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Lagenanzeiger für Luftfahrzeuge Diese Erfindung betrifft einen Lagenanzeiger
für Luftfahrzeuge derjenigen an sich bekannten Gattung, bei welcher die Richtungsänderungen
sowie die Quer- und Längsneigungen des Luftfahrzeuges auf einer gemeinsamen Schaufläche
angezeigt werden, bei der im Luftfahrzeug eingebaute Kreisel zur Steuerung der als
Schaubild erscheinenden Anzeigevorrichtungen dienen.
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Die Erfindung besteht gegenüber derartigen bekannten Lagenanzeigen
für Luftfahrzeuge im wesentlichen darin, daß als Anzeigeglied für die Wendungen
ein horizontal bewegliches, über Rollen geführtes endloses Band dient, das außer
der bekannten Abbildung ges Horizontes eine Ansicht der zu überfliegenden Erdgegend
trägt.
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Durch diese neue Anordnung und Ausbildung des Anzeigegliedes werden
gegenüber bekannten Anzeigegliedern derartiger Lagenanzeiger mancherlei Vorteile
erzielt, von denen nur folgende genannt seien. Dadurch, daß das Anzeigeglied als
endloses über Rollen geführtes Band ausgebildet ist, kann die nutzbare Schaufläche
eine Länge in der Bewegungsrichtung erhalten, welche etwa doppelt so groß wie die
Breite des Instruments ist, so daß die Ansicht der zu überfliegenden Erdgegend in
einem großen, bequem sichtbaren Maßstab darauf -angebracht werden kann. Ferner kann
durch die genannte Ausbildung des Anzeigengliedes die Tiefe des Instruments eine
nur geringe Abmessung erhalten.
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Die Vorrichtung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt;
es zeigt Fig. r eine Vorderansicht der neuen Vorrichtung.
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Fig.2 ist eine Oberansicht, teilweise im Schnitt.
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Fig.3 ist eine teilweise aufgebrochen gezeichnete Vorderansicht des
Instruments, welche das endlose Band, den Querneigungsmesser und den Längsneigüngsanzeiger
in derjenigen Lage veranschaulicht, welche diese Teile beim Steigen des Flugzeugs
während des Wendens einnehmen.
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Fig. 4 ist ein lotrechter Schnitt des Instruments nach Linie q-4 der
Fig. 2.
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Fig.5 ist eine vergrößerte; abgebrochen gezeichnete Darstellung des
Wendezeigerkreisels.
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Fig. 6 ist eine vergrößerte Darstellung im Schnitt nach Linie 6-6
der Fig. 4.
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Fig. 7 ist ein abgebrochen gezeichneter Schnitt nach Linie 7-7 der
Fig. 5.
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Fig. $ ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Einzelheit des Druckwiderstandes.
Fig.9 und ro sind schematische Darstellungen, der Stromschaltungen für den Motor;
der das endlose Anzeigeband antreibt.
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Auf den Zeichnungen bedeutet A das neue einheitliche Fluginstrument.
Es hat ein Gehäuse
B. In demselben befindet. sich der Wendeanzeiger
C, der einen beweglichen Schirm 2o--besitzt,-welcher mittels eines Motors D angetrieben
wird. Der Motorstromkreis wird mittels einer Kreiselanordnung geregelt.
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In dem gleichen Gesichtsfeld wie der Wendeanzeigerschirrn 2o ist ein
Querneigungsanzeiger F und ein Steige- und Gleitanzeiger (Längsneigungsanzeiger)
G vorhanden. Falls gewünscht, kann ein Höhenmesser H und eine Vorrichtung K zum
Anzeigen der Geschwindigkeit des Flugzeugrelativs zur Luft in Verbindung _ mit dem
Instrument A angeordnet sein.
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Das Gehäuse B hat einen Boden 15, eine fest angeordnete Vorderwand
16 mit einem Fenster 17, einen abnehmbaren Deckel 18 und eine hintere Wand
i9.
