DE515811C

DE515811C - Device for measuring the speed of aircraft

Info

Publication number: DE515811C
Application number: DEA58448D
Authority: DE
Original assignee: Optische Anstalt CP Goerz AG
Current assignee: Optische Anstalt CP Goerz AG
Priority date: 1929-07-13
Filing date: 1929-07-14
Publication date: 1931-01-14

Description

Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit von Luftfahrzeugen Die nach den Patenten 358o63 und 358o64 konstruierten Abwurfgeräte eignen sich nicht nur zur Bestimmung jener Visierlinie, die das Ziel in jenemAugenblick anschneidet, inwelchem der Wurfkörper abgelassen werden muß, wenn ersteres getroffen werden soll, sondern auch zur Bestimmung der Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeuges über Grund, jedoch nur dann, wenn in der Flugrichtung vor dem Beobachter ein von seiner Umgebung gut hervortretender, ruhender Bezugspunkt erkennbar ist. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist, wie z. B. bei einem Ozeanflug, kann ein solcher ruhender Bezugspunkt nur geschaffen werden durch Abwurf eines weithin sichtbaren Schwimmkörpers, der aber dann naturgemäß nicht vor, sondern hinter dem Beobachter erscheinen wird, so daß es nicht möglich ist, mit einem derartigen Abwurfgerät die Fahrtgeschwindigkeit zu bestimmen.Device for measuring the speed of aircraft Die Dropping devices constructed according to patents 358o63 and 358o64 are not suitable only to determine the line of sight that intersects the target at that moment, in which the throwing body has to be let down if the former is to be hit, but also to determine the airspeed of the aircraft over the ground, but only if in the direction of flight in front of the observer one of his surroundings well protruding, resting reference point is recognizable. But if it doesn't is the case, such as B. in an ocean flight, such a stationary reference point can only be created by dropping a floating body visible from afar, the but then naturally it will not appear in front of but behind the observer, so that it is not possible to control the speed of travel with such a dropping device to determine.

Vorliegende Erfindung hat nun den Zweck, durch eine besonders vorgesehene Einrichtung an den vorerwähnten Geräten diese auch zur Eigengeschwindigkeitsbestimmung verwendbar zu machen, wenn das Bezugsziel hinter dem Beobachter gelegen ist. Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß durch eine Verdrehung des Abwurfgerätes um mindestens 18o° um eine vertikale Achse bei gleichzeitiger Umkehrung der den Eintrittsreflektor steuernden Bewegungsrichtung mit Hilfe eines in dem den Reflektor steuernden Uhrwerke angeordneten Umschaltgetriebes der hinter dem Beobachter zurückbleibende Zielpunkt im Gesichtsfeld des mit einer Libelle orientierbaren Beobachtungsfernrohres, bei bekannter Flughöhe mit der Libellenblase das erstemal zu Beginn, das zweitemal zu Ende der Meßzeit zur Koinzidenz kommt, so daß aus der so erhaltenen Meßdauer die Fluggeschwindigkeit des Luftfahrzeuges erhalten werden kann.The present invention now has the purpose by a specially provided Set up on the aforementioned devices, these also for determining the airspeed usable when the reference target is behind the observer. This The purpose is achieved according to the invention in that by rotating the dropping device by at least 180 ° around a vertical axis while reversing the den Entrance reflector controlling direction of movement with the help of an in which the reflector controlling clockworks arranged switching gear the one remaining behind the observer Target point in the field of view of the observation telescope, which can be orientated with a dragonfly, if the altitude is known with the dragonfly bubble the first time at the beginning, the second time comes to coincidence at the end of the measurement time, so that from the measurement duration thus obtained the airspeed of the aircraft can be obtained.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigt Abb. x die von der Einrichtung nach dem Patent 358 063 ausgehende schematische Grundlage der Erfindung, Abb. 2 einen Längsschnitt in Seitenansicht, Abb. 3 einen Grundriß hierzu.The invention is shown in the drawing in an exemplary embodiment, namely Fig. X shows the schematic basis of the invention proceeding from the device according to Patent 358 063 , Fig. 2 is a longitudinal section in side view, Fig. 3 is a plan view of this.

