DE723153C - Selbsttaetige Laengs- und Geschwindigkeitssteuerung fuer Luftfahrzeuge - Google Patents

Selbsttaetige Laengs- und Geschwindigkeitssteuerung fuer Luftfahrzeuge

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DE723153C
DE723153C DES120387D DES0120387D DE723153C DE 723153 C DE723153 C DE 723153C DE S120387 D DES120387 D DE S120387D DE S0120387 D DES0120387 D DE S0120387D DE 723153 C DE723153 C DE 723153C
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04Control of altitude or depth
    • G05D1/06Rate of change of altitude or depth
    • G05D1/0607Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft
    • G05D1/0615Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind
    • G05D1/0623Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft to counteract a perturbation, e.g. gust of wind by acting on the pitch

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Description

  • Selbsttätige Längs- und Geschwindigkeitssteuerung für Luftfahrzeuge Die Erfindung bezieht .sich auf eine selbsttätige Längs- und Geschwindigkeitssteuerung für Luftfahrzeuge, insbesondere Flugzeuge, mit Hilfe des Höhenruders, bei welcher das Höhenruder durch einen hydraulischen oder sonstigen Hilfsmotor eingestellt wird und das . Schaltorgan des Hilfsmotors in Einstellverbindung mit einem Wendezeiger und einem Längsneigungsmesser, z. B. Kreiselhorizont, steht, dessen Regelsollwert in Abhängigkeitvon einem Fahrtmesser, an dessen Impulsgeber die Soll-Geschwindigkeit des Fahrzeuges von Hand einstellbar ist, beeinflußt wird.
  • Es ist bekannt, die Richtwerte eines Fahrtmessers auf einen die Längsneigung eines Flugzeuges messenden Trägheitsrahmen aufzuschalten. Von Nachteil ist hierbei jedoch, daß die durch die Richtwerte des Fa,hrtmessexs erzeugten Kraftmomente unmittelbar auf den Trägheitsrahmen reinwirken und dadurch dessen Neigung wie auch die Neigung der beiden Kreisel verändern.
  • Weiter ist eine selbsttätige Flugzeugsteuerung bekannt, bei der das Höhenruder außer von einem Kreiselhorizont noch von einem Anstellwinkelrnesser b@eeinflußt wird. Die von dem Anstellwinkelmesser gelieferten Werte werden auf die Basis des Horizontes gegeben, .indem über ein Differentialgetriebe der tätige Teil der Basis zusätzlich verstellt wird. Das Getriebe stützt sich hierbei gegen die Kreiseleinrichtung ab, weshalb diese Anordnung ebenfalls nicht rückwirkungsfrei - arbeitet. Schließlich hat man auch schon in einer S;elbststeuereinrichtung an dem Impulsgeber eines Kreiselhorizontes :eine zusätzliche, durch einen Statoskopen gesteuerte Beeinflussung vorgenommen, und zwar wird dazu der betätigte Teil des Impulsgebers verstellt. Da jedoch die Steuerwerte des Statoskopen sofort und in voller Größe an dem Impulsgeber des Kreiselhorizontes zur Einwirkung kommen, besteht hier die Gefahr einer übersteuerung für das Flugzeug.
  • Alle diese Nachteile werden bei der Erfindung dadurch vermieden, daß die von dem Fahrtmesser gesteuerte Beeinflussung an dem betätigten Teil des vom Längsneigungsmesser eingestellten Impulsgebers vorgenommen ist, indem dieses durch seinen vom Impulsgeber des Fahrtmessers geschalteten Wendemotor über eine große Übersetzung ins Langsame mit solcher (vorzugsweise gleichförmiger) Geschwindigkeit verstellt wird, daß das Flugzeug der durch den Antrieb bewirkten Regelung (Längsneigungsänderung) zu folgen vermag.
  • Die weiteren Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, wobei als Neigungsmesser ein Kreiselhorizont dient.
  • In der Zeichnung ist i ein in beliebiger Weise angetriebener Kreisel und a seine Drehachse. Der Kreisel i ist in einem Gehäuse untergebracht, das mit Hilfe einer Welle 4 in einem Kardanring 5. gelagert ist. Zur Anzeige der Kreiselstellung dient eine Horizontscheibe 7 und ein Flugzeugmodell 8, wobei Drehungen des Kreisels um die der Flugrichtung parallele Welle 4 mittels eines Bügels 9 auf die Scheibe 7 übertragen werden und Drehungen um die Welle 6 Aufundabbewegungen des durch einen Arm i o mit dem Kardanring 5 verbundenen Flugzeugmodells 8 hervorrufen. Eine mit der Welle 6 fest verbundene Blende i i dient zur Steuerung eines aus den beiden Schlitzen einer Düse 12 heraustretenden Luftstromes. Die Erzeugung dieses Luftstromes geschieht zweckmäßig durch eine mit Wechselstrom erregte Telkephonmembran, was in der Zeichnung nicht näher angedeutet wurde. 13 und I4 sind Widerstände, die von einer Stromquelle 15 gespeist werden und in Differentialschaltung zu den Wicklungen .eines Drehmagneten 16 liegen. Außer dem Kreisel i ist als weiteres Meßgerät ein Kreiselwendezeiger 17 vorgesehen, der in dem Flugzeug so aufgestellt wird, daß er die Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung anzeigt, die das Flugzeug um seine Querachse ausführt. Der Drehmagnet 16 und der Kreiselwendezeiger 17 arbeiten über ein Gestänge, das aus den Teilen i 8, 19, 20, 21, 22, 23 und 24 besteht, auf den Steuerschieber 25 eines Servomotors 26, der durch eine Kolbenstange 27 mit keinem Höhenruder 28 verbunden ist.
  • 29 ist kein Staurohr, das eine in keinem Gehäuse 30 untergebrachte Membran 31 entgegen dem Zug einer Feder 32 beeinflußt. Die Membran 31 arbeitet über keinen Hebel 33 auf einen Kontaktabgriff 34. Der Kontaktabgriff 34 ist mit einem Zahnsegment 35 versehen, das in Eingriff mit einer Schnecke 36 steht. Der Antrieb der Schnecke 36 erfolgt über eine Welke 37 durch eine Kurbel 38, die über einer Skala 39 verstellt wird. Der Kontaktabgriff 34 betätigt einen Wendemotor 4o, der über eine Welle 4i ein aus zwei Schnecken 42 und 44 und zwei Schneckenrädern 43 und 45 bestehendes Untersetzungsgetriebe antreibt. Das Untersetzungsgetriebe ist über eine Welle 46 mit einer Schnecke 47 verbunden, die ihrerseits mit einem mit der Düse 12 fest verbundenen Zahnsegment 48 in Eingriff steht. Eine auf der Welle 46 sitzende Handkurbel 49 kann, indem sie mit Hilfeeiner Rutschkupplung 5o das Untersetzungsgetriebe ausschältet, ebenfalls auf die Schnecke 47 arbeiten. Im normalen Flug bedingt eine bestimmte Fluggeschwindigkeit keinen bestimmten Anstellwinkel des Flugzeuges, d. h. die Flugzeuglängsachse liegt nicht in der Horizontalen, sondern ist je nach Größe der Geschwindigkeit mehr :oder weniger gegen diese geneigt. Der Kreiselhorizont hat nun aber das Bestrehen, stets im wahren Lot zu verharren. Infolgedessen wird die vom Kreiselhorizont eingestellte Blende i i des Impulsgebers eine Verstellung gegenüber der Düse 12 erfahren, was eine unerwünschte Ruderlegung im Sinne einer Rückführung der Flugzeuglängsachse in die Horizontale zur Folge hätte. Dies bedeutet, daß bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Flugzeuges auch die Düse 12 so stehen muß, daß die mit der Achsre 6 fest verbundene Blende i i die aus der Düse kommenden Luftströme symmetrisch abdeckt. Die Überwachung dieser Düsenstellung wird im angeführten Ausführungsbeispiel von einem Geschwindigkeitsmesser ausgeführt, dessen Arbeitsweise im nachfolgenden geschildert wird.
  • Durch das Staurohr 29 wird der Membran 31 ein Druck mitgeteilt, der der Ist-Geschwindigkeit des Flugzeuges entspricht. Die Soll-Geschwindigkeit wird durch die Kurbel 38 und die Skala 39 über die Welle 37 und die Schnecke 36 an der Abgriffsbasis 34 eingestellt. Dabei ist die Skala 39 so geeicht, daß, wenn die auf ihr eingestellte Soll-Geschwindigkeit der von dem Staurohr gemessenen Ist-Geschwindigkeit entspricht, die Angriffsbasis so steht, daß der von der Membran 31 eingestellte Hebel 33 keinen Kontakt gibt. Ändert sich jetzt die Ist-Geschwindigkeit, so gibt der Hebel 33 Kontakt. Der Wendemotor 40 läuft an und verstellt über das Untersetzungsgetriebe die Abgriffsbasis 12, 48 des Kreiselhorizontes. Jetzt deckt die Blende i i nicht mehr den ganzen aus der Düse 12 heraustretenden Luftstrom ab. Die in Differentialschaltung .liegenden und von der Stromquelle 15 geheizten Widerstände 13 und 14 werden verschieden abgekühlt, was .eine Widerstandsänderung zur Folge hat, so daß in den beiden Stromkreisen eine Stromdifferenz entsteht. Diese Stromdifferenz läßt den Drehmagneten 16 ansprechen, der in bekannter Weise eine Verstellung des Höhenruders 28 bewirkt. Ist die geforderte Soll-Geschwindigkeit erreicht, so öffnen sich die Kontakte, und die Einrichtung wird stillgesetzt. Sollte sich der Einstellwinkel des Flugzeuges infolge Böen o. dgl. ändern, so werden diese Schwankungen schon durch den Kreiselhorizont, der ja stets im wahren Lot bleibt, mittels der Blende i i ausgeglichen, ehe noch ein Steigen oder Sinken der Geschwindigkeit den Geschwindigkeitsmesser zum Ansprechen bringt.
  • Wie schon in der Einleitung erwähnt, ist aber die für die normale Selbststeuerung notwendige große Untersetzung sehr störend, wenn eine plötzliche Geschwindigkeits- oder Neigungsänderung erforderlich ist. Zur Vermeidung dieses Nachteiles dient die gemäß der Erfindung vorgesehene Kurbel 49. Will z. B, der Flugzeugführer möglichst rasch auf eine andere Geschwindigkeit kommen, so verstcllt er mit Hilfe dieser Kurbel über die Welle 46 die Düse 12, wobei er die große Untersetzung durch die Rutschkupplung 5o ausschaltet. Das Höhenruder wird nun in der ,schon vorher geschilderten Weise betätigt. Hat .dann das Flugzeug eine neue Geschwindigkeit angenommen, so wird diese mit der Kurbel 38 an dem Geschwindigkeitsmesser eingestellt, worauf dieser dann die weitere Einhaltung der Geschwindigkeit übernimmt.
  • Die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Rutschkupplung kann selbstverständlich auch durch ein Differentialgetriebe o. dgl. ersetzt werden. Weiterhin ist es .selbstverständlich, daß an Stelle des am Kreiselhorizont verwendeten Bolometerabgriffs irgendein anderer Abgriff treten kann.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Selbsttätige Längs- und Geschwindigkeitssteuerung für Luftfahrzeuge, insbesondere Flugzeuge, mit Hilfe des Höhenruders, 'bei welcher das Höhenruder durch einen hydraulischen oder sonstigen Hilfsmotor eingestellt wird und das Schfi.ltorgan des Hilfsmotors in Einstellverbindung mit eirein Wendezeiger und einem Längsneigungsmesser, z. B. Kreiselhorizont, steht, dessen Regelsollwert in Abhängigkeit von einem Fahrtmesser, an dessen Impulsgeber die Soll-Geschwindigkeit des Fahrzeuges von Hand einstellbar ist, b.eeinflußt wird; dadurch gekennzeichnet, daß die von dem FahTtmesser (29 bis 31) gesteuerte Beeinflussung an dem betätigten Teil (r2) des vorn Längsneigungsmesser eingestellten Impulsgebers vorgenommen ist, indem dieses durch einen vom Impulsgeber (33 bis 35) des Fahrtmessers (29 bis 3i) geschalteten Wendemotor (q.0) über eine große Übersetzung ins Langsame (q.2 bis q:8) mit solcher (vorzugsweise gleichförmiger) Geschwindigkeit verstellt wird, daß. das Flugzeug der durch den Antrieb bewirkten Regelung (Längsneigungsänderung) zu folgen vermag.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Soll-Längsneigung durch eine Handhabe erfolgt, die ebenfalls den betätigten Teil des vom Längsneigungsmesser eingestellten Impulsgebers unabhängig von der Geschwindigkeitsregelung unter Ausschaltung des Untersetzungsgetrilebes durch eine Rutschkupplung verstellt.
DES120387D 1935-11-08 1935-11-08 Selbsttaetige Laengs- und Geschwindigkeitssteuerung fuer Luftfahrzeuge Expired DE723153C (de)

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