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Einrichtung zur Bestimmung der Abtrift und Verbesserung des Kompaßkurses
bei Luftfahrzeugen. Will ein Luftfahrzeugführer ein Flugzeug von einem Punkte nach
einem anderen Punkte führen, so zieht er auf der Karte die Gerade, welche diese
beiden Punkte verbindet und hestimmt die Richtung. Würde kein Wind bestehen, so
würde es genügen, wenn der Führer (las 1#ltigzeug in dieser auf dein Kompaß abgelesenen
Richtung hielte, wobei die Einstelhing des Kompasses gegebenenfalls in bezug auf
die eigenen Fehlerquellen korrigiert sein kann. Der Wind bewirkt jedoch eine erhebliche
Abweichung der wirklich durchflogenen Bahn. Es tritt daher in jedem Augenblick in
clie Schätzung der jeweiligen Stellung des Flugzeuges ein Unsicherheitsfaktor hinzu,
der um so größer ist, als die Geschwindigkeit und (lie Richtung des Windes häufig
wechseln. Die I?rfindutig ist auf den Zeichnungen erläutert. Für eine bestimmte
Win(lgeschwindigkeit ist die wirkliche Geschwindigkeit 0-B (in Abb. i) des Flurzeuges
in bezug auf clie Erde nach Größe und Richtung (lie Resultante seiner Eigengeschwindigkeit
0-:l in ruhiger Luft und der Windgeschwindigkeit A-B. Diese drei Geschwindigkeiten
bilden ein Dreieck, und der Winkel A-O-B der Achse des Flugzeuges mit einer eingeschlagenen
Bahn in bezug auf den Boden heißt Abtriftwinkel. Damit nun der Flug (les Fahrzeuges
richtig wird, muß seine Bahn in bezug auf die Erde jeden Augenblick nach der Linie
gerichtet «-erden, «-elche auf der Karte den Abgangspunkt mit dem Bestimmungspunkt
verbindet. Damit der Führer auf den auf dem Kompaß mit der Richtung des Kieles parallel
gehenden Strich das Fahrzeug in jedem Augenblick steuern kann, muß er die Windgeschwindigkeit
kennen. Diese Windgeschwindigkeit kann, wie weiter unten gezeigt wird, aus der :Messung
des Ablenkungswinkels abgeleitet werden, welche während des Fluges erfolgt, indem
die Verschiebung der sichtbaren Punkte der Erde in bezug auf die Flugzeugachse gemessen
wird.
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Das in der Erfindung benutzte Verfahren besteht darin, daß die Windgeschwindigkeit
bestimmt wird, indem man nacheinander das Fahrzeug zwei Wegen mit verschiedenen
Kielstrichen folgen läßt, und indem man den Abtriftwinkel mißt, der einem jeden
dieser Wege entspricht. Zunächst werden auf einem Blatt Papier (Abb. 2) zwei jedem
dieser Wege gemäß orientierte Gerade ()-<4 und 0'-:1 aufgetragen, welche die
Eigengeschwindigkeit des Fahrzeuges darstellen und sich im Punkt --1 treffen.
Dann werden von den Punkten 0 und 0' aus die in jedem Falle geniessenen Ablenkungswinkel
angetragen, wodurch sich zwei resultierende Geschwindigkeitsrichtungen
0-B und 0'-B in hezug auf die Erde ergeben, deren Schnittpunkt B (las
En(le der Geraden .d-B ergibt, die nach Größe und Richtung die Windgeschwindigkeit
darstellt. Wenn die geographische Bahn, die zu durchfliegen ist, 0-.q ist, so muß
das Flugzeug mit dein Kielstrich im Kompaß 0"-A und 0"-B
parallel zu 0-<1
fliegen.
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Zur Anwendung dieses Verfahrens ist gemäß der Erfindung ein Apparat
entworfen worden, welcher die Bahn korrigiert und auf folgendem Prinzip beruht.
Ein vom Flugzeug getragenes Papierblatt S (Abb. 2a), dessen Orientierung veränderlich
ist, kann sich tim den Punkt Al derart drehen, daß es im Paul-ne immer dieselbe
Orientierung beibehält
(z. B. durch geeignete Verbindung mit dem
Fahrkompaß). Es ist mit einem Richtungszeichen R versehen, das vorher im Raume gemäß
der einzuschlagenden geographischen Bahn orientiert worden ist. In einem Punkt des
Fahrzeuges, der in derselben Längsebene wie der Mittelpunkt A, des Blattes S liegt,
ist der Zapfen eines Abtriftmessers angeordnet. Fährt das Flugzeug zunächst nach
dem Kielstrich 0-A (Abb.2), der dem Kielstrich der einzuschlagenden geographischen
Bahn entspricht, so befindet sich der- Abtriftmesser in 0,_ (Abb. 2a) in bezug auf
das Blatt S. Er ist mit einem Lineal versehen, das parallel zu seiner Visierebene
liegt, und mit -dem man direkt die Gerade 0,-B, ziehen kann, nachdem man den Abtriftwinkel
(a) gemessen hat. Wenn dann .das Flugzeug seinen zweiten Weg nach dem Kielstrich
0'-A (Abb. 2) des Kompasses einschlägt, so kommt der Zapfen des Abtriftmessers
nach 0' (Abb. 2a) mit Bezug auf das Papierblatt S, welches seine Orientierung im
Raume beibehält; man zieht die Gerade 0'-B"" nachdem man den Abtriftwinkel
(ä) gemessen hat. Man erhält auf diese Weise den Punkt B,. Da der geographische
Weg, welchen das Fahrzeug einschlagen soll, durch die Richtung R gegeben ist, genügt
es, das Fahrzeug im Kompaß einen derartigen Weg ,einschlagen zu lassen, daß der
Zapfen des Abtriftmessers nach dem Punkt 0",. gelangt, welcher sich auf der Parallelen
A,-0, befindet, die durch den Punkt B,. gezogen ist. Ein Netz von Linien, die zu
R parallel laufen, wird zweckmäßig im voraus auf dem Blatt S zur Erleichterung der
Handhabung eingezeichnet. Diese Linien sind auf dem Blatt S in Abb. :2a nicht dargestellt.
