DE431152C - Verfahren und Einrichtung zur Messung des Abstandes von der Erdoberflaeche bei Luftfahrzeugen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur lnessung des Abstandes von der Erdoberfläche bei Luftfahrzeugen. Jedes Luftfahrzeug bzw. jeder elektrisch leitende Teil eines solchen besitzt in der Luft gegenüber dem Erdboden eine gewisse elektrostatische Kapazität, die vom Abstand des betreffenden Teiles vom Erdboden unmittelbar abhängig ist. Diese Kapazität würde sonach als Maß für den Abstand des Luftfahrzeuges vom Erdboden benutzt werden können, wenn es möglich wäre, dieselbe zu messen. Eine unmittelbare Messung wäre nur denkbar, wenn man eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Luftfahrzeug und Erdboden zur Verfügung hätte, was aber natürlich nicht möglich ist. Nach der Erfindung ergibt sich jedoch eine Möglichkeit der Abstandsmessung, die im folgenden näher beschrieben werden soll.
• Bringt man an dem Luftfahrzeug mehrere voneinander isolierte, elektrisch leitende Körper an, so besitzen diese gegeneinander eine gewisse Kapazität, außerdem aber auch eine Kapazität gegenüber dem Erdboden, die vom Abstand dieser Körper vom Erdboden abhängig ist. Daraus ergibt sich, daß die Gesamtkapazität durch den Abstand von der Erdoberfläche mitbestimmt ist, so daß die Größe dieser Gesamtkapazität ein Maß für den Abstand des Luftfahrzeuges vom Erdboden darstellt und durch Messung dieser Kapazität auch dieser Abstand bestimmt werden kann.
• Ein besonders zweckmäßiges Verfahren zur Messung dieser Kapazität besteht darin, die die Kapazität bestimmenden elektrischen Leiter in einen Schwingungskreis einzuschalten und dessen Frequenz, die ein Maß für die Kapazität und dadurch für den Abstand vom Erdboden ist, zu messen. Die Messung dex Frequenz kann nach bekannten Verfahren erfolgen, besonders vorteilhaft nach dem Schwebungsverfahren, also durch Überlagerung einer Welle bekannter Frequenz.
• Eine für derartige Frequenzmessungen besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn mit dem die Meßkapazitäten enthaltenden Schwingungskreise ein zweiter Schwingungskreis gekoppelt ist, der eine bewegbare Frequenzänderungsvorrichtung enthält. In diesem Fall kann im zweiten Schwingungskreis Resonanz zu jeder durch den jeweiligen Erdabstand bestimmten Frequenz des ersten Schwingungskreises herbeigeführt werden. Zur Anzeige der Resonanz kann beispielsweise eine Glimmlampe dienen; die Stellung der Frequenzänderungsvorrichtung im Augenblick der Resonanz gibt dann ein Maß für die Meßkapazität, also auch für den Abstand von der Erdoberfläche.
• Die Frequenzänderungsvorrichtung ist vorteilhaft als Variometer oder Drehkondensator ausgebildet und mit dem Resonanzanzeiger, z. B. Glimmlampe, so zusammengebaut, daß beide Vorrichtungen mit einem Blick überschaut «-erden können, also beim Aufleuchten der Glimmlampe die zugehörige Stellung der Frequenzände.rungsvorrichtung leicht ersehbar ist. Hierbei kann die Glimmlampe selbst Bestandteil der Anzeigevorrichtung sein, entweder indem ein vom Licht der feststehenden Glimmlampe getroffener Schlitz in einer zusammen mit dem bewegbaren Teil (Drehkondensator o. dgl.) sich bewegenden Scheibe als Lichtzeiger dient oder indem die mit dem bewegbaren Teil verbundene Glimmlampe selbst den Lichtzeiger bildet.
