Torrielitung zur Anzeige des Flugzustandes eines Flugzeuges.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige des Flugzustandes eines Flugzeuges, worunter zum Beispiel auch d'ie Triebwerksüberwachunig verstanden werden soll. Die Vorrichtung ist für die Navigation, insbesondere wÏhrend des Blindflues bestimmt. Die bisher hierzu üblichen Navigationsgeräte zeigen jedoch jeweils nur eine oder zwei Komponenten des Flugzustandes a'n, so dass, um a. l. le Flugzustände darzu- stellen, mehrere solcher Geräte erforderlich sind.
Hierdurch wird aber einerseits ein erheb- licher Platzbedarf in dem mit a.nsichschon f r andereGerätesta.rkbesetztenInstrumen- tenbrett beansprucht und anderseits er- schwert die gleichzeitige Beobachtung meh rerer Geräte dem Flugzeugführer das Na. vigieren.
Die Erfindung bezweekt daher, zur Vermeidung dieser Nachteile den jeweiligen Fl. ugzustand eines Flugzeuges möglichst vollständig mit einem einzigen GerÏt anzuzeigen. Gemäss der Erfindung ist dies dadurch erreicht, dass auf einer Bildebene mit Hilfe einer projizierten Bildaufzeichnumg ein. Symbol dargestellt ist, das in seiner Lage und Form durch den projizierenden Strahlengang beeinflussende Mittel, die von Flugzeug angeordneten Zustandsgebern gesteuert wer den, veränderlich dst.
Einige Ausfübrungsbeispiele der Vorrich- tung gemϯ der Erfindung sind in der Zeich nung g dargestellt und werden im nachfolgen- dent zusammen mit Detailvarianten beschrieben. Es zeigt Fig.leineBildaufzetichnungmittels eines optischen Linsensystems,
Fig. 2, eine optisch-elektrisch-mechanische Bildaufzeichnung,
Fig. 3 die Abtastung einer Bildschablone mittels Nipkow-Soheibe,
Fig. 4 eine elektronenoptische Bildauf zeichnung mit einem Ereieelhorizont als Zu- standsgeber,
Fig. 5 Schaltma¯nahmen an Einzelteilen des in Fig. 4 und 6 dargestellten Braunschen Rohres,
Fig. 7 die optische B ndelung des Elektronenstrahls bei der elektronen-mikroskopi- echen Abbildung,
Fig.
8 eine Doppelkathodenstrahlanord nung,
Fig. 9 eine topographische Abtastung eines GelÏndes mittels Echolotumpulsen,
Fig. 10 die, gleichzeitige Darstellung von zwei Vorgängen mittels eines einfachen Braunschen Rohres durch Vorschalten, eines Farbfilters,
Fig. 11 die gemeinsame Anzeige meh rerer der vorher einzeln behandelten Flug- zustände an einem Braunschen Rohr als Muster einer Blindfluganzeige,
Fig. 12 die Verwendung der Darstellung des Flugzeugsymbols unter Zuhilfenahme einer gleichartigen Schablone zu Steuer- zwecken,
Fig. 13 den gleichen Zweek unter Verwendung von im Schirm der Braunschen R¯hre sitzenden Fangelektroden.
Die Bildaufzeichnung eines Symbols, z. B. eines Flugzeugsymbols, kann auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Am einfachsten erfolgt sie durch ein optisches Din- sensystem nach Art eines Projebtionemikro- skopes, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist. Das Licht einer Liehtquelle 1 wird durch eine Sammellinse 2 auf eine Schablone 3 mit einem Flugzeugsymbol 4 geworfen. Die durch die durchsiehtige Schablone hindurchtretenden Lichtstrahlen bilden auf einer Projek tionswand 5 ein Flugzeugaymbol 6 ab. Im Strahlengang befinden sich zwei kreuzweise zueinander stehende Zylinderlinsen 7 und 8.
Die Linsen sind so gehaltert, dass sie von hier nur schematisch angedeuteten Zustandsgebern 9 und 10 entweder direkt oder fern übertragen, etwa durch Drehstrom-Ringfeld , Systeme 11, verstellt werden kbnnen. Dabei sind sie sowohl in ihrer Ebene verdrehbar als auch zu neigen und zu verkanten.
Eine weitere Möglichkeit der Bildauf- zeichnung zeigt Fig. 2. Eine Glimmlampe 12, der die Modulatioaspanmrung des darzustellenden Bildes zugefahrt wird, wird durch eine bildzusammensetzende Nipkow-Scheibe 13 betrachtet. Bei dieser Anordnung kann unter UmstÏnden soga. r eine besonders modu- lierte Lichtquelle gespart werden und statt des% die Bordbeleuchtunss, die eame träg- heitslose Lampe, z. B. < tim6Gasentladuags- lampe sein muss, verwendet werden, die dann moduliert wird.
Die Erzeugung der Modulationsspannung des Bildes, diederGlimmlampe12zuge- f hrt wird, ist in Fig. 3 dargestellt. Mit Hilfe eines von einer Lichtquelle 14 aus gehende'n Lichtstrahls und einer imStrahlen- gang angeordneten Nipkow-'Soheibe 15 wird eme Bildschablone 16 zeilenf¯rmig abgetastet. EmeSammellinse17konzentriertdem durch die durchsichtige Schablone hindurch- tretenden Lichtstrahl auf eine Photozelle 18.
Die entstehenden Photoepanmungen werden in einem VerstÏrker 19 verstärkt umd. k¯nnen jetzt der Gli'mmla. mpe 12 zur Bildmodu- lation zugef hrt werden. Es ist erforderlich, da¯ die beidenNipkow-iSeheiban13und 15 synchron umlaufen, was zum Beispiel dadurch zu erreichen ist, da¯ die Antriebs motorenderbeiden.Scheibenjmitder gleichen Wechselspannung betrieben werden.
Die fumfasaendste Art der Bildaufzeich nu'ng'istjedochdieelektromenoptiache, beispielsweise mit Hilfe eines Braunschen Roh res, weshalb auch dieses Verfatfren den wei- teren Ausführungen zugrunde gelegt werden soll.
Der Aufbau einea Braunschen Roh- res ist aus Fig. 4 ersiehtlich. Das eigentliche Rohr 20 erhält eine Kathode 21, einen WehneIt-iZylinder'22(geschmttendarges'te'IIt) zur Modulation des Kathodenstrahls, eine Anode 23, Elektroden 24 fUr die Vertikal- ablenkung und 25 f r die Horizontalablenkung desKathodssnetra < hl < t.Ausserdemist ausserhalb des Rohres noch eine magnetische Ablenkelektrode 26 vorgesehen.
Die für den zeilenformige'nAufbaudeaBildes auf dem SchirmdesBraunsschenRohreserforderliche AblenkungdesEathodenatraMserfolgtdurch Anlegen von Ablenkspannungen an den Elek troden24und 25. DieseAblenkspannungen werden durch Eippgeräte 27 und 28 erzeugt.
Die ModulationsspannungfürdenKathoden- strahl kann der in Fig. 3 dargestellten Anordnung entnommen werden, die dann über einen E. inmgangstransformator 29 aufden Wehnelt-Zylinder 22 gegeben wird. Selbst- veratändliehnnisszwischendemzellenförmi- genAufbautundderzellenförmigenZer- legungdesBildesSynchronismusherrschen. was durch. Speisung sowohl des Antriebs motoTB für die Nipkow-Scheibe 15 (Fig. 3) als auch der Eippgeräte 27 und.'28 (Fig. 4) aus einer gemeinsamem Weehselstromquelle erreicht werden kann.
Die Schaltung der Eippgeräte erfolgt in der bekannten und üblichen Weise. Sie besteht im wesentlichein aus den Ladekonden- sataren 127 und 138sowiedenRöhren227 und 226. Ihre Wirkungsweise ist genau wie die bei der.grundlegendenGlimmröhren- Eippschaltung, d. h. die Eondene'atoren werden bis zur Zündspannungaufgeladen,wor- auf die Entladung über die Rohren erfolgt.
Das Bild mulB jedoch nichet ineiner be sonderenlichtelektrisohe.n,.rastera.uflösenden Gebervorrichtung aufgezeichnet : sein, es ge- nügtauch,einenringförmigenWiderstandin seimer Charakteristik so zu bemessen, dass die an ihm periodisch im geschlossernenEreis- lauf abgetasteten Spa. nnu. mgen im Zeilenver la.ufdenBildimpulsenentsprechen.Praktisch kan, n dies so erfolgen, dass eine dem Ein- gangstransformator 29 zuzuf hrende Wech selspanmumgübereineRolle129,die ein Motor 229 mit konstanter Drehzahl umlaufen lässt, geleitet wird.
Die Rolle besteht, aus zwe, nebeneina.nderliegendenSeheiben, von denendieeinevölligleitendausgebildet ist, währe'nd die amdere von isolierenden Teilen verschiedener GröBe unterbrochen wird. Die isolierenden Teile lieferndiegewünschte
Charakteristik des Widersta'ndes, sodass die an ihr abgegriffene modulierte'Wechselspan- nung den Bildimpuleen entspricht.
Diese Methoden haben den Vorteil,dass dieBildschablonebezw.die'Wid.ersta.ndskor- per einfach auszutauschen sind, so da¯ je nach Notwendigkeit auch andere Symbole verwendet werden k¯nnen.
Eine andere Methode, die Kathodender Braunschen R¯hre als Bildgeber durch Einritzen des Flugzeugsymbols im. die Eathoden- flä, ehe zu verwenden oder eine Blende in der Form.desFlugzeugsymbolsindenStrahlen- gang zu bringem,hatdenVorteildesgerin- gerenGerätea-ufwandes.Manerzielt hierbei eine Anordnung ähnlich dem Elektronen- mikroskop und braucht keinen zeilenf¯rmigen Aufbau mittels Eippspannungen vorzusehen (vergleiche die Fig. 7, in. der die optische Bündelung des Elektronenstrahls angedeutet iEt). E ist der Elektronenstrahl, der durch die Elektroden G und A geb ndelt wird.
Die optische Bündelungistzuerken- nen'duirohdiezwischen'diesenElektroden angedeutetenAquipotentiall.inien. Das Zu standekommeneinersolchenLa.menstruktur ist zum Beispiel zu erreichen durch esne Spannungsabstufung K = 0, G = 10 und A = 100 Volt.
An einem so aufgezeichneten Flugzeug- symbol können nun alle möglichen Flugzu- stÏnde sichtbar gemacht werden. ZunÏchst sei.dieHo'rizontan'zeigebetrachtet.Als Geber hierfür dient einE'reieelhorizo'nt, dessen Ereisel 30 mit seiner senkreehten Umla. ufachse in einem Kardanring 31 gelagert ist, der seinerseits sich um eime zu der Ereiselumlaufachse senkrechte Achse in einem zweiten Kardanring 32 drehen kann.
Der Kardanring 32 wird von flug- festen Lagern33und34getragen.BeiBe- wegungen'desKreiselsumseineEardan- achse werden Kontaktarme 35 und 36 auf gerätefestenPotentiometern 37 und 38 verstellt.
NachderbisherüblichenHorizo'ntda'rstel- lung mittels Ereieelgerät muss das Flugzeug- symbol bei Längsn'eigungdesFlugzeuges sich über die am'Gehäuse markierte Mittel- linie auf-oder abwärts verschieben.Dies wird bei der Anordnung durch Anlegeneiner Vorspannung an das Vertikal-Ablenkplatten- paar 24 der Brauns'ohienRohreerreicht.Die in Zeilen elektronisch aufgezeichnete Bild figur wird damit je nach der Spannungs- richtung an den Ablenkplatten auf-oder abwärts bewegt.
Die Vorspannung, die im Kippgerät 28 zur Bildablenkung zwgefügt wird, liefert das Potentiometer 37, das von dem vom Horizont betÏtigten Kontaktarm 35 gesteuert wird. Die Querneigung des Flugzeuges wird durch eine Querneigung des Symbols dargestellt, was durch eine SchrÏg stalluaut der gesamten Zeilenstruktur des Bildes erreicht werdenkann.Dieskann.ge- schehen'durchentsprechendeZuordnungder KippspammungenfürZeile und Bild.
Die Ablenkelektroden k¯nnen auch au¯erhalb der Röhreangebrachtwerden,soweitdies elektrostatisch überhaupt möglich ist wegen der elektrischen Aufladung der Glaswand, und mechanisch in die gewünschte Scbräg- stellumg durch Fernverstellung vom Horizon her gebracht werden. Letzteres kann unmit telbarmechanisch, zum Beispiel mittels bieg- samer Welle, oder durch eine elektrische Fern bertragungseinrichtung geschehen. Noch besser erreicht man die SchragsteJIung des Bildes durch eine magnetische Sammellinse 26, die in AbhÏngigkeit von der Stellung des vom Rreiselhorizont betäbigten Kontakt- armes 36 auf dem Potentiometer 38 gesteuert wird.
Die Steig-und iSinkgeschwindigkeit konnteebensowiedie oben beschriebene LÏngsneigungsanzeige, falls die letztere nicht benötigt wird, angezeigt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, für diese Anzeige Symbole eines nach unten oder oben gerichteten Flugzeugleitwerkes in der Front ansicht einzuf hren. Die kann so geschehen, dass in Abhängigkeit von einem Variometer verschiedene Geberschablocen in den Strah- lengang der in Fig. 3 dargestellten Abtast- vorrichtung geschoben werden.
Diese ver schiedenenGeberschablonenkönnen auf einer Kreisscheibe oder auf einem Filmstreifen angeordnet sein und durch ein von dem Me¯werk des Variometers gelieferten Drehmoment entspreehend dem jeweiligen Flugzustand in den Strahlengang hineimgedreht werden.
Die Wendung eines Flugzeuges in der SilhouettendajstellumgimerstenStadium der Wendung kann durch eine Verkürzung der Qussrauawanderung des Flugzeugsymbols gekennzeichnet werden. Die Schrumpfung desBildesinderQuernchtmngerzielt man zum Beispiel durch eine Verringerung der Spannung an den horizontalen Ablenkplatten 25. Hierzu wirdderelektrischeAbgriff des Wendezeigers auf diese Spannung mittels Potentiometer aufgeschaltet, was an einer spateren Stelle bei der Beschreibung der Fig. 11 ausf hrlich noch dargelegt wird.
Die Unterscheidung einer Links- von einer Rechtskurve geht an oich aus der zugeordneten Querneigung hervor, jedoch lässt sich eine weitere Verdeutlichung g dadurch erzielen,, dans man bei einer Linkskurve das Bild etwas nach links, bei einer Rechtskurve etwas nach rechts schiebt. Die Mittel hierfüraind die gleichen, wie sie vorher bei der Beschrei- bung von #Steigen# und #Fallen# am Hori- zontbeispiel erläutert winden, nur dass in diesem Fall selbstverstÏndlich das horizon- tale Ablenkplattenpaar 25 benutzt wird.
Es ist nat rlich auch denkbar, mit dem Wendekreisel eine Steuerung der nach Fig. 3 geberartig abzutastenden Flugzeugschablo- nen derart vorzunehmen, dass mit zunehmender Drehgeschwindtgkeit statt eines Flugzeug- symbols in Frontansichteinsolchesin Sei- tenansicht in den Stmhlengang gedreht wird.
Bei den üblichen Navigationsgeräten wird eine Schiebekurve dadurch angezeigt,dass ein mechanisches Pendel, z. B. eine Libellen- kugel, sich durch die Fliehkraft nach au¯en bewegt. Die elektronenoptische Darstellung kann durch seitliches Verschieben des Flug zeugsymbols erfolgen ; es ist aber zweck- mässiger, diesenFlugzustanddurcheine Bildverzerrumgdarzustellen',undzwardurch Verformung des Bildes, des normalerweise rechtechige Ausmasse bat, in trapezförmige Ausmasse.
Erzielt wird vorteilhaflerweise eine solche Bildverzerrung dadurch,dassman eine oder beide Ablenkspannungen gegen Erde unsymmetrisch macht d, gleichzeitii, g auch die Anode erdet. In Fig. 5 ist achenm- tisch diese Schaltung für dasvertikale Ablenkplattenpaar r 24 und die Anode 23 gezeigt. Diese Sehaltung wird dadurch herge- sbellt, daB d, ie Libellenkugel beim Auswan- dern aus der Mittellage einen Kontaktfür einenStromkreisschliesst,der zum Beispiel mit Hilfe von RelaisentsprechendeSchalter betätigt.
Die trapezförmige Bildverzerrung ergibt dann den Eindruck einer Beschleuni- gungnachder sich verjüngendenRichtung d & 3Flugzeugsymbols.
Um die von einem EompassoderAzimut- kreiselerhältlicheEursriehtungdesFlug- zeugesnochindasselbeBildfeld,dasdie bis her behandelten Flugzustände enthält, aufnehmen zu'können, lässt eich dem Flugzeugsym- bol ein Strich überlagern,derum360 dreh- ba. r ist und den jeweiligen Kurs einer festen Roseneinteilunganzeigt. Der Emrsstrich lässt sich im intermittierenden Bildwechsel mit dem Flugzeugsymbol auf den Schirm der BraunschenRohrebringen. Die Mittel hierf werdenbeiderBeschreibungderFig. 11 noch eingehend angegeben.
Wenn nur der Kurs angezeigt werden soll, dann kann auch eine Drehung des Flug- zeugsymbolsentsprechenddemgeflogenen Kurs eingeführt werden. Die elektronenopti- schen Mittel hierfür sind bereits bei der Dar- stellungderSchräglage des Flugzeuges dargelegt worden.
Die Geschwindigkeit des Flugzeuges lässt sich inder'Weisesymbolisieren,dass man@ einer steigenden Geschwindigkeit eine Ver grösserungdesganzenFlugzeugsymbols zuordnet. An einer auf dem Schirm ange brachten Querskala kann man die jeweilige
GrossedesFlugzeugsymbolsunddamitdie
Geschwindigkeit ablesen. Die Vergrösserung des ganzen Flugzeugsymbols geschieht durch gleichzeitigeVergrösserungderAblenkspan- nungen an den beiden Plattenpaa. ren 24 und
25,diedurchbeispielsweisevoneinemStau- rohr gesteuerte Widerstände entsprechend ge regelt werden. Auch hierauf wird noch an einerspäteren;StellederBeschreibungnäher eingegangen werden.
Die barometrische Hö- henanzeige wird zweckmϯig unabhÏngig vom Flugzeugsymbol an einer gehÏusefesten Lfängsskala am RandedesSchirmes der BraunschenRöhrearngegeben. In intermittie- rendan Bildwechsel wird dann beispielsweise einerseitsdaselektronischeFlugzeugsymbol und anderseits ein elektronischer Strich an der Längsskala aufgezeichnet, der infolge ungleichmässigerÄnderungderSpajnnungen an denjAblenkplatten24,diedurcheinen barometrischen Hohenmesser hervorgerufen werden, auf-und abwandern kann.
Au¯er den bisher beschriebenenZustands- anzeigen, decken Kenntnis zum Navigieren erforderlich ist, k¯nnen auch an dem Flug zeugsymbol gefährlicheFlugzuständewieFlü- gelflattern, Leitwerkschwingungen, Rumpf biegeschwingungenu'sw.angezeigtwerden.
Eine symbolhafteAndeutung soleher.Schwin- gungen ist zum Beispielzuerreichendmrch ein U.nsoha.rfmachenderUmrissedesFlug- zeugsymbols oder durch ein Hin-und Her vibrieren ! desselben oder durch ein plastisches Pulsieren der Figur, indem beispielsweise die konkaveAusbauchungineinekonvexeüber- geht,oderdurcheineDurchsetzung des Flug- zeugsymbols mit einer Gitterstruktur.Das UnschaTfmachenkannmanerzielen,indem man derelektrischenLimjseeinenOffn'ungs- fehler(sphärisoheAberration) erteilt,
was besonders gut bei magnetischen Linsen durch- führbar ist. ZurErzeugungdes Hin-und HervibrierensdesFlugzeugsymbolsüber- lagerb man.den'Eippspa;nn!ungen(inden Geräten 27 und 28 der Fig. 4), die dem Ka.- thodemistrahldiefürdenBildaufbaunotwen- digeAblenkungerteilen,eineWechselspan- nung von einer Frequenz, die klein gegen die Kippspannungsfrequenzen ist. Das plastische
Pulsieren : ka-nn durch Einführung des aniso- tropen Verzeichnungsfehlers erfolgen.
Bei- spielsweise mit Hilfe von zwei gegeneinander geschaltetenMagnetspulenalsLinsenerhält man n ei iSpannungsanderungen-wie aus der Elektronenoptik bekannt-denÜber- gang von einer kissenformigen ineime ton nenförmigeVerzeichnung.
Ein gefährlicher Flugzustand, dessen Anzeige sehr notwendig ist, ist die Vereijmmg von Flugzeugteilen. Hierzu lässt eich eine BUdverzerrung'nutzbarmachen,dieTinter dem Namen #Bildplastik# bekannt ist und ale wei¯e Umrandung schwarzer Konturen erscheint. Diese Bildverzerrung erreicht man durchEinführung einer Phasenverzerrung in dem Verstärker de, r Modulationsfrequenz (z. B. Verstärker 19 der Fig. 3). Dadurch entstehenverschiedeneLaufzeitenfürdie verschiedenen Frequenzen.
Die meisten der gebräuchlichen Eisansatz-Warpgfräte beruhen auf der Erscheinung, da¯ durch den Eisansatz eingelegteWiderständesichändern oder Photozellen verschieden Mmhtet werden. Diese Widerstandsänderungen oder Spannutngsschwankungen können dann in be kannter Weise dazu benutzt werden, die Vor spannun, der Verstärkerröhre im Sinne einer Phasenverzerrung zu verändern.
Damit sind einige Beispiele aufgezählt, wie man durch Xnderung der elektrischen Linseneigenschaften die Form und Lage des Flugzeugsymbolaafufdem.SchirmdesBraun- eohen Rohres ändern n kann. Es gibt darüber hinaus noch eine gro¯e Zahl von Messgrössen, die die Navigation und die Flugeigenscha. f- ten kennzeichnen und ebenso eine weitere grosse Zahl von elektrischen Linsenverzerrungen, mit denen man beliebige Verlagerungen und Verzeichnungen von Symbolen vornehmen kann. Daraus ergeben sich ge nügend Möglichkeiten, um eine gut ausge statteteBlindfluginetrumentierunga.ufdem Schirm der Braunschen Rohre unterzubringen.
In den Abbildungen sind fiir die Ablenkung stets Eondenaatorplatten gezeigt.
Dabei bleibt es offen, je nach Zweckmässig- keit die elektrische Optik in die Rbhre einzubauen und elektrisch zu steuern oder auBen um die Boire herumzubauen und durch die Geber mechanisch zu steuern oder den elek trisch abzutastendenGebermechanisch zu bewegen.
Um sämtliche Blindfluggrossen auf dem Bildschirm unterbringen zu könmen, wird es günstig sein, mehrere Ablenkelektro- den-elektrostatisch und elektromagne- tisch- ! an dem Braunschem Rohr anzubrin- gen undjeweilseinedavonzmrDMsteIhmg einer bestimmten Fluglage zu verwenden. iSo kann zum Beispiel ausser den norma- len elektrischen Linaen eine magnetische LinaeabsichtMchschiefznrRichtungdea Elektronenstrahls & age < ndnetwerden, um einen astigmatischen Fehler und damit die gewünschte Bildverzenrung zu erzeugen.
F r den vorliegenden Fall d rften als Ablenkelektroden die mehrfachen Ringlinsen oder Spirallinsen geeignet sein. Wie beispielsweise eine soles mehrfache RingHnse ausgebildet ist, zeigt Fig. 6. In dem zylindrischenTei] 39 des Braunschen RobMa'ist an die Ebene der Ringlinae 40 ein Spannungsteiler 41 angelegt, der van Ring zu Ring so unterteilt ist, da3 zwischen je zwei Ringen eine dar- zustellendeGebergrOsseangelegtwerdenkann.
Ebensogut lassen sieh magnetische Litnsen zur Erzeugung gleichartiger oder ähnlicher Bildeffekteeinsetzen.
F r den Rasteraufbau des Bildes bestehen mehrere Möglichkeiten, nm jeweils zu den günstigsten Bildverzerrungen zo. gelan- gen. Die Zeilen- und Bildablenkspannungen lassen sieh umpolen, so da¯ eine Bildverzer- runginderentgegengesetztenRichtung zu erreichen Ist. Neben der Methode der Zeilen- ablenkung fAr den elektroniischen Bildaufbau ist noch dieSpil'alaHenkHMtgzunennen, die beliebig mit Kondensatorplatten oder Magnetspule erfolgen kannnndetwasandersge- artet die gew nschten.
Linsenverzerrungen hervorrufenkann.An die Platten werden in bekannter Weise Spannungen von gedämpf- tem Sehwiagungsverlauf gelegt.
Für die vorliegende Erfindung ist auch die Thunsche Liniensteuerung anwendbar, die anstatt der IntensitÏtsmodulation des Lichtpunktes bei konstanter Lanfgeschwin- digkeit umgekehrtdie'Geschwindigkeits- modulation des Lichtpunktes bei konstanter Intensität einführt.
In der Weiterentwicklung des Braunschen Rohres gelangt man zu einigen Sonderausf hrungen, mit denen man die Blindfluginstrumentierung noch universeller auf einer Bildebene darstellen kann. Hierzu geh¯ren die Systeme mit zwei getrenntenEatboden- strahlen. Eine bekannte Ausf hrung ist der in Fi,-,. 8 dargestellte Doppelkathodenstrahl oszillograph mit zwei nebeneina.nderliegenden Kathoden 4-2 und zwei Linsansystemen 43 bis 46, aber gemeinsamem Bildschirm 47.
Ein solches Rohr gibt zum BeispieldieMög- lichkeit, mit dem einen Elektrodensystem das Flubzeugsymbol, mit dem andern zugleich erdfeste Bezugspunkte bezw. Bezugscichtun- gen abzubilden. Der eine Strahlengang kann auch noch elektronen-mikroskopiEch sein.
Ebenfalls ZM der gleiehen Darstellung ge langtman)miteinerDoppelrohre,diesich des.Streuelektroneneffektesbedientunda.n- dern ähnlichen Ausführungen.
Wie gesagt ist eine Röhre mit doppeltem Elektronenstrahl besonders dazu geeignet, neben.demFlugzeugsymbolerdfesteBezugs- punkte bezw. BezugSTiehtungendarzustellen.
Darunter ist zum Beispiel eine Echolotung zu verstehen, die nicht nur jeweils einen Lotpunkt liefert, sonderndasGeländeübereine grosse Strecke quer oder längs zur Flugrich- tung abtastet, was eine bessere Geländeaus kumftfürdieNavigationergibt.Hierzuwor- den zum Beispiel, wie in Fig. 9 schematisch angedeutet ist, von einem Flugzeug 48 syn- chronmitderZeilena.blenkungakustische oder elektrische Lotimpulse 49 ausgesendet, die nach der Beflexion die Intensität des Elektronenstrahls modulieren.
Die durch die periodische Schwenkung der Impulsgeber (Schallgeber oder Richtantenne) pendelnde Senderichtung der Lotimpulse wandert in Flugriehtung oder quer dazu synchtron mit der Bildablenkung im Braunschen Rohr. Man sieht dann im kombinierten elektronischen Bild richtig ein Flugzeug - durch Scha- blone abgetastet unddurch.deneinen Elek- tronenstrahl abgebildet'-überdas'wa-hre Gelände-unmittelbarabgetastet und durch den zweiten Elektronssnstrahl abgebildet flieben.
Zur gleichzeitigenAufzeichnungdesSym- bolsunddererdfestenBezugspunktekönnen nebeneinander angeordnete Plattenstrahl- systeme mit zwei Schirmen benutzt werden, von denendereineSchirmmiteiner vom andern versehiedenen Färbung der Fluores zenzschichtatusgerüstet ist bezw. einen Farbfilter besitzt, wobei beide Bilder auf einer Wand durch Projektion zur Deckung ge- bracht sincl.
Statt einer Rohre mit doppeltem Ea- thodens'trahl können zwei vollkommen ge- trennteElektrodensystememiteigenemBild- schirm benutzt werden. Die beiden getrenn- ten Darstellungenwerdendannaufeinem gemeinsamen Wandschirm bereinander pro jiziert.
Wie schon an einer früheren Stelle er- wÏhnt, k¯nnen zwei verschiedene Darstellungen auch mit einem einfachen Eathoden'- strahloszillographen, und zwar durchinter- mittierenden Bildwechsel abgebildet werden.
Zmr besserenUnterscheidungderbeidenDar- stellungen ist es zweckmässig, synchron mit dem Bildwechsel vor dem Schirm des Braunschen Rohres Farbfilter rotieren zu lassen.
Ein solches Beispiel für ein Braunsches Rohr nach Fig. 4 ist;schematisc.hin Fig. 1j0-dar- g Eine Wechselstromquelle 50 speist den Antriebsmotor 51 f r das vor der Matt- scheibe des Braunschen Rohres rotierende Farbfilter 52 und gibt die Bildablenkungfür das Plattenpaar 24. Die Zeilenablenkspan- nung am Plattenpaar 2'5 wird durch einen Frequenzvervielf acher 53 amf die für die ZeilenablenkungnotwendigehöhereFrequenz gebracht.
Die Weohselstromquelle 50 speist auch den nicht mehr dargestellten Anttfiebs- motor für einen Wechselschalter 54, der abwechselnd die Modulation zweier verschiedener Bilddarstellungen, also beispielsweise des Flugzeugsymbolsundirgendeinererdifesten Bezugsrichtung, an den Wehnelt-Zylinder 22 anlegt. Dadurch rotieren der Farbfilter 52 und der Weohselschalter 54 synchron, so dass jeder Bildda-rstellungeinebestimmteFarbe zugeordnet ist, die zur erhöhten Unterschei- dungsfähigkeitbeiträigt.
BisherwarendieDarstellungenderFlug- zuständeimmereinzelnbehandelt worden.
Es soll nun an einem praktischen Ausf hrungsbeispiel dargelegt werden, wie mehrere dieserFlugzuständegemeinsamangezeigt werden k & n'nen,sodasszumBespielaneinem einzigen'Gerät alle die Flugzustände ablesbar sind, deren Kenntnis eine ausreichende Navigation im Blindflug ermöglicht. In Fig. 11 ist ein solches Ausführungsbeispiel dargestellt, mnd zwar ist hierfürdaaBraun- sche Rohr nach Fig. 4 mit den gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die f r den zeilenformigen Aufbau des Flugzeugsymbols auf demSehirm desBraun- echen Rohres 20 erforderliche Ablenkung des Kathodenstrahiaerfolgtdurch von den Kippgeräten 27 und 28gelieferteAblenkspannun- gen, die den Elektroden 24 ; und 25 zugeführt werden. Die ModuJationsspannuntg für den Kathodenstrahl soll ebenfalls der in Fig. 3 dargestellten Abtastvorriehtung entnommen und über den Eingangstransformator 29 auf den Wehnelt-Zylinder 22 gegeben werden.
Mit dieser Anordeung wird, wie bereits be schrieben, auf dem Schirm des Braunschen Rohres ein Flugzeugsymbol abgebildet, dessen Lage und Form entsprechend der Flug geschwindigkeit,derQuer-undLängslage sowie der Wende-und Schiebegeschwindig- keit des Flugzeuges geändert wird.
Die ErmittlungderFluggeschwindigkeit erfolgt durch Messe4 ;des Staudruckes, der einer dmrch eine Membran 55 in zwei Kammern unterteilten Dose 56 zugeführt wird.
¯ber einen AnschluBstutzen 57 gelangt er in die eine Kammer, während die andere Kammer über einen Anschlussstutzen 58 mit der A'ussenJuft in Verbindung steht, so dass hier immer Atmosphärendruck herrscht. Der zuoder abnehmende Staudruck verstellt danm die Membran 55 und über eine an ihr be festigte Stange 59 einen bei 60 drehbar gelagerten Kontaktarm 61. Hierbei gleitet der Kontaktarm 61 mit zwei gegeneinander iso liertenSchleifkontakten 62 und 63 über Wi derstandssegmente 64 und 65.
Der infolge der Bewegung des Kontaktarmes 61 sich ändernde Teil des Widerstandes 64 ist in den von dem Kippgerät 28 gespeisten Ablenk- spannungskreiageschaltet,währenddersich ändernde Teil des Widerstandes 65 in dem vom Kippgerät 27 gespeisten Ablenkspan- nungskreis liegt.
Bei einer Geschwindigkeits. zuna,hmeerfahrendanmdurchdiehiermit verbundene Verkleinerung des sich ändssm- den Widerstandsteils sowohl des Wider- standssegmentes64alsamsshdes Wider sta.ndseegmentes65beideAMenkspann'ungen gleichzeitigeineVerg'rS8erung,waaeine Vergrösserung des Flugzeugsymbola zur Folge hat. Umgekehrt wird in der gleichen Weise bei einer Geschwindigkeitsabnahme einjeVerkleinerungdesFlugzeugsymboLs erzielt. Diese Veränderungen des Flugzeug- symbols geben ein Mass für die Fluggeschwindigkeit, die an einer auf dem Schirm des Braunschen Rohres vorgesehenen geeichten Skala abgelesen werden kann.
Viel einfacher lϯt sich diese AnzeigeaufeineWeiseer- zielen, die in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet ist.DerStaudruckmesseristlediglichmit seinerSta.nge59andemKontaktarm135 zu befestigen. Beim Arbeiten des Staudruck messers wdrd damn der Kon'ta.kta.rm 135 auf den Potentiometerwiderstand 137 verstellt und dadurch die Amplituden im Kippkreis geregelt, was ebenfalls eine Vergr¯¯erung oder VerkleinerungdesFlugzeugsymbola zur Folge hat.
Um bei einerÄnderungder Am plitude im Kippgerät die Kippfrequenz konstant za halten, kann man nbekanntlich so verfahren, da¯ man bei einer ¯nderung des Regelwiderstandes auch für eine Anderung der Spannung am Gitter der Laderohre und damit des Ladestromes sorgt, wodurch die durch die veränderte Amplitude bedingte FrequenzÏnderung kompensiert werden kann.
Als Geber f r die Quer- und LÏngsneigung des Flugzeuges dient ein Kreiselhori- zont, dessen Kreisel 66 mit seiner senkrech- ten Umlaufachse in einem Kardanring 67 und dieser wiederum in einem KaTdanring 68 gelagertist.Letztererwirdvon flugzeug- festen Lagern 69 und 70 getragen. Die Kar danachsentragenKontaktarme 71 und 72, die mit gerätefesten Potentiometern 73 und 74 zusammenarbeiten.
Um aus einer Schräg- stellung der ganzen Zeilenstruktur ein Ma¯ für die Quemeigungen des Flugzeuges zu ge winnen, kann man die Zeilenkippspannung der Bildkippspannung überlagern. Es wird alsodieZeilenkippspannungausdeinEipp- gerät 27 abgenommen, im Widerstand 74 geregelt und dann im Bildkippgerät 28 über- lagert, d. h. also die Zeilenkippspannung unter Zwischenschaltung eines Potentio- meters direkt auf die Bildkippspannung ge- geben.
Der bei Lfangsneigung'desFlugzeuges ansprechende Kontaktarm 71 und sein Potentiometer 73 sind mit dem vertikalen Ablenk plattenpaar24zusammengeschaltetundlegen beim Ansprechen an dieses eine der Verstell- grosseund-richtung des Kontaktarmes ent sprechendeVorspannung.Jenachdersspan- nungsrichtungwirddanndasFlugzeugsym- bol auf-oder abwärts bewegt.
Die Wen'degeschwinidigkeit;wird mit einem Wendekreisel 75 gemessen, der mit seiner horizontalen Umlaufacbse in einem Eardanring 76 gelagert ist. Die Ache'des Kardanringes 76 ist flmigzeugfest und drehba. r angeordnetunddurch eine Feder 77 ge- fesselt. Sie trägt ausserdem einen Eontakt- a. rm 78, der iiber einen Widerstand 79 schleift.
Bei Drehung des Flugzeuges um seine Hochachse, zum Beispiel während des Kurvenfluges, wird der Ereiselentgegen der Kraft der Federfesselung präzedieren und demEontaktafrm 78 eine der Grösse der Prä zessionundamit der Wendegeschwindigkeit entsprechendeEinstellung erteilen.
Dadurch wird ein Widerstand in den Spannungskreis des Kippgerätes gescha.ltetund:infolge der Verringerung der Spannung an dem horizon talenPlattenpaar25eineQueTSchrumpfumg des FlugzeugByrnboIshervorgerufen. Die Unterscheidung einer Links-oder einer Rechtskurve geht aus der Darstellung für 'dievomHorizontermittelteQuerneigungdes Flugzeuges hervor.
DieSchiebegeschwindigke'itschliesslich er mittelt in vorliegendem Fall eine Kugel- libelle, deren Kugel 80 in einer gebogenen Rohre 81 bei auftretenden Zentrifugalkräf- ten nach aussen bewegt wird. Hierbei rollt sie auf einem Widerstand 82, mit dem sie zusammen als Spannungsteiler in den Kipp- spajNNmgskTeisfürdieQuera-blenkplatteTü.
25 5geschaltetist.Dieshat'beiAuftreteneiner Schiebegeschwirbdigkeita.ndemPlattenpaa.r eine Vorspannumgnacheiner.Seitebinzur Folge,wodurcheineQuerversohiebungdes ganzen Flugzeugsymbols eintritt.
Bei dem oben beschriebenen Gerät ist ferner die M¯glichkeit vorgesehen, in die Symboldarstellung noch andere Darstellungen z. B. Kennwerte der Funkna. viga. tion, einzu- blendes. Durch einen rotierenden..Schalter84 werden die Modulationen beider Darstellun- gen, die f r das Flugzeugsymbolüberdem Eingangstransformator 29 und für die andere DarstellungüberdenEinga.ngstra.nsformator 83 zugeführt werden, abwechselnd auf den Wehnelt-Zy linder 22 des Braunsohen Rohres gegeben.
Gleichzeitig wechseln synchron damitauchdieEippspa'nnungen,indemdurch .rotierendeSchalter87und 88 die Kippgeräte 27 und 218 8 durch die Eippgeräte 85 und 86 ersetzt werden.
Dies letztere ist aber nur dannerforderlich,wenndiezweiteeinzublen- dende Darstellung mit andern Daten abgetastet ist. Mit diesen angezeigten Zusta. nds- darstellungen kann, wie schon gesagt, die Navigation eines FlugzeugesimBlindflug dmrohgeführt werden, und es ist zunächst daran gedacht, dieses durch Betätigung der Flug- zeugsteuerungvonHandauszuführen.Selbst- verständlichist es aber auch möglich, von den a;ufdemSchirmderBraunschenRohre hervorgerufenenDarstellungenelektrische Impulse auelosen zu lassen, die selbsttätig einenentsprechenden.Steuervorga.ngeinlei- ten.
Es kann zum Beispiel, wie in Fig. 12 schematisch angedeutet, das elektronische Flugzeugsymbol 89 im normalen Zustand dutreheineSchablone90 auf dem Schirm der BraunsohemRöhre20abgedecktsein. Wenn nul} der übrige Teil des Schirmes 91, der mit einer mosaikförmigenphotoelektrischen SchichtnachArteinesIkonjoskopesbedeckt sein möge, von Lichtstrahlen, die von einer Lampe 92 ausgehen, getroffen wird, dann entstehenjeweilsLadeströmein. den Photo zellenkreisen, wenn das Flugzeugsymbol sich nach irgendeiner Richtung über.
die Scha- blone hinausbewegt. Diese Strume können an den Kontakten 93 abgenommen und zur Ans ; l¯sung eines Steuervorganges benutzt werden.
Neben dieser photoelektrischen Losung kamn man auch bei einer Braunschen Röhre den Leuchtschirm entsprechend der Form und der GrössedesdarzustellendenSymbols abdecken und am Randediesesabgedeckten Teils in der Leuchtschirmmasse sogenajinte Fangelektroden einbauen, die bei 94 (Fig. 13) mit den einzelnenStromkreisender'Geber verbunden sind und diese über die Flugzeug- steuerung korrigieren. Die Fangelektroden sind-wie erwähnt-in die Schirmmasse eingebettet und in der Zeichnung nicht sieht- bar.
Ihre Lage und Form richtet sich natur- gemäss mach der Grosse und Form des Symbols bezw. des entsprechend diesem Symbol abgedeckten Leuchtschirmteils. Bei Steuerung von Hand arbeitet einederartigeEin- richtung ale Nullanzeige, indem nämlieh durchrichtigeHandsteuerung das elektronenoptische Bild auf dem Leuchtschirm immer in Deckung mit dem abgedeckten Teil des Schirmes gebraeht werden muss.
Torrie line for displaying the flight status of an aircraft.
The invention relates to a device for displaying the flight status of an aircraft, which is also to be understood as meaning, for example, the engine monitor. The device is intended for navigation, especially during the blind flow. However, the navigation devices that have hitherto been customary for this purpose only show one or two components of the flight condition a'n, so that l. le flight conditions, several such devices are required.
On the one hand, this takes up a considerable amount of space in the instrument panel, which is already occupied by other devices, and on the other hand, the simultaneous observation of several devices makes it more difficult for the pilot to understand. viggle.
The invention therefore aims to avoid these disadvantages, the respective Fl. Display the condition of an aircraft as completely as possible with a single device. According to the invention, this is achieved in that on an image plane with the aid of a projected image recording. Symbol is shown, the means influencing in its position and shape by the projecting beam path, the controlled by aircraft arranged state transmitters who the, variable dst.
Some exemplary embodiments of the device according to the invention are shown in drawing g and are described below together with detailed variants. It shows Fig. A small image recording by means of an optical lens system,
Fig. 2, an optical-electrical-mechanical image recording,
3 shows the scanning of an image template by means of a Nipkow-Soheibe,
4 shows an electron-optical image recording with an erection horizon as a state generator,
5 switching measures on individual parts of the Braun tube shown in FIGS. 4 and 6,
7 shows the optical bundling of the electron beam in electron microscopic imaging,
Fig.
8 a double cathode ray arrangement,
9 shows a topographical scan of a terrain by means of echo sounder pulses,
10 shows the simultaneous representation of two processes by means of a simple Braun tube by connecting a color filter upstream,
11 shows the common display of several of the previously individually treated flight conditions on a Braun tube as a sample of a blind flight display,
12 shows the use of the representation of the aircraft symbol with the aid of a similar template for control purposes,
13 shows the same purpose using collecting electrodes located in the screen of the Braun tube.
The image recording of a symbol, e.g. B. an airplane symbol, can be done in various ways. The simplest way is to use an optical lens system in the manner of a projection microscope, as can be seen from FIG. The light from a light source 1 is thrown through a converging lens 2 onto a template 3 with an airplane symbol 4. The light rays passing through the transparent template form an aircraft icon 6 on a projection wall 5. In the beam path there are two cylinder lenses 7 and 8 arranged crosswise to one another.
The lenses are held in such a way that they can be transmitted either directly or remotely from the state transmitters 9 and 10, which are only indicated schematically here, for example by means of a three-phase ring field, systems 11. They can be rotated in their plane as well as inclined and tilted.
A further possibility of image recording is shown in FIG. 2. A glow lamp 12, to which the modulation voltage of the image to be displayed is supplied, is viewed through a Nipkow disk 13 that composes the image. With this arrangement, so-called r a specially modulated light source can be saved and instead of the% the on-board lighting, the inert inert lamp, e.g. B. <tim6 gas discharge lamp must be used, which is then modulated.
The generation of the modulation voltage of the image which is applied to the glow lamp 12 is shown in FIG. With the aid of a light beam emanating from a light source 14 and a Nipkow disk 15 arranged in the beam path, an image template 16 is scanned in a line-like manner. Eme collecting lens 17 concentrates the light beam passing through the transparent template onto a photocell 18.
The resulting Photoepanmungen are amplified in an amplifier 19 and. can now the Gli'mmla. MPE 12 can be fed in for image modulation. It is necessary that the two Nipkow-iSeheiban 13 and 15 rotate synchronously, which can be achieved, for example, by the fact that the drive motors of the two disks are operated with the same alternating voltage.
The most comprehensive type of image recording, however, is the electromechanical optics, for example with the help of a Braun tube, which is why this method should also be used as a basis for the further explanations.
The structure of a Braun tube can be seen from FIG. The actual tube 20 contains a cathode 21, a WehneIt cylinder 22 (molded) for modulating the cathode ray, an anode 23, electrodes 24 for the vertical deflection and 25 for the horizontal deflection of the cathode network A magnetic deflection electrode 26 is also provided outside the tube.
The deflection of the cathode electrode required for the line-shaped structure of the image on the screen of the Braun's tube is achieved by applying deflection voltages to electrodes 24 and 25. These deflection voltages are generated by eipping devices 27 and 28.
The modulation voltage for the cathode beam can be taken from the arrangement shown in FIG. 3, which is then applied to the Wehnelt cylinder 22 via an input transformer 29. Of course, there is a change between the cellular structure and the cellular decomposition of the picture. what through. Both the drive motoTB for the Nipkow disk 15 (Fig. 3) and the Eipp devices 27 und.'28 (Fig. 4) can be supplied from a common alternating current source.
The Eipp devices are switched in the known and customary manner. It essentially consists of the charging capacitors 127 and 138 as well as the tubes 227 and 226. Its mode of operation is exactly like that of the basic glow tube switch, i.e. H. the Eonde'atoren are charged up to the ignition voltage, whereupon the discharge takes place through the tubes.
However, the image does not have to be recorded in a special light-electric, grid-resolving transmitter device: it is also sufficient to dimension an annular resistance with its characteristics so that the spa periodically scanned on it in the closed circuit. nnu. In practice, this can be done in such a way that an alternating voltage to be fed to the input transformer 29 is passed over a roller 129 which a motor 229 rotates at a constant speed.
The roller consists of two adjacent panels, one of which is completely sliding, while the other is interrupted by insulating parts of various sizes. The insulating parts provide the desired one
Characteristic of the resistance, so that the modulated alternating voltage tapped at it corresponds to the image pulses.
These methods have the advantage that the picture template or the widget are easy to exchange, so that other symbols can also be used if necessary.
Another method, the cathodes of the Braun tube as an image generator by scratching the airplane symbol in the. Before using the cathode surface or placing a diaphragm in the shape of the airplane symbol in the beam path, this has the advantage of being less expensive. An arrangement similar to that of the electron microscope is achieved and there is no need to provide a line-like structure by means of Eipp voltages (see Fig 7, in which the optical focusing of the electron beam is indicated). E is the electron beam that is bundled by electrodes G and A.
The optical bundling can be recognized by the equipotential lines indicated between these electrodes. The creation of such a laser structure can be achieved, for example, by means of voltage gradations K = 0, G = 10 and A = 100 volts.
All possible flight states can now be made visible on an aircraft symbol recorded in this way. First of all, the horizontan display is considered. The donor for this is an e'reieel horizon, whose ereisel 30 with its vertical umla. The axis is mounted in a cardan ring 31, which in turn can rotate about an axis perpendicular to the axis of rotation in a second cardan ring 32.
The cardan ring 32 is carried by non-flying bearings 33 and 34. When the gyro moves around a cardan axis, contact arms 35 and 36 are adjusted on potentiometers 37 and 38 that are fixed to the device.
According to the hitherto customary horizontal display by means of an electric device, the aircraft symbol must move up or down over the center line marked on the housing when the aircraft is inclined fore / aft. This is done in the arrangement by applying a pretension to the pair of vertical deflection plates 24 The image figure, electronically recorded in lines, is thus moved up or down depending on the direction of tension on the deflection plates.
The bias voltage, which is added in the tilting device 28 to deflect the image, is supplied by the potentiometer 37, which is controlled by the contact arm 35 actuated by the horizon. The transverse inclination of the aircraft is represented by a transverse inclination of the symbol, which can be achieved by sloping the entire line structure of the picture. This can be done by assigning the tilting spamming for line and picture accordingly.
The deflection electrodes can also be attached outside the tube, provided that this is electrostatically possible at all because of the electrical charge on the glass wall, and they can be brought into the desired position mechanically by remote adjustment from the horizon. The latter can be done directly mechanically, for example by means of a flexible shaft, or by an electrical remote transmission device. The inclined position of the image can be achieved even better by means of a magnetic converging lens 26 which is controlled on the potentiometer 38 as a function of the position of the contact arm 36 actuated by the buzzing horizon.
The rate of ascent and descent could also be displayed as well as the pitch indicator described above, if the latter is not required. But there is also the possibility of introducing symbols of an aircraft tail unit pointing downwards or upwards in the front view for this display. This can be done in such a way that, depending on a variometer, various encoder templates are pushed into the beam path of the scanning device shown in FIG. 3.
These different transmitter templates can be arranged on a circular disk or on a film strip and rotated into the beam path by a torque supplied by the mover of the variometer according to the respective flight condition.
The turn of an aircraft in the silhouette end of the most extreme stage of the turn can be marked by a shortening of the Qussrauwalking of the aircraft symbol. The shrinkage of the image in the transverse direction is achieved, for example, by reducing the voltage on the horizontal deflection plates 25. For this purpose, the electrical tap of the reversing pointer is switched to this voltage by means of a potentiometer, which will be explained in detail at a later point in the description of FIG.
The distinction between a left and a right curve can be derived from the associated transverse slope, but further clarification can be achieved by moving the image a little to the left for a left curve and a little to the right for a right curve. The means for this are the same as those previously explained in the description of # climbing # and # falling # using the horizontal example, only that in this case the pair of horizontal deflection plates 25 is of course used.
It is of course also conceivable to use the rate gyro to control the aircraft templates to be scanned in an encoder-like manner according to FIG. 3 in such a way that with increasing rotational speed, instead of an aircraft symbol in a front view, a side view of this is rotated into the aisle.
In the usual navigation devices, a sliding curve is displayed in that a mechanical pendulum, e.g. B. a dragonfly ball, moves outward by centrifugal force. The electron-optical display can be done by moving the aircraft symbol sideways; However, it is more practical to represent this flight condition by distorting the image, and by deforming the image, which normally had rectangular dimensions, into trapezoidal dimensions.
Such an image distortion is advantageously achieved by making one or both deflection voltages asymmetrical to earth d, at the same time, g also earths the anode. This circuit for the pair of vertical deflection plates 24 and the anode 23 is shown axially in FIG. This attitude is produced by the fact that the vial ball closes a contact for an electrical circuit when it moves out of the central position, which for example actuates corresponding switches with the aid of relays.
The trapezoidal image distortion then gives the impression of an acceleration in the tapering direction d & 3 of the aircraft symbol.
In order to be able to record the direction of the aircraft, which can be obtained from an Eompass or azimuth gyro, in the same field of view that contains the flight conditions discussed up to now, a line is superimposed on the aircraft symbol that rotates 360 °. r and shows the respective course of a fixed rose classification. The emrs line can be brought into the intermittent image change with the airplane symbol on the screen of the Braun tubes. The means for this are shown in the description of 11 specified in detail.
If only the course is to be displayed, the aircraft symbol can also be rotated in accordance with the course flown. The electron-optical means for this have already been presented in the illustration of the inclined position of the aircraft.
The speed of the aircraft can be symbolized in such a way that one assigns an increase in the entire aircraft symbol to an increasing speed. You can see the respective. On a horizontal scale on the screen
Big of the airplane symbol and with it the
Read the speed. The enlargement of the entire airplane symbol is done by simultaneously increasing the deflection voltages on the two pairs of plates. ren 24 and
25, which are regulated accordingly by, for example, resistors controlled by a pitot tube. This will also be discussed in more detail at a later point in the description.
The barometric altitude display is expediently indicated independently of the aircraft symbol on a longitudinal scale attached to the housing on the edge of the Braunschen tube. In intermittent image changes, for example, the electronic aircraft symbol is recorded on the one hand and an electronic line on the longitudinal scale is recorded on the other, which can move up and down as a result of uneven changes in the spans on the deflector plates 24 caused by a barometric altimeter.
In addition to the status displays described so far, if knowledge of navigation is required, dangerous flight conditions such as wing flutter, tail unit vibrations, fuselage bending vibrations, etc. can also be displayed on the aircraft symbol.
A symbolic indication of such vibrations can be achieved, for example, by using an outlines of the aircraft symbol that makes it unbelievable or by vibrating to and fro! the same or by a plastic pulsation of the figure, for example by the concave bulge merging into a convex, or by enforcing the airplane symbol with a lattice structure. The disarmament can be achieved by giving the electrical lens an opening error (spherical aberration),
which can be done particularly well with magnetic lenses. To generate the oscillation of the aircraft symbol to and fro, the Eippspa; nn! Ungen (in devices 27 and 28 of FIG. 4), which deflect the cathode ray beam necessary for the image build-up, are applied to the Eippspa; nn! . The plastic
Pulsation: can occur by introducing the anisotropic distortion error.
For example, with the help of two oppositely connected magnetic coils as lenses, one obtains a change in voltage - as known from electron optics - the transition from a pillow-shaped into a barrel-shaped distortion.
A dangerous flight condition, which is very necessary to display, is the connection of aircraft parts. For this purpose, I can make a picture distortion usable, which is known by the name # Bildplastik # and appears as a white border with black contours. This image distortion is achieved by introducing phase distortion in the modulation frequency amplifier (e.g. amplifier 19 of Fig. 3). This results in different transit times for the different frequencies.
Most of the common ice accumulation warp heads are based on the phenomenon that resistors inserted by the ice accumulation change or photocells change differently. These changes in resistance or voltage fluctuations can then be used in a known manner to change the voltage before the amplifier tube in the sense of a phase distortion.
This gives a few examples of how one can change the shape and position of the airplane symbol on the screen of the brown tube by changing the electrical lens properties. In addition, there are a large number of parameters that determine the navigation and flight characteristics. fs denote and also another large number of electrical lens distortions with which one can carry out any displacements and distortions of symbols. This results in sufficient possibilities to accommodate a well-equipped blind flight instrumentation on the shield of the Braun tubes.
In the figures, Eondeaator plates are always shown for the deflection.
It remains open, depending on the expediency, to build the electrical optics into the tube and to control it electrically or to build it around the boire and to control it mechanically by the transmitter or to move the transmitter to be electrically scanned mechanically.
In order to be able to accommodate all blind flight sizes on the screen, it will be beneficial to have several deflection electrodes - electrostatic and electromagnetic -! to be attached to the Braunschweig tube and each of which can be used in a specific flight position. Thus, for example, in addition to the normal electrical lines, a magnetic line intent can be inclined to the direction of the electron beam in order to generate an astigmatic error and thus the desired image distortion.
For the present case, the multiple ring lenses or spiral lenses should be suitable as deflection electrodes. For example, how such a multiple ring nose is formed is shown in FIG. 6. In the cylindrical part 39 of the Braun robe, a voltage divider 41 is applied to the plane of the ring lines 40, which is divided from ring to ring so that one between each two rings The encoder value to be displayed can be created.
Magnetic lenses can also be used to create similar or similar image effects.
There are several possibilities for the grid structure of the image, nm in each case to the most favorable image distortion zo. The line and image deflection voltages cause the polarity to be reversed so that an image distortion in the opposite direction can be achieved. In addition to the method of line deflection for the electronic image structure, the Spil'alaHenkHMtg must also be mentioned, which can be done with capacitor plates or magnetic coil as desired, or whatever is desired.
Can cause lens distortion. In a known manner, tensions with a damped visual curve are applied to the plates.
The Thun line control can also be used for the present invention, which instead of the intensity modulation of the light point at constant running speed, reverses the speed modulation of the light point at constant intensity.
The further development of the Braun tube leads to some special versions with which the blind flight instrumentation can be displayed even more universally on one image level. This includes the systems with two separate floor jets. A well-known version is the one in Fi, - ,. 8 shown double cathode ray oscilloscope with two adjacent cathodes 4-2 and two lens systems 43 to 46, but a common screen 47.
Such a tube, for example, offers the possibility of using one electrode system to display the aircraft symbol and, with the other, reference points or Map reference layers. One beam path can also be electron microscopic.
The same illustration is also obtained with a double tube that uses the scattered electron effect and other similar designs.
As I said, a tube with a double electron beam is particularly suitable for establishing reference points or fixed reference points next to the aircraft symbol. Reference to clarify.
This is to be understood, for example, as echo sounding, which not only provides a plumb point in each case, but also scans the terrain over a large distance transversely or longitudinally to the direction of flight, which results in better terrain for navigation in the future. For example, as is indicated schematically in FIG. Acoustic or electrical plumbing pulses 49 are emitted by an aircraft 48 synchronously with the line deflection, which modulate the intensity of the electron beam after being reflected.
The sending direction of the plumbing pulses, which oscillates due to the periodic pivoting of the pulse generator (sounder or directional antenna), moves in flight direction or at right angles to it, synchronously with the image deflection in the Braun tube. In the combined electronic image, one then really sees an airplane - scanned by a template and imaged by an electron beam - over the actual terrain - immediately scanned and imaged by the second electron beam.
For the simultaneous recording of the symbol and the fixed reference points, plate beam systems arranged next to one another with two screens can be used, one of which is equipped with a screen with a different color of the fluorescent layer. has a color filter, whereby both images are brought to coincide by projection on a wall.
Instead of one tube with a double electrode beam, two completely separate electrode systems with their own screen can be used. The two separate representations are then projected one above the other on a common screen.
As already mentioned at an earlier point, two different representations can also be displayed with a simple cathode ray oscillograph, namely through intermittent image changes.
For a better differentiation between the two representations, it is advisable to let the color filter rotate in front of the screen of the Braun tube, synchronized with the image change.
One such example of a Braun tube according to FIG. 4 is; schematically in FIG. 1j0-dar- g. An alternating current source 50 feeds the drive motor 51 for the color filter 52 rotating in front of the ground glass of the Braun tube and provides the image deflection for the pair of plates 24 The line deflection voltage at the plate pair 2'5 is brought to the higher frequency necessary for the line deflection by a frequency multiplier 53 amf.
The Weohsel power source 50 also feeds the drive motor, which is no longer shown, for a toggle switch 54 which alternately applies the modulation of two different image representations, for example the aircraft symbol and some other non-fixed reference direction, to the Wehnelt cylinder 22. As a result, the color filter 52 and the Weohsel switch 54 rotate synchronously, so that each image representation is assigned a specific color which contributes to the increased ability to differentiate.
So far, the representations of the flight states have always been treated individually.
A practical exemplary embodiment will now be used to demonstrate how several of these flight conditions can be displayed together so that, for example, all the flight conditions can be read on a single device, knowledge of which enables adequate navigation in blind flight. Such an exemplary embodiment is shown in FIG. 11, and although Braun's tube according to FIG. 4 is used for this purpose with the same reference numerals.
The deflection of the cathode ray required for the line-like construction of the aircraft symbol on the screen of the brown tube 20 is carried out by deflection voltages supplied by the tilting devices 27 and 28, which are applied to the electrodes 24; and 25 are fed. The modulation voltage for the cathode ray should also be taken from the scanning device shown in FIG. 3 and given to the Wehnelt cylinder 22 via the input transformer 29.
With this arrangement, as already described, an aircraft symbol is displayed on the screen of the Braun tube, the position and shape of which is changed according to the flight speed, the lateral and longitudinal position and the turning and pushing speed of the aircraft.
The flight speed is determined by measuring the dynamic pressure, which is fed to a can 56 which is divided into two chambers by a membrane 55.
It arrives in one chamber via a connecting piece 57, while the other chamber is connected to the outside air via a connecting piece 58, so that there is always atmospheric pressure here. The increasing or decreasing dynamic pressure then adjusts the membrane 55 and, via a rod 59 attached to it, a contact arm 61 rotatably mounted at 60. Here, the contact arm 61 slides with two mutually insulated sliding contacts 62 and 63 over resistance segments 64 and 65.
The part of the resistor 64 that changes as a result of the movement of the contact arm 61 is switched into the deflection voltage circuit fed by the tilting device 28, while the changing part of the resistor 65 lies in the deflection voltage circuit fed by the tilting device 27.
At one speed. At the same time, because of the associated reduction in the size of the changing resistance part of both the resistance segment 64 as well as the resistance segment 65, both of the base voltages lead to an increase, which results in an increase in the aircraft symbol. Conversely, if the speed is decreased, a reduction in the size of the aircraft symbol is achieved in the same way. These changes in the aircraft symbol give a measure of the airspeed, which can be read on a calibrated scale provided on the screen of the Braun tube.
This display can be achieved much more easily in the manner shown in broken lines in FIG. 4. The pressure gauge can only be attached to the contact arm 135 with its rod 59. When the dynamic pressure meter works, the Kon'ta.kta.rm 135 is adjusted to the potentiometer resistor 137 and the amplitudes are thereby regulated in the tilting circle, which also results in an increase or decrease in the aircraft symbol.
In order to keep the tilting frequency constant in the event of a change in the amplitude in the tilting device, one can of course proceed in such a way that when the control resistor changes, the voltage at the grid of the charging tubes and thus the charging current are also changed, which results in the changed amplitude conditional frequency change can be compensated.
A gyro horizon serves as a transmitter for the lateral and longitudinal inclination of the aircraft, the gyro 66 of which is mounted with its vertical axis of rotation in a cardan ring 67 and this in turn in a cardan ring 68. The latter is supported by bearings 69 and 70 fixed to the aircraft. The Karachachsentrare contact arms 71 and 72, which work together with device-mounted potentiometers 73 and 74.
In order to obtain a Mā for the inclination of the aircraft from an inclined position of the entire line structure, the line tilt voltage can be superimposed on the image tilt voltage. The line tilting voltage is therefore taken from your tilting device 27, regulated in the resistor 74 and then superimposed in the image tilting device 28, i. H. that is, the line tilt voltage is applied directly to the image tilt voltage with the interposition of a potentiometer.
The contact arm 71, which responds when the aircraft is longitudinally tilted, and its potentiometer 73 are interconnected with the pair of vertical deflection plates 24 and, when responding to this, apply a preload corresponding to the adjustment size and direction of the contact arm. Depending on the direction of tension, the aircraft is then moved up or down.
The turning speed is measured with a rate gyro 75, which is mounted with its horizontal orbital axis in an Eardanring 76. The axis of the cardan ring 76 is fixed to the aircraft and rotatable. r arranged and tied by a spring 77. She also wears a contact a. rm 78, which loops over a resistor 79.
When the aircraft rotates about its vertical axis, for example while turning, the Ereisel will precess against the force of the spring restraint and give the contact afrm 78 a setting corresponding to the size of the precession and thus the turning speed.
As a result, a resistor is switched into the voltage circuit of the tilting device and: as a result of the reduction in voltage on the horizontal pair of plates 25, a queue shrinkage of the aircraft is caused. The distinction between a left and a right curve can be seen from the representation for the bank of the aircraft determined by the horizon.
In the present case, the sliding speed is finally determined by a spherical vial, the ball 80 of which is moved outward in a curved tube 81 when centrifugal forces occur. In doing so, it rolls on a resistor 82, with which it acts as a voltage divider in the Kipp- spajNNmgskTeisfürdie Quuera-baffle plate.
25 5is switched. When a sliding swirl occurs in the pair of plates, this results in a preamble to one side, which results in a transverse displacement of the entire aircraft symbol.
In the case of the device described above, there is also the possibility of adding other representations, e.g. B. Characteristic values of the Funkna. viga. tion, fade in. By means of a rotating switch 84, the modulations of both representations, which are supplied for the aircraft symbol via the input transformer 29 and for the other representation via the input transformer 83, are alternately given to the Wehnelt cylinder 22 of the Braunsohen pipe.
At the same time, the Eippspa'nnung also change synchronously, in that the tilting devices 27 and 218 8 are replaced by the Eipp devices 85 and 86 by rotating switches 87 and 88.
The latter is only necessary if the second display to be inserted is scanned with different data. With these displayed states As already mentioned, the navigation of an airplane in blind flight can be threatened by the diagrams, and it is initially intended to do this by operating the aircraft control by hand. Of course, it is also possible to release electrical impulses from the diagrams produced on the Braunsche Rohr screen, which automatically initiate a corresponding control process.
For example, as indicated schematically in FIG. 12, the electronic airplane symbol 89 in the normal state can be covered by a template 90 on the screen of the Braunsohem tube 20. If the remaining part of the screen 91, which may be covered with a mosaic-shaped photoelectric layer in the manner of an isoconoscope, is struck by light rays emanating from a lamp 92, then charging currents arise in each case. the photo cells circling when the airplane symbol moves in any direction.
the stencil moved out. These currents can be removed from the contacts 93 and used for Ans; solution of a control process.
In addition to this photoelectric solution, the fluorescent screen of a Braun tube can also be covered according to the shape and size of the symbol to be displayed and so-called trap electrodes can be built into the fluorescent screen mass at the edge of this covered part, which are connected at 94 (Fig. 13) to the individual current circuits and these via the Correct the aircraft controls. As mentioned, the collecting electrodes are embedded in the shield ground and cannot be seen in the drawing.
Their position and shape are of course based on the size and shape of the symbol, respectively. of the screen part covered according to this symbol. In the case of manual control, a device of this type works as a zero display, in that the electron-optical image on the luminescent screen must always be brought into congruence with the covered part of the screen, namely through correct manual control.