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Vorrichtung zum selbsttätigen Aufzeichnen des zurückgelegten Weges
von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen Vorrichtungen zum selbsttätigen Aufzeichnen
des zurückgelegten Weges von Fahrzeugen sind bekannt.
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Die Tatsache, daß heute noch Flugzeugführer bei Nacht oder starkem
Nebel sich verirren oder einen beabsichtigten Flug überhaupt aufgeben, hat ihren
Grund in den Unvollkommenheiten dieser Apparate, die in folgendem zusammengefaßt
sind: Die zur Steuerung dieser Apparate erforderlichen Magnetnadeln oder Magnettische
befinden sich unmittelbar im Apparat und sind daher am Standort auf dem Instrumentenbrett
des Piloten der störenden Einwirkung der Metallnassen des Motors dauernd ausgesetzt.
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Die die Landkarten aufnehmenden Kartentafeln bzw. Magnettische sind
in den meisten Fällen in indifferenter Gleichgewichtslage angeordnet, so daß Erschütterungen
irgendwelcher Art von höchst nachteiligem Einfluß sind. Ferner werden durch magnetische
Störungen oder Eigenausschläge der Magnetnadel vielfach Unterbrechungen der zur
Aufzeichnung gelangenden Wegkurve hervorgerufen.
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Die für den Transport der Kartentafeln bzw. Magnettische zur Anwendung
gebrachten Bewegungsorgane können nicht mit genügender Kraft an die fortzubewegenden
Teile angreifen; daher ist die Fixierung der zu übertragenden Wegkurve eines Fahrzeuges
nicht exakt und zwangsläufig genug, ganz abgesehen davon, daß, einzelne wichtige
0r. gane auf Grund von Voraussetzungen ihre Funktion erfüllen sollen, die im sturmbewegten
Flugzeug keineswegs zutreffen.
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Der Erfindungsgegenstand dagegen stellt durch besonderen Aufbau und
Anwendung neuer Mittel eine Vorrichtung dar, die einerseits die den bekannten Apparaten
anhaftenden Fehlerquellen und Nachteile vermeidet, d. h. an keinerlei Voraussetzungen
in bezug auf Standort und Lage im bewegten Fahrzeug gebunden ist, ferner unbeeinflußt
durch Erschütterungen oder magnetische Störungen jede beliebig zurückgelegte Wegkurve
unter Berücksichtigung der Abtrift durch seitlichen Wind selbsttätig registriert
bzw. ein Fahrzeug nach beliebig vorgezeichneter Wegkurve zu steuern gestattet, anderseits
aber diese Vorteile nicht auf Kosten von dadurch bedingten komplizierten und teuren
Einrichtungen in sich birgt.
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Der Kompaß gelangt an einem magnetisch günstigen Ort im Fahrzeug zur
Aufstellung. Unter seinem Einfuß wird durch Fernwirkung vermittels Elektromagneten
auf dem Instrumentenbrett des Piloten ein konstant in Richtung des Erdmagnetismus
wirkendes, durch elektrischen Strom verstärktes Magnetfeld erzeugt, welches zwecks
Berücksichtigung der Deklination seiner Richtung nach verändert werden kann. Während
durch dieses
Magnetfeld zwei zur Darstellung der Wegkurve dienende
stabile Scheiben ihre jeweilige bestimmte Lage erhalten, erfolgt die Fixierung und
Aufzeichnung der Wegkurve zwangsläufig bei höchster Genauigkeit; weder durch Erschütterungen
noch durch magnetische Störungen können Unterbrechungen der Kurve auftreten.
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Erfindungsgemäß wird auf einer mit einem Gummibelag o. dgl. versehenen,
unter dem Einfluß eines Kompasses mittels Elektromagneten gesteuerten, kreisrunden
Scheibe ein auf ein gezahntes Rad laufendes Fahrgestell bewegt, wobei die Fahrtrichtung
durch ein an sich bekanntes, zwischen Fahrzeug und Fahrgestell eingeschaltetes Parallelogrammgestänge
und die Fortbewegung vermittels biegsamer Welle und entsprechendem Untersetzungsgetriebe
vom Geschwindigkeitsmesser des Fahrzeuges auf das Fahrgestell übertragen wird und
die entstehende Wegkurve durch ein am Fahrgestell befestigtes Aufzeichnungsorgan
auf eine mit einer Aufnahmefläche oder Landkarte versehene, ebenfalls unter dem
Einfluß eines Kompasses mittels Elektromagneten gesteuerte kreisrunde Scheibe übertragen
wird.
