DE1473945A1 - Kuenstlicher Horizont - Google Patents

Kuenstlicher Horizont

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DE1473945A1
DE1473945A1 DE1965F0046123 DEF0046123A DE1473945A1 DE 1473945 A1 DE1473945 A1 DE 1473945A1 DE 1965F0046123 DE1965F0046123 DE 1965F0046123 DE F0046123 A DEF0046123 A DE F0046123A DE 1473945 A1 DE1473945 A1 DE 1473945A1
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Germany
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screen
movement
artificial horizon
curvature
areas
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Application number
DE1965F0046123
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English (en)
Inventor
Gleadle Peter Russell
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Ferranti International PLC
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Ferranti PLC
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/44Rotary gyroscopes for indicating the vertical
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02Rotary gyroscopes
    • G01C19/04Details
    • G01C19/32Indicating or recording means specially adapted for rotary gyroscopes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Kennwort : Künstlicher Horizont II Künstlicher Horizont Die Erfindung betritN einen kunstlichen Horizont fUr die Verwendung in Flugzeugen.
  • Die bisher bekannten Instrumente eines künstlichen Horizontes enthalten einen Kreisel, der mit seinerRotorachse senkrecht und frei angeordnet ist, um sich um die rechtwinklig zueinander liegenden Längs-und Queracheen eines Flugzeuges zu bewegen. In vielen derartigen Instrumenten ist eine Hintergrundscheibe an dem Kreisel so angebracht, dap sie sich mit diesem um die Längsachse bewegt. Diese Hintergrundscheiben sind in der Regel farbig oder in irgend einer Weise abgetönt und werden durch eine Fensterdffnung in dem Instrument beobachtet. Ub¢tlicherweise haben sie die Form eines Teiles einer Kugel. Der wirkliche Horizont wird durch eine Horizont-Anzeige-Vorrichtung dargestellt, welche sich über die Oberfläche der Hintergrundecheibe entsprechend den Bewegungen des Kreisels um die Querachee bewegt. Häufig wird der ktinstliche Horizont nur benUtigt, um einen kleinen Steigungs-oder Neigungswinkel, z. B. 30° nach jeder Seite der Horizontalen anzuzeigen und es sind Vorrichtungen vorgesehen, um eine weitere Bewegung der Anzeigevorrichtung zu verhindern, während der Kreieelrotor sich über einen grdßeren Winkel bewegen kann.
  • I In vielen künstlichen Horizonten der beechriebenen Art hat die Horizontanzeigevorrichtung die Form eines sohaalen Streifens.
  • Der hauptsächliche Nachteil solcher Instrumente ist, daß die Darstellung nicht immer einwandfrei ist.
  • Bei anderen bekannten künstlichen Horizonten werden die Hintorgrundecheibe und der Horizontstreifen durch eine einzige kugelfumige Anzeige-Vorrichtung ersetzt, die in zwei verechieden farbige, den Himmel und die Erde darstellende Bereiche unterteilt ist.
  • Der Horizont wird dann durch die Grenze dieser beiden Bereiche gekennzeichnet. Die Kugel ist so angebracht, daß sie sich sowohl um die Langsachse als auch um die Querachse bezUglich fester Bezugspunkte auf dem Fenster des Instruments bewegen kann. Da die Ausmaße des Instrumentengehäuses beschränkt sind, muß der Durchmesser der Kugel klein sein und ihre Kriimmung ist daher erheblich.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der kUnstliche Horizont aus einem Kreiselrotor, der in inneren und äueren Aufhängebügel (Kreuzgelenkring) gelagert ist, aus einer Hintergrundscheibe in der Form einer Kugelkappe, die starr an dem äuperen Aufhängebügel befestigt ist und durch eine für gewöhnlich horizontale Linie in zwei Bereiche von gegenseitig verschiedenem Aussehen geteilt wird, die den Himmel bzw. die Erde darstellen, aus einer Anzeigevorrichtung mit einem Schirm in der Form des Teils einer Kugel mit demselben Mittelpunkt, jedoch etwas größerem Krümmungsradius wie die Hintergrundscheibe, welche um eine gleichlinig mit oder parallel zu der Querachse des Kreisels verlaufende Achse drehbar gelagert ist die durch-den Krümmungsmittelpunkt geht, wobei der Schirm einen im Krümmungsmittelpunkt liegenden Winkel überstreicht, der etwas grdper als zweimal der gröpte anzeigbare Steigungswinkel ist, und durch eine fUr gewöhnlich horizontale Linie in zwei Bereiche geteilt wird, welche das gleiche Aussehen wie die entsprechenden Bereiche der Hintergrundscheibe haben, sowie aus einer Vorrichtung, um einet Bewegung des Schirmes in Abhängigkeit von der Bewegung des Kreisele um seiner Querachse zu erzielen.
