DE1026378B

DE1026378B - Device for deriving directions for the purpose of controlling an electrically formed guide beam

Info

Publication number: DE1026378B
Application number: DEA16454A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Armand Protzen
Original assignee: WIESING FA AB
Current assignee: WIESING FA AB
Priority date: 1952-08-29
Filing date: 1952-08-29
Publication date: 1958-03-20

Description

Einrichtung zur Ableitung von Richtungsangaben zwecks Ansteuerns eines elektrisch gebildeten Leitstrahles Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ableitung von Richtungsangaben, hei deren Befolgung ein Fahrzeug an einen elektrisch gebildeten Leitstrabl asymptotisch herangeführt wird und die eine Summierung der Leitstrahlabweichung sowie ihres ersten und zweiten Differentialquotienten nach der Zeit enthalten. Hierbei sind unter Richtungsangaben alle die Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges betreffenden Angaben und nicht nur die sich auf die Fortbewegungsnchtung in der horizontalen Ebene beziehenden Kursangaben zu verstehen. Die Erfindung ist vor allem für Flugzeuge anwendbar, so daß im nachfolgenden auch nur von Flugzeugen gesprochen wird; tatsächlich kommt sie aber für Fahrzeuge allgemein in Betracht. Device for deriving directional information for the purpose of control of an electrically formed guide beam The invention relates to a device for deriving directions, i.e. following them from a vehicle to an electric one formed Leitstrabl is brought up asymptotically and a summation of the Guide beam deviation as well as its first and second differential quotient of the time included. Here, under direction information, all are the direction of movement information relating to the vehicle and not only relating to the direction of movement to understand the course information relating to the horizontal plane. The invention is mainly applicable to airplanes, so that in the following also only from airplanes is spoken; in fact, however, it can be considered for vehicles in general.

Seit langem sind Flugnavigationseinrichtungen bekannt, die darauf beruhen, daß dem Flugzeugführer die Möglichkeit gegeben wird, die Lage des Flugzeuges zu einer vorgeschriebenen Bahn zu erkennen. For a long time, air navigation systems have been known which point to it based that the pilot is given the opportunity to determine the position of the aircraft to recognize a prescribed path.

Es sind dies die sogenannten Fern- und Nahnavigationshaken. Während die Fernbaken für die Uberlandnavigation verwendet werden, dienen die Nah-oder Landebaken dem Landeanfing.These are the so-called distance and near navigation hooks. While The remote beacons are used for overland navigation, the local or landing beacons are used the landing began.

Die Anwendung dieser Leitstrablen oder Baken für die Kursbestimmung beruht auf der Ermittlung des Ouerabstandes des Flugzeuges von einer fest im Raume liegenden elektrischen Ebene. Der ermittelte Ouerabstand ist im allgemeinen nicht der in Metern gemessene Abstand des Flugzeuges von der elektrischen Ebene. sondern ein dem Winkel proportionaler Wert, der durch die Linie Flugzeugstandort-Sender einerseits und elektrische Ebene andererseits gebildet wird. Für eine grundsätzliche Betrachtung ist dieser Unterschied jedoch unwesentlich. Im folgenden wird daher allgemein von dem Abweichungswert gesprochen. The use of these beacons or beacons to determine the course is based on the determination of the distance between the aircraft and a fixed position in space lying electrical level. The determined Ouer distance is generally not the distance, measured in meters, of the aircraft from the electrical plane. but a value proportional to the angle given by the aircraft position transmitter line on the one hand and electrical level on the other hand is formed. For a fundamental However, this difference is insignificant. Therefore, in the following generally spoken of the deviation value.

Es ist schon bekannt, aus dem Abweichungswerl sowie seinem ersten und zweiten Differentialquotienten einen einfachen Kursbefehl zu ermitteln, durch dessen Befolgung das Flugzeug auf den Leitstrahl geführt wird, wenn nur die Vorschrift eingehalten wird, durch einfache Kursänderung im engeren Sinne als einer Drehung um die Hochachse bzw. It is already known from the deviation value as well as his first and to determine the second differential quotient by a simple course command compliance with which the aircraft is guided onto the guide beam, if only the regulation is adhered to by simply changing course in the narrower sense than turning around the vertical axis or

Längsneigungsänderungen den jeweils angezeigten Kursfehler bzw. Längsneigungsfehler auf Null zu bringen. Als Anzeigeinstrumente dienen im augemeinen als empfindliche Drehspulinstrumente ausgebildete Nullzeiger. Der Anflug an den Strahl erfolgt also. ohne daß vom Flugzeugführer irgendwelche Gedankenarbeit geleistet werden muß. Er hat lediglich an Hand der Nullanzeige in gewohnter Weise einfache Kurs- bzw. Längsneigungskorrekturen durchzuführen.Longitudinal inclination changes the respective displayed course error or longitudinal inclination error to bring to zero. The display instruments are generally sensitive Moving coil instruments trained zero pointers. The approach to the beam takes place. without the pilot having to do any thoughtful work. He only has simple course or pitch corrections in the usual way based on the zero display perform.

Gemäß der Erfindung sind Mittel vorgesehen. um das durch die Summenhildung erzeugte Signal zeitlich zu integrieren und dem Anzeigeinstrument (Nullzeiger) den Mittelwert zuzuführen. Means are provided in accordance with the invention. around that through the accumulation generated signal in time to be integrated and the display instrument (zero pointer) the Add mean value.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist dem Anzeigeinstrument auch das durch die Summen bildung erzeugte Signal in einstellbarer Mischung zuführbar. According to an advantageous embodiment, the display instrument the signal generated by the summation can also be supplied in an adjustable mix.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird eine ruhigere und genauere Anzeige als mit den bekannten Einrichtungen erzielt. The device according to the invention makes it quieter and more accurate Display as achieved with the known facilities.

Weitere Verbesserungen und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind an Hand der Zeichnung erläutert, in der einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Es zeigt Fig. 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäß vorgesehenen Einrichtung, bei der der Integrationswert der Summe des Abweichungswertes und des ersten und des zweiten Differentialquotienten gebildet wird. Further improvements and expedient refinements of the subject matter of the invention are explained with reference to the drawing, in which some embodiments of the invention are shown. 1 shows a circuit diagram of one provided according to the invention Device in which the integration value is the sum of the deviation value and the first and second differential quotients is formed.

Fig. 2 ein Schaltschema einer Einrichtung ähnlich derjenigen der Fig. 1, bei der jedoch eine Mischung der Drefhgeschwindigkeitsfehler und der Kursfehler vorgesehen ist. FIG. 2 is a circuit diagram of a device similar to that of FIG Fig. 1, in which, however, a mixture of the rotational speed errors and the course errors is provided.

Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. The same or corresponding parts are in both figures provided with the same reference numerals.

In Fig. 1 gibt das Anzeigeinstrument 2 dem Flugzeugführer in üblicher Weise die vom Leitstrahlempfänger 1 ermittelten Abweichungsfehler an. Es sei angenommen, daß es sich um eine senkrechte Leitebene handelt, daß also Befehle zur Befolgung des Kurses im engeren Sinne ühermittelt werden sollen. In Fig. 1, the display instrument 2 gives the pilot in the usual way Instruct the deviation errors determined by the beacon receiver 1. Suppose that it is a vertical control level, that is, commands to be followed of the course in the narrower sense should be conveyed.

Die Impulse des Empfängers werden nun außer diesem Anzeigeinstrument noch einem Mischverstärker 3 zugeleitet. Der Verstärkerausgang treibt einen Elektromotor 5, der in einem Gerät 4 enthalten ist. Die Drehzahl des Motors 5 ist proportional der Verstärkerausgangsspannung. Er treibt über ein Getriebe 6 einen Schleifer, der seinerseits auf einem Potentiometer 7 eine stellungsproportionaie Spannung abgreift. Diese Spannung wird einem zweiten Eingang des Verstärkers 3 zugeführt. Infolge dieser Anordnung greift der Schleifer auf dem Potentiometer 7 eine Spannung ab, die stets proportional dem vom Leitstrahlempfänger 1 abgegebenen Querabweichungswert ist.The impulses of the receiver are now outside of this display instrument still fed to a mixer 3. The amplifier output drives an electric motor 5, which is contained in a device 4. The speed of the motor 5 is proportional to the Amplifier output voltage. It drives a grinder via a gearbox 6, which in turn a position-proportional voltage taps on a potentiometer 7. This tension is fed to a second input of the amplifier 3. As a result of this arrangement the grinder picks up a voltage on the potentiometer 7, which is always proportional is the transverse deviation value emitted by the beacon receiver 1.

Ändert sich dieser Querabweichungswert, so bewegt sich der Schleifer mit einer der Änderungsgeschwindigkeit der Querabweichung proportionalen Geschwindigkeit. Dies bedeutet, daß die dem Motor 5 zugeführte Ausgangsspannung des Verstärkers 3 proportional - der Quergeschwindigkeit des Flugzeuges ist oder, was dasselbe bedeutet, dem ersten Differentialquotienten der Querabwei chung.If this lateral deviation value changes, the grinder moves with a speed proportional to the rate of change of the lateral deviation. This means that the output voltage of the amplifier 3 supplied to the motor 5 proportional - the lateral speed of the aircraft or, which means the same thing, the first differential quotient of the transverse deviation.

Ein Kreiselgerät 8 bekannter Bauart, in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Wendezeiger, mißt die Drehgeschwindigkeit des Flugzeuges um die Hochachse. Die Präzessionsachse 9 des in Fig. 1 nicht dargestellten gefesselten Kreisels trägt einen Abgreifer, der eine der Drehgeschwindigkeit proportionale Spannung an einem Potentiometer 10 abgreift. A gyroscope 8 of known type, in the embodiment described a turning pointer, measures the turning speed of the aircraft around the vertical axis. the Carries precession axis 9 of the tethered gyro, not shown in Fig. 1 a pick-up that applies a voltage proportional to the rotational speed to a Potentiometer 10 is tapped.

Die auf diese Weise gemessene Drehgeschwindigkeit des Flugzeuges um seine Hochachse ist mit großer Annäherung proportional der Querbeschleunigung der Flugzeugbahn, d. h. dem noch benötigten zweiten Differenti alquotienten der Querabweichung. Im Kreiselgerät 8 werden die Präzessionsmomente des Kreisels mit dem Moment eines elektrischen Momenterzeugers 11 verglichen. der im vorliegenden Beispiel als WIagnetspule ausgebildet ist. Dies geschieht dadurch, daß die Präzessionsachse des Kreiselgerätes antriebsmäßig mit dem Anker des Elektromagneten verbunden ist.The rotational speed of the aircraft measured in this way around its vertical axis is proportional to the lateral acceleration of the Airplane runway, d. H. the still required second differential quotient of the transverse deviation. In the gyro device 8, the precession moments of the gyro become one with the moment electrical torque generator 11 compared. in the present example as a WIagnetspule is trained. This happens because the precession axis of the gyroscope is drivingly connected to the armature of the electromagnet.

Der am Potentiometer 7 gemessene Querabweichungswert und der vom Verstärkerausgang dem Motor 5 zugeführte Quergeschwindigkeitswert werden auf die Wicklungen 12 und 13 der Niagnetspule geleitet und erzeugen dort Momente, die unmittelhar mit dem Präzessionsmoment des Kreisels, d. h. der Ouerbeschleunigung. verglichen werden. Die an dem Potentiometer 10 abgegriffene Spannung ist also proportional der Summe der Querabweichung und deren ersten und zweiten Differentialquotienten.The cross deviation value measured at potentiometer 7 and that from the amplifier output the transverse speed value fed to the motor 5 are applied to the windings 12 and 13 of the Niagnet coil and generate moments there that are directly related to the Precession moment of the top, d. H. the over-acceleration. be compared. The voltage tapped at the potentiometer 10 is therefore proportional to the sum the transverse deviation and its first and second differential quotients.

Dieser an dem Potentiometer 10 abgegriffene Drehgeschwindigkeitsfehler wird auf einen Integrationsmotor 14 übertragen, der seinerseits über ein Getriebe 15 mit einem Schleifer eine Spannung an einem Potentiometer 16 abgreift. Diese Spannung, welclle das Integral des Drehgeschwindigkeitsfehlers und somit einen Kursfehler darstellt, wird auf einen als Drehspulinstrument ausgebildeten Nullzeiger 17 übertragen und zur Anzeige gebracht. Die so ermittelten Kursfehler lassen sich vom Flugzeugführer leicht be- heben. Die Integration des Drehgeschwindigkeitsfehlers hat den Vorteil, daß hierdurch eine sehr ruhige Anzeige erzielt wird. Durch Anschläge 18 für den Schleifer kann die maximale Kursfehleranzeige beliebig begrenzt werden. Dies hat den Vorteil, daß dadurch bei Anflugbeginn nicht allzu große Kursänderungen vorgenommen werden müssen, um den Zeiger auf Null zu bringen. This rotational speed error picked up at the potentiometer 10 is transmitted to an integration motor 14, which in turn via a gear 15 taps a voltage on a potentiometer 16 with a grinder. This tension welclle the integral of the rate of turn error and thus a course error is transferred to a zero pointer 17 designed as a moving-coil instrument and brought to the display. The course errors determined in this way can be checked by the pilot easy loading to lift. The integration of the rotational speed error has the advantage that a very calm display is achieved as a result. By stops 18 for the Schleifer, the maximum course error display can be limited as desired. this has the advantage that this means that not too large course changes are made at the start of the approach must be to bring the pointer to zero.

Gemäß Fig. 2 ist in dem Nullzeigeri7 eine gemischte Anzeige des Drehgeschwindigkeitsfehlers, der von dem Kreiselgerät 8 geliefert wird, und des von dem Integrationsmotor 14 gelieferten Kursfehlers vorgesehen. Zusätzlich hierzu kann in dem Intrationskreis ein einstellbares Potentiometer vorgesehen werden, um das Mischungsverhältnis verändern zu können. Die Mischung von Kursfehler und Drehgeschwindigkeitsfehler gibt gegenüber der reinen Kursfehleranzeige eine gewisse Vereinfachuna oder Erleichterung des Steuervorganges für den Flugzeugführer. Durch diese Mischung ist ein optimaler Kompromiß zwischen Regelgüte und Anzeigeruhe erreichbar. According to FIG. 2, the zero pointer 7 shows a mixed display of the rotational speed error, which is supplied from the gyroscope 8 and that from the integration motor 14 provided course error. In addition to this, in the Intrationskreis An adjustable potentiometer can be provided to change the mixing ratio to be able to. The mix of course error and rate of turn error gives opposite the pure course error display a certain simplification or relief of the steering process for the pilot. This mixture is an optimal compromise between Control quality and display quiet achievable.

Bei den bisher bekannten Verfahren ist auch ein Ouerlagen.impuls zur Erleichterung der Steuertätigkeit verwendet worden. Dieselbe Wirkung wird bei der vorliegenden Anlage in einfachster Weise bewirkt durch Schrägeinbau des Kreiselgerätes 8 in der Weise, daß der Kreisel außer der Drehgeschwindigkeit um die Hochachse des Flugzeuges eine der eingestellten Kreiselneigung proportionale Drehgeschwindigkeitskomponente um die Flugzeuglängsachse mißt. Durch Variieren der gewählten Kreiselneigung kann also der Meßanteil des Kreisels um die Längsachse nach Belieben eingestellt werden. Die gemessene Querdrehgeschwindigkeit des Flugzeuges wird durch die Integrationseinrichtung integriert und dem Nullzeiger als Querneigungsimpuls zugeführt. In the previously known methods, there is also an Ouerlagen.impuls has been used to facilitate taxation. The same effect is achieved with the present system in the simplest way caused by inclined installation of the gyro device 8 in such a way that the gyro in addition to the rotational speed around the vertical axis of the The aircraft has a rotational speed component proportional to the set gyro inclination measures around the longitudinal axis of the aircraft. By varying the selected inclination of the gyro you can so the measurement portion of the gyro can be adjusted at will about the longitudinal axis. The measured transverse turning speed of the aircraft is provided by the integration device integrated and fed to the zero pointer as a bank impulse.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Device for deriving directional information, if followed, a vehicle is asymptotically attached to an electrically formed guide beam is introduced and a suinination of the guide beam deviation as well as theirs first and second differential quotients with respect to time included by means. to integrate the signal generated by the summation in time and to supply the mean value to the display instrument (zero pointer).

2. Device according to claim 1, characterized in that the indicating instrument the signal generated by the summation can also be supplied in an adjustable mix is.

Documents considered: French patent specification No. 960 099.