DE1960519A1 - Einrichtung zum Entladen von in unerwuenschter Weise mit statischer Elektrizitaet aufgeladenen Koerpern - Google Patents
Einrichtung zum Entladen von in unerwuenschter Weise mit statischer Elektrizitaet aufgeladenen KoerpernInfo
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- H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
- H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
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- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D45/02—Lightning protectors; Static dischargers
Description
PATE
DIPL. ING. K. MOLZEK
ί?9 A(JGSBCSG
M. 486
Augsburg, den 2. Dezember 1969
Der Minister für Technologie in der Regierung Ihrer Majestät der Königin der Vereinigten Königreiche von Großbritannien ^
und Nordirland, Millbank Tower, Millbank, London, S.W. 1,
England
Einrichtung zum Entladen von in unerwünschter Weise mit statischer Elektrizität aufgeladenen Körpern
Die Erfindung betrifft Einriphtungen zum Entladen von in unerwünschter Weise mit statischer Elektrizität
aufgeladenen Körpern, welch erstere jeweils einen die Größe und die Polarität eines an der Oberfläche derartiger Körper
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gebildeten elektrostatischen Feldgradienten versinnbildlichendes Signal bzw. versinnbildlichende Signale
liefernden übertrager aufweisen und außerdem jeweils mit einer Ladungstrennungseinrichtung versehen sind,
welch letztere in Abhängigkeit von dem Übertragersignal bzw. von den übertragerSignalen elektrische Ladungen ausstößt.
Insbesondere betrifft die Erfindung die Verbesserung
derjenigen Einrichtungen, welche zum Peststellen und Entladen angehäufter elektrostatischer Ladungen auf mit festen
Tragflächen versehenen Flugzeugen bzw. auf mit Drehflügeln versehenen' Flugzeugen, wie beispielsweise Hubschraubern,
dienen. Die Erfindung dient jedoch nicht nur der Ableitung bzw. Verminderung statischer Ladungsanhäufungen von
Flugzeugen, sondern auch von anderen Gegenständen bzw. Geräten bzw. Fahrzeugen.
Es ist bekannt, daß durch zahlreiche Erscheinungen, welche beispielsweise in der britischen Patentschrift
Nr. 1 066 530 beschrieben sind, während des Betriebes von Flugzeugen.oft Anhäufungen elektrostatischer Ladungen
auftreten. Derartige Anhäufungen statischer Ladungen können besonders dann gefährlich werden, wenn sich beispielsweise
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ein schwebender Hubschrauber im Lasttransport- bzw. Rettungseinsatz befindet. Außerdem führen derartige
Ladungsanhäufungen zu Koronaentladungen, welche sich störend auf den Funkverkehr auswirken.
Bisherige Einrichtungen zum Entladen elektrostatisch aufgeladener Plugzeuge weisen bereits passive Koronaentladungsspitzen
auf, welche jedoch für einen bestimmten Sicherheitsgrad unter sämtlichen Bedingungen nich»
ausreichend wirksam sind, bzw. weisen bereits aktive Entladungseinrichtungen auf, welche die angehäufte
Ladung feststellen und Kompensationsentladungen dadurch hervorrufen, daß gesteuerte, sehr hohe Spannungen
von meistens 100 kV bzw. 200 kV an mehreren, von dem Flugzeug an bestimmten Stellen vorragenden Koronaentladungsspitzen
angelegt werden. In dem letztgenannten Fall ist es schwierig, ausreichende Entladungsströme zu erzeugen,
ohne daß dabei starke und weit ausgedehnte elektrostatische Felder zwischen den Koronaspitzen und der
Flugzeugzelle auftreten. Derartige elektrostatische Felder bewirken, daß die an den Koronaspitzen ausgestoßenen
Ladungen zum Flugzeug zurückgezogen werden, wodurch ein beträchtlicher Anteil dieser Ladungen nicht mehr den
gewünschten Zweck erfüllt.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den Wirkungsgrad von Flugzeug-Entladungseinrichtungen zu
verbessern und außerdem die maximale, erfahrungsgemäß notwendige Entladungsmenge mittels einer Koronaentladungsspannung
zu erreichen, deren Wert viel niedriger liegt als bei bisher bekannten aktiven Entladungseinrichtungen.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe beinhaltet die Erfindung eine Einrichtung zum Entladen von in unerwünschter
Weise mit statischer Elektrizität aufgeladenen Körpern, welche einen die Größe und die Polarität eines
an der Oberfläche des betreffenden Körpers gebildeten elektrostatischen
Feldgradienten versinnbildlichendes Signal bzw. versinnbildlichende Signale liefernden Übertrager
aufweist und außerdem mit einer Ladungstrennungseinrichtung versehen ist, welch letztere in Abhängigkeit des Übertragersignals
bzw. der Übertragersignale elektrische Ladungen ausstößt, welche gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Ladungstrennungseinrichtung die elektrischen Ladungen in eine Teilchenströmung hinein
ausstößt bzw. an eine Teilchenströmung abgibt, deren Teilchen jeweils eine größere Trägheit als die Ionen
eines atmosphärischen Gases aufweisen.
Der oben und im folgenden verwendete Ausdruck
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"Teilchen" bedeutet "Teilchen von festen bzw. flüssigen bzw. gefrorenen flüssigen Stoffen, welche jeweils eine
beträchtlich größere Trägheit bzw. geringere Beweglichkeit als Ionen atmosphärischer Gase aufweisen". Die
einzelnen Teilchen sind vorzugsweise flüssige bzw. gefrorene Tropfen, welche durch Kondensation eines Dampfes,
beispielsweise Wasserdampfes, in einer überschallströmung
von Luft bzw. von anderen Gasen gebildet werden. Die Entladungs- ä
einrichtung weist demzufolge vorzugsweise eine Einrichtung zur Erzeugung einer Strömung von Luft bzw. von anderen
Gasen auf, welche sich mit bzw. fast mit Schallgeschwindigkeit fortbewegen. Die Entladungseinrichtung weist ferner
eine "Ladungseinsprüh"-Einrichtung zum "Einsprühen" elektrischer Ladungen mittels Koronaentladung in die
genannte Strömung und schließlich eine Expansionseinrichtung auf, mittels welcher die Strömung derart entspannt
wird, daß sie Überschallgeschwindigkeit annimmt, und mittels welcher die Kondensation des in der Strömung
enthaltenen Dampfes bewirkt wird, so daß Teilchen gebildet werden, welche elektrische Ladungen von dem zu entladenden
Körper forttragen. Bei Anwendung der Erfindung bei Flugzeugen ist die Entladungseinrichtung vorzugsweise so
angebracht, daß der Propellerstrahl des betreffenden Flugzeuges bzw. der Rotorfallstrom des betreffenden Hubschraubers
die Wegbeförderung der geladenen Teilchen von
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dem Flugzeug unterstützt. Der Gasstrom, welcher beispielsweise aus Luft bzw. aus einem Luft-Brennstoff gemisch bzw.
aus einem teilweise verbrannten Luft-Brennstoffgemiseh bzw. aus Abgasen besteht, wird über einen Kanal aus einem
bestimmten Teil des Flugzeugmotors geliefert, und zwar besonders dann9 wenn es sich um ein Gasturbinentriebwerk
handelt. Dieser Kanal verjüngt sich zu einer Kanalverengung hin derart konisch j daß die Gasströmung an dieser Kanalverengung Schallgeschwindigkeit erreicht. Die Ladungseinsprüheinrichtung
weist mindestens eine spitze bzw. mit einem scharfen Rand versehene Elektrode auf9 welche
mit ihrer Spitze in dem Kanal in der Nähe bzw. innerhalb
bzw. stromabwärts von der Kanalverengung angeordnet ist, ferner eine weitere Elektrode, welche einen Teil der
Kanalwandung bildet bzw. aus einer Einrichtung innerhalb dieses Kanals besteht und schließlich weist sie eine Einrichtung
auf, welche zum Anlegen einer ausreichenden Spannung zwischen die zweitgenannte Elektrode und die spitze bzw. scharf
gerandete Elektrode dient, damit von deren scharfer Spitze bzw. von deren scharfem Rand eine Koronaentladung ausgeht.
Von der Entladungseinrisiitung wird gefordert, daß bei
der Entladung im Bereich der Spitze bzw. des Randes entweder positive oder negative Ladungen ausgestoßen werden.