• Die zur Kapazitätsmessung herangezogenen elektrischen Leiter können eigens zu diesem Zweck angeordnete besondere Teile oder auch Teile des Flugzeuges selbst sein. Die Energiezuführung zu dem aus diesen Teilen gebildeten Schwingungskreis kann in beliebiger Weise, z. B. auch unter Benutzung einer am Luftfahrzeug schon vorhandenen Funkanlage, erfolgen. Bei Anwendung eines sekundären Schwingungskreises zur Frequenzmessung kann die Kopplung zwischen beiden Kreisen ebenfalls beliebig sein, direkt, induktiv oder kapazitiv. Die Anordnung der die Kapazität bestimmenden Leiter erfolgt zweckmäßig in solcher Weise, daß sie gegeneinander geringe, gegen die Erdoberfläche dagegen möglichst hohe Kapazität haben, also beispielsweise in Form horizontaler Flächen, die in möglichst großem Horizontalabstand voneinander angeordnet sind. Bei aus Metall bestehenden Luftfahrzeugen kann das Luftfahrzeug oder Teile desselben als der eine der die Kapazität bestimmenden Leiter und ein oder mehrere davon elektrisch isolierte Körper als der andere dieser Leiter benutzt werden. Besonders zweckmäßig ist bei Flugzeugen die Verwendung der Tragflächen oder besonderer, .elektrisch leitender Überzüge derselben als die Kapazität ergebende Körper, die entweder voneinander elektrisch isoliert angeordnet oder in Verbindung mit besonderen, elektrisch isolierten Flächen oder Körpern, die beispielsweise am Fahrgestell befestigt sein können, benutzt werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar in Abb. i und z je ein Flugzeug mit verschieden angeordneten elektrischen Leitern, in Abb.3 ein Schaltbild einer Kapazitäts-Meßvorrichtung mit zwei Schwingungskreisen, in Abb. q und 5 eine Anzeigevorrichtung mit umlaufendem Lichtzeiger in Seiten- und Vorderansicht.
• fach Abb. i sind an den Tragflächen eines Flugzeuges zwei elektrisch voneinander isolierte Belege i und z in annähernd horizontaler Lage und mit großem Horizontalabstand voneinander angeordnet und durch eine Leitung 3 zu einem Schwingungskreis miteinander verbunden, der bei q. die Schwingungserzeuger und Meßgeräte enthält. Mit 5 ist die Erdoberfläche bezeichnet, welche die Kapazität der Flächen z und z mitbeeinflußt.
• Nach Abb. a wird der eine der die Kapazität ergebenden Körper von der Tragfläche ia des Flugzeuges selbst gebildet, während der andere Körper 2a als besondere, kleinere, am Fahrgestell 8 elektrisch isoliert befestigte Fläche ausgebildet ist. Beide Flächen sind wieder zu einem Schwingungskreis untereinander verbunden. ' Nach Abb. 3 sind die Flächenbelege ia und 2a in einen durch Leitung 3, Erreger ¢ und Kopplungsspule 6 gebildeten primären Schwingungskreis geschaltet. Der Erreger q. kann, beispielsweise eine Summervorrichtung oder ein Hochfrequenzstromerzeuger sein. Mit dem ersten Schwingungskreis ist ein zweiter Schwingungskreis, bestehend aus Kopplungsspule i o, Drehkondensator i i und Verbindungsleitung 12, gekoppelt. Der drehbare Teil 13 des Drehkondensators sitzt auf einer Welle 14, die mechanisch angetrieben wird. Auf der gleichen Welle sitzt eine Scheibe 15 mit einem radialen Schlitz 16, welcher gegenüber einer mit einer Skala o. dgl. bedeckten, festen Fläche 17 umläuft. Parallel zum Drehkondensator i 1, 13 ist eine Glimmlampe i8 so eingeschaltet, daß ihr Licht die eine Hälfte der Scheibe 1s voll beleuchtet und durch den Schlitz t6 nach vorn. sichtbar wird, während die andere Hälfte der Scheibe 15 durch einen Schirm 19 abgedeckt ist, so daß der Schlitz auf dem Wege längs dieses Schirmes unsichtbar bleibt. Der zweite Schwingungskreis ist so abgestimmt, daß seine Frequenz sich periodisch innerhalb der im ersten Schwingungskreis möglichen Frequenzänderungen verändert, so daß in jeder Periode Resonanz zwischen beiden Schwingungskreisen bei einer bestimmten Stellung des Drehkondensators und damit auch des Schlitzes i 6 in der Scheibe 15 erzielt wird. Bei dieser Resonanzstellung leuchtet die Glimmlampe auf und macht den Schlitz als Lichtzeiger sichtbar. Bei genügend hoher Umdrehungszahl des Drehkondensators bildet der Lichtzeiger dann eine für das Auge ruhend erscheinende Marke, die ihre Stellung entsprechend der anzuzeigenden Erdbodenentfernung ändert. An Stelle der gezeichneten induktiven Kopplung der beiden Schwingungskreise können auch beliebige andere, z. B. kapazitive oder galvanische Kopplungen, treten. Ebenso kann an Stelle des Drehkondensators auch ein Variometer (drehbare Induktionsspule) treten. Zur Verstärkung der Wirkung können Verstärkungseinrichtungen, z. B. Verstärkerröhren, und auch Rückkopplungen Anwendung finden.
