DE706254C

DE706254C - Arrangement on vehicles, in particular aircraft, for determining distances by means of sound

Info

Publication number: DE706254C
Application number: DEA85157D
Authority: DE
Inventors: Dr Habil Lothar Cremer; Paul Drewell; Dr Phil August Glaser
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1937-12-07
Filing date: 1937-12-07
Publication date: 1941-05-22
Also published as: CH210451A; NL52438C

Description

Anordnung auf Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, zur Bestimmung von Abständen mittels Schall Die Bestimmung von Abständen bewegter Fahrzeuge von festen Gegenständen, beispielsweise die Bestimmung der Entfernung eines Hindernisses oder die Messung der Höhe über Grund, etwa bei Flugzeugen, können bekanntlich mit Hilfe der sog. Echolotverfahren durchgeführt werden. Zu diesem Zweck sind zahlreiche Einrichtungen angegeben, die u. a. mit hörbarem Schall arbeiten und beispielsweise die Aussendung von Tönen genau definierter Frequenz, Amplitude oder Phasenlage erfordern. Es ist weiterhin an anderer Stelle auch schon vorgeschlagen worden, das natürlich vorhandene Eigengeräusch, insbesondere von Motorluftfahrzeugen, zur Messung zu verwenden, welches sich als ein Gemisch aus einer größeren oder kleineren Anzahl der verschiedensten Schallfrequenzen darstellt. Der genannte Vorschlag benutzt zur Messung die Tatsache, daß ein gegenüber der Geräuschquelle abgeschirmtes, auf dem Fahrzeug angebrachtes Aufnahmemikrophon zwar die tiefen Frequenzen aus dem vorhandenen Geräuschspektrum stets empfangen wird, da diese genügend stark beugen, um trotz der abschirmenden Teile zum Mikrophon zu gelangen, daß dagegen Töne oberhalb einer gewissen Frequenzlage, deren Höhe von der Anordnung im einzelnen abhängt, nur sehr unwesentlich zum Mikrophon beugen können und daher nur dann merklich meßbar sind, wenn sie an einem entfernten Gegenstand ausr,#icliend reflektiert werden. d.li. also wenn eine gewisse Höhe oder ein gewisser Abstand gegenüber dein reflektierenden Gegenstand vimi Fahrzeug unterschritten wird.Arrangement on vehicles, in particular aircraft, for determination of distances by means of sound The determination of distances of moving vehicles from solid objects, for example determining the distance of an obstacle or the measurement of the height above ground, for example in aircraft, can, as is well known, with The so-called echo sounder method can be carried out. There are numerous for this purpose Facilities specified that include work with audible sound and for example require the transmission of tones of precisely defined frequency, amplitude or phase position. It has also been suggested elsewhere, of course to use existing intrinsic noise, in particular of motor aircraft, for the measurement, which turns out to be a mixture of a larger or smaller number of the most diverse Represents sound frequencies. The mentioned proposal uses the fact for measurement that a screened against the noise source, mounted on the vehicle Recording microphone, the low frequencies from the existing noise spectrum is always received, since these bend sufficiently to despite the shielding Parts to get to the microphone that, on the other hand, tones above a certain frequency range, the height of which depends on the arrangement in detail, only very insignificantly to the microphone can bend and are therefore only noticeably measurable when they are distant object ausr, # icliend be reflected. d.li. so if one certain height or a certain distance from your reflective object vimi vehicle is not reached.

Es hat sich null gezeigt, daß diese für die Messung wesentlichen hohen Schallfrequenzen zuni großen 'heil bei schnellfahrendem Fahrzeug auf sog. Schneidentörie oder verwandte Töne zurückzuführen sind, %ielche beispielsweise an d,n am Fahrzeug vorhandenen kanten durch Vorbeistreichen des Fahrtwindes entstehen.It has been shown to zero that these are high, which are essential for the measurement Sound frequencies too large when the vehicle is moving fast on so-called Schneidentörie or related tones can be traced back, for example to d, n on the vehicle existing edges are caused by the wind blowing by.