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Die Verwendung des Papierblattes S läßt sich mit der Beobachtung des
Kompasses sehr einfach verbinden, indem dieses Blatt auf die mit Teilung versehene
Scheibe eines Befehlswiederholers gelegt wird, der vor dem Beobachter steht. Die
Richtungslinie dieses Papierblattes wird in bezug auf die Teilung dieser Scheibe
eingestellt, der Orientierung des nach der Karte einzuschlagenden Weges entsprechend.
Damit der Beobachter dem Führer die Anweisungen für den Weg geben kann, stellt der
Beobachter vor einen in der Achse des Fahrzeuges angebrachten Index die Teilung
der Scheibe ein, welche dem einzuschlagenden Weg im Kompaß entspricht. Eine zweite
ähnliche Scheibe, die sich vor dem Fahrer befindet, -gibt alle Ausschläge der ersten
Scheibe wieder, und der Fahrer handelt entsprechend, um am Kielstrich des Kompasses
den ihm auf diese Weise angegebenen Weg einzuschlagen. Die beiden Scheiben sind
also wie die Rose des Kompasses orientiert, d. h. die Ursprungsrichtung, welche
auf der Scheibe des Beobachters eingestellt ist, bleibt fest im Raume und orientiert
nach der einzuschlagenden Flugbahn.
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Die bekannten Abtriftmesser, welche aus Kreisen mit Linien bestehen,
der ähnliche Apparate sind trotz der Vorsichtsmaßregeln, mit denen sie auf dem Flugzeug
angebracht zu werden pflegen, infolge der Stampf- und Schlingerbewegungen des Flugzeuges
Verschiebungen und Schwankungen unterworfen, welche es sehr schwer machen, sie auf
den zu beobachtenden Punkt der Erde gerichtet zu halten und sie genau nach der Richtung
der Verschiebung zu diesem Punkt zu orientieren. Der Ablenkungsmesser, welcher mit
dem vorliegenden Wegkorrektionsapparat gemäß der Erfindung benutzt wird, hat den
Vorteil, eine senkrechte Visiereb-ene aufzuweisen, welche vollkommen unabhängig
von den Bewegungen des Flugzeuges ist und einer leichten und genauen Beobachtung
zugänglich ist. Er besteht aus einem Kreisel bekannter Art, der die Eigenschaft
hat, seine senkrechte Achse, -wie auch immer die Neigung seines Zapfens und die
Bewegungen seines Aufhängepunktes sein mögen, zu erhalten. Dieser Kreisel trägt
ein optisches System mit wagerechter Achse, «-elches, in geeigneter Weise beleuchtet,
andauernd eine Lichtlinie in einer immer wagerecht bleibenden Ebene ergibt. Die
Strahlen treten aus diesem optischen System ungefähr senkrecht in ein fünfeckiges
Prisma bekannter Art, dessen Winkel in geeigneter Weise berechnet sind (Winkel zwischen
den Eintritts- und Austrittsflächen 9o°, zwischen Reflexionsflächen d:5°). Nach
zwei totalen Reflexionen treten die an der einen Fläche des rechten Winkels eingetretenen
Lichtstrahlen an der anderen Fläche des rechten Winkels in einer Richtung aus, welche
genau senkrecht zu der Eintrittsrichtung ist.
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Dieses Prisma wird von dem Gehäuse des Gyroskops getragen. Wenn man
mit einem Auge in das austretende Lichtbündel blickt, so sieht man andauernd einen
leuchtenden Strich in einer Ebene, welche trotz der Bewegungen des Prismas immer
senkrecht bleibt. Da der Kreisel durch die Bewegungen seiner Aufhängung nicht beeinflußt
wird und immer seine senkrechte Achsenstellung beibehält, so hält sich diese leuchtende
Linie immer in einer vollkommen senkrechten Ebene. Mit dem anderen Auge beobachtet
man einen Punkt auf der Erde, und es ist sehr leicht, die Visierebene des Abtriftmessers
so zu orientieren, daß jener Punkt auf der Erde in seiner scheinbaren Verschiebung
der visierten, leuchtenden Linie folgt. Der Winkel der Visierebene des Ablenkungsmessers
mit der Achse des Flug- i zeuges ergibt dann den Ablenkungswinkel vollkommen genau.
Obwohl mit dem beschriebenen
gyroskopischen Abtriftmesser die
\ 'isierebene senkrecht bleibt, ist sie doch nicht unabhängig von den Schwankungen
des Flugzeuges, was sich daraus erklärt, daß dieses nicht immer in der Kielstrichrichtung
des Kompasses liegt, sondern daß ein geringes Gieren nach rechts und links von dieser
Kielstrichlinie erfolgt. Hieraus ergibt sich, daß der Ablenkungswinkel nicht leicht
genau gemessen werden kann, und daß verschiedene aufeinanderfolgende Messungen nicht
vollkommen übereinstimmen.