In Abb. z sei das Luftfahrzeug in Punkt F in der Höhe BE = h ruhend gedacht, während sich der Erdboden - bzw. die Meeresoberfläche mit dem Zielpunkt gegen das Luftfahrzeug nach rückwärts, d. h. nach rechts, bewegt. Der Winkel, den die jeweilige Zielrichtung mit der Vertikalen einschließt, sei cal zu Beginn bzw. cp2 zu Ende der Meßzeit T, während welcher sich das Ziel vom Punkt Z1 nach Z2 verschiebt, wenn es vor dem Beobachter liegt. Wenn es jedoch durch einen vom Luftfahrzeug abgeworfenen Schwimmkörper dargestellt wird und sich daher hinter dem Beobachter befinden muß, liegt es in Z1' unter dem Winkel cpl' zu Beginn und in Z2' unter dem Winkel coz' zu Ende der Meßzeit. Behufs Festlegung der Neigungswinkel der jeweiligen Ziellinie ist in einem bestimmten unveränderlichen Abstand F .P, vom Drehpunkt F der Visierlinie die Geradführung P, Q eines Zapfens P1 angeordnet, an dem sich die Visierlinie führt. Erhält der Punkt P1 durch ein Uhrwerk vom Beginn der Meßdauer an eine gleichförmige Bewegung, so bewegt sich der Schnittpunkt der Visierlinie mit der Zielbahn Z, B auf dieser anfangs rascher, später langsamer als das Ziel, so daß nach Ablauf einer gewissen Zeit T das Ziel im Punkte Z2 abermals in die zwangsläufig verdrehte Zielrichtung FZ, fällt, in welchem Augenblicke der Neigungswinkel der Ziellinie gegen die Vertikale durch cp, gegeben ist. Die während dieser Meßzeit vom Ziel zurückgelegte Strecke ist gegeben durch Z, Z2 - v T - h (tg (pl - tg cp2). Genau das gleiche Ergebnis erhält man bei hinter dem Beobachter liegendem Zielpunkt Z,' zu Beginn bzw. Z2' zu Ende der Meßdauer T. In diesem Falle ist die in dieser Zeit vom Ziele zurückgelegte Strecke Z1' Z2' _- v T __-_ h (tg y,' - tg cpl')# wenn cp2' - cpl und cpl' - 92 angenommen wird. Aus diesen Beziehungen ergibt sich die Geschwindigkeit v des Luftfahrzeuges abhängig von der Flughöhe F B - h durch wobei die Meßzeit wenn c die durch das Uhrwerk erzeugte gleichförmige Verschubgeschwindigkeit des Punktes P1 bzw. P1' ist. Somit ist Aus vorstehender Betrachtung ergibt sich die Wahrnehmung, daß das - für ein hinter dem Beobachter liegendes Ziel gültige Zielliniendreieck FZ,' Z2' erhalten wird, wenn man das für ein vor dem Beobachter liegendes Ziel verwendbare Zielliniendreieck FZ, Z, um die Vertikale FB um i8o° verdreht, gleichzeitig aber die Verschubrichtung des Punktes Pi als Punkt der Ziellinie FZl' zu Beginn der Meßzeit gegenüber der Verschubrichtung des Punktes P1 umkehrt.In Fig. Z the aircraft is thought to be stationary at point F at height BE = h , while the ground or the sea surface moves backwards, ie to the right, with the target point towards the aircraft. The angle that the respective target direction includes with the vertical is cal at the beginning or cp2 at the end of the measuring time T, during which the target shifts from point Z1 to Z2 when it is in front of the observer. However, if it is represented by a float thrown from the aircraft and therefore has to be behind the observer, it is in Z1 'at the angle cpl' at the beginning and in Z2 'at the angle coz' at the end of the measuring time. For the purpose of establishing the angle of inclination of the respective target line, the straight-line guide P, Q of a pin P1 is arranged at a certain unchangeable distance F .P, from the fulcrum F of the line of sight, on which the line of sight leads. If the point P1 receives a uniform movement from the beginning of the measurement period through a clockwork, the point of intersection of the line of sight with the target path Z, B moves on this initially faster, later more slowly than the target, so that after a certain time T the target at point Z2 again in the necessarily rotated direction of aim FZ, the instant at which the angle of inclination of the target line relative to the vertical is given by cp. The distance covered by the target during this measuring time is given by Z, Z2 - v T - h (tg (pl - tg cp2). Exactly the same result is obtained with target point Z, 'at the beginning or Z2' closed behind the observer End of the measurement period T. In this case, the distance covered by the target in this time is Z1 'Z2' _- v T __-_ h (tg y, '- tg cpl') # if cp2 '- cpl and cpl' - 92 From these relationships, the speed v of the aircraft results as a function of the flight altitude FB - h by where the measurement time if c is the uniform displacement speed of point P1 or P1 'generated by the clockwork. So is From the above Observation results in the perception that the target line triangle FZ, 'Z2' valid for a target lying behind the observer is obtained if the target line triangle FZ, Z, which can be used for a target lying in front of the observer, is rotated about the vertical FB by 180 ° , but at the same time reverses the direction of displacement of point Pi as the point of target line FZl 'at the beginning of the measurement time with respect to the direction of displacement of point P1.

