DE742115C

DE742115C - Meereshoehenanzeige- oder -registriergeraet fuer Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE742115C
Application number: DEL106626D
Authority: DE
Inventors: Karlotto Altvater
Original assignee: LUFTFAHRTGERAETEWERK HAKENFELDE GmbH
Current assignee: LUFTFAHRTGERAETEWERK HAKENFELDE GmbH
Priority date: 1942-01-27
Filing date: 1942-01-27
Publication date: 1943-11-22

Description

Die Bestimmung der Flughöhe in Luftfahrzeugen kann bekanntlich mit Hilfe eines absoluten, id. h/ barometrischen Höhenmessers oder aber durch einen relativen Höhenmesser, z. B. einen elektrischen bzw. akustischen Lothöhenmesser, vorgenommen werden. Der barometrische Höhenmesser benutzt als Maß für die Höhe den mit der Entfernung von der Erdoberfläche abnehmenden Atmosphärendruck, auf den sein Meßorgan anspricht, so daß er jeweils die Flughöhe über dem Meeresspiegel anzeigt. Beim Lothöhenmesser wird eine elektrische oder akustische Welle gegen die Erdoberfläche ausgesandt und nach Κει 5 flexion an dieser wieder empfangen. Durch Messung der Laufzeit der Welle auf diesem Wege erhält man so die Höhe des Luftfahrzeuges über dem gerade überflogenen Gelände. Aus dieser Wirkungsweise ergeben sich für beide Höhenmesser gewisse Vor- und Nachteile, die je nach den Verhältnissen die Ver-' wendung des einen oder des anderen empfehlen.

Nun ist es für die Navigation aber oft sehr wichtig, außer der relativen und absoluten Höhe auch noch die Meeres- bzw. Kartenhöhe des überflogenen Geländes zu kennen. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung ein Meereshöhenanzeige- oder -registriergerät über eine Differenzschaltung an einen absoluten (barometrischen) und an einen relativen Höhenmesser, z. B. Lothöhenmesser, angeschlossen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Nach Fig. 1 besitzt ein barometrischer Höhenmesser 1 einen Basisnullabgriff, d. h. bei jeder Änderung der Höhe gibt der Abgriff des Höhenmessers 1 über eine elektrische Verbindungsleitung 2 einen elektrischen Impuls an einen Motor 3, welcher die Basis des Höhenmessers nachdreht und gleichzeitig über ein Getriebe 4 die gemessene baromeirische Höhe an das eine Sonnenrad eines

Planetenradgetriebes 5 weiterleitet. Einen entsprechenden Abgriff und Nachlauf besitzt ein elektrischer Höhenmesser 6, so daß mit Hilfe des Motors 8 und des Getriebes 9 laufend die Höhe über Grund an das andere Sonnenrad des Planetenradgetriebes 5 weitergegeben wird. Auf der Abtriebsachse ist ein Zeiger 10 angeordnet, der mit einer Skala 11 zusammenarbeitet. Auf diese Weise wird in dem Planetenradgetriebe die Differenz zwischen absoluter und relativer Höhe gebildet, und mit Hilfe des Zeigers 10 kann an der Skala 11 die Höhe des augenblicklich überflogenen Geländepunktes über dem Meeresspiegel abgelesen werden.

Um nicht nur eine augenblickliche Anzeige der Höhe, sondern eine laufende Darstellung zu erhalten, kann man auch auf der Abtriebsachse des Planetenradgetriebes für den Zeiger 10 einen Schreibstift anordnen, welcher in bekannter Weise auf einem unter ihm hinwegbewegten Schreibstreifen laufend die 'Meereshöhe des überflogenen Geländes aufzeichnet.

In Fig. 2 ist eine Anordnung gezeigt, welche die Benutzung von Nachlaufwerken für die beiden Höhenmesser überflüssig macht. Jeder Höhenmesser besitzt hier einen elektrischen Abgriff, welcher jeweils den gesamten Meßbereich des Gerätes umfaßt. Der barometrische Höhenmesser 1 und der elektrische Höhenmesser 2 geben alsdann den gemessenen Höhen proportionale elektrische Impulse an ein schreibendes elektrisches Meßsystem 12, ζ. B. ein Drehspulsystem, dessen Drehspule einen Zeiger oder, wie hier dargestellt, einen Schreibstift 13 trägt, so daß dieser laufend auf den von einem Motor 14 bewegten Schreibstreifen 15 die Meereshöhe des überflogenen Geländes aufzeichnet. Werden dazu auf dem Schreibstreifen während des Ablauf ens in bestimmten Zeitabständen Zeitmarken aufgebracht, so ergibt sich damit bei konstanter Motordrehzahl ein Höhenzeitdiagramm, bei einer der Übergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges p/oportionalen Motordrehzahl ein Höhenwegdiagramm.

