DE376124C

DE376124C - Einrichtung zur Bestimmung der Abtrift und Verbesserung des Kompasskurses bei Luftfahrzeugen

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Publication number: DE376124C
Application number: DEP42212D
Authority: DE
Original assignee: Individual
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Publication date: 1923-05-24

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In den Abbildungen ist beispielsweise eine Ausführungsform des Korrekturapparates darrestellt.
Die Abb. i, 2, 2a und q. sind schematische Darstellungen, die sich auf die Korrektionsinethode beziehen.
Abb. 3 stellt von oben gesehen den Korrektionsapparat mit gyroskopischem Ablenkungsmesser dar.
Abb. 5 ist ein Längsschnitt im Aufriß nach der Ebene X-X der Abb. 3.
Abb. 6 stellt einen Zirkel dar, der zum t1 her tragen der Angaben des Apparates auf die Karte dient.
Abb. i ist ein Schema zur Erläuterung der graphischen Methode zur Messung der Ablenkung.
Abb.8 stellt das durch Beobachtung erhaltene Diagramm dar.
In Abb. 9 ist eine Ausführungsart des graphischen Apparates mit- dem gelenkigen Parallelogramm dargestellt, und Abb. io ist ein Schema zur Erläuterung seiner Wirkungsweise.
Abb. i i zeigt die Auswertung des durch den Ablenkungsmesser erhaltenen Diagramms in dein in Abb. 3 dargestellten Apparat.
Abb. 12 zeirit schematisch eine zweite Ausführungsform des graphischen Apparates, der aus einer Dunkelkammer besteht.
Abb. 13 ist ein Schema zur Erläuterung der graphischen Methode für den Fall, daß die Beobachtungen auf eine senkrechte Fläche aufgezeichnet sind.
In Abb. 14 ist diese senkrechte Fläche mit dem durch eine Beobachtung erhaltenen Diagramm dargestellt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

PATENT-ANsPRÜCHE: i. Einrichtung zur Bestimmung der Abtrift und Verbesserung des Kompaßkurses bei Luftfahrzeugen unter Benutzung der auf einer Karte eingetragenen Geschwindigkeitsdreiecke, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die ein Blatt (5 in Abb. 3) der im Kompaß eingestellten Richtung entsprechend dreht, in Verbindung mit einem um eine senkrechte, der Blattachse (A) parallelen Achse (15) drehbaren Abtriftmesser (16), der einen parallel zu seiner Visierebene über dem Blatt (5) verschiebbaren Arm (18) trägt.
2. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nvecks Erreichung einer kontinuierlichen Orientierung des zur graphischen Aufzeichnung dienenden Blattes (5) gemäß der vom Kompaß angezeigten Wege das in bekannter Weise mit einem Netz paralleler Linien versehene Blatt (5) auf einer dem Kompaß entsprechend geteilten Scheibe (2) angebracht ist und sein Liniennetz gemäß der jeweils einzuschlagenden geographischen Richtung auf der Scheibe (2) einstellbar ist, welch letztere in ihrer Stellung vor dem Beobachter als Wiederholer für einen Befehlübermittler (io, ii) dient, durch welchen der Beobachter dem Führer den einzuschlagenden Weg angibt, so daß, wenn der Führer genau dem ihm angegebenen Weg folgt, das Blatt (5) im Raum richtig orientiert ist.
3. Ausführungsform nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriftmesser aus einem von einem Kreisel (22 in Abb. 5) mit senkrechter Achse getragenen Kollimatorrohr (24) mit einer zur Kreiselachse senkrechten Achse besteht, dessen Gehäuse (2o) auf der einen Seite eine Beleuchtungseinrichtung (27) und auf der anderen Seite ein im Schnitt fünfeckiges Prisma (3o) trägt, welches die Lichtstrahlen senkrecht zur Eintrittsrichtung austreten läßt.
4. Vorrichtung zur graphischen Messung des Ablenkungswinkels für den Apparat zur Korrektion der Bahn in der Luft nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Mittel, vermöge deren auf einem im Flugzeug angebrachten Papierblatt (io8) selbsttätig die Spuren der aufeinanderfolgenden Visierungen eines und desselben Punktes der Erde mit Hilfe einer Visiervorrichtung (115) aufgezeichnet werden, so daß aus der so erhaltenen sinusförmigen Linie die mittlere Richtung der Verschiebung des Flugzeuges in bezug auf die Erde ermittelt werden kann.
5. Ausführungsform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur graphischen Aufnahme eine wagerechte (io8 in Abb. 9) oder eine senkrechte Tafel (132, Abb. 15) vorgesehen ist, die senkrecht zur Achse des Flugzeuges gehalten ist.
6. Ausführungsform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein gelenkiges Parallelogramm um eine seiner Seiten wagerecht (113, Abb. 9) oder senkrecht (138, Abb. 15) drehbar und außerdem derart eingerichtet ist, daß von zwei gegenüberliegenden Seiten die eine eine Visierlini@e upd die andere einen Schreibstift trägt, der sich auf der Tafel verschiebt, auf welcher das Bild der Linie entstehen soll.
7. Ausführungsform nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine optische Einrichtung, z. B. eine Dunkelkammer (114, Abb.16), welche derart angeordnet ist, daß sie von dem beobachteten Punkt der Erde ein Bild liefert, dessen Verschiebungen auf der Tafel den Relativverschiebungen des Punktes in bezug auf das Flugzeug entsprechen.