Nun ist einleuchtend, daß zur Einstellung der Visierwinkel cpl cp, bzw. cpl' 92 ' die Verschubrichtung P, Q, Pa'Q' der Ziellinienpunkte P1 P2 bzw. P1' Pz beliebig sein kann, wenn nur durch irgendwelche Hilfsmittel, z. B. Zahnräder, die Winkel FPI Po, FP, Po bzw. FPl' Po', FPz' Po' richtig auf den optischen Visierstrahl übertragen werden, wie dies bei der in der Abb. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform durchgeführt erscheint. Daselbst bezeichnet i das Objektiv und 2 das Okular des Fernrohres, in dessen Gehäuse ein drehbarer Eintrittsreflektor 3 angeordnet ist. Dieser befindet sich vor einem Fenster q. und ist um die horizontalen koaxialen Schildzapfen 5 drehbar gelagert. Mit der Reflektorfassung ist ein Zahnsegment 6 fest verbunden, in das ein zweites Zahnsegment 7 von halbem Teilkreisdurchmesser eingreift. Letzteres ist auf dem Zapfen F drehbar gelagert und mit einem längsgeschlitzten Lenker 8 fest verbunden, in dessen Schlitz der Zapfen P einer Schraubenmutter 9 eingreift, die auf einer im Gehäuse drehbar gelagerten Schraubenspindel io verdrehungssicher sitzt. Die Einstellung des Lenkers 8 ist mittels seiner Spitze 8, ersichtlich, welche die für verschiedene Flughöhen lt bzw. Bombenfallzeiten T erforderlichen Einstellungen des Reflektors 3 auf der Skala iia anzeigt. Die Schraubenspindel io wird durch ein Uhrwerk 12 in gleichförmige Drehbewegung versetzt, und zwar in der einen oder der anderen Drehrichtung, je nach der Stellung des Umschalthebels 13, dessen Verdrehung mittels der Welle 1q. auf eine Kurbel 15 übertragen wird. Diese bewirkt durch Verstellung der Schubstange 16 in bekannter, nicht dargestellter Art die Umschaltung der Drehrichtung der Uhrwerkswelle 17, auf der das Stirnrad 18 befestigt ist, welches in das auf. der Schraubenspindel io fest aufgesetzte Stirnrad xg eingreift. Die gleichförmige Rotation der Uhrwerksrolle 17 kann in bekannter Weise mittels einer Zeigerwelle auf einen Zeiger 2o übertragen werden, der sich über einer Skala 12" je nach der Lage des Umschalthebels 13 in dem einen oder anderen Sinne verdreht. Das Uhrwerk 12 kann mittels der Griffscheibe 21 aufgezogen werden, während zur gleichzeitigen Verstellung der Zeiger 8,= und 2o die auf der Schraubenspindel io befestigte Griffscheibe io" dient. Zwecks Erzielung einer lotrechten Orientierungsrichtung ist das Fernrohr in seiner Bildebene mit einer durchsichtigen, als Kollektivlinse wirkenden Fokushbelle 22 ausgestattet, deren Blase auf dem durch das Prisma 23 aufgerichteten Zielbild- zu schweben scheint.Now it is obvious that for setting the sighting angle cpl cp, or cpl '92 ', the displacement direction P, Q, Pa'Q 'of the target line points P1 P2 or P1' Pz can be any, if only by any aids, e.g. B. gears, the angles FPI Po, FP, Po or FPl 'Po', FPz 'Po' are correctly transferred to the optical sighting beam, as it appears in the embodiment shown in Figs. There i denotes the objective and 2 the eyepiece of the telescope, in the housing of which a rotatable entrance reflector 3 is arranged. This is located in front of a window q. and is rotatably mounted about the horizontal coaxial trunnions 5. A toothed segment 6, into which a second toothed segment 7 of half the pitch circle diameter engages, is firmly connected to the reflector mount. The latter is rotatably mounted on the pin F and firmly connected to a longitudinally slotted link 8, in the slot of which the pin P of a screw nut 9 engages, which sits on a screw spindle rotatably mounted in the housing io against rotation. The setting of the handlebar 8 can be seen by means of its tip 8, which indicates the settings of the reflector 3 required for different flight altitudes lt or bomb drop times T on the scale iia. The screw spindle io is set in uniform rotary motion by a clockwork 12, namely in one or the other direction of rotation, depending on the position of the switching lever 13, the rotation of which by means of the shaft 1q. is transferred to a crank 15. This causes by adjusting the push rod 16 in a known, not shown manner, the switching of the direction of rotation of the clockwork shaft 17 on which the spur gear 18 is attached, which in the on. the screw spindle io firmly attached spur gear xg engages. The uniform rotation of the clockwork roller 17 can be transmitted in a known manner by means of a pointer shaft to a pointer 2o, which rotates in one direction or the other over a scale 12 ″ depending on the position of the switching lever 13 be pulled up, while for the simultaneous adjustment of the pointers 8, = and 2o the grip disk io "attached to the screw spindle io" serves. In order to achieve a perpendicular orientation direction, the telescope is equipped in its image plane with a transparent focus bell 22 acting as a collective lens, the bubble of which appears to float on the target image erected by the prism 23.

