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Vorrichtung zum mechanischen Lösen trigonometrischer Aufgaben Die
Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum mechanischen Lösen trigonometrischer
Aufgaben und ist im besonderen für Nav igations- und ähnliche Instrumente verwendbar.
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Der Zweck der Erfindung ist eine Verbesserung und Weiterbildung der
in dem Hauptpatente -185 855 unter Schutz gestellten Erfindung.
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Die Verbesserung besteht nach der vorliegenden Erfindung in einer
derartigen Konstruktion der Vorrichtung, daß die gewünschte Angabe hinsichtlich
der Geschwindigkeit und der Richtung des Windes oder des Flugzeuges auch durch Beobachtung
eines bewegten Objektes, welches beispielsweise auf dem Lande, dem Wasser oder in
der Luft fährt und dessen Richtung und Geschwindigkeit bekannt sind, erhalten werden
kann.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt Fig. i eine Oberansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig.
2 eine Seitenansicht, Fig.3 eine Unteransicht, die die Verbindung zwischen verschiedenen
Teilen der Vorrichtung zeigt; Fig. .I und 5 zeigen Einzelheiten in anderer Formgebung;
Fig.6 bis i5 zeigen. verschiedene Konstruktionseinzelheiten.
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In den Fig. i und z sind vier Arme q, d2, y und d so angeordnet, daß
sie um den Mittelpunkt der mit Gradeinteilung versehenen Grundplatte a gedreht werden
können. Von diesen Armen entsprechen die Arme q, d2 und d den ebenso bezeichneten
Armen des Hauptpatentes. Der Arm y und sein Läufer z zeigen den Kurs bzw. die Geschwindigkeit
des bewegten Vergleichsobjektes an. Der Arm y ist um die Mittelpunktachse der Grundplatte
a drehbar. Bei dieser Ausführungsform ist ein fünfter Arm m, dessen Zweck demjenigen
des gleich benannten Armes des Hauptpatentes entspricht, so angeordnet, daß er um
die Achse i gedreht werden kann, die parallel zu der Mittelpunktachse der Grundplatte
a und zu dieser verschiebbar angeordnet ist. Koaxial
mit der Drehachse
i des Armes m ist eine kreisförmige Gradeinteilung al angeordnet, die derartig-
bewegt werden kann, daß nacheinander verschiedene Stellungen eines gegebenen Durchmessers
der Gradeinteilung einander parallel bleiben. Die gegenseitige Lage der drei Läufer
1, s und r auf ihren Armen m bzw. d2 bzw. q wird durch eine aus zwei Rauten
bestehende Nürnberger Schere t bestimmt, an deren drei Hauptachsen je einer der
drei Schieber angelenkt ist. Außerdem ist der Schieber 1 noch mit dem Läufer
e auf dem Arm d durch einen Teleskoparm g gelenkig verbunden. Der
Läufer e trägt eine Gradeinteilung, welche koaxial zü der Drehachse des Teleskoparmes
g am Läufer c angeordnet ist. Der Arm d2 trägt eine nicht dargestellte Skala für
die Abtrift, die konzentrisch zur Achse der Grundplatte a angeordnet ist. Diese
Skala für die Abtrift kann statt auf dem Arm d2 auch auf dem Arm q angeordnet sein.
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Um die notwendige relative Bewegung der Drehachse i des Armes
m gegenüber der Grundplatte a zu ermöglichen, ist diese Drehachse vorzugsweise so
angeordnet, daß sie in einem radialen Schlitz des Armes y bewegt werden kann. Die
Drehachse i ist mit der Skaleneinteilung a1 fest verbunden, und ihr unteres Ende
kann, ohne sich zu drehen, in einem Schlitz eines Gliedes j gleiten, welches lediglich
durch auf der Grundplatte a befestigte Führungen gezwungen ist, eine geradlinige
Bewegung auszuführen, wie Fig.3 zeigt. Der Läufer z ist so angeordnet, daß er in
der Längsrichtung des Armes y auf diesem in gleicher Weise wie die Drehachse i bewegt
wird.
