wenn die Flugzeuggeschwindigkeit in bezug auf die Erdoberfläche bestimmt werden soll.
• Diese Geschwindigkeit der umgebenden Luft ist oft nicht mit der erwünschten Sicherheit am Ort des Flugzeugs meßbar. Es sind daher Geschwindigkeitsmesser vorgeschlagen worden, bei denen die Geschwindigkeit in bezug auf die Erdoberfläche bestimmt wird und die darauf beruhen, daß die Beschleunigung des Flugzeugs in einer oder in mehreren zueinander senkrechten Richtungen mittels der der Beschleunigung p proportionalen Gegenkraft P = m p einer Masse m eine Strömung nach Größe, Richtung und Dauer so steuert, daß an einer bzw. mehreren Anzeigevorrichtungen die jeweiligen Werte fp dt = v zur Zeit t als Geschwindigkeiten des Flugzeugs in den betreffenden Richtungen abgelesen werden können.
• Um die resultierende Geschwindigkeit beispielsweise in der Waagerechten nach Größe und Richtung zu bestimmen, sind bei allen diesen bekannten Anordnungen die Geschwindigkeiten vektoriell mit Hilfe einer Karte zu addieren.
• Der Geschwindigkeitsmesser nach der Erfindung zeigt die resultierende Geschwindigkeit nach Größe und Richtung an. Zugleich gestattet das gleiche Prinzip der SIeßanordnung die Anzeige des Flugzeugortes in einer Karte. Damit werden die bei bekannten Anordnungen notwendigen rechnerischen oder zeichnerischen Bestimmungen der resultierenden Geschwindigkeit unnötig und Zeitaufwand und mögliche Rechen- oder Zeichenfehler vermieden. Da insbesondere zugleich der geflogene Kurs direkt ablesbar wird, ist in dieser Anordnung Geschwindigkeitsanzeige mit Flugrichtungsanzeige sinnfällig vereinigt.
• Dies wird dadurch erreicht. daß in an sich bekannter Weise die den auftretenden Beschleunigungen entgegengerichteten Trägheitskräfte eines Quecksilbervolumens Widerstände verstellen. so daß die an diesen Widerständen abgegriffenen elektrischen Spannungen jeweils proportional den zugeordneten Geschwindigkeiten sind. Erfindungsgemäß werden diese Spannungen an zwei senkrecht zueinander angeordnete Ablenkplattenpaare einer Isathodenstrahlröhre so angeschlossen. daß der Kathodenstrahl eine Ablenkung erfährt, deren Größe proportional der resultierenden Geschwindigkeit und deren Richtung gleich der der resultierenden Geschwindigkeit ist.
• Abb. I soll das Prinzip der Meßanordnung erläutern. Im Flugzeug befindet sich in einem mit dem Flugzeug starr verbundenen Gehäuse ein Quecksilbervolumen, das in einer Richtung, beispielsweise der Achsrichtung des Flugzeugs, von den Stempeln oder Membranen S1 und S. und in einer zweiten Richtung, die zwechmäßig senkrecht zur ersten ist und in der gleichen Ebene liegt, von den Stempeln oder Membranen S3 und S4 begrenzt wird. Federkräfte gleicher Größe drücken die Stempel oder N Iembranen an das Quecksilber.
• Die Anordnung je zweier Stempel für jede Richtung, die im gleichen Sinne wirken, wird Volumenänderungen des Quecksilbers bei Temperatur- oder Druckänderungen für die Niessung unwirksam machen. Im gezeichneten Beispiel wird z. B. eine Beschleunigung des Flugzeugs in Richtung va die Stempel S1 und S2 in gleicher Richtung entgegen 'a um einen gewissen gleichen Betrag verstellen. Über die Kontakte K1 und K2 verändern die Stempel mit den Widerständen R1 und R.2 den durch einen Motor M1 fließenden Strom nach Größe und Richtung. Dieser Motor verstellt über eine Übersetzung ins Langsame Ü1 einen Schaltarm a1, der über den Widerstand r1 das Potential der Ablenkplatte p1 des Bradnschen Rohres B einstellt. Das Potential der gegeilüberliegenden Platte p2 ist konstant. Der Kathodenstrahl wird somit eine vertikale Auslenkung aus der Ruhelage erfahren. die proportional dem Feld zwischen p1 und p ist. also proportional dem Potential von P1. Da dieses Potential über den Schaltarm a1 so eingestellt wird, daß es jederzeit proportional dem Wert # padt ist, wird also die Auslenkung des Kathodenstrahls ein Maß für die Geschwindigkeit va sein. Nichtlinearitäten in der Strahlablenkung können durch einmalige Eichung und entsprechende Ausbildung des Widerstandes ru so ausgeglichen werden. daß die vertikale Auslenkung des Kathodenstrahls immer proportional der Geschwindigkeit va ist. In ähnlicher Weise wird der Kathodenstrahl mittels des Plattenpaares p3, p4 in seitlicher Richtung um Beträge ausgelenkt, die proportional der seitlichen Geschwindigkeit vs sind. Zu diesem Zweck verstellen die Stempel S3. So über die Widerstände Rs, R4 den NIotor.lI., und damit die Übersetzung ins Langsame Ü2. Diese verstellt zwei mechanisch verbundene, elektrisch voneinander isolierte Schaltarme a2 und a3, welche über die Widerstände r2 und r3 das Feld für das Plattenpaar p3, p4 einstellen. Die Schaltung ist so getroffen, daß das Feld beide Richtungen zwischen den beiden Platten t.3 und P4 annehmen kann, der Kathodenstrahl also um gleiche Beträge nach rechts oder links ausgelenkt werden kann, die proportional dem jeweiligen Wert # ps dt = vs sind. Ein Ausgleich etwaiger Nichtlinearitäten der Strahlablenkung kann auch hier mittels der Widerstände r2 und r3 in der obenerwähnten Form vorgenommen werden. Die Spannungen für die Ablenkplattenpaare werden zweckmäßig mit der Anodenspannung des Braunschen Rohres so gekoppelt, daß eine Schwankung der Generatorspannung E1 die Ablenk- und Anodenspannung so verändert. daß keine Änderung der Ablenkcharakteristik eintritt.
• Im vorliegenden Fall ist zu diesem Zweck ein Spannungsteiler T angedeutet, von dem Anoden- und Ablenkspannung als Teilspannung der Generatorspannung EI abgenommen werden.
• ,4uf dem Schirm des Braunschen Rohres. das beispielsweise die in Abb. 3 angedeutete Form haben möge, ergibt sich somit das in Abb. 2 angedeutete Bild. Der Punkt P, der die Lage des Leuchtfleckes andeuten soll, ist Endpunkt des Vektors OP, der nach obigen Ausführungen proportional der Geschwindigkei vh = va + vs ist. Mittels eines um o drehbar gelagerten geeichten Meßlineals / oder an einer auf dem Leuchtschirm angebrachten geeichten Kreisteilung (mit o als Älittelpunkt) kann somit unmittelbar die Größe wie auch die Richtung der Horizontalgeschwindigkeit des Flugzeugs abgelesen werden. q7' ist dabei der Winkel, den der tatsächlich geflogene Kurs mit der Achsrichtung des Flugzeugs bildet, ç der Kurs in bezug auf eine vorgegebene Richtung n-s.
• Es ist selbstverständlich, daß durch abermalige Integration mit den gleichen Mitteln der zurückgelegte Weg zur Anzeige gebracht werden kann. Da in diesem Falle der zurückgelegte Weg (in der waagerechten Ebene) der Auslenkung des Kathodenstrahls proportional ist, gibt der Leuchtfleck auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre unmittelbar den Ort des Flugzeugs in einem entsprechenden Kartenbereich an, dessen Lage durch die Ruhelage des Leuchtfleckes festgelegt ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur Anzeige der Horizontalgeschwindigkeit eines Flugzeugs in bezug auf die Erdoberfläche mittels an sich bekannter Integriervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels dieser Integriervorrichtungen zwei aufeinander senkrecht stehende Komponenten der Horizontalbeschleunigung die elektrischen Felder zweier senkrecht zueinander stehender Ablenkplattenpaare einer Kathodenstrahlröhre so steuern, daß die Ablenkfelder dieser Plattenpaare jeweils proportional den Geschwindigkeitskomponenten sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspannung und die Anodenspannung der Kathodenstrahlröhre von einer gemeinsamen Spannungsquelle hergeleitet sind.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche i'atentschriften Nr. 299 694, 33I.878; USA.-Patentschrift Nr. L 840 OOI.