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Um diesem Übelstand abzuhelfen, ist gemäß der Erfindung ein graphisches
Verfahren und ein Apparat vorgesehen, welche in vollkommen genauer Weise den Ablenktingswinkel
zu messen gestatten, indem eine große Anzahl von Beobachtungen, deren Fehler sich
untereinander ausgleichen, erfolgt.
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Das Verfahren besteht darin, daß mit einer \'isierlinie ein Punkt
der Erde visiert und seine Verschiebung verfolgt wird, und daß weiter selbsttätig
diese Beobachtungen auf eine Tafel aufgezeichnet werden, auf welcher sich die Spur
der visierten Linie während der Dauer der Beobachtungen abbildet. Würde die Bewegung
des Flugzeuges vollkommen regelmäßig sein, so würde diese Spur geradlinig sein.
Infolge der zufälligen Bewegungen ist sie jedoch unregelmäßig gewellt, aber ihre
allgemeine Richtung, die leicht zu ziehen ist, bleibt parallel zur Verschiebung
des Flugzeuges in bezug auf die Erde, und diese Richtung wird mit sehr großer Genauigkeit
angegeben. Der Apparat, welcher die Anwendung dieser :Methode gestattet, trägt einen
mit einem Bleistift versehenen Arm und ist durch ein gelenkiges Parallelogramm,
welches sich um eine seiner wagerechten Seiten drehen kann, mit der Visierlinie
verbunden. Die Bewegungen des Bleistiftes sind also gleichartig mit denjenigen der
Visierlinie. Man kann auch einen optischen Apparat benutzen, welcher auf einem wagerechten
Schirm ein Bild des visierten Punktes ergibt, dessen Verschiebung gleichartig mit
der Verschiebung des wirklichen Punktes in bezug auf das Flugzeug ist. Es genügt
dann, auf dem Schirm mit einem Bleistift die aufeinanderfolgenden Stellungen dieses
Bildes einzuzeichnen. Diese Beobachtungen können auch ebenso auf eine senkrechte
Ebene anstatt auf eine wagerechte Ebene übertragen werden. Die Richtung der wirklichen
Verschiebung des Flugzeuges in bezug auf die Erde läßt sich unmittelbar von dieser
Messung ableiten und gestattet, die oben beschriebene geometrische Konstruktion
auszuführen, welche den Korrektionswinkel der Bahn ergibt.
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Zwei Ablenkungsbeobachtungen, die vom Beobachter nach der oben beschriebenen
Hauptmethode ausgeführt sind, gestatten, in genauer Weise die Richtung und die Geschwindigkeit
des Windes zu bestimmen. Hieraus leitet man die Richtung ab, welche das Flugzeug
am Kompaß einzuschlagen hat, damit seine Bahn in hezug auf die Erde richtig wird.
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Der Wegkorrektionsapparat wird, wie oben beschrieben, durch einen
Wegbefehlswiederholer vervollständigt, der dem Beobachter nach Festlegung des zu
folgenden Kielstriches gestattet, dem Führer durch einen vor ihn gestellten ähnlichen
Apparat die Richtung anzugeben.
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Wenn die beschriebene Messung in kurzen Zwischenräumen ausgeführt
wird, so wird den Veränderungen der Richtung und der Geschwindigkeit des Windes
Rechnung getragen, und man wird immer der richtigen Bahn folgen, um sich in gerader
Linie an den Bestiminungort zu bewegen. »Die Bestimmung der Windgeschwindigkeit
nach Größe und Richtung gestattet außerdem, die Größe der wirklichen Geschwindigkeit
des Flugzeuges in bezug auf die Erde zu bestimmen, und infolgedessen kennt man in
jedem Augenblick die wirklich durchflogene Entfernung, so daß man in jedem Augenblick
auf der Karte den gemessenen Punkt einzeichnen kann.
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In den Abbildungen ist beispielsweise eine Ausführungsform des Korrekturapparates
darrestellt.
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Die Abb. i, 2, 2a und q. sind schematische Darstellungen, die sich
auf die Korrektionsinethode beziehen.
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Abb. 3 stellt von oben gesehen den Korrektionsapparat mit gyroskopischem
Ablenkungsmesser dar.
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Abb. 5 ist ein Längsschnitt im Aufriß nach der Ebene X-X der Abb.
3.
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Abb. 6 stellt einen Zirkel dar, der zum t1 her tragen der Angaben
des Apparates auf die Karte dient.
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Abb. i ist ein Schema zur Erläuterung der graphischen Methode zur
Messung der Ablenkung.
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Abb.8 stellt das durch Beobachtung erhaltene Diagramm dar.
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In Abb. 9 ist eine Ausführungsart des graphischen Apparates mit- dem
gelenkigen Parallelogramm dargestellt, und Abb. io ist ein Schema zur Erläuterung
seiner Wirkungsweise.
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Abb. i i zeigt die Auswertung des durch den Ablenkungsmesser erhaltenen
Diagramms in dein in Abb. 3 dargestellten Apparat.
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Abb. 12 zeirit schematisch eine zweite Ausführungsform des graphischen
Apparates, der aus einer Dunkelkammer besteht.
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Abb. 13 ist ein Schema zur Erläuterung der graphischen Methode
für den Fall, daß die
Beobachtungen auf eine senkrechte Fläche aufgezeichnet
sind.
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In Abb. 14 ist diese senkrechte Fläche mit dem durch eine Beobachtung
erhaltenen Diagramm dargestellt.
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Die Abb. 15 und 16 stellen zwei graphische Apparate dar; bei dem einen
wird das gelenkige Parallelogramm, bei dem anderen die Dunkelkammer benutzt, um
das senkrechte Diagramm zu erhalten.
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Wenn man auf der Karte (Abb. i) nach Größe und Richtung die immer
bekannte Eigengeschwindigkeit 0-A des Fahrzeuges in ruhiger Luft bei bestimmter
Kompaßstellung, z. B. Norden, aufträgt, und man vom Punkt A aus in Größe und Richtung
die Geschwindigkeit A-B des Windes aufträgt, von der zunächst angenommen werden
soll, daß sie bestimmt ist, so hätte man auf der Karte in 0-B
nach Größe und
Richtung die Geschwindigkeit des Flugzeuges mit Bezug zur Erde. Der Winkel A-O-B
- a ist der Abtriftwinkel. Hat man umgekehrt die Eigengeschwindigkeit 0-A
(Abb. 2) aufgezeichnet und mißt den Abtriftwinkel a, so kann man die Gerade
0-B' ziehen, auf welcher bekanntlich der Endpunkt der Geraden liegen muß,
welche die Geschwindigkeit und die Richtung des Windes angibt. Wenn man diese erste
Messung der Abtrift gemacht hat, wobei das Flugzeug die Strecke 0-A am Kompaß nach
Norden fuhr, schlägt man eine neue Fahrtrichtung 0'-A ein, z. B. 1'ord 6o°
West, und wenn man dann eine neue Messung des Abtriftwinkels cä vornimmt, so erhält
man eine neue Gerade 0'-B", auf welcher ebenfalls der Endpunkt der Geraden
liegen muß, welche die Geschwindigkeit und die Richtung des Windes darstellt, wobei
angenommen sei, daß diese von einer Beobachtung bis zur anderen unverändert geblieben
seien. Infolgedessen ergibt sich der Punkt B als Schnittpunkt der beiden Geraden
0-B'
und 0'-B", und die Gerade A-B stellt die Geschwindigkeit des Windes
dar. Nachdem dieser Vektor A-B erhalten ist, hat man, um den einzuschlagenden Kielstrich
zu erhalten (damit der wirkliche Weg in bezug auf die Erde dem auf der Karte angezeichneten
entspricht), also Norden, wie im Beispiel angenommen, durch den Punkt B eine Gerade
B-0" zu ziehen, welche diese Richtung besitzt, d. h. parallel zu
A-0 und von ihrem Schnittpunkt 0" mit dein Umfang eines Kreises, dessen Mittelpunkt
A und dessen Halbmesser A-0 ist, zieht man die Gerade 0"-A, deren Orientierung
die im Kompaß einzuschlagende Bahn angibt, damit wirklich die Strecke
0"-B geflogen wird mit einem Ablenkungswinkel, der ä' für den herrschenden
Wind sei.
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Der in Abb-. 3 dargestellte Apparat gestattet eine leichte und schnelle
Anwendung dieser Methode. Er besteht aus einer Grundplatte i, die vor den Beobachter
gelegt wird. Auf dieser Grundplatte i ist eine gezahnte Scheibe 2 angebracht, die
sich um ihre Achse 3 drehen kann. Die Scheibe 2 ist mit einer Teilung versehen;
welche der Teilung des Kompasses entspricht. Die Scheibe trägt ein Tischchen 4.,
auf welchem man ein Blatt 5 mit Hilfe eines Rahmens 6 befestigen kann, welcher die
Ränder des Blattes festklemmt. Auf dem Blatt 5 ist ein Netz paralleler Linien gezogen.
Der Tisch 7 ist mit einem Einstellstrich versehen, und das mit Linien versehene
Papierblatt 5- wird derart am Tisch befestigt, daß seine Linien parallel zum Einstellstrich
7 laufen. Die Scheibe 2, welche sich vor einem festen Index 8, der in der Achse
des Fahrzeuges liegt, drehen kann, wird durch eine Schraube ohne Ende g gedreht,
welche durch eine biegsame Übertragung i o dieselben Verstellungen auf eine Wiederholungsscheibe
i i überträgt, welch letztere sich um ihren Mittelpunkt 12 auf einem Tischchen 13
vor einem Index 14 dreht. Diese Wiederholungsscheibe ist vor den Augen des Fahrers
neben dem Fahrtkompaß angebracht. In einem Punkt 15. des Tischchens i, und zwar
in derselben Längsebene wie der Mittelpunkt 3 und der Index 8, ist um eine senkrechte
Achse drehbar der Abtriftmesser 16 angebracht. Dies ist ein Visierapparat, der eine
senkrechte Visierebene 17 ergibt. Ein Lineal 18 ist mit dem Abtriftmesser 16 parallel
zur V isier ebene verbunden; seine innere Kante geht durch den Punkt 15 und verschiebt
sich gleichzeitig mit dem Abtriftmesser auf dem Blatt 5.
