DE429132C

DE429132C - Measuring device for aircraft

Info

Publication number: DE429132C
Application number: DEW65046D
Authority: DE
Original assignee: ALBERT WIGAND DR
Current assignee: ALBERT WIGAND DR
Priority date: 1923-12-11
Filing date: 1923-12-11
Publication date: 1926-12-24

Description

bleßgerät für Luftfahrzeuge. Der Luftfahrzeugbau bedarf zur Prüfung der Flugleistung von Flugzeugen und Luftschiffen eines Meßgeräts zur Bestimmung der Luftdichte. Denn die Vervollkommnung der Luftfahrzeuge und ihre amtliche Bewertung bei der Abnahme wie auch die sportliche Beurteilung von Rekorden hat zur Voraussetzung eine einwandfreie Prüfung:der Flug" leistungen, die sich auf zuverlässige Angaben über das Verhalten der Luftdichte während des Fluges beziehen muß.bleeding device for aircraft. The aircraft construction requires examination the flight performance of airplanes and airships of a measuring device for determination the air density. Because the improvement of the aircraft and their official evaluation in the acceptance as well as the sporting assessment of records is a prerequisite a flawless test: the flight performance based on reliable information must refer to the behavior of the air density during flight.

Ebenso braucht man zur Berücksichtigung der meteorologischen Tageseinflüsse beim artilleristischen Schießen zuverlässige Angaben über die Luftdichte für sämtliche Höhen der Geschoßbahn. Hierzu sind Flugzeugaufstiege mit Luftdichtemeßgeräten ein geeignetes Mittel. Für beide Anwendungsgebiete wurden bisher zur Bestimmung der Luftdichte mit Erfolg Metecrographen verwendet, d. h. Meßgeräte, die den Höhenverlauf von Luftdruck und Lufttemperatur gleichzeitig aufschreiben und so indirekt die Werte der Luftdichte für die betreffenden Höhen zu berechnen gestatten. Einem solchen indirekten Verfahren vorzuziehen ist aber eine Methode zur direkten Messung der Luftdichte. Ein befriedigendes Gerät zur unmittelbaren Anzeige der Luftdichte während des Fluges liegt noch nicht vor. Die bisher versuchten Konstruktionen für ein solches Meßgerät haben den Nachteil, daß die angezeigte Luftdichte bei schnellen Höhenänderungen der wirklichen Luftdichte zu langsam folgt. Eine beträchtliche Trägheit der Anzeige macht aber das Gerät für den beabsichtigten Z-weck unbrauchbar, weil man verlangen muß, daß der richtige Wert der Luftdichte ohne Nachhinken angezeigt wird.Likewise, in order to take into account the daily meteorological influences during artillery shooting, reliable information about the air density for all heights of the projectile trajectory is required. For this purpose, aircraft ascents with air density measuring devices are a suitable means. Metecrographs have so far been used successfully to determine the air density for both areas of application, i. H. Measuring devices that simultaneously record the altitude profile of air pressure and air temperature and thus indirectly allow the values of the air density to be calculated for the relevant altitudes. A method for direct measurement of the air density is preferable to such an indirect method. A satisfactory device for the direct display of the air density during the flight is not yet available. The previously attempted constructions for such a measuring device have the disadvantage that the indicated air density follows the real air density too slowly with rapid changes in altitude. However, a considerable inertia of the display makes the device unusable for the intended purpose, because it must be required that the correct value of the air density is displayed without lagging.

Das neue Konstruktionsprinzip der Erfindung gestattet mit den nach ihm gebauten Geräten eine direkte und praktisch trägheitsfreie Anzeige der Luftdichte während des Fluges. Die theoretische Grundlage dieses Prinzips ist die aus der Zustandsgleichung der Gase sich ergebende Formel für die Luftdichte d als Funktion des Luftdruckes b und der absoluten TemperattirT: Mißt man b in -Millimeter Ottecksilbersäule, T in Zentigraden absoluter fählung und d in Kilograininktil)i1,meter, so hat die Konstante den Wert o,465.The new construction principle of the invention allows with the devices built according to it a direct and practically inertia-free display of the air density during flight. The theoretical basis of this principle is the formula for the air density d as a function of the air pressure b and the absolute temperature resulting from the equation of state of the gases: If one measures b in -mmillimeters, T in centigrades of absolute count and d in kilograininctile) i1, meter, the constant has the value 0.465.

