DE747310C - Messgerät zur Anzeige der Fahrtwindrichtung. - Google Patents

Description

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mittels derer man bei windabhängigen Fahrzeugen, also vor allem bei Wasser- und Luftfahrzeugen, die Richtung des Fahrtwindes feststellen und auswerten kann. Die bekannten Windfahnen genügen den Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit und der Böenfestigkeit der Anzeige nicht. Im Normalfall ist ein zahlenmäßiges Erfassen des Winkels zwischen der Fahrtwindrichtung und der Fahrzeugachse allein deshalb nicht möglich, weil selbst bei in der Richtung nicht wechselnden Winden derartige Anordnungen keine

¹S ruhige Lage annehmen, sondern zum Flattern neigen. Dieser Nachteil wird durch Schwankungen in der Windrichtung noch verschärft. Alan ist aber z. B. im Flugwesen auf genaue und möglichst schwankungsfreie Messungen angewiesen, da infolge der hohen Reisegeschwindigkeit die zu messenden Winkel zwischen Fahrtwind und . Flugzeugachse sehr klein sind, so daß nur mit ganz geringfügigen Ausschlägen der Anordnung, gerechnet werden muß.

Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet nun ein Gerät mit einem Meßglied, das bereits bei einer geringfügigen Verstellung aus seiner neutralen Lage, d. h. der Lage, in der eine Bewegung des Meßgliedes " durch den Fahrtwind nicht mehr stattfindet, fortlaufend in Bewegung, z. B. in Drehung versetzt wird.

So wird beispielsweise ein Windrad bei entsprechender Ausbildung unter dem Einfluß eines unter einem kleinen Winkel zur neutralen Lage auftreffenden Windes in fortlaufende Drehung versetzt. Ordnet man nun ein derartiges Windrad auf einem Träger an und schwenkt diesen unter Einschalten einer mögliehst großen LTntersetzung in die neutrale Lage des Windrades, so wird die, Genauigkeit der Anzeige des Trägers von der Reibungsfreiheit und Formgebung des Windrades abhängen.

Die große Untersetzung erfüllt dabei einen mehrfachen Zweck. Einmal spielt durch sie die Geringfügigkeit der am Windrad wirkenden Kräfte keine Rolle mehr. Gleichzeitig wirkt sich das Untersetzungs\'erhältnis bewegungsmäßig im Sinne einer Dämpfung,-einer Verzögerung oder eines Nachlaufes aus. Großen Wegen des Meßgliedes entsprechen demnach kleine Wege des anzeigenden Trä-

gers. Weiter entsteht auch im Hinblick auf den Zeitablauf eine Mittelwertbildung insofern, als eine gewisse Zeit verstreicht, ehe -ich das Gerät auf die neue Windrichtung eingestellt hat. Hierbei ist zu bedenken, dal.i die Umfangsgeschwindigkeit des Windrades von der Komponenten der Windgeschwindigkeit abhängt, die senkrecht zur neutralen Lage liegt, so dal.' die Umfangsgeschwindigkeit gegen Ende der Einstellung stark abnimmt. Ehe also die einer Bö oder einem kurzen seitlichen Windstoß entsprechende Stellung erreicht ist. wird diese Windänderung bereits aufgehoben, mithin ein merklicher Ausschlag des Gerätes nicht herbeigeführt sein.

Für das Gerät nach der Erfindung lassen sich alle bekannten Arten von Windrädern verwenden, soweit sie eine neutrale Lage aufweisen. Besonders eignen sich jedoch hierfür Flügelräder mit achsparallelen Flügeln, von deren Umfang dann zweckdienlich ein Teil abzudecken ist. Die Flügel erhalten, um schon auf geringe Richtungsänderungen anzuspreehen. vorzugsweise ein in Achsrichtung, d. h. in Windrichtung keilförmig anwachsendes T^rofil. Die Abdeckung berindet sich vor allem auf der windbeaufschlagten Stirnfläche des Flügelrades, kann stromlinienförmig ausgebildet sein und das Fvad gehäuseartig so umfassen, da!:! der wirksame Teil des Rades über die gesamte Länge der Flügel in Achsrichtung aus dem Gehäuse hervorragt.

Da vor allem der Seitenwind gemessen werden soll, bestehen mehrere Möglichkeiten für die Lagerung des abdeckenden Gehäuses, je nach der Bezugsebene, auf die man zurückgreifen will. Im einfachsten Fall ist der Träger am Fahrzeug um dessen Hochachse schwenkbar. Die Abdeckung ist mit ihm starr verbunden, und es werden Richtungen in der durch die Längs- und die Querachse des Flugzeuges gegebenen Ebene angezeigt. Ebensogut liii.it sich aber die Abdeckung um die ♦5 Flügelachse drehbar lagern, so daß die Komponenten des Fahrtwindes angezeigt werden, die auf der Schnittlinie zwischen der Flugzeugebene und der Horizontalen im Schwerpunkt des Gerätes liegen. Es wird hierdurch also der Einfluß der Schlingerbewegungen des Fahrzeuges ausgeschaltet, dabei gleichzeitig vorausgesetzt, daß stets Mittel, wie Kreisel oder ähnliches, zur Einhaltung der Waagerechten vorgesehen sind. Die dritte Art der Lagerung ist die kardanische. durch die nicht nur die Schlinger-, sondern auch die Rollbewegungen ausgeschaltet werden.

Auch die Lagerung des Schwenkpunkte.-für den Träger läßt sich auf verschiedene Arten vornehmen. Legt man ihn. in Windrichtung gesehen, vor das Flügelrad, so wirkt

nicht nur die Stellkraft des Flügelrades, sondern auch der Winddruck auf die übrigen Teile des Gerätes im Sinne einer Einschwenkung des Trägers in die Windrichtung. Liegt der Schwenkpunkt hinter dem Flügelrad, so wirken sich diese Kräfte entgegen. Bei entsprechender Formgebung aller Teile entsteht eine besonders günstige Ausführung dadurch, dali man den Schwenkpunkt derart legt, daß der Winddruck die Einstellung nicht beeinflußt.

Γη weitestem Sinne umfaßt die Erfindung alle Geräte, bei denen das die Stellkraft auslösende AJeßglied mittelbar vom Wind bewegt wird. So läßt sich beispielsweise das Windrad durch den Rotor eines Elektromotors und die Flügel des Windrades durch eine Windfahne ersetzen, die zwischen zwei Kontaktanschlägen in engen Grenzen pendelt und den *° Motor entsprechend schaltet. Eine solche Anordnung ist zwar an eine fremde Kraftquelle gebunden, was aber bei Vorhandensein einer solchen aus anderen Gründen keineswegs einen Xachteil zu bedeuten braucht. .

Auch kann die beschriebene Windfahne ein Strahlrohr tragen, das über einen von Preßluft beaufschlagten Läufer oder einen Differenzdruckkolben die Verschwenkung des Trägers bewirkt.

Das Gerät kann unmittelbar als Anzeigegerät benutzt werden, der Meßwert aber auch auf an sich bekannte Weise, z. B. optisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch, an ein Anzeigegerät, ein Registriergerät, eine Regel-, Steuer- oder Zielvorrichtung oder mehrere dieser Vorrichtungen gleichzeitig weitergeleitet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung wiedergege- ">° ben. die in Abb. 1 den schematischen Aufbau eines Anzeigegerätes mit Windrad und elektrischer Fernübertragung zeigt. Abb. 2 gibt ein Beispiel für die Ausbildung der Abdek- , kung des Windrades wieder. »"5

Γη Abb. ι ist auf einem Träger 5 ein Windrad 6 in den Lagerstellen 7. 8 gelagert. Auf der Welle 9 des Windrades ist eine Schnecke ro angebracht, die ein Schneckenrad 11 betätigt. Das Schneckenrad 11 trägt eine konzentrisch und in einem Kugelgelenk gelagerte Mutter 12. die gegen Drehung in dem Schnekkenrad 11 gesichert ist. Die Gewindemutter 12 wird von einer Gewindespindel 13 durchsetzt, die einseitig schwenkbar und ortsfest im Gelenk 14 gelagert ist.

Der Träger 5 des Gerätes ist um seine durch das Lager 8 gehende, senkrechte Achse schwenkbar gelagert. Auf der diesem Schwenkpunkt 15 abgelegenen Seite des Trägers ist ein Abgriff 16 vorgesehen, der auf einem Potentiometer 17 schleift. Dieses Po-

tentiometer liegt im Stromkreis einer Batterie i8, z. B. der Ortsbatterie des Flugzeuges, mit der die Kontaktfeder 16 über den Träger 5, den Schwenkpunkt 15, eine Verbindungsleitung 19 und ein Anzeigegerät 20 verbunden ist. Das Anzeigegerät kann nach Winkeleinheiten, also Grad, Minuten und Sekunden, eingeteilt sein. Das Anzeigegerät 20 gestattet dem Zeiger einen Ausschlag aus der Mittellage nach rechts und nach links.

Die Wirkungsweise des Gerätes ist nun so, daß bei Vorliegen eines Seitenwindes die zur Windradwelle 9 senkrechte Komponente das Windrad in die der Windgeschwindigkeit entsprechende Drehgeschwindigkeit versetzt. Die . Schnecke 10 dreht mit starker Untersetzung das Schneckenrad 11, das über die Gewindespindel 12 mit ebenfalls starker Untersetzung ein Verschwenken des Trägers 5 gegenüber der schwenkbaren Gewindespindel 13 bewirkt. Dabei schleift der Abgriff 16 auf dem Potentiometer 17, so daß eine Anzeige an dem Anzeigeinstrument 20 erfolgt.

In Abb. 2 ist das Windrad von einem Gehäuse2i umgeben, so daß eine seitliche Komponente nicht etwa die sich radial gegenüberstehenden Flügel gleichzeitig trifft, wodurch eine Drehung des Windrades unmöglich würde: vielmehr wirkt der seitliche Fahrtwind ausschließlich auf die nach oben aus dem Gehäuse 21 herausragenden Flügel 22 des Windrades ein. Damit die Abdeckkanten 23 des im Gehäuse vorgesehenen Schlitzes 24, durch den das Flügelrad aus dem Gehäuse herausragt, stets horizontal verlaufen, ist das Gehäuse an dem schwenkbaren Träger 5 drehbar'gelagert, und zwar ist die Anordnung so getroffen, daß die Lagerstellen 7 und 8 zur Aufnahme der Welle des Flügelrades dienen und das Gehäuse in den Punkten 25, 26 seinerseits auf der Welle drehbar gelagert ist.

Die Gestaltung des Trägers 5 und der übrigen dazugehörigen Teile sowie der Übertra-gungsmittel ist in der Zeichnung der Einfachheit halber fortgelassen. Die Anordnung der Flügel 22 ist erfindungsgemäß so gewählt, daß sie radial und parallel zur Welle 9 verlaufen. Gleichzeitig wächst die -Stärke des Flügelprofils in Windrichtung gesehen an, wie aus den Stirnflächen 27 zu ersehen ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meßgerät zur Anzeige der Fahrtwindrichtung, gekennzeichnet durch ein in einem schwenkbaren Träger gelagertes .Windrad (6), das bei seiner Drehung den Träger (5) unter Zwischenschalten eines großen Untersetzungsverhältnisses in die neutrale Zone schwenkt.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Flügelrad (6) mit achsparallelen Flügeln (22), von dessen Umfang ein Teil abgedeckt ist.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein in Achsrichtung keilförmiges Flügelprofil (27).

4. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise stromlinienförmig ausgebildete Abdeckung (21) mit dem Träger (5) starr verbunden ist und dieser in der Weise, z. B. kardanisch, aufgehängt ist, daß nur die Horizontalkomponente der Fahrtwindrichtung angezeigt wird.

5. Meßgerät nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte optische, mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Fernübertragung, die den Meßwert an ein oder mehrere Anzeige- oder Registriergeräte, Regel-, Steuer- oder Zielvorrichtungen weiterleitet.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegen-Standes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften
Betracht gezogen worden.

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