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Dieser Apparat wird in folgender Weise benutzt: Nimmt man an, daß
der einzuschlagende geographische Weg beispielsweise die Nordrichtung sei, die auf
der Karte durch die Gerade C-D (Abb. 4) dargestellt ist, so wird das Flugzeug seine
Fahrt beginnen, indem es auf dem Kompaß nach Norden steuert. Wirkt nun auf das Flugzeug
ein Wind von der Stärke V, so wird es in bezug auf die Erde den wirklichen Weg C-E
einschlagen. Das Papierblatt 5 war auf dein Tisch 4 derart befestigt worden, daß
sein System paralleler Linien nach der Anfangsrichtung 7 gerichtet war, und der
Tisch :4 war auf der mit Teilung versehenen Scheibe 2 derart befestigt, daß ihr
Anfangsrichtungszeichen 7 gegenüber der Teilung lag, welche dem geographischen beabsichtigten
Wege entsprach, also im gewählten Beispiel Norden.
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Die mit der Teilung versehene Scheibe 2, mittels deren der Beobachter
dem Fahrer auf der Wiederholungsscheibe ii die Marschbefehle gibt, ist immer wie
die Rose des Kompasses gerichtet, d. h. das Blatt 5 befindet sich
innner
im Raum richtig orientiert, so daß der Antangsrichtungsstrich ; und das letz paralleler
Linien nach dem geographischen Norden gerichtet sind.
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Während das Flugzeug die Strecke C-E (Abb. 4.) wirklich durchfliegt,
macht der Beobachter eine Messung des Abtriftwinkels a, indem er das Lineal 18 derart
richtet, daß ein sichtbarer Punkt der Erde in der Visierebene 1 7 des Abtriftinessers
16 erscheint. Er zieht dann auf dem Blatt 5 eine Linie I', welche der Linie
0-B' der Abb. 2 entspricht. Dann schlägt er eine Fahrtrichtung ein, welche
einem Kielstrich E-F ( Abb. d.) auf dein Kotspaß entspricht, die von der ersten
Fahrtrichtung C-I? deutlich verschieden ist, beispielsweise Nord 6o@ West, indem
er den entsprechenden Teilstrich der geteilten Scheibe 2 vor den Index 8 bringt,
wodurch dein Fahrer der entsprechende Befehl übermittelt wird.
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Indem er in diesem Kielstrich steuert, verfolgt er wegen des `'indes
ini @i erhältnis zur Erde die Bahn E-G. -Er macht jetzt eine zweite Bestimmung des
Abtriftwinkels ä und zieht auf dein Blatt 5 mit Hilfe des Lineals 18 die Gerade
I", «-elche der Geraden 0'-B" der theoretischen Abb. 2 entspricht. Die beiden
Geraden I' und 3" schneiden sich im Punkt i9 (Abb. 3). Dieser ergibt den
Endpunkt der Geraden, welche die Geschwindigkeit des Windes A-B darstellt, in einem
Maßstäbe, in dem die Eigengeschwindigkeit des Flugzeuges durch die Entfernung des
Mittelpunktes 3 vom Drehpunkt 15 des Abtriftmessers dargestellt ist. Uni die wahre
Kompaßrichtung zii bestimmen, die das Flugzeug einschlagen soll, d. h. Norden, genügt
es, die Schraube 9 zu drehen und die Anfangslinie ; der Teilscheibe und das Liniennetz
des Blattes 5 parallel zum Lineal i 8 zu gleicher Zeit einzustellen, in welcher
dieses Lineal durch den Punkt i9 geht. Diese Stellung ist in Abb. 3 dargestellt.
Der Winkel des am Kompaß einzuschlagenden Weges ist dann durch den Teilstrich des
Kreises 2, welcher sich vor dem Index 8 befindet, angegeben. Dieser Teilstrich wird
durch die Scheibe i i vor dem Index 14 wiederholt, und der Fahrer schlägt den neuen
ihm auf diese Weise angegebenen Weg am Kompaß ein, beispielsweise den Weg G-H (Abb.
d.). Diese Bahn im Kompaß läßt das Flugzeug in bezug auf die Erde einen Weg G-Is
fliegen, der parallel zu C-D, also nach Norden, gerichtet ist, d. b. den
richtigen Weg. Der Ablenkungswinkel für diese Bahn ist derjenige, welchen das Lineal
18 in der Stellung der Abb. 3 in bezug auf die Achse des Flugzeuges einschließt.
Der Beobachter muß von Zeit zu Zeit prüfen, daß der Ablenkungsmesser in dieser Stellung
gut dem wirklichen Ablenkungswinkel entspricht, und wenn er beobachtet, daß die
Ablenkung sich merklich verändert hat, wird er mit der oben beschriebenen Methode
neue Messungen vornehmen, um die neue im Kompaß einzuschlagende Richtung zu bestimmen,
so daß er bei neuen Windverhältnissen wieder den wirklichen, richtigen Weg einschlagen
kann.
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Der in Abb. 5 dargestellte 21,blenkungsinesser besteht aus einem Gehäuse
2o, das innen einen Zapfen 21 trägt, auf dem sich ein Kreisel 22 bekannter Art drehen
kann, welcher die Eigentümlichkeit aufweist, seine Achse stets senkrecht zu erhalten,
welches auch immer die Neigungen oder Bewegungen seiner Unterlage sein mögen. Die
Drehung dieses Kreisels wird beispielsweise in bekannter, in der Abbildung nicht
näher dargestellter Art durch Luftöffnungen im Gehäuse 2o bewirkt, durch welche
die Außenluft auf Führungen trifft, die an der Außenfläche des Gyroskops 22 angebracht
sind. Der L uftstrOin ist durch ein Rohr 23 bestimmt, das mit einem geeigneten Ansauger,
beispielsweise einem Venturirohr, in Verbindung steht und ein Vakuum im Gehäuse
2o erzeugt. Das Gyroskop 22 trägt einen Kollimator 2.1, der aus einer Linse 25 und
einem Spalt 26 besteht, welch letzterer in ihrem Brennpunkt liegt, so daß ein optisches
System gebildet ist, dessen Achse senkrecht zur Achse des Gcroskops steht, also
immer wagerecht ist, wenn das Gyroskop sich dreht. Dieses System wird durch eine
Lampe 27 beleuchtet, die im Brennpunkt einer von der Gehäusewand getragenen Linse
28 liegt. Auf der entgegengesetzten Seite dieser Gehäusewand, hinter einer Öffnung
29, befindet sich ein itn Schnitt fünfeckiges Prisma 30, das an der Gehäusewand
befestigt ist. Bei diesem an sich bekannten Prisma treten die Strahlen bei der Fläche
31 ein und treten nach zwei totalen Reflexionen an der Fläche 32 wieder in einer
zur Eintrittsrichtung genau senkrechten Richtung wieder aus.
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Die Wirkungsweise dieses Ablenkungsmessers ist folgende: Wenn der
Kreisel sich dreht, so bleibt seine Achse senkrecht. Die Strahlen, welche durch
den Kollimator 2.1 gehen, bilden andauernd in einer immer wagerecht bleibenden Ebene
ein Bild des Spaltes 2(). Das Lichtstrahlenbündel, welches durch die Öffnung 29
tritt, bildet beim Austritt aus dein fünfeckigen Prisma 3o das Bild des Spaltes
andauernd in einer Ebene ab, die immer gtnau senkrecht ist und deren senkrechte
Lage weder durch die Erschütterungen noch durch die Schlinger- und sonstigen Bewegungen
des Flugzeuges beeinflußt wird. Indern man bei 3 3 mit dein Auge das Lichtstrahlenbündel
beobachtet, sieht man eine vollkommen feststehende Leuchtlinie, die sich auf die
Erde
projiziert; die Erde wird gleichzeitig durch direkte Beobachtung
mit dem anderen Auge betrachtet. Unter diesen Verhältnissen ist es sehr leicht,
den Abtriftmesser so einzustellen, daß ein sichtbarer Punkt der Erde in der senkrechten
Visierebene gemäß dem leuchtenden Strich erscheint. Man erhält auf diese Weise eine
leichte und sehr genaue Messung des Abtriftwinkels,wenn das Flugzeug keine Schwankungen
macht.
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Das Lineal 18 ist mit einer Teilung nach Geschwindigkeiten versehen,
in welcher die Strecke 15-3 (0"-A) die Einheit darstellt. Der Punkt dieses
Lineals, auf welchen sich der Schnittpunkt i9 der beiden Geraden y und Y' projiziert,
gibt die Geschwindigkeit in bezug auf die Erde an, wenn als Einheit die Eigengeschwindigkeit
des Flugzeuges in ruhiger Luft gewählt wurde. Man erhält so den Koeffizienten, mit
dem man die Eigengeschwindigkeit (welche bekannt ist) multiplizieren muß, um die
Geschwindigkeit relativ zur Erde zu erhalten.
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Ein besonderer Zirkel (Abb.6) gestattet, sogleich auf die Karte, und
zwar sogleich in ihrem Maßstab, den in einer bestimmten Zeiteinheit durchflogenen
Weg einzutragen. Dieser Zirkel besteht aus zwei Schenkeln 35 und 36, die sich um
den Punkt 37 drehen können. Die Spitzen sind in den Schenkeln gleitbar und mit Teilung
39 versehen. Diese Teilung entspricht den verschiedenen Fluggeschwindigkeiten, die
das Flugzeug annehmen kann. Die jeweilige wirkliche Geschwindigkeit muß an dem Index
40 eingestellt werden. Ein Bogen 41, der an einem der Schenkel (z. B. 35) befestigt
ist, während der andere Schenkel einen Zeiger 42 trägt, ist mit einer Teilung versehen,
welche den Vergrößerungskoeffizienten, die durch das Lineal i8 gewonnen werden,
entspricht. Man erhält auf diese Weise sofort zwischen den Spitzen 43 und 44 des
entsprechend eingestellten Zirkels die Entfernung, welche, auf einer Karte von gegebenem
Maßstab, der wirklich durchflogenen Entfernung des Flugzeuges während der gewählten
Zeiteinheit entspricht.
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Die graphische Methode zur Messung eines Ablenkungswinkels und der
zu ihrer Ausführung dienende Apparat seien im folgenden beschrieben: Wenn man (Abb.
