DE887884C

DE887884C - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeiten von relativ zur Erde bewegten Koerpern, wie z. B. Luft-, Land- und Wasserfahrzeugen u. dgl.

Info

Publication number: DE887884C
Application number: DEM11890A
Authority: DE
Inventors: Gustav Mohr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-11-29
Filing date: 1951-11-29
Publication date: 1953-08-27

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Geschwindigkeiten von relativ zur Erde bewegten Körpern, wie z. B. Luft-, Land- und 2Tasserfahrzeugen u. dgl.
Die Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß bei der Bewegung eines Leiters schneidend zum Kraftlinienfluß eines homogenen Magnetfeldes an den Enden des Leiters eine Spannung entsteht, die der Leitergeschwindigkeit und der Dichte des Kraftlinienflusses des Magnetfeldes proportional ist nach Formel U = I v Bs, worin I die Länge des Leiters in Meter, v die Geschwindigkeit, mit der der Leiter durch das Magnetfeld bewegt wird, in Meter pro Sekunden, und Bs die Kraftliniendichte ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man die Geschwindigkeit von bewegten Körpern, wie Luft-, Land- oder Wasserfahrzeuge od. dgl., relativ zur Erde unter Benutzung der obengenannten Tatsache messen kann, indem man einen elektrischen Leiter, der z. B. mit dem bewegten Körper verbunden ist, mit dem Körper schneidend zum Kraftlinienfluß des Magnetfeldes der Erde bewegt und durch Messung der Spannung im Leiter rückschließt auf seine Geschwindigkeit.
Die Erfindung ist an einem einfachen Beispiel erläutert: Angenommen, es soll die Horizontalgeschwindigkeit eines Flugzeuges an der Grenze der Schallgeschwindigkeit gemessen werden, und zwar in einem ebenfalls angenommenen Erdmagnetfeld, dessen Kraftflußdichte am Meßort Bs= 0,2. i0 Voltsekunden beträgt.
Erfindungsgemäß wird für diesen Fall das Flugzeug mit einem geteilten Leiter versehen, der z. B. aus zwei Drähten von je I = 10 m Länge bestehen kann.
An der Teilstelle des Leiters sind zwei Kondensatorplatten an die voreinanderliegenden Leiterenden angeschlossen, deren Kapazität durch einen entsprechenden Dielektrikumbelag so vergrößert ist, daß auf jeden Fall die in den beiden Leitern induzierten Elektrizitätsmengen deutlich meßbare Größen erreichen.
Es ist ferner erfindungsgemäß Vorkehrung getroffen, daß die beiden Leiter von ihren Kondensatorplatten vom Flugzeug aus abschaltbar sind.
Diese Kondensatorplatten sind erfindungsgemäß mit einem elektrischen Meßinstrument leitend verbindbar, so daß nach Abschaltung der beiden Leiter die in den Kondensatorplatten gespeicherten Elektrizitätsmengen durch das Meßinstrument gemessen und abgelesen werden können. Zum-Beispiel sei der Wert Q 4. 10-8 Coulomb gemessen. Die Entladungsdrähte müssen dicht aneinander über das Instrument geführt werden.
Es sei angenommen, daß die Kondensatorplatten 1 m Radius besitzen und ein Dielektrikum mit der Elektrizitätskonstante = 80. Dann berechnet sich die im Kondensator aufgespeicherte Elektrizitätsmenge in Coulomb nach der Kondensatorformel: Q eO£FU U d (U= Spannung; Eo = 8,859 i012 Amperesek. zu e = so; Voltmeter d = 0,004 m Plattenabstand; F = z m2.) Bei den bekannten Werten würde dann gemäß der Kondensatorformel d . Q 0,004 . 4 . 10-8 U = £o # F # 8,9.10-12.80 # 0>07 Volt abgelesen werden können, und weiter aus der Formel U = 1 v Bs U 0,07 v = = # 350 m/Sek. Horizontal-1- Bs I0 0,2 I0-4 geschwindigkeit des Flugzeuges.
Um in praxi aus der Formel U = v Bs die Geschwindigkeitv berechnen zu können, muß man den jeweiligen wahren Wert von Bs, der oben angenommen wurde, kennen. Dieser Wert ist sowohl örtlich wie zeitlich unterschiedlich, so daß, um wirklich brauchbare Werte zu erhalten, die Messung von U und Bs synchron erfolgen muß.
Zur Messung von Bs kann z. B. das Erdinduktorprinzip benutzt werden, - da die hier induzierte Spannung unabhängig ist von einer gleichförmigen Bewegung des Induktors (Kraftflußänderung in einem geschlossenen Leiter).
Natürlich kann das Verfahren den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden, und zwar je nach dem Körper, dessen Geschwindigkeit nach dem neuen Verfahren gemessen werden soll. Dieser Körper könnte an Stelle eines Flugzeuges auch ein Landfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein anderer bewegter Körper, z. B. ein unbemanntes Projektil, sein, dessen Meßwerkzeuge von Erdstationen aus durch drahtlosen Funk geschaltet werden. An Stelle eines Kondensators könnte auch ein anderer geeigneter Verstärker an die Leiterenden angeschlossen sein.
In Fällen, wo die Bewegungsrichtung des zu messenden Körpers eine beliebige ist, gehen natürlich die Hauptricbtungskomponenten der Bewegung in die Rechnung ein.

Claims

PATENTANsPRÜcHE: I. Verfahren zum magnetischen Messen der Geschwindigkeiten von relativ zur Erde bewegten Körpern, wie z. B. Luft-, Land- oder Wasserfahrzeugen od. dgl., gekennzeichnet durch gleichzeitige Messung des an den Enden eines mit dem zu messenden Körper durch das Erdmagnetfeld bewegten Leiters induzierten Potentials und der Kraftflußdichte (Bs) des Erdmagnetfeldes am Leiterort.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem bewegten Körper ein geteilter Leiter verbunden ist, der mit seinen voreinanderliegenden Enden an einen Kondensator angeschlossen ist, von dem er bei Erreichung der zu messenden Geschwindigkeit abschaltbar ist, wobei die Kondensatorplatten über ein Meßinstrument zwecks Messung ihres Potentials kurzgeschlossen werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Leiter induzierte Strom durch einen geeigneten Verstärker meßbar gemacht wird.