DE1244452B - Geraet zum Messen linearer Beschleunigungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES ÄffW PATENTAMT

DeutscheKI.: 42 ο-17

AUSLEGESCHRIFT 1*4«

Aktenzeichen: N 26137IX b/42 ο 1 244 452 Anmeldetag: 29. Januar 1965

Auslegetag: 13. Juli 1967

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen linearer Beschleunigungen eines sich bewegenden Körpers mit einer gasgefüllten Röhre, die einen Heizkörper zur Erwärmung des Gases enthält.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ein Beschleunigungsmeßwerk zu schaffen, das eine kurze Zeitverzögerung aufweist.

Ein Beschleunigungsmesser mit einer gasgefüllten Röhre, Mitteln zur Erwärmung des Gases und zur Temperaturmessung ist an sich bereits bekannt, so z.B. aus der USA.-Patentschrift 2455 394. Dabei wird ein Widerstandselement sowohl zur Erwärmung des Gases als auch zur Messung der Temperatur benutzt. Nachteilig ist dabei, daß die Erwärmung von der Umgebungstemperatur beeinflußt wird. Auch läßt sich mit diesem bekannten Gerät nur die mittlere Gastemperatur messen.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, indem Erwärmung und Messung voneinander getrennt sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre mit mindestens einem Paar Thermoelementen versehen ist, deren Schweißpunkte je auf einer Seite des Heizkörpers liegen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Konvektion in einem Gas von der auf das Gas ausgeübten Beschleunigungskraft abhängt. Es sei bemerkt, daß aus »Review of scientific Instruments« Bd. 27, 1956, S. 303, ein Manometer bekannt ist, bei dem zwei Thermoelemente in gleichen Abständen von einem erhitzten Rohr auf je einer Seite desselben angeordnet sind, in der Weise, daß die Thermoelemente und das erhitzte Rohr in der gleichen vertikalen Ebene liegen. Es hat sich dabei ergeben, daß der Temperaturunterschied zwischen den zwei Thermoelementen und die infolgedessen auftretende thermoelektrische E. M. K. von dem Druck der Gasfüllung abhängen. Die bekannte Vorrichtung wurde zum Messen eines Drucks in einem Bereich von einigen Torr bis zu atmosphärischem Druck benutzt.

Aus zu der vorliegenden Erfindung führenden Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß, wenn die Thermoelemente und das erhitzte Rohr auf einer einzigen Linie angeordnet werden, die parallel zu der Richtung der zu messenden Beschleunigung verläuft, die thermoelektrische E. M. K. für die Beschleunigung maßgebend ist. Bei Verwendung einer Gasfüllung von Xenon mit einem Druck von 75 Torr ergab es sich, daß die Zeitverzögerung, d. h. die Verzögerung zwischen der aktuellen Änderung der Beschleunigung und dem Augenblick, in dem die thermoelektrische E. M. K. einen Wert erreicht hat, der gleich dem fünften Teil seiner gesamten entsprechen-Gerät zum Messen linearer Beschleunigungen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Brian John Stocker,

Thornton Heath, Surrey (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 31. Januar 1964 (4355),
vom 19. Januar 1965

den Änderung ist, von der Größenordnung von 50 Sekunden war. Diese Zeitperiode ist zu lang, wenn die Beschleunigung sich schnell bewegender oder einer großen Beschleunigung unterworfener Körper, z.B. Raketen, gemessen werden soll. Diese Zeitverzögerung wurde auf etwa 15 Sekunden durch Erniedrigung des Drucks auf 20 Torr herabgesetzt.

Ein Teil der Hülle des Rohres ist vorzugsweise ein Metallzylinder.

Der Heizkörper enthält vorzugsweise einen indirekt heizbaren Hohlzylinder. Die Gasfüllung des Beschleunigungsmessers ist vorzugsweise Xenon unter einem Druck zwischen 10 und 40 Torr. Wenn die Vorrichtung bis zu einem höheren Druck mit einem Gas niedrigeren Molekulargewichtes, aber mit der gleichen Gasdichte gefüllt wird, kann die Zeitverzögerung ohne Änderung des gemessenen Beschleunigungsbereichs herabgesetzt werden. Helium oder Wasserstoff lassen sich statt Xenon anwenden. Bei einem Druck von 400 Torr Helium kann die Zeitverzögerung auf 5 Sekunden bei einer Metallhülle zum Messen eines Bereichs von 0 bis 50 g herabgesetzt werden, und auf etwa 2 Sekunden für den Bereich von 0 bis 10 g. Der Metallzylinder kann aus Nickel bestehen und einen Durchmesser von etwa 18 mm haben. Es kann vorausgesetzt werden, daß dieser Zylinder als Wärmequelle mit einer gleichmäßigen Temperaturverteilung wirksam ist, so daß

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Claims (4)

eine etwaige Zeitverzögerung infolge Erhitzung und Abkühlung der Hülle verringert wird. Durch Verringerung des Drucks der Gasfüllung oder der Abmessungen kann der zu messende Beschleunigungsbereich vergrößert werden. Die Erfindung wird an Hand einer Ausführungsform näher erläutert, die in der schematischen Zeichnung dargestellt ist. F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Beschleunigungsmesser, und ίο Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie ΙΙ-Π in Fig. 1. Der Beschleunigungsmesser enthält eine Metallhülle 4 mit Helium unter einem Druck von etwa 400 Torr. Ein Hohlzylinder 2 umgibt einen Heizfaden 3 aus Wolfram mit einer Aluminiumoxydschicht innerhalb der Hülle 4. Nickel-Nickelchrom-Thermoelemente 5 und 6 sind im Innern der Hülle 4 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Rohres 2 angebracht. Da der Temperatuninterschied zwischen den Thermoelementen gemessen werden soll, ist der Nickelchromteil 7 den Thermoelementen 5 und 6 gemeinsam, während der Nickelteil 8 über Leitungen 9 mit im Fuß der Hülle eingeschmolzenen Stiften verbunden ist. Bei Beschleunigung des Meßgerätes werden Konvektionsströme im Gas erzeugt, so daß der Temperaturunterschied zwischen den Thermoelementen 5 und 6 für die Beschleunigung in einer Richtung parallel zu einer Verbindungslinie zwischen den Thermoelementen maßgebend ist. Die Zeitverzögerung hängt von der Dicke der Drähte der Thermoelemente ab, die zu diesem Zweck möglichst dünn sein sollen. Die Zeitverzögerung ist weiter von der Größe des Beschleunigungsmessers abhängig, der auch klein sein soll. Obgleich in diesem Fall eine Heliumfüllung verwendet wird, kann jedes andere Gas, z.B. Xenon unter einem Druck von etwa 20 Torr, verwendet werden, wobei die Zeitverzögerung verschieden ist. Mit Rücksicht auf die mechanische Festigkeit besteht die Hülle des Beschleunigungsmessers vorzugsweise aus Metall, aber gewünschtenfalls kann eine Glashülle mit einem gesonderten Metallzylinder rings um die Thermoelemente verwendet werden. Es hat sich ergeben, daß die Umgebungstemperatur einen großen Einfluß auf die Messung der Beschleunigung ausübt, wenn das Meßgerät auf einer Zentrifuge angebracht wird. Die Hülle des Meßgerätes wird daher vorzugsweise auf einer konstanten Temperatur gehalten. Es kann auch ein zweites Paar Thermoelemente auf einer Linie senkrecht zur Verbindungslinie der anderen Thermoelemente angebracht werden. Wenn die Beschleunigung nicht in einer zu den Verbindungslinien zwischen den Thermoelementenpaaren parallelen Richtung erfolgt, können die zwei orthogonalen Komponenten dieser Beschleunigung gemessen werden, woraus die Resultante errechnet werden kann. Patentansprüche:

1. Gerät zum Messen linearer Beschleunigungen eines sich bewegenden Körpers mit einer gasgefüllten Röhre, die einen Heizkörper zur Erwärmung des Gases enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre mit mindestens einem Paar Thermoelementen (5,6) versehen ist, deren Schweißpunkte je auf einer Seite des Heizkörpers (2,3) liegen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar von Thermoelementen in der Röhre untergebracht ist, wobei die Verbindungslinie zwischen den Schweißpunkten quer zur Verbindungslinie zwischen den Schweißpunkten des ersten Paares verläuft.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine Metallhülle (4) besitzt.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (2,3) ein indirekt heizbarer Hohlzylinder ist.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre Xenon unter einem Druck zwischen 10 und 40 Torr enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.- Patentschrift Nr. 2 455 394.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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