Das beschriebene Gerät kann, wie gesagt, dazu dienen, während des Fluges durch Vergleich mit der Karte laufend wichtige Anhaltspunkte für die Navigation zu erhalten. Ist z. B. der Kurs des Flugzeuges bekannt, so kann an Hand des aufgezeichneten Diagramms und der Karte der Standort des Luftfahrzeuges ständig verfolgt werden. Dabei können auch Kursabweichungen vom gewollten Flugkurs aus den Abweichungen zwischen Diagramm und Karte erkannt werden, wobei aus der Art der Abweichung gegebenenfalls auch die Richtung der Kursabweichung zu ersehen ist.

Das Arbeiten mit dem bisher beschriebenen "<jerät bedeutet für die Besatzung des Luftfahrzeuges insofern noch eine Belastung, als laufend die Karte zur Navigation herangezogen werden muß. Eine wesentliche Erleichterung erhält man dadurch, daß man bereits vor Beginn des Fluges an Hand der Karte ein Höhenwegdiagramm des beabsichtigten Kurses als Schablone auf dem Schreibstreifen herstellt und während des Fluges auf demselben Schreibstreifen ein zweites Höhenwegdiagramm von dem Gerät aufzeichnen läßt. Aus dem Vergleich der beiden Diagramme ergeben sich ohne weiteres wichtige Aufschlüsse über die Navigation.

Fig. 3 zeigt, wie auf Grund des beabsichtigten Kurses aus der Karte vor Beginn des Fluges ein Höhenwegdiagramm entnommen werden kann. Spannt man einen Schreibstreifen mit einem solchen Diagramm (siehe Kurve K₁ in Fig. 4) in die Ablaufvorrichtung, welche von einem Motor angetrieben wird, dessen Drehzahl der aus Eigengeschwindigkeit und Wind laut Wettermeldung ermittelten Übergrundgeschwindigkeit v_s des Luftfahrzeuges proportional ist, so wird sich dieses Diagramm mit dem wahrend des Fluges aufgezeichneten vollkommen decken, solange die am Motor eingestellte und die vom Flugzeug tatsächlich eingehaltene Übergrundgeschwindigkeit übereinstimmen. Ist die Übergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges größer als die am Motor eingestellte, so wird das während des Fluges aufgezeichnete Diagramm gegenüber dem bereits vorher eingezeichneten zusammengedrückt (siehe Kurve Tv₂ in Fig. 4). Ist die Übergrundgeschwindigkeit kleiner als die eingestellte, so wird das Diagramm auseinandergezogen (siehe Kurve K₃ in Fig. 4). Bringt man außerdem auf dem Schreibstreifen vom Augenblick des Startes ab Zeitmarken an, so kann man mit ihrer Hilfe aus der Abweichung der beiden Diagramme die tatsächliche Übergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges bestimmen.

Dieser A^organg ist im einzelnen an Hand der Fig. 5 zu erkennen. Es sei zunächst nur der untere Teil dieser Figur betrachtet. Ein Schreibstreifen 15, auf den vor dem .Start mit Hilfe der Karte das Höhenwegdiagramm K₁ des beabsichtigten Kurses gemäß den Angaben nach Fig. 3 aufgezeichnet ist, wird so eingespannt, daß der Schreibstift auf den Startort zu stehen kommt. Ein mittels eines Drehknopfes 17 von Hand parallel zu sich zu verschiebender Längsfaden 18 wird darübergestellt. Die wahrscheinliche Übergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges wird errechnet und der Regler des den Schreibstreifen 15 bewegenden Motors 19 entsprechend eingestellt. Im Augenblick des Star-

