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Meßgerät zur Bestimmung der Richtung und Geschwindigkeit eines sich
in einem Fluidum bewegenden Körpers und der Richtung und Geschwindigkeit dieses
Fluidums Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Meßgerät zur Bestimmung der Richtung
und Geschwindigkeit über Grund eines sich in einem Fluidum bewegenden Körpers sowie
der Geschwindigkeit dieses Fluidums im Raum mit gegenüber Teilkreisen drehbaren
Linealen zur Nachbildung des Parallelorramms der Geschwindigkeiten sowie das Verfahren
zur Bestimmung der Richtung des Fluidums im Raum mittels dieses Meßgeräts.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß eine vom bewegten
Fluidum (Strömung, Wind) gesteuerte Fahne einen mit dieser starr verbundenen, zu
ihr in entgegengesetzer Richtung angebrachten Hilfslenker bewegt, der auf dem Lineal,
welches auf die ermittelte Richtung des Fluidums eingestellt ist, den die Geschwindigkeit
des Fluidums ergebenden Wert abgreift. Für die Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung
der Richtung im Raum wird das Fahrzeug (Schiff, Fahrzeug) um einen solchen Winkel
beigedreht, bis die den Hilfslenker steuernde Fahne (der Wasserströmung; des Windes)
in der Längsachse des Fahrzeuges steht.
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Auf beiliegender Zeichnung zeigen Abb. i bis 6 schematisch die Auswirkungen
des Fluidums auf die in Abb. z dargestellte Fahne, während Abb. 7 das gesamte Meßgerät
veranschaulicht. Für die Erklärung der Erfindung wird deren Anwendung an einem Flugzeug
angenommen unter Bezugnahme auf die in' Abb. schematisch dargestellte Windfahne,
deren Achse ein Anzeigelineal AD" in entgegengesetzter Richtung wie
AD' trägt; dieses Lineal ist auch in Abb. i durch die Gerade AD" angedeutet.
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Wenn das Flugzeug vom Punkt A (Abb. i) hinweg sich mit derEigengeschwindigkeit
AB bei einem Wind mit EigengeschwindigkeitAC bewegt, ist die wirkliche Flugrichtung
und das Maß der wirklichen Geschwindigkeit des Flugzeuges in bezug auf den Boden
durch Linie AD und deren Länge gegeben.
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Die mit ihrer Achse senkrecht auf dem. Flugzeug befestigte Windfahne
nimmt als Resultante der zwei auftretenden Kräfte AC und AB' die Stellung
AD' ein. Der WinkelBAD oder ß.zeigt die Richtungsabweichung und Vektor
AD die Geschwindigkeit des Flugzeuges.
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Die näheren Verhältnisse für die Bestimmung der Windrichtung, d. h.
sowohl die ihr entsprechende Gerade wie auch ob der Wind von vorn oder hinten gegen
das Flugzeug weht, werden durch Abb. 3, q., 5 und 6 erklärt, in denen
A, B, D', D" und a die gleiche Bedeutung haben wie in Abb. i. V und der zugehörige
Pfeil bedeuten die Windrichtung
und der von B ausgebende Pfeil die
dein Flugzeug zu erteilende Abweichung (Drehung nach rechts oder links), damit der
Winkel n. kleiner wird.
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Entsprechend der Richtung des von hinten kommenden Windes nach Abb.
3 muß offenbar das Flugzeug nach rechts abdrehen, damit sich der Winkel v. verkleinern
kann; hierbei dient die Windfahne gewissermaßen als Steuer des Flugzeuges.
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Der umgekehrte Fall wird in Abb. 4 veranschaulicht, wo der Wind von
vorn und, in der Fahrrichtung gesehen, rechts vom Flugzeug weht. In den Abb. 5 und
6 sind die gleichen Schemen für einen von links wehenden Wind wiedergegeben.
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Die Angaben der Windfahne sind nun durch das Lineal AD" zum
Ausdruck gebracht. Wenn der Wind von hinten an das Flugzeug kommt (Abb.3 und 6),
muß zur Verringerung des Winkels das Flugzeug in entgegengesetzter Richtung wie
das Lineal AD" in bezug auf die Mittellinie AB
des Flugzeuges abgedreht
werden. Im entgegengesetzten Fall (Abb. 4 und 5), wo der Wind von vorn kommt, muß
das Flugzeug nach der Seite gedreht werden, wo sich das Lineal befindet, damit sich
der Winkel u verkleinert. Auf diese Weise erfährt der Beobachter die Windrichtung.
Es ist somit möglich, auf dem Flugzeug die Winkelstellungen der Vektoren zu bestimmen.
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Das Gerät (Abb. 7) ist iin ganzen nur eine Nachbildung der theoretischen
Abb. i. Abb. 7 zeigt eine mit einer äußeren Windfahne fest verbundene Stange i,
die in senkrechter Stellung frei in einem Lager 3 einer Platte i i drehbar ist,
die den Hauptteil des T-förmig ausgebildeten Geräts darstellt.
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An der gleichen Stange i ist ein nicht eingeteiltes Lineal :2 befestigt,
das AD" in Abb. i und 2 entspricht und entgegengesetzt gerichtet ist wie
die Windfahne AD'. Ein eingeteiltes Lineal d. dreht sich frei um die Stange
i und liegt auf dein Lager 3 auf. Sein Ende beschreibt einen Bogen io, der auf den;
waagerechten Arm i i des T-förmigen Geräts aufgezeichnet ist. Dieses Lineal entspricht
dein Vektor AD der Abb. i, so daß die Skala io, in Grade geteilt, den Winkel
a für das Abdrehen abzulesen gestattet (Abb. i) .
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Der große oder senkrechte Arm des T-förmigen Geräts besitzt in seiner
Mitte eine Nut iS, in der eine beiderseits von o bis igo° eingeteilte Scheibe 7
verschoben werden kann. Diese Scheibe kann sich frei um einen "Zapfen drehen und
besitzt eine Magnetnadel 8, die mit ihr zusammen eine Bussole bildet sowie ein eingeteiltes
Lineal 9, das sich um den g Y 1 eichen Zapfen drehen kann.
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Damit die Scheibe 7 sich leicht verschieben kann, ist der Drehzapfen
als Mutter ausgebildet, die sich auf einer Gewindespindel 6 verschraubt, die in
der Längsrichtung gelagert ist und in dem einen oder anderen Sinne mittels eines
Griffs, eines Handrad oder einer Kurve 1a gedreht werden kann. Auf diese Weise ist
der Zapfen der Scheibe 7 auf einen beliebigen Punkt der Führungsnut 18 einzustellen.
Längs dieser Nut ist eine Teilung angebracht, die ebenso wie diejenige der Lineale
4 und 9 die Geschwindigkeitswerte in Kilometern je Stunde in gleichem beliebigen
Maßstabe bedeutet.
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Auf dem Lineal 4 fällt der INTullpunkt mit der theoretischen Drehachse
z zusammen. Hinsichtlich des Randes der Führungsnut 18 ist die Einteilung verschoben,
weil die Ablesung am Mittelpunkt der Scheibe 7 erfolgen müßte, was nicht gut möglich
ist. Die Teilung ist so weit verschoben, daß diese Ablesung am unteren Rand der
Scheibe auf dem Rand der Nut 18 erfolgen muß. Die Teilung auf dem Lineal 9 hat ihren
Nullpunkt auf dem Mittelpunkt der Scheibe und erstreckt sich nach beiden Seiten.
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Die Handhabung des Meßgeräts geht wie folgt vor sich: Zunächst wird
die Windrichtung dadurch ermittelt, daß das Flugzeug so beigedreht wird, daß der
Wert des Winkels rc abnimmt (Abb. 3 bis 6). Wenn zu Beginn der Winlzel cc Null ist,
kann leicht das Flugzeug so gedreht werden, daß der Winkel einen gewissen Wert annimmt,
worauf, wie angegeben; bestimmt wird, ob der Wind von vorn oder hinten weht. Ist
dessen Richtung festgestellt worden, so bestimmt der Flieger das Beidrehen des Flugzeuges
nach Maßgabe der Strecke, die er fliegen soll. Durch Drehen des Knopfes ia verschiebt
er die Scheibe 7 mit ihrer Magnetnadel 8 und dem Lineal 79 so weit, daß der untere
Rand der Scheibe sich auf der Teilung der Nut i8 mit der Angabe der Geschwindigkeit
in- Kilometer je Stunde deckt, die vom Anemometer geliefert wird ("d. i. die Länge
des Vektors AB in Abb: i, Geschwindigkeit des Flugzeuges in bezug auf die Luft).
Das Lineal 9 wird dann in die Windrichtung eingestellt, die bekannt ist. Die Richtung
fIC ergibt sich, sobald der Wert von u bis auf Null durch Einstellung nach
AB ermittelt ist. Die Anzahl von Graden, um die das Flugzeug gedreht wurde,
ist eben der Wert des Winkels a. Diese Größe wird auf die Scheibe durch Drehung
des Lineals 9 in der entsprechenden Richtung übertragen; damit ist die Richtung
des Lineals 9 gegeben, die derjenigen der Geraden BD" in Abb. i entspricht. Das
Lineal a wird aus der Mittellinie, entsprechend AB der Abb. i, gedreht, so
daß seine Stellung derjenigen des Vektors
AD" entspricht
und den Winkel a mit der Mittellinie AB des Gerätes bildet. BD" wird durch
die Länge wiedergegeben, die durch die Kante des Lineals a auf der Teilung abgeschnitten
wird. Es braucht daher nur auf der anderen Hälfte des Lineals 9-die gleiche Strecke
von Lineal 4. abgeschnitten zu werden, damit der Schnittpunkt den Punkt D liefert;
die von Lineal 9 auf Lineal q. abgeschnittene Länge gibt den Vektor AD der
Abb. r, somit die Geschwindigkeit des Flugzeuges in bezug auf den Boden wieder,
während der Winkel ß der resultierenden Flugrichtung auf der Winkelteilung to abgelesen
«,-erden kann.
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Nach Beispiel Abb. 7 ist die vom Anernotneter gezeigte Geschwindigkeit
in bezug auf die Luft 29o km in der Stunde. Die Windrichtung ist 54° rechts von
der Nordrichtung, die Windgeschwindigkeit beträgt 65 km in der Stunde. Die Ablenkung
des Flugzeuges in bezug auf die Erde ist 4.° 3o' Beidrehung + 6i'=65' 30' links
von der Nordrichtung, und die Geschwindigkeit des Flugzeuges in bezug auf den Boden
beträgt 325 km.
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Vorliegende Erfindung ist für jeden in einem Fluidum bewegten Körper
mit entsprechender Abänderung verwendbar, die durch die Art des Fluidums bedingt
wird. Beispiels-«-eise wird im Schiff der einer Windfahne entsprechende Teil nach
vorn verlegt, damit er nicht durch Wirbel beeinträchtigt wird. Die gleiche Betätigung
wird zur Bestimmung der Strömung und' der Geschwindigkeit durchgeführt. Die Wirkungsweise
des Gerätes beruht auf genau den gleichen Grundlagen.