DE1960519A1

DE1960519A1 - Einrichtung zum Entladen von in unerwuenschter Weise mit statischer Elektrizitaet aufgeladenen Koerpern

Info

Publication number: DE1960519A1
Application number: DE19691960519
Authority: DE
Inventors: Rogers Michael Edward; Brian Makin; Whewell Bruce Robert; Bright Alfred William
Original assignee: SECRETARY TECHNOLOGY BRIT
Current assignee: SECRETARY TECHNOLOGY BRIT
Priority date: 1968-12-03
Filing date: 1969-12-02
Publication date: 1970-08-27
Also published as: US3600632A; FR2025145A1

Description

PATE

DIPL. ING. K. MOLZEK

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PHIiIPPINE-WELSEIi-STKASSH IA VBXyBVOKi S1875

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,

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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 Pig_e 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

Patentansprüche;

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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