DE2702514A1

DE2702514A1 - Navigationshilfsvorrichtung zur berechnung von geschwindigkeit, kursrichtung und driftwinkel

Info

Publication number: DE2702514A1
Application number: DE19772702514
Authority: DE
Inventors: Richard Butler Frost; Joseph Laszlo Juhasz; Barry Walter Wing
Original assignee: Unisearch Ltd
Current assignee: Unisearch Ltd
Priority date: 1976-01-23
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1977-07-28
Also published as: GB1516493A; FR2339206B1; US4138817A; FR2339206A1; CA1071167A

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Veickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

^Ri/^St 8 MÜNCHEN 16, DEN

POSTFACH 160120 MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 913921/22

UNISEARCH LIMITED, 1, Barker Street
Kensington, New South Wales, Australien

Navigationshilfsvorrichtung zur Berechnung von Geschwindigkeit, Kursrichtung und Driftwinkel

Die Erfindung betrifft eine Navigationshilfsvorrichtung zur Berechnung von Navigationsvektoren, wie Grundgeschwindigkeit, Steuerkurs (Richtung der Flugzeuglängsachse) und Driftwinkel.

Navigatoren von leichten, kleinen Flugzeugen müssen im Flug häufig die Auswirkung der Winddrift oder bei der Flugplanung Navigationsvektoren, wie Grundgeschwindigkeit und Steuerkurs berechnen. Solche Berechnungen benötigen bei der Verwendung konventioneller Instrumente sehr viel Zeit und sind, wenn sie z.B. im Cockpit eines leichten Flugzeugs bei einer Kursänderung im Notfall ausgeführt werden müssen, teilweise

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äußerst schwierig durchzuführen.

Aus der US-Patentschrift 2 433 249 ist bekannt, eine Navigationshilfsvorrichtung mit Skalen für Grundgeschwindigkeit, Luftgeschwindigkeit und Windgeschwindigkeit, sowie Windrichtung und Winddrift auszustatten. Diese Navigationshilfsvorrichtung besteht aus neun getrennten und einzeln mit Skalen bedruckten Teilen. Für eine einfache Navigationsrechnung, wie sie in Beispiel 2 dieser Beschreibung aufgeführt ist, werden bereits sechs Einzelteile benötigt. Aus der US-Patentschrift 2 350 424 ist eine Navigationshilfsvorrichtung bekannt, deren Skalen den obigen gleichen und mit der man in der Lage ist, ähnliche Rechnungen durchzuführen.Diese neuere Vorrichtung besitzt nur sechs mit Skalen bedruckte Teile. Vier von ihnen werden für eine einfache Navigationsrechnung benötigt.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die bekannten Navigationshilfsvorrichtungen ganz erheblich so zu vereinfachen, daß die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung nicht eingeschränkt wird, alle notwendigen Navigationsrechnungen durchführbar sind und die Vorrichtung nur noch aus drei Teilen besteht.

Eine entweder um den Ursprung einer Grundgeschwindigkeitsskala oder einer Luftgeschwindigkeitsskala aufgetragene Kompaßrose, sowie eine auf einen dritten Teil aufgetragene Skala für Windgeschwindigkeit mit einem Windrichtungspfeil ermöglichen dann die Durchführung aller notwendigen Navigationsrechnungen.

Wohl war es bereits Gegenstand früherer Erfindungen, einfache Navigationshilfen zu erstellen, doch wird leicht einzusehen sein, daß die hier dargestellte Erfindung geaenüber den früher bekannten einen substantiellen keineswegs naheliegenden Vorteil erbringt.

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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Navigationshilfsvorrichtung eingangs genannter Art gekennzeichnet durch ein transparentes Grundgeschwindigkeitsteil, auf dem wenigstens eine Skala für die Geschwindigkeit relativ zum Grund aufgetragen ist, durch ein transoarentes Luftgeschwindigkeitsteil, auf dem wenigstens eine Skala für die Geschwindigkeit relativ zur Luft aufgetragen ist, und durch ein transparentes Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil, auf dem Skalen für die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung aufgetragen sind, wobei auf das Grundgeschwindigkeitsteil oder auf das Luftgeschwindigkeitsteil um den Ursprung ihrer Skalen eine Driftskala bildende Kompaßrose aufgetragen ist, mit der der Winkel zwischen der Grundgeschwindigkeitsskala und der Luftgeschwindigkeitsskala zu messen ist, und wobei die drei Teile in parallel nebeneinanderliegenden Ebenen angeordnet sind und zwei von ihnen an den Ursprüngen ihrer Skalen so miteinander verbunden sind, daß sie um die Verbindungsstelle gegeneinander verdrehbar sind,und wobei das dritte Teil an dem Ursprung seiner Skala mit einem der beiden erstgenannten Teile so verbunden ist, daß es gegenüber diesem erstgenannten Teil zu verschieben und zu verdrehen ist.

Vorzugsweise ist auf dem Grundgeschwindigkeitsteil oder dem Luftgeschwindigkeitsteil eine weitere Skala aufgetragen, die aus einem Zeit-, Geschwindigkeits- und Entfernungsgitter besteht, das entweder einen gemeinsamen Ursprung mit der Grundgeschwindigkeitsskala oder der Luftgeschwindigkeitsskala besitzt. Dieses Zeit-, Geschwindigkeits- und Entfernungsgitter ist vorzugsweise als Kreissektor ausgebildet, dessen beide vom Ursprung ausgehenden Außenkanten mit der Grundgeschwindigkeitsskala oder der Echtgeschwindigkeitsskala verbunden sind.

Die Kompaßrose wird vorzugsweise gemeinsam mit der Skala für Luftgeschwindigkeit aus einem einzigen Teil gebildet. Der Driftwinkel ist am Schnittpunkt der Kompaßrose mit der, rück-

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wärts über den Ursprung hinaus verlängerten Grundgeschwindigkeitsskala abzulesen.

Das dritte Teil der Navigationshilfe wird vorzugsweise mit einem der anderen Teile so verbunden, daß es drehbar und längs der Skala des anderen Teils verschiebbar ist. Die Verschiebung in Längsrichtung ist fixierbar, während die Drehbarkeit stets erhalten bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen an zwei Beispielen erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht der Navigationshilfsvorrichtung,

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Grundgeschwindigkeitsteils der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Luftgeschwindigkeitsteils der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteils der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Navigationshilfsvorrichtung umfaßt ein Grundgeschwindigkeitsteil 11, auf das eine Grundgeschwindigkeitsskala 17 aufgetragen ist und das im Nullpunkt oder Ursprung der Grundgeschwindigkeitsskala 17 drehbar mit einem Luftgeschwindigkeitsteil 12, das eine Luftgeschwindigkeitsskala 2 3 trägt, verbunden ist. Ein Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 ist mit einem Stift 15 in einem Schlitz 14 des Luftgeschwindigkeitsteils 12 verschiebbar gehaltert und um den Stift 15 drehbar.

Das Grundgeschwindigkeitsteil 11 ist aus einer dünnen Platte aus durchsichtigem Kunststoff gebildet und hat die Form eines offenen

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Fächers mit einem Fächerteil 16 und einem Endteil 19 . Auf dem Fächerteil 16 sind zwei gleiche Grundgeschwindigkeitsskalen 17 aufgebracht, die sich jeweils am Rande des FHcherteils 16 in Richtung auf seine Ecken erstrecken und deren gemeinsamer Ursprung in einem Drehgelenk 18 liegt, welches das Grundgeschwindigkeitsteil 11 mit dem Luftgeschwindigkeitsteil 12 verbindet. Das Endteil 19 trägt Verlängerungen der Grundgeschwindigkeitsskalen 17, die zusammen mit einer einen Teil des Luftgeschwindigkeitsteils 12 bildenden Kompaßrose 20, die Windversetzung oder Winddrift abzulesen gestattet, um den Steuerkurs dem Wind anzupassen.

Das Luftgeschwindigkeitsteil 12 umfaßt die Kompaßrose 20, die in ihrer Mitte mit dem Grundgeschwindigkeitsteil 11 drehbar verbunden ist und einen, mit dem Schlitz 14 versehenen Arm 22, auf dem die Luftgeschwindigkeitsskala 23 aufgebracht ist, deren Ursprung ebenfalls im Drehgelenk 18 liegt. Das Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 besteht aus einer Scheibe, die in ihrem Zentrum drehbar mit dem Stift 15 verbunden ist, der in dem Schlitz 14 hin- und hergeschoben werden kann. Das Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 trägt einen Windrichtungspfeil 24 und eine Windgeschwindigkeitsskala 25,. die in Flucht zueinander liegen. Der Stift 15 ist so gestaltet, daß die Längslage des Windgeschwindigkeits- un3 windrichtungsteils 13 relativ zu dem Luftgeschwindigkeitsteil 12 festgestellt werden kann, eine Drehbewegung des Teils 13 aber dann noch möglich ist.

Auf dem Fächerteil 16 ist überdies eine Flugdauerskala 26 aufgebracht, die in Verbindung mit einer Karte geeigneten Maßstabs dazu benützt werden kann, die Zeit vorherzubestimmen, die ein Flug bei bekannter Flugstrecke und bekannter Grundgeschwindigkeit benötigen wird. Diese Skala 26 besteht aus einer Anzahl von Linien, die strahlenförmig von dem Drehgelenk 18 ausgehen

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und von denen jede einer bestimmten Grundgeschwindigkeit entspricht und einer Anzahl diese Linien schneidenden Konstantzeitkurven.

Die Navigationshilfsvorrichtung 10 kann entweder dazu benutzt werden, im Flug den Windvektor zu finden oder die Grundgeschwindigkeit, den Steuerkurs und die Flugdauer zwischen zwei bekannten Punkten entweder bei einer Flugplanung oder einer Flugrichtungsänderung zu bestimmen.

Um den Windvektor im Flug zu finden, ist es notwendig, den konstanten Steuerkurs und die Luftgeschwindigkeit zwischen zwei bekannten Punkten zu kennen.

Folgendes muß dazu ausgeführt werden:

(1) Das Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 wird auf den richtigen Wert der Luftgeschwindigkeit auf der Luftgeschwindigkeitsskala 23 eingestellt, indem der Drehgelenkstift 15 auf den passenden Punkt in dem Schlitz 14 geschoben wird. An dieser Stelle sei daraufhingewiesen, daß die Luftgeschwindigkeit mittels eines Luftgeschwindigkeitsmessers im Flugzeug unter Berücksichtigung einer Luftdichtekorrektur, die aus der Flughöhe über Normalnull hervorgeht, gewonnen werden kann.

(2) Die vergangene Flugzeit zwischen zwei bekannten Positionen auf der Karte wird festgestellt.

(3) Die Kompaßrose 20 wird über der ersten dieser beiden Positionen zentriert und die Flugdauerskala 26 dazu benützt, die Grundgeschwindigkeit in Knoten zu bestimmen.

("4) Die Kompaßrose verbleibt über der ersten, bekannten Position

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zentriert und der Schlitz 14 wird mit einer der Grundgeschwindigkeitsskalen 17 auf der Karte in Nord-Südrichtung ausgerichtet.

(5) Bei festgehaltenem Grundgeschwindigkeitsteil 11 wird das Luftgeschwindigkeitsteil 12 solange gedreht,bis die an Schnittpunkt der zuvor in Nord-Süd-Kartenrichtung ausgerichteten Grundgeschwindigkeitsskala 17 mit der Kompaßrose 20 abzulesende Gradzahl mit der Gradzahl, die ein Kompaß im Plugzeug anzeigt, übereinstimmt. Der Schlitz 14 zeigt jetzt in Nord-Süd-Komnaßrichtung. Nunmehr wird bei festgehaltenem Luftgeschwindigkeitsteil 12 die Grundgeschwindigkeitsskala 17 in Schlitzrichtung, also ebenfalls in Nord-Südrichtung ausgerichtet

(6) Das Luftgeschwindigkeitsteil 12 wird gedreht,bis am Schnittpunkt der Komnaßrose 20 mit der Grundgeschwindigkeitsskala 17 der Steuerkurs zwischen den beiden bekannten Punkten eingestellt ist.

(7) Das Grundgeschwindigkeitsteil 11 wird dann so gedreht, daß die Grundgeschwindigkeitsskala 17 mit der Verbindungslinie zwischen den beiden bekannten Punkten fluchtet.

(8) Bei festgehaltenem Grundgeschwindigkeitsteil 11 und Luftgeschwindigkeitsteil 12 wird das Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 so gedreht, daß die Windgeschwindigkeitsskala 25 die Grundgeschv/indigkeitsskala 17 in ihrem richtigen Wert schneidet. Der Betrag der Windgeschwindigkeit ist jetzt auf der Windgeschwindigkeitsskala 15, in deren Schnittpunkt mit der Grundgeschwindigkeitsskala 17 abzulesen. Die Windrichtung geht aus dem Winkel zwischen dem Windrichtungsnfeil 24 und den Gitterlinien auf der Karte hervor. Die Größe des Winkels ist mit den beidseitig des Richtungs-

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pfeils, jeweils in einem Abstand von 10 Grad aufgetragenen Linien bestimmbar.

Zur Bestimmung von Luftgeschwindigkeit, Steuerkurs und Dauer eines Fluges zwischen zwei Punkten ist folgendes auszuführen:

(1) Das Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 wird auf der Luftgeschwindigkeitsskala 23 auf den voraussichtlichen Wert der Luftgeschwindigkeit geschoben.

(2) Die Komoaßrose 20 wird über dem Startnunkt zentriert, der Schlitz 14 und die Grundgeschwindigkeitsskala 17 werden auf der Karte in Nord-Südrichtung ausgerichtet.

(3) Das Luftgeschwindigkeitsteil 12 wird gedreht, bis auf der Kompaßrose 20 gegenüber der Grundgeschwindigkeitsskala 17 die am Ort meßbare Komnaßgradzahl erscheint, so daß der Schlitz 14 in Nord-Süd-Komnaßrichtung zeigt.

(4) Das Grundgeschwindigkeitsteil 11 wird gedreht, bis die Grundgeschwindigkeitsskala mit dem gewählten Weg auf der Karte fluchtet. Die Komnaßrichtung des gewählten Weges ist dann von der Komnaßrose 20 gegenüber der Grundgeschwindigkeitsskala 17 abzulesen.

(5) Das Luftgeschwindigkeitsteil 12 wird gleichzeitig mit dem Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 so gedreht, daß der auf dem Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil 13 angebrachte Richtungspfeil 24 in die voraussichtliche Windrichtung zeigt und die Grundgeschwindigkeitsskala 17 die Windgeschwindigkeitsskala 25,bei dem voraussichtlich zu erwartenden Wert der Windgeschwindigkeit schneidet.Der Betrag der Grundgeschwindigkeit ist von der Grungeschwindig

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skala 17 abzulesen, während der Wert der Windversetzung oder Drift auf der weiter weg liegenden Seite der Kompaßrose gegenüber der auf dem.Endstück 19 angebrachten Verlängerung der Grundgeschwindigkeitsskala 17 abgelesen wird.

(6) Der Wert der Windversetzung oder Drift wird addiert (bei Versetzungen nach rechts) oder abgezogen (bei Versetzungen nach links). Dies zeigen + und - Zeichen an den Pfeilenden der Kompaßrose 20 an.

(7) Die Grundgeschwindigkeitsskala 26 auf dem Grundgeschwindigkeitsteil 11 kann in Verbindung mit der Karte dazu benützt werden, die Flugdauer zwischen den zwei Punkten zu finden.

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Claims

Patentansprüche

1.lNavigationshilfsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein transparentes Grundgeschwindigkeitsteil (11)/ auf dem wenigstens eine Skala (17) für die Geschwindigkeit relativ zum Grund aufgetragen ist, durch ein transnarentes Luftgeschwindigkeitsteil (12), auf dem wenigstens eine Skala (23) für die Geschwindigkeit relativ zur Luft aufgetragen ist, und durch ein transoarentes Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsteil (13), auf dem Skalen (24,25) für die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung aufgetragen sind, wobei auf das Grundgeschwindigkeitsteil (11) oder auf das Luftgeschwindigkeitsteil (12) um den Ursnrung ihrer Skalen (17 bzw. 23) eine Driftskala bildende Kompaßrose (20) aufgetragen ist, mit der der Winkel zwischen der Grundgeschwindigkeitsskala (17) und der Luftgeschwindigkeitsskala (23) zu messen ist, und wobei die drei Teile (11,12,13) in parallel nebeneinanderliegenden Ebenen angeordnet sind und zwei (11,12) von ihnen an den Ursprüngen ihrer Skalen (17,23) so miteinander verbunden sind, daß sie um die Verbindungsstelle gegeneinander verdrehbar sind, und wobei das dritte Teil (13) an dem Ursnrung seiner Skala (25) mit einem der beiden erstgenannten Teile (11,12) so verbunden ist, daß es gegenüber diesem erstgenannten Teil (11,12) zu verschieben und zu verdrehen ist.

2. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf dem Grundgeschwindigkeitsteil (11) oder auf dem Luftgeschwindigkeitsteil (12) aufgetragenes Zeit-, Geschwindigkeits- und Entfernungsgitter, dessen Ursprung mit dem Ursprung

der/

der Grundgeschwindigkeitsskala (17) oder dem Luftgeschwindigkeitsskala (23) übereinstimmt.

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3. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeit-, Geschwindigkeits- und Entfernungsgitter die Form eines Kreissektors hat, dessen beide vom Kreismittelpunkt ausgehenden Außenkanten jeweils mit einer Skala für Grundgeschwindigkeit (17) oder Luftgeschwindigkeit (23) verbunden sind.

4. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaßrose (20) mit dem Luftgeschwindigkeitsteil (12) fest verbunden ist, und daß der Driftwinkel im Schnittpunkt der Kompaßrose (20) mit einer rückwärts über den Ursprung hinaus verlängerten Grundgeschwindigkeitsskala abgelesen wird.

5. Navigationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Teil mit einem der anderen Teile gegen Längsbewegungen fixierbar verbunden ist, Drehbewegung jedoch möglich bleibt.

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