Um nun die Verdrehbarkeit dieses Zielgerätes um eine vertikale Achse M zu ermöglichen, ist dessen Gehäuse unten mit einem rohrförmigen Lagerhals H ausgestattet, der in einer zylindrischen Ausbohrung der Lagerplatte P freihändig verdrehbar gelagert ist. Die Benutzung dieses Gerätes zur Bestimmung der eigenen Fluggeschwindigkeit gestaltet sich folgenderweise Erscheint vor dem in bekannter Höhe sich bewegenden Flugzeug ein gut sichtbares Ziel, so wird zunächst der Schalthebel 13 auf vorwärts (v) gestellt und durch Verdrehen der Griffscheibe io," der Zeiger 8," auf der Skala iia nach der Flughöhe eingestellt, wodurch die Visierlinie den Neigungswinkel cpl erhält. Nun wird das Ziel möglichst genau angeflogen, so daß sich dessen Bild der Libellenblase stetig nähert. Im Augenblicke der Koinzidenz dieser beiden wird durch einen Fingerdruck auf den Knopf 22, wie bei jeder Stoppuhr, das Uhrwerk in Gang gesetzt, worauf sich das Zielbild von der Libellenblase zunächst entfernt, um sich ihr bald darauf wieder zu nähern. Im Augenblicke des zweiten Durchganges des Zielbildes durch die Libellenblase wird durch einen abermaligen Fingerdruck auf den Schaltknopf 22 das Uhrwerk stillgesetzt, wodurch der Zeiger 8b auf der Skala iib einen Wert anzeigt, der dem Neigungswinkel cp, der Ziellinie entspricht.Now about the rotatability of this target device about a vertical axis M, its housing is equipped with a tubular bearing neck H at the bottom, which is mounted in a cylindrical bore in the bearing plate P so that it can be freely rotated is. Using this device to determine your own airspeed takes the following form Appears in front of the moving at a known height If the aircraft has a clearly visible target, the gearshift lever 13 is first set to forward (v) and by turning the grip disk io, "the pointer 8," on the scale iia adjusted according to the flight altitude, whereby the line of sight determines the angle of inclination cpl receives. Now the destination is approached as precisely as possible so that the image of the Dragonfly bubble is steadily approaching. At the moment the coincidence of these two becomes through a press of the finger on button 22, as with any stopwatch, starts the clockwork set, whereupon the target image moves away from the dragonfly bubble to itself to approach her again soon afterwards. At the moment of the second pass of the target image through the level bubble is activated by pressing the button again with your finger 22 the movement stopped, whereby the pointer 8b on the scale iib a value which corresponds to the angle of inclination cp, of the target line.

