DE750086C - Flugwegzeichner - Google Patents

Description

Bei Flügen ohne Bodensicht ist es für einen Flugzeugführer nicht leicht, seinen jeweiligen Standort zu bestimmen, um daraus Rückschlüsse auf den vom Flugzeug zurückgelegten Weg zu machen. Er kann zwar nach dem Kompaß eine bestimmte Richtung anfliegen und aus den vom Fahrtmesser angezeigten Stundenkilometern den vermutlichen Standort ausrechnen, muß aber, um die Ergebnisse zu erhalten, den erforderlichen Beobachtungen und Rechenarbeiten seine volle Aufmerksamkeit widmen. Durch die Funkpeilung ist er ,gleichfalls in der Lage, Standortlbestimmun,-,gen durchzuführen. Auch bei dieser Art der Ortsbestimmung ist der Führer des Flugzeuges, selbst wenn er nicht durch ungünstige Umstände, Fadings usw., beeinträchtigt ist, gezwungen, die Peilergdbnisse rechnerisch ■auszuwerten, um eine Standortbestimmung zu machen. Große Erleichterung würde dem Flugzeugführer eine Einrichtung bringen, die den Flugweg vollkommen selbsttätig auf eine Karte aufzeichnet und den Führer in die Lage versetzt, ohne besondere Beobachtungen und ohne Rechenarbeit durch einen Blick auf die Karte seinen augenblicklichen Standort ,zu erkennen und aus der Aufzeichnung dieses Wegzeichners sofort zu ermitteln, ob der vorher bestimmte Weg durch das Flugzeug innegehalten wird.

Um einen aus Fahrt- und Richtungsmesser bestehenden vollautomatischen Wegzeichner zu erhalten, bei dem die Bewegungsaufzeichnung z. B. auf einer Karte in eine Nord-Süd- und eine Ost-West-Komponente erfolgt, hat man schon (bei einer bekannten Einrichtung von einem Mutterkompaß aus einen Tochterkompaß ferngesteuert, der gleichzeitig zwei auf einer Kugel gleitende Reibräder, die um 90⁰ gegeneinander versetzt sind, entsprechend der jeweiligen Richtung des Fahrzeuges einstellt. Daibei wird die Kugel gemäß der Geschwindigkeit des Fahrzeuges um eine waagerechte Achse gedreht und damit der Weg des Fahrzeuges in eine Nord-Süd- und eine Ost-West-Komponente zerlegt. Zur Übertragung ,der Größe dieser Komponenten auf eine Schreibvorrichtung sind mit den Reibrädern elektrische Gebersysteme verbunden, welche entsprechend der Drehzahl dieser Reibräder Empfängermotoren für die Schreibvorrichtung steuern.

Die Erfindung nimmt die Zerlegung der Bewegung in ihre Komponenten in anderer Weise vor; an Stelle eines vom Mutterkompaß ferngesteuerten Tochterkompasses sind zwei Tochterkompasse vorgesehen, die über Kontaktvorrichtungen . Nachlaiufmotoren steuern, welche in an sich bekannter Weise über ein Sinus- und Cosinusgetriebe eine Schreibvorrichtung betätigen. Dabei werden die ίο Tochterkompasse zweckmäßigerweise mit einem mechanisch mit der Kornpaßachse verbundenen, beispielsweise an derTocbterrosenkarte befestigten Kontaktstift versehen, der mit einer durch je einen Nachstellmotor geradlinig bewegten Kontaktschiene bzw. -schienen Strormwege für ein oder mehrere Umschaltrelais schließt oder öffnet, wodurch letztere den Lauf der Nachstellmotoren so beeinflussen, daß die von diesen Motoren <bewegten Kontaktschienen immer in leichter Berührung mit dem Kontaktstift allen Winkelausschlägen der Tochterkompaßachse geradlinig folgen und dabei die Reibräder des Sinus- ibzw. Cosinusgetriebes verstellen. Der Vorteil dieses Wegzeichners gegenüber der !bekannten Einrichtung besteht darin, daß eine bedeutend größere Genauigkeit erzielt wird, da jedes Tochtersystem lediglich eine Kontaktvorrichtung zu steuern hat und damit also mechanisch überhaupt praktisch nicht belastet wird, während im Gegensatz hierzu bei dem bekannten Wegzeichner das eine Tochtersystem die Reibräder auf der sich drehenden Kugel bewegen muß und dadurch naturgemäß eine Rückwirkung -infolge der Reibung erleidet. Außerdem müssen die Reibräder selbst wieder einen elektrischen Geber antreiben, so daß durch die mehrfache Umwandlung die vom Mutterkompaß übertragenen Stellungen nur fehlerhaft an dem Schreibgerät wiedergegeben werden. Bei dem Wegzeichner mach der Erfindung dagegen werden die Reibräder von den Nachstelknotoren bewegt, und zwar an entsprechend der Fahrt angetriebenen Reibscheiben entlang, wobei die Umdrehung der Reibräder auf die Schreibvorrichtung übertragen wird, wie es bereits ähnlich von einer Einrichtung zur Abibildung des Profils eines Schienenweges her be-.kannt ist.