tes wird der Motor 19 in Gang gesetzt und gleichzeitig auch ein Zeitmotor 20, welcher in •bestimmten Zeitabständen durch Schließen eines Kontaktes 2O₀ einen Elektromagneten!6 erregt, so daß dieser Zeitmarken 21 auf dem Schreibstreifen 15 markiert. Nach kurzer Zeit ergibt sich aus dem z. B. aufgezeichneten Diagramm K₃, daß die tatsächliche Übergrundgeschwindigkeit kleiner als die errech-• 10 nete ist. Um die tatsächliche Übergrundgeschwindigkeit zu erhalten, bestimmt man nun den Zeitpunkt, zu dem ein markanter Punkt des Höhenwegdiagramms /C₁ überflogen wird. Ein solcher markanter Punkt ist z. B. der Punkt A. In dem wahrend des Fluges aufgezeichneten Diagramm /C₃ entspricht der Punkt A' dem Punkt A im Diagramm /C₁. Im Augenblick, da der Punkt A' aufgezeichnet wird, liest man mit Hilfe des Längsfadens 18 an der Zeitmarkenskala 21 die seit dem Start verflossene Zeit ab. Da sich die Entfernung des Punktes A vom Startort aus dem Diagramm K₁ entnehmen läßt, kann nunmehr die. tatsächliche Ubergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges bestimmt und der Motor 19 entsprechend eingeregelt werden.

Es ist jetzt nur noch nötig, den Punkte unter den Längsfaden bzw. den Schreibstift zu bringen, was dadurch geschehen kann, daß der Schreibstreifen 15 über ein Handrad 22 und ein Differential 23 verstellt wird. Von jetzt ab ist man in der Lage, sich durch die vollkommene Deckung der Diagramme K₁ und K_s: mit einem Blick zu überzeugen, daß der Flug programmäßig verläuft. Andererseits wird jede Störung im programmäßigen Ablauf des Fluges sofort an einem Abweichen der beiden Diagramme JC₁ und /C₃ erkennbar.

Bei genau eingehaltenem Kurs kann dies nur auf eine erneute Änderung- der Übergrundgeschwindigkeit zurückzuführen sein, welche nach der oben beschriebenen Weise jederzeit von neuem bestimmt werden kann.

Die im vorstehenden geschilderte Bestimmung der Übergrundgeschwindigkeit kann nun noch weiter vereinfacht bzw. automatisiert wenden, wozu jetzt noch der obere Teil der Fig. 5 bei der Betrachtung hinzugezogen werden muß. Dieser besteht aus einem Koordinatensystem 24, auf dessen Abszisse der Weg und auf dessen Ordinate die zur Zurücklegung des Weges notwendige Zeit aufgetragen ist. Im Nullpunkt dieses Koordinatensystems ist ein doppelarmdger Hebel

25 drehbar gelagert. Durch die Drehung des Hebels wird mit Hilfe einer Schienenführung

26 ein Zeiger 27 parallel mit sich selbst verstellt, so daß er an einer Skala 28 vorbei-

6q wandert. Der Abstand der Mitte der Schierienführung des Zeigers von der Skala hat,, ge*· messen imOrdinatenmaßstab des Koordinatensystems 24, den Wert Eins. Legt man also den Hebel 25 über einen Punkt P der Koordinatenebene, welcher durch die in einer bestimmten Zeit zurückgelegte Wegstrecke gegeben ist, so kann man an der Skala 28 die zugehörige Geschwindigkeit dieser Bewegung ablesen. Die Bestimmung der Zeit erfolgt dabei mit Hilfe eines Querfadens 29, welcher sich in seiner Nullage mit der Abszisse des Koordinatensystems deckt und vom Augenblick des Startes ab durch einen Zeitmotor 30 parallel mit sich selbst nach oben verschoben wird. Der Schnittpunkt der Ordinatenachse gibt also jeweils die seit dem Start verflossene Zeit an.

Die Bestimmung der Übergrundgeschwindigkeit erfolgt jetzt in folgender Weise: Im Augenblick des Startes wird der Motor 19 und gleichzeitig der den Querfaden 29 betätigende Zeitmotor 30 eingeschaltet. Sobald der Punkte' unter dem Längsfaden 18 aufgezeichnet wird, bringt man den Hebel 25 mit dem Querfaden 29 so zum Schnitt, daß die zugehörige Abszisse im ,Koordinatensystem 24 der Abszisse des Punktes A im Diagramm K₁ entspricht. Es kann dann an der Skala 28 unter dem Zeiger 27 die Übergrundgeschwindigkeit des Flugzeuges abgelesen und der Motor 19 entsprechend eingeregelt werden.

Um eine selbsttätige Regelung des Motors 19 zu erreichen, kann man mit dem Zeiger 27 einen Abgriff verbinden, welcher über ein unter der Skala 28 anzubringendes Potentiometer schleift und damit eine der Übergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges proportionale Spannung an den Anker des Motors 19 legt. Es braucht jetzt nur noch mit Hilfe des Handrades 22 und des Differentials 23 der Punkt A des Diagramms /C₁ unter den Schreibstift gebracht zu werden.

Derartige Bestimmungen der Übergrundgeschwindigkeit können während des Fluges beliebig oft wiederholt werden. Man braucht dazu nur nach der beschriebenen Weise die Zeit zu bestimmen, welche für die Zurück-^ legung einer bestimmten Strecke zwischen zwei markanten Punkten des Flugweges benötigt wird. Beim Überfliegen des Anfangspunktes muß dabei der Querfaden 29 jeweils von Null· aus in Bewegung gesetzt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Gerät können auch noch andere als die beschriebenen navigatorischen Aufgaben gelöst werden. So ist es z. B. möglich, mit Hilfe des Gerätes über gebirgigem oder aus sonstigen Gründen schwer zugänglichem Gelände Höhenvermessungen vorzunehmen und diese beispielsweise für kartographische Zwecke zu verwerten. Ebenso kann das Gerät auch dann verwendet werden, wenn einer der beiden Höhenmesser

abgeschaltet ist, so daß nur die relative oder nur die absolute Hohe angezeigt bzw. geschrieben wird. Läßt man z. B. nur die relative Höhe schreiben, so ist man in der Lage, auch bei fehlender Sicht über .einem Gelände mit größeren Höhenunterschieden an Hand der Karte den nötigen Bodenabstand zu halten. Dies wird von besonderer Bedeutung, wenn die Einhaltung einer großen Sicherheitshöhe über längere Zeit, z. B. infolge von Vereisungsgefahr in größeren Höhen, unmöglich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Meereshöhenanzeige- oder -registriergerät für Luftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät über eine Differenzschaltung an einen absoluten (barometrischen) und an einen relativen Höhenmesser, z. B. Lothöhenmesser, angeschlossen ist.

2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeorgan (io) bzw. der Schreibstift auf der Abtriebsachse eines Planetenradgetriebes (S) angeordnet ist, dessen eines Sonnenrad triebmäßig mit einem vom absoluten Höhenmesser (i) gesteuerten Nachlaufmotor (3) und dessen anderes Sonnenrad triebmäßig mit einem vom relativen Höhenmesser (6) gesteuerten Nachlaufmotor (8) verbunden ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeorgan bzw. der Schreibstift (13) mit der Drehspule eines Drehspulsystems (12) verbunden ist, das an von den Höhenmessern (1, 6) eingestellte Abgriffsvorrichtungen angeschlossen ist, die eine der jeweils gemessenen Höhe proportionale Anzahl elektrischer Impulse liefern.

4. Gerät nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstift (13) über einen Schreibstreifen (15) gleitet, der mit Hilfe eines mit einer der Übergrundgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges proportionalen Drehzahl umlaufenden Motors (14) verschiebbar ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schreibstreifen (15) eine Schablone des auf dem beabsichtigten Kurs zu überfliegenden Geländes vorgezeichnet ist.

6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein senkrecht über den Schreibstreifen (15) verlaufender Faden (18) mit Hilfe eines Drehknopfes (17) parallel zu sich selbst verschiebbar ist.

7. Gerät nach Anspruch 4 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schreibstreifen (15) Zeitmarken (21) mittels eines Zeitmotors (20) markiert werden.

8. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem Schreib'streifen (15) ein Koordinatensystem (24) angeordnet ist, auf dessen Abszisse der Weg und auf dessen Ordinate die zur Zurücklegung des Weges notwendige Zeit aufgetragen ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Nullpunkt des Koordinatensystems (24) ein doppelarmiger Hebel (25) drehbar gelagert und an dem einen Hebelende ein mit Hilfe einer Schienenführung (26) parallel zu sich verstellbarer und dabei an einer Skala (28) vorbeiwandernder Zeiger (27) angelenkt ist.

10. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein senkrecht zur Ordinate des Koordinatensystems verlaufender Querfaden (29) mit Hilfe eines Zeitmotors (30) parallel zur Abszisse verschieblich ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen