Instrument für Flugzeugnavigation. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Instrument. für Flugzeugnavigation.
Bei jeder Navigationsberechnung geht man von einer gewissen Anzahl bekannter Grössen aus, um die für die Navigation not- ¯vendigen Angaben zu erhalten. Letztere sind beispielsweise: Die Festlegung des Fahr planes, die Positionsbestimmung, die Wind bestimmung.
Das Instrument soll die Lösung dieser .lufgaben gestatten.
Wenn das Flugzeug von einem auf der Karte bekannten Punkt zu einem zweiten, ebenfalls auf der Karte bekannten Punkt dielen muss, muss der Pilot die Flugriehtung. uncl die Flugzeit kennen. Die Bordinstru mente liefern folgende Angaben: Flughöhe, Temperatur der Aussenluft, angezeigte Rela- iivgesehwindigkeit (Geschwindigkeit des Flug zeuges in bezug auf die Luft).
Es muss hier vorausgeschickt werden, dass diese angezeigte Relativgeschwindigkeit klei ner ist als die effektive Relativgeschwindig- keit. Es besieht folgende Relation zwischen effektiver Relativgesehwindigkeit RC,, und a nrezeigter Relativgeschwindigkeit RG;:
EMI0001.0022
wobei o" die Luftdichte auf Meereshöhe und bei<B>15'</B> C ist und 2 die Luftdichte für die jeweilige Flughöhe und die aussen heu sehende Temperatur ist. Flughöhe und Tem peratur sind somit die zwei Parameter, die die effektive Relativgeschwindigkeit bestim men. Dem Piloten stehen üblicherweise Ta bellen der Werte der oben genannten Wurzel für die verschiedenen Werte der Parameter zur Verfügung. Solche Tabellen sind bei spielsweise vom Norwegischen Luftministe rium erstellt worden. Ferner wird dem Pilo ten von einer meteorologischen Anstalt die Windrichtung und die Luftgesehwindigkeit (Windstärke) angegeben.
Der Bodenkurs ist ein auf der Karte ablesbarer Winkel, und die Entfernung von den beiden Punkten kann ebenfalls auf der Karte abgelesen werden.
Das erfindungsgemässe Instrument ist da durch gekennzeichnet, dass ein Bodenlineal, ein Windlineal und ein Luftlineal zusammen zu einem einstellbaren Dreieck aneinanderge- lenkt sind, derart, dass das Bodenlineal und das Windlineal miteinander schwenkbar ver bunden sind, während das Luftlineal in sei ner Länge dadurch einstellbar ist, dass es einerends an einem Hauptläufer des Boden lineals und anderends an einem zweiten Läu fer des Windlineals angelenkt ist, wobei in dem Drehpunkt zwischen dem Bodenlineal und dem )
ATindlineal eine graduierte Scheibe drehbar gelagert ist, um den Winkel zwischen dem Bodenlineal und .dem Windlineal zu be stimmen und das Instrument auf der Karte orientieren zu können, und dass eine elastische Zeitskala vorgesehen ist, die durch Ausziehen gegenüber einer am Bodenlineal angebrachten Skala, eingestellt werden kann, zum Zwecke, dass die Zeitskala, über einer bestimmten Karte angebraeht, die Zeit. angibt, nach wel- eher jeder Punkt. einer Strecke der Karte überflogen wird.
In der beiliegenden Zeiehnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen- standes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht von oben und Fig. 2 das Instrument nach Fig. 1 von unten gesehen mit den verschiedenen Linealen in einer andern Stellung.
Das dargestellte Instrument besteht aus drei durchsichtigen Linealen, dem Windlineal 2, dem Bodenlineal 3 und dem Luftlineal 4.
Das Bodenlineal weist an einem seiner Enden eine Gradseheibe 7. auf, die ihrem Umfang entlang mit der üblichen Grad einteilung bis 360 und ausserdem in der Nord-Süd-Riehtung mit einer Reihe von Meri- dianlinien versehen ist, die zur Orientierung der Scheibe in bezug auf eine Karte dienen.
Im Zentrum dieser Scheibe 1 ist. das Windlineal 2 drehbar befestigt, das einen Windrichtungspfeil 7 und einen mit einem Windstärkepfeil 10 versehenen Läufer 6 auf- weist. Das Bodenlineal weist eine Nut 14 auf, in welcher ein Vorsprung des mit einem Ge schwindigkeitspfeil 8 versehenen Hauptläu fers 5 eingreift.
Dieser Läufer kann uni die sen Vorsprung um 180 gedreht werden und das Instrument, wie nachstehend erläutert, an grosse oder kleine Geschwindigkeiten an- gepa.sst werden. Das Luftlineal 4 ist einer seits an dem Läufer 6 angelenkt und weist anderseits einen Schlitz, in welchen eine Fest stellschraube 15 des durchsichtigen Haupt läufers 5 eingreift, auf.
Dieses Luftlineal kann somit derart. an dem Hauptläufer 5 ein glestellt werden, da.ss es schwenkbar, jedoch in bezug auf den Hauptläufer nicht verschieb bar befestigt ist.
In dem Bodenlineal 3 ist. ein elastisches Band 17 eingelegt, welches an einem Ende mit einem Ring 18 versehen ist, der erlaubt, das Band auszuziehen.
Eine nicht gezeigte Sperranordnung ist angeordnet, um das elastische Band in der ausgezogenen Stellung zu sperren. Die Teile 1-6 bestehen aus durelisiehti- gem Material. Diese verschiedenen Elemente weisen folgende Skalen auf das Windlineal '?: Skala 16 für die Luft geschwindigkeit, der Hauptläufer 5: Skala 22 für den Winkel zwischen Luft- und Bodenlineal, das Bodenlineal 3 (Vorderseite) : Skala 13 für die effektive Relativgeschwindigkeit.; ferner weist dieses Lineal noch einen Bo- denkurspieil 9 auf, das Bodenlineal 3 (Rückseite) :
Skala 12 für die Flughöhe, das Band 17 (Vorderseite) : Skala 19 für die Flugzeit, das Band 17 (Rückseite) : Skala 20 für die angezeigte R.elativgeschtiindigkeit RGi, Skala. 21 für die Temperatur (diese Skala ist somit unter der durchsichtigen Skala 12 angeordnet).
Das Instrument wird mit Hilfe der er wähnten, die Werte von der angezeigten und von der effektiven Relativ gesehwindigkeit in Funktion von versehiedenen Temperaturen iind Drueken (das heisst von versehiedencn Flughöhen) angebenden Tabellen geeicht.
Es wird beispielsweise wie folgt. vor gegangen: -Nehmen wir an, dass die Tabellen folgende Werte angeben: 250 Kilometer pro Stunde, bei einer @Luft-eschwindiakeit von 200 km/h, einer Flughöhe von 3000 m und einer Temperatur von -50C. Die elastische Skala, 12 wird gestreckt, bis die angezeigte Relativgeschwindigkeit 200 mit der effektiven Relativgesehw indigkeit 3:50 auf der Skala 13 (Fug. 1) übereinstimmt.
Der die Temperatur -5 C darstellende Strich der Temperatur skala 21 wird nach rechts (Fug. 2) verscho ben. An entsprechender Stelle , der Skala 21 kann die Flughöhe 3000 eingesetzt werden. Das Instrument kann somit, geeicht werden. Der Wert des Ausclehnun-skoeffizienten der Skala. 12 ist unerheblich, solange sich diese Skala gleichmässig ausdehnt.
Mit dem beschriebenen Instrument hat man alle nötigen Hilfsmittel, um die versehie- denen Berechnungen vorzunehmen, die bei der Navigation eines Flugzeuges benötigt wer den, und zwar ohne Ablesung, Gedäehtnis- arbeit und Einstellung von Hilfsgrössen.
<I>Beispiel:</I> Wir setzen voraus, da.ss man von A nach R fliegen soll und dass man als Hilfsmittel eine Karte hat, z. B. im Massstab 1 : 1000 000, lind dass das Instrument eine Zeitskala hat,. die einer Karte in diesem Massstab angepasst ist.
Man stellt zuerst das Instrument derart ein, dass der Windstä.rkepfeil 10 auf 0 steht, z. B. wie in Fig. 2 gezeigt.
