-
Die
vorliegende Erfindung hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Einstellung eines Windrichtungsanzeigers zum Gegenstand. Ein Windrichtungsanzeiger
ist eine Vorrichtung zum Messen der Ausrichtung des Winds. Die Erfindung
findet insbesondere ihre Anwendung in der Luftfahrtindustrie, wo die
Einstellung eines Windrichtungsanzeigers eine lebenswichtige Bedeutung
hat. Der Messwert des scheinbaren Winds eines Flugzeugs ermöglicht es nämlich, nach
Berechnung den Wert der Einfalls- und Auftriebparameter zu erhalten.
Diese beiden Parameter müssen
zuverlässig
bekannt sein, da sie es ermöglichen,
optimale Flugbedingungen zu gewährleisten,
aber vor allen sind es wichtige Parameter für die Sicherheit des Flugs.
Das erfindungsgemäße Verfahren
kann aber auch auf anderen Gebieten verwendet werden, insbesondere
in der Meteorologie. Die in den Wetterwarten installierten Windrichtungsanzeiger
müssen
ebenfalls regelmäßig eingestellt oder
sogar ausgetauscht werden.
-
Ein
Windrichtungsanzeiger ist ein Organ, von dem ein Teil sich außen befindet.
Dieser äußere Teil
ist Klimaschwankungen ausgesetzt, insbesondere Temperaturveränderungen.
Außerdem
kann er durch Zusammenstöße mit äußeren Körpern beschädigt werden,
wie Vögel,
Sandkörner
oder Eispartikel. Allgemeiner kann er von äußeren Kräften abgenutzt werden, die
auf ihn ausgeübt
werden können.
Die äußeren Bedingungen
bei einem Flugzeug sind sehr hart. Der Teil des Windrichtungsanzeigers,
der direkt auf den Wind anspricht, ist zerbrechlich. Auf diese Vorrichtung
in der Flugphase angewendete Kräfte sind
sehr stark. Diese Kräfte
können
außerdem
die Einstellung des auf den Wind ansprechenden Teils in Bezug auf
Orientierungssensoren verändern,
mit denen er verbunden ist.
-
Aus
wirtschaftlichen Gründen
wird, wenn der Windrichtungsanzeiger ersetzt werden muss, nur ein begrenzter
Teil von ihm ausgetauscht. Ein Windrichtungsanzeiger weist eine
im Wind bewegliche Fahne, einen Sensorträger und einen Sondenkörper auf. Manchmal
wird nur die Fahne ausgetauscht. Es muss dann die Befestigung einer
neuen Fahne an einem Sensorträger
und an einem Sondenkörper,
die bereits eingesetzt sind, oder die Befestigung einer neuen Fahne
und eines Sensorträgers
an einem bereits eingesetzten Sondenkörper durchgeführt werden.
In diesem Fall besteht die Notwendigkeit der Vor-Ort-Einstellung
der Orientierungssensoren bezüglich
des Sondenkörpers
in Abhängigkeit
von dem so gebildeten neuen Windrichtungsanzeiger.
-
Andererseits
fordern die Luftfahrtgesellschaften eine häufige Überprüfung der Einstellungen. Bei
diesen Überprüfungen können manchmal Abweichungen
beobachtet werden, die zu einer erneuten Einstellung des Windrichtungsanzeigers
führen.
Es scheint also notwendig, ein zuverlässiges und billiges Verfahren
zur Einstellung des Windrichtungsanzeigers anzuwenden.
-
Die
Druckschrift
US A 5.361.633 beschreibt die
Einstellung eines Windrichtungsanzeigers bezüglich des Nordens.
-
Die
Druckschrift
DE A 1
927 355 beschreibt einen Windrichtungsanzeiger, dessen
Orientierungseinstellung möglich
ist. Dieses Patent beschreibt kein Einstellungsverfahren.
-
Das
präziseste
Einstellungsverfahren erfordert es, den Windrichtungsanzeiger mittels
Durchgang durch ein Gebläse
einzustellen. Das Gebläse ermöglicht es
nämlich,
einen Wind mit einer perfekt bekannten Ausrichtung zu erzeugen.
Ein vollständiger
Windrichtungsanzeiger wird dann direkt in Abhängigkeit von dem vom Gebläse gelieferten
Wind eingestellt. Unter diesen Umständen wird ein auf dem Flugzeug angeordneter,
vollständiger
Windrichtungsanzeiger perfekt eingestellt.
-
Ein
System zur Einstellung von Windrichtungsanzeigern im Gebläse ist aber
sehr teuer. Es erfordert insbesondere spezielle Infrastrukturen,
bei denen erzeugte Luftströme
eine kontrollierte Richtung haben. Andererseits ist die Anwendung
dieses Systems zeitaufwändig,
da die Dauer der Einstellung in diesem Fall länger ist. Diese Art von Kontrolle
würde außerdem während der
Dauer der Kontrolle den Stillstand des Flugzeugs am Boden erfordern,
die Stillstandszeit eines Flugzeugs ist aber ebenfalls teuer.
-
Diese
Art der Einstellung ist aber von den Industrie-Designern oder Reparaturwerkstätten von Windrichtungsanzeigern
durchführbar,
die über
die Mittel verfügen,
um die Investition eines Einfall-Gebläses zu amortisieren.
-
Ein
Windrichtungsanzeiger besteht aus einem windempfindlichen mechanischen
Teil, der Fahne und Orientierungssensoren. Die Orientierungssensoren
sind über
einen Sensorträger
auf einem Sondenkörper
angeordnet. Die Einstellung erfolgt, indem die Fahne in einer bezüglich des
Sondenkörpers bekannten
Position befestigt wird, und indem die Position des Sensorträgers bezüglich dieses
Sondenkörpers
mechanisch so eingestellt wird, dass ein von den Sensoren in der
bekannten Position der Fahne geliefertes Signal einem erwarteten
Wert entspricht.
-
Im
Stand der Technik erfordert die Anordnung der Fahne in einer bekannten
Position bezüglich
des Sondenkörpers
das Vorhandensein und die materielle Identifikation einer einem
aerodynamischen Nullpunkt entsprechenden Markierung auf der Fahne.
Der aerodynamische Nullpunkt wird im Gebläse beobachtet. Er entspricht
einer Orientierung der Fahne in der Achse des Winds des Gebläses und einer
entsprechenden Position des Sensorträgers, der in diesem Fall ein
erwartetes Messsignal liefert (im Allgemeinen ein Signal Null).
Für diesen
aerodynamischen Nullpunkt werden die relativen Positionen der Fahne
bezüglich
des Sensorträgers
schließlich markiert.
In der Praxis wird diese Markierung erhalten, indem die Fahne bezüglich des
Sondenkörpers markiert
wird, und indem ebenfalls der Sensorträger bezüglich des Sondenkörpers markiert
wird. Der aerodynamische Nullpunkt wird durch ein in der Fabrik hergestelltes
Loch in der Fahne identifiziert. Die Zentrierposition dieses Lochs
bezüglich
der im Gebläse beobachteten
theoretischen Lokalisierung bildet einen ersten Fehler. Dieser erste
Fehler wird Präzisionsfehler
genannt.
-
Im
Stand der Technik besteht das Einstellungsprinzip darin, das den
aerodynamischen Nullpunkt darstellende Loch in einer bekannten Stellung bezüglich des
Sondenkörpers
zu fixieren und den Orientierungssensor bezüglich dieser fixierten Einheit
in einer solchen Position anzuordnen, dass das gelieferte Messsignal
das erwartete Messsignal (im Allgemeinen das Signal Null) ist. Das
Problem bei dieser Art von Einstellung ist es, die fixierte Einheit während aufeinander
folgenden Einstellungen identisch in einer Referenzposition des
Sondenkörpers und
der Fahne zu bilden. Aufgrund dieser vielen Einwirkungen verformt
sich das Loch, es vergrößert sich. Die
Verformung des den aerodynamischen Nullpunkt symbolisierenden Lochs
im Lauf der Zeit erzeugt einen zweiten Fehlertyp. Dieser zweite
Fehlertyp ist zeitlich variabel, er wird also Fehler der Wiederholbarkeit
der Einstellung genannt. Die Verformung dieses Lochs führt nämlich zur
Fixierung des Sondenkörpers
und des windempfindlichen Teils in variablen Positionen, während diese
Einheit in einer einzigen Referenzposition fixiert werden muss.
-
Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Präzisions- und Wiederholbarkeitsfehler der bekannten
Methode zum Einstellen der Windrichtungsanzeiger zu beseitigen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Einstellung eines
Windrichtungsanzeigers. Das Einstellungsprinzip basiert auf einer
Folge von vier Schritten.
-
Ein
erster Schritt besteht darin, die Einheit aus Fahne, Träger der
Orientierungssensoren und Sondenkörper mittels einer Einstellbank
in einer bekannten und fixierten Position anzuordnen. Der Sensorträger und
der Sondenkörper,
die in diesem Fall verwendet werden, können einzige Werks-Träger und
Werks-Körper
sein, die für
alle hergestellten und einzustellenden Fahnen verwendet werden.
In der fixierten Position ist der Sensorträger am Sondenkörper befestigt.
Diese Einheit wird selbst an der Einstellbank befestigt. Dann wird
die Fahne des Windrichtungsanzeigers gegen einen Balken dieser Bank gedrückt. Man
misst dann einen ersten Wert des von den Sensoren gelieferten Signals,
Winkel am mechanischen Nullpunkt genannt.
-
Ein
zweiter Schritt besteht darin, die Gesamtheit dieser Vorrichtung
mit der gleichen zueinander fixierten Anordnung des Sensorträgers und
des Sondenkörpers
auf einer zweiten Einstellbank anzuordnen, wobei die Fahne beweglich
gelassen wird. Während
dieses zweiten Schritts wird die Fahne einem Gebläse ausgesetzt,
das einen Wind erzeugt, der in bekannter Weise bezüglich der
fixierten Einheit und der zweiten Einstellbank ausgerichtet ist.
Man misst dann einen zweiten Wert des von den Sensoren gelieferten
Signals, Winkel am aerodynamischen Nullpunkt genannt.
-
Während dieser
beiden ersten Schritte wird eine Differenz zwischen den von den
Orientierungssensoren gelieferten Signalen erfasst. Diese Differenz
von gelieferten Signalen entspricht einem Drehwinkel der Fahne.
Diese Differenz wird Winkelabweichung zwischen mechanischem und
aerodynamischem Nullpunkt genannt. In einem dritten Schritt wird
der Wert dieses Winkels in ein Verlaufskontrolldokument der Fahne
und/oder direkt auf die Fahne eingetragen. Dieser Winkel ermöglicht es
anschließend,
die Drehsensoren schnell in Abhängigkeit
von den spezifischen Eigenschaften der montierten Fahne zu regeln.
-
Ein
letzter Schritt ist der einzige, der vor Ort bei der Einstellung
einer neuen Fahne auf einer Einheit aus vorhandenem Sondenkörper und
vorhandenen Orientierungssensoren oder bei der erneuten Einstellung
eines Windrichtungsanzeigers durchgeführt wird.
-
Während dieses
letzten Schritts, der strikt dem Einstellvorgang entspricht, sind
die Fahne und der Sondenkörper
in einer Position fixiert, die gleich derjenigen des ersten Schritts
ist. Zu diesem Zweck wird eine Einstellbank, die in jedem Punkt
gleich der Einstellbank des ersten Schritts ist, vor Ort für die Einstellung
verwendet. Die Einstellung besteht dann darin, den Träger der
Sensoren bezüglich
des Sondenkörpers
um eine Drehachse der Fahne drehen zu lassen. Man führt diese
Einstellung durch, indem das von den Sensoren erzeugte Signal gemessen
wird. Man notiert eine Position des Sensorträgers bezüglich des Sondenkörpers, in
der das gemessene Signal gleich der Differenz der während der
ersten beiden Schritte gelieferten Signal ist, d.h. die Winkelabweichung.
In diesem Fall erfolgt die Einstellung des Windrichtungsanzeigers
mit der Messpräzision
dieser Sensoren, die sehr viel größer ist als eine optische oder
mechanische Fluchtungspräzision
eines Lochs, wie gemäß dem Stand
der Technik.
-
Die
Erfindung hat also ein Verfahren zur Einstellung eines Windrichtungsanzeigers
nach Anspruch 1 zum Gegenstand.
-
Die
Erfindung hat ebenfalls eine Vorrichtung zur Einstellung eines Windrichtungsanzeigers
zur Messung der Windrichtung nach Anspruch 7 zum Gegenstand.
-
Außerdem besitzt
der Träger
der Sensoren im Allgemeinen zwei drehbare Sensoren, die von der Drehachse
der Fahne angetrieben werden. Für
einen normalen Einfallwinkel des Winds auf die Fahne (im Wesentlichen
gemäß dem Rumpf
des Flugzeugs ausgerichtet) sind die beiden Sensoren seitlich zu beiden
Seiten dieser Drehachse angeordnet. Es stellt sich heraus, dass
das ursprüngliche
Spiel der Drehachse, das sich nach und nach auf der Drehachse der
Fahne vergrößert, ein
Verstellen der von den beiden Sensoren gelieferten Angaben nach
sich zieht. Dieses Verstellen ist umso schwieriger zu bekämpfen, als
das Spiel der Drehachse der Fahne weiter besteht und sich im Lauf
der Zeit entwickelt.
