Gerät ffir Luftfahrzeuge zum Anzeigen der Meereshöhe des überflogenen GelÏndes.
Die Bestimmung der Flughöhe in Luftfahrzeugen kann bekanntlich mit Hilfe eines barometrischen, a. lso eines absoluten H¯henmessers, oder aber durch einen relativen Höhenmesser, z. B. einen elektrischen bezw. akustischen Loth¯henmesser vorgenommen werden. Der barometrische Höhenmesser benutzt als Mass für die H¯he den mit der.
Entfernung von der Erdoberfläche abnehmenden Atmosphärendruck, auf den sein Messorgan anspricht, so dass er jeweils die Flughöhe über dem Meeresspiegel anzeigt.
Beim Lothöhenmesser wird eine elektrische oder akustische Welle gegen die Erdoberfläche ausgesandt und nach Reflexion an dieser wieder empfangen. Durch Messung der Laufzeit der Welle auf diesem Wege erhält man so die H¯he des Luftfahrzeuges über dem gerade überflogenen Gelände. Aus dieser Wirkungsweise ergeben sich für beide H¯henmesser gewisse Vor-und Nachteile, die je nach den Verhältnissen'die Verwendung des einen oder des andern empfehlen.
Nun ist es für die Navigation aber oft sehr wichtig, ausser der relativen und der absoluten Höhe des überflogenen Geländes auch noch die Meereshohe des überflogenen Glandes zu kennen. Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Anzeigen der letztgenannten Höhe. Zu diesem Zweck ist gemäss der Erfindung die Anzeigevorrichtung des Gerätes mindestens während dieser Anzeige über eine Differenzschaltung an einen absoluten und an einen relativen Höhenmesser angeschlossen.
An Han der Zeichnungen werden beispielsweise Ausführungsformen des Gerätes nach der Erfindung erlÏutert.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel besitzt ein barometriseher Höhenmesser 1 einen Nullabgriff auf einem verstellbaren Potentiometer. Bei jeder Änderung der Höhe gelangt ein elektrischer Impuls über eine elektrische Verbindungsleitung 2 an einen Motor 3, welcher, Ïhnlich, wie es z. B. in der deutschen Patentschrift Nr. 705364 f r einen Kompass mit motoriseber Nachdrehung beschrieben ist. die verstellbare Potentiometerwicklung, auf der der erwähnte Nullabgriff schleift, nachdreht und gleichzeitig über ein Getriebe 4 die gemessene barometrische Hohe an das eine Sonnenrad eines Planetenradgetriebes 5 weiterleitet.
Einen entsprechenden Abgriff und Nachlauf besitzt ein elektrischer relativer Höhenmesser 6, so da¯ mit Hilfe des Motors 8 und des Getriebes 9 laufend die Hohe über Grund an das andere Sonnenrad des Planetenradgetriebes 5 weitergegeben wird. Auf der Abtriebsachse ist ein Zeiger 10 angeordnet, der mit einer Skala 11 zue sammenarbeitet. Auf diese Weise wird in dem Planetenradgetriebe die Differenz zwi- schen absoluter und relativer H¯he gebildet, und mit Hilfe des Zeigers 10 kann an der Skala 11 die H¯he des augenblicklich über flogenen Geländepunktes über dem Mères-. spiegel abgelesen werden.
Um nicht nur eine augenblickliehe Anzeige der H¯he, sondern eine laufende Darstellung zu erhalten, kann man auch auf der Abtriebsachse des Planetenradgetriebes für den Zeiger 10 einen Schreibstift anordnen, welcher in bekannter Weise auf einem unter ihm hinwegbewegten Schreibstreifen laufend die Meereshohe des überflogenen Geländes aufzeichnet.
In Fig. 2 ist eine Anordnung gezeigt. welche die Benutzung von Nachlaufwerken fiir die beiden Höhenmesser überflüssig macht. Jeder Höhenmesser besitzt hier einen elektrischen Abgriff und ein Potentiometer, welches jeweils den gesamten Zlessbereieh des Gerätes umfasst. Der barometrische H¯henmesser 1 und der elektrische Höhenmesser 6 geben alsdann z. B. mittels Fallbügelvorrieh- tungen den gemessenen Hohen proportionale elektrische Impulse an ein schreibendes elek- trisches Me¯system 12, z.
B. an zwei einander entgegenwirkende Wicklungen eines Dreh- spulsystems, dessen Drehspule einen Zeiger oder, wie hier dargestellt, einen Schreibstift 13 trägt, so dass dieser laufend auf den von einem Motor 14 bewegten Schreibstreifen 15 die hIeereshöhe des überflogenen Glandes aufzeichnet. Bei konstanter Motordrehzahl ergibt sich dabei ein Höhen-Zeit-Diagramm, bei einer der Ubergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges proportionalen Motordreh- zahl ein Höhen-Weg-Diagramm. auf wel- chem ausserdem noch Zeitmarken, z. B. alle Alinuten, aufgebracht werden k¯nnen.
Das beschriebene GerÏt kann, wie gesagt. dazu dienen, während des Fluges durch Ver- gleich mit der Karte laufend wichtige An- haltspunkte für die Navigation zu erhalten.
Ist z. B. der Kurs des Flugzeuges bekannt. so kann an Hand des aufgezeichneten Dia- grammes und der Karte der Standort des Luftfahrzeuges stÏndig verfolgt werden. Dabei können auch Kursabweichungen vom ge- wollten Flugkurs aus den Abweichungen zwischen Diagramm und Karte erkannt wer- den. wobei aus der Art der Abweichung ge gebenenfalls auch die Richtung der Kurs- abweichung zu ersehen ist.
Das Arbeiten mit dem bisher beschrie benen Gerät, bedeutet für die Besatzung des Luftfahrzeuges insofern noch eine Be lastung. als laufend die Tarte zur Navigation herangezogen werden muss. Eine wesent- liche Erleichterung erhält man dadurch, da¯ man bereits vor Beginn des Fluges an Hand der Karte ein in des be absiehtigten Kurses als Schablone auf dem Schreibstreifen herstellt und wÏhrend des Fluges auf demselben Schreibstreifen ein zweites Höhen-Weg-Diagramm von dem GerÏt. aufzeichnen lϯt, Aus dem Vergleich der beiden Diagramme ergeben sich ohne weiteres wichtige Aufschlüsse über die Navigation.
In Fig. 3 bedeuten A* den Kurs des Luft falirzeuges, FI die Höhenlinien der Karte.
0 den Startort. In Fig. 3 und 4 sind mit w die in der Karte angegebenen Höhen der überflogenen Geländepunkte in Metern und mit km die zurückgelegten Strecken in Kilo- metern bezeichnet.
Fig. 3 zeigt. wie auf Grand des beabsich- tigten Kurses aus der Karte vor Beginn des Fluges ein H¯hen-Weg-Diagramm entnommen werden kann. Spannt man einen Schreibstreifen mit einem solchen Diagramm (siehe Kurve 1Z1 in Fig.
4) in die Ablaufvorrich- tung, welche von einem Motor angetrieben wird, dessen Drehzahl der aus Eigengeschwindigkeit und Wind laut Wettermel- dung ermittelten Übergrundgeschwindigkeit vg des Luftfahrzeuges proportional ist, so wird sich dieses Diagramm mit dem während des Fluges aufgezeichneten vollkommen decken, solange die am Motor eingestellte und die vom Flugzeug tatsächlich eingehaltene Ubergrundgeschwindigkeit übereinstimmen.
Ist die Ubergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges grosser als die am Motor eingestellte, so wird das s wÏhrend des Fluges aufgezeichnete Diagramm gegenüber dem bereits vorher eingezeichneten zusammengedrückt (siehe Kurve 2 in Fig. 4). Ist die Übergrundgeschwindigkeit kleiner als die eingestellte, so wird das Diagramm ausein- andergezogen (siehe Kurve E3 in Fig. 4).
Bringt man ausserdem auf dem Schreibstreifen vom Augenblick des Startes ab Zeitmarken an, so kann man mit ihrer Hilfe aus der Abweichung der beiden Diagramme die tat sächliche Übergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges bestimmen.