Von dem Thermometer und dem Höhen- messer des Flugzeuges erhält man die Tempe- ratur und die Höhe, in welcher man fliegt.
Wir nehmen an, dass die Temperatur -10 C sei und da.ss man in einer Hölle von 3000 m fliegt. Beim Ziehen a.ni Ring<B>1.8</B> streckt man die elastische Skala so, dass -10 C auf der Temperaturskala 21 mit 3000, das heisst der Zahl 3, zusammenfällt.
In dieser Stellung wird die elastische Skala arretiert, wonach der Hauptläufer 5 so versehoben wird, dass der Geschwindigkeits pfeil 8 gegen die angezeigte Relativgeschwin cligkeit des Flugzeuges auf der Geschwindig- keitskala 20 hinzeigt, z. B. auf 170 Knoten. In. dieser Stellung wird die Befestigungs schraube 15 festgezogen.
Das Bodenlineal wird nun derart über die Karte gelegt, dass eine von den Seitenkanten des Bodenlineals zwischen den Punkten .1 und B auf der Karte liegt, und die graduierte Seheibe wird so eingestellt, dass die 3leridian- linien auf der graduierten Seheibe den Meri- dianlinien der Karte parallel sind.
Von der meteorologischen Station hat der Flieger die 3Vindstä:rke und die Windrich tung erhalten. Sei die Windstärke z. B. als 40 Knoten angegeben worden. Der Läufer 0 wird nun über das Windlineal _ verschoben, bis die Windstärke gegen 40 auf dieser Skala hinzeigt. Daraufhin wird das Windlineal 2 so gesclnvenkt, dass der Windrichtungspfeil 7 gegen die angegebene Windrichtung hinzeigt, z. B. 240 . Bei dieser Einstellung des Wind lineals wird das Luftlineal 4 automatisch zur Seite hinaus geschwenkt.
Man ist jetzt zum ersten Resultat gelangt, nämlich unter den vorliegenden Verhältnissen angegeben zu bekommen, welchem Kompass- kurs man folgen muss, damit das Flugzeug sich über den Boden nach Richtung des Bo denlineals, das heisst. nach der Richtung zwi schen A und B, bewegen soll. Man findet den Kompasskurs durch das Ablesen der Grad angabe auf der gradierten Scheibe dort, wo der Bodenkurspfeil 9 gegen diese zeigt, und zu diesem Betrag muss man die Gradangabe auf der Gradskala 22 an dem einen Ende .des Hauptläufers 5 addieren, indem man diese Skala gegen die Seitenkante des Luftlineals 4 abliest.
Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, dass man zur ersten Lösung der Aufgabe ange langt ist, ohne sich überhaupt mit. Hilfs grössen beschäftigen zu müssen. Das Resultat ist einfach durch Manipulation des Instru mentes erzielt. worden und durch Addition zweier Winkel im Kopf.
Nachdem der Kompasskurs gefunden wor den ist, ist es von Interesse, die Flugzeit von _1 nach B festzustellen sowie die jeweilige Position. Diese Angaben können mit dem In strument in Kombination mit der elastischen Zeitskala eruiert werden.
Auf der elastischen Zeitskala. 19 ist znit Bezug auf die Dimension der Karte, für welche das Instrument, konstruiert worden ist, ein Zeitpfeil 11 derart angeordnet, dass die Zeiteinheiten auf der Zeitskala 19 mit. den Distanzeinheiten auf der Karte korrespondie ren, wenn der Zeitpfeil so ausgezogen wird, dass er gerade gegenüber dem Geschwindig keitspfeil 8 auf dem Hauptläufer 5 steht. Man zieht danach auf dem Ring 18, bis der Zeitpfeil 11 gerade gegenüber dem Creschwin- digk eitspfeil 8 steht, und blockiert, die Zeit skala in dieser Stellung.
Wenn man jetzt den Anfangspunkt. der Skala 19 auf den Punkt B legt und das Instrument auf der Karte zwi- sehen A und B glaciert, wird die Zahlen angabe auf der Zeitskala in einem bestimmten Punkt. gerade die Zeit. angeben, die das Flug zeug noch benötigt, um zum Punkt B zu ge langen. Hierdurch hat man die zweite Auf gabe auch gelöst, die gestellt wurde.