Bei getrennter Aufzeichnung der zeitlich zusammengehörigen Werte von b und T mit Meteorographen der üblichen Art kann man nach dieser Formel d indirekt berechnen oder durch graphische Auswertung gewinnen.If the temporally related values of b and T are recorded separately using meteorographs of the usual type, d can be calculated indirectly using this formula or obtained through graphic evaluation.

Zur direkten Anzeige von d aber gelangt man, wenn in dem Meßgerät das Barometer mit dem Thermometer so korribiniert wird, (laß sich die relativen Änderungen von 1) und T subtrahieren.A direct display of d, however, is obtained when the barometer in the measuring device is corribed with the thermometer in such a way (let the relative changes in 1) and T subtract.

Die praktische Ausführung dieses Gedankens geschieht zweckmäßig durch Verwendung logarithmischer Hebelwerke und Skalen. Durch Logarithmieren der Formel erhält man: 1- d = lg, 0,46## + lg b - lg 7'. The practical implementation of this idea is expediently done by using logarithmic levers and scales. By taking the logarithm of the formula you get: 1- d = lg, 0.46 ## + lg b - lg 7 '.

Läßt man also den b- und den T-Zeiger sich nicht, wie es in der Regel angenähert geschieht, proportional den absoluten Änderungen von b und T bewegen, sondern proportional den Logarithmen von b und T, und schaltet man diese beiden Bewegungen gegenläufig, so kann man auf logarithmischer Skala unmittelbar die Luftdichte d zur Anzeige bringen.So if one does not let the b- and T-pointer move proportionally to the absolute changes in b and T, as is usually done approximately, but proportionally to the logarithms of b and T, and if these two movements are switched in opposite directions, so the air density d can be displayed directly on a logarithmic scale.

Beispiele für die Verw-andlung der linearen Bewegung eines 'Meßkörpers in logarithmische Anzeige dieser Bewegung sind aus den Höhenmessern und Höhenschreibern für Luftfahrzeuge bekannt, bei denen der Meßkörper einen der Luftdruckänderung proportionalen Weg macht, während infolge der Einschaltung eines logarithmischen Hebelwerks der Zeiger den Logarithmus des Luftdrucks. also die Höhe, anzeigt.Examples for the transformation of the linear movement of a measuring body in logarithmic display of this movement are from the altimeters and altimeters known for aircraft in which the measuring body is proportional to the change in air pressure Makes way, while as a result of the inclusion of a logarithmic lever mechanism the Pointer the logarithm of the air pressure. so the height, indicates.

Für die Ausführung von direkten Luftdichtemeßgeräten nach dem Prinzip der subtraktiven Kombination von Barometer und Thermometer kommen insgesamt acht Typen in Betracht, die sich gemäß der nachstehenden Systematik auf zwei Gruppen mit je zwei Untergruppen verteilen; jede dieser vier 'Untergruppen enthält ein Zeigerinstrument (Luftdichteiliesser) und ein Registrierinstrumetit (Luftdichteschreiber), je nachdem die Anzeige der Luftdichte subjektiv mit Zeiger auf Skala oder objektiv mit Schreibfeder auf durch Uhrwerk angetriebener Trommel (Schreibband# erfolgt.For the implementation of direct air density measuring devices according to the principle of the subtractive combination of barometer and thermometer, a total of eight types come into consideration, which are divided into two groups, each with two subgroups, according to the following systematics; Each of these four sub-groups contains a pointer instrument (airtightness meter) and a recording instrument (airtightness recorder), depending on whether the air density is displayed subjectively with a pointer on a scale or objectively with a pen on a clock-driven drum (writing tape #.

