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Neigungsmesser. Neigungsmesser für Fahrzeuge, insbesondere für Luftfahrzeuge,
sind vielfach bekannt, jedoch haben sie bisher nicht so befriedigt, daß ihre allgemeine
Einführung erfolgen konnte. Die bekannten Neigungsmesser bauen sich vornehmlich
auf dem Kreiselprinzip auf, jedoch fehlt derartigen Apparaten einerseits die nötige
Betriebssicherheit, während sie anderseits eine starke Belastung des Flugzeuges
zur Folge haben. Man hat auch schon versucht, unter Verlassung des Kreiselprinzips
einfache Apparate zu bauen, ohne jedoch auch hier den praktischen Anforderungen
zu genügen.
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Es. ist bekannt, daß die Wasserwaage und das Lot zur Kenntlichmachung
des Neigungswinkels eines Flugzeuges an sich nicht geeignet sind, weil sie Zentrifugalkräften
und Kräften des Trägheits- und des Beharrungsvermögens unterworfen sind. Der Versuch,
der Zentrifugalwirkung durch ein entsprechendes Gegengewicht zu begegnen, muß mißlingen,
.auf welche Art auch dies unternommen werden würde, weil der völlige Ausgleich hinsichtlich
der Zentrifugalkraft jederzeit eine völlige Ausschaltung der Lotkraft zur Folge
haben wird. Ein Pendel, welches sich im stabilen Gleichgewicht befindet, wird stets
der Zentrifugalkraft unterworfen sein, während ein Pendel, welches sich im labilen
Gleichgewicht befindet, zwar der Zentrifugalkraft nicht unterliegt, aber auch keine
Lotkraft mehr zeigt. Die Aufhebung der Wirkung der Zentrifugalkraft durch solche
Mittel schließt jederzeit die Aufhebung der Wirkung der Lotkraft in sich.
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Es ist auch schon versucht worden, den Antrieb von in Flüssigkeiten
schwimmenden Körpern nutzbar zu machen, jedoch haben die Versuche gezeigt, daß es
sich bei dem vorliegenden Falle mit dem Auftriebe hinsichtlich der Zentrifugalkraft,
Trägheit und Beharrungsvermögen genau so verhält, wie mit der Lotkraft. Werden die
auftreibenden Körper so gestaltet, daß sie durch Zentrifugalkraft usw. nicht mehr
gestört werden, so hören auch die Vorteile des Auftriebes auf, welcher an sich geeignet
wäre, die Lotrechte ebenso anzuzeigen, wie das Lot selbst.
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Hier setzt die Erfindung ein, indem sie einen auf dem Lotprinzip beruhenden
Neigungsmesser schafft, der unabhängig von den Fliehkräften richtig anzeigt, der
keines Antriebs und keiner Wartung bedarf, vielmehr in Größe und Preis und in bezug
auf Sicherheit des Funktionierens dieselben Ansprüche erfüllt und stellt, wie z:
B. ein Höhenbarometer, so daß er unter den Instrumenten der Luftfahrzeuge denselben
Rang wie dieses zu beanspruchen vermag.
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Die Erfindung beruht allgemein auf dem Gedanken, durch die Lotwirkung
geringer Massen größere Massen in eine Läge zu bringen, aus welcher sie die Zentrifugal-
oder Fliehkraft der kleineren Masse nicht zu vertreiben vermag. Zugleich wird davon
ausgegangen, daß, wenn ein sich in labilem Gleichgewicht befindliches Pendel lotrecht
frei im Raum hängt und im Kreise gedreht wird, die in diesem Pendel wirksam werdenden
Zentrifugalkräfte stets senkrecht auf dieser Lotrechten stehen, die Richtung ihrer
Kraft also wagerecht ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung in
schematischer Darstellung. Gemäß dieser ist in einem kreis= zylindrischen Gehäuse
g die Stange b um den Punkt a drehbar gelagert. An den Enden der Stange b befinden
sich in genau gleichen Entfernungen
vom Drehpunkt zwei genau gleich
schwere und genau gleich große Gewichte c und c', so daß sich also dieses System
im labilen Gleichgewicht befindet. Senkrecht zu der Stange b und mit deren Mittelpunkt
starr verbunden ist in geringer Entfernung ein wesentlich kleineres Gewicht d angeordnet.
Die Achse, um die sich das ganze System dreht, wird auf feinen Spitzen gelagert,
so daß die kleine Masse d völlig genügt, um das System ins Lot zu bringen und so
den Schwerpunkt der Gewichte c und c' in die Wagerechte zu legen. An der Lagerachse
des Systems ist in üblicher Weise ein Anzeigeorgan, Zeiger o. dgl. vorgesehen. Wird
nun das Flugzeug und der Apparat um einen Mittelpunkt gedreht, der rechts vom Apparat
liegt, so hält die auftretende Zentrifugalkraft das Gewicht c in seiner wagerechten
Lage unbedingt fest oder führt es bei Schwankungen in sie zurück; die an c' angreifende
Fliehkraft wirkt ebenfalls in wagerechter Richtung. Sollte durch Erschütterungen
oder durch in der praktischen Ausführung liegende Ungenauigkeiten der von c' ausgehende
Druck nicht genau wagerecht sein, so schadet das nicht, da im angenommenen Fall
der Radius der Kreisbewegung des Gewichtes c größer als der des Gewichtes c' und
damit aber auch die Kraft, welche c in seiner Lage festhält, größer ist als diejenige
Kraft, welche c aus seiner Lage herausbringen könnte. Dieser Überschuß genügt, wie
Versuche zeigen, völlig, um das System zu stabilisieren; wesentlich hierbei ist,
daß die Gewichte c und c' samt ihrer Verbindung vor Hintritt der Zentrifugalkraft
genau wagerecht liegen. Es ist deshalb notwendig, daß die Lagerung eine möglichst
reibungslose ist, was mit verschiedenen Mitteln leicht erreicht werden kann. Der
Einfluß des Gewichtes d ist wegen seiner wesentlich geringeren Masse nicht in der
Lage, die wagerechte Lage der Gewichte c und c' und damit des ganzen Systems zu
stören. Ein System wie das beschriebene kommt bekanntlich nur außerordentlich langsam
zur Ruhe und Erschütterungen bringen es sehr leicht in periodische Schwingungen.
Um dies zu vermeiden, wird das ganze kreisrunde Gefäß g, in welchem sich die Anordnung
befindet, mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, Glyzerin, Alkohol oder Mischungen
dieser, gefüllt. Diese Flüssigkeiten wirken zunächst dämpfend auf die Schwingungen
des Systems, so daß sie rascher zur Ruhe kommen. Es ist weiter bekannt, daß eine
derartige Flüssigkeitsmenge in einem kreisrunden Gehäuse Drehungen des Gehäuses
nicht mitmacht, sondern daß die Flüssigkeitssäule lotrecht stehenbleibt. Dies hat
zur Folge, daß auch die Gewichte c und c' stehenbleiben, d. h. die Lotwirkung des
kleinen Gewichtes d wird durch. das Stehenbleiben der Flüssigkeitsmenge bei Drehungen
des Apparates z. B. an Flugzeugen vorteilhaft unterstützt. Es kann also infolge
dieser vorteilhaften Lotwirkung der Flüssigkeitsmenge das Gewicht d sehr klein gehalten
werden, so daß es die wagerechte Lage der Gewichte c und c' bei Auftreten von Zentrifugalkräften
in keiner Weise zu stören vermag.
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Die Gesamtwirkungsweise des Apparates ist die folgende Im Ruhezustand
bringt das kleine Gewicht d das schwingende System langsam zur Ruhe und stellt es
in die lotrechte Lage ein. Da die Welle, um welche sich das schwingende System dreht,
möglichst reibungslos gelagert ist, so ist die Möglichkeit einer genauen Einstellung
der Gewichte c und c' in die wagerechte Lage gegeben. Ist das System in die wagerechte
Lage eingestellt, so beharrt es in dieser auch bei Drehungen des Gehäuses und des
Flugzeuges, erstens,weil die das System umgebende Flüssigkeitsmenge in ihrer lotrechten
Lage beharrt und zweitens, weil das Gewicht d an und für sich schon genügen würde,
das System in der Lotrechten zu erhalten. Treten nun Zentrifugalkräfte auf, deren
Bewegungsmittelpunkt rechts vom Apparat liegt, so überwiegen die im Schwerpunkt
des Gewichtes c angreifenden Zentrifugalkräfte und halten es in der vorher eingenommenen
wagerechten Lage unbedingt fest. Die bei c' und d auftretenden Zentrifugalkräfte
sind nicht groß genug, um c aus der Wagerechten zu entfernen. Treten dagegen Zentrifugalkräfte
auf, deren Be`vegungsmittelpunkt links vom Apparat liegt, so überwiegt in entsprechender
Weise diejenige Kraft, welche das Gewicht c' in seiner Lage festzuhalten versucht.
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Die Versuche haben eine völlige Übereinstimmung von Theorie und Praxis
ergeben und es ist somit ein Neigungsmesser geschaffen, welcher an Einfachheit und
Sicherheit der Wirkung die bekannten Anordnungen weit übertrifft.