• Die Abbildungen 4 und 5 zeigen eine Ausbildungsform der Anzeigevorrichtung, bei welcher die Glimmlampe 18a selbst als Lichtzeiger dient und zu diesem Zweck mit dem beweglichen Teil des Drehkondensators mitumläuft. Dieser bewegliche Teil besteht aus einer die Belege i3a tragenden rotierenden Scheibe 2o, welche zwischen den festen Belegen 11a des Drehkondensators umläuft. Die Scheibe 20 trägt die Glimmlampe 18a so, daß diese an einer Skala 17a vorbeigeführt wird und durch ihr Aufleuchten als Lichtzeiger den jeweiligen Abstand von der Erdoberfläche erkennen läßt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE i. Verfahren zur Messung des Abstandes von der Erdoberfläche bei Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die sich mit der Höhenlage des Luftfahrzeuges ändernde elektrostatische Kapazität von elektrischen Leitern am Luftfahrzeug gemessen wird.
2. 2. Verfahren zur Höhenmessung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die ihre Kapazität mit der Höhenlage ändernden elektrischen Leiter in einen Schwingungskreis eingeschaltet werden und dessen Frequenz in an sich bekannter Weise bestimmt wird.
3. 3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Luftfahrzeug voneinander isolierte elektrisch leitende Körper derart vorgesehen sind, daß ihre Gesamtkapazität durch den Abstand von der Erdoberfläche mitbestimmt ist.
4. 4. Einrichtung zur Höhenmessung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Teile des Luftfahrzeuges voneinander isoliert oder im Zusammenwirken mit besonderen, von ersteren isolierten Körpern als Körper, deren Kapazität sich mit dem Abstand vom Erdboden ändert, benutzt werden.
5. 5. Einrichtung zur Höhenmessung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Metall bestehende Luftfahrzeug als der eine Körper und ein davon elektrisch isolierter Körper als der andere die zu messende Kapazität geben.
6. 6. Einrichtung zur Höhenmessung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kapazität ergebenden Körper so angeordnet sind, daß sie gegeneinander eine möglichst geringe, gegen die Erdoberfläche aber eine möglichst hohe Kapazität besitzen, beispielsweise indem horizontale Flächen in möglichst großem Horizontalabstand voneinander angeordnet sind.
7. 7. Verfahren zur Höhenmessung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung des Schwingungskreises die Einrichtung einer schon im Luftfahrzeug vorhandenen Funkanlage benutzt wird. B.
8. Verfahren zur Höhenmessung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Frequenz des Schwingungskreises nach einem der bekannten überlagerungsverfahren auf akustischem Wege in der Weise erfolgt, daß der dabei entstehende hörbare Ton (Schwebung) mit sich änderndem Abstand des Luftfahrzeuges vom Boden sich ebenfalls ändert.
9. 9. Einrichtung zur Höhenmessung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schwingungskreis, der aus den die Kapazität ergebenden Körpern am Luftfahrzeug gebildet ist, ein zweiter Schwingungskreis gekoppelt ist, der eine bewegbare Vorrichtung enthält, die die Frequenz dieses zweiten Schwingungskreises periodisch innerhalb der im ersten Schwingungskreis möglichen Frequenzänderungen verändert, so daß in jeder Periode Resonanz zwischen beiden Schwingungskreisen bei einer entsprechenden Stellung der bewegten Vorrichtung erzielt wird und wobei eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, die die Resonanzstellung, beispielsweise durch das Aufleuchten einer Glimmlampe, kenntlich macht. i o. Einrichtung zur Höhenmessung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Frequenz des zweiten SchwinZungskreises ändernde Vorrichtung (beispielsweise Variometer oder Drefikondensator) und der Resonanz-Indikator, beispielsweise Glimmlichtlampe, miteinander mechanisch derart verbunden sind, daß die Resonanzstellung durch den Ort des Indikators im Augenblick der Anzeige bestimmt ist.