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Sonnenkompaß Es ist bekannt, ein Rundblickfernrohr durch Anbau eines
Uhrwerkes und durch besondere Ausgestaltung des Okulars zu einem Sonnenkompaß für
Flugzeugfahrten im Polargebiet auszubilden, d. h. zu einem Richtungsweiser, der
eine gleichbleibende Fahrtrichtung dadurch anzeigt, daß die Sonne sich im Okular
abbildet, indem das Eintrittsprisma des Rundblickfernrohres sich dem scheinbaren
Lauf der Sonne entsprechend dreht.
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Zweck vorliegender Erfindung ist es, ein derartiges Instrument auch
für Flüge außerhalb des Polargebietes brauchbar zu machen. Die für diese allgemeinere
Verwendung in Betracht kommenden geographisch-astronomischen Unterlagen sind in
Abb. i und 3, das Instrument selbst -in Abb.2 der Zeichnung dargestellt.
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Der bekannte und für Polarflüge verwendbare Sonnenkompaß besteht aus
einem Rundblickfernrohr (Abb.2), dessen Richtkreis i mit einer Schraube 2 und einem
Uhrwerk 3 versehen ist, welches das Eintrittsprisma der scheinbaren - Wanderung
der Sonne entsprechend um die Polachse 5, 6 (Abb. i) der Erde dreht. Wird die Drehachse
des Richtkreises parallel zur Achse der Sonnenbahn eingestellt, also beim Polflug
annähernd senkrecht und damit gleichgerichtet zur Erdachse, so bildet sich die Sonne
bei laufendem Uhrwerk unabhängig von der Tageszeit stets im Okular des Rundblickfernrohres
ab. Wird ein solches Rundblickfernrohr auf einem Fahrzeug befestigt und das Eintrittsprisma
auf die Sonne gerichtet, so kann es als Kompaß dienen. Die Einrichtung als Rundblickfernrohr,
d. h. als terrestrisches Fernrohr mit Bildaufrichteprisma, gewährt die Sicherheit,
daß bei Verwendung des Instrumentes auf einem schwankenden Flugzeug die Bewegungen
des Sonnenbildes im Okular stets seiten-und höhenrichtig den Bewegungen des Flugzeuges
entsprechen. Um den Flugzeugführer nicht zu zwingen, immer in das Okular des Rundblickfernrohres
hineinzusehen (was unter Vorschaltung von Licht und Wärme absorbierenden optischen
Mitteln an -sich möglich ist), ist statt der Okularlinsen eine Mattscheibe vorgesehen,
auf der sich das Sonnenbild als kleine, leuchtende Scheibe darstellt. Auf der Mattscheibe
angebrachte Marken dienen als Steuerstriche des Sonnenkompasses.
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Da die bisherige Benutzung des Sonnenkompasses nur im Polargebiet
stattfand, so stand die Achse der Sonnenbahn nahezu senkrecht auf der Ebene des
Horizontes; infolgedessen konnte auch die vertikale Achse des Rundblickfernrohres
bzw.--des Richtkreises i im wesentlichen senkrecht im Flugzeug angeordnet sein.
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Diese einfache Anordnung ist nicht mehr zulässig, wenn der Sonnenkompaß
für Flugzeugfahrten außerhalb des Polargebietes in beliebigen Breiten und-in beliebiger
Richtung gegenüber Längen- und Breitengraden (Azimut
) benutzt werden
soll. Zu diesem Zweck muß der Kompaß eine besondere Einrichtung erhalten, die der
relativen Lage der Sonnenbahn zum Ort und zur Fahrtrichtung Rechnung trägt. Die
in Betracht kommenden Verhältnisse des Ortes und der Richtung der Fahrt und die
entsprechende Einrichtung des Instrumentes sind auf beiliegender Zeichnung schematisch
dargestellt.
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In Abb. i bedeutet 5, 6 die Polachse, 7, 8 einen Meridian, g den Äquator,
io einen Breitengrad, i i das ideelle Zentrum der Erde, 11, i2, 13 eine ideelle
Verbindungslinie des Ortes i2 des Flugzeuges mit dem Zentrum der Erde, i¢ die Bahn
der Sonne, die zunächst parallel zu den Breitengraden liegend angenommen wird, 15
den Pol der Erde und a den Winkel der geographischen Breite. Soll von einem beliebigen
Ort der Erde ein Flug in beliebiger Richtung ausgeführt werden, so muß auch in diesem
Fall die Drehungsachse 16, 17 des der Sonne folgenden Eintrittsprismas 4.
des Rundblickfernrohres rechtwinklig auf der Sonnenbahn stehen. -Um dies zu erreichen,
ist gemäß der Erfindung der Körper 18 des Rundblickfernrohres mit einer zusätzlichen
Achse ig versehen, die sich in einer Buchse 2o drehen läßt. Die Buchse 2o hat einen
rechtwinkligen Ansatz 21, der um eine weitere Achse 22 .drehbar ist. Die. Achse
ig ist mit einem Index 23 versehen, dessen Bewegung sich auf einer Teilung 24 ablesen
läßt. Diese Teilung ist in go Teile für den Quadranten eingeteilt. Betrachtet man
den Flug im Polargebiet radial zur Sonnenbahn, also auf den Pol 15 zufliegend
oder von ihm abfliegend, als den Normalfall, so muß die Teilung 24 auf 9o° stehen,
wenn die Achse des Rundblickfernrohres 16, 17 parallel zur Achse 22 und zur Polachse
der Erde 5, 6 steht. Bei einem Flug in Richtung des Meridians 7, 8 liegt die Achse
i9 quer zur Achse des Flugzeuges, also in einer Tangente zum Breitengrad i o, und
eine mit der Buchse 21 verbundene Teilung 25 wird auf o eingestellt. Der Sonnenkompaß
nimmt dann gegenüber der Erde und der Sonnenbahn die in Abb. 2 schematisch .dargestellte
Lage ein. Soll der Flug in Richtung eines Breitengrades erfolgen, so wird die Achse
i9 parallel zur Flugzeugachse eingestellt, und das Instrument nimmt zur Erde die
in Abb. 3 schematisch angedeutete Lage ein. Die Teilung 25 wird auf 9o° eingestellt.
Muß der Flug unter irgendeinem anderen Azimutwinkel erfolgen, so ist dieser an der
,Teilung 25 einzustellen. Die Teilung ist zu diesem Zweck von o bis 36o° beziffert.
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Die Achse ig liegt nach Vorstehendem nicht unveränderlich zur Flugzeugachse
fest, sie kann zu ihr alle Winkellagen zwischen o und 36o° einnehmen. Bei einem
Flug auf dem Äquator würde die Instrumentenachse 16, 17 horizontal liegen.
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Bei einem Flug von einem beliebigen Punkt der Erde in 'beliebiger
Richtung gegenüber dem Meridian muß also die Teilung 2q. auf die Polhöhe des Ortes
und die Teilung 25 auf den Winkel, den die Fahrtrichtung mit dem Meridian bilden
soll, eingestellt werden.
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In vorstehendem ist der Einfachheit halber angenommen, daß die Sonnenbahn
1q. rechtwinklig zur Polachse der Erde 5, 6 liegt. Das ist bekanntlich nicht immer
der Fall, und aus diesem Grunde ist das Eintrittsprisma q. in an sich bei Rundblickfernrohren
bekannter Weise neigbar angeordnet, so daß es sich auf den Winkel b der Neigung
der Ekliptik einstellen läßt. Es ist auch angenommen worden, daß die Flugrichtung
immer parallel zur Flugzeugachse erfolgt, was bekanntlich nicht der Fall ist, wenn
Seitenwind herrscht. Es erfolgt in diesem Fall eine Abtrift des Flugzeuges, die
Flugzeugachse selbst bildet mit der Fahrtrichtung einen Winkel; dieser läßt sich
durch eine Korrektur des Index 26 gegenüber der Flugzeugachse ausgleichen. Da die
Lage des Flugzeuges in der Luft nicht der beim Stand auf der Erde entspricht und
überdies bei wechselnder Belastung, Geschwindigkeit usw. veränderlich ist, so ,ist
es zweckmäßig, auch die Achse 22 auf dem Flugzeug neigbar anzuordnen. Diese Neigung
kann ebenfalls an einer Teilung ablesbar gemacht werden und auf den für einen bestimmten
Flugzeugtyp und einen für bestimmte Belastung und Geschwindigkeit ermittelten »Ziehwinkel«
eingestellt werden.
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Da nach Vorstehendem die Achsen 16, 17
und i9 des Sonnenkompasses
zum Flugzeug alle möglichen Lagen einnehmen können, so ergibt sich die Wahrscheinlichkeit,
.daß die Okularachse 27, wenn sie fest am Körper 18 des Rundblickfernrohres angeordnet
ist, gegenüber dem Flugzeug und dem Flugzeugführer in Lagen kommt, die das Beobachten
des Sonnenbildchens 28 nicht zulassen. Es erweist sich. daher als notwendig, dem
Okularstutzen 2,9 Schwenkmöglichkeiten zu geben, die den Drehungen des Instrumentes
um die Achsen ig und 22 entgegenwirken. Zu diesem Zweck ist das Okular 29 an einem
gegenüber dem Fernrohrkörper 18 drehbaren Ansatz 3o befestigt, der knieförmig gestaltet
ist und sich in Richtung der Pfeile 31 um die Achse i6, 17 bewegen läßt,
und um .dessen Schenkel 32 sich das Okular in an sich bekannter Weise in einer zur
Drehung des Ansatzes 3o rechtwinkligen Drehrichtung im Sinne der Pfeile 33 schwenken
läßt. Das Okular des Instrumentes läßt sich also jederzeit auf- den Flugzeugführer
zu richten, in
welche Lage auch der Sonnenkompaß entsprechend den
geographisch-astronomischen Verhältnissen gebracht wird.