Nun ergibt sich aus Abb. i die Beziehung wenn T jene Zeit ist, in der das Ziel aus dem Punkte ZZ in B eintreffen wird. Somit ist die gesuchte Fluggeschwindigkeit Die Zeit T stimmt jedoch überein mit jener, welche das Uhrwerk benötigen würde, um mit einer beliebigen konstanten Geschwindigkeit c den Punkt P (Zapfen) mittels der Schraubenmutter 9 aus der Anfangslage Po in die Lage P1 zu transportieren, denn es ist laut Abb. i und woraus folgt wobei t die notwendige Zeit ist, um die Strecke P, P2 bzw. ZI Z2 zurückzulegen, also die Zeit zwischen den beiden Koinzidenzen des Zielbildes mit der Blase der Fokuslibelle. Wählt man nun das Verhältnis also z. B. bei h = 3ooo die Zeit T = 3o Sek., so ergibt sich als Fluggeschwindigkeit nach obiger Gleichung Ist also außer der Höhenskala ii" auf deren Rückseite noch eine tg 9-Skala iib vorgesehen, wobei das Ende des Lenkers 8 als gegabelter Doppelzeiger 8"-8b ausgebildet ist, so gibt bei zweckmäßiger Wahl der Zeit T, nämlich und des Maßstabes der Skala iib als zoofache tg (p-Werte, die Ablesung dieser Skala bereits die Größe der Fluggeschwindigkeit. Zur Einstellung der Zielrichtungsneigung cpl ist es natürlich nicht notwendig, das Uhrwerk so lange laufen zu lassen, bis der Punkt P aus Po in P1 eingelangt ist; es genügt vollständig, wenn die Lage von P1 durch Verdrehen der Griffscheibe io" erfolgt.The relationship now results from Fig. I if T is the time in which the target from point ZZ will arrive in B. Thus is the flight speed you are looking for The time T, however, corresponds to that which the clockwork would need to move the point P (pin) from the initial position Po to the position P1 at any constant speed c by means of the screw nut 9, because according to Fig. I and From which follows where t is the time necessary to cover the distance P, P2 or ZI Z2, i.e. the time between the two coincidences of the target image with the bubble of the focus vial. If you choose the ratio now so z. For example, at h = 3ooo the time T = 3o sec., The airspeed results from the above equation If, in addition to the height scale ii ″, a tg 9 scale iib is also provided on the rear side thereof, the end of the link 8 being designed as a forked double pointer 8 ″ -8b, then if the time T is appropriately selected, namely and the scale of the scale iib as ten times tg (p-values, the reading of this scale already indicates the size of the airspeed. To set the inclination of the target direction cpl it is of course not necessary to let the clockwork run until the point P from Po in P1 has arrived; it is completely sufficient if P1 is positioned by turning the grip disk io ".

Ganz ähnlich gestaltet sich die Eigengeschwindigkeitsmessung bei Ozeanflügen, wenn durch Abwerfen einer schwimmenden Marke ein hinter dem Flugzeug sichtbares Hilfsziel erst geschaffen werden muß. Nur ist dabei zu beachten, daß zur Ermöglichung des Einvisierens das Gerät azimutal um 18o° verdreht und der Schalthebel 13 auf rückwärts (R) verstellt werden muß, wodurch die Umkehrung der Bewegungsrichtung des Uhrwerkes bzw. der Zeiger 8a und 2o bewirkt wird. Bei rückwärts gelegenem Hilfsziel muß die Ziellinie zunächst auf den Winkel cpl' eingestellt werden, um, wie früher bei vorn liegendem Hilfsziel, in jenem Augenblick, als das Zielbild die Libellenblase anschneidet, das Uhrwerk durch einen Druck auf den Schaltknopf 22 in Gang zu setzen. Infolge der nun einsetzenden Verdrehung des Eintrittsreflektors 3 wird zunächst das Zielbild aus der Libellenblase heraustreten, um nach einiger Zeit sich derselben wieder zu nähern und bei der zweiten Koinzidenz durch einen neuerlichen Fingerdruck auf den Schaltknopf 22 das Uhrwerk abzustellen, in welchem Augenblicke die Ziellinie ihren Neigungswinkel von (p1' auf cp2' vergrößert hat.The airspeed measurement for ocean flights is very similar, if by dropping a floating mark one visible behind the aircraft Aid goal must first be created. The only thing to note is that to make it possible When aiming in, the device is azimuthally rotated by 180 ° and the switch lever 13 is open backwards (R) must be adjusted, thereby reversing the direction of movement of the clockwork or the pointers 8a and 2o is effected. With the aid target backwards the finish line must first be set to the angle cpl ', as before with the auxiliary target in front, at that moment when the target image is the dragonfly bubble begins to set the clockwork by pressing the switch button 22 in motion. As a result of the rotation of the entry reflector 3 that now begins, initially the target image step out of the dragonfly bubble to become the same after some time to approach again and at the second coincidence by another finger pressure on the switch button 22 to turn off the clockwork, at which moment the finish line has increased its angle of inclination from (p1 'to cp2'.

Die Einstellung des ersten Winkels erfolgt hier mit Hilfe des durchsichtigen, mit einem Ablesestrich versehenen Zeigers 2o auf der Skalenscheibe i2,", auf der zwei Kreisteilungen vorgesehen sind. Die eine derselben, z. B. die äußere, hat eine tg %'-Teilung, zweckmäßig beziffert nach reziproken cotg cp-Werten, nach der die Einstellung des Zeigers 2o auf den Anfangswert BZ,' durch Verdrehen der Griffscheibe io" erfolgt.The setting of the first angle is done here with the help of the transparent, with a reading line provided pointer 2o on the dial i2, ", on the two circular divisions are provided. One of the same, e.g. B. the outer, has a tg% '- division, appropriately numbered according to reciprocal cotg cp values, according to which the Adjust the pointer 2o to the initial value BZ, 'by turning the grip disc io "takes place.

Nun ist aus Abb. i die Beziehung ersichtlich. woraus folgt Setzt man hierin zweckmäßig so daß bei einer Flughöhe von z. B. h = 3000 m der Wert auf der Außenskala einzustellen wäre, so ergibt sich die Größe der Eigengeschwindigkeit des Flugzeuges mit als Ablesung des Zeigerstriches auf der inneren Skala von 12, die nach den iooofachen reziproken Werten der Zeit T beziffert ist.The relationship can now be seen from Fig. I. From which follows If one uses this appropriately so that at an altitude of z. B. h = 3000 m the value would have to be set on the outer scale, then the size of the airspeed of the aircraft results as well as reading of the pointer line on the inner scale of 12, which is numbered after the 100 times reciprocal values of the time T.

Claims

PATENTANSPRUCI-1: Device for measuring the speed of aircraft, in which one object is sighted twice and the second of the sight lines through one Zeitwerk is set, characterized in that the direction of rotation of the time wave is reversible and that the device as a whole is mounted azimuthally rotatable by at least 180 ° is.