DE1028349B - Navigationsgeraet fuer Flugzeuge zur mechanischen Loesung der Winddreiecksaufgabe - Google Patents

Navigationsgeraet fuer Flugzeuge zur mechanischen Loesung der Winddreiecksaufgabe

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DE1028349B
DE1028349B DEB18695A DEB0018695A DE1028349B DE 1028349 B DE1028349 B DE 1028349B DE B18695 A DEB18695 A DE B18695A DE B0018695 A DEB0018695 A DE B0018695A DE 1028349 B DE1028349 B DE 1028349B
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DE
Germany
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scale
wind
navigation device
speed
temperature
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DEB18695A
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Arne Blom-Bakke
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20Instruments for performing navigational calculations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Description

  • Navigationsgerät für Flugzeuge zur mechanischen Lösung der Winddreiecksaufgabe Die Erfindung betrifft ein Navigationsgerät für Flugzeuge zur mechanischen Lösung der die Grundaufgabe der Luftnavigation darstellenden Winddreiecksaufgabe.
  • Eine der maßgebenden Größen für die Darstellung des Winddreiecks ist bekanntlich die relative Fahrgeschwindigkeit. Bei den bekannten Navigationsgeräten zur mechanischen Lösung der Winddreiecksaufgabe weist daher die in die Fahrtrichtung einstellbare Dreiecksseite stets eine Skala zum Einstellen der relativen Fahrgeschwindigkeit auf.
  • Die üblichen Fahrtmesser für Flugzeuge, die nach dem Staudruckprinzip arbeiten, geben jedoch die relative Fahrgeschwindigkeit nicht unmittelbar an, sondern es müssen an den Meßwerten noch je nach Flughöhe, Lufttemperatur und Luftdruck bestimmte Korrekturen vorgenommen werden. Zu diesem Zwecke sind bei einem bekannten Staudruckfahrtmesser beispielsweise Linienscharen und Stelleinrichtungen angeordnet, die eine entsprechende Reduktion der Meßanzeige ermöglichen. Die Praxis zeigte jedoch, daß derartige Korrekturmittel an den Meßgeräten erhebliche Unsicherheitsfaktoren darstellen, da bei der oftmals gedämpften Beleuchtung der Flugzeugführerkabine eine Verwechslung von verschiedenen Linien der Schar leicht möglich ist. Um solche Ablesefehler während des Fluges nach Möglichkeit auszuschalten, legt man bei der Flugvorbereitung, bei der der Ablauf des Fluges, einschließlich Flughöhe und Fluggeschwindigkeit, in allen Einzelheiten vorgeplant wird, im allgemeinen bereits die Sollanzeige des Staudruckfahrtmessers fest, so daß die Korrekturmittel an dem Staudruckfahrtmesser zumindest für Verkehrsflugzeuge überflüssig sind und daher auch meistens darauf verzichtet wird.
  • Allerdings müssen unter diesen Umständen die bei der Flugvorbereitung aus dem Winddreieck ermittelten Werte für die relative Fahrgeschwindigkeit noch durch Rechnung oder mit Hilfe von Tabellen od. dgl. entsprechend der festgelegten Höhe und der voraussichtlichen Temperatur in die unkorrigierten Fahrtmesserangaben umgewandelt werden. Abgesehen davon, daß derartige Umrechnungen zeitraubend sind, schließen sie auch wiederum die Möglichkeit von Rechen- und Ablesefehlern ein.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Navigationsgerät zur Lösung der Winddreiecksaufgabe zu schaffen, bei dem die erforderlichen Korrekturen in dem Navigationsgerät selbst berücksichtigt werden und die Sollanzeige des Fahrtmessers ohne jede Umrechnung unmittelbar ablesbar ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Skala zum Einstellen der relativen Fahrgeschwindigkeit auf ein für ähnliche Zwecke bereits bekanntes, elastisches Band aufgetragen ist, welches außerdem eine mit einer gerätefesten Höhenskala zusammenarbeitende Temperaturskala trägt, die so bemessen ist, daß bei Gegenüberstellung der jeweiligen Temperatur- und Höhenwerte durch entsprechendes Dehnen des Bandes die Geschwindigkeitsskala um den Betrag der an die Ablesung des Fahrtmessers anzubringenden Höhen und Temperaturkorrektion gedehnt wird.
  • Wie bereits erwähnt, ist die Verwendung elastischer Skalenbänder bei Navigationshilfsmitteln an sich nicht neu. Die bekannten Anwendungen beschränken sich jedoch auf einstellbare Lineale zum Abgreifen von Entfernungen, Flugstrecken oder Flugzeiten aus Karten unter Berücksichtigung veränderlicher Kartenmaß stäbe oder Fluggeschwindigkeiten. Demgegenüber werden gemäß der Erfindung derartige elastische Bänder erstmalig zur Höhen- und Temperaturkorrektion der Staudruckfahrtmesserangaben an einem Navigationsgerät herangezogen, bei dem mehrere gegeneinander verschiebbare Lineale unmittelbar das Winddreieck repräsentieren.
  • Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt liegt einerseits darin, daß bereits bei der Flugvorbereitung mittels des angegebenen Gerätes ohne Zuhilfenahme von Umrechnungstabellen od. dgl. eine sichere Berechnung der Sollanzeige des Fahrtmessers ermöglicht wird und/oder daß dieser Wert den Berechnungen zugrunde gelegt werden kann. Andererseits können bei Ablauf des Fluges je nach den Umständen auf derselben Basis die Navigationskorrekturen durchgeführt werden oder die Navigation neu festgelegt werden. Von besonderem Nutzen ist die schnelle und sichere Handhabung des Gerätes in Gefahrenmomenten, wenn beispielsweise bei Sperrung eines Flugplatzes infolge Nebel od. dgl. eine Umstellung der Navigation erforderlich wird und es infolge der beschränkten Treibstoffreserve auf jede Minute ankommt. In einem solchen Fall müssen oftmals aus dem bisher gezogenen Kurs sofort diè neuen Windverhältnisse errechnet und auf Grund dieser wiederum sofort der neue Kurs und die neue Fahrtmesseranzeige festgelegt werden, wobei infolge der Flugsicherheitsmaßnahmen häufig auch noch andere Flughöhen eingehalten und bei der Fahrtinesseranzeige entsprechend berücksichtigt werden müssen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Gerät gemäß der Erfindung in seiner Gesamtheit eine sofortige Umrechnung und Berechnung dieser Faktoren ermöglicht, wobei ein oftmals sehr entscheidender Zeitgewinn gegenüber den bisherigen Verfahren erzielt wird.
  • Das Gerät gemäß der Erfindung wird im nachfolgenden an Hand von Zeichnungen beschrieben, die eine Ausführungsform zeigen, die aus einem durchsichtigen Material hergestellt worden ist.
  • Fig. 1 zeigt das Gerät in Ansicht von oben; Fig. 2 zeigt die Unterseite des Gerätes mit den verschiedenen Vektoren in einer anderen Stellung Das Gerät besteht aus einer kreisförmigen Scheibe 1, die an ihrem Umfang mit der üblichen Gradeinteilung bis 360° und außerdem in der Nord-Süd-Richtung mit einer Reihe von Meridianlinien versehen ist, die zur Orientierung der Scheibe gegen eine Karte dienen.
  • Im Mittelpunkt der Scheibe 1 ist ein Windlineal 2 drehbar befestigt, das sich vom Mittelpunkt aus nach beiden Seiten erstreckt und an einem Ende einen Windrichtungspfeil 7 trägt, der auf die Gradteilmig der Scheibe weist. Der Mittelpunkt der Scheibe 1 dient ferner als Drehpunkt für ein Bodenlineal 3, auf dem ein Bodenkurspfeil 9 angebracht ist, der die Winkelstellung des Bodenlineals zur Scheibe 1 abzulesen gestattet. Durch diese Anordnung können die durch das Windlineal 2 und das Bodenlineal 3 verkörperten Vektoren in einem gewünschten Winkel zueinander eingestellt werden.
  • Ein Luftlineal 4 ist an seinem einen Ende an einem Windgleiter 6 drehbar befestigt, der am Windlineal 2 in dessen Achsenrichtung gleitbar angeordnet ist. In einem Schlitz 14 des Bodenlineals 3 gleitet ein Hauptgleiter 5. Dieser trägt eine Schraubeinrichtung 15, die in einen Längsschlitz des Luftlineals 4 eingreift und derart wirkt, daß beim Anziehen derselben die Längsverschiebbarkeit des Luftlineals gegenüber dem Hauptgleiter 5 aufgehoben wird, die Drehmöglichkeit zwischen den beiden Teilen aber erhalten bleibt. Zur Ablesung des Drehwinkels trägt der Hauptgleiter 5 eine Gradskala 22, die mit einer Seitenkante des Luftlineals 4 als Ableseindex zusammenwirkt. Am Hauptgleiter 5 ist ferner ein Geschwindigkeitspfeil 8 angeordnet, der von beiden Seiten des Instrumentes gesehen werden kann und zur Einstellung des Gleiters 5 nach den Ges chwindigkeits skalen des Bodenlineals 3 dient, die später beschrieben werden.