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Die mit Einteilungen versehenen Arme q, d2 und d sind vorzugsweise
mit Schlitten verbunden, die an dem Rand der Grundplatte a gleiten können und an
ihnen z. B. mit Schrauben, wie sie bei c3 für den Arm q und bei c für den Arm d
gezeigt sind, befestigt werden. Nahe dem Ende eines jeden Armes hat dieser eine
Öffnung, die mit einer Schneide oder einem Visierfaden versehen ist, um die Beobachtung
der Winkelstellung des Armes entweder an der Gradeinteilung auf dem flachen Boden
der Gradplatte oder an der Innenkante des Randes feststellen zu können. Wie die
Fig. 3 zeigt, ist der Arm y vorzugsweise mittels eines Zapfens yl befestigt, der
in einer zur Grundplatte konzentrischen Öffnung in dieser vorgesehen ist.
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Die Läufer 7- und e können an ihren Armen mit Hilfe von Schrauben
c4 bzw. f festgeklemmt werden. Die Anordnung der Nürnberger Schere t und der an
ihren Hauptachsen angelenkten Schieber 1, s und r entspricht der Anordnung des Hauptpatentes.
Der einerseits an dem Schieber L, andererseits .am Läufer e angelenkte Teleskoparm
a kann gegebenenfalls mit einer Skala versehen sein. Die Nürnberger Schere t kann
mit den Läufern entweder durch Drehachsen, von denen jede herausgezogen werden kann,
oder durch eine oder mehrere Drehachsen, die in Schlitzen der Läufer eingepaßt sind,
wie bei s1 gezeigt (vgl. Fig. z), oder durch die in den Fig. ,4 und 5 gezeigte und
weiter unten beschriebene Verbindung verbunden werden.
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Eine Klemmschraube c5 (s. Fig. a) kann vorgesehen sein, um gleichzeitig
den Arm y, den Läufer z und die Gradeinteilung a' festzuhalten. Eine davon unabhängige
Klemmschraube c6 kann vorgesehen sein, um gleichzeitig den Arm m und den Läufer
1 festzuhalten.
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Als ein Ausführungsbeispiel für die Verwendung der Vorrichtung wird
folgende Gebrauchsweise angegeben.
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Wenn das Flugzeug in zwei verschiedenen Kursen das Vergleichsobjekt
überfliegt, so kann der Beobachter in dem Flugzeug die Geschwindigkeit des Flugzeuges
gegenüber der Luft, den Kurs des Flugzeuges gegenüber der Luft und die relative
Abtrift, d. h. die Abtrift gegenüber dem Vergleichsobjekt, beobachten. (Es wird
angenommen, daß die Fahrtrichtung und Fahrtgeschwindigkeit des Vergleichsobjektes,
z. B. des Schiffes, -#vährend der Operationen unverändert bleiben und bekannt sind.)
Um diese Beobachtungen auszuwerten, stellt er den Arm y und den Läufer z so ein,
daß sie den Kurs und die Geschwindigkeit des Vergleichsobjektes darstellen und klemmt
diese dann fest. Dann stellt er den Arm q so ein, daß er den Kurs des Flugzeuges
gegenüber der Luft bei den ersten Überfliegen angibt, und klemmt ihn dann fest.
Darauf stellt er den Läufer Y so ein, daß er die Geschwindigkeit des Flugzeuges
gegenüber der Luft während des ersten überfliegens darstellt, und dann den Arm d2
mit Hilfe der Gradeinteilung der am Ende des Armes d2 befestigten Abtriftskala,
so daß dieser Arm den relativen Kurs gegenüber dem Vergleichsobjekt darstellt.
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In ähnlicher Weise stellt er den Arm dein und klemmt ihn fest und
stellt den Läufer e ein, so daß sie den Kurs gegenüber der Luft und die Geschwindigkeit
des Flugzeuges gegenüber der Luft beim zweiten Überfliegen angeben; dann bewegt
er, indem er den Läufer s, der mit der Nürnberger Schere t verbunden ist, verschiebt,
die Teile m und 1,
bis die Gradeinteilung auf dem Läufer e den relativen Abtriftwinkel
zeigt. Der Arm m und der Läufer 1 zeigen dann die wirkliche Windrichtung und Windgeschwindigkeit
an. Um jetzt die wirkliche Geschwindigkeit des
Luftfahrzeuges über
dem Erdboden festzustellen, sind die Elemente na und l festzuklernmen
und die Skaleneinteilung a1 in ihre Nullstellung zu bringen, so daß sie konzentrisch
zur Grundplatte steht, nachdem zunächst der Läufers gelöst «-orden ist. Der Arm
d' und der Läufers werden dann so lange bewegt, bis der Läufers wieder mit der Nürnberger
Schere in Eingriff gebracht «-erden kann. Dann kann die wirkliche Geschwindigkeit
gegenüber dem Erdboden von dem Läufer s und der Kurs gegenüber dem Erdboden vom
Arm d2 abgelesen werden.
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Soll mit Hilfe der Vorrichtung lediglich die Geschwindigkeit des Flugzeuges
gegenüber dem Erdboden festgestellt werden, so kann der Arm in und der Läufer
1 fortgelassen werden. Für manche Zwecke der Vorrichtung, wenn diese in Verbindung
mit der Beobachtung der Abtrift gegenüber dem Vergleichsobjekt benutzt wird, kann
sie ohne die Teile c, d, e, f, g der Fig. i und 2 ausgeführt werden.
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Es ist nicht notwendig, daß der Läufer s in einer mechanischen oder
starren Verbindung mit dem mittleren Gelenk der Nürnberger Schere verbunden ist.
Es kann auch eine Verbindung benutzt werden, bei der die richtige Stellung nur optisch
festgestellt wird. Für diesen Zweck kann der Läufer s mit einer Marke s= versehen
sein, die durch ein Loch t1, welches in dem mittleren Gelenk der Nürnberger Schere
vorgesehen ist, beobachtet werden kann, wie dies in den Fig. q. und 5 dargestellt
ist. Die Fig. ,4 zeigt eine Anordnung, bei der die Marke s= die Form eines kreuzförmigen
Schlitzes in dem Läufer s besitzt. Die Marke kann aber auch auf der Läuferoberfläche
angeordnet sein und jede beliebige Form besitzen. Die Verbindung der beiden Elemente
wird nun dadurch Hergestellt, daß man dieselben so hin und her bewegt, daß der Schnitt
der beiden Kreuzarme der Marke oder des Schlitzes s2 durch das Loch t1 des Gelenkes
der Nürnberger Schere so erblickt wird, daß letzteres genau über dem Kreuzungspunkt
steht. Es können außer dem Läufers auch die Läufer r und 1 so ausgebildet
sein, daß sie mit den entsprechenden Drehpunkten der Nürnberger Schere verbunden
und gelöst werden können. Ferner kann der Drehpunkt des Läufers e auch so ausgebildet
sein, daß er mit dem Drehpunkt des Läufers l mit Hilfe einer Schneide, wie dies
z. B. Fig. i des Hauptpatentes bei g darstellt, oder mit Hilfe eines geschlitzten
oder ausziehbaren Gliedes anstatt des Teleskopgliedes g verbunden ist. Für manche
Zwecke ist es von Vorteil, noch einen weiteren Arm mit seinen Vorrichtungen für
die Anzeige der Geschwindigkeit gegenüber der Luft vorzusehen entsprechend- dem
Arm d der Fig. t und 2 des Hauptpatentes.
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in den Fig.6 bis 12 sind in perspektivischer Ansicht verschiedene
Konstruktionsehizeiheiten des in den Fig. i und 2 dargestellten Gerätes veranschaulicht,
wobei die Einzelteile übereinander so angeordnet sind, wie sie zusammengebaut werden.
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Fig. 6 zeigt den Läufer 1, der aus einem einzigen Stück gemacht ist,
und die Drehachse r, die mit ihm fest verbunden ist und das entsprechende Ende der
Nürnberger Schere t aufzunehmen hat.
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Fig. 7 zeigt den Arm in, dessen Seiten für die Aufnahme des Läufers
1 abgeschrägt sind. Der Arm izz. besitzt einen Ansatz 2, der eine Bohrung besitzt,
die groß genug ist, daß der Arm um das obere Ende 3 der Achse i (s. Fig.
I I) gedreht werden kann. Ein Einschnitt .4 ist in der Oberseite .des Armes
vorgesehen, in den ein Paar voneinander durch einen Schlitz getrennter Schließplatten
5, 51 eingepaßt sind, die Fig. 8 zeigt. Diese Platten werden in ihrer Lage durch
eine dünne Deckplatte 6 (s. Fig.9) gehalten, die eine Skaleneinteilung für die Windstärke
trägt und auf dem Arm mit Hilfe von Schrauben 7 befestigt ist.
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Ein Zeiger 8, der .ein viereckiges Loch 9 besitzt, wird auf das vierkantige
untere Ende des Ansatzes 2 des Armes m gedrückt, so daß der Zeiger und der Arm stets
in gleicher Weise bewegt werden.
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Fig. i i zeigt die Konstruktion der Achse i. Sie besteht aus einem
einzigen Element, das derart bearbeitet ist, daß die Teile, welche mit ihm zusammenwirken,
auf dasselbe passen. Das obere Ende 3 dieses Elements paßt in die Bohrung des Ansatzes
2 des Armes in. An dieses Ende 3 schließt sich ein Ansatz i i an, auf dem der Zeiger
8 aufruht; weiter ist auf den Ansatz i i eine Scheibe 12 aufgeschraubt, auf welche
die Gradeinteilung a1 fest aufgeschraubt ist; dann folgt ein glatter Ring i3, auf
dem sich der Läuferz dreht, dann eine Ringnut i4, .die von der geteilten Scheibe
15, 1 51 des Armes y (s. Fig. 15)
umfaßt wird;
es folgt dann ein scheibenförmiges T-Stück 16, das in dem Schlitz des Gliedes j
(s. Fig.3) arbeitet, dann ein Gewinde 17 für die Mutter c' und schließlich ein Gewinde
18 von geringerem Durchmesser für die Mutter ce. In eine zentrale Bohrung i9 des
Elements paßt ein Bolzen 2o, der einen konischen Kopf 21 und an dem unteren Ende
ein Gewinde 22 besitzt, auf welches eine Unterlegscheibe 24 und die Muttern 23,
23'
aufgeschraubt sind (s. Fig. 12).
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Fig. 13, 1q. und 15 zeigen Einzelheiten des Armes y und des auf diesem
Arm gleitenden
Läufers N. Der Arm y besitzt einen Zapfen 25, der
in einer konzentrischen Öffnung der Grundplattea (s. Fig. i) arbeitet; und einen
längs oder radial gerichteten Schlitz 26, in den die geteilte Scheibe 15,
151 (s. Fig. 15)
paßt und die ihrerseits um die- Ringnut 14 der Drehachse
i gedreht werden kann. Fig. 14 zeigt den Läufer z, der aus einem einzigen Teile
besteht und eine Öffnung 27 besitzt, die auf dem glatten Ring 13 der Drehachse
i arbeitet. Der Läufer z ist an seinem äußeren Teil 28 mit Backen 29 versehen, welche
den Arm y umfassen.
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Es geht aus dieser Beschreibung hervor, daß beim Anziehen der Mutter
c5 die Drehachse i und damit die Gradeinteilung & nach unten gegen die Grundplatte
gezogen wird, so daß die Teile a1, z und y fest aneinandergeklemmt
sind.
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Bei der Anordnung des Armes m des Läufers L (s. Fig.6 bis 8) werden
durch das Herunterziehen -des Bolzens 2o, da der konische Kopf 21 dieses Bolzens
in das konische Loch der Schließplatten 5, 51 (s. Fig.8) paßt, diese Verschlußplatten
voneinander gedrückt, so daß ihre äußeren Kanten in die Innenflächen des Läufers
L eingreifen; gleichzeitig wird der Arm m nach unten hin fest auf den Ansatz i i
der Drehachse i aufgedrückt, so daß die Teile L, m, a1 und i. fest
verbunden sind. Die Abwärtsbewegung des Bolzens 2o wird erreicht durch Drehen der
Mutter 23l, die sich gegen die Unterlegscheibe 24 legt, welche durch die :Mutter
23 gesichert wird. Es ist, wenn die Teile 1, mz, a1 und i
sowie c0
miteinander durch Festklemmen verbunden sind, eine gemeinsame Bewegung dieser Teile
möglich durch eine zweckmäßige Einstellung des Läufers z und des Armes y.