DE722062C - Hoehenmesser - Google Patents

Description

Es sind bereits auf der Druckmessung beruhende Höhenmesser bekannt, die eine temperaturabhängige Einrichtung zur Berücksichtigung des vertikalen Verlaufes der Temperatur der Atmosphäre aufweisen. Diese Berücksichtigung der Atmosphärentemperatur erfolgt, um' die wahre Höhe der Luftsäule festzustellen.

Bei diesen Höhenmessern ist das Druckmeßsystem mit dem Temperaturmeßsystem mechanisch so gekuppelt, daß eine resultierende · Verstellung des' den Hötienwert anzeigenden Organs vor einer festen Skala bewirkt wird.

Derartige Höhenmesser haben verschiedene Nachteile. Beispielsweise läßt die mechanische und noch dazu aus einem an sich schon nicht sehr zuverlässigen Reibradgetriebe bestehende Kopplung der beiden Meßsysteme eine gegenseitige unerwünschte, z. B. bremsende und das Meßergebnis fälschende Beeinflussung der beiden Systeme zu. Auch bedingt die mechanische Kopplung, die beiden Systeme möglichst eng benachbart anzuordnen, um komplizierte und daher ebenfalls Falschmessungen verursachende Übertragungsgestänge zu vermeiden.

Nach der Erfindung wird ein vor allem auch für Flugzeuge geeigneter Höhenmesser einfacher Bauart und sehr genauer sicherer Wirkungsweise dadurch erhalten, daß das Druckmeßsystem und das Temperaturmeßsystem insbesondere hinsichtlich der Einstellbewegungen mechanisch voneinander unabhängig sind und außerdem gegenseitige Beeinfiussungen durch elektrische Impulse und Vergleichs-Wertsteuerung erfolgen, indem der zum wahren Druck gehörenden Zeigerstellung der wahre Höhenskalawert durch vom Temperaturmeßgerät über die Vergleichswertsteuerung bewirkte Gegeneinanderverstellung von Zeiger und Skala zugeordnet wird, und zwar vorzugsweise durch Einstellung der Skala zum eingestellten Zeiger.

Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung schließt der Zeiger des Druckmeß-

werks Kontakte mit angeschlossenen Widerständen, Reaktanzen, reinen Kapazitäten, Induktivitäten o. dgl., und schaltet durch den Kontaktschluß die Widerstände o. dgl. in eine vom Temperaturmeßgerät, vorzugsweise von einem Widerstandsthermometer beeinflußte Wheatstonebrücke, die über ein im Nullzweig liegendes polarisiertes Nullgerät einen umsteuerbaren Motor in Umdrehungen versetzt, ίο welcher die Höhenwertskala entsprechend der Größe des Ausschlags des Nullgeräts bis zum erfolgten Abgleich verstellt und dann selbsttätig abgeschaltet wird. Besonders genaue Geräte werden nach einer weiteren Ver-• 5 besserung der Erfindung erhalten, wenn die an die vom Druckwerkzeiger berührten Kontakte angeschlossenen Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten o. dgl. entsprechend dem Verlauf der Druckhöhenfunktion, vorzugsweise in sehr kleinen Stufen oder gegebenenfalls sogar stufenlos, abgestimmt sind. Als Druckhöhenfunktion kommt z. B. die bekannte barometrische Höhenformel in Betracht. Es werden dann z. B. die an die vom Druckmeßwerkzeiger berührten Kontakte angeschlossenen Kapazitäten als Drehkondensatoren mit der Druckhöhenkurve entsprechender Form verwendet. Dabei ist es z. B. auch möglich, auf besondere vom Druckmeßwerk zeiger berührte Kontakte zu verzichten und die jeweilige Stellung des Druckmeßwerkzeigers dadurch zu berücksichtigen, daß der Zeiger mittelbar oder unmittelbar die Abstimmkapazität beeinflußt.

Die Widerstände o. dgl. werden bei Änderungen der Höhe des Meßorts abwechselnd in einen Zweig der Wheatstonebrücke eingeschaltet, während in einem anderen Zweig der Brücke zweckmäßigerweise ein elektrisches Widerstandsthermometer, z. B. ein Platindrahtthermometer, liegt.

Die Erfindung wird noch weiter ausgestaltet, indem die Vergleichseinrichtung auch durch ein Meßgerät für die Feuchte der Atmosphäre beeinflußt wird. Hierfür ist es z. B. nur nötig, in den bereits für den vom Temperaturmeßgerät beeinflußten Zweig derWheatstonebrücke o. dgl. noch einen weiteren Widerstand einzuschalten, dessen Größe von der Feuchte der Atmosphäre bestimmt wird. Beide Widerstandswerte bilden einen einzigen resultierenden Wert mit dem Vergleichszweig der Brücke, so daß eine mehrfache Vergleichung entfällt, wenn an die rom Druckwerkzeiger berührten Kontakte außer den nach einem vertikalen Druckfunktionsverlauf abgestimmten Widerständen angeschlossen sind, die nach einem vertikalen Feuchteverlauf abgestimmt sind. Zur Erzielung genauester Messung ist es ferner sehr zweckmäßig, in an sich bekannter Weise zur Kompensation auch den Temperaturfaktor der Einrichtung, z. B. der Aneroiddose, zu berücksichtigen.

Zwecks weiterer Verbesserung der Erfindung werden sowohl von Hand einstellbare als auch selbsttätig arbeitende, an sich bekannte Vorrichtungen zur Einregelung des Bezugsdrucks und der Bezugshöhe, oder einer dieser Größen allein, z. B. für den Flugzeugaufstiegsort, vorgesehen.

Eine Ausführungsform, die den Vorteil hat, daß bei der Verstellung verhältnismäßig sehr kleine Massen bewegt werden müssen, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druckmeßwerkzeiger berührten Kontakte fest zu diesem Meßwerk, zweckmäßigerweise an ihm selbst und längs der vorzugsweise drehbar gelagerten Höhenwertskala angeordnet sind, und im Nullzweig der Abgleicheinrichtung, z. B. einer Wheatstone- ⁸<> brücke, ein polarisiertes Steuergalvanometer oder Steuerschaltrelais liegt, das nach der Größe seines auf der Verstimmung der Abgleicheinrichtung durch die korrigieren de Temperatur bzw. auf der Abweichung vom Höhenistwert beruhenden Ausschlags einen Motor, der den die Höhenwertskala tragenden Kranz verstellt, bis zur erfolgten Einstellung des wahren Höhenwerts Umdrehungen ausführen läßt, worauf vorzugsweise auch das <J° Nullgerät wieder in seine Nullage gebracht wird.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die z. B. den Vorteil verhältnismäßig rascher Einstellung des gesuchten Endwerts hat, sind die vom Druckmeßwerkzeiger berührten Kontakte auf einem besonderen Kranz drehbar angeordnet und werden gegenläufig zur Verstellrichtung der gleichfalls drehbaren Höhenskala vom auf den Abgleich '0° hinarbeitenden, vermittels des polarisierten Steuergalvanometers oder Schaltrelais gesteuerten Motors so lange verstellt, bis bei der wahren Höhe der gleichzeitig berührte und mit dem zum richtigen Abgleich gehörenden Widerstand verbundene Kontakt vom Druckmeßwerkzeiger berührt wird. Hierbei wird zweckmäßigerweise die gegenläufige Verstellung der beiden Kränze dadurch erreicht, daß » die Kränze mit Verzahnungen ausgestattet werden, die über ein Stirnrad miteinander gekoppelt werden. Es empfiehlt sich dabei, die Kränze konzentrisch und drehbar anzuordnen und das koppelnde Stirnzahnrad als Planetenrad zwischen den Kränzen zweckmäßiger- ¹¹S weise aus- und einrückbar anzuordnen. Gegebenenfalls kann eine Aus- und Einrückung des Zahnrads selbsttätig, z. B. durch vom Druckmeßwerkzeiger gegebene Impulse bewirkt werden.

Die Kontakte, die vom Druckmeßwerkzeiger berührt werden, werden zweckmäßiger-

weise in möglichst kleinen Druckwertabständen z. B. von io : io mb vorgesehen, und entsprechend werden dann auch die an die Kontakte angeschlossenen Widerstände, Realetanzen o. dgl. abgestuft. Soll eine stetige Anzeige der Höhe z. B. zum Zweck der Registrierung erreicht werden, so empfiehlt es sich, nach einer weiteren Verbesserung der Erfindung an Stelle der einzelnen voneinander getrennten Kontakte eine zusammenhängende Kontaktbank o. dgl. vorzusehen, auf welcher der Druckmeßwerkzeiger schleift. Gegebenen- - falls kann dabei die Kontaktbank als stufenlos stetig sich ändernder Widerstand ausgebildet sein und z. B. aus Konstantan oder einem ähnlich sich verhaltenden Werkstoff bestehen.

Sehr einfache Ausführungsformen des Höhenmessers ergeben sich, wenn das Druckmeßwerk, z. B. eine Aneroiddose, von einem um sie drehbaren Kranz umgeben ist, welcher die Höhenwertskala trägt, während auf dem inneren, von der Dose gebildeten Geräteteil z. B. eine Millibarwerte anzeigende Skala angebracht ist.

Wird der Höhenmesser in Flugzeugen angeordnet, so lassen sich als SpannungSquelle für die elektrischen Kreise des Geräts ohne weiteres bereits vorhandene Bordbatterien and als Temperaturmeßgerät ein vorhandenes, z. B. am Flugzeugflügel angebrachtes Fernthermometer verwenden.

Abb. ι zeigt schematisch einen Höhenmesser nach der Erfindung, bei welchem die vom Druckmeßwerkzeiger berührten Kontakte fest zu diesem Meßwerk angeordnet sind, während die Abb. 2 schematisch eine Ausführungsform wiedergibt, bei welcher die Kontakte auf dem drehbar gelagerten Kranz für die Höhenwertskala untergebracht sind.

Im einzelnen sind mit 1 das Gehäuse eines

Druckmeßwerks, mit 2 die Druckwertskala and mit 3 der Meßwerkzeiger bezeichnet, der auch vor einer Höhenwertskala 4 spielt, die auf einem Ring 5 angebracht ist, der von einem Motor 6, z. B. einem umsteuerbaren Gleichstromnebenschlußmotor, in Drehung versetzt werden kann.

Im oder am Gehäuse des Druckmeßsystems sind z. B. nach der Druckhöhenfunktion ab-. gestimmte Widerstände 7 vorgesehen, die einerseits jeweils an einen Schleifkontakt 8 und andererseits an einen gemeinsamen Kontaktring 9 so angeschlossen sind, daß zwischen 8 und 9 der Widerstand liegt. Am Kontaktring 9 ist über einen Anschluß 10 die Verbindungsleitung 11 einer Wheatstonebrücke angeschlossen. Die Leitung 11 führt zum Verzweigungspunkt 12 der Brücke. Am gelagerten Ende 13 des Meßwerkzeigers 3 ist die Leitung 14 angeschlossen, die über einen festen Widerstand 15 zum Verzweigungspunkt 16 der Brücke führt. An diese Verzweigungsstellen ist ein weiterer fester Widerstand xy angeschlossen, dessen anderes Ende mit der weiteren Abzweigstelle 18 verbunden ist. Zwischen dieser und der Zweigstelle 12 liegen die Widerstände 19 und 20, wobei z. B. ig den Widerstand eines elektrischen Widerstandthermometers und 20 den von einem Feuchtemeßgerät beeinflußten Widerstand bezeichnen. Im Nullzweig 22, 23 der Brücke liegt das polarisierte Nullgerät 21, das je nach der Größe der Verstimmung, d. h. beispielsweise nach der Größe des Galvanometerzeiger- ⁷S ausschlage und nach der Ausschlagsrichtung, den über die Leitungen 24, 25 und die Batterie 26 angeschlossenen Motor 6 so viele Umdrehungen in vorgeschriebener Richtung ausführen läßt, bis der wahre Höhenwert der Skala 4 mit dem Druckmeßiwerkzeiger zur Deckung gelangt ist. Die Speisung der Wheatstonebrücke erfolgt mittels der Spannungsquelle 27 über die Leitungen 28 und 29.

Zeigt also beispielsweise der Druckmeßwerkzeiger einen wahren Druck von 900 mb an und herrscht hierbei z. B. tatsächlich die als Bezugswert angenommene mittlere Temperatur, so wird die Höhenwertskala z. B. bei 1000 m vor dem D ruckmeß werkzeiger ein- 9" spielen. In der Brückenschaltung besteht dann ein bestimmtes Widerstandsverhältnis, demzufolge der Verstellmotor eine bestimmte Zahl von Umdrehungen bis zum Stillstand ausgeführt hat. Ist nun die Atmosphärentemperatur der 900-mb-Fläche höher als die angenommene mittlere Temperatur, so liegt die 900-mb-Fläche in größerem Abstand z. B. zur iooo-mb-Fläche, die im angenommenen Fall in Erdbodenhöhe liegt. Infolgedessen wäre eine Höhenanzeige von 1000 m falsch. Die Anzeige wird nun dadurch berichtigt, daß der geänderte Widerstands wert des Temperaturmeßgeräts in der Brückenschaltung einen neuen Verhältniswert schafft, welcher den ¹⁰S Verstellmotor veranlaßt, den Höhenwertskalenkranz entsprechend dem neuen Verhältniswert bzw. entsprechend der Differenz der Verhältniswerte ein bestimmtes Stück zu drehen, bis z. B. die Höhenmarke 1200 m vor ^1XO dem Druckmeßwerkzeiger erscheint.

Der Einfluß der Feuchte ist sinngemäß der gleiche wie derjenige der Temperatur.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 bezeichnet 30 das Gehäuse eines Druckmeßwerk- ^X15 systems mit Druckwertskala 31, Zeiger 32 und Zeigerlager 33. Drehbar um das Druckmeßwerk ist ein Kranz 59 angeordnet, der die abgestuften Widerstände 36 mit Endkontakten 37 und gemeinsamem Kontaktring 38 ^l2a trägt. Um diesen .Kontaktkranz ist ein weiterer Kranz 34 drehbar gelagert, auf dem die

Höhenwertmarken 35 angeordnet sind. Beide Kränze sind mit Verzahnungen ausgestattet, die über ein Planetenrad 60 o. dgl. derart miteinander gekoppelt sind, daß sie sich stets gegenläufig zueinander drehen. Da die Widerstände nebst Ring drehbar gelagert sind, ist ein Stromabnehmer 39 erforderlich, der auf dem Ring 38 schleift. Der Abnehmer ist über die Leitung 40 mit dem Verzweigungspunkt 41 einer Wheatstonebrücke verbunden, während vom Druckmeßwerkzeiger 32 eine Leitung 42 über den festen Widerstand 43 zum Verzweigungspunkt 44 führt. An diesen ist der weitere feste Widerstand 45 angeschlossen, der mit seinem anderen Ende an dem Zweigpunkt 46 geschaltet ist. Zwischen diesem und dem Zweigpunkt 41 liegt der Widerstand 47 eines Widerstandthermometers und der Widerstand 48 eines Feuchtemeßgeräts. Im Nullzweig 49, 50 liegt das Nullgerät 51, an welches über die Leitungen 52, 53 und die Spannungsquelle 55 der Motor 54 angeschlossen ist, welcher den Skalenkranz 34 verstellt. Die Brücke erhält ihre Spannung von der Batterie 56 über die Leitungen 57 und 58.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Berichtigung des Höhenwertes dadurch, daß die Temperatur den Widerstand 47 ändert und durch diese Änderung die Brücke verstimmt wird, so daß sich der Motor 54 zu drehen beginnt. Infolgedessen wird die Höhenwertskala verstellt, und zugleich werden die Kontakte gegenläufig zur Verstellvorrichtung der Höhenwertskala nacheinander unter dem Druckmeßwerkzeiger vorbeigeführt. Schließt der Druckmeß werkzeiger denjenigen Kontakt, an welchem der für den Abgleich der Brücke benötigte Widerstand angeschlossen ist, so hört der Motor 54 auf, den Höhenwertskalenkranz und den Kontaktkranz zu verstellen. Es liegt dann der richtige Höhenwert vor dem Druckmeßwertzeiger und das polarisierte Nullgerät befindet sich wieder in seiner Nulllage.

Es empfiehlt sich, die Vorrichtungen nach der Erfindung mit an sich bekannten Einrichtungen zur Einregelung des Bezugsdrucks und gegebenenfalls auch der Bezugshöhe, wie sie z. B. am Flugzeugaufstiegsort bestehen, auszustatten. Diese Einrichtungen können selbsttätig arbeiten oder von Hand verstellt werden. Am vorteilhaftesten ist es, die Einrichtungen für beide Betätigungsarten auszubilden.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Höhenmesser zur Anzeige der wahren Höhe, bei welchem der von einem Druckmesser für den Druck der Atmosphäre angezeigte Höhenwert entsprechend dem vertikalen Verlauf der Tem-> peratur der Atmosphäre durch ein Temperaturmeßgerät berichtigt wird, dadurch¹ gekennzeichnet, daß das Druckmeßsystem und das Temperaturmeßsystem insbesondere hinsichtlich der Einstellbewegungen mechanisch voneinander unabhängig sind und außerdem gegenseitige Beeinflussungen durch elektrische Impulse und Vergleichswertsteuerung erfolgen, indem der zum wahren Druck gehörenden Zeigerstellung der wahre Höhenskalawert durch vom Temperaturmeßgerät über die Vergleichswertsteuerung bewirkte Gegeneinanderverstellung von Zeiger und Skala zugeordnet wird, vorzugsweise durch Einstellung der Skala zum eingestellten Zeiger.
2. 2. Höhenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger des Druckmeßwerks Kontakte mit angeschlossenen Widerständen, Reaktanzen o. dgl. schließt, die dadurch in eine vom Temperaturmeßgerät, vorzugsweise einem Widerstandsthermometer, beeinflußte Wheatstonebrücke geschaltet werden, die über das polarisierte Nullgerät einen umsteuerbaren Motor in Umdrehungen versetzt, welcher die Höhenwertskala entsprechend der Größe des Ausschlags des Nullgeräts bis zum erfolgten Abgleich verstellt und 9" dann selbsttätig abgeschaltet wird.
3. 3. Höhenmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die vom Druckmeßwerkzeiger berührten Kontakte angeschlossenen Widerstände, Kapazitäten, Induktivitäten o. dgl. entsprechend dem Verlauf der Druckhöhenfunktion vorzugsweise in sehr kleinen Stufen oder stufenlos abgestimmt sind.
4. 4. Höhenmesser nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung auch durch ein Meßgerät für die Feuchte der Atmosphäre beeinflußt wird, z. B. indem der elektrische Widerstand des vom Temperaturmeßgerät beeinflußten Zweiges der Einrichtung entsprechend dem vertikalen Feuchteverlauf mitgeändert wird.
5. 5. Höhenmesser nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl no von Hand einstellbare als auch selbsttätig arbeitende an sich bekannte Vorrichtungen zur Einregelung des Bezugsdrucks und der Bezugshöhe oder einer dieser Größen allein, z. B. für den Flugzeugauf-Stiegsort, vorgesehen sind.
6. 6. Höhenmesser nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Zeiger des Druckmeßwerks berührten Kontakte fest zum Druckmeßwerk angeordnet sind, und im N.ullzweig der Abgleicheinrichtung ein polarisiertes Steuer-

   galvanometer oder -schaltrelais liegt, das nach der Größe seines auf der Verstimmung der Abgleicheinrichtung oder auf der Abweichung vom Höhenistwert beruhenden Ausschlags einen Motor der den die Höhenwertskala tragenden Kranz verstellt, bis zur erfolgten Einstellung des wahren Höhenwerts Umdrehungen ausführen läßt, worauf vorzugsweise auch das Nullgerät wieder auf Nullage gebracht wird.
7. 7. Höhenmesser nach Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druckmeßwerkzeiger berührten Kontakte drehbar angeordnet sind und gegenläufig zur Verstellrichtung der Höhenwertskala vom auf den Abgleich hinarbeitenden vermittels des polarisierten Steuergalvanometers oder -schaltrelais gesteuerten Motor so lange verstellt werden, bis bei der wahren Höhe der gleichzeitig berührte und mit dem zum richtigen Abgleich gehörenden Widerstand verbundene Kontakt vom Druckmeßwerkzeiger berührt wird.
8. 8. Höhenmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kontakte tragender Kranz und Höhenwertskala tragender Kranz konzentrisch und drehbar angeordnet sind und Verzahnungen aufweisen, zwischen denen ein in die Verzahnungen eingreifendes, vorteilhafterweise ein- und ausrückbares Planetenzahnrad zur Erzwingung gegenläunger Drehungen der Kränze angeordnet ist.
9. 9. Höhenmesser nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einzelner Kontakte eine zusammenhängende, vorzugsweise zugleich als Widerstand ausgebildete Kontaktbank vorgesehen ist.
10. 10. Höhenmesser nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine den wahren Luftdruck anzeigende Skala vorgesehen und vorzugsweise auf einem inneren festen Teil des Höhenmessers angeordnet ist, während die die wahren Höhenwerte anzeigende Skala auf einem um den inneren festen Teil drehbar angeordneten Kranz angebracht ist.

    Hierzu r Blatt Zeichnungen