-
Mit
der Erfindung sollten die schädlichen Auswirkungen
dieses Spiels vermieden werden, das nicht beseitigt werden kann,
es sei denn, man ändert sehr
häufig
eine Führungseinrichtung
der Achse der Fahne. Erfindungsgemäß wurde beschlossen, die beiden
drehbaren Sensoren fluchtend mit der Drehachse anzuordnen, die die
häufigste
(oder die kritischste) Richtung des Winds enthält. In dieser Stellung besteht
das Spiel der Drehachse fort, aber seine Wirkungen werden aufgehoben:
Die von den Sensoren gelieferten Angaben werden nicht verfälscht. Für eine andere
Richtung des Winds, die aber einem weniger häufigen (oder weniger kritischen)
Einfallwinkel des Winds entspricht, werden die Angaben immer noch
verfälscht,
aber dies ist weniger störend,
da weniger häufig
oder weniger kritisch.
-
Die
Einstellvorrichtung ist dann vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle sich dreht, dass die welle ein Messorgan antreibt,
das einen Satz von Sensoren aufweist, wobei jeder Sensor um eine
Achse parallel zur Drehwelle dreht, dass die Achsen der Sensoren
sich in einer Ebene befinden, die für eine Hauptposition des Windrichtungsanzeigers
durch eine Vorderkante der Fahne und durch die Drehachse der Drehwelle
der Fahne verläuft.
-
Die
besonderen Ausführungsmodi
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 6 und 8 bis 12 definiert.
-
Die
Erfindung wird besser verstanden werden anhand der nachfolgenden
Beschreibung und der Betrachtung der beiliegenden Figuren. Diese
dienen nur als Beispiel und schränken
die Erfindung keineswegs ein. Es zeigen:
-
1a:
eine schematische Ansicht eines Windrichtungsanzeigers in einer
Werks-Einstellbank, die
den ersten Schritt der Erfindung darstellt;
-
1b:
eine schematische Ansicht eines Windrichtungsanzeigers in einer
Einstellbank, der einem Wind mit bekannter Richtung ausgesetzt ist,
die den zweiten Schritt der Erfindung darstellt;
-
1c:
eine schematische Ansicht eines Windrichtungsanzeiger in einer Standort-Einstellbank, wobei
die Standort-Einstellbank gleich der Werks-Einstellbank ist. Diese
Darstellung stellt den vierten Schritt der Erfindung dar;
-
2a:
eine schematische Ansicht einer Draufsicht auf einen auf ein Flugzeug
montierten Windrichtungsanzeiger mit mehreren Orientierungssensoren,
der einem gegebenen Wind ausgesetzt ist;
-
2b:
eine schematische Ansicht einer Draufsicht auf einen auf ein Flugzeug
montierten Windrichtungsanzeiger mit mehreren Orientierungssensoren,
der einem gegebenen Wind mit einer um 90° zu derjenigen der 2a verschobenen
Richtung ausgesetzt ist, und gemäß der Erfindung.
-
Gemäß den 1a bis 1c weist
ein Windrichtungsanzeiger eine Fahne 1, ein windempfindliches
und um eine Drehachse 2 bewegliches Organ, auf. Ein Orientierungssensor 3 wird
von einer Platte 4, einem Sensorträger, getragen. Der Windrichtungsanzeiger
weist noch einen Sondenkörper 5 auf.
Der Orientierungssensor 3 wandelt die von der Fahne gelieferte
mechanische Ausrichtung in ein elektrisches Signal 6 um.
Die Fahne 1 wird am Sondenkörper 5 durch eine
Welle 7 gehalten, deren Ausrichtung koaxial zur Drehachse 2 ist.
Die Welle 7 ist an der Fahne 1 befestigt. Die
Welle 7 wird am Sondenkörper 5 durch
ein Lager 8 gehalten. Das Lager 8 erlaubt eine
Beweglichkeit der Fahne 1 in einem Bereich, der nur einen
Freiheitsgrad aufweist. Die Fahne 1 und die Welle 7 sind
nämlich
nur in Drehung um die Achse 2 beweglich.
-
Die
Platte 4 ist um die Drehachse 2 beweglich. Die
Position der Platte 4 kann bezüglich derjenigen des Sondenkörpers 5 definiert
werden. Die Platte 4 besitzt zum Beispiel eine Markierung 9.
Die Markierung 9 ist vorzugsweise auf einer Kante der Platte 4 eingraviert.
Eine Achse 10 ist orthogonal zur Drehachse 2 und
durch die Markierung 9 verlaufend definiert. In gleicher
Weise besitzt der Sondenkörper 5 eine
Markierung 11, die vorzugsweise auf dem Sondenkörper 5 eingraviert
ist. Eine Achse 12 ist orthogonal zur Drehachse 2 und
durch die Markierung 11 verlaufend definiert. Die Markierungen 9 und 11 sind so
eingraviert, dass sie sich bei der Montage des Windrichtungsanzeigers
mehr oder weniger einander gegenüber
befinden. Vorzugsweise wird die Einstellung der Platte 4 auf
dem Sondenkörper 5 mit
einer Verstiftung durchgeführt,
die zwei Einstellfüße aufweist,
die eine bis auf hundertstel Grad genaue Einstellpräzision liefern
können.
-
Die
Platte 4 ist zwischen der Fahne 1 und dem Sondenkörper 5 angeordnet.
Die Platte 4 besitzt ein Loch 13, das die Welle 7 durchlässt. Das
Loch 13 hat einen größeren Durchmesser
als der Durchmesser der Welle 7. Gemäß 1a sind
Kugellager 14 und 15 um die Welle 7 herum
angeordnet. Das Kugellager 14 hält die Fahne 1 in
Drehung bezüglich
der Platte 4. Das Kugellager 14 begünstigt die
freie Drehung der Fahne um die Drehachse 2. Das Kugellager 15 bildet
das Lager 8. Es ist zwischen dem Sondenkörper 5 und
der Welle 7 angeordnet. Das Kugellager 14 ermöglicht auch
eine Drehung der Platte 4 um die Achse 2 bei der
Einstellung der Position dieser Platte 4 bezüglich des
Sondenkörpers 5.
Die Kugellager 14 und 15 sind in den 1b und 1c nicht
dargestellt.
-
Gemäß einem
Einstellungsmerkmal des Windrichtungsanzeigers ist es notwendig,
die Einheit aus Sondenkörper 5 und
Platte 4 in einer bekannten und fixierten so genannten
Referenzposition anzuordnen. Diese Referenzposition kann für alle Paare von
Sondenkörper 5 und
Platte 4 gleich dem beschriebenen Typ durch den Parallelismus
der Achsen 10 und 12 definiert werden. Diese Referenzposition kann
aber beliebig sein. Der Vorteil einer gemeinsamen Referenzposition
liegt in der Unabhängigkeit
der Einstellung gegenüber
der Linearität
der Sensoren.
-
In
einer Referenzposition sind der Sondenkörper 5 und die Platte 4 in
einer Einstellbank 16 angeordnet. Die Einstellbank 16 besitzt
zwei Leisten 17 und 18, die es ermöglichen,
die Einheit aus Platte 4 und Sondenkörper 5 über den
Sondenkörper 5 fest an
der Einstellbank 16 zu befestigen. Der Körper 5 ist in
einer charakteristischen Position befestigt, in der ein Rand des
Sondenkörpers 5 den
gleichen Platz einnimmt, den er später in einer Standort-Einstellbank
einnimmt.
-
Der
hier dargestellte Windrichtungsanzeiger hat schematisch nur einen
einzigen Orientierungssensor 3. Der Orientierungssensor 3 ist
an der Platte 4 befestigt. Zum Beispiel weist der Orientierungssensor 3 ein
Potentiometer 19 auf, das zwischen –V und +V gespeist wird. Das
vom Sensor 3 gelieferte Signal spricht auf die Position
eines Gleitzeigers 20 oder anderen Erregers an. Der Gleitzeiger 20 ist
fest mit der Welle 7 verbunden und daher so, dass seine
Position von der Ausrichtung der Fahne 1 abhängt. Ein
Analog/Digital-Wandler 21 kann den Wert der vom Gleitzeiger 20 gelieferten
Spannung in ein Binärsignal 6 umwandeln,
dessen Wert die Ausrichtung des Winds angibt. Dieses Signal 6 kann
auf einem Anzeigegerät 22 angezeigt
werden. Vorzugsweise besitzt der Orientierungssensor 3 Drehmelder
oder Synchrodetektoren.
-
Die
Definition eines ersten Montagemerkmals der Fahne wird im ersten
Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
erhalten. In diesem Schritt wird die Einheit aus Sondenkörper 5 und
Platte 4, die gemäß der Referenzposition
miteinander verbunden sind, in ihre charakteristische Position auf
der Einstellbank 16 gebracht. Die Fahne 1 ist
beweglich. Die Einstellbank 16 besitzt einen Arm 23.
Der Arm 23 hat die Form eines umgedrehten L und erstreckt
sich senkrecht bezüglich
des Hauptkörpers
der Einstellbank 16. Der Arm 23 besitzt an einem
Ende des L einen kugelförmigen
Anschlag 24. Die Kugel 24 hat zum Beispiel einen
Durchmesser von mehreren Millimetern. Der Arm 23 und der
Anschlag 24 ermöglichen
es, die Fahne 1 in einer gehaltenen und mechanisch bekannten
Position anzuordnen. Dieser Arm 23 ist insbesondere so gestaltet,
dass er mit der Fahne 1 in Kontakt sein kann, wenn der
Sondenkörper 5 in seine
charakteristische Position zwischen den Leisten 17 und 18 der
Einstellbank 16 oder auf eine Verstiftung der Einstellbank 16 gebracht
wird. Die Fahne 1 hat eine von einem abgestumpften Zylinder
abgeleitete Form. Vorzugsweise ist der Arm 23 so gestaltet,
dass die Kugel 24 mit der Fahne 1 im oberen Bereich
der Fahne in Kontakt kommt, der bezüglich der Platte 4 entgegengesetzt
zum Sondenkörper 5 liegt. Insbesondere
kommt die Kugel 24 in einen nahen Kontakt mit einer Hinterkante 25 der
Fahne 1, wenn sie gemäß einem
Wind ausgerichtet ist.
-
Die
Einstellbank 16, die von den Leisten 17 und 18 und
einem eine Kugel 24 aufweisenden Arm 23 definiert
wird, ist ein reproduzierbares Einstellinstrument. Das in der Fabrik
zur Definition des ersten Merkmals der Fahne verwendete Instrument
ist erfindungsgemäß gleich
denjenigen, die von den Luftfahrtgesellschaften verwendet werden
sollen, wenn sie Windrichtungsanzeiger überprüfen. In dieser Hinsicht ist
die Einstellbank 16 der 1a gleich
der Einstellbank 16 der 1c.
-
Die
Einstellbank 16 ist ein Instrument, das auch Gegenstand
von Überprüfungen ist.
Diese sind aber vereinfacht, da das diese Einstellbank bildende Material
sehr steif ist. Die Einstellbank 16 ist also nur sehr geringen
Strukturveränderungen
unterworfen. Sie bildet ein Referenzgerät für die Einstellung von Windrichtungsanzeigern.
Die Wiederholbarkeit der Einstellung hängt von dieser Einstellbank
ab, die robust ist. Also wird die Wiederholbarkeit der Einstellung
durch die vorliegende Erfindung verbessert. Die Fahne 1 liegt
einfach gegen den Arm 23 der Einstellbank 16 an.
Es gibt also keine Abnutzung der Kugel 24.
-
Im
ersten Schritt des erfindungsgemäßen Einstellverfahrens
sind der Sondenkörper 5 und
die Platte 4 in ihrer gegenseitigen Referenzposition in der
charakteristischen Position auf der Einstellbank 16 angeordnet.
Die Fahne 1 wird dann gegen die Kugel 24 des Arms 23 gedrückt. Diese
Einheit gelangt in eine Position des Windrichtungsanzeigers in einer bekannten
und gehaltenen Position. In dieser Position entspricht der vom Anzeiger 22 gelieferte
Wert einem ersten Wert V1.
-
In
einem zweiten Schritt des Verfahrens werden der Sondenkörper 5 und
die Platte 4 zusammen und ohne jeden Ausbau in einer zweiten
Einstellbank 26 angeordnet. Die Einstellbank 26 hat
hier eine längliche
Form und besitzt zwei Leisten 27 und 28 vom gleichen
Typ wie die Leisten 17 und 18 oder besitzt eine
Verstiftung. Die Leisten 27 und 28 ermöglichen
es, die Einheit aus Platte 4 und Sondenkörper 5 in
einer zweiten charakteristischen Position zu halten. In dieser Montage
gemäß 1b ist
die Fahne 1 einem Wind 29 ausgesetzt. Der Wind 29 hat
eine bekannte Ausrichtung. Die bekannte Ausrichtung des Winds 29 wird
zum Beispiel bezüglich
der von der Einstellbank 26 gebildeten Ebene definiert.
Vorzugsweise ist die Ausrichtung dieses Winds lotrecht zu der von
der Einstellbank 26 gebildeten Ebene. Die Fahne 1 richtet
sich nach dem Wind aus. In dieser Position der Fahne 1 entspricht
der vom Anzeiger 22 gelieferte wert einem Wert V2. Normalerweise
ist der Wert V1 nicht gleich dem Wert V2.
-
Es
ist wichtig anzumerken, dass die Bank 26 und die zweite
charakteristische Position des Sondenkörpers 5 in der Bank 26 ganz
rigoros der Bank 16 und der ersten charakteristischen Position
des Sondenkörpers 5 zugeordnet
sind. Zur Vereinfachung könnte
man zulassen, dass, wenn der Wert Null V1 ist, der wert V2 für eine perfekte
Fluchtung der Markierungen 9 und 11 auch Null
sein muss. Die beiden Einstellbänke 16 und 26 müssen also
dementsprechend hergestellt werden. Grundlegend ist tatsächlich die
Ausrichtung des Winds bezüglich
der Bank 26 und des Sondenkörpers 5 und die Ausrichtung
der Bank 26 oder der Bank 16 bezüglich des Rumpfs
des Flugzeugs, auf das der Windrichtungsanzeiger montiert werden
wird.
-
Der
Unterschied zwischen den Werten V1 und V2 entspricht einer Winkeldifferenz
der Positionen der Fahne in den zwei Konfigurationen: auf der Einstellbank 16 eingespannte
Position und Position im Gebläse
auf der Bank 26. Der Wert dieser Winkeldifferenz oder die
Differenz V1–V2
selbst kann anschließend
auf den Körper
der Fahne 2 eingetragen werden. Er ist so der Fahne in
Form eines Etiketts zugeordnet. Dieser Wert wird vorzugsweise auf
die Fahne eingraviert. Dieser Differenzwert ermöglicht die Einstellung der
Fahne auf Einheiten aus Sondenkörper
und Platte, die sich von denjenigen der Fabrik unterscheiden, wenn
sie auch vom gleichen Typ wie die der Fabrik sind. Dieser Einstellwert
kann auch in einem Dokument notiert werden, das an die Verlaufkontrolle
der Fahne angehängt
ist.
-
Gemäß 1c wird
die Fahne 1 anschließend
vor Ort auf dem Zusammenbau aus Sondenkörper 5 und Platte 4 installiert,
und diese Einheit wird auf einer Standort-Einstellbank 16 angeordnet.
Der Sondenkörper 5 und
die Platte 4 entsprechen den Elementen des Flugzeugs, auf
denen die Fahne 1 befestigt werden wird. Die Fahne 1 wird
gegen die Kugel 24 des Arms 23 der Standort-Bank 16 gedrückt. Der
Gleitzeiger 20 zeigt dann in eine bekannte Richtung. Die
Platte 4, die das Potentiometer 19 trägt, wird
anschließend
bezüglich
des Sondenkörpers 5 betätigt. Diese
Dreh-Betätigung
ermöglicht
es, den Sensor zuverlässig
und so einzustellen, dass das auf dem Anzeiger 22 gelesene
Signal einem Wert V3 entspricht. Die zu erreichende Position ist diejenige,
in der der Wert V3 gleich der Wertdifferenz zwischen V1 und V2 ist.
-
Die
Platte 4 ist am Sondenkörper 5 über Schlitzlöcher 30 befestigt,
die Bolzen 31 gegenüber liegen,
die an den Sondenkörper 5 geschraubt
sind. Die Schlitzlöcher
haben eine auf die Achse 2 zentrierte Kreisform. Dieses
System ermöglicht
es, die Position der Platte 4 bezüglich des Sondenkörpers 5 zu
fixieren. Die Platte 4 kann am Sondenkörper 5 über andere
Mittel befestigt werden. Die Einstellung kann auch dadurch erfolgen,
dass der Stator des Winkelpositionssensors bezüglich einer Platte 4 gedreht wird,
die bezüglich
eines Sondenkörpers 5 ortsfest ist.
-
Der
Windrichtungsanzeiger gemäß den 1a bis 1c besitzt
schematisch einen einzigen Orientierungssensor. Gemäß einer
Verbesserung kann der Windrichtungsanzeiger aus mehreren Orientierungssensoren
bestehen, die vorzugsweise an der Platte 4 befestigt sind.
Gemäß 2a des Stands
der Technik wird in dem Fall, in dem es mehrere sekundäre Orientierungssensoren
gibt, die Drehung der sekundären
Sensoren durch einen Antrieb über
ein Ritzel 32 oder eine Zahnstange verursacht. Das durch
eine Zahnstange symbolisierte Ritzel 32 ist fest mit dem
Rotor des Sensors verbunden und wird von einem Ritzel 33 der
zentralen Welle 7 angetrieben. Die Drehung der Welle 7 und
somit des Ritzels 33 hängt
direkt von der Ausrichtung der Fahne 1 gemäß dem Wind 34 ab.
Die Ausrichtungsanzeige wird zwei Mal von zwei sekundären Orientierungssensoren
geliefert: Die Sensoren 35 und 36. Um das Verständnis zu
erleichtern, sind die sekundären
Sensoren 35 und 36 Potentiometer. Vorzugsweise
sind die Orientierungssensoren 35 und 36 Drehmelder oder
Synchrodetektoren.
-
Die
Tatsache, dass es mehrere Orientierungssensoren gibt, ermöglicht es,
die Informationsquellen zu vervielfachen. Wenn die beiden Orientierungssensoren
nämlich
nicht den gleichen Wert angeben, kann ein Alarmsignal ausgelöst werden,
um den Piloten über
die Fehlfunktion der Vorrichtung zur Messung der Windrichtung in
Kenntnis zu setzen. Die Steuerung des Flugzeugs muss dann dementsprechend
durchgeführt
werden.
-
Der
sekundäre
Sensor 35 hat eine Drehachse 37, und der sekundäre Sensor 36 hat
eine Drehachse 38. Die Drehachsen 2, 37 und 38 sind
zueinander parallel und gehören
zur gleichen Ebene. Der Wind erzeugt eine Luftwiderstandskraft,
die nur an den äußeren Teil
des Windrichtungsanzeigers angewendet wird: die Fahne 1.
Die fest mit der Fahne 1 verbundene Welle 7 ist
aber ebenfalls mit dem Sondenkörper 5 verbunden.
Da der Sondenkörper 5 ein innerer
Teil des Windrichtungsanzeigers ist, ist er der Luftwiderstandskraft
nicht ausgesetzt. Die Orientierungsachse der Welle 7 weicht
dann leicht von ihrer Anfangsposition ab. Da der Sondenkörper 5 fest
mit der Platte 4 verbunden und ebenfalls über die
Welle 7 fest mit der Fahne 1 verbunden ist, kann
daraus ein Fehler des Werts der Ausrichtungsmessung entstehen. Der
Fehler kommt von dem Spiel, auch wenn es gering ist, zwischen den
Kugellagern 14 und 15.
-
Die 2a und 2b stellen
schematisch den Einfluss dieser Abweichung auf die Ausrichtung der
Welle 7 gemäß der Richtung
des Winds bezüglich
der von den Drehachsen 2, 37 und 38 definierten Ebene
dar. So sieht man in 2a, die den Stand der Technik
darstellt, dass die stärkste
Veränderung
des Ritzels 33 der Welle 7 bei einem Hauptwind
beobachtet wird, der lotrecht zu der Ebene ausgerichtet ist, die
von den Drehachsen 2, 37 und 38 definiert
wird. Diese Position ist diejenige, bei der die Orientierungssensoren
im Fall einer Abweichung einen größeren Fehler in dem von ihnen
gelieferten Wert aufweisen. Die Verschiebung der Achse 2 bewirkt
nämlich
eine leichte Verschiebung des Ritzels 32, die zur Drehung
der sekundären
Sensoren 35 und 36 führt, während das Ritzel 33 nicht
gedreht hat.
-
Dagegen
wird in der 2b gemäß der Erfindung die Ausrichtung
der Ebene, die die Drehachsen 2, 37 und 38 enthält, so definiert,
dass der geringste Fehler in dem von den Sensoren für die Hauptflugbedingungen
angegebenen Wert bewirkt wird. Bei diesen besitzt die Ausrichtung
der Fahne 1 eine Vorderkante 39, die eine Ebene
mit der Achse 2 bildet. Wenn diese Ebene der Fahne in einer
Hauptrichtung (der häufigsten)
der Fahne 1 ausgerichtet ist, fällt sie erfindungsgemäß mit der
Ebene zusammen, die die Achsen 37 und 38 enthält. Die
Hauptflugbedingungen können
diejenigen sein, die der Richtung des Winds während der Reiseflugrichtung entsprechen,
oder diejenigen, die dem Überziehen entsprechen.
In diesen beiden Fällen
sind sie kritisch. Dann müssen
erfindungsgemäß für diese
kritischen Richtungen die gemessenen Werte so genau wie möglich sein,
ohne die Fehler aufgrund der Abweichung.
-
Eine
andere Methode, um den durch das Spiel der Lager verursachten Fehler
zu kompensieren, kann darin bestehen, auf der Einstellbank 16 eine
Kraft auf die Fahne auszuüben,
die dem aerodynamischen Luftwiderstand beim Versuch im Gebläse entspricht.
Dabei wird mit der Standort- oder Werks-Einstellbank eine bekannte
Kraft auf die Fahne ausgeübt.
Die Resultierende dieser bekannten Kraft ist orthogonal zu einer
Drehachse der Fahne.