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Einrichtung zur Messung und Vielfachanzeige der Flughöhe Es ist bei
Anzeigegeräten allgemein gebräuchlich, von einem Mutterinstrument mehrere Tochterinstrumente
durch Fernübertragung steuern zu lassen, um für die verschiedenen Anzeigegeräte
ein besonderes Meßgerät zu ersparen sowie eine einwandfreie Übereinstimmung sämtlicher
Anzeigen zu erreichen.
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Bei Kompassen auf Schiffen haben derartige Einrichtnugen z. B. bereits
eine umfassende Anwendung gefunden.
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Es liegt nahe, die gleiche Maßnahme auch bei Höhenmessern für Flugzeuge
zu ergreifen, denn auch dort liegt die Aufgabe, die Flughöhe an mehreren Stellen
genau anzugeben, des öfteren vor. So ist auf größeren Flugzeugen außer dem Instrumentenbrett
für den Piloten noch ein Kommandantenstand vorgesehen, der ebenfalls mit einem Höhenmesser
ausgerüstet sein muß. Auch auf Luftschiffen kann eine Anzeige an mehreren Stellen
(Steuerstelle, Kommandantenstand, Passagierräume, Maschinenräume, Gas druckregw
lierung) erwünscht sein. Ebenso kann beim Gruppeuflug unter Umständen die Gruppe
nur aufrechterhalten werden, wenn jedes Flugzeug seine wahre Flughöhe kennt.
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Beim Segeifbig mit Schleppung durch Motordugzeug muß ebenfalls beiden
Flugzeugen ihre Flughöhe bekannt sein.
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Soweit die vorgenannten und ähnliche Fälle in Betracht kommen, ist
man selbstverständW lich bestrebt, mit Hilfe möglichst einfacher, aber doch genau
arbeitender Einrichtungen die Flughöhe zu messen und den gemessenen Wert an die
gewünschte Stelle m übertragen Heraus ergibt sicli, daß zweckmäßig ein an sich bekanntes
Doppelgerät benutzt wird, das aus einem barometrischen Höhenmesser und einem Höhenmesser
anderer Art, insbesondere einem Lothöhenmesser, z. B. einem Echolothöhenmesser,
besteht. Bekanntlich mißt der barometrische Höhenmesser nur den Druck der umgebenden
Luft und gibt für die tat sächliche Höhe ein Maß nur insofern, als man einen bestimmten
Bodendruck annimmt.
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Dieser ist aber Änderungen unterworfen.
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Infolgedessen ist der barometrische Höhenmesser für sich allein nicht
genau genug.
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Wird indes, wie bei dem bekannten Gerät, neben dem barometrischen
Höhenmesser ein anderer Höhenmesser, beispielsweise Echolothöhenmesser, benutzt
und nach diesem von
Zeit zu Zeit der barometrische Höhenmesser berichtigt,
so ist der letztere zu einer hinreichend genauen Anzeige der Höhe geeignet.
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Da jedoch bei dieser Berichtigung das Anzeigeorgan, auf das beide
Höhenmesser über Differentialgetriebe arbeiten, vor jeder Lothöhenmessung auf Null
gestellt und alsdann auf die durch diesen Höhenmesser bestimmte Höhenangabe eingestellt
wird, worauf weitere Verstellung der barometrische Höhenmesser übernimmt, tritt
immer eine merkliche Änderung der Zeigereinstellung auf, die ein Ablesen und ein
Übertragen der Zeigerstellung auf weitere Instrumente erheblich erschwert.
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Es ist nun der Zweck der Erfindung, bei einem derartigen Doppelgerät
die Korrektur so vorzunehmen, daß das Anzeigeorgan nicht periodisch in die Nullstellung
zurückgeführt, sondern nur eine Korrektion der Zeigerstellung vorgenommen wird,
so daß die Übertragung auf andere Instrumente leicht möglich ist. Die Erfindung
besteht demzufolge darin, daß bei einer Einrichtung zur Messung und Vielfachanzeige
der Flughöhe auf Luftfahrzeugen, bei der die Anzeige eines barometrischen Höhenmessers
durch Vergleich mit den Nfeßwerten eines anderen Höhenmessers, insbesondere eines
Lothöhenmessers, berichtigt wird, ein zur zusätzlichen stetigen Einstellung des
Anzeigeorgans des barometrischen Höhenmessers vorgesehener Antrieb in Abhängigkeit
von der durch die Vergleichsvorrichtung fiir die beiden Höhenmesserwerte gebildeten
Differenzspannung steuerbar ist und gleichzeitig eines oder mehrere Einfachgeräte
steuert.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die in den
Ansprüchen 2 bis 4 gekennzeichneten Anordnungen.
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Die Einfachgeräte können verschiedener Art sein, insbesondere besteht
die Möglichkeit, an den übrigen Meßstellen barometrische Höhenmesser zu benutzen,
Handelt es sich um die Darstellung der Flughöhe an versciliedenen Stellen ein und
desselben Luftfahrzeuges, so ist die Korrektur, die mit Hilfe des einen Teiles des
Doppelhöhenmessers an dessen anderem Teil vorgenommen wird, ohne weiteres maßgebend
auch für die übrigen Meßstellen, sofern an diesen Geräte gleicher Art, also insbesondere
barometrische Höhenmesser, benutzt werden. Etwas anders liegen die Nrerhältnisse,
wenn es sich um die Messung der Flughöhe von verschiedenen Luftfahrzeugen einer
Fahrzeuggruppe handelt.
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Hier werden in der Regel die einzelnen Fahrzeuge der Gruppe verschiedene
Höhe besitzen.
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Wird in den einzelnen Fahrzeugen der Gruppe je ein barometrischer
Höhenmesser benutzt und werden diese Höhenmesser, die untereinander in ihrer Bauart
und Charakteristik miteinander übereinstimmen mögen, zu Beginn des Fluges gleich
eingestellt, so wird die durch Änderung des Boden druckes bedingte Korrektur für
sämtliche Höhenmesser gleich sein, und es ist infolgedessen die an dem baro metrischen
Teil des Doppelhöhenmessers vorgenommene Korrektur ohne weiteres auch maßgebend
für die übrigen Höhenmesser.
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Das Kommando zur Vornahme der erforderlichen Korrektur kann auf demjenigen
Fahrzeug, welches das Doppelgerät enthält, drahtlos oder in sonstiger Weise an die
übrigen Fahrzeuge übermittelt und dort votl Hand oder selbsttätig ausgeführt werden.
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In der Zeichnung wird die Erfindung durch zwei Ausführungsbeispiele
veranschaulicht.
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Bei dem ersten in Fig. I gezeigten Ausführungsbeispiel ist angenommen,
daß als der eine Teil des Doppelhöhemuessers ein Lothöhenmesser benutzt wird und
daß während der Laufzeit des Lotimpulses in an sich bekannter Weise ein Kondensator
1 aus einer Stromquelle konstanter Spannung 2 über einen Widerstand 3 aufgeladen
wird. Zur Anschaltung des Kondensators I an die Stromquelle 2 dient ein Relais 4,
dessen Erregerwicklung in nicht näher dargestellter Weise mit der Aussendung des
Lotimpulses eingeschaltet und beim Empfang des Echos des Lotimpulses wieder abgeschaltet
wird. Der barometrische Höhenmesser bzw. seine Meßdose ist bei 5 angedeutet. Sie
arbeitet in üblicher Weise über ein Zwischengestänge auf ein Anzeigeorgan 5,, das
seinerseits mit dem drehbesveglichen und zur Änderung der Kapazität des Kondensators
I dienenden Teil gekuppelt ist.
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Parallel zum Kondensator I liegt ein Ableitungswiderstand 6. An den
Klemmen dieser Parallelschaltung liegt der Gitterkreis einer Röhre7, und in demAnodenkreis
dieserRöhre, deren Anodenbatterie konstante Spannung besitzt, liegen ein Maximalrelais
8 und ein Minimalrelais 9. Illit Hilfe dieser beiden Relais wird ein Antrieb 10
gesteuert, der seinerseits die MeAdose 5 in Richtung des diese mit dem Zeiger, verbindenden
Gestanges verschieb und dadurch eine Fremdeinstellung des Anzeigeorgans 5a vornimmt.
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Die Einrichtung beruht auf folgender Überlegung: Ändert sich die
Höhe, so ändert sich entsprechend die Stellung des Zeigers 5a unter dem Einfluß
einer entsprechenden Ausdehnung oder Zusammenziehung der Meßdose 5. Es sei beispielsweise
der Fall betrachtet, daß die Höhe zunimmt. Es wird dann also auch der Ausschlag
des Zeigers 5, wachsen. Mit zunehmender Höhe nimmt auch die Laufzeit des einzelnen
Lotimpulses und damit die Aufladezeit des Kondensators I zu. Die Charakteristik
des Verstellkondensators I ist nun so gewählt, daß die bei einer Höhenänderung
durch
den barometrischen Höhenmesser 5 bewirkte Verstellung des Kondensators und die ~damit
verbundene Änderung seiner Kapazität gerade hinreicht, um die mit der gleichen Höhenänderung
verbundene Änderung der Laufzeit eines Lotimpulses und die dadurch bedingte Änderung
der Dauer der Anschaltung des Kondensators I an die Stromquelle 2 gerade auszugleichen,
so daß afso die Spannung an den Klemmen des Kondensators I bzw. die Gitterspannung
der Röhre 7 unverändert bleibt. Hierbei ist vorausgesetzt, daß der barometrische
Höhenmesser 5 richtig anzeigt, d. h. daß seine Angaben übereinstimmen mit den Angaben
des Lotmessers. Die Spannung der Anodenbatterie der Röhre 7 ist so gewählt bzw.
die Ansprechstromstärke der beiden Relais 8 und g ist so bemessen, daß bei dem normalen
Wert der Gitterspannung die Stromstärke im Anodenkreis sich zwischen den beiden
Ansprechwerten der Relais 8 und g befindet. Kurz zusammengefaßt, solange die Angaben
des barometrischen Höhenmessers 5 den Meßwerten des Lotmessers entsprechen, wird
die Gitterspannung der Röhre 7 unverändert bleiben und somit der Antrieb 10 nicht
eingeschaltet werden. Ändert sich indes der Bodendruck oder entspricht aus irgendwelchen
anderen Gründen die Anzeige bzw. Einstellung des barometrischen Höhenmessers 5 nicht
mehr der Laufzeit des einzelnen zur Lotung benutzten Meßimpulses und damit der wahren
Höhe, so wird an den Klemmen des Kondensators I eine Abweichung von der Normalklemmenspannung
eintreten. Je nach dem Sinne dieser Abweichung wird das Relais 8 oder 9 ansprechen
und der Antrieb 10 im einen oder anderen Sinne auf die Dose 5 zur Einwirkung gebracht.
Diese wird verstellt, bis die Angaben des Zeigers Sa in Übereinstimmung sind mit
den Meßergebnissen des Lotmessers.
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Es ist leicht einzusehen, daß die Steuerung des Motors 10 auch auf
anderem Wege als über den Kondensator 1 erfolgen kann. Es gibt hierfür Beispiele
bei bekannten Fernübertragungsanlagen, bei denen ebenfalls ein zweites Instrument
so lange gesteuert wird, bis Übereinstimmung mit den von einem anderen Instrument
gegebenen Werten erreicht ist.
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So könnte ohne sonstige Änderungen z. B. der barometrische Teil des
Doppelgerätes statt den Kondensator I zu beeinflussen, den Ableitungswiderstand
6 einstellen. Auch hier--durch läßt sich erreichen, daß bei Übereinstimmung der
Angaben des barometrischen Teiles und des anderen Teiles des Doppel--gerätes die
Klemmenspannung an - der Parallelschaltung des Kondensators I und des Ableitungswiderstandes
6 konstant bleibt. Das Relais 4 kann von irgendeiner Bauart sein und z. B. durch
ein Stromtor gebildet werden.
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Endlich braucht der barometrische Teil des Doppelgerätes weder den
Kondensator I noch den Ableitungswiderstand 6 zu beeinflussen, sofern er z. B. eine
Gittervorspannung der Röhre 7 so einstellt, daß bei Übereinstimmung der Angaben
der beiden Teile des Doppelgerätes die Gitterspannung an der Röhre 7 konstant bleibt.
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In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem angenommen
ist, daß der neben dem barometrischen Höhemnesser vorgesehene zweite Höheninesser,
insbesondere ein Lothöhenmesser, eine Frequenz liefert, die ein Maß für die Höhe
gibt. Derartige Höhenmesser sind an sich bekannt.
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Dieser Teil des Doppelgerätes ist in Fig. 2 nur durch ein Rechteck
angedeutet und mit 20 bezeichnet. Über den Transformator 21 wird die ein Maß für
die Höhe gebende Frequenz geliefert. Die Meßdose 22 des barometrischen Höhenmessers
arbeitet einmal auf den Zeiger 22a einer Anzeigevorrichtung und außerdem auf den
Kontaktarm 24a eines veränderlichen Widerstandes 24. Dieser Widerstand liegt im
Kreise einer an sich bekannten E3linkschaltung; welche den genannten Widerstand
24, eine Stromquelle 25, einen Kondensator 26 und eine Glimmlampe 27 sowie die Primärwicklung
eines Wandlers 28 in der dargestellten Schaltung enthält. Es ist bei derartigen
Blinkschaltungen bekannt, daß durch Änderung der Einstellung des Widerstandes 24
die Periode der betreffenden Blinkschaltung, d. h. die Frequenz dieser Blinkschaltung
geändert wird. Es werden also die Angaben des barometrischen Höhenmessers nachgebildet
durch die von derBlinkschaltung24bis28 gelieferte Frequenz. Die Charakteristik des
barometrischen Höhenmessers bnv. des von diesem gesteuerten Teiles, z. B. des Widerstandes
24, wird vorzugsweise so gewählt, daß bei Übereinstimmung der Angaben des barometrischen
Höhenmessers mit denen des Höhenmessers 20 die von den beiden Höhenmessern gelieferten
bzw. gesteuerten Frequenzen einander gleich sind. Diese Frequenzen werden nun selbsttätig
miteinander verglichen, und entsprechend dem Ergebnis dieses Vergleiches wird der
barometrische Höhenmesser 22 verstellt. Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist für den
Frequenzvergleich von folgender Einrichtung Gebrauch gemacht. Ein dauernd laufender
Motor 29 treibt zwei Reibrollen 30 und 3I an, die einer Reibscheibe 32 zugeordnet
sind. Die Reibscheibe ist über ein Schnekkenradgetriebe 33 und ein Gestänge 34 mit
der Dose 22 so gekuppelt, daß die letztere bei einer Drehung der Reibscheibe 32
in der Lotrechten verstellt wird. Die beiden Reibrollen 30 und 3I sind, wie man
aus der Abbildung
ersieht, bezüglich der Reibscheibe 32 so angeordnet,
daß die eine die Reibscheibe 32 im einen Sinne und die andere die Reibscheibe 32
im anderen Sinne mit gleicher Geschwindigkeit zu drehen sucht. Die Isupplung der
Reibrollen 30 und 3I mit der Welle des Motors 29 ist mit Hilfe elektromagnetischer
Kupplungen bewirkt, deren Erregerwicklungen bei 30<t und 31a angedeutet sind.
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Die Darstellung ist eine vereinfachte; bei der praktischen Ausführung
werden selbstverständlich die Erregerwiddungen der inagnetischen Kupplungen über
Schleifringe an die betreffenden Stromkreise angeschlossen werden. Für die Wirkungsweise
ist zu beachten, daß es sich sowohl bei der voll der Blinkschaltung 24 bis 28 wie
auch bei der vom Höhenmesser 20 abgeleiteten Frequenz bzw.
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Strom um eine Impulsfolge handelt, deren Impulse je Zeiteinheit ein
Maß für die gemessene Höhe geben. Wird durch entsprechende Justierung dafür Sorge
getragen, daß die Dauer des einzelnen Impulses bei beiden Höhenmeßeinrichtungen
die gleiche ist, so ist leicht einzusehen. daß bei Übereinstimmung der Häufigkeit
der beiden Impulsfolgen, die der Erregerwicklung 30, und der Erregerwicklung 3I,
zugeleitet werden, die Reibscheibe 32 in der Ruhestellung verharren wird. Sobald
die Häufigkeit der einen Impulsfolge die der anderen überwiegt, also die Angaben
des barometrischen Teiles des Doppelgerätes nicht mehr übereinstimmen mit den Angaben
des zweiten Höhenmessers, werden die Dose 22 und die mit ihr gekuppelten Teile so
lange verstellt, bis die Angaben des barometrischen Höhenmessers wieder übereinstimmen
mit den Angaben des anderen Höhenmessers. Wird das soeben beschriebene System benutzt,
so können die an Bord des gleichen oder anderer Luftfahrzeuge untergebrachten Einfachgeräte
unmittelbar oder mittels drahtloser Übertragung durch die von der Blinkschaltung
gelieferte Frequenz gespeist werden, sie werden dann als Frequenzmesser ausgebildet
und erhalten eine Höhenskala. Die hierzu benötigte Steuerfrequenz wird der Blinkschaltung
durch den Übertrager 35 entnommen. Hierbei zeigen aber alle Höhenmesser die gleiche
Höhe an, und es treten nicht die für den Fall der Verwendung von barometrischen
Höhenmessern an den weiteren Meßstellen bereits geschilderten Vorteile auf, daß
die Anzeige auch in nicht mit dem Mutterinstrument auf gleicher Höhe befindlichen
Toditerinstrumenten richtig erfolgt.
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Bei beiden dargestellten Ausführungen war in der obigen Beschreibung
stillschweigend angenommen, daß beide Teile des Doppelgerätes dauernd in Tätigkeit
sind. Man kann natürlich den nichtbarometrischen Teil des Doppelgerätes ganz ausschalten,
insbesondere bei größeren Höhen. Es werden daher zweckmäßig Schalter angebracht,
durch die der nichtbarometrische Teil des Doppelgerätes und die Verstelleinrichtung
für den barometrischen Höhenmesser abstellbar sind. Geträte, die nicht die vorgeschlagene
besondere \~ergleichseinrichtung mitsamt der Fernühertragung haben, also z. B. Einfachgeräte
mit Fernübertragung, gehören jedoch nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Es ist ersichtlich, daß eine Unzahl weiterer Ausführungen möglich
sind. Solche ergeben sich z. B. bei Verwendung eines Höhenmessers, bei dem die Höhe
durch den Lichtzeiger eines Braunschen Rohres angezeigt wird.
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Man kann nun hiermit einen barometrischen I-Iöhenmesser derartig kombinieren,
daß dessen Zeiger auf der gleichen Skala wie der Lichtzeiger des Braunschen Rohres
spielt und daß man dem Zeiger des barometrischen Höhenmessers zwei Photozellen zuordnet,
von denen je nach dem Sinn der Abweichung die eine oder die andere anspricht und
ein Triebwerk einschaltet, durch das der barometrische Höhenmesser verstellt wird
im Sinne der Koinzidenz des Zeigers des barometrischen Höhenmessers mit dem Zeiger
des zweiten Höhenmessers.
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PATENTANSPRt) CHE: I. Einrichtung zur Messung und Vielfachanzeige
der Flughöhe auf Luftfahrzeugen, bei der die Anzeige eines barometrischen Höhenmessers
durch Vergleich mit den Meßwerten eines anderen Höhenmessers, insbesondere eines
I,othöhenmessers, berichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur zusätzlichen
stetigen Einstellung des Anzeigeorgans des barometrischen Höhenmessers vorgesehener
Antrieb in Abhängigkeit von der durch die Vergleichsvorrichtung für die beiden Höhenmessenverte
gebildeten Differenzspannung steuerbar ist und gleichzeitig eines oder mehrere Einfachgeräte
steuert.