  • Auf dem Windgleiter 6 ist ein Windstärkepfeil 10 angebracht, der auf eine Windstärkeskala 16 auf dem Windlineal 2 weist.
  • In das Bodenlineal 3 ist ein elastisches Band 17 eingelegt, welches an einem Ende mit einem Ring 18 versehen ist, der dazu dient, das Band herauszuziehen, um eine Zeitskala 19 auf der einen Seite des Bandes und zwei Skalen 20 und 21 auf der anderen Seite des Bandes zu verlängern. Auf der Skala 20 ist die von dem Fahrtmesser angezeigte Geschwindigkeit und auf der Skala 21 die Temperatur aufgetragen. Die Zeit skala 19 enthält einen Zeitpfeil 11 für die Einstellung der elastischen Skala im Verhältnis zum Geschwindigkeitspfeil 8.
  • Durch eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Sperranordnung wird das elastische Band in der richtigen ausgezogenen Stellung festgestellt.
  • Das Bodenlineal 3 trägt ferner eine feste Skala 13 für die wahre Geschwindigkeit und eine ebenfalls feste Höhenskala 12.
  • Die oben beschriebenen Elemente sind die nötigen Hilfsmittel für die verschiedenen Berechnungenn-bei der Flugzeugnavigation. Sie gestatten, die nötigen Be rechnungen ohne Ablesungen, Gedächtuisarbeit und Einstellung von Hilfsgrößen vorzunehmen.
  • Beispiel Wir setzen voraus, daß man von einem Ort 24 nach einem Ort B fliegen will, daß man als Hilfsmittel eine Karte, z. B. im Maßstab 1:1 000 000 hat und daß das benutzte Navigationsgerät eine Zeitskala trägt, die einer Karte in diesem Maßstab angepaßt ist.
  • Man stellt zuerst das Gerät derart ein, daß der Windstärkepfeil 10 auf 0 steht. Diese Stellung des Gerätes ist in Fig. 2 gezeigt.
  • Von dem Thermometer und dem Höhenmesser des Flugzeuges erhält man die Temperatur und Flughöhe.
  • Wir nehmen an, daß die Temperatur - 100 C sei und daß wir in einer Höhe von 10 000 Fuß fliegen.
  • Durch Ziehen an dem Ring 18 wird das elastische Band 17 so weit ausgezogen, daß - 100 C auf der Temperaturskala 21 mit der der Höhenangabe 10 000 Fuß entsprechenden Zahl 10 auf der Höhenskala 12 zusammenfällt. In dieser Stellung wird die elastische Skala festgestellt.
  • Danach wird der Hauptgleiter 5 so verschoben, daß der Geschwindigkeitspfeil 8 auf den Zahlenwert der von dem Fahrtmesser angezeigten Geschwindigkeit des Flugzeugs auf der Geschwindigkeitsskala 20 hinzeigt, z. B. auf 170 Knoten. In dieser Stellung wird die Befestigungsschraube 15 festgezogen. Die so fest eingestellte Länge des Luftlineals 4 stellt die wahre Geschwindigkeit des Flugzeugs durch die Luft dar.
  • Das Bodenlineal 3 wird nun derart über die Karte gelegt, daß eine von den Seitenkanten des Bodenlineals die Punkte A und B auf der Karte verbindet. Die Scheibe 1 mit der Gradeinteilung wird so eingestellt, daß die Meridianlinien auf der Scheibe parallel zu den Meridianen auf der Karte verlaufen.
  • Von der meteorologischen Station hat der Flieger die Windstärke und die Windrichtung erhalten. Beispielsweise sei die Windstärke 40 Knoten. Der Windgleiter 6 wird nun über das Windlineal 2 so lange verschoben, bis der Windstärkepfeil 10 auf den Teilstrich -40 auf der Windlstärkeskala 16 hinzeigt. Daraufhin wird das Windlineal so weit gedreht, daß der Windrichtungspfeil 7 auf der Gradteilung der Scheibe 1 auf die mitgeteilte Windrichtung zeigt, z. B. auf 240. Bei dieser Einstellung des Windlineals 2 wird das auf dem Windgleiter 6 gelagerte Ende des Luftlineals 4 zur Seite hinausgeschwenkt. Gleichzeitig verschiebt sich der Hauptgleiter 5 in Achsenrichtung des Bodenlineals 3.
  • Man erhält jetzt das erste gesuchte Resultat, nämlich den unter den gegebenen Verhältnissen einzuhaltenden Kompaßkurs, bei dem das Flugzeug über den Boden in Richtung des Bodenlineals, d. h. in der Richtung von A nach B fliegt. Dieser Kompaßkurs setzt sich zusammen aus dem vom Bodenkurspfeil 9 auf der Gradeinteilung der Scheibe 1 angezeigten Winkelwert und der Gradangabe auf der Gradskala 22 an dem einen Ende des Hauptgleiters 5, die an der Stelle abzulesen ist, an der die Seitenkante des Luftlineals 4 die Skala deckt. Die algebraische Summe der beiden Angaben gibt den zu fliegenden Kompaßkurs an.
  • Man ersieht aus dem Vorstehenden, daß man zur ersten Lösung der Aufgabe gelangte, ohne daß mit Hilfsgrößen gearbeitet werden mußte. Das Resultat wurde durch eine einfache mechanische Betätigung des Gerätes erhalten.
  • Nachdem nunmehr der Koinpaßkurs gefunden ist, kann der elastische Skalenträger in bekannter Weise auch noch dazu benutzt werden, die Flugzeit von A nach B festzustellen und die Frage zu beantworten, wo sich das Flugzeug zu einem bestimmten Zeitpunkt über dem Boden befindet. Zu diesem Zweck ist der elastischen Zeitskala 19 für den Kartenmaßstab, für welchen das Gerät gebaut ist, ein Zeitpfeil 11 derart zugeordnet, daß die Zeiteinheiten auf der Zeitskala 19 Distanzeinheiten auf der Karte darstellen, wenn der Zeitpfeil so eingestellt wird, daß er gerade gegenüber dem Geschwindigkeitspfeil 8 auf dem Hauptgleiter 5 stehet. Man zieht also an dem Ring 18 so lange, bis der Zeitpfeil 11 gerade gegenüber dem Geschwindigkeitspfeil 8 steht, und stellt das elastische Band 17 in dieser Stellung fest. Wenn man jetzt die Zeitskala 19 derart an die Kartenpunkte A und B anlegt, daß ihr Nullpunkt mit dem Ausgangspunkt 24 des Fluges zur Deckung kommt, so kann man sofort die Flugzeit zwischen 24 und B ablesen und aus den Zahlenangaben auf der Zeitskala 19 genau die Bodenpunkte erkennen, über denen sich das Flugzeug nach einer bestimmten Flugzeit befinden wird, Hierdurch ist auch die zweite Frage ohne die Anwendung zusätzlicher Hilfsmittel beantwortet.
  • Aus praktischen Gründen kann der Hauptgleiter 5 so eingerichtet sein, daß man durch Lösen der Schraube 15 das mit der Gradskala 22 versehene Ende anheben und um 1800 drehen kann, so daß er eine Stellung ein- nimmt, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein für einen bestimmten Maßstab eingerichtetes Gerät innerhalb eines größeren Geschwindigkeitsbereiches, also für Flugzeuge verschiedenster Typen verwendbar ist. Bei der in der Fig. 1 gezeigten Stellung kann, falls das Luftlineal 4 durch die Schraube 15 sehr nahe an seinem äußeren Ende befestigt wird, der Abtriftwinkel auf der Gradskala 22 nicht mehr abgelesen werden, da die Kante des Luftlineals 4 die Gradskala 22 dann nicht mehr überdeckt. Dreht man jedoch den Hauptgleiter 5 um 1800 in die in Fig. 2 gezeigte Lage, so kann die Ablesung des Abtriftwinkels auch bei diesen Extremstellungen erfolgen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCH E 1. Navigationsgerät für Flugzeuge zur mechanischen Lösung der Winddreiecksaufgabe, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala zum Einstellen der relativen Fahrgeschwindigkeit auf ein für ähnliche Zwecke bereits bekanntes elastisches Band aufgetragen ist, welches außerdem eine mit einer gerätefesten Höhenskala zusammenarbeitende Temperaturskala trägt, die so bemessen ist, daß bei Gegenüberstellung der jeweiligen Temperatur- und Höhenwerte durch entsprechendes Dehnen des Bandes die Geschwindigkeitsskala um den Betrag der an die Ablesung des Fahrtmessers anzubringenden Höhen- und Temperaturkorrektion gedehnt wird.
  2. 2. Navigationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenskala auf dem elastischen Bande und die Temperaturskala gerätefest angebracht sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 704 371 USA.-Patentschrift Nr. 2 449 342; B e n ne sitz: Flugzeuginstrumente, Berlin, 1922, 5. 212, Abt.267.
DEB18695A 1951-01-19 1952-01-17 Navigationsgeraet fuer Flugzeuge zur mechanischen Loesung der Winddreiecksaufgabe Pending DE1028349B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE704371C (de) * 1936-06-06 1941-03-28 Hermann Hoehing Navigationshilfsmittel
US2449342A (en) * 1943-09-09 1948-09-14 Gerard E Tardif Plotting aircraft navigation computer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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