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Flug- oder Windgeschwindigkeitsmesser.
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verlässliche Messgeräte zu haben, die die relative Geschwindigkeit der Luftfahrzeuge gegen die umgebende Luft- (die Fluggeschwindigkeit) anzeigen, da diese für den Gleichgewichtszustand des Flugzeuges in erster Linie massgebend ist. Die gebräuchlichen "Anemotachometer' haben den Fehler, dass die Eigenreibung des Tachometers so gross ist, dass dadurch die einfache Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Drehzahl aufhört. Namentlich ist die Abhängigkeit zwischen beiden Grössen für jede Höhenlage bzw. Luftdichte verschieden, so dass die Angaben in verschiedenen Höhen vollkommen unverlässlich werden und nicht miteinander vergleichbar sind.
Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, auf Messgeräte zurückzugreifen, die unmittelbar den Luftwiderstand messen und daraus die Geschwindigkeit bestimmen. Der Luftwiderstand eines Körpers ist mit sehr guter Annäherung proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit und der Luftdichte. Infolge dieses Umstandes ist bei derartigen Messgeräten eine Korrektur nach verschiedenen Höhenlagen jederzeit leicht möglich. Ausserdem ist zu berücksichtigen, dass die auf das Flugzeug wirkenden Luftkräfte nach demselben Gesetz abnehmen, so dass
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sprechen. Für den Flieger sind somit eigentlich die unmittelbaren Angaben des Messgerätes massgebend.
Die auf diesem Grundsatz der direkten Widerstandsmessung bisher gebauten Flug-
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in jeder Lage in gleicher Weise getroffen wird, so dass die einfache Beziehung zwischen der Anzeige und der Geschwindigkeit verloren geht und jedes Messgerät besonders geeicht werden muss. Dies benötigt bei sehr grossen Geschwindigkeiten (über 180 Stundenkilometer) sehr umfangreiche Einrichtungen.
Bekannte Einrichtungen, bei welchen die Widerstandsfläche (Widerstandskörper) in einem Kanal in gerader Bahn gegen den Druck einer Feder gleitend geführt ist, haben nur eine geringe Anzeigegenauigkeit, weil die von verschiedenen Umständen abhängige Grösse des gleitenden Widerstandes eine stetige Berichtigung erfordern würde, die auf mechanischem Wege nicht durchführbar ist.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Flug-bzw. Windgeschwindigkeitsmesser, bei dem der genannte Nachteil dadurch vermieden wird, dass die Geschwindigkeit gemessen wird durch den Luftwiderstand, den eine in einem Kanal ohne Berührung mit dessen Wand in gerader oder annähernd gerader Linie geführte Fläche oder ein sonstiger Widerstandskörper ergibt. Hierdurch werden in jeder Lage der Fläche ähnliche Störungszustände und genauere Messungen erreicht, wie mit jenen gleichfalls bekannten Geschwindigkeitsmessern, bei welchen ein Kolben in einem Kanal gleitet, weil die hierbei auftretende Reibung die Messung beeinträchtigt. Durch diese Anordnung wird gleichzeitig eine sehr gute Dämpfung erreicht, so dass das Messgerät Mittelwerte anzeigt und Luftstösse ausgeglichen werden.
Der Einfluss des etwa veränderlichen Winkels zwischen Flugzeugachse und Flugrichtung wird durch die konische Ausgestaltung des Einlaufstutzens des Kanals ausgeschaltet. Dementsprechend wird die Widerstandsfläche mit einer schwachen Wölbung versehen.
Ein weiterer Vorteil des Messgerätes besteht darin, dass dessen Anzeigen durch Wahl eines Lenkermechanismus proportional zur Geschwindigkeit werden, trotzdem die Kräfte, die auf die Widerstandsfläche wirken, mit dem Quadrate der Geschwindigkeit wachsen.
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Vorderansicht und in Fig. 4 in der Draufsicht, Fig. 5 veranschaulicht ein Konstruktions- schema.
Der Widerstandskörper 3, der z. B. eine Fläche ist, ist einem vorne bei 1 konisch
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beiden Stangen 38 und 39 annähernd in einer geraden Linie geführt. Der Widerstandskörper 3 ist teils unmittelbar, teils mittels der Stütze 40 mit der Stange 4 verbunden. Die Endpunkte 5, 6,'1, 8 der Stangen 38, 39 bilden ein Parallelogramm. Die Punkte 7 und 8 dieser Stangen werden durch die um 9 bzw. 10 drehbaren Hebelarme 35 und 36 in Kreisbögen geführt. wired der Punkt 22 der Stange 38 durch den Hebelarm 23 ebenfalls im Kreis geführt, so beschreiben die Endpunkte 5 und 6 der Stangen 38 und 39 bei geeignet gewählten Abmessungen mit sehr guter Annäherung die gleiche gerade Linie, so dass die Widerstandsfläche 3 geradlinig und parallel zu sich bewegt wird.
Durch geeignete Wahl
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der Kreismittelpunkte kann erreicht werden, dass die Ausschläge der Hebelarme 35 und 36 angenähert quadratisch wachsen, während die geradlinig geführte Widerstandsfläche 3 gleiche Strecken zurücklegt. Wird der Hebelarm 36 bzw. der damit starr verbundene Arm 37 durch die Feder 15 an den festen, jedoch einstellbaren Punkt 16 gebunden, so entsprechen gleichmässig wachsenden Federkräften, wachsende Kräfte an der Widerstandsfläche 3.
Da gleichmässigen Bewegungen der Widerstandsfläche 3 im quadratischen Verhältnis wachsende Wege des einen Endpunktes der Feder annähernd (mit ziemlicher Annäherung) entsprechen, so entsprechen gleichmässig wachsenden Wegstrecken der Widerstandsfläche annähernd quadratisch wachsende Gegenkräfte der Feder und, da die Feder den Winddruck das Gleichgewicht hält, quadratisch wachsende Winddrücke. Die Bewegung der Widerstandsfläche 3 wird durch die Gleitschiene 51, Rollzapfen bzw. Rolle 28 und Rolle 27 auf den Zeiger 48 übertragen.
Fig. 5 zeigt die geometrischc Konstruktion des Lenkermechanismus.
In diesem Schema entspricht der Stange 38 (5 bis 8) der Fig. i eine Strecke von der Länge 1, deren Endpunkt a, b auf zwei zueinander senkrechten Geraden G G, und G Gs eines rechtwinkligen Koordinatensystems geführt sind. Wenn hierbei der Punkt b auf
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Längen den Längen der Pfeilhöhen eines mit dem Halbmesser 1 gezeichneten Kreises K in bezug auf die Senkrechte im Punkte 4 entspricht (Strecke a7b7 gleich a, d). Die so erhaltenen Wege wachsen nicht quadratisch. Dies wäre nur der Fall, wenn die Wege des Punktes a den Pfeilhöhen einer Parabel in bezug auf die Senkrechte im Punkte d entsprechen würden, die mit dem Kreis die Punkte cd gemeinschaftlich hat. Zieht man durch diese Punkte die Parabel P, so erhält man die Masse für die Korrektur der Weglängen des Punktes a.
Diese Korrektur kann in der Weise getroffen werden, dass man die Punkte a, bis a, um die Punkte b, bis b6 als Mittelpunkt aus der Geraden GGi ausschwenken lässt, und zwar so, dass die Projektion h z. B. des Bogens durch a5 aut die Richtung G Gi gleich ist der Differenz in der entsprechenden Pfeilhöhen zwischen Kreis K und Parabel P. Die so gewonnenen Punkte al', au'.... liegen mit grosser Annäherung auf einen Kreisbogen mit dem Halbmesser Ri und Mittelpunkt B, so dass der Punkt a bzw. der Punkt 8 in Fig. 1 mittels eines Lenkers Ri bzw. 36 geführt werden kann. Ein Lenker R2 mit dem Drehmittelpunkt C gewährleistet im Verein mit dem Lenker RI die sehr gut angenäherte Geradführung des Punktes 5.
Der Angriffspunkt des Lenkers R2 lässt sich leicht ermitteln. Denn wenn die Punkte a, b der Strecke 1 sich auf den Koordinatachsen G Gi und G G2 bewegen, so beschreibt jeder Punkt dieser Geraden eine Ellipse. Diese Ellipsen werden für Punkte gegen die Mitte der Strecke 1 zu immer kreisähnlicher und der Mittelpunkt beschreibt eine Kreisbahn, sonach dieser Punkt mit einem Lenker geführt weiden kann. Infolge der Parabelkorrektur in Fig. 5 werden die Verhältnisse etwas geändert, jedoch lässt sich jener Punkt der Strecke a, b, der einen Kreis beschreibt, behr leicht ermitteln.
Die in Fig. i mit gestrichelten Linien angedeutete schwache, gegen die konische Erweiterung 1 des Kanals 1, 2 gerichtete Wölbung der Widerstandsfläche 3 ist durch diese konische Erweiterung 1 des Kanals bedingt. Ist die Widerstandsfläche eine Ebene, so wird ihr Widerstand gegen Ströme, die in der Achsenrichtung des Kanals eintreten, und gegen Ströme, die parallel zur konischen Wandung, also nicht senkrecht zur Widerstandsfläche eintreten, sehr verschieden und hierdurch die Anzeige weniger verlässlich sein.
Die Widerstandsfläche ist daher soweit gewölbt, dass sie auch den unter dem grössten Winkel zur Kanalachse eintretenden Luftströmen senkrechten Widerstand bietet, d. h., dass auch derartige Luftströme möglichst senkrecht auf die Widerstandsfläche 3 auftreffen, wodurch der Widerstandsunterschied bei axialen und schiefen Luftströmen verringert wird.
Mittels der Hülse 50 wird der Geschwindigkeitsmesser an einer geeigneten Stelle befestigt.