DE536329C

DE536329C - Vorrichtung zum Stabilisieren von Luftfahrzeugen

Info

Publication number: DE536329C
Application number: DE1930536329D
Authority: DE
Original assignee: MESSGERAETE BOYKOW GmbH
Current assignee: MESSGERAETE BOYKOW GmbH
Priority date: 1930-03-05
Filing date: 1930-03-05
Publication date: 1931-10-22
Also published as: US1885578A; FR712864A

Description

Bei Luftfahrzeugen, insbesondere Flugzeugen, hängt die Geschwindigkeit insofern von der Lage des Fahrzeuges im Räume ab, als bei abwärts gerichteter Nase des Flug-S zeuges die Geschwindigkeit zunimmt, bei aufwärts gerichteter Nase abnimmt. Man benutzt daher diese Lagenveränderung zur Geschwindigkeitsstabilisierung.
Wird das Flugzeug nach einem Geschwindigkeitsmesser gesteuert, von Hand oder selbsttätig, der lediglich die Relativgeschwindigkeit des Flugzeuges gegenüber der Luft anzeigt, so findet infolge der Massenträgheit eine ständige Übersteuerung des Flugzeuges statt, so daß das Flugzeug sowohl bei Handsteuerung wie bei selbsttätiger Steuerung um die Geschwindigkeitsgleichgewichtslage herum pendelt.

Gegenstand der Erfindung ist ein auf Ge-

ao schwindigkeitsänderung gegenüber Luft ansprechendes Gerät, das entweder nur zur Geschwindigkeitsanzeige oder zur selbsttätigen Geschwindigkeitssteuerung dient, aber dem jeweiligen Geschwindigkeitszustand in der Anzeige oder Einstellung um ein willkürliches Maß vorauseilt. Diese Vorauseilung ist praktisch so zu wählen, daß bereits das Steuer zurückgenommen oder sogar Gegenruder gegeben wird, bevor der gewünschte Geschwindigkeitszustand erreicht ist. Hierdurch wird ein gedämpftes Einführen in die gewünschte Geschwindigkeit erreicht.

Das Gerät nach der Erfindung besteht in einer auf Winddruck und Massenbeschleunigungen ansprechenden Waage. Die Anzeige der Waage ist also sowohl eine Funktion des Winddruckes wie der Beschleunigung. Das hat z. B. bei einer Geschwindigkeitssteigerung infolge Lagenänderung Drücken des Flugzeuges zur Folge, daß dem Gerät eine größere Geschwindigkeit gegenüber Luft vorgetäuscht wird, als tatsächlich vorhanden ist, so daß der Pilot bei Handsteuerung oder das Gerät bei selbsttätiger Steuerung bereits glaubt, die richtige Geschwindigkeit erreicht zu haben, bevor dieses wirklich der Fall ist, also wenn die Maschine gedrückt war, bereits zu drücken aufhört, bevor der gewünschte Geschwindigkeitszustand erreicht ist. So wird erreicht, daß das Flugzeug, entweder unmittelbar oder stufenweise, gedämpft in den gewünschten Geschwindigkeitszustand überführt wird.

Es sind aber auch Änderungen des Geschwindigkeitszustandes ohne Lagenänderung möglich, und zwar durch Böen. Wenn eine Bö das Flugzeug z. B. von vorn trifft, so ist scheinbar am Geschwindigkeitsmesser eine um die Windgeschwindigkeit der Bö erhöhte Geschwindigkeit vorhanden. Das würde bei einem gewöhnlichen Geschwindigkeitsmesser zum Ziehen der Maschine verleiten. Wenn jedoch mit dem Winddruckmoment ein Massenmoment kombiniert ist, so wirkt das

Massenmoment dem Winddruckmoment entgegen, so daß je nach dem Verhältnis beider Momente das Winddruckmoment abzuschwächen, auszugleichen oder-gar in ein entgegengesetzt gerichtetes Moment zu verwandeln ist. Man kann also durch Abstimmen beider Momente erreichen, daß das Flugzeug mit ungestörter Lage durch die Bö geführt wird oder sogar in eine entgegenkommende BÖ ίο hineingedrückt wird. Es wird also mittels eines Gerätes nach der Erfindung eine Überbeanspruchung des Tragwerkes in der Bö verhindert. Ferner wird verhindert, daß durch Ziehen des Flugzeuges seine absolute Geschwindigkeit in der Bö zu stark sinkt, was bei einem plötzlichen Abflauen der Bö unter Umständen zu einem gefährlichen Geschwindigkeitszustand führen kann, der evtl, ein Trudeln der Maschine zur Folge hat. Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele eines Gerätes nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung ein mit Windfahne versehenes Gerät, bei welchem die Windfahne und die Beschleunigungsmasse unmittelbar auf derselben Drehachse angeordnet sind, Fig. 2 ein. auf Winddruck allein ansprechendes Gerät mit einer beweglichen Prallfläche, Fig. 3 ein gleiches Gerät mit drehbarem Torsionsflügel, Fig. 4 in schaubildlicher Darstellung, teilweise im Schnitt, eine mit den Beschleunigungsmassen verbundene Drehspulenanordnung und Fig. 5 ein Schaltschema für die Geräte nach Fig. 2 bis 4. In Fig. ι ist die Flugrichtung durch den Pfeil α bezeichnet. Am Flugzeug ist im freien Windstrom eine senkrecht zur" Flugrichtung liegende waagerechte Achse 1 angeordnet, auf der ein dreiarmiger Hebel befestigt ist. Am waagerechten Arm 2 des Hebels ist eine Masse 3 befestigt, am senkrechten Arm 4 eine Prallfläche 5 und am dritten Arm 6 eine Anzahl von Kontakten 7. Federn 8 und 9 suchen den dreiarmigen Hebei 2, 4, 6 in der Nullage zu erhalten.