  • Es ist einleuchtend, daß die Bewegung der Anzeigevorrichtung um ihre Achee in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegung des Kreieel-rotore um die Querachse erfolgen mu0, denn wenn die Rumpfnaee unter den Horizont zeigt, erscheint der Horizont in Bezug auf dan Flugzeug angehoben. Aus diesem Grunde ist es vorzuziehen, die Bewegungaachae der Anzeigevorrichtung von der Querachse des Kreisel rotors wegzurerlegen.
  • Weitere Binzelheiten Uberdib Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einee Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
  • Ee zeigen ! Fig. 1: eine seitliche Ansicht eines künstlichen Horizontes gemäß der Erfindung, wobei daa Inatrument in der maximale Steigungsanzeigestellung dargestellt ist; Fig. 2: die Draufsicht eines Teilschnitts des künstlichen Horizoatte gemäß Fig. 1 ; Figg. 3 und 4 und 5: die Anseige von verachiedenen Lagen des Flugseules.
  • In den Figg. 1 und 2 enthält ein Rotorgehäuse 10 einen Kreieelrotor (nicht dargestellt), weleher um eine vertikale Aches 11 rotiert. Wie oben bemorkt, befindet eich das Instrument in der maximalen Steigungsanzeigestellung. Das Rotorgehäuse seinerseits wird in einem Lager 12 gehalten, so daß on sich froi us eine horizontale Queraahee 13 bewegen kahn. Das Lager 12 wiederum liegt in einem Kreuzgelonkrihg 14, welcher seinerseits von einem Lager 15 gehalten wird, so daß sich dieeer frei um eine Lkngeachoe 16 bewegen kann. Das Lager 15 tat in Besug auf den Rahmen einee Flugvouge feet angeordnet. Eino Hintergrundacheibe 17 in der Form einer Kugelkepp ist an dem Kreuzgelenkring 14 befentigt, so daß sie sich mit ihn um die Längaschse 16 bowegen kann. Die Hintergrundscheibe wird durch eine, fUr gewöhnlich horizontale Linie durch den Mittelpunkt der Scheibe 17 in swei verachieden fabrige Bereiohe eingeteilt. Ein Schirm 18 mit etwss größerem Krümmungaradiua s4a die Hintergrundecheibe 17 ist an einem Arm 19 angebracht, der in einem Lager 20, welches sioh an don Kreuzgelenkring 14 in Zentrum des Krümmungsradius befindet, drehbar gelagert iat. Die Aches dieeee Lagera 20 verläuft parallel su der Querachee 13. Die Bewegung des Sehirmee wird über mine Zapfen-und Nutvorrichtung bewirkt. Eine Verlängerung 21 des Armes 19 besitzt eine Aussparung von der Form wie in Fig. 1 dargestellt. Eine Scheibe 22, die in dem Iager 12 des Rotorgehäuses 10 gehalten wird, dreht sich mit dem Rotorgehäuse 10 und besitzt einen hervorstehenden Zapfen-23. Dieeer Zapfen 23 ragt in die Aussparung in der Verlängerung 21 des Armes 19 hinein. Wie in Fig. 1 dargestellt, hat diese Auesparung eine Nute, um die Bewegung des Zapfens 23 zu ermUglichen, wenn sich die Scheibe 22 von der dargestellten Lage aus im Uhrzeigersinn in eine um den gleichen Betrag auf der anderen Seite der Längsachse liegenden Lage dreht. Der Rest der Ausaparung hat die Form von swei Bögen mit einem Radius, der gleich der EntErnung des Zapfens 23* von der Querachee 13 ist. Ein Auegleichsgewicht (nicht dargestellt) ist vorgesehen, un das Gewicht des Schirmes 18 a,... uszugleichen, so dap die Bewegung des Rotorgehäuses nicht beeinträchtigt wird. Der Schirm 18 ist um eine Horizontale in zwei verschieden farbige Bereiche geteilt, wobei die beiden Bereiche die gleichs Farben haben wie die entspreohenden Bereiche der Hintergrundscheibe 17. Des Instrument befindet sich in einem Gehäuse. Die Hintergrundscheibe und der Schirm werden durch das Fenster 24 beobachtet, weldhes Bezugspunkte 25 und 26 (s. Figg. 3, 4 und5) trägt.