Entweder die spitze bzw. scharfgerandete Elektrode oder
die andere, zweitgenannte Elektrode ist mit der Plugzeug-
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zelle verbunden. Die spitze Elektrode muß in bezug auf die andere Elektrode stets die für die Entladung gerade erforderliche
Polarität aufweisen. Die andere Elektrode muß glatt sein, d.h. sie darf keine scharfen Ränder bzw. Spitzen
aufweisen.
Die Expansionseinrichtung weist in bezug auf die
Kanalverengung stromabwärts einen sich erweiternden Teil λ
bzw. eine Kanalvergrößerung auf, mittels welcher die Geschwindigkeit des Gasstromes auf einen Wert im Bereich
1,3-facher bis 2-facher Schallgeschwindigkeit erhöht wird. Diese Expansion hat eine adiabatische Abkühlung des Gases
zur Folge. Die Entladeeinrichtung wird demgemäß derart betrieben, daß diese Abkühlung zur Kondensation eines
Dampfes bzw. eines von dem Gasstrom mitgeführten Dampfes und damit zur Ausbildung von Flüssigkeitströpfchen bzw.
gefrorenen Teilchen bzw. von beidem führt. Diese Kondensation findet vorzugsweise um die durch die Koronaentladung "
gebildeten Ionen herum statt, welche mit den bzw. durch die im Gasstrom gebildeten Tröpfchen bzw. Teilchen eingefangen
bzw. fortgetrieben werden. Das elektrostatische Feld der Ladungseinsprüheinrichtung ist vergleichsweise örtlich
derart begrenzt und die Geschwindigkeit des Gasstromes ist vergleichsweise derart hoch, daß dieser Gasstrom die
Ladungen aus dem Gebiet, in welchem das elektrostatische Feld der Ladungseinsprüheinrichtung vorherrschend ist,
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schnell fortträgt.
Bei gewöhnlichen Koronaentladungen werden die elektrischen Ladungen hauptsächlich von Ionen atmosphärischer
Gase getragen. Derartige Ionen weisen eine vergleichsweise hohe Beweglichkeit auf, so daß elektrostatische
Kräfte diese Ionen vergleichsweise leicht aus einem Gasstrom quer zu diesem herausziehen können. Aus dem
Gasstrom ausgestoßene Ladungsträger neigen dazu, durch
die zwischen den Elektroden anliegende Spannung zu der anderen Elektrode der Einsprüheinrichtung zurückgezogen
zu werden. Tatsächlich tragen aber diejenigen~Ladungsträger,
welche zu irgend einem Teil des Plugzeuges zurückkehren, nicht zu einer Entladung bei, sondern haben einen Verluststrom
zur Folge. Wenn sich die Ladungen jedoch auf Teilchen befinden, welche eine vergleichsweise große Trägheit aufweisen
und welche als Teile des Gasstromes bereits eine hohe Geschwindigkeit erreicht haben, so besteht wegen der
geringeren Beweglichkeit und der größeren Trägheit dieser Teilchen eine geringere Wahrscheinlichkeit dafür, daß
die Ladungen den Gasstrom in der Nähe der Kanalverengung quer zum Gasstrom verlassen. Demzufolge erreicht nur
ein geringer Anteil der in den Gasstrom "eingesprühten" Ladungen die Kanalwandung bzw. kehrt in anderer Weise
zu dem Flugzeug zurück. Der Wirkungsgrad der Ladungstrennungseinrichtung
der Einrichtung nach der Erfindung
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ist nicht nur deshalb in bezug auf bisherige, einfache
Koronaentladungseinrichtungen um ein beträchtliches größer, weil ein Gasstrom hoher Geschwindigkeit verwendet
wird, welcher die ausgestoßenen Ladungen schnell von dem Bereich forttreibt, in welchem das Ladungseinsprühfeld
vorherrscht, sondern auch, weil die Ladungsträger von einem Strom von Teilchen geringer Beweglichkeit
eingefangen bzw. fortgetrieben werden, so daß ein Entweichen von Ladungsträgern aus dem Gasstrom vermieden bzw.
mindestens verzögert wird.
Gemäß einer bevorzugten Methode nach der Erfindung werden
Teilchen geeigneter Trägheit und Geschwindigkeit in einem schnellströmenden Gasstrom durch Kondensation erzeugt.
Der größte Wirkungsgrad wird dann erreicht, wenn die elektrischen Ladungen direkt in dasjenige Gebiet eingesprüht
werden, in welchem die Teilchen gebildet werden. Die Ladungen werden vorzugsweise mittels Koronaentladungen
eingesprüht. Ionen bzw. freie Elektronen, welche durch diese Koronaentladung erzeugt werden, dienen dann als
Kondensationskerne, was im vorhergehenden bereits erwähnt
wurde. Eine Vielzahl von scharf zulaufenden Elektroden, beispielsweise Nadelelektroden, ist in einem Kanal bzw.
in mehreren Kanälen angeordnet und sorgt für das erforderliche maximale Ladungstrennungsverhältnis.
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Die erfindungsgemäßen Ausfuhrungsforiiien von Lsdöngstrennungseinrichtungen
weisen, einen größeren Wirkungsgrad
als bisher bekannte Flugzeug^Entladungseinrichtungen auf
und erlauben deshalb» daß die maximales erfahrungsgemäß
notwendige reine Ent;ladungsmenge mittels einer Koronaentladungsspannung erreicht wird, deren Wert viel niedriger liegt
als bei bisher bekannten aktiven Entladungseinrichttingen.
Als Beispiel wird im folgenden eine Au-sführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, welche im einzelnen zeigent
Fig. 1 in Porm eines schematischen Dia
gramme s eine erfindungsgemäße Entladungseinrichtung
für statische Elektrizität in Verbindung mit einem schwebenden Hubschrauber,
fig. 2 einen schematischen Längsschnitt
einer .Ladungstrennungseinrichtung, welche bei der in Fig. 1 dargestellten
erfindungsgemäßen Einrichtung Verwendung findet, und
Fig. 3 in einem Diagramm eine Kennlinie einer
Koronaentladung, gemäß welcher die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung arbeitet,
- IO -
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In Fig, 1 ist ein über der Erde 2 schwebender Hubschrauber 1 schematisch dargestellt» Eine in dem Hubschrauber
angeordnete Entladungseinrichtung weist eine Feldabtasteinrichtung
3, einen Verstärker 4 und eine Ladungstrennungseinrichtung 5 auf. Der Hubschrauber 1 ist mit einem Gasturbinentriebwerk
6 versehen, welches über· einen Gasströmungskanal
7 mit der Ladungstrennungseinrichtung 5 verbunden ist.
Während des Betriebes des Hubschraubers kommt es durch Reibungselektrizität bzw. durch andere Erscheinungen
zur Bildung bzw. Anhäufung elektrostatischer Ladungen auf dem Hubschrauber. Diese, eine bestimmte Polarität aufweisenden
Ladungen bauen zwischen dem Hubschrauber 1 und der Erde ein elektrostatisches Feld auf. In einigen Fällen, beispielsweise
unterhalb einer Gewitterwolke, ist außerdem ein natürliches, atmosphärisches elektrostatisches Feld vorhanden,
welches sich dem Feld der auf dem Hubschrauber angehäuften Ladungen überlagert bzw. welches durch das Feld der auf
dem Hubschrauber angehäuften Ladungen verändert wird. Die Entladungseinrichtung hat die Aufgabe, daß resultierende
elektrostatische Feld zwischen dem Hubschrauber 1 und der Erde 2 auf einem möglichst niedrigen Wert zu halten, so
daß ein sicherer Lasttransport- bzw. Rettungseinsatz des Hubschraubers ermöglicht wird»
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Die Feldabtasteinrichtung 3 ist derart angebracht, daß sie dem genannten elektrostatischen Feld ausgesetzt ist
und daß zwischen ihr und diesem Feld keinerlei Abschirmung durch das Fahrgestell bzw. durch andere an dem Hubschrauber
angebrachte Teile vorhanden ist. Die Feldabtasteinrichtung muß außerdem möglichst weit entfernt von einer Funkantenne
des Hubschraubers angeordnet bzw. gegenüber einer Funkantenne des
α Hubschraubers abgeschirmt sein. Die Feldabtasteinrichtung"
weist ein Drehflügelelektrometer 8, welches auch unter der Bezeichnung "Feldmühle" bekannt ist, und einen Detektorschaltkreis
9 auf. Das Elektrometer 8 erzeugt ein Wechselstromsignal, dessen Amplitude vom elektrostatischen Feldgradienten
am Ort des Elektrometers abhängig ist. Der Detektorschaltkreis 9 bildet aus diesem Signal ein Gleichstromsignal,
dessen Polarität bzw. Größe jeweils von der Polarität bzw. Größe des Feldgradienten am Ort des Elektrometers
abhängen. Der Aufbau des Elektrometers und des
™ Detektorschaltkreises ist in bereits beschriebener Weise
ausgeführt. Der Detektorschaltkreis weist beispielsweise einen in der Zeichnung nicht dargestellten phasenempfindlichen
Gleichrichterschaltkreis auf, welch letzterer mit einem Bezugssignal aus dem Elektrometer 8 gespeist wird. Das
Gleichstromsignal aus dem Detektroschaltkreis 9 wird durch den Verstärker 4 verstärkt und zur Steuerung einer an die
Ladungstrennungseinrichtung 5 angelegten Entladungsspannung
verwendet.