Auf der Achse 1 sitzt lose drehbar außerdem ein zweiarmiger Hebel 10 mit einer Masse 11 an einem Ende und einem Kontaktarm 12 am anderen Ende. Eine Feder 13 gleicht für den bewegungslosen Zustand das Drehmoment der Masse 11 aus. Eine Kataraktdämpfung 14 verhindert plötzliche Schwingungen des Hebels 10.

Durch auf der Zeichnung nicht dargestellte Leitungen sind die Kontakte 7 und 12 entweder mit einem Geschwindigkeitsanzeiger oder mit einem selbsttätigen Steuergerät für das Höhenruder verbunden.

Das beschriebene Gerät wirkt in folgender Weise:

Angenommen, das Flugzeug fliegt in Richtung des Pfeiles a, dann wirkt der Druck des Fahrtwindes auf die Prallfläche 5 in Richtung der Pfeile b entgegen dem Schweremoment des Gewichts 3. Die Federn 8 und 9 halten sich die Waage. Tritt eine Geschwindigkeitsänderung ein, z. B. eine Verringerung der Geschwindigkeit, ohne daß das Flugzeug seine Lage ändert, beispielsweise durch eine Bö von vorn, so nimmt der Fahrtwinddruck auf die Fläche 5 entsprechend der Wind- geschwindigkeit der Bö zu. Außerdem wird durch die erhöhte Windgeschwindigkeit der Auftrieb des Flugzeuges vergrößert, und das Flugzeug wird gehoben. Gegenüber dieser Aufwärtsbewegung sucht die Masse 3 zurückzubleiben, so daß sich das Winddruckmoment und das Massenmoment entgegenwirken. Es wird also die Geschwindigkeitsanzeige durch das Gerät durch die Masse derart beeinflußt, daß das Gerät eine kleinere Geschwindigkeit als tatsächlich anzeigt. Dadurch wird verhütet, daß der Pilot die Maschine unter dem Einfluß der Bö zieht oder überzieht oder daß das Gerät selbst bei Verwendung einer Steuermaschine das Höhenruder verstellt oder übermäßig verstellt. Gleichen sich beide Drehmomente aus, so wird das Flugzeug ohne Lagenänderung durch die Bö hindurchgeführt.

Der Hebel 10 mit der Masse 11 folgt unter dem Einfluß von senkrechten Beschleunigungen dem Hebel 2, 4, 6, durch die Kataraktdämpfung 14- zurückgehalten, nur mit Verzögerungen. Das ist erwünscht, um die Einwirkung langer andauernder Beschleunigungszustände, z. B. beim Kurvenflug, zu verhindern. Das geschieht in der Weise, daß die Drehmomente der Massen 3 und 11 und die entgegenwirkenden Federmomente gleichgemacht werden. Infolgedessen tritt unter der Einwirkung der Gesamtbeschleunigung im Kurvenflug ein selbsttätiges Verstellen der Nullage ein. Das Gerät ist also auch zur Geschwindigkeitssteuerung im Kurvenflug geeignet.

An Stelle der Prallfläche 4 in Fig. 1 kann das Gerät nach Fig. 2 treten, bei welchem eine Prallfläche 15 durch eine Stange 16 in einem Gehäuse 17 parallel zu sich selbst gegen den Druck einer Feder 18 verschiebbar geführt ist.

Bei dem Gerät nach Fig. 3 ist die Prallfläche durch eine Luftschraube 19 ersetzt, die sich um eine Achse 20 in einem Gehäuse 21 entgegen der Wirkung einer Torsionsfeder verdrehen kann. Sowohl in Fig. 2 wie in Fig. 3 gleitet ein Kontaktarm 23 längs eines Regulierwiderstandes 24, dessen Bedeutung später dargelegt werden wird.

In Fig. 4 sind Massen 25 und 26 an gekröpften Hebeln 27 und 28 befestigt. Die Kröpfung der Hebel hat den Zweck, sowohl

waagerechte wie senkrechte Beschleunigungen auf die Massen einwirken zu lassen. Der Hebel 28 sitzt fest auf der Drehachse 29 einer Drehspule 30 in einem Magnetfeld 31. Das Magnetfeld 31 befindet sich in einem Gehäuse 32, mit welchem der Arm 27 der Masse 25 verbunden ist. Federn 33 und 34 gleichen im bewegungslosen Zustand die Drehmomente der Massen 25 und 26 aus. An jedem Hebel ist wiederum eine Kataraktdämpfung 35 und 36 angeordnet. Die Dämpfung 36 ist schwächer eingestellt als die Dämpfung 35 oder kann auch ganz wegfallen. Mit dem Gehäuse 32 ist ein Kontaktsystem 37 und mit der Drehspule 30 ein Kontaktarm 38 fest verbunden.

In Fig. 5 ist die Schaltung der in Fig. 2 bis 4 dargestellten Einzelgeräte dargestellt. Es handelt sich um eine Brückenschaltung.

Zwischen den Stromzuführungen 39 und 40 liegen die Spule 24 und der Kontaktarm 23, der schematisch als auf dem Leiter 39 selbst verschiebbar dargestellt ist. Von den Enden der Spule 24 führen Leitungen 41 und 42 zu Regelungsspulen 43 und 44, zwischen denen ein drehbarer Kontaktarm 45 angeordnet ist, der über sein Lager 46 mit der Leitung 40 verbunden ist. Von der Leitung 41 zur Leitung 42 führt der Brückenzweig 47, in den der Anker 30 geschaltet ist. Das Feld 48, in dem die Drehspule 30 bewegbar ist, ist mit den Stromzuführungen 39 und 40 über einen Regelwiderstand 49 verbunden.

Die beschriebene Vorrichtung nach Fig. 2 bis 4 und dem Schaltschema (Fig. 5) wirkt in folgender Weise:

Der Druck des Fahrtwindes verstellt mit Hilfe der Prallfläche 15 oder der Luftschraube 19 den Widerstand 24, so daß sich die Stromstärke und Stromrichtung in der Drehspule 30 entsprechend dem Winddruck selbsttätig ändern. Infolgedessen wirkt der Druck des Fahrtwindes über die Spule 30 auf die Achse 29 und dadurch auf den Kontaktarm 38 ein.

Es wirken also der Winddruck und die Masse 26 wiederum wie bei dem Gerät nach Fig. 1 zusammen. Die Masse 25 ist mit dem Kontaktsegment 37 über das Gehäuse 32 verbunden. Sie wirkt wie die Masse 11 des Gerätes nach Fig. 1 zum Ausgleich langer andauernder Beschleunigungszustände. Die Verstellung des Kontaktarmes 45 führt zu einer Verstellung der Nullage des Kontaktarmes 23 und damit zu einer willkürlichen Einstellung der zu regelnden Geschwindigkeit. Der Regulierwiderstand 49 endlich dient zur Veränderung der Stärkendes Magnetfeldes 48, in dem sich die Drehspule 30 befindet, und dadurch zur Einstellung des Einflusses des Fahrtwinddruckes auf das Gerät im Verhältnis zur Einwirkung der Massen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Stabilisieren von 6g Luftfahrzeugen, bei der ein Geschwindigkeitsmesser auf das Höhenruder einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Geschwindigkeitsmesser ein Beschleunigungsmesser derart gekuppelt ist, daß die Einstellung des Geschwindigkeitsmessers durch nach oben oder nach rückwärts gerichtete Beschleunigungen im Sinne einer scheinbaren Geschwindigkeitsverminderung, durch nach unten oder nach vorwärts gerichtete Beschleunigungen im Sinne einer scheinbaren Geschwindigkeitsvergrößerung verändert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf Winddruck und Massenbeschleunigung ansprechende Waage (2 bis 6, 8, 9) mit bei Vorwärtsfahrt in entgegengesetztem Sinne wirkendem Fahrtwind- und Gewichtsmoment 8g der Beschleunigungsmasse, deren Waagebalken (2, 4, 6) zur Geschwindigkeitsanzeige- oder -einstellung benutzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Geschwindigkeitsmesser (15 bis 18 oder 19 bis 22), dessen Einstellung elektrisch mittels einer Brückenschaltung (Fig. 5) zum Einstellen einer Drehspule (30) in einem Magnetfeld (31) dient, wobei mit der Achse der Drehspule eine exzentrische Beschleunigungsmasse (26) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehspule (30) im Brückenzweig (47) der Brückenschaltung (Fig. 5) liegt und die Widerstände der Seitenzweige (41, 42) der Brücke veränderlich (43 bis 46) sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Regelungswider- 10g stand (49) zur Veränderung des Widerstandes der Spulen (48) des Magnetfeldes (31).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen weiteren Beschleunigungsmesser (10, 11, 13 oder ²5> ²7> 33). dessen Bewegungen durch eine Dämpfung (14 oder 35) gegenüber den Bewegungen des kombinierten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmessers verzögert sind, wobei beide so zueinander angeordnet sind, daß der kombinierte Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmesser den einen Teil und der gedämpfte Beschleunigungsmesser den anderen Teil einer Kontaktvorrichtung trägt.

¹J. Vorrichtung nach Anspruch ι bis 6, dadurch - gekennzeichnet, daß auch die Bewegungen des kombinierten Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmessers gedämpft (36) sind, jedoch weniger als die Bewegungen seines Bezugssystems.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmassen (25, 26) gegenüber der Drehachse (29) an einen gegen die Waagerechte geneigten Hebelarm angebracht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRL'CKEREI