1. Gruppe-. Barometer und Thermometer fest montiert, d-Skala verschiebbar. 1st group-. Fixed barometer and thermometer, adjustable d-scale.

i. Untergruppe: d-Skala mit dem beweglichen Ende des Barometers verschiebbar. :2. Untergruppe: d-Skala mit dem beweglichen Ende des Thermometers verschiebbar. 11. Gruppe: d#Skala fest montiert, vom Barometer und Thermometer das eine auf dem beweglichen Ende des fest montierten andern befestigt.i. Subgroup: D-scale can be moved with the movable end of the barometer. : 2. Subgroup: D-scale can be moved with the movable end of the thermometer. 11th group: d # scale firmly mounted, one of the barometer and thermometer attached to the movable end of the firmly mounted other.

i. Untergruppe: Barometer fest, Thermoineter verschiebbar.i. Subgroup: fixed barometer, movable thermometer.

2. Untergruppe: Thermometer fest, Baroinvter verschiehbar, Bei allen diesen Meßgeräten kann neben der Luftdichte gleichzeitig auch der Luftdruck und die Lufttemperatur angezeigt werden oder auch nur eins dieser beiden Elemente. Für Fluggleistungsbestimmungen beispielsweise ist die gemeinsame Anzeige von Luftdichte und Luftdruck von besonderern Vorteil.2nd subgroup: Thermometer fixed, Baroinvter moveable, for all In addition to the air density, these measuring devices can also measure the air pressure and the air temperature can be displayed or just one of these two elements. For Flight performance determinations, for example, is the common indication of air density and air pressure of particular advantage.

Ferner ist es möglich, nach demselben Prinzip in verschiedenen Ausführungsformen mit Vereinfachungen ein Luftdichtestatoskop zu bauen, d. h. ein Gerät, welches nur Veränderungen der Luftdichte anzeigt und so dem Flieger das Einhalten einer Schicht mit konstanterLuftdichte erleichtert.Furthermore, it is possible to build an air density statoscope according to the same principle in different embodiments with simplifications, i. H. a device that only shows changes in the air density and thus makes it easier for the aircraft to maintain a shift with constant air density.

Im folgenden seien zunächst zwei Ausführungsformen der acht aufgezählten Typen näher beschrieben, nämlich ein Luftdichteinesser nach Gruppe I, Untergruppe :2 (Abb. i), und ein Luftdichteschreiber nach Gruppe II, Untergruppe i (Abb. 2).In the following, two embodiments of the eight types listed are described in more detail, namely an airtightness recorder according to group I, subgroup: 2 (Fig. I), and an airtightness recorder according to group II, subgroup i (Fig. 2).

Als Temperaturmeßkörper 1 wird eine Bimetallspirale benutzt, die sich wegen sehr geringer Trägheit und weitgehender Unempfindlichkeit gegen Erschütterungen bei beträchtlicher Meßempfindlichkeit und Einstellkraft für Flugzeugmeßgeräte bewährt hat. Sie sitzt zum Zwecke äußerst intensiver Belüftung durch den Fahrtwind in einem besonderen Teile des Gehäuses, derart, daß Hebelwerk und Anzeigewerk dem kräftigen Ventilationsstrom nicht ausgesetzt sind.A bimetallic spiral is used as the temperature measuring body 1 , which has proven itself due to its very low inertia and extensive insensitivity to vibrations with considerable measuring sensitivity and setting force for aircraft measuring devices. For the purpose of extremely intensive ventilation by the airstream, it sits in a special part of the housing in such a way that the lever mechanism and indicator mechanism are not exposed to the strong ventilation current.

Als Druckmeßkörper b dienen erprobte Alieroiddosen oder auch Röhrenfedern mit verschwindend kleiner elastischer Nachwirkung und äußerst geringer Temperaturempfindlichkeit. Die logarithmischen Hebelwerke h sind in den Zeichnungen durch diagonal durchkreuzte Quadrate angedeutet.Tried and tested alieroid cans or tubular springs with negligibly small elastic aftereffects and extremely low temperature sensitivity are used as the pressure measuring body b. The logarithmic lever mechanisms h are indicated in the drawings by diagonally crossed squares.

Der Luftdichtemesser der Abb. i ist ein Zeigeriii#;trtirnent mit konzentrischen Kreis skalen für Dichte, Temperatur und Druck. Aneroidb und Bimetallspiralet sitzen genieinsain auf einem starren Trägerrahmen. Die Bewegung ihrer freien Enden wird durch die logarithinischen Hebelwerke li auf zwei ineinandergesteckte, unabhängig drehbare Achsen so übertragen, daß diese sich bei Zu.-nahme des Luftdruckes und der Lufttemperatur gegenläufig drehen. Die Pfeilspitzen an den Hebehverken geben die Bewegungsrichtung bei Zunahme des Druckes u#d cier Temperatur an. Die hohle Thermometerachse trägt eine Scheibe, auf deren Rand die logaiithinische Luftdichteskala aufgetragen ist und die mit einem nach außen gerichteten, kurzen Zeiger auf der festen logarithmischen Temperaturskala spielt. Die Baronieterachse trägt einen langen Zeiger, der über die t-Scheibe hin auf der außerhalb der t-Skala befindlichen festen logarithmischen 1)-Skala spielt und am Rande der t-Scheibe über der d-Skala eine Aussparung mit Fadenmarke besitzt. Die Pfeile auf den drei Skalen geben Z, die Richtung der zunehmenden Werte an. Die 1.7unktion des Gerätes ist so, daß die Fadeninarke des 1)-Zeigers auf der mit dem t-Zeiger bewegten 1-Skala die Luftdichte anzeigt, während zugleich auf den beiden äußeren Skalen Luftternperatur und Luftdruck angezeigt werden.The air density meter in Fig. I is a pointer with concentric circular scales for density, temperature and pressure. Aneroidb and bimetallic spiral sit ingeniously on a rigid support frame. The movement of its free ends is transmitted by the logarithinic lever works li to two nested, independently rotatable axes in such a way that they rotate in opposite directions when the air pressure and air temperature increase. The arrowheads on the lifting claws indicate the direction of movement when the pressure and temperature increase. The hollow thermometer axis carries a disk on the edge of which the logarithmic air density scale is applied and which plays with a short pointer pointing outwards on the fixed logarithmic temperature scale. The baronite axis carries a long pointer that plays over the t-disk on the fixed logarithmic 1) scale outside the t-scale and has a recess with a thread mark on the edge of the t-disk above the d-scale. The arrows on the three scales indicate Z, the direction of the increasing values. The function of the device is such that the thread mark of the 1) pointer shows the air density on the 1-scale moved with the t-pointer, while air temperature and air pressure are displayed at the same time on the two outer scales.

Der Luftdichieschreiber der Abb. 2 ist ein Registrierinstrument mit Koordinaten für die Aufzeichnung des zeitlichen Verlaufs der Luftdichte und des Luftdrucks auf gemeinsamer Uhrtrommel. Ein starrer Trägerrahmen trägt (las Uhrwerk it mit der doppelt gelagerten Schreibtroinmel tr Z, 21 ' und (las Alieroid 1). Das innere Ende der Binietallspirale f sitzt mit logarithinischer Hebelfibertragungh auf dein beweglichen Ende des Aneroids, so (laß sich die Spirale als Ganze.,; mit der Bewegun- des Aneroids verschiebt. Das äußere Ende der Spirale führt über (las logaritlimische Hebelwerk h. zum Schreibhebel, welcher auf der Trommel die Luftdichte anzeigt. Die Bewegungen von el Barometer und Thermometer bei Zunahme von Druck und Temperatur sind entgegen-"esetzl gerichtet, wie die Pfeilspitzen an den Hebelwerken andeuten. Ein Schreibhebel für die gleichzeitige Aufzeichnung des Druck-es auf derselben Trommel ist an (las logarithinische Hebelwerk des Barometers angeschlossen. Will man auch die Temperatur anzeigen lassen, was aber auf derselben Trommel nicht direkt möglich ist, so wird die Skala dafür mit dem Druckschreibhebel fest und der Zeiger an den Dichteschreibhebel angeschlossen. Aus der Anordnung der Schreibhebel, die oben auf de,-Trommel aufliegen, ergibt sich geradlinige Hebelführung (an Stelle der sonst üblichen bogenföriiiigen), was für die Meßgenauigkeit und Bequemlichkeit der Auswertung von Vorteil ist.The air density recorder in Fig. 2 is a recording instrument with coordinates for recording the time course of air density and air pressure on a common clock drum. A rigid support frame carries (read clockwork with the double-bearing writing drum tr Z, 21 ' and (read Alieroid 1). The inner end of the binietal spiral f sits with logarithinic lever transmissionh on your movable end of the aneroid, so (let the spiral as a whole .,; with the movement of the aneroids. The outer end of the spiral leads over (the logarithmic lever mechanism, i.e. to the writing lever, which indicates the air density on the drum. The movements of the barometer and thermometer with an increase in pressure and temperature are opposite - "esetzl directed, as indicated by the arrowheads on the lever mechanisms. A writing lever for the simultaneous recording of the pressure on the same drum is connected to (read logarithinical lever mechanism of the barometer. If you want to display the temperature, but not on the same drum directly possible, the scale is fixed with the pressure writing lever and the pointer is connected to the density writing lever en. The arrangement of the writing levers, which rest on top of the drum, results in a straight lever guidance (instead of the usual arcuate one), which is advantageous for the measurement accuracy and the convenience of the evaluation.