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Die Zeichnungen stellen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
schematisch dar, und zwar zeigt Abb. i einen Querschnitt nach A-B der Abb. Abb.
2 einen Grundriß der Vorrichtung, Abb.3 eine Seitenansicht, Abb. q. die untere Scheibe
mit Fahrgestell im Augenblick des Richtungswechsels, Abb. 5 die Kugelaufhängung
an der Magnetnadel und Abb.6 und 7 die Anordnung der radial beweglichen Zähne des
Laufrades.
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Die Vorrichtung setzt sich aus dem unteren Scheibengehäuse i und dem
oberen Scheibengehäuse 2 zusammen, welche den eigentlichen Mechanismus aufnehmen.
Beide werden mit ihren winkelförmigen Ansätzen 3 und q. rechtwinklig zur Bewegungsrichtung
und Längsachse des zu steuernden Fahrzeuges befestigt. Im Gehäuse i ist die kreisrunde
Scheibe 5 vermittels ihres Zapfens 6, im Gehäuse 2 die kreisrunde Scheibe 7 vermittels
ihres Zapfens 8 drehbar gelagert. Während die Scheibe 5 mit einem Gummibelag 9 o.
dgl. versehen ist, . dient die Scheibe 7. einer Schreibfläche oder Landkarte io
als Unterlage. Für die Steuerung der beiden Scheiben sind je zwei diametral angeordnete
Arretierstifte i i in Augen 12 radial verschiebbar geführt, welche vermittels Federn
13 und Bunden 1¢ nach innen gedrückt werden. Am Umfang der Scheiben 5 und 7 sind
in den Gehäusen i und 2 je eine bestimmte Anzahl sehr flacher Elektromagnete 15,
einen Ring bildend, aneinandergereiht. Während diese Elektromagnete im Gehäusen
1 direkt untergebracht und durch einen Ring 16 abgedeckt sind, werden sie im Gehäuse.2
von einem drehbar im Gehäuse gelagerten U-förmigen Ring 17 aufgenommen. Die Anzahl
der in jedem Gehäuse befindlichen Elektromagnete 15, welche in beiden Gehäusen die
gleiche ist, entspricht einer gleichen Anzahl Segmente 18, welche, gegenseitig isoliert,
in dem Gehäuse 19 eines im Fahrzeug befestigten Kompasses, ebenfalls einen Ring
bildend, angeordnet sind. je zwei in diesem Ring sich gegenüberliegende Segmente
18 stehen vermittels der Stromquelle 2o und der Stromleitungen z1, 22, 23, 2q.,
25, 26 und 27 mit zwei sich im Gehäuse i und 2 gegenüberliegenden Elektromagneten
15 unter Strom. Letzterer wird zunächst durch die Leitung 27 und Kompaßnadel28 in
an dieser in der Zeichenebene pendelnd und drehbar in Gelenken 29 gelagerten Kugeln
3o geführt (Abb. 5). Die Kugeln 30, welche mit dem Segmentring in dauerndem Kontakt
stehen, schließen den jeweils durch die Stellung der Kompaßnadel bedingten Stromkreis,
wodurch die Arretierstifte i i von den unter Strom stehenden Elektromagneten 15
angezogen werden und die Scheiben 5 und 7. in der der Kompaßnadel entsprechenden
Stellung festhalten. Ändert das zu steuernde Fahrzeug seine Richtung, d. h. dreht
das Kompaß.-gehäuse ig mit Segmentring sich unter der feststehenden Magnetnadel
28, so treten nacheinander die Kugeln mit den entsprechenden Segmenten 18.
in Kontakt und schließen die kontinuierlich aufeinanderfolgenden Stromkreise. Die
Arretierstifte i i, deren Spiralfedern 13 beim Stromkreiswechsel den permanenten
Magnetismus überwinden, werden dabei in der entsprechenden Reihenfolge gelöst und
angezogen.