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In Fig. 2 ist ein typischer Teil der Ladungstrennungseinrichtung 5 im Längsschnitt dargestellte Dieser Teil weist
ein Rohr 10 aus Polytetrafluoräthylen auf, welches sich zu einem verengten Teil 11 hin konisch verjüngt und sich anschließend
derart wieder erweitert, daß eine Düse bzw. eine Düsenmündung 12 gebildet werden. Eine ringförmige Metallelektrode
13 ist in dem Rohr 10 angebracht bzw. bildet in bzw. in der Nähe des verengten Teiles 11 einen Teil der Innenfläche
des Rohres 10, Eine nadeiförmige Elektrode 14 ist im wesentlichen in der Längsachse dieses Rohres derart angeordnet, daß
die Elektrodenspitze im Mittelpunkt bzw. in der Nähe des Mittelpunktes des verengten Teiles 11 liegt« Die Elektrode 14
ist an einem flossenförmigen Halter 15 befestigt, welch letzterer von der Elektrode 13 elektrisch isoliert ist. Das Rohr 10 ist
mit dem in Pig, I dargestellten Gasströmungskanal 7 derart verbunden, daß es einen Dampf enthaltendenen Gasstrom hoher
Geschwindigkeit empfängt, was in Fig. 2 durch einen Pfeil 16 symbolisch dargestellt ist. An der Düsenmündung 12 erfolgt (
eine Entladung in die Atmosphäre bei Atmosphärendruck. Da jedoch das Gas 16 aus dem Kanal 7 wahrscheinlich einen Druck
in der Größenordnung von 7»03 Kp/cm aufweist, erreicht die
Gasströmung an dem verengten Teil 11 Schallgeschwindigkeit bzw. zwischen dem verengten Teil Ii und der Düsenmündung 12 Überschallgeschwindigkeit.
Durch die Expansion des Gases zwischen dem verengten Teil 11 und der Düsenmündung 12 erfolgt eine
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adiabatische Abkühlung und damit eine Kondensation, was in Fig. 2 durch gestrichelte Linien 17 symbolisch dargestellt
ist« Die von dem Verstärker 4 in Fig. 1 gelieferte Entladüngsspannung liegt über Verbindungsleitungen 18 bzw. 19 zwischen
der Nadelelektrode 14 und der ringförmigen Elektrode 13 an
und bewirkt, daß von der Spitze der Nadelelektrode 14 eine Koronaentladung ausgeht.
Die Verengung 11 weist typischerweise einen Durchmesser von 2 mm bzw. 3 mm auf und eine Vielzahl von Rohren, beispielsweise
vier. Rohre von der Art des in Pige 2 dargestellten Rohres,ist parallelgeschaltet und bildet die Ladungstrennungseinrichtung
5 gemäß der Darstellung in Fig. 1. Die Düsenmündungen dieser Rohre ragen dabei von dem Hubschrauber
derart weg, daß eine Entladung in den Fallstrom des Hubschrauberrotors hinein erfolgt, und sie sind dabei außerdem
so angeordnet, daß sie von jeglichem an dem Hubschrauber "~
angebrachten Teil frei sind bzw. nicht beeinflußt werden. Die Düsenmündungen müssen weiterhin gegenüber einer an dem
Hubschrauber angebrachten Funkantenne abgeschirmt sein. Es müssen besonders dafür Vorkehrungen getroffen werden,
daß keine die Düsenmündungen verlassenden Teilchen zur Abtastebene der Feldabtasteinrichtung 3 zurückkehren bzw.
daß diese Abtastebene von den Düsenmündungen derart weit entfernt ist, daß eine Instabilität und ein schlechter
Wirkungsgrad vermieden werden.
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Die Entladungseinrichtung steuert die Größe und Polarität der Entladungsspannung in Abhängigkeit von der
durch das Elektrometer 8 gemessenen Größe und Polarität des elektrostatischen Feldgradienten derart, daß die
durchschnittliche Menge der aus den Düsenmündungen der Ladungstrennungseinrichtung 5 ausgestoßenen Ladungen die
kombinierte Wirkung sämtlicher anderen Ladungs- und Entladungsvorgänge
ausgleicht. Die gesamte Anordnung bildet ä eine Servoeinrichtung, welche den elektrostatischen Feldgradienten
an der Oberfläche des Hubschraubers auf einem zwar feststellbaren, jedoch zulässigen Wert hält. Wie bei
allen anderen bekannten Servoeinrichtungen muß besondere Sorgfalt darauf verwendet werden, bei allen möglichen
Betriebsbedingungen einen stabilen bzw. zufriedenstellenden Betrieb sicherzustellen, insbesondere in bezug auf die
Auslegung des Verstärkers bzw. in bezug auf in der Anordnung enthaltene Rückkopplungsschleifen bzw. Phasenverschiebungsnetzwerke.
Da das Feld entweder die eine oder die andere Polarität aufweist, ist es erforderlich, daß entweder eine
positive oder eine negative Entladungsspannung erzeugt wird, so daß der erforderliche Ausgleich von Ladungs- und
Entladungsvorgängen unter sämtlichen Betriebsbedingungen erreicht wird. Unter Normalbedingungen begrenzt die erfindungsgemäße
Einrichtung allgemein den maximalen Feldgradienten
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um den Hubschrauber herum derart, daß die Amplitude des
Ausgangssignales des Fühlers des Detektorschaltkreises sich in einem Bereich von 50 : 1 ändern kann. Unter abnormalen
Betriebsbedingungen, beispielsweise in der Nähe eines Blitzschlages, kann das Ausgangssignal des Fühlers
des Detektorschaltkreises 9 den 200-fachen Wert der größten, unter Normalbedingungen auftretenden Amplitude annehmen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist deshalb derart ausgelegt, daß sie derartige Eingangssignale zuläßt bzw. sich von
derartigen EingangsSignalen wieder erholt. Aus diesem Grund weist der Detektorschaltkreis 9 einen begrenzenden bzw.
nichtlinearen (z.B. logarithmischen) Verstärker auf. Da der Gesamtentladungsstrom bei Schlechtwetterbedingungen beispielsweise
auf etwa 100 ^A ansteigen muß, ist die Entladungsspannung
mindestens in einem Bereich von -5 kV bis +5 kV veränderbar.
In Fig. 3 ist die Strom-Spannungskennlinie einer typischen Koronaentladung qualitativ dargestellt, welche
beispielsweise beim Betrieb der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung verwendet wird. Diese Kennlinie weist eine
beträchtliche Nichtlinearität auf, welche die Kreisverstärkung der Entladungseinrichtung bei niedrigen Signalen, d.h.
bei vergleichsweise schwachen elektrostatischen Feldern
vermindert. Es ist jedoch erwünscht, daß die Entladungseinrichtung empfindlich genug ist, so daß sie in befriedigender
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Weise auch unter Bedingungen arbeitet, welche nur vergleichsweise schwache Entladungsströme erforderlich machen. Der-•
artige Bedingungen stellen Punkte im Bereich der Krümmungen bzw. 31 auf der in Fig. 3 dargestellten Kennlinie dar. Aus
diesem Grunde wird die erfindungsgemäße Einrichtung vorzugsweise derart ausgeführt, daß die Verstärkung des Verstärkers
in Abhängigkeit vom Entladestrom automatisch gesteuert wird, und daß die Verstärkung des Verstärkers 4 dann vermindert
wird, wenn die Entladung auf einem der steileren Teile 32 bzw. 33 der in Fig. 3 dargestellten Kennlinie erfolgt. Das
erreicht man beispielsweise durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Widerstand, welcher zu der in Fig. 2 dargestellten
Leitung 19 in Reihe geschaltet ist. Die an diesem Widerstand abfallende Spannung wird an einen automatischen
Verstärkungssteuerschaltkreis herkömmlicher Bauart in dem Verstärker 4 angelegt.
Da der Verstärker 4 Entladungsspannungen etwa im
Bereich von -5 kV bis +5 kV bzw. darüber liefern soll, ist es von Vorteil, diesen Verstärker als Verstärkerpaar
bzw. als einen Verstärker mit zwei getrennten Ausgangsschaltkreisen auszuführen, welche jeweils abwechselnd in Betrieb
sind, so daß der eine Ausgangsschaltkreis dann erregt ist, wenn positive Entladungen erforderlich sind und der andere
Ausgangßschaltkreis dann erregt ist, wenn negative Entladungen
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erforderlich sind. Polaritätempfindliche Polaritätumschaitkreise
sind außerdem vorhanden. Bei einer weiteren Äusführungsform der Erfindung werden die in der britischen Patentschrift
Nr. 1 066 530 beschriebenen Spannungsmultiplizierschaltkreise in etwas abgewandelter Form derart verwendet,
daß diese die erforderlichen, niedrigeren Entladungsspannungen abgeben. Bei Entladungen unterschiedlicher
Polarität können auch gesonderte Entladungseinrichtungen verwendet werden. Die Polarität und die Größe des jeweils
erforderlichen Entladungsstromes werden in letztgenanntem Fall durch gesonderte Signale aus der Feldabtasteinrichtung
3 dargestellt.
Die optimale Anordnung der Nadelelektrode 14 in
bezug auf die ringförmige Elektrode 13 und in bezug auf den verengten Teil 11 entsprechen nicht notwendigerweise der
in Fig. 2 dargestellten Anordnung. Die Gestalt und die Größenverhältnisse des in Fig. 2 dargestellten Rohres stellen
nicht notwendigerweise eine bevorzugte Ausführüngsform
der Erfindung dar, es ist vielmehr klar, daß die Gestalt, das Material, die Größenverhältnisse und die relative Lage
der in Fig. 2 dargestellten Teile zueinander im Rahmen der Erfindung beträchtlich verändert werden kann. Die Elektrode
beispielsweise kann in Form eines scharf gerändeten Pfeiles
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bzw. in Form einer Rippe ausgeführt sein. Die Kondensation
erfolgt nicht notwendigerweise bzw. nicht vorzugsweise an den Stellen, welche durch die Enden der gestrichelten Linien 17 in
Fig. 2 definiert sind. Tatsächlich wäre es wahrscheinlich
besser, wenn die Kondensation näher an der Spitze der Nadelelektrode 14 einsetzen würde. Außerdem können Einrichtungen
zur Steigerung der Feuchtigkeit des Gases in dem Kanal 7 bzw. zum Hinzufügen weiterer Dampfmengen bzw. zum Hinzufügen
teilchenartiger Zusätze bzw. zum Einstellen der Temperatur vorgesehen sein, so daß optimale Bedingungen für den Betrieb
der Ladungstrennungseinrichtung vorliegen. Die Leitung 19 gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist vorzugsweise gemäß der
Darstellung in Fig. 1 mit der Flugzeugzelle, d. h. mit der Hauptmetallstruktur des Hubschraubers verbunden.
Die Erfindung ist zwar mit Bezug auf die Entladung von Flugzeugen besehrieben worden, sie ist jedoch in gleicher
Weise zur Kompensation statischer Ladungen auf anderen I
Körpern bzw. Geräten anwendbar. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Einrichtung bei Straßen- bzw. Schienentankfahrzeugen
angewendet werden3 welche zur Beförderung brennbarer bzw. explosiver Stoffe dienen.
