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Kennwort : Künstlicher Horizont II Künstlicher Horizont Die Erfindung
betritN einen kunstlichen Horizont fUr die Verwendung in Flugzeugen.
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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.
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I In vielen künstlichen Horizonten der beechriebenen Art hat die
Horizontanzeigevorrichtung die Form eines sohaalen Streifens.
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Der hauptsächliche Nachteil solcher Instrumente ist, daß die Darstellung
nicht immer einwandfrei ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere Binzelheiten Uberdib Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einee Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn das Flugzeug steigt oder fällt, dreht sich das Rotorgehäuse
10 des Kreisele um die Querachse, um die Rotoraohse vertikal zu halten.
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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.
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; Wenn das Flugzeug ateigt, arbeitet der künstliche Horizont in gleicher
aber umgekehrter Weise.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.