Die Erfindung bezwc, kt eine Verbesserung, voll Mefeinrichtungen, für welche das Vorhandensein solcher Sclineidentöne von wesentlicher Berleutung sein kann, und betrifft Linrichtungen, die auf dein Fahrzeug zur künstlichen Et-zeilgun- hoher "Töne vorgeseli.-n sind, insbesondere zurl'rzeugungvon Schneidentönen. Hieb- c:der Spalttönen Aster odt#iveräriderliclicr Frequenz; in vorteilhafter Weise sckllc-n für diese Eitirielitungeil keine bes@:n<leren EnetSiequellen benötigt werden, da ihre Betätigung unmittelbar durch <leii Fahrtwind erfolgt.The invention or an improvement, full of measuring devices, for which the presence of such sclineid tones is essential can be, and concerns line directions that are aimed at your vehicle for artificial et-zeilgun- high tones are intended, in particular for the generation of cutting tones. c: the split tones aster odt # iveräriderliclicr frequency; advantageously sckllc-n no special energy sources are required for this line of business, because they are activated directly by the airstream.

Es sei hier bemerkt, (laß vorn Fahrtwind betriebene Tonerzeuger an sich bereits bekanntgeworden sind. So ist z. B. für die Zwecke einer akustischen Überwachung voxi Geschwindigkeiten in Luftfahrzeugen eitle vorn Fahrtwind betriebene Sirene bekanntgeworden.It should be noted here, (leave the sound generator operated in front of the airstream on have already become known. So is z. B. for the purposes of an acoustic Monitoring voxi speeds in aircraft vainly powered by headwind Siren became known.

Es ist außerdem eine akustische Signalablage für Fahrzeuge mit Verwendung einer Pfeife als Tonsender vorgeschlagen worden. bei der die Pfeife derart ausgebildet ist, daß der für die Pfeife erforderliche Luftstrom vom Fahrtwind geliefert wird. Bei der vorgeschlagenen Signalanlage weist überdies die Pfeife gegenüber den finit Kompressor betriebellen Pieifen einen kleinen aerodynamischon Widerstand auf. Diese akustische Signalanlage für Fahrzeuge soll insbesondere zur Erleichterung de: Landgins von Flugzeugün dienen, sie ist aber auch dafür vorgesehen, um zwischen zwei Fahrzeugen auf akusti scheut Wege eine Verständigung durch llorsezeicheti zu ermöglichen. Die bei der vorgeschlagenen Einrichtung benutzte akustische Vorrichtung besteht aus einem am r#lti,rzeti-körper befestigten Fangrohr, dt:rcli das dieLuftmassen aus einem Ringabschnitt gegen eine Ringschneide strömen. Au!lerdein ist liier!)-i ein Resonator vorgesehen.It is also an acoustic signal repository for vehicles in use a whistle has been proposed as a sound transmitter. in which the whistle is designed in this way is that the airflow required for the whistle is supplied by the airstream. In the proposed signaling system, the whistle also points towards the finite Compressor operating beeps have a small aerodynamic drag. These Acoustic signaling system for vehicles is intended in particular to facilitate de: Landgins von Flugzeugün are used, but it is also intended to move between two vehicles on acousti shy away from ways to enable communication through llorsezeicheti. the Acoustic device used in the proposed device consists of a catching tube attached to the r # lti, rzeti body, dt: rcli that removes the air masses a ring section against a cutting edge. Au! Lerdein is liier!) - i a Resonator provided.