7) ein Flugzeug ioi betrachtet, das eine durch den Pfeil io2 dargestellte Eigengeschwindigkeit
besitzt und sich in Wirklichkeit gemäß der durch den Pfeil 103 dargestellten Geschwindigkeit
zufolge des Windes bewegt, und bestimmt man auf der Erde 10q. die Spur io5 der Projektion
-der Bahn des Flugzeuges, so wird diese Spur den wirklichen Weg des Flugzeuges in
bezug auf die Erde darstellen. Die Relativbewegung des Flugzeuges in bezug auf die
Erde ist dieselbe, als wenn das Flugzeug ioi unbeweglich im Raum wäre und die Erde
sich im umgekehrten Sinne gemäß der durch den Pfeil 103 dargestellten Geschwindigkeit
verschieben würde. Unter diesen Verhältnissen würde sich irgendein Punkt io6 der
Erde längs einer Linie verschieben, die zu dem Pfeil 103' parallel ist. Wenn
man daher diesen Punkt io6 vom Luftfahrzeug aus mit einer Visierlinie verfolgt und
die Spuren dieser Visierlinie auf einer wagerechten Fläche ioß im Flugzeug aufzeichnet,
so erhält man vom Punkt i o6' als Spur der ersten Visierung auf Tafel io8 eine Linie
iog parallel zur wirklichen Bahn des Flugzeuges in bezug auf die Erde. Welches auch
immer der gewählte Punkt sein mag, solange der Weg im Kompaß des Luftfahrzeuges
und der Wind sich nicht ändern, sind die Spuren der Visierlinie aller verschiedenen
Punkte der Erde auf der Tafel io8 parallele Linien. Der Winkel dieser Linien mit
der Achse des Flugzeuges, die durch den Pfeil io2 dargestellt ist, ist ein Maß für
den Ablenkungswinkel.
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In Wirklichkeit behält das Flugzeug keine unveränderliche Richtung
im Raum bei, da es zu schwierig ist, den Weg im Kompaß genau zu verfolgen; außerdem
macht es Schlinger- und andere Bewegungen, welche bewirken, daß die aufeinanderfolgenden
Visierlinien eines und desselben Punktes nicht in einer Ebene liegen, sondern von
dieser Ebene mehr oder weniger abweichen, je nach den zufälligen Bewegungen. Infolgedessen
wird die Spur iog der Visierlinie des Punktes roh auf der Beobachtungstafel io8
keine Gerade mehr sein, sondern eine Linie i i o, die unregelmäßig geschwungen ist,
wie es in Abb. 8 dargestellt ist. Trotzdem wird diese geschwungene Linie eine allgemeine
Richtung i i i aufweisen, die deutlich zu erkennen und die leicht einzuzeichnen
ist; sie wird genau - parallel zur wirklichen Geschwindigkeit des Flugzeuges in
bezug auf die Erde sein. Diese graphische Methode zur Messung des Ablenkungswinkels
vermeidet die zufälligen Fehlerquellen, indem sie den Mittelwert einer großen Anzahl
von Beobachtungen ergibt.
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Bei der ersten Ausführungsform eines Apparates zur Anwendung dieser
graphischen Methode (Abb. 9) ist der Apparat auf einem Fuß 112 senkrecht auf die
Tafel io8 gestellt, die, wie bereits erwähnt, wagerecht bei normalerTrimmlagedes
Fluges im Flugzeug liegt. Der Fuß 112 trägt ein wagerechtes Rohr 113, in welchem
sich die kleinere Seite 114 eines gelenkigen Parallelogrammes drehen kann, von dessen
anderen entgegengesetzten Seiten die eine i 15 eine Visierlinie und die andere 117
einen Bleistift trägt. Der Bleistift 117
stützt sich auf das Papierblatt
auf der Tafel io8. "Zufolge dieser Anordnung bleiben die beiden gegenüberliegenden
Seiten 115 und i 16 immer parallel, und die Visierlinie 115 kann in alle Richtungen
des Raumes eingestellt werden, so daß sie jeden Punkt anvisieren und verfolgen kann.
Verfolgt man mit dieser Visierlinie 115 (Abb. io) die Verschiebung eines Punktes
der Erde, so zeichnet der Stift 117 auf dem Papierblatt 1o8 eine Linie 111 auf,
die zur Linie 111' gleichgerichtet ist, welche die Verschiebungen des Punktes auf
der Erde in bezug auf das Flugzeug darstellte. Wenn man nun nacheinander mehrere
Punkte beobachtet, erhält man ein Diagramm wie das mit i o8' bezeichnete.
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Die Auswertung dieses Diagramines in dem Apparat nach Abb. 3 erfolgt
nach Abb. i i. Der Tisch 1o8 kann durch senkrechte '\"erschiebung zur Achse des
Flugzeuges von der Beobachtungsstellung unter dem Bleistift 11i der Abb.9 vorbeigeführt
«-erden in die in Abb. i i dargestellte Gebrauchsstellung. Wie hereits erläutert,
trägt der Wegkorrekturapparat 120 ein Lineal i2i. das zur Ausführung der erforderlichen
geometrischen Konstruktion dient. Dieses Lineal besitzt eine Verlängerung 122, die
sich über dem Blatt io8 verschieben kann; sie wird nach den gemessenen Abtriftwinkel
gerichtet. Hierzu genügt es, sie mit der mittleren Richtung der ge-
wellten
Linie zusammenfallen zu lassen.
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In Abb. 12 ist eine zweite Ausführungsform (des graphischen Ablenkungsmessers
dargestellt. Er besteht aus einer Dunkelkammer 123, die ein Objektiv oder eine Öffnung
i2-und einen wagerechten Schirm 125 besitzt, wenn das Flugzeug in normaler Tritninlage
fliegt. Ein Punkt der Erde 126 bildet sein Bild bei 126' ab, und wenn seine relative
Verschiebung ihn nach 127 gebracht hat, hat sich sein Bild nach 127' verschoben.