  • Die Bewegung des Schirms 18 wird durch zwei Anschläge 27 begrenst, so daß der Schirm nur auf Steigungs-oder Neigungswinkel innerhalb eines vorbestimmten Höchstwertes anspricht. Der durch den Schirm um seinen Krümmungsmittelpunkt bestrichene Winkel ist etwas gröer als zweimal der Hdchstwert dieses Steigungs-bzw.
  • Neigungswinkels. Damit wird die Trennlinie zwischen den beiden farbigen Bereichen auf der Hintergrundscheibe nie sichtbar, und der Horizont wird durch die Trennlinie auf dem Schirm 18 dargeietellt.
  • Während des Fluges arbeitet der künstliche Horizont folgender-avens Wenn das Flugzeug waagrecht fLiegt, befindet sich das Rotorgehiuse 10 in solch einer Stellung, daß sich der Zapfen 23 auf der Soheibe 22 am Ende der Nute in der Verlängerung 21 befindet. Der Schirm 18 befindet sich daher in der Mitte der Hintergrundscheibe 17 und der Horizont wird durch die Grenze der verschieden farbigen Bereiohe gemäß Fig. 3 dargestellt. Bei korrekter Beleuchtung ist bei jeder beliebigen Farbe der Übergang von dem Schirm zur Hintergrundecheibe nicht sichtbar.
  • Wenn das Flugzeug sich um seine Längsachse neigt, dreht sich der ganze Kreuzgelenkring und damit die Hintergrundscheibe sowie de2 Schirm im Lager 15 us die Längsachse 16, wie in Fig. 4 dargentellt.
  • Der Neigungswinkel wird durch die Bezugepunkte 25 auf des Fenster 24 angezeigt. Die relativen Lagen der Hintergrundscheibe und des Schirmes werden sich nicht ändern, wenn das Flugzeug während der Drehung weder fällt nocht steigt.
  • Wenn das Flugzeug steigt oder fällt, dreht sich das Rotorgehäuse 10 des Kreisele um die Querachse, um die Rotoraohse vertikal zu halten.
  • Wenn z. B. das Flugzeug steigt, bewegt sich das Rotorgehäuse in entgegengesetzten Uhrzeigersinn bezUglich dem Kreuzgelenkring in eine Lage wie in Fig. 1 gezeigt. Die Zapfen-und Nutvorrichtung verursacht, daß sich der Schirm 18 um sein Lager 20 in entgegengesetzter Richtung dreht und der angezeigte Horizont bewegt sich nach unten, wie in Fig. 5 gezeigt. Der Steigungswinkel des Flugzeuges wird durch die Bezugspunkte 26 auf dem Fenster 24 angezeigt. Wenn das Flugzeug mit einem Winkel steigt, der größer ist als der maximal anzeigbare Steigungswinkel des Instrumonts, dreht sich der Schirm nicht liber die aufgezeigte Grenze hinaus und der Zapfen 23 bewegt sich um die bogenförmige Kante der Aueaparung in der Verlängerung 21.
  • ; Wenn das Flugzeug ateigt, arbeitet der künstliche Horizont in gleicher aber umgekehrter Weise.
  • Es ist selbstverständlich, daß eine gleichzeitige Bewegung des Flugzeuges sowohl um seine Längsachse als auch um seine Querachae eine Kobination der oben beachriebenen Wirkungen hervorrufen wird.
  • Die Bewegung des Kreiselrotors um die Querachse ist auf etwa 90° nach Jeder Seite der Horizontalflugriohtung begrenzt. Dies wird bewirkt durch die Aussparung in der Verlängerung 21, in welche eioh der Zapfen 23 bewegt, obschon die Bewegung des Schirmes durch die Anschläge 27 auf einen viel kleineren Winkel begrenzt ist.
  • Mit einem künstlichen Horizont-wie vorbeschrieben-ist es mdglich, eine Hintergrundscheibe mit gröperem Krümmungsradius zu benutzen, als wenn eine vollständige Kugel vorgesehen ist, wobei der Vorteil einer sphärischen Darstellung gewahrt bleibt.
  • Obgleich die oben beschriebene Ausführungsform mit einer Zapfen-oder Nutvorrichtung für die Steuerung der Bewegung des Schit mes versehen ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt ; es kdnnen auch andere Vorrichtungen, wie z. B. Getriebeoodgl. eingesetzt werden. Jedoch ist es erforderlich, die Umkehr der Drehrichtung des Schirmes um seine Achse bezüglich der Drehung des Rotorgehäuses um seine Achse zu bewirken.
  • Es ist ebenfalls nicht erforderlich, die Achse des Schirmes vereetzt von der Achse des Rotorgehäuses vazusehen. Beide können koaxial sein und die Umkehrung der Drehung kann durch ein Getriebe t oder andere Vorrichtungen bewirkt werden.

Claims (5)

  1. A N S P R Ü C H E 1. Künstlicher Horizont bestehend aus einem Kreiselrotor, der in inneren und äußeren Aufhängebiigel (14 gelagert ist, aus einer Hintergrundscheibe (17) in der Form einer Kugelkappe, die starr an dem äuperen Aufhängebügel befestigt ist und durch eine normaler Weise horizontale Linie in zwa. Bereiche von gegenseitig versohiedenem Aussehen geteilt wird, die den Himmel bzw. die Erde darstellen, aus einer Anzeigevorrichtung mit einem Schirm (18) in der Form des Teils einer Kugel, die denselben Krümmungsmittelpunkt hat wie die Hintergrundscheibe, deren Kriimmungeradius aber etwas grbßer ist und die um eine gleichlinig mit oder parallel zu der Querachee des Kreisels verlaufende Achse drehbar gelagert ist, welche durch den Krümmungsmittelpunkt geht, wobei der Schirm einen im Krümmungsmittelpunkt liegenden Winkel überstreicht, der etwas grdper als zweimal der grdßte anzeigbare Steigungs-bzw. Neigungswinkel ist und durch eine normalerweise horizontale Linie in zwei Bereiche geteilt wird, welche das gleiche Aussehen wie die entsprechenden Bereiche der Hintergrundscheibe haben, sowie aus einer Vorrichtung, um eine Bewegung des Schirmes in. Abhängigkeit von der Bewegung des Kreisels um seine Querachse zu erzielen.
  2. 2. Künstlicher Horizont nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, dap die Vorrichtung, welche die Bewegung des Schirmes (18) bewirkt, einen Zapfen-und Nutmechanismus enthält.
  3. 3. KUnstlicher Horizont naoh Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dap der Zapfen-und Nutmechanismus dem Kreisel eine Winkelbewegung erlaubt, welche über den gröpten anzeigbaren Steigungs-bzw. NeigungeRinkel hinaus geht.
  4. 4.) Künstlicher Horizont nach mindestens einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dap die Vorrichtung, welche die Bewegung des Schirmes (18) bewirkt, ein Getriebe enthält.
  5. 5. KUnstlicher Horizont nach mindestens einem der AnsprUche 1 bis 4 reh gekennzeichnets durch ein transparentes Fenster (24), auf welchem feste Bezugspunkte (25,26) angebracht sind.
DE1965F0046123 1964-05-23 1965-05-22 Kuenstlicher Horizont Pending DE1473945A1 (de)

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