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Claims (6)
1. Einrichtung zum Entladen von in unerwünschter Weise mit statischer Elektrizität aufgeladenen Körpern,
welche einen die Größe und die Polarität eines an der Oberfläche des betreffenden Körpers gebildeten elektrostatischen
Peldgradienten versinnbildlichendes Signal bzw. versinnbildlichende Signale liefernden Übertrager
aufweist und außerdem mit einer Ladungstrennungseinrichtung versehen ist, welch letztere in Abhängigkeit
des Übertragersignales bzw. der tlbertragersignale elektrische Ladungen ausstößt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ladungstrennungseinrichtung (5) die elektrischen Ladungen in eine Teilchenströmung hinein ausstößt bzw.
an eine Teilchenströmung abgibt, deren Teilchen jeweils eine größere Trägheit als die Ionen eines atmosphärischen
Gases aufweisen.
2~ Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ladungstrennungseinrichtung eine Einrichtung (7) aufweist, welche einen Dampf enthaltenden
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Gasstrom (16) liefert, welch letzterer sich mit bzw. beinahe mit Schallgeschwindigkeit fortbewegt, daß weiter
eine "Ladungseinsprüh"-Einriehtung (13, 14, 15, 18, 19)
mittels einer Koronaentladung elektrische Ladungen in den Gasstrom (16) einsprüht und daß schließlieh die
Ladungstrennungseinrichtung eine Anordnung aufweist,
mittels welcher eine ausreichende Expansion des Gasstromes und damit eine Kondensation des in dem Gasstrom enthaltenen
Dampfes derart bewirkt wird, daß in dem Gasstrom Teilchen bzw. Tröpfchen (17) gebildet werden, welche
elektrische Ladungen von der Anordnung wegtragen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2 zur Entladung von
Plugzeugen, d.h. daß die den Gasstrom liefernde Ein·»
richtung einen Kanal (7) aufweist, in welchem der Gasstrom von einem Motor (6) des Plugzeuges (1) zu der
Ladungstrennungseinrichtung (5) geführt wird.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstrennungseinrichtung (5) eine Einrichtung aufweist, mittels welcher
der Gasstrom (16) in einen Kanal (10) geleitet wird, welch letzterer einen verengten Teil (11) und stromabwärts
von diesem Teil einen sich erweiternden Expansionsteil
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aufweist, wobei der Kanal (10) derart ausgebildet ist, daß der Gasstrom innerhalb des verengten Teiles Schallgeschwindigkeit
bzw. innerhalb des Expansionsteiles eine Geschwindigkeit im Bereich 1,3-fächer bis 2-fächer
Sehallgeschwindigkeit erreicht.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstrennungseinrichtung (5) eine Einrichtung aufweist, welche einen
sich in dem Kanal (10) mit bzw. fast mit Schallgeschwindigkeit fortbewegenden Gasstrom (16) liefert,
daß weiter die Ladungstrennungseinrichtung mindestens
eine in dem Kanal angebrachte scharf zulaufende Elektrode (14) aufweist, daß ferner die Ladungstrennungseinrichtung
eine glatte Elektrode (13) ohne scharfe Spitzen bzw. Ränder aufweist, und daß schließlich die Ladungstrennungseinri
chtung Einrichtungen (4, 18, 15, 19) zum
Anlegen einer Spannung zwischen die scharfe zulaufende Elektrode (14) und die glatte Elektrode (13) aufweist,
wobei diese zur Erzeugung einer Koronaentladung in dem Gasstrom (16) ausreichende Spannung in Abhängigkeit
von dem Signal bzw. von den Signalen« welche die Größe und Polarität des elektrostatischen Peldgradienten
versinnbildlichen, derart gesteuert wird, daß das elektrostatische Feld vermindert wird.
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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5»
dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (3) ein Drehfltigel-Elektrometer (8) und einen mit einem
logarithmischen Verstärker versehenen Detektorschaltkreis (9) aufweist.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB5538069A GB1277429A (en) | 1968-12-03 | 1968-12-03 | Improvements in or relating to static electricity discharger systems |
GB5743368 | 1968-12-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1960519A1 true DE1960519A1 (de) | 1970-08-27 |
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Family Applications (1)
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