In Abib. I bedeutet F auf einer beliebigen Karte die Flugstrecke in Kurs und Entfernung. Die beiden Komponenten dieser Strecke sind α und b, wovon α die Nordkomponente = F cos α und b die Ostkompo-♦ nente = -F sin α darstellen. Erzeugt werden die Komponenten von zwei Tochterkompassen, die von einem Mutterkompafi ferngesteuert werden. Insbesondere eignen sich hierfür ,elektrisch gesteuerte Kompaßanordnungen. Die Ausführung nach der Erfindung ist aber ,nicht auf Verwendung elektrisch gesteuerter Kompasse beschränkt, es wären auch andere, z. B. pneumatische Kompaß Steuerungen denkbar. Wegen der geringen verfügbaren Kräfte muß jedoch eine Relaiswirkung ausgeübt werden.

In der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung ist als Beispiel eine elektrische Fernsteuerung der Kompaßanordnung angenommen.

Abb. 2 veranschaulicht schematisch eine beispielsweise Ausführung für die Erzeugung einer Drehbewegung eines Schrittschaltwerkes in Abhängigkeit von der geflogenen Kilo-.meterzahl.

Abb. 3 zeigt schaltungsmäßig die Kompaßanordnung zur Schaffung der beiden Komponenten.

, A!bb. 4 stellt die mechanischen Glieder dar, mit deren Hilfe aus den gewonnenen Bewegungen der Abib. 1 und Abb. 2 die resultierende Flugzeugbewegung auf die Karte übertragen wird.

In Abb. 2 bedeutet 1 einen Fahrtmesser, in diesem Falle einen Staudruckmesser, der jeweils die Fluggeschwindigkeit mißt. Mit dem Zeiger 2 des Fahrtmessers ist ein veränderlicher Drahtwiderstand 3 verbunden, durch den über Schleiffedern 4, 5 der Strom einer Bordbatterie geleitet wird, der gleichfalls einen Elektromotor 6 antreibt. Es ist Vorsorge getroffen, daß der Motor 6, der ein konstantes Erreger-Magnetfeld 7 'besitzt, seine Drehzahl nach der Zeigerstellung des Fahrtmessers 1 so regelt, indem derveränderiiche Widerstand 3 des Fahrtmessers 1 so bemessen wurde, daß seine Charakteristik mit der des Fahrtmessers 1 übereinstimmt. Um den Motor6 belastungsunabhängig zumachen, ioo hat er nur einen Schaltkontakt 8 anzutreiben, der in Abhängigkeit von der Motordrehzahl Stromstöße über einen Schaltungsmagneten 9 zuläßt, der seinerseits ein Bestandteil eines Schrittschaltwerkes 10 ist. Der Strom für den Schaltmagneten 9 wird ebenfalls der Bordbatterie entnommen. Von dem Schrittschaltwerk 10 angetrieben sind Reibscheiben 11, von denen die erforderliche Bewegung für den eigentlichen Wegzeichner abgenommen wird. Die Umdrehungszahl der Reibscheiben 11 wird nun jeweils den Zeigerstellungen des Fahrtmessers 1 entsprechen. Wird ein Luftlog mit genügender Eigenleistung verwendet, so kann es an Stelle des Motors 6 direkt Stromimpulse auslösen.

Der Mutterkompaß 12 der Abb. 3 überträgt die Bewegungen seiner Rose 13 auf zwei ferngesteuerte Tochterkompasse 14, 15. Die Art dieser elektrischen Fernsteuerung ist nicht Gegenstand dieser Erfindung und daher nicht näher zu erläutern. Jeder der Tochter-

kompasse 14, 15 trägt auf der sich drehenden Rose einen Kontaktstift 16, 17, der mit leichtem Spiel zwischen ewei parallelen Kontaktfedern 18, 19 pendeln kann. Die beiden, Kontaktstifte 16, 17 auf den Rosen sind um 90⁰ gegeneinander versetzt, dem. cos und ein der .beiden Wegkomponenten entsprechend. Drehen sich jetzt die beiden Rosen der Tochterkompasse als Folge einer Veränderung der Flugrichtung, so werden je nach der Drehrichtunig die Kontaktstifte 16, 17 der Tochterrosen die oberen oder unteren Kontaktfedern 18, 19 berühren. Die Kontaktschlüsse haben zur Folge, daß über Relais 20 und 21 der Drehsinn zweier kleiner Hilfsmotoren 22, 23 verändert wird. Die Hilfsmotoren aber sind wieder mechanisch gekuppelt mit den zugehörigen Kontaktfedern 18, 19 der Rosen, und zwar derart, daß (beim Anschlag eines Kontaktstiftes gegen die untere Kontaktfeder der entsprechende Hilfsmotor die Kontaktfedern linear nach unten zu verschieben sucht, bei umgekehrter. Kontaktrichtung entgegengesetzt. Die Kontaktfedern werden sich also so lange verschieben, "bis die Bewegung der Rose mit der Stellung der Kontaktfedern ausgeglichen ist. Haiben sich die Rosen der beiden Tochterkompassie um einen beliebigen Winkel gedreht, dann entspricht die Stellung der Kontaktfedern 18 beim Tochterkompaß 14 der Nordkomponente der Flugrichtung und die Stellung beim Tochterkompaß 15 der Ostkomponente der jeweiligen Flugrichtung.
Die mechanische Übertragung der Bewegunig der Kontaktfedern an den Tochterkompassen sowohl als auch die der mit dem Fahrtmesser verbundenen Reibscheiben 11 der Abb. 2 sind aus der Abb. 4 zu erkennen.. In dieser Abbildung ist das Schrittschaltwerk 9 mit den beiden Reibscheiben ι τ_α und H₆ in der Draufsicht dargestellt. Die beiden Reibscheiben drehen sich also um die horizontaleAchse entsprechend der Fluggeschwindigkeit. Gegen die Reibscheiben drücken die beiden Reibräder 24 und 25. Die Verschiebung der Reibräder auf den Reibscheiben erfolgt entsprechend den Einstellungen der Tochterkompasse 14, 15 und denen Kontaktfedern 18, 19, die ihre lineare Bewegung zwangsläufig auf die Reibräder 24, 25 übertragen. Je nachdem die Reibräder am Rande oder in der Mitte der Reibscheibe angreifen, ändern sie ihre Umlaufzahl von einem maximalen Wert bis Null und kehren nach Über- schreiten der Reibscheibmkten ihren Drehsinn um. Aus der Abb. 4 ist ersichtlich, daß die Lager und Führungsstücke 26,27 der Reibrädchen starr mit den Kontaktfedern 18,19 auf den Tochterrosen verbunden sind und den linearen Antrieb durch die Gewindespindeln 28,29 der kleinen Hilfsmotoren 22,23 erhalten, die über Relais 20, 21 gemäß Abb. 3 gesteuert werden.

Die Reibräder 24, 25 können sich auf den Spindeln 30, 31 frei verschieben, müssen aber diese genuteten Spindeln durch eine Nase in der Drehrichtung mitnehmen. Spindel 30 trägt am anderen Ende Gewindegänge 32 und verschiebt, wenn sie gedreht wird, eine Gewindemiutter 33 längs zur Spindel 32. Die Spindel 31 hingegen ist am anderen Ende mit einer Längsnut versehen und treibt das Kegelrad 34 an, welches das Kegelrad 35 mitnimmt, wodurch die Gewindespindel 36 gedreht wird. Auf dieser Spindel 36 läuft eine Gewindemutter 37, welche horizontal verschoben wird. Durch die Bewegungen der Gewinidemutter 33 wird das ganze Gestänge einschließlich der Kegelräder 34, 35 und der Gewindespindel 36 mitgeführt. Gewindemutter 37 trägt den Schreibstift 38, der auf der darunterliegenden Karte 39 die Fahrtrichtung aufzeichnet^ Die Gewindemuttern 33 und 37 können durch einen kleinen Hebel 40 schloßartig ein- lund ausgeklinkt werden. Das Ausklinken ist erforderlich, um den Schreibstift

38 auf die Stelle des Flugantrittsortes auf der Karte .bringen zu können.

Es ist nun klar, daß der Schreibstift 38, der den Drehbewegungen der Spindel 36 folgt, getreu die abgeflogene Strecke auf der Karte

39 aufzeichnen muß, sofern dafür gesorgt ist, daß die Übersetzungen der Räder und der Spindel mit dem Maßstab der Karte in Einklang gebracht sind. Der Schreibstift kann selbstverständlich auch durch einen Lichtzeiger ersetzt werden.