Dieser Vorgang ist im einzelnen an Hand der Fig. 5 zu erkennen. In dieser Figur haben en und/MM dieselbe Bedeutung wie in den Fig. 3 und 4. Mit t ist die Flugzeit, z. B. in Minuten, bezeichnet. Mit v ist die Über- grundgesehwindigkeit des Luftfahrzeuges be zeichnet. Die Bedeutung der übrigen Bezeich- nungen geht aus den weiter unten folgenden Erläuterungen hervor. Es sei zunächst nur der untere Teil dieser Figur betrachtet. Ein Schreibstreifen 15, auf den vor dem Start mit Hilfe der Karte das Hohen-Weg-Diagramm El des beabsichtigten Kurses gemäss den Angaben nach Fig. 3 aufgezeichnet ist, wird so eingespannt, dass der Schreibstift auf den Startort zu stehen kommt.
Ein mittels eines Drehknopfes 17 von Hand parallel zu sich zu verschiebender Längsfaden 18 wird dar bergestellt. Die wahrscheinliche Übergrund- geschwindigkeit des Luftfahrzeuges wird errechnet und der Regler des den Schreibstreifen 15 bewegenden Motors 19 entsprechend eingestellt. Im Augenblick des Startes wird der Motor 19 in Gang gesetzt und gleich zeitig auch ein Zeitmotor 20, welcher in be stimmten Zeitabständen durch Schliessen eines Kontaktes 20a einen Elektromagneten 16 erregt, so dass dieser Zeitmarken 21 auf dem Schreibstreifen 15 markiert. Nach kurzer Zeit ergibt sich aus dem z. B. aufgezeichneten Diagramm E3, dass die tatsäehliche Übergrundgeschwindigkeit kleiner als die errechnete ist.
Um die tatsächliche Übergrund- geschwindigkeit zu erhalten, bestimmt man nun den Zeitpunkt, zu dem ein markanter Punkt des Höhen-Weg-Diagrammes E1 überflogen wird. Ein solcher markanter Punkt ist z. B. der Punkt A. In dem während des Fluges aufgezeichneten Diagramm 1r3 entspricht der Punkt A'dem Punkt A im Diagramm E. Im Augenblick, da der Punkt A' aufgezeichnet wird, liest man mit Hilfe des Längsfadens 18 an der Zeitmarkenskala 21 die seit dem Start verflossene Zeit ab.
Da sich die Entfernung des Punktes A vom Startort aus dem Diagramm El entnehmen last, kann nunmehr die tatsächliche Über- grundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges bestimmt und der 1VIotor 19 entsprechend eingeregelt werden.
Es ist jetzt nur noch nötig, den Punkt A unter den Längsfaden bezw. den Schreibstift zu bringen, was dadurch geschehen kann, daB der Schreibstreifen 15 über ein Handrad 22 und ein Differential 23 verstellt wird. Von jetzt ab ist man in der Lage, sich durch die vollkommene Deckung der Diagramme 1r und E3 mit einem Blick zu überzeugen, dass der Flug programmäBig verläuft. Anderseits wird jede Störung im programmϯigen Ablauf des Fluges sofort an einem Abweichen der beiden Diagramme K1 und K3 erkennbar.
Bei genau eingehaltenem Kurs kann dies nur auf eine erneute Änderung der Übergrund- geschwindigkeit zurückzuführen sein, welche nach der oben beschriebenen Weise jederzeit von neuem bestimmt werden kann.
Die im vorstehenden geschilderte Bestimmung der ¯bergrundgeschwindigkeit kann nun noch weiter vereinfacht werden bezw. automatisiert werden, wozu jetzt noch der obere Teil der Fig. 5 bei der Betraehtung hinzugezogen werden muB. Dieser besteht aus einem Koordinatensystem 24, auf dessen Abszisse der Weg und auf dessen Ordinate die zur Zurüeklegung des Weges notwendige Zeit aufgetragen ist. Im Nullpunkt dieses Koordinatensystems ist ein doppelarmiger Hebel 25 drehbar gelagert. Dureh die Dre- hung des Hebels wird mit Hilfe einer Schie nenführung 26 ein Zeiger 27 parallel mit sich selbst verstellt, so da¯ er an einer Skala 28 vorbeiwandert.
Der Abstand der Mitte der Schienenführung des Zeigers von der Skala hat, gemessen im Ordinatenmassstab des Koordinatensystems 24, den Wert ,,eins".
Legt man also den Hebel 25 iiber einen Punkt P der Koordinatenebene, welcher durch die in einer bestimmten Zeit, z. B.
3 Minute, zurückgelegte Wegstrecke von z. B. 30 km gegeben ist, so kann man an der Skala. 28 die zugehörige Geschwindigkeit dieser Bewegung ablesen. Die Bestimmung der Zeit erfolgt dabei mit Hilfe eines Querfadens 29, welcher sich in seiner Nullage mit der Abszisse des Koordinatensystems deckt und vom Augenblick des Startes ab durch einen Zeitmotor 30 parallel mit sich selbst nach oben verschoben wird. Der Schnittpunkt des Fadens 29 mit der Ordinatenachse gibt also jeweils die seit dem Start verflossene Zeit an.
Die Bestimmung der Übergrundgeschwindigkeit erfolgt jetzt in folgender Weise : Im Augenblick des Startes wird der Motor 19 und gleichzeitig der den Querfaden 29 be tätigende Zeitmotor 30 eingeschaltet. Sobald der Punkt l'unter dem Längsfaden 18 aufgezeichnet wird, bringt man den Hebel 25 5 mit dem Querfaden 29 so zum Schnitt, dass die zugehörige Abszisse im Koordinaten- system 24 der Abszisse des Punktes A im Diagramm K1 entspricht. Es kann dann an der Skala 28 unter dem Zeiger 27 die Uber grundgeschwindigkeit des Flugzeuges ab- gelesen und der Motor 19 entsprechend eingeregelt werden.
Um eine selbsttätige Regelung des Motors 19 zu erreichen, kann man mit dem Zeiger 27 einen Abgriff verbinden. welcher iiber ein unter der Skala 28 anzubringendes Potentiometer sehleift und damit eine der ¯bergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges proportionale Spannung an den Anker des Motors 19 legt. Es braucht. jetzt nur noch mit Hilfe des Handrades 22 und des Diffe- rentials 23 der Punkt 1 des Diagrammes K@ unter den Schreibstift gebracht zu werden.
Derartige Bestimmungen der Übergrund- geschwindigkeit können wahrend des Fluges beliebig oft wiederholt werden. Man braucht dazu nur nach der beschriebenen Weise die Zeit zu bestimmen. welche f r die Zur cklegung einer bestimmten Strecke zwischen zwei markanten Punkten des Flugzeuges be notigt wird. Beim Überfliegen des Anfangs- punktes mu¯ dabei der Querfaden 29 jeweils von Null aus in Bewegung gesetzt werden.
Mit den beschriebenen Geräten können auch noch andere als die beschriehenen navigatorischen Aufgaben gel¯st werden. So ist es z. B. m¯glich, mit Hilfe der Geräte ber gebirgigem oder aus sonstigen Griinden schwer zugänglichem Gelände Hohenvermes- sungen vorzunehmen und diese beispielsweise für kartographische Zwecke zu verwerten.
Die Geräte sind zweckmϯig so ausgebildet, dass jeweils einer der beiden Höhenmesser ab geschaltet werden kann. so dass nur die relative oder nur die absolue Hotte angezeigt bezw. geschrieben wird. Lässt man z. B. nur die relative H¯he schreiben. so ist man in der Lage. auch bei fehlender Sieht über einem Gelände mit grösseren Höhenunterschieden an Hand der Tarte den nötigen Bodenabstand zu halten. Dies wird von besonderer Bedeutung, wenn die Einhaltung einer gro¯en Sicherheitsh¯he ber lÏngere Zeit. z. B. infolge von Vereisungsgefahr in gr¯¯eren H¯hen, unm¯glich ist.