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Der Schirm 2o hat die Form eines endlosen Bandes und bewegt sich waageiecht
von, links nach rechts und umgekehrt und läuft an beiden Seiten über angetriebene
und lose -Walzen 21, 22, welche in geeigneten Lagern in der oberen und unteren Wandung
des Gehäuses B drehbar sind. Der Schirm 2o ist so angeordnet, daß etwa die Hälfte
der Außenfläche des Bandes durch das Fenster 17 sichtbar ist und im Gesichtsfeld
des Fliegers liegt. Die Außenfläche des Bandes trägt eine Ansieht, welche dem Führer
während des Fluges das. Panorama zeigt, :Sie besitzt einen Horizont 24 und darunter
die Ansicht der Erde 25 sowie die Ansieht 26 des darüberliegenden Himmels, welche
blau gefärbt ist und mit voneinander abstehenden Wolken a, b, c, d versehen
ist. Diese Wolken haben die rohe Form der Zahlen i bis 8 und sind in Winkelabständen
von 45' auf der Bandlänge verteilt, wodurch die Orientierung des Führers bei Bestimmung
des Drehwinkels des Luftfahrzeugs erleichtert wird.
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Der Motor D ist auf dem Boden 15 an der Rückseite des Bandes
angeordnet. Er besitzt eine waagerechte Welle 32, die mit einer mit dem. .Schneckenrad
34 in Eingriff stehenden Schnecke versehen ist. Das Schneckenrad 34 dreht sich auf
einer lotrechten. Achse 35, welche in einem Lagerrahmen .36 angeordnet ist. Die
Rolle 21 und die Achse 35 sind mit Übersetzungsrädern 37 versehen, .durch welche
die Rolle 2 z vom Motor D angetrieben wird. Es ist klar, daß durch Drehung der Rolle
2, 1 das Band 2o waagerecht durch das Gesichtsfeld des Fliegers bewegt wird.
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Der Motor D, dessen Bewegungsrichtung umkehrbar ist, ist als Nebenschlußmotor
ausgebildet. Es. ist erkennbar, daß die Rechts-oder Linksbewegung des Bandes infolge
des darauf abgebildeten künstlichen Horizonts dem Führer ein sichtbares Orienfierungs--
wichen gibt, welches ähnlich der Orientierung bei normalem Flug wirkt, welche dem
Flieger während klarem Flugwetter erscheint. Der Motor D wird durch Gleichstrom
anget,rieben und besitzt zwei oder mehrere Feld-Wicklungen und weist eine für gleichförmige
Geschwindigkeit bei wechselnder Belastung geeignete Charakteristik auf. Die Geschwindigkeitsänderungen
des Motors werden durch die Kreiselvorrichtung beherrscht.
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Die Kreiselanordnung E (Fig. 5) besteht aus einem am Boden 15
mittels der Arme 41 befestigten Gehäuse 4o und kann in einem Behälter 42 untergebracht
werden. Sie besitzt einen schwingbar angeordneten, auf Zapfen 44 45 gelagerten Rahmen
43. Die Achse des Rahmens 43 liegt waagerecht und in der Flugrichtung des Luftfahrzeugs.
Der Rahmen ist mit einem kreiselartig wirkenden Rad 4.7a versehen, dessen Umlaufachse
waagerecht und quer zur Flugrichtung. liegt, .wie bei 48a gezeichnet. Dieses Kreiselrad
kann in bekannter Weise mittels eines flüssigen Mediums angetrieben werden. Der
äußere Umfang des Rades 47 hat Vertiefungen, auf -welche ein aus dem Rohr 50a tretender
Strahl auftrifft.
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Eine elektrisch betriebene Pumpe 51a treibt das Rad 47a. Die mit 52a
bezeichnete Vorrichtung zieht die Antriebsflüssigkeit durch das Rohr 53 vom Boden
des Gehäuses 4o weg und überträgt sie mittels eines Rohres 55 in die Düse 5oa. Wenn
.eine Änderung der Flugrichtung nach einer Seite hin stattfindet, präzediert der
schwingbare Rahmen 43 um die Achse 44, 45 und wird, -wie bei Wendezeigern allgemein
bekannt, mittels einer einstellbaren Feder 58 in die normale Lage zurückgeführt.
In dem Gehäuse ist eine Öffnung 59 vorgesehen.
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Der ausweichende Rahmen 43 hat einen mit einem Rahmen 47 versehenen
Zapfen 45a. Der Rahmen 47 weist einander entgegengesetzt gerichtete Arme 48 und
49 auf sowie einen nach oben gerichteten Federarm 5o mit oberem Kontaktglied
51. Der Rahmen 47 besteht aus Metall; so daß Strom durch die Arme 48 und
49 und die Feder 5o zu dem Kontaktglied 51 gelangen kann. Eine Isolierscheibe 52
(Fig. 5) sitzt an der rechten Wandung des Gehäuses 4o in unmittelbarer Nähe des
Rahmens 47. Kontakte 74 und 75 sind auf der Scheibe 52 angeordnet (Fig. 7). Sie
besitzen außen Klemmuttern 76a. . Druckwiderstände 70 und 71 sind auf der
Scheibe 5a angeordnet und stehen mit den Klemmen 72 in Verbindung. Die Druckwiderstände
7o und 71 haben @Fig. 8) j e ein aus Isolierstoff bestehendes Gehäuse 76. Im unteren
Teil desselben befindet sich ein dünner Kolben 78, mit welchendrehbar eine Einstellschraube
79 verbunden ist, die mittels. ihres Gewindes 8o in die Mitte
des
Bodens 77 geschraubt ist: Außerhalb des Zylinders 76 hat die Schraube einen Kopf
81 und Klemmschrauben 82 für den zugehörigen, von einer der Klemmen 72 kommenden
Draht. Im Zylindergehäuse 76 ist Widerstandsmaterial in Form von Kohlekörnern 83
angeordnet, welche j e nach dem darauf lastenden Druck dem Strom einen veränderlichen
Widerstand entgegensetzen. In dem oberen Teil des Gehäuses 76 befindet sich ein
verschiebbarer Kolben 83a, dessen nabenartiger Teil durch die Oberseite des Gehäuses
hindurchgeht. Dieser Nabenteil besitzt eine Gewindebohrung für eine Schraube 85.
Eine Mutter 86 dient zur Sicherung der Längeneinstellung der Schraube 85. Ein Kontakt
87 kann mit dem zugehörigen Kontaktarm 48 oder 49 Stromschluß bewirken.
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Der Kontakt 51 am Ende des Federarmes 5o kann mit jedem der Kontakte
74 oder 75 Stromschluß herstellen. Er steht gewöhnlich außer Berührung mit ihnen
infolge der Einwirkung der Dämpfungsfeder 58, welche den Rahmen 43 in eine neutrale
Lage bringt. Die Druckwiderstände 7o und 71 sind so auf der Isolierscheibe 52 angeordnet,
daß die Köpfe 87 mit den äußeren Kontaktenden der Arme 48 und 49 zusammenarbeiten.
Dia Dämpfungsfeder 58 stellt den Rahmen 47 gewöhnlich so ein, daß die Arme 48 und
49 außer Eingriff mit den Kontakten 87 des Druckwiderstandes sind.
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Bei dieser Kreiselanordnung E kann sich der Kreiselrahmen nicht wesentlich
bei einer Drehung bewegen. Die Mitnahmekraft wird in eine kleine Bewegung des Druckwiderstandskolbens
83a als Ergebnis der Berührung eines der Arme 48 bzw. 49 mit dem Kontakt 87 des
Kolbens 83a aufgelöst. Die Widerstände werden durch die Schrauben 79 eingestellt,
um den Anfangsdruck der aus Kohlenstoffkörnern bestehenden Säule einzustellen und
den normalen Zwischenraum der Kontaktenden der Arme 48 und 49 und der Kontakte 87
mittels der Schraube 85 festzulegen. Die besondere Ausbildung der Kreiselanordnung
E bildet nicht den Gegenstand der Erfindung.
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Das in F'ig.9 dargestellte Schaltungsschema zeigt die Regelung des
Ankerstromkreises durch die Druckwiderstände 70, 71, wobei der Motor mit Feldwicklungen
9o und 9 i versehen ist,. die mit dem Anker 9a des Motors von entgegengesetzten
Enden der Wicklungen verbunden sind. Die anderen Enden der Wicklungen 9o und 9z
sind mit den Kernen der Relais 93 und 94 verbunden. Die Wicklungen der Relais sind
einerseits mit einer Sammlerbatterie oder einer anderen Elektrizitätsquelle 85 verbunden.
Ein Anker 95 für das Relais ist bei 96 schwingbar angeordnet und bei 97 in
der' gleichen Weise wie der Motorstromkreis mit der Masse verbunden. Die Relaiswicklungen
sind an ihren entgegengesetzten Enden mit den Kontakten 74 und. 75 verbunden. Der
Motorstromkreis 98, welcher einen von Hand einstellbaren Widerstand 99 enthalten
kann, ist mit einem Schalter ioo versehen.
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In Fig. to ist ein Feldstromregler für den Motor dargestellt, wobei
die Feldwicklungen Sod und gia an entgegengesetzten Enden mit dem Anker 92a des
Motors verbunden sind, während diese Feldwicklungen an ihren anderen Enden mit den
Druckwiderständen 70
und 71 verbunden sind. Der Anker 92a ist in zweckmäßiger
Weise mit den Kontakten 74 und 75 verbunden. Der Stromkreis 98a enthält einen von
Hand einstellbaren Widerstand 99a und einen Schalter rooa. In den Stromkreis ist
eine Batterie 85b geschaltet, deren einer Pol mit dem auf der Präzessionsachse des
Kreisels sitzenden Rahmen 47 und deren anderer Pol mit den Wicklungen des Motors
verbunden ist.
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Es ist erkennbar, daß die Kontakte des durch Kreiselwirkung des Wendezeigers
E in Tätigkeit gesetzten Stromschalters in Verbindung mit den Druckwiderständen
70, 71 die Strommenge regeln, welche auf den Gang des Motors D einwirkt. Der Kreiselrahmen
43 ist bestrebt, in der einen oder anderen Richtung, je nachdem, ob eine Links-
oder Rechtsdrehung des Flugzeugs stattfindet, vor-oder nachzueilen, und es wird
daher durch den eben beschriebenen Stromschalter die Drehrichtung des Motors eingestellt.
Die Größe der Flugzeugdrehung vermehrt entsprechend die Wirkung der Präzession des
Rahmens 43 des Kreisels E, und die Präzessionskraft des Kreisels setzt in entsprechender
Weise die Druckwiderstände 70 und 71 in Tätigkeit, so daß die Geschwindigkeit
des Motors in bekannter Weise direkt proportional der Drehgeschwindigkeit des Flugzeugs
ist. Es folgt, daß die Geschwindigkeit des endlosen Bandes. 2o unmittelbar durch
die Geschwindigkeit des Motors geregelt wird. Durch Eichung und Abstimmung des elektrischen
Stromkreises und der Empfindlichkeit des Kreisels entspricht die Bandbewegung genau
der Drehgeschwindigkeit des Flugzeugs.
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Es ist verständlich, daß der Drehungswinkel des Flugzeugs richtig
durch Ablesen der in Form von Zahlen abgebildeten Wolken a, b, c und
d auf dem Schirm ermittelt werden kann, wobei der Abstand der Wolken einem
Winkel von 45' entspricht.
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Der Querneigungsmesser F stellt für das Auge des Piloten einen im
Fluge befindlichen Eindecker mit langen Flügeln ioi dar, die an einem in der Mitte
angeordneten Zahnrad io2
sitzen. Dieses ist bei 103 zwischen
Lagerböcken i04gelagert. Der Zeiger ioi liegt bei waagerechter Stellung unterhalb
des normalen Horizonts 24 des endlosen Bandes 2o. Der Zeiger ioi steht unter dem
Einfluß einer zweiten Kreiselanordnung, die durch die Schwerkraft gefesselt ist,
so d'aß er unter allen Umständen dem Piloten eine genaue Anzeige der Stellung des
Flugzeuges während des Fluges in Bezug auf die Lotlinie gibt. Diese Kreiselanordnung
L besteht aus einem Gehäuse 105 (Fig. q. und 6) mit einem Kreiseltragrahmen io6,
welcher um' die Zapfen 107 schwingen kann, die die Drehachse des Rahmens io6 in
der Flugrichtung des Luftfahrzeuges: halten. Das Kreiselrad io8 ist auf einer Achse
iog angeordnet, die senkrecht zur Flugrichtung liegt, und ist an seinem Umfang mit
derart abgeschrägten Zähnen versehen, daß ein Flüssigkeitsstrahl das Rad so dreht,
daß der obere Teil in der Fluglinie sich nach rückwärts (Fig. 6) bewegt. Eine Pumpe
iio entnimmt die Flüssigkeit vom Boden des Gehäuses 105 durch ein Rohr iii
und drückt die das Rad antreibende Flüssigkeit durch ein Rohr i 12 und von hier
durch die Düse 113 in das Rotorgehäuse. Mit dem Kreiseltragrahmen io6 ist ein Zahnrad
117 fest verbunden, welches teilweise durch einen Schlitz im oberen Teil des. Gehäuses
105 hinausragt und mit dem unteren Zahnrad eines Zahnradpaares 118 (Fig. 3) in Eingriff
steht. Die Zahnräder i 18 sind auf Achsen i 19 drehbar, die in den Böcken
104 liegen, und das obere greift in die Zähne der Nabe io2 des Zeigers ioi. Der
Zeiger ioi steht auch unter dem Einfluß der Schwerkraft, indem ein Pendel i2o. starr
mit dem Rahmen. io6 des Kreisels verbunden ist, das an seinem unteren Ende .mit
einem Gewicht i?i versehen ist. Die Pendelstange besitzt Gewinde und eine Mutter
i22, um die Wirkung der Schwerkraft auf das Pendel verändern, zu können. Das Pendel
ist mit einer Dämpfung 123 versehen.
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Das das Steigen und Fallen (die Längsneigung) anzeigende Instrument
G besitzt einen Anzeiger 130, welcher beweglich in Lagern 131 des einen Bockes *104
ist, so daß er sich auf- und abwärts quer zur Bewegungsrichtung des Schirmes 2o
bewegen kann. Er besitzt die Form eines Flugzeugvorderteils, wie solcher für den
Piloten gewöhnlich sichtbar ist. Er ist ferner so angeordnet, daß er sich gegenüber
der Horizontlinie 24 auf dem Schirm hebt und senkt -und demnach, einen solchen Reiz
auf- den Piloten ausübt; wie er auf diesen beim normalen Steigen und Fallen ausgeübt
wird. Der Zeiger 130 wird mittels einer auf Druck ansprechenden Vorrichtung in Tätigkeit
gesetzt, beispielsweise durch ein Statoskop, welches eine auf Druck ansprechende,
in einem wärmeisolierten Gehäuse 136
untergebrachte Membran 135 besitzt (Fig.
4). Dieser Teil 135 sitzt mit der Wandung 137 an der inneren Wandung des Gehäuses
136, so daß die gegenüberliegende Membranwandung 138' des Teiles i35 beweglich ist.
Beim Steigen und Fallen des Flugzeugs kann atmosphärischer Druck in das Abteil 14o
des Statoskopgehäuses.136 durch die Öffnung 141 eintreten, und ein kleiner Teil
des Druckes kann in das Innere des auf Druck ansprechenden Teiles durch einen engen
Kanal 142 eintreten. Die bewegliche Wandung 138 des auf Druck ansprechenden
Teiles 135 hat in der Mitte eine Verbindung mit dem einen Ende einer starren Stange
144, die verschiebbar auf der Führung 145 angeordnet ist. Diese Stange 144 hat oben
Zähne 147, die mit einem Zahnrad 150 in Eingriff stehen. Das Rad i5o ist undrehbar
mit einem Rahmen 152 verbunden, dessen eines Ende eine Gelenkverbindung 154 besitzt,
welche gelenkig mit dem unteren Ende des Zeigers 130 verbunden ist. Ein Gewicht
156 des Rahmens 152 drückt gewöhnlich das Zahnrad i5o auf die Verzahnung der Stange
14q., so daß die Eingriffstellung des Rades 150 zur Zahnstange 1q1(. durch Heben
des Rahmens, 15.2 eingestellt- werden kann. Der Anzeiger 13o kann daher auf den
Horizont des Schirmes 2o eingestellt werden, um auch auf den Teil 135 wirkende
Druckeinflüsse zu kompensieren.
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Die Vorrichtungen zur Anzeige der Quer-und Längsneigung bilden nicht
den Gegenstand der Erfindung: