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Durch Gasdruck gesteuerte Anzeigevorrichtung. Zur Bestimmung von Größen,
welche von der Dichte von Gasmassen abhängen, die sich frei auszudehnen vermögen,
benutzt man Apparate, deren Anzeigewerk durch Druckmessungskörper betätigt wird.
Solche Instrumente finden besonders als Höhen- und als Geschwindigkeitsmesser Anwendung,
und zwar hängt beim Höhenmesser die Anzeige unmittelbar nur vom statischen Druck,
beim Geschwindigkeitsmesser dagegen vom dynamischen Gasdruck ab. In beiden Fällen
wird die Anzeige durch die Gastemperatur beeinflußt, daneben bei solchen Instrumenten,
deren Anzeigewerk unmittelbar der Einwirkung dynamischen Druckes unterliegt, noch
durch den statischen Druck der umgebenden Gasmasse. Vorliegende Erfindung bezweckt,
diesem die Instrumentanzeige sekundär beeinflussenden Faktor Rechnung zu tragen,
und erreicht den Zweck dadurch, daß in den das Übersetzungsverhältnis bedingenden
Übertragungsmechanismus zwischen dem Druckmessungskörper (Aneroiddosen, Membranen,
Bourdonröhre usw.) und dem Anzeigewerk temperaturempfindliche Organe (bei unmittelbar
durch statischen Druck gesteuerten Instrumenten) oder auf Temperatur und auf statischen
Druck empfindlichd Organe (bei unmittelbar durch dynamischen Druck gesteuerten Instrumenten)
derart eingeschaltet werden, daß die Länge des Zeigerweges in Abhängigkeit auch
von der jeweiligen Temperatur oder der Temperatur und dem Druck der Gasmasse
gebracht
wird. Hierbei ist ein grundsätzlicher Unterschied zu beachten, der sich für die
Berücksichtigung der Temperatur einstellt, je nach dem Zwecke, für den die betreffende
Anzeigevorrichtung bestimmt ist. Dient die Druckmessung zur mittelbaren Anzeige
einer Strömungsgeschwindigkeit, dann kommt nur die Dichte der einzelnen Luft- oder
Gasschicht von geringer Mächtigkeit in Frage, deren Geschwindigkeit gemessen oder
innerhalb deren die momentane Geschwindigkeit eines Luftfahrzeuges bestimmt werden
soll. Hier ist für die Zurückführung der Angaben der durch die druckmessenden Körper
gesteuerten Anzeigewerke auf wahre Geschwindigkeiten notwendig die Berücksichtigung
der der umgebenden Gasmasse zukommenden Temperatur und ihres statischen Druckes.
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Anders, in gewisser Beziehung einfacher, in anderer dagegen verwickelter,
ist die Sachlage bei der durch die Druckanzeigevorrichtung indirekt erfolgenden
Höhenmessung. Hier kommt nicht ein einziges Wertepaar von Druck und Temperatur in
Betracht, sondern einerseits die Differenz der Drucke zwischen den beiden Endpunkten
der Luftsäule, deren Höhe bestimmt werden soll, anderseits die wahre mittlere Temperatur
dieser Luftsäule (abgesehen von Faktoren zweiter Ordnung, wie Wasserdampfgehalt
der Luft, geographische Breite, die Höhe selbst usw., denen übrigens zum Teil auf
andere Weise Rechnung getragen zu werden pflegt). Für den ersteren Punkt wird eine
nicht ganz genaue aber in der Praxis meist genügende Verbesserung durch die sogenannte
Einstellung auf die o-Höhe bzw. die wahre See-Höhe des Abflugpunktes vor Anfang
der Messung vorgenommen. Für die hier interessierende Berichtigung auf die Mitteltemperatur
der fraglichen Luftsäule, für welche man sich bisher mit der rohen Annahme einer
Durchschnittstemperatur, die etwa in der Mitte zwischen den überhaupt vorkommenden
Extremen liegt oder mit der etwas besseren, doch immer noch recht ungenügenden Zugrundelegung
einer bestimmten mittleren Temperaturverteilung begnügt hat -von welcher natürlich
diejenige des Einzelfalles ungemein stark abweichen kann -, müßte nun, streng genommen,
der während des Fluges zu ermittelnde jeweilige, d.h. augenblickliche wahre Mittelwert
der Luftsäule das obengenannte temperaturempfindliche Organ und mittels dessen die
Stellung der Anzeigevorrichtung automatisch beeinflussen. Dies würde auf eine fortlaufende
automatische Integration derKurve des vertikalen Temperaturverlaufes hinauslaufen,
deren Ergebnis die Anzeige zu beeinflussen hätte und die praktisch undurchführbar
ist. Aber eine sehr erhebliche Annäherung an die wahre Mitteltemperatur und hiermit
eine beträchtliche Verbesserung der bisherigen unzureichenden Messungsart wird in
den allermeisten Fällen `schon dadurch erreicht, daß man für diesen wahren Mittelwert
das arithmetische Mittel aus den im Einzelfall wirklich herrschenden Temperaturen
der beiden Endpunkte der Luftsäule einsetzt.
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Dies ist ausführbar, wenn in den Übersetzungsmechanismus zur Bewegungsübertragung
von den durch den Luftdruck gesteuerten Organen (in der Regel eine oder ein System
von Aneroiddosen) auf das Zeigerwerk statt eines einzigen zwei der Temperatur entsprechend
veränderliche Organe in eben beschriebener Weise eingeschaltet werden, deren Wirkungen
auf das Übersetzungsverhältnis sich summieren, wobei jedes für sich nur die Hälfte
der erforderlichen Wirkung ausübt. Von diesen beiden Organen (thermometrische Körper)
übt das eine nur bis zum Moment des Messungsanfanges bzw. des Abfluges eine mit
der Temperatur wechselnde Einwirkung auf die Übertragungsgröße aus, während es von
diesem Augenblick an ausgeschaltet wird und in der Folge nur die seiner Endstellung
entsprechende Wirkung ausübt. Dagegen bleibt das zweite Organ dauernd eingeschaltet
und verändert nun noch zu seinem Teil die Übertragungsgröße anhaltend, gemäß der
sich ändernden Temperatur der maßgebenden Luftschicht.
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Es leuchtet ein, daß auf diesem Wege der Übersetzungsgröße mittels
der obenerwähnten Summierung ein Wert erteilt wird, der jeweils genau dem Mittel
aus den Temperaturen am Abflugort und in der momentan erreichten Luftschicht entspricht.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind auf der Zeichnung in Abb.
i ein Höhenschreiber und in Abb. 2 ein Geschwindigkeitsanzeiger wesentlich schematisch
veranschaulicht.
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Bei dem Höhenschreiber sind mit i drei hintereinandergeschaltete Aneroiddosen
bezeichnet, welche durch ein Gestänge mit dem Zeiger 2 verbunden sind, dessen Einstellung
fortdauernd auf einem Zeichenblatt der Trommel 3 registriert wird. An dem den Nippel
q. der letzten Aneroidkapsel i mit dem Zeiger 2 verbindenden Gestänge sind zwei
Bimetallstreifen 5, 6 derart angebracht, daß der Zeigerausschlag nicht nur von der
Dickenänderung der Aneroiddosen abhängt, die diese unter dem sich ändernden Luftdruck
erfahren, sondern daneben auch noch von der Temperatur der Luft, unter deren Einfluß
sich die Bimetallstreifen 5, 6 deformieren. Mit 7 ist eine Schraube bezeichnet,
welche zur Feststellung des Schiebers 8 dient, der auf einem Hebel 9 sitzt und auf
dem Hebel 9 unter dem Einfluß des Bimetallstreifens 5 verschoben wird. Auch der
Bimetalistreifen 6 greift an einem auf dem Hebel 9 sitzenden Schieber io an, welcher
bei eintretender Deformierung des Bi
metallstreifens 6 auf dem Hebel
g ebenfalls verschoben wird. Der Schieber 8 ist mit dem Nippel 4 der letzten Aneroiddose
durch eine Stange ii verbunden und der Schieber io mit einer Stange 12, welche ihre
Bewegung durch das Gelenk 14 auf den bei 15 drehbaren Zeiger 2 überträgt.
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Eine Verstellung des Zeigers 2 tritt nur bei Ausdehnung der Aneroiddosen
r, also bei Änderung des Luftdruckes ein; während der Einflur der Bimetallstreifen
5, 6 sich darauf beschränkt, die Gelenkpunkte der Staugen 1i, 12 auf dem bei
13 drehbaren Hebel g zu verschieben und dadurch das Übersetzungsverhältnis
der Bewegungsübertragung von den Aneroiddosen i auf den Zeiger :z zu verändern.
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Die Benutzung des Instrumentes gestaltet sich so, daß man am Ausgangspunkt
der Messung vor Beginn eines Aufstieges die Bimetallstreifen 5, 6 die Schieber 8,
io der jeweils herrschenden Temperatur entsprechend frei einstellen läßt. Darauf
wird, möglichst unmittelbar vor dem Abflug, der Schieber 8 durch - die Schraube
7 auf dem Hebel g festgestellt, damit die Lufttemperatur des Ausgangspunktes als
der eine Faktor zur Mittelbildung aus den Temperaturen der beiden Endpunkte der
Luftsäule in ihrem wahren Betrag in jedem Moment der Messung unverändert mit hineinkommt.
Wenn dann während des Aufstieges eine Temperaturänderung eintritt, vermag nur noch
der Bimetallstreifen 6 eine Verlagerung des Gelenkpunktes der Stange 12 am Schieber
io herbeizuführen, während der Gelenkpunkt der Stange ii wegen der Feststellung
des Schiebers 8 unverändert bleibt. Es erfolgt also unter dem Einfluß nur des einen
Bimetallstreifens 6 eine Temperaturkorrektion, welche zu der durch den festgestellten
Schieber 8 bedingten Temperaturkorrektion des Übersetzungsverhältnisses hinzukommt.
Durch geeignete Bemessung des Temperaturausschlages der beiden Bimetall streifen
5, 6 läßt sich erreichen, daß jeder der beiden Bimetallstreifen 5, 6 an der Gesamtkorrektionder
Zeigerbewegung in einem zweckentsprechenden Verhältnis teilnimmt.
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Bei der in Abb. 2 schematisch dargestellten Geschwindigkeitsanzeigevorrichtung
bedeutet 16 eine am einen Ende offene Röhre, 17 einen empfindlichen Körper, Membran
o. dgl., deren Wandung sich unter demEinfluß inneren Druckes zu bewegen vermag.
.. 18, ig, 2o, 21 bezeichnen, ein Gestänge zur Ubertragung der Kraftwirkung - des
Druckkörpers 17 auf den Zeiger 22, welcher auf einer Skala 23 die jeweilige Geschwindigkeit
des Trägers der Vorrichtung gegenüber der umgebenden Luft anzeigt. 2411 bezeichnet
eine Aneioiddose und 2q.11 einen Bimetallstreifen (oder Bourdonthermometer), welche
entsprechend dem, jeweiligen statischen Druck und der Temperatur der Luft an dem
Beobachtungsort die Länge des Hebelarmes 2o und dadurch den Anzeigeweg des Zeigers
22 an der Skala 23 beeinflussen. Bei Benutzung eines derartigen Geschwindigkeitsmessers,
beispielsweise auf einem Luftschiff, strömt die Luft auf der Vorderseite des Luftschiffes
in die Röhre 16 ein und erzeugt eine Luftpressung im Innern des Körpers 17, welche
von der Geschwindigkeit des Luftschiffes im umgebenden Luftraum abhängt. Die Druckwirkung
dieser strömenden Luft auf die Wandungen des Körpers 17 hängt von der Dichte der
Luft im umgebenden Luftraum ab und ist größer im dichten Medium in der Nähe der
Erdoberfläche und geringer im dünneren Medium in großer Höhe. Die Skala 23 kann
nur unter Voraussetzung einer bestimmten Dichte des Luftmediums unmittelbar die
Geschwindigkeit anzeigen. Deshalb bedarf es der Korrektionsorgane 24a und 24b, wodurch
der Zeigerweg auf der Skala 23 in Abhängigkeit von der wechselnden Dichte und Temperatur
in dem. Sinne beeinflußt wird, daß bei sich ändernder Dichte der umgebenden Luft
infolge Änderung, des statischen Druckes - bei gleich starker Luftpressung im Körper
17 - die Länge des Hebels 2o so geändert wird, daß der Zeiger 22 einen entsprechend
längeren oder kürzeren Weg ausführt.