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Einrichtung zur Ermittlung des Kurses und der Geschwindigkeit eines
Luftfahrzeuges Es ist bekannt, den Kurswinkel und die Geschwindigkeit eines Luftfahrzeuges
graphisch aus der aufgezeichneten Horizontalprojektion der Bahn des Luftfahrzeuges
zu ermitteln. Weiter ist es auch bekannt, die Geschwindigkeit eines Luftfahrzeuges
in der Weise zu bestimmen, daß man auf graphischem Wege oder mit Hilfe von Rechengetrieben
die Zielgeschwindigkeit aus ihren beiden Komponenten in Richtung und senkrecht zu
der Visierlinie bestimmt.
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Bei dem graphischen Verfahren ist stets eine gewisse Zeit notwendig,
ehe der Kurswinkel und auch die Zielgeschwindigkeit sich aus dem aufgezeichneten
Kurvenstück bestimmen lassen, während bei der Anwendung von Rechengetrieben die
Änderung der Zielentfernung in der Zeiteinheit eingestellt werden muß, so daß infolge
der praktisch stets intermittierend erfolgenden Entfernungsmessungen keine fortlaufende
Errechnung der gesuchten Werte möglich ist.
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Die Erfindung' betrifft eine Einrichtung, welche es gestattet, praktisch
ohne irgendwie erhebliche Verzögerung und durchaus kontinuierlich den Kurs und die
Geschwindigkeit eines Luftfahrzeuges zu bestimmen. Dies wird gemäß der Erfindung
dadurch ermöglicht, daß als Zwischenwert der sogenannte Lagenwinkel ß, d. h. der
Winkel zwischen der Horizontalprojektion der Zielbahn und der in der Horizontalebene
bestimmten Zielrichtung, auf Grund nachstehender, mit einer einem bekannten, mit
elektrischen Mitteln ausgeführten Feuerleitungsgerät zugrunde liegenden Formel
mathematisch gleichwertigen Formel
indem zwei Kurvenscharen -auf Verstellkörpern angeordnet sind, von denen die eine
Kurvenschar eine Funktion der Änderung der Zielrichtung p in der Zeiteinheit dt
und des Geländewinkels s und die andere Kurvenschar eine Funktion der Änderung des
Geländewinkels in der Zeiteinheit und des Lagenwinkels unter Benutzung der Funktion
der ersten Kurvenschar als Parameter darstellen. Beide Kurvenkörper sind hierbei
über mechanische Getriebe derart untereinander verbunden, daß die fortlaufende Einstellung
des zweiten Verstellkörpers dem gesuchten Lagenwinkel entspricht. Nach einem
weiteren
Merkmal der Erfindung ist noch ein dritter Kurvenkörper vorgesehen, welcher entsprechend
der Zielhöhe auf den an dem ersten Kurvenkörper abgelesenen Wert eingestellt wird,
wobei durch diese Einstellung ein Zeiger o. dgl. an einem entsprechend dem als Zwischenwert
ermittelten Lagenwinkel fortlaufend gedrehten Kurvenkörper die Zielgeschwindigkeit
abzulesen gestattet.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. ia und ib dienen zur Erläuterung der der Erfindung zugrunde liegenden Cberlegungen,
und Fig. 2 zeigt die Anwendung zweier Kurventrommeln zur Auswertung der genannten
Formel. Fig.3 veranschaulicht schematisch die Anwendung von Rechengetrieben zur
Ermittlung der Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges unter Benutzung des als Zwischenwert
gefundenen Lagenwinkels, während in Fig. q. die Anwendung zweier Kurventrommeln
für den gleichen Zweck dargestellt ist.
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Bei Fig. ia ist angenommen, daß sich der eigene Standort im Punkte
0 befindet. 0A bedeutet die Bezugsrichtung, z. B. die Nord-Süd-Richtung oder bei
Schiffen gegebenenfalls auch die Längsschiffsachse. Die Horizontalprojektion der
Zielbahn ist mit AZC bezeichnet, wobei die Strecke ZC gleich der Zielgeschwindigkeit
v ist. Die Richtung OZ - Tj bedeutet die in der Horizontalebene gemessene Zielrichtung,
während die Strecke ZB die Änderung der Zielentfernung des Fußpunktes des Lotes
von dem Luftfahrzeug auf die Horizontalebene darstellt. Der Lagenwinkel ist der
Winkel, welchen die Verlängerung der Strecke OZ mit der StreckeAC einschließt.
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In Fig. ib ist 0 wiederum der eigene Standort. Der Fußpunkt des Lotes
des bei D befindlichen Luftfahrzeuges ist mit Z bezeichnet, so daß der Winkel DOZ
gleich dem Geländewinkel s und die Länge der Strecke DZ die Zielhöhe H darstellen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 gelangen zwei Kurventrommeln i
und 2 zur Anwendung. Bei der Kurventrommel i ist eine Schar von Kurven A veranschaulicht,
welche eine Funktion des Zählers der obengenannten Formel darstellen. Die Kurventrommel
2 trägt eine Schar von Kurven, welche eine Funktion der Änderung des Geländewinkels
s in der Zeiteinheit und des Lagenwinkels ß unter Benutzung der Funktion, die den
Kurven A auf der Trommel i entspricht, als Parameter darstellen. Dabei sind die
Kurven bei der Trommel 2 auf einem Papierblatt abgerollt gezeichnet, um eine bessere
Einstellgenauigkeit zu haben. Gegenüber den beiden Kurventroriimeln i und 2 sind
zwei Fenster 3 und 4 verstellbar, welche auf Schraubenspindeln 13 und 15 axial verschiebbar
angeordnet sind. Die Einstellung des Fensters 3 erfolgt von der Handkurbel 12 aus
entsprechend der Änderung der Zielrichtung p in der Zeiteinheit, indem durch Einstellung
des Reibrades eines mit konstanter Geschwindigkeit angetriebenen Reibradgetriebes
8 entsprechend diesem Wert über Differentialgetriebe 32 der Gegenzeiger 33 mit dem
die Zielrichtung anzeigenden und beispielsweise durch ein Fernübertragungssy stem
eingestellten Hauptzeiger 6 in Deckung gehalten wird. Die Einstellung des Fensters
q. erfolgt in ähnlicher Weise von der Handkurbel i i aus entsprechend der Änderung
des Geländewinkels s in der Zeiteinheit, indem das Reibradgetriebe 7 so eingestellt
wird, daß über Differentialgetriebe 31 der Gegenzeiger 36 mit dem den Geländewinkel
anzeigenden und ebenfalls beispielsweise durch ein FernÜbertragungssystem eingestellten
Hauptzeiger 5 in Deckung gehalten wird. Die Handkurbeln 9 und io sind vorgesehen,
um die Zeiger 5 und 36 bz-w. 6 und 33 über die Differentialgetriebe 31 bzw. 32 erstmalig
in Deckung zu bringen. Die Einstellbewegung für den Gegenzeiger 36 wird über Kegelräder
37 in voller Größe auf den Kurvenkörper i übertragen, so daß dieser sich entsprechend
dem jeweiligen Geländewinkel a einstellt. Die Einstellbewegung für den Gegenzeiger
33 wird über Kegelräder 38 auf das Differentialgetriebe 17 übertragen, in welchem
von der Handkurbel 16 aus ein solcher Einstellbetrag überlagert wird, daß die Differentialwelle
18 unmittelbar bzw. über Kegelräder 39, Welle 30 und Kegelräder 4.1 die Kurventrommeln
2 so abrollt, daß unter dem Fenster ¢ stets derselbe Wert erscheint wie unter dem
Fenster 3. Der Bedienungsmann der Handkurbel 16 hat also fortlaufend das Fenster
3 zu beobachten und die der in diesem Fenster sichtbaren Kurve A des Kurvenkörpers
i entsprechende Kurve des Kurvenkörpers 2 unter das Fenster .4 zu bringen. Dann
entspricht die Abrollbewegung des Kurvenkörpers z und damit die Drehung der Welle
3o dem jeweiligen L agenwinkel ß und die an der Handkurbel 16 eingestellte und an
der Teilung i9 gegenüber einer festen Marke i9' angezeigte Drehtrog dem Kurswinkel
ß des Zieles.
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Solange das Ziel die an der Teilung i9 eingestellte Richtung weiterverfolgt,
bewirkt die von dem Reibradgetriebe 8 ausgehende Bewegung allein das Abrollen des
Kurvenkörpers 2 entsprechend dem Lagenwinkel ß, wobei unter den Fenstern 3 und 4.
selbsttätig fortlaufend die gleichen Kurven A erscheinen. Eine Kursänderung des
Zieles macht sich durch einen von dem im Fenster 3 sichtbaren
Wert
abweichenden Wert im Fenster 4 bemerkbar und kann dann mittels Kurbel,i6 eingestellt
werden.
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In den Fig. 3 und 4 sind schematisch Zusatzgetriebe angedeutet, die
mit Hilfe des an der Welle 3 i des Getriebes nach Fig. 2 erhaltenen Lagenwinkels
ß die Ermittlung der Zielgeschwindigkeit v gestatten. Diese Zielgeschwindigkeit
v ist außer von dem Ziellagenwinkel ß noch von der Kartenentfernung e und der Winkelgeschwindigkeit
mit der das Ziel seine Seitenrichtung ändert, auf Grund folgender, sich aus den
in Fig. ia dargestellten Verhältnissen ergebender Bezeichnung abhängig:
Die Ermittlung der Zielgeschwindigkeit in der Vorrichtung nach Fig. 3 geschieht
in der Weise, daß die in dem Getriebe nach Fig. 2 mittels Handkurbel iz eingestellte
Änderung der Zielrichtung in der Zeiteinheit über Welle 41 einem Multiplikationsgetriebe
i9 von beliebiger bekannter Bauart zugeführt wird, das von der Welle 42 gleichzeitig
entsprechend der jeweiligen Kartenentfernung e des Zieles einstellbar ist. In einem
von der Resultatwelle 43 und gleichzeitig von der Welle 30 entsprechend dem Ziellagenwinkel
ß einstellbaren Dreiecksgetriebe 2o wird dann die Zielgeschwindigkeit v ermittelt,
die durch die Welle 44 abgenommen wird, zur Anzeige gebracht oder beliebig weiter
übertragen werden kann.
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Wenn man an Stelle der Kartenentfernung e in der oben angegebenen
Formel für die Zielgeschwindigkeit v den sich dafür aus Fig. ib ergebenden Ausdruck
H # ctg a setzt, kann die Zielgeschwindigkeit gemäß Fig.4 auch ohne Rechengetriebe
unter Benutzung der Kurventrommel i in Fig. 2 und zweier weiterer Kurventrommeln
gefunden werden. Die Trommel i in Fig. 2 trägt zu diesem Zweck eine zweite Schar
von Kurven B, welche die Funktion
ctg a darstellen. Die Trommel 21 in Fig.-4 trägt eine mit dem Parameter B errechnete
und die Funktion f (B, H) darstellende Kurvenschar. Sie kann mittels des
Handrädchens 22 und der an ihrem Rande aufgebrachten Teilung 23 gegenüber einer
festen Marke 24 entsprechend der anderweitig ermittelten Zielhöhe H eingestellt
werden. Mittels der Kurbel 25 und der Spindel 26 können zwei an der Spindelmutter
26' gelagerte Fenster 27 und 28 derart eingestellt werden, daß unter dem Fenster
27 auf der Kurventrommel 21 stets derselbe Wert erscheint, der unter dem Fenster
3 auf dem Kurvenkörper i beobachtet wird. Die Kurventrommel 29 wird von der Welle
3o entsprechend dem in dem Getriebe nach Fig. 2 erhaltenen Lagenwinkel ß gedreht
und trägt eine die Abhängigkeit der Zielgeschwindigkeit v von der Funktion
B # H und dem Ziellagenwinkel ß darstellende Kurvenschar. Stimmen
die Werte unter den Fenstern 3 und 27 der Kurvenkörper i und 21 überein, dann kann
unter dem Fenster 28 des Kurvenkörpers 29 unmittelbar die Zielgeschwindigkeit v
abgelesen werden.