Man könnte an sich die mechanischen Bewegungen der ferngesteuerten Kompasse auf die Registriereinrichtungen direkt ausnutzen. Kompaßsysteme, die über relativ große Kräfte verfügen, wie etwa Kreiselkompasse, wären hierfür brauchbar. Für den gedachten Zweck scheiden diese jedoch aus, da neben dem großen Aufwand die Gefahr des Außertritt fallens bei starken Achsverlagerungen besteht. Außerdem können beim direkten.Antrieb durch die Tochterkompasse deren Bewegungen so stark gehemmt werden, daß falsche Registrierungen vorgenommen würden. Liegen, wie üblich, weitere zur Ablesung bestimmte Töchter am gleichen System, so können Rückwirkungen auf diese eintreten, die zu Mißweisungen führen.

Da. nun die tatsächlich geflogene Richtung wegen des Seitenwindes selten mit der Flugzeuglängsachse übereinstimmt, muß den Windverhältnissen entsprechend eine Korrektur vorgenommen werden. Durch entsprechende Eigenbewegung der Karte könnte diese Korrektur ohne weiteres vorgenommen werden. Zweckmäßigerweise aber wird an Hand der

gegebenen Windstärke und Richtung der Winkel der Abtrift .bestimmt .und-dieser Abtriftwinkel beim Flugantritt durch gemeinsame Verstellung der Gehäuse der beiden Tochterkompasse 14 und 15 relativ zum Mutterkompaß 12 diese Korrektur vorgenommen, wobei dann die Karte unverändert bleiben kann.

Flugwegzeichner müssen, was das Gewicht anbelangt, äußerst leicht gebaut werden, denn sonst sind sie für die Luftfahrzeuge unbrauchbar. Vorliegende Erfindung¹ bringt eine Lösung, deren technischer Fortschritt auch darin besteht, daß die (bestehende Apparatur im Flugzeug an Gewicht den in bezug auf Masse gestellten Anforderungen gerechtwird. Flugwegzeichner, die nicht, wie in dem vorliegenden Falle, mittels zweier Tochterkompasse einer Fernkompaßanlage ihre Komponentenzerlegung bewerkstelligen, sind im Gegensatz zu solchen deviationsunabhängig und müssen während der Fahrt der Deviationsänderung entsprechend dauernd neu eingestellt werden, wodurch solche Anlagen für einen automatischen Betrieb nicht zu verwenden sind.

Die Erfindung ist aber keineswegs nur auf die Verwendung im Flugzeug beschränkt, denn seine leichte Bedienung, geringes Gewicht, größte Betriebssicherheit und das Minimum an Wartung machen die Apparatur auch in anderen Fällen verwendbar, insbesondere in allen solchen, wo bei Fahrzeugen schneller Wendigkeit die Gefahr einer Achs-Verlagerung der Richtungsweiser besteht.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Wegzeichner zur vollautomatischen Aufzeichnung der Wegstrecke mit Fahrt- und Richtungsmesser, (bei dem die Bewegungsaufzeichnung z. B. auf einer Karte in eine Nord-Süd- und eine Ost-West-Komponente erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Komponentenzerlegung zwei von einem Mutterkompaß (12) ferngesteuerte Tochterkompasse (14, 15) vorgesehen sind, die über Kontaktvorrichtungen Nachlaufmotoren steuern, welche in an sich bekannter Weise über ein Sinus- und Cosinusgetriebe eine Schreibvorrichtung betätigen.
2. 2. Wegzeichner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tochterkompasse (14, 15) je einen mechanisch mit der Kompaßachse verbundenen, beispielsweise an der Tochterrosenkarte befestigten Kontaktstift (16, 17) tragen, der mit einer durch je einen Nachstellmotor (22, 23) geradlinig bewegten Kontaktschiene (18, 19) bzw. -schienen Stromwege für ein oder mehrere Umschaltrelais schließt oder öffnet, wodurch letztere den Lauf der Nachstellmotoren so beeinflussen, daß die von diesen Motoren jeweils bewegtenKonitaktschienen, immer in leichter Berührung mit dem Kontaktstift, allen Winkelausschlägen der Tochterkoenpaßachse geradlinig folgen und daibei die Reibräder (24, 25) des Sinus- bzw. Cosinusgetriebes verstellen.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   deutsche Patentschriften .... Nr. 646 729, 644591, 516804, 508146, 496667, 487 411, 361696, 324 395» 272401, 258 566;

   österreichische Patentschrift Nr. 118 944; französische Patentschrift ... - 668249; britische Patentschrift - 168 125.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen