DE293561C

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Publication number: DE293561C
Application number: DENDAT293561D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

in KIEL.

von Luftfahrzeugen.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen die Geschwindigkeit eines Luftfahrzeuges gegenüber der Erde unmittelbar aus der Flughöhe und der Zeit bestimmt werden kann, welche das Fahrzeug zum Durcheilen einer für jede Messung konstanten Strecke am Erdboden gebraucht, welche die Basis des Instrumentes bildet und nicht weiter bekannt zu sein braucht. Nur muß das bei der Vor-'

ίο nähme der Messung anzuvisierende, feststehende Objekt am Boden in der Fahrtrichtung liegen. Diese Bedingung wird sich bei sichtiger Luft stets erfüllen lassen, dagegen können bei trübem Wetter oft Fälle eintreten, daß die in der Fahrtrichtung liegenden Gegenstände durch Wolken oder Nebel der Sicht entzogen werden, während beispielsweise durch einen Wolkenriß eine Hügelspitze oder ein Baumwipfel hervortreten, die indessen für eine Orientierung mittels der bekannten Meßvorrichtungen wertlos sind.

Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein, die es gestattet, die Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges gegenüber der Erde auch dann zu bestimmen, wenn das anzuvisierende Objekt beliebig zur Fahrtrichtung liegt. Es ist auch nur erforderlich, daß dieses Objekt für ganz kurze Zeit, etwa 10 bis 20 Sekunden, sichtbar wird.

Die Erfindung beruht darauf, daß der während einer bestimmten Zeit vom Flugzeug gegenüber der Erde zurückgelegte Weg und damit die wirkliche Geschwindigkeit aus der Konstruktion eines Dreiecks ermittelt wird, von dem zwei Seiten als horizontale Komponenten der Entfernung des Fahrzeuges von einem Punkt auf der Erde und der von ihnen eingeschlossene Winkel als Differenz der zugehörigen Peilwinkel durch Messungen festgelegt werden. Die den Gegenstand der Erfindung bildende, zur Durchführung dieser Messungen dienende Vorrichtung besteht aus einer drehbaren Trommel, auf welcher ein die Höhen sowie die horizontalen Komponenten der Entfernung des Fahrzeuges von einem beliebig zur Fahrtrichtung auf der Erde gelegenen festen Bezugspunkt enthaltenes Diagramm aufgezeichnet ist, sowie einer längs der Trommel sich erstreckenden Führungsschiene für eine Marke, die entsprechend ihrer unterschiedlichen Einstellung nach einem an der Schiene fest angeordneten Visier die Horizontalentfernung unmittelbar abzulesen gestattet. Die Vorrichtung ist ferner mit einer zur Festlegung der zugehörigen Peilwinkel dienenden Einrichtung, beispielsweise einer Peilscheibe, versehen. Außerdem kann das Instrument auch noch zur Ermittlung anderer Navigationsdaten dienen, indem nur einzelne der zur Geschwindigkeitsmessung erforderliehen Maßnahmen ausgeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen das Instrument in der Vorder- bzw. Seitenansicht und im Grundriß. Fig. 4 gibt die Stellung an, in der das

Instrument als Geschwindigkeitsmesser in ähnlicher Weise wie die bekannten Vorrichtungen benutzt wird. Die Fig. 5 und 6 dienen zur Erläuterung der Wirkungsweise.
, Das Instrument besteht aus einem Kardangehänge mit Peilscheibe, welches am Gondeloder Karosserierande befestigt wird, und dem eigentlichen Geschwindigkeits- und Entfernungsmesser. In dem Kardangehänge 17 ist ein Spurlager 1 angeordnet, in dem sich eine Säule 3 drehen kann. Von der Säule geht ein horizontaler Arm 4 aus, der eine Libelle 5 und ein Visierkorn 6 trägt. Am oberen Ende besitzt die Säule Klemmbacken 7, zwischen welchen das mit einem Schlitz 9 versehene Lineal 8 verschiebbar ist. An dem Lineal befinden sich ein feststehendes und ein an der einen Längskante des Lineals verschiebbares Fadenkreuz 10 bzw. 11, von denen das letztere auf einer .Höhenskala 12 eingestellt werden kann. Die andere Längskante des Lineals liegt am Umfang einer parallel, zu dieser Kante drehbar gelagerten Trommel 13 an, auf der ein Diagramm für die horizontalen Entfernungen aufgespannt ist. Die Entfernungen werden mittels der Marke 14 der Klemmbakken 7 abgelesen. Ein Handgriff 15 mit einer Geschwindigkeitsuhr 16 vervollständigt das Instrument.

Die. Wirkungsweise ist folgende :

Um die Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung nach einem seitlich zur Fahrtrichtung gelegenen Objekt zu bestimmen, wird zunächst die Höhe an der Entfernungstrommel 13 eingestellt, bis die Höhenlinie mit der Linealkante zusammenfällt; sodann wird das Objekt über das Visierkorn 6 anvisiert· und das Lineal 8 im Schlitz 9 so lange verschoben, bis das feststehende Fadenkreuz gleichfalls in die Visur kommt. Jetzt klemmt man das Lineal fest und liest an dem Entfernungsdiagramm mittels der Marke 14 die horizontale Entfernung von dem anvisierten

. Objekt und an der Peilscheibe den Peilwinkel ab.

Zur weiteren Erläuterung sei auf Fig. 6 Bezug genommen. Die Richtung R-B bedeutet den gesteuerten Kurs nach der Kompaßangabe. Im Punkte R wird von dem beobachteten Punkte A der Peilwinkel ε und die horizontale Komponente der Entfernung d gemessen und die Stoppuhr 16 angestellt. Nach einiger Zeit wird im Punkte C von neuem der Peilwinkel und die Distanz d¹ genommen und die Uhr gestoppt. Die Schlußseite RC des durch die beiden Distanzen d und d¹ und den Winkel φ = ε' — ε bestimmten Dreiecks ergibt für die mittels der Stoppuhr gemessene Zeit zwischen den beiden Beobachtungen den wahren Kurs über der Erde nach Größe und Richtung und damit die wirkliche Geschwindigkeit. Die Auswertung der Meßresultate geschieht vorteilhaft nach einem Kursdiagramm, z. B. nach Gebrauchsmuster 521367, das gestattet, mechanisch alle Aufgaben der Kursnavigation zu lösen, wie sie sich durch Variation der gegebenen Daten ergeben.

Die der Messung der Horizontalentfernungen zugrunde liegende mathematische Beziehung ergibt sich aus Fig. 5. Hier bedeutet h den Vertikalabstand der beiden horizontalen Diopterebenen des Instrumentes, H die Flughöhe und D die Entfernung am Erdboden. Es verhält sich

a =

^D · ^h —=7

= const, tg a.

Hiernach läßt sich ein Diagramm konstruieren, welches die Höhen als Abszissen und die Tangenten der Visierwinkel multipliziert mit einer Apparatkonstanten als Ordinaten enthält. Ein derartiges Diagramm ist auf die Trommel 13 aufgezogen. Die Geraden parallel zur Achse bedeuten die Höhenlinien, und die Kurven die Verbindungslinien gleicher Horizontalentfernungen für die verschiedenen Höhen. Wird die Kante des Lineals bei einer Beobachtung auf die Höhe nach der Barometerangabe eingestellt, so kann die horizontale Komponente der Entfernung bei dem betreffenden Visierwinkel mittels der Marke 14 dadurch unmittelbar aus dem Diagramm entnommen werden, daß die Marke auf die betreffende Kurve selbst zeigt.

Zur Ablesung des Peilwinkels ist die nach der Längsachse des Fahrzeuges orientierte Peilscheibe 2 mit einer Gradeinteilung versehen.

Das Instrument kann auch, wie schon erwähnt, zur Bestimmung des Driftwinkels benutzt werden. Hierzu wird das Lineal so lange gedreht, bis sich ein anvisierter Geländepunkt längs der freien Linealkante verschiebt. Die Ablesung des Winkels erfolgt durch den Schlitz 9 auf der Peilscheibe. Um den wahren Kurs zu ermitteln, ist dieser Wert der Kornp'aßangabe hinzuzuzählen.

Ferner läßt sich mit Hilfe des Instrumentes ohne weiteres die Richtung und Stärke des Windes feststellen, wenn die Fahrtgeschwindigkeit durch Luft bekannt ist. Die Ermittlung dieser Werte kann mit Hilfe des erwähnten Kursdiagramms oder nach Fig. 6 erfolgen. In dieser Figur bedeute R-C die wirkliche Fahrtgeschwindigkeit gegenüber der Erde nach Größe und Richtung, R-B die Fahrtrichtung nach der Kompaßangabe und die Geschwindigkeit durch Luft für dieselbe Zeit. Die

Schlußseite B-C des auf diese Weise bestimmten Dreiecks ergibt dann die Richtung und Stärke des Windes.

Die Vorrichtung kann auch in gleicher Weise wie die bekannten Vorrichtungen zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges verwendet werden. Hierzu wird zunächst die wahre Fahrtrichtung festgestellt, indem man, über die freie Linealkante visierend, das Instrument so lange dreht, bis sich ein Geländepunkt während der Fahrt längs dieser Kante verschiebt. Dann wird das verschiebbare Fadenkreuz ii auf der Höhenskala 12 eingestellt und die horizontale Lage des Instrumentes an der Libelle 5 kontrolliert. Hierauf wird ein in der Fahrtrichtung am Boden gelegenes Objekt zunächst über das verschiebbare und dann über das feste Fadenkreuz und das Visierkorn 6 anvisiert und die Geschwindigkeit mit Hilfe der mit einer geeigneten Teilung versehenen Stoppuhr 16 festgestellt. . · Die mathematischen Beziehungen für diese Messung ergeben sich wieder aus Fig. 5. Demnach ist

D:d= H:h,

also

d — -==- -h = const, tg a = υ ■ t. ti

Werden also die Abtragungen auf der horizontalen Höhenskala 12 entsprechend den aus der obigen Gleichung sich ergebenden Werten für d vorgenommen, so kann die Geschwindigkeit unmittelbar an dem entsprechend eingeteilten Zifferblatt einer Stoppuhr abgelesen werden.

Claims

Patent-Ansprüche:;

1. Vorrichtung zur Bestimmung der absoluten Geschwindigkeit und Fahrtrichtung von Luftfahrzeugen, gekennzeichnet durch die Anordnung einer drehbaren Trommel,

. welche mit einem die Höhen sowie die horizontalen Komponenten der Entfernung des Fahrzeuges von einem beliebig zur Fahrtrichtung auf der Erde gelegenen festen Bezugspunkt enthaltenden Diagramm versehen ist, sowie einer längs dieser sich erstreckenden Führungsschiene für eine Marke, die entsprechend ihrer unterschiedlichen Einstellung nach einem an der Schiene fest angeordneten Visier die Horizontalentfernung unmittelbar abzulesen gestattet, und einer zur Bestimmung der zugehörigen Peilwinkel dienenden Peilscheibe o. dgl.

2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Schiitzes in der Führungsschiene, der zur Führung und außerdem im Zusammenwirken mit einer darunter befindlichen, mit einer entsprechenden Teilung versehenen Peilscheibe zur Ablesung des Driftwinkels und ähnlichen Messungen dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.