Dem Bekannten gegenüber bestellt die vorlieäende Erfindum in einer Anordnung auf Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, zur Bestiininung b7-,v. Anzeige vors Abständgiti nach dein Echolotver fahren mit auf dem Fahrzeug angebrachten mittelbar oder unmittelbar durch den Fahrtwind betätigten Einrichtungen zur künstlichen Erzeugung hoher Töne, welche dadurch gekennzeichnet ist, (laß im fr<°ien Luftstrom oder in der Nähe des F ahrzcu:rs platten- oder stabförinige Körper, die gegebenenfalls schwingfähig sind, derart vorgesehen sind, daß an den Kanten dieser Körper Schneiden-. Hieb- oder Spalttöne gebildet w.rden.The present invention orders the known in a Arrangement on vehicles, in particular aircraft, for determining b7-, v. advertisement vors Abstandsgiti after your Echolotver drive with indirectly attached to the vehicle or devices for artificial generation that are operated directly by the airflow high tones, which is characterized by (let in the air stream or In the vicinity of the F ahrzcu: rs plate or rod-shaped bodies, which may be are oscillatable, are provided in such a way that cutting edges at the edges of this body. Cut or split tones would be formed.

Die l:inrielitungert nach der Erfindung können für sich allein als Schallerzeuger vorgesehen sein. Häufig wird es sich aber lediglich darum handeln, daß die natürlichen Schneidentöne zu schwach sind, um eine sichere Grundlage für Echomessungen abzugeben, oder gar völlig fehlen, etwa bei der einen oder anderen Flugzeugtype, vor allem bc-i aerod\-nainiscli guter Durelibildung.The l: inrielitungert according to the invention can be used on its own Be provided sound generator. Often, however, it will only be a matter of that the natural edge tones are too weak to provide a secure basis for To provide echo measurements, or even completely absent, for example with one or the other Type of aircraft, especially bc-i aerod \ -nainiscli good dureli formation.

Ini einzelnen können zur Durchführung des Erfindungsgedankens ini freien Luftstrom oder in unmittelbarer Nachbarschaft der sonst vorhandenen Fahrzeugteile platten- oder stalr förmige Gebilde am Fahrzeug befestigt sein. Diese Körper sind so ztt gestalten, (laß in ihr,--r Umgebung ein Staudruck bzw. all den Kanten Wirbelbildung der vorbeifließenden Luftströmung entsteht. Die Tonbildung kann dabei der so bewirkten Beeinflussung der Luftströmung allein übertragen bleiben. Es ist aber auch möglich, hierzu die zusätzlich angebauten Körper selbst heranzuziehen, indem sie als schwingfähig-; Gebilde ausgeführt sind.In particular, plate-like or stalr-shaped structures can be attached to the vehicle in order to implement the concept of the invention ini free air flow or in the immediate vicinity of the otherwise existing vehicle parts. These bodies are designed so ztt, (let in it -.. R around a back pressure or all of the edge vortex formation of the flowing past air flow created The tone formation can remain assigned to the air flow alone while the so-caused interference It is also possible for this purpose to use the additionally attached bodies themselves, in that they are designed as vibratory structures.

Hattenförniige Körper l:önneii beispielsweise so angebracht sein, daß ihre Schneide voni Luftstroh angeblasen wird. Die erzetigt@- Schallintensität läßt sich jedoch unter Umständen durch eine Verdrehung erhöhen und dürfte ani größten sein. «-erttl ein solches Blatt, beispielsweise eine feste oder schwingfähige Platte, eine oder mehrere Kanten aufwei :t. die quer zur Fahrtrichtung stehen, so daß sich vor der Plattenfläche ein Standruck und hinter den Kanten starke \Virbel ausbilden. Die Platte selbst kann beliebig begrenzt sein. Ist die v,)i-zugsweise :in einer Seite eingespannte Platte genügend dünn und ausgedehnt, so kann sie mit mehreren Eigenfreduenzen schwingen. Durch geeignete Beinessung läßt sich err,-ichen. daß die einzelnen Eigenscliwingungsf reduenzen sehr nahe beieinander liegen, so (laß beispielsweise bei .Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit stets Schneidentöne von genügender Intensität altgeregt werden können.Hatten-shaped bodies l: önneii can be attached, for example, that their cutting edge is blown by air straw. The @ - sound intensity can, however, be increased under certain circumstances by twisting and is likely to be greatest be. «-Erttl such a sheet, for example a fixed or oscillating plate, has one or more edges. which are transverse to the direction of travel, so that Form a standing pressure in front of the surface of the plate and strong waves behind the edges. The plate itself can be arbitrarily limited. Is the v,) i-preferably: in one The side clamped plate is sufficiently thin and stretched so that it can be used with several Self-reductions swing. By appropriate leg measurement can be achieved. that the individual natural vibration reductions are very close to one another, so (let For example, when the vehicle speed changes, always cutting tones of can be stimulated with sufficient intensity.

Da schwiligfäliige Platten eilte ausgeprägte Richtcharakteristik besitzen, deren Hauptachse etwa senkrecht auf der Platte steht, kann durch die Anordnung der Platte am Fahrzeug auch eine gewisse Richtwirkung in der Aussendung der Schneidentöne, vorzugsweise in der Richtung auf den reflektierenden Gegenstand, erzielt werden, wenn die Abmessungen der strahlenden Fläche ungefähr in der Größenordnung der Schallwellenlänge ist.Since swellfäliige plates have a highly pronounced directional characteristic, whose main axis is approximately perpendicular to the plate, can by the arrangement of the Plate on the vehicle also has a certain directional effect in the emission of the cutting tones, preferably in the direction of the reflective object, can be achieved when the dimensions of the radiating surface are approximately of the order of magnitude is the sound wavelength.

An den Tonerzeuger können Resonanzkörper angeschlossen sein, beispielsweise offene oder am abgewandten Ende geschlossene Rohre nach Art offener oder gedackter Orgelpfeifen. Je nach der Ausbildung der zur Resonanz angeregten Hohlräume ist auch ir. diesem Fall eine größere Anzahl von Eigenfrequenzen anregbar, die vom Hilfsgerät abgegeben werden können. Sollen solche Resonanzkörper größere Ausmaße annehmen, so ist es möglich, Teile des Fahrzeugs zu ihrer Bildung heranzuziehen, bei Flugzeugen beispielsweise Teile des Hohlflügels. Ebenso ist es auch möglich, einen Düsenkörper in das Fahrzeug hineinzuverlegen und etwa eine schmale, schlitzförmige Pfeifenöffnung in der Flügelnase eines Flugzeugs anzuordnen.Resonance bodies can be connected to the sound generator, for example open or closed tubes at the opposite end of the open or closed type Organ pipes. Depending on the design of the cavities excited to resonate is also ir. In this case, a larger number of natural frequencies can be excited by the auxiliary device can be submitted. Should such resonance bodies take on larger dimensions, it is thus possible to use parts of the vehicle for their formation, in the case of airplanes for example parts of the hollow wing. It is also possible to use a nozzle body to be laid in the vehicle and about a narrow, slit-shaped pipe opening to be arranged in the wing nose of an aircraft.

Soweit stab- oder plattenförmige Körper oder sonstige im Luftstrom liegenden Gebilde zur- Erzeugung von Schneidentönen verwendet werden -sollen, an denen bei Betrieb ein Staudruck auftritt und die damit einen zusätzlichen Luftwiderstand verursachen, so können solche Körper einziehbar angeordnet sein und nur dann in den Luftstrom gebracht werden, wenn eine Abstandsanzeige tatsächlich gewünscht wird.As far as rod-shaped or plate-shaped bodies or others in the air stream Lying structures should be used to generate cutting tones which a dynamic pressure occurs during operation and thus an additional air resistance cause, so such bodies can be arranged retractable and only then in the air flow can be brought when a distance display is actually desired.

Die gemäß der Erfindung erzeugten Schneidentöne können auch für spezielle Echomeßverfahren dienstbar gemacht werden, indem die hierfür vorgesehenen Einrichtungen zwangsläufig im Sinne einer Modulation des ausgesandten Schalls beeinflußbar sind, beispielsweise so, daß eine Frequenz-, Phasen-oder Amplitudenmodulationoder eine impulsartigeAbgabe,einzelnea- Schallstöße möglich ist.The cutting tones generated according to the invention can also be used for special Echomeßverfahren can be made serviceable by the facilities provided for this purpose inevitably can be influenced in the sense of a modulation of the emitted sound, for example so that a frequency, phase or amplitude modulation or a pulse-like delivery, single a- sound shocks is possible.

Die Ausgestaltung des Erfindungsgedankens soll nachstehend an Hand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele behandelt werden. Hierbei sei vorweg bemerkt, daß die Erfindung nicht etwa auf diese Ausführungen beschränkt ist, sondern daß ihr Grundgedanke auch mit anderen bekannten Mitteln verwirklicht werden kann.The embodiment of the concept of the invention will be given below with reference to Treated some embodiments shown schematically in the drawing will. It should be noted in advance that the invention does not apply to these statements is limited, but that its basic idea can also be used by other known means can be realized.

Die Abb. i zeigt schematisch die Anordnung einer düsenförmigen Luftführung, bei der ein Schneidenton dadurch erzeugt wird, daß der mittels eines Trichters i erfaßte und konzentrierte Luftstrahl auf eine Schneide 3 geblasen wird, die die Begrenzung einer seitlichen Üffnung des pfeifenartigen Rohres 4 bildet. Das Rohr 4 ist durch den Resonanzraum 8 kastenförmig erweitert. Hiermit kann bei genügender Ausdehnung ebenfalls- erreicht werden, däß eine Reihe benachbarter Eigenfrequenzen anregbar ist. Die Abb. 2 bis 5 beziehen sich auf Ausführungsmöglichkeiten für die Anordnung schneidenförmiger Körper, vorzugsweise von Platten im Luftstrom.Fig. I shows schematically the arrangement of a nozzle-shaped air duct, in which a cutting tone is generated in that the i detected and concentrated air jet is blown onto a cutting edge 3, which the Limitation of a lateral opening of the pipe-like pipe 4 forms. The pipe 4 is expanded in the shape of a box by the resonance chamber 8. This can be used with sufficient Expansion can also be achieved, that a number of neighboring natural frequencies is stimulable. Figs. 2 to 5 relate to possible designs for the Arrangement of blade-shaped bodies, preferably plates in the air flow.

Abb. 2 zeigt einen plattenförmigen Körper, der mit der Schneide voran in den Luftstrom des Fahrtwindes gestellt ist. Bei genrügender Elastizität können durch die angeregten Eigenschwingungen unter Umständen beträchtliche Schallamplituden erzeugt werden, deren Richtkennlinie vor all--m zur Messung oder Anzeige seitlicher Entfernungen benutzbar ist.Fig. 2 shows a plate-shaped body, the cutting edge leading is placed in the airstream of the airstream. With sufficient elasticity you can Due to the stimulated natural vibrations, the sound amplitudes may be considerable are generated whose directional characteristic is mainly for measurement or display from the side Distances is usable.

Abb.3 zeigt eine grundsätzlich ähnliche Form, bei der jedoch die Platte quer zuin Fahrtwind steht, so daß ein erheblicher Staudruck vor der Platte entsteht und demzufolge stärkere Schwingungen der Platte zu erwarten sind. Die Platte i 1 möge in einem steilen Körper 12 an einer Seite eingespannt sein. Da sie für den Flug einen zusätzlich zu. überwindenden Widerstand verursacht, kann die Platte in den Flügel 7 so weit eingezogen werden, daß ihre untere Kante im eingezogenen Zustand den Schlitz in der Flügeloberfläche gerade abschließt.Fig.3 shows a basically similar shape, but with the plate stands transversely to the wind, so that a considerable dynamic pressure is created in front of the plate and consequently stronger vibrations of the plate are to be expected. The plate i 1 may be clamped in a steep body 12 on one side. Since they are for the Flight one in addition to. overcoming resistance causes the plate in the wing 7 are retracted so far that their lower edge in the retracted state just closes the slot in the wing surface.

Eine andere Möglichkeit zeigt die Abb. a.. Hier ist die Platte i i gegenüber der Fahrtwindrichtung schräg gestellt. Auch hierbei entsteht hinter der unteren Plattenkante eine kräftige Wirbelbildung bzw. vor der Platte ein Staudruck. Die Platte ist in einem steifen Körper r2 einseitig eingespannt und beispielsweise mitsamt dem Einspannkörper um die Achse A drehbar gelagert, so daß sie in der Richtung des Pfeiles 14 an die Flügelunterfläche angeklappt werden kann. Auch auf diese Weise läßt sich also erreichen, daß der zusätzliche Luftwiderstand beseitigt wird, solange keine Messung gewünscht wird.Another possibility is shown in Fig. A .. Here is the plate i i inclined to the wind direction. Here, too, is created behind the a strong vortex formation or a dynamic pressure in front of the plate. The plate is clamped on one side in a rigid body r2 and, for example together with the clamping body rotatably mounted about the axis A, so that it is in the direction of the arrow 14 can be folded onto the undersurface of the wing. In this way too it can therefore be achieved that the additional air resistance is eliminated as long as no measurement is desired.

Da die stärkste Abstrahlung von diesen Platten in der Richtung ihrer Normalen zu erwarten ist, werden die Platten zweckmäßig den reflektierenden Flächen entsprechend zugedreht. Für eine Bodenabstandsmessung ist also die günstigste Anordnung in Abb. 5 dargestellt, d. h. mit einer horizontal am Fahrzeug im Luftstrom angeordneten, vorzugsweise nur an einer Kante bzw. an zwei Punkten eingespannten Platte. Die Platte i i wird z. B. mittels zweier Stäbe 15, 16 gehalten, die mit der Platte an zwei Ecken fest verschraubt und gegebenenfalls wind.schn.ittig verkleidet sind. Die ganze Anordnung kann einziehbar sein, so daß die Platte sich an die Flügelunterfläche anlegt.Since the strongest radiation from these panels is in the direction of their Normally it is to be expected, the panels are expedient to the reflective surfaces turned off accordingly. The most favorable arrangement is therefore for a floor distance measurement shown in fig. H. with a horizontally arranged on the vehicle in the air flow, preferably only on one edge or on two points clamped plate. The plate i i becomes z. B. held by means of two rods 15, 16, which with the plate on two Corners are firmly screwed and, if necessary, clad in a wind-cut way. The whole Arrangement can be retractable so that the panel adheres to the wing undersurface applies.

Claims

PATENT AISPitücnL: i. Arrangement on vehicles, especially aircraft, for determining or displaying distances according to the echo sounding method with devices attached to the vehicle directly or indirectly operated by the journey for the artificial generation of high tones, characterized in that plates in the free air flow or in the vicinity of the vehicle - Or rod-shaped bodies, which are possibly oscillatable, are provided in such a way that cutting edges at the edges of this body. Slash or split tones are formed.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the generation body provided by cutting tones can be retracted into the vehicle.

3. Arrangement according to claim i or 2. characterized in that the vehicle has one or more located in the air stream, preferably flat and fixed on at least one side clamped plates of any limit are attached. d.

Arrangement according to claim 3, characterized in that the plates with their plane in relation to the blowing direction are verdrelibar.

5. Arrangement according to claim 3 to .I, characterized in that the plates are dimensioned in such a way that they have lower natural frequencies in the passing breeze oscillate and that the individual natural oscillation frequencies are very close to one another so that when the vehicle speed changes, cutting tones of. sufficient intensity can be stimulated.

6. Arrangement according to claim i to ;; characterized in that as a resonance body for the plate-shaped and rod-shaped Body serving hollow bodies are spatially designed so that they are tight to several adjacent natural frequencies can be grounded.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that parts of the vehicle are designed as resonance bodies are. B. Arrangement according to claim i or the following, characterized in that the Devices for generating artificial tones inevitably in the sense of a modulation of the emitted sound, e.g. B. in terms of frequency, phase or amplitude modulation or in the sense of a pulse-like emission of individual sound shocks, can be influenced.