CH119256A - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes von der Erdoberfläche bei Luftfahrzeugen. - Google Patents

Description

  Verfahren und     Einrichtung    zur Bestimmung des     Abstandes    von der     Erdoberfläche     bei Luftfahrzeugen.    Jedes Luftfahrzeug     bezw.    jeder elek  trisch leitende Teil eines solchen besitzt in  der Luft gegenüber dem Erdboden eine ge  wisse elektrostatische Kapazität, die vom  Abstand des betreffenden Teils vom Erd  boden. unmittelbar abhängig ist. Diese Kapa  zität kann sonach zur Bestimmung des Ab  standes des Luftfahrzeuges vom Erdboden  benutzt werden.  



  Nach dem Verfahren gemäss der Erfin  dung geschieht diese Bestimmung nun da  durch, dass die elektrostatische Kapazität       zweier    auf dem Luftfahrzeug vorgesehener,  elektrisch leitender Körper, und zwar die  sich aus der gegenseitigen Kapazität dieser  Körper und ihrer Kapazität     gegenüber    dem  Erdboden ergebende Gesamtkapazität be  stimmt und zur Ermittlung der jeweiligen  Höhe des Luftfahrzeuges benutzt wird.  



  Die Einrichtung zur Ausübung dieses  Verfahrens besteht darin, dass am Luftfahr  zeug voneinander isolierte, elektrisch lei  tende Körper angeordnet sind, die also sowohl  gegeneinander, als auch gegenüber dem Erd-         boden    eine gewisse Kapazität besitzen, und  deren Gesamtkapazität also durch den Ab  stand des Luftfahrzeuges von der Erdober  fläche mitbestimmt ist, wobei     Messinstru-          mente    zur Messung dieser Gesamtkapazität  vorgesehen sind.  



  Ein besonders     zweckmässiges        Verfahret)     zur Messung dieser Kapazität besteht darin,  die die Kapazität bestimmenden elektri  schen Leiter in einen     Schwingungskreis     einzuschalten und dessen Frequenz, die ein  Mass für die Kapazität und dadurch für den  Abstand vom Erdboden ist, zu messen. Die  Messung der Frequenz kann nach bekann  ten Verfahren erfolgen, besonders vorteil  haft nach dem     Schwebungsverfahren,    also  durch Überlagerung einer Welle bekannter  Frequenz.  



  Eine für derartige     Frequenzmessungen     besonders zweckmässige Anordnung ergibt  sich, wenn mit dem die     Messkapazitäten    ent  haltenden Schwingungskreise ein zweiter  Schwingungskreis gekoppelt ist, der eine be  wegbare     Frequenzänderungsvorrichtung    ent-      hält. In diesem Falle kann im zweiten  Schwingungskreis Resonanz zu jeder durch  den jeweiligen Erdabstand bestimmten Fre  quenz des ersten Schwingungskreises herbei  geführt werden.

   Zur Anzeige der Resonanz  kann beispielsweise eine Glimmlampe die  nen; die Stellung der     Frequenzänderungs-          vorr_ichtung    im Augenblick der Resonanz  gibt dann ein Mass für die von dem Abstand  von der Erdoberfläche abhängige Kapazi  tät, also auch für den Abstand von der Erd  oberfläche.  



  Die     Frequenzänderungsvorrichtung    ist       vorteilhaft    als     Variometer    oder Drehkonden  sator ausgebildet und vorzugsweise mit dein  Resonanzanzeiger, z. B. Glimmlampe, so zu  sammengebaut,     da.ss    beide Vorrichtungen  mit einem Blick überschaut werden können,  also beim Aufleuchten der Glimmlampe die  zugehörige Stellung der     Frequenzä.nderungs-          vorrichtung    leicht     ersehbar    ist.

   Hierbei kann  die Glimmlampe selbst Bestandteil der An  zeigevorrichtung sein, entweder indem ein  vom Licht der feststehenden Glimmlampe  getroffener Schlitz in einer zusammen mit  dem bewegbaren Teil (Drehkondensator oder  dergleichen) sich bewegenden Scheibe als  Lichtzeiger dient, oder indem die mit dem  bewegbaren Teil verbundene Glimmlampe  selbst den Lichtzeiger bildet.  



  Die zur Kapazitätsmessung herangezoge  nen elektrischen Leiter können eigens zu die  sem Zweck angeordnete besondere Teile oder  auch Teile des Flugzeuges selbst sein. Die  Kapazitätsmessung kann durch     Messung    der       Frequenzänderungen    in einem zwischen die  sen Teilen eingeschalteten Schwingungs  kreis und die Energiezuführung zu diesem  in beliebiger Weise, zum Beispiel auch unter  Benutzung einer am Luftfahrzeug schon  vorhandenen Funkanlage erfolgen.

   Bei An  wendung eines sekundären Schwingungskrei  ses zur     Frequenzmessung    kann die Kopp  lung zwischen beiden Kreisen ebenfalls be  liebig sein, direkt, induktiv oder     kapazitiv.     Die Anordnung der die Kapazität bestim  menden Leiter erfolgt zweckmässig in sol  cher     \'eise,    dass sie     gegeneinander    geringe,    gegen die Erdoberfläche dagegen möglichst  hohe     Kapazität    haben, also beispielsweise  in Form     horizontaler    Flächen, die in mög  lichst grossem     Horizontalabstand    voneinander  angeordnet sind.

   Bei aus     Metall    bestehenden  Luftfahrzeugen kann das Luftfahrzeug oder  Teile desselben als der eine der die Kapazi  tät bestimmenden Leiter und ein oder meh  rere davon elektrisch isolierte Körper als der  andere dieser Leiter benutzt werden. Beson  ders     zweckmässig    ist     bei    Flugzeugen die Ver  wendung der Tragflächen oder besonderer,  elektrisch leitender Überzüge derselben als       die        Kapazität    ergebende Körper, die ent  weder     voneinander    elektrisch isoliert ange  ordnet oder in Verbindung mit besonderen,  elektrisch isolierten Flächen oder Körpern,  die beispielsweise am Fahrgestell befestigt  sein können, benutzt werden.  



  Die Zeichnung veranschaulicht verschie  dene Ausführungsbeispiele der Einrichtung  zur Ausführung des Verfahrens, und zwar  stellt dar:       Fig.    1 und ? je ein     Flugzeug    mit verschie  den angeordneten     eleldrischen    Leitern,       Fig.    3 ein Schaltbild einer     Ka.pazitäts-          messvorrichtung    mit zwei Schwingungskrei  sen,       Fig.    4 und 5 eine Vorrichtung zum An  zeigen des     Abstandes    von der Erdoberfläche  mit umlaufendem Lichtzeiger in Seiten- und  Vorderansicht.  



  Nach     Fig.    1 sind an den Tragflächen  eines Flugzeuges zwei elektrisch     voneinander     isolierte Belege 1 und ? in annähernd hori  zontaler Lage und mit grossem Horizontal  abstand     voneinander    angeordnet und durch  eine Leitung 3 zu     einem        Schwingungskreis     miteinander     verbunden,    der bei 4 die     Schwin-          gungserzeuger    und     Messgeräte    enthält.

       AIit    5  ist die Erdoberfläche bezeichnet,     welche    die  Kapazität 'der Flächen 1 und ? mit     beein-          flusst.     



  Nach     Fig.    2     wird    der eine der die Ka  pazität     ergebenden    Körper von der     T'rag-          fiäche    1a des     Flugzeuges    selbst gebildet,  während der andere Körper,     2a,    als     lieson-          dere    kleinere,     anl    Fahrgestell     ss    elektrisch      isoliert befestigte Fläche ausgebildet ist.  Beide Flächen sind wieder zu einem Schwin  gungskreis untereinander verbunden.  



  Nach     Fig.    3 sind die     Flächenbelege    ja  und 2a in einen durch Leitung 3, Erreger  4 und Kopplungsspule 6 gebildeten primären  Schwingungskreis geschaltet. Der Erreger 4  kann beispielsweise eine     Summervorrich-          tung    oder ein     Hochfrequenzstromerzeuger     sein. Mit dem ersten Schwingungskreis ist  ein zweiter Schwingungskreis, bestehend aus  Kopplungsspule 10, Drehkondensator 11 und  Verbindungsleitung 12 gekoppelt.

   Der dreh  bare Teil 13 des Drehkondensators sitzt auf  einer Welle 14, die mechanisch angetrieben  wird, wodurch die Kapazität des Drehkon  densators und damit auch die     Eigenschwin-          gungsperiode    des Schwingungskreises, in  dem er eingeschaltet ist, fortlaufend und  periodisch verändert wird. Auf der gleichen  Welle sitzt eine Scheibe 15 mit einem ra  dialen Schlitz 16, welcher gegenüber einer  mit einer Skala oder dergleichen bedeckten  festen Fläche 17 umläuft.

   Parallel . zum  Drehkondensator 11, 13 ist eine Glimm  lampe 18 so eingeschaltet, dass ihr Licht die  eine Hälfte der Scheibe 15 voll beleuchtet  und durch den Schlitz 1G nach vorn sicht  bar wird, während die andere Hälfte der  Scheibe 15 durch einen Schirm 19 abgedeckt  ist, so dass der Schlitz auf dem Wege längs  dieses Schirmes unsichtbar bleibt.

   Der  zweite Schwingungskreis ist so' abgestimmt,  dass seine     Eigenschwingungsperiode    bei einer  bestimmten Stellung des Drehschalters mit  jener des ersten Schwingungskreises über  einstimmt, so dass -bei Drehung des Dreh  schalters periodisch Resonanz zwischen bei  den Schwingungskreisen bei einer bestimm  ten Stellung des Drehkondensators und da  mit auch des Schlitzes 16 der Scheibe 15  erzielt     wird.        Bei    dieser Resonanzstellung  leuchtet die Glimmlampe auf und macht  den Schlitz als Lichtzeiger sichtbar.

   Bei ge  nügend hoher Umdrehungszahl des Drehkon  densators bildet der Lichtzeiger dann eine  für das Auge ruhend erscheinende Marke,  die ihre Stellung entsprechend der Kapazi-         tät    des ersten Schwingungskreises und in  folgedessen auch entsprechend der Erd  bodenentfernung des     Flugzeuges-ändert.    An  Stelle der gezeichneten induktiven     Kopplung     der beiden Schwingungskreise können auch  beliebige andere, zum Beispiel     kapazitive     oder galvanische Kopplungen, treten. Eben  so kann an Stelle des Drehkondensators  auch     ein        Variometer    (drehbare Induktions  spule) treten.

   Zur Verstärkung der Wir  kung können Verstärkungseinrichtungen,  zum Beispiel     Verstärkerröhren,    mit den üb  lichen Schaltungen Anwendung finden.   Die     Fig.    4 und 5 zeigen eine Ausbil  dungsform der Anzeigevorrichtung, bei wel  cher die Glimmlampe     18a    selbst als Licht  zeiger dient und zu diesem Zwecke mit dem  beweglichen, Teil des Drehkondensators mit  umläuft. Dieser bewegliche Teil besteht aus  einer die Belege 13a tragenden rotierenden  Scheibe 20, welche zwischen den festen Be  legen na des Drehkondensators umläuft.  Die     Scheibe    20 trägt die Glimmlampe 18a.

    die an einer Skala 17a vorbeigeführt wird  und durch ihr Aufleuchten als- Lichtzeiger  die Kapazität und somit den jeweiligen Ab  stand von der Erdoberfläche erkennen lässt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Bestimmung des Abstan des von der Erdoberfläche bei Luftfahr zeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Kapazität zweier auf dem Luftfahrzeug vörgesehener, elek trisch leitender Körper, und zwar die sich aus der gegenseitigen Kapazität die ser Körper und aus ihrer Kapazität ge genüber dem Erdboden ergebende Ge samtkapazität bestimmt und zur Ermitt lung der jeweiligen Höhe des Luftfahr zeuges benutzt wird.

   II. Einrichtung zur Ausübung des Verfah rens nach Patentanspruch -I, dadurch gekennzeichnet, dass am Luftfahrzeug voneinander isolierte, elektrisch leitende Körper angeordnet sind, die also sowohl gegeneinander, als auch- gegenüber dem Erdboden eine gewisse Kapazität besit- zen und deren Gesamtkapazität also durch den Abstand des Luftfahrzeuges von der Erdoberfläche mitbestimmt ist, wobei Messinstrumente zur Messung die ser Gesamtkapazität vorgesehen sind. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die ihre Ka pazität mit der Höhenlage ändernden elektrischen Leiter in einen Schwin gungskreis eingeschaltet werden und dessen Frequenz bestimmt wird. ?.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass zur Erregung des Schwingungs kreises die Einrichtung einer im Luft fahrzeug vorhandenen Funkanlage be nutzt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprrichen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, da.ss die Messung der Fre quenz des Schwingungskreises durch Überlagerung einer Welle bekannter Frequenz solcher Höhe erfolgt, dass die Frequenzdifferenzen in dem gewünsch ten Messbereich einen hörbaren Ton er geben, der als Mass für den Abstand des Luftfahrzeuges vom Erdboden dient. 4.

   Einrichtung nach Patentanspruch IT, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Körper, deren Gesamtkapazität durch den Abstand des Luftfahrzeuges vom Erdboden mitbestimmt ist, durch einen Teil des Luftfahrzeuges selbst gebildet wird. 5. Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass als Körper, deren Gesamtkapazität sich mit dem Ab stand vom Erdboden ändert, besondere am Luftfahrzeug angebrachte und von diesem isolierte Teile benutzt werden. 6. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Körper.

   deren Gesamtkapazität sich mit dem Ab stand vom Erdboden ändert, einerseits die elektrisch leitende Konstruktion des Luftfahrzeuges und anderseits ein beson derer, von dieser elektrisch isolierter Körper benutzt werden. 7. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ka pazität ergebenden Körper aus Horizon talflächen in möglichst grossem Horizon talabstand voneinander bestehen, die eine möglichst geringe Kapazität gegenein ander und eine möglichst hohe Kapazität gegenüber dem Erdboden besitzen. B.

   Einrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, da.ss mit einem zwischen den die Kapazität ergebenden Körpern eingeschalteten Schwingungs kreis ein zweiter Schwingungskreis ge koppelt ist, der eine dauernd angetrie bene Vorrichtung enthält, die die Fre quenz dieses zweiten Schwingungskrei ses periodiseli ändert und dieselbe bei jeder Periode in Übereinstimmung mit jeder der im ersten Schwingungskreis möglichen Frequenzen bringt,

   so dass in jeder Periode bei einer entsprechenden Stellung der bewegten Vorrichtung Re sonanz zwischen beiden Schw ingungs- kreisen erzielt wird und wobei eine An zeigevorrichtung vorgesehen ist, die die Resonanzstellung der bewegten Vorrich tung kenntlich macht. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch<B>11</B> und Unteranspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass die die Frequenz des zwei ten Schwingungskreises ändernde Vor riehtung und der Resonanzindikator mit einander mechanisch derart verbunden sind, dass die Resonanzstellung durch den Ort des Indikators im Augenblick der Anzeige bestimmt ist.