Die anderen sechs Typen des direkten Luftdichtemeßgeräts werden mit sinngemäßen Änderungen in der Anordnung unter Zuun delegung der systematischen Übersicht ausgeführt. Beispielsweise ist bei dem Registrierinstrunient der Gruppe 1, Untergruppe i, die mit der Dichteskala versehene Uhrtrommel samt Triebwerk so an das logarithmische Hebelwerk des fest montierten Barometers angeschlossen, daß die Trommel durch die Bewegung des Barometers um eine senkrecht zu ihrer Eigenachse stehende Drehachse bewegt wird, Uni die gleiche Drehachse, jedoch unabhängig von der Trommel. bewegt, sich der Zeiger des logarithinischen Thermometerhebelwerks und schreibt auf der Trommel die Dichte auf. Besser für die Ausführung ist statt der Trommel, die sehr u oßen Umfang haben müßte, ein ebenes Re-,Ir gistrierband, das über zwei Rollen läuft, deren eine das Triebwerk enthält. Die gleichzeitige Aufzeichnung des Luftdrucks auf demselben Re-istrierstreifen -eschieht durch Z, ZD einen unabhängig von Barometer und Trommel fest montierten Schreibhebel. Die Temperatur kann man außerhalb der Trommel auf einer festen Skala durch eine Verlängerung am Zeiger des Thermometers anzeigen lassen.The other six types of the direct air density meter are carried out with appropriate changes in the arrangement with the addition of the systematic overview. For example, in the case of the registration instrument of group 1, subgroup i, the clock drum provided with the density scale, including the drive mechanism, is connected to the logarithmic lever mechanism of the fixed barometer in such a way that the movement of the barometer moves the drum around an axis of rotation perpendicular to its own axis, Uni has the same axis of rotation, but independent of the drum. moves, the pointer of the logarithinic thermometer lever mechanism and writes the density on the drum. Better for the embodiment, instead of the drum, the very variables u circumference would have a planar gistrierband Re, Ir, which runs over two rollers, one of which contains the engine. The simultaneous recording of the air pressure on the same re-straightening strip is done through Z, ZD, a writing lever that is permanently mounted independently of the barometer and drum. The temperature can be displayed outside the drum on a fixed scale through an extension on the pointer of the thermometer.

Claims

PATENT CLAIM1 '. Measuring device for aircraft, characterized by Cre, that those associated with a barometer and a thermometer, the logarithm indicating pointer mechanisms are coupled to one another in opposite directions in such a way that the difference the logarithms from the barometer and thermometer readings on a logarithmic scale directly is displayed and recorded if necessary, making the immediate display or recording of the air (clearances is made possible.