Hat inan auf dem Schirm 125 alle Stellungen dieses Bildes eingezeichnet. so erhält
man eine sinusartige Kurve wie in Abb. B.
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Die Aufzeichnung der beobachteten Kurven kann auch auf einer senkrechten
Tafel erfolgen, die senkrecht zur Achse des Flugzeuges steht. Für diesen Fall gilt
die Anordnung nach Abb. 13. Das Flugzeug 128 verschiebe sich über der Erde 129.
Die wirkliche Relativverschiebung erfolge gemäß der Linie 130. Beobachtet man die
Relativverschiebungen eines Punktes 131 und überträgt man die Richtung der Visierlinie
auf eine senkrechte Tafel 132, die vom Flugzeug getragen wird und senkrecht zu seiner
Achse steht, so erhält man bei 132' die Spur der Visierung 128-131. Verschiebt
sich der Punkt 131 auf einer Linie parallel zu 130, so verschiebt sich sein Bild
132' auf der Tafel 132 nach einer Geraden, die durch den Fluchtpunkt 133
der Richtung 130 geht. Dieser Fluchtpunkt wird bekanntlich bestimmt durch
eine Gerade, die durch den Beobachtungspunkt 128 geht und parallel zur wirklichen
Verschiebung 130 des Flugzeuges in bezug auf die Erde ist. Dieser Fluchtpunkt liegt
ebenfalls auf der Horizontlinie 134 des Beobachtungspunktes 128. Es genügt daher,
den Schnittpunkt der auf der Tafel 132 während des Visierens des Punktes 131 gezogenen
Linie mit der Horizontlinie 134 zu nehmen, um den Fluchtpunkt 133 zu erhalten und
um die Fluchtlinie 128-133 ziehen züi können und ihren Winkel mit der Achse des
Flugzeuges, also den Abtriftwinkel, messen zu können. Beobachtet man nacheinander
mehrere Punkte 131-135 usf. (Abb. 13), so erhält man mehrere Spuren auf der Tafel
132, die sich alle in einem und demselben Punkt der Horizontlinie 134 schneiden
müssen. Man kann so eine mittlere Stellung wählen, wenn die Übereinstimmung nicht
genau ist. Diese :Methode der Beobachtung auf senkrechter Tafel kann gewählt werden,
wenn die unter dem Flugzeug liegenden Punkte der Erde aus irgendeinem Grunde, z.
B. durch ZVolken, nicht sichtbar sind, wenn aber der Horizont frei ist und beobachtet
werden kann. Was den Einfluß der zufälligen Bewegungen des Flugzeuges auf das graphische
Ergebnis der Beobachtung anbetrifft, so gilt hier (las oben gelegentlich fier Erläuterung
der graphischen Ergebnisse auf der wagerechten Tafel gesagte. -Man erhält demgemäß
(Abb. 14) auf der Tafel 132 eine Anzahl sinusähnlicher Linien 136, deren mittlere
Richtung nach dem Fluchtpunkt 133 läuft, der auf der Horizontlinie 134 liegt. Die
Entfernung dieses Punktes 133 von der Längsebene des Flugzeuges, die durch den Beobachtungspunkt
läuft und deren Spur bei 137 liegt, ergibt das -Maß für den Abtriftwinkel. Die senkrechte
Tafel 132 kann sowohl vor als auch hinter dein Beobachter angeordnet sein. 1ni ersten
Falle gehen die aufeinanderfolgen-(len Punkte einer und derselben Beobachtung unter
die Horizontlinie 13d., im anderen Falle nähern sie sich ihr und steigen an.
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In dein in Abb. 15 dargestellten Apparat ist auf dem Brett 120, welches
die obenerwähnten Teile trägt, eine Säule 138 angebracht, auf welcher um eine wagerechte
Achse, die senkrecht zur Längsebene des Flugzeuges liegt, bei 139 drehbar ein gelenkiges
Parallelograinin angebracht ist, dessen obere Seite 1.10 finit einer Visierlinie
versehen ist und dessen untere Seite 141 einen Schreibstift 142 trägt. Man zeichnet
auf der Tafel 132 die Beobachtungskurven auf, als die sich die sinusartigen Linien
136 ergeben. Ihre mittleren Richtungen schneiden sich im Fluchtpunkt 133
auf
der Horizontlinie 134. Die Bewegung, welche die Schreibstiftspitze zum Punkt 133
zu führen strebt, verschiebt das Lineal 121 parallel, das demgemäß nach dem Ablenkungswinkel
gerichtet ist, so daß man unmittelbar die, erforderlichen geometrischen Konstruktionen
ausführen kann.
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In dem in Abb. 16 dargestellten Apparat wird das Bild auf einem senkrechten
Schirm 143 aufgenommen, der eine Wand der Dunkelkammer 144 bildet. Wenn der Fluchtpunkt
133,-wie oben angegeben, erhalten ist, genügt es, das Lineal i2o an den Fuß der
Senkrechten zu führen, die durch den Punkt 133 läuft, um die erforderlichen geometrischen
Konstruktionen auszuführen.
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Der vom Flugzeug getragene Schirm, auf welchem die graphischen Ergebnisse
der Visierungen aufgezeichnet werden, könnte auch eine andere Lage im Raum als die
wagerechte oder senkrechte erhalten. Aus jeder Lage könnte man aus dem Bilde den
Ablenkungswinkel ableiten, aber die Konstruktion ist in den beiden oben näher beschriebenen
Fällen besonders einfach.