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Mit anderen Worten, beide Scheiben wirken als Kompaß und stehen genau
wie die Kompaßnadel relativ zur Erdoberfläche still. Der U-förmige Ring 17 ermöglicht
durch entsprechende Drehung die Berücksichtigung der Deklination.
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Voraussetzung ist, daß. der Kompaß an einem im Fahrzeug magnetisch
günstigen Platz unter Verwendung einer kardanischen Aufhängung untergebracht wird,
die Stromzu- und -ableitungen in senkrechter Richtung wegen der Ablenkungsgefahr
der Magnetnadel geführt sind und die Magnetnadel eine genügende Masse hat, um die
an sich geringe Kugelkontaktreibung zu überwinden.
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Die im bewegten Fahrzeug ein Stück ruhender Erdoberfläche darstellende,
mit Gummibelag 9 o. dgl. versehene Scheibe 5 dient einem auf gezahntem Rade 31 laufenden.
Fahrgestell 32 als Bewegungsbereich, und
zwar wird die fortschreitende
Bewegung vorn Geschwindigkeitsmesser des zu steuernden Fahrzeuges vermittels der
biegsamen Welle 33, Schnecke 34, Schneckenrad 35, der mit Gelenken 36 und 37 versehenen
Welle 38 und schließlich der in die Zähne des Laufrades 31 eingreifenden Schnecke
39 auf das Fahrgestell übertragen. Dabei muß die Fortbewegung in gewissen Zeitabständen
erfolgen, und zwar so, daß immer nur ein einzelner gerade senkrecht nach unten stehender
Zahn 4o des Laufrades 31 in den Gummibelag g eindringt und das Fahrgestell auf der
Scheibe fixiert und für den eventuellen Richtungswechsel zentriert. Zu diesem Zweck
sind die Zähne 4o- des Laufrades 31 radial verschiebbar angeordnet (Abb. 6 und 7).
Sie werden unabhängig voneinander kurz vor dem Eingriff mit dem Gummibelag vermittels
ihrer seitlichen Zapfen 41 von den Führungen 42 gehoben und während des Eingriffes
nach unten gedrückt.
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Die jeweilige Bewegungsrichtung erhält das Fahrgestell 32 durch
ein an sich bekanntes Par allelogrammgestänge, dessen Stangen 43 in den Drehpunkten
44 des Fahrgestelles 32 und dessen Stangen 45 in den Drehpunkten 46 eines im Gehäuse
2 drehbar gelagerten Zapfenhalters 47 angreifen, während die Außenenden der Stangen
43 und 45 durch starre Ringe 48 in den Drehpunkten 49 gelagert sind. Dieses Parallelogrammgestänge,
welches die jeweilige Richtung des zu steuernden Fahrzeuges überträgt, gibt der
fortschreitenden Bewegung des Fahrgestelles und den beim Richtungswechsel auftretenden
seitlichen Verschiebungen nach. Ebenso folgt der in der Führung 5o verschiebbare
Getriebekasten 51, in welchem das Schneckengetriebe 34, 35 untergebracht ist, der
fortschreitenden Bewegung, während die anschließende Welle 38 den seitlichen Verschiebungen
nachgibt.
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Abb. 4 zeigt die untere Scheibe mit Fahr, gestell und Bewegungsmechanismus
nach Zurücklegung eines Stückes der eingezeichneten Wegkurve im Augenblick des Richtungswechsels.
Aus ihr geht die veränderte Stellung des Richtungsgestänges und damit des Fahrgestelles
sowie des Getriebekastens und der Gelenkwelle gegenüber Abb. 2 hervor.
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Wird die Vorrichtung für die Steuerung eines -Landfahrzeuges benutzt,
so fällt der drehbare Zapfenhalter 47 fort, und die Drehpunkte 46 werden fest im
Gehäuse 2 angeordnet.
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Für die Steuerung eines Luftfahrzeuges ist der drehbare Zapfenhalter
47 erforderlich, um mit einer weiteren näher zu beschreibenden Einrichtung neben
der reinen geradlinigen mit der Längsachse des Flugzeuges zusammenfallenden Bewegung
auch die durch seitlichen Winddruck entstehenden Abweichungen zu erfassen und zu
registrieren.
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Als Maßstab für die seitliche Abweichung des Flugzeuges wird der auf
die Flächeneinheit entfallende Winddruck benutzt. Zu diesem Zweck ist in dem oberen
Gehäuseansatz 4 eine Stange 52 drehbar gelagert, welche, bis über die Flügel des
Flugzeuges hinaus verlängert, an ihrem Ende .eine Meßfläche 53 trägt. Unmittelbar
über der Lagerung ist auf der Stange 52 ein doppelarmiger Hebel 54 angeordnet, dessen
Arm 55 zwischen zwei an Ansätzen 56 befestigten Spiralfedern 57 liegt und dessen
Arm 58 einen im Hebel 59 sitzenden Stiftzapfen 6o gabelartig umgreift. Der Hebel
59 selbst ist auf der durchgehenden Welle 61 des Zapfenhalters 47 befestigt.
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Tritt während der Fahrt seitlicher Winddruck auf, so wird die Meßfläche
53, die von den mit einer bestimmten Vorspannung eingebauten Federn 57 bisher in
die Längsachse und Fahrtrichtung des Flugzeuges gehalten wurde, entsprechend der
Windstärke gedreht, wodurch dann je nach Windrichtung eine der beiden Federn 57
vermittels des Hebelarmes 55 zusammengedrückt wird, während durch den gabelartigen
Hebelarm 58 vermittels des Stiftzapfens 56 der Hebel 59 und damit der Zapfenhalter
47 eine bestimmte Verdrehung erfährt. Das am Zapfenhalter angreifende Parallelogramm
gestänge überträgt diese Verdrehung auf das Fahrgeste1132, welches die von dem Flugzeug
unter dem Einfluß des Winddruckes eingenommene Fahrtrichtung annimmt. Voraussetzung
ist, daß die Größe der Meßfläche, die Stärke der Federn mit Rücksicht auf die Windangriffsfläche
des Flugzeuges und der hierdurch bedingten Abweichung entsprechend abgestimmt sind.
Die so von dem Fahrgestell beschriebene endgültige Wegkurve und somit des zu steuernden
Fahrzeuges wird vermittels des am Fahrgeste1132 befestigten Zeigers oder Schreibstifthalters
62 und des in diesem genau über die Mitte des Fahrgestelles angeordneten Zeigers
oder Schreibstiftes 63 auf die mit einer Landkarte oder Zeichenfläche 1o versehene
Scheibe 7 übertragen und aufgezeichnet. Das Scharnier 64 gestattet jederzeit ein
Abheben des Schreibstiftes oder Zeigers und einen Wechsel der Schreibfläche oder
Landkarte.
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Erwähnt sei noch, daß eine durch Erschütterung entstandene Eigenbewegung
der Magnetnadel keinen Einfluß auf die fortschreitende Aufzeichnung der Wegkurve
hat, sondern daß das Fahrgestell durch das Eindringen des jeweiligen Laufradzahnes
in jeder Stellung vollkommen fest auf der Scheibe
fixiert und zentriert
ist. Das Fahrgestell macht vielmehr die Eigenausschläge der Scheibe mit, wobei der
Antriebsmechanismus sowie das Richtungsgestänge entsprechend nachgeben. Es entstehen
auch auf der Zeichenfläche keine Linienverzerrungen, da auch der Schreibstift entsprechend
dem Fahrgestell den Eigenbewegungen der oberen Scheibe folgt-und auf dem, einmal
erreichten Kurvenpunkt verharrt.
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Für die Steuerung der Scheiben kann auch ein KreiselkompaB verwendet
werden, was jedoch eine wesentliche Verteuerung zur Folge hat.