DE896725C

DE896725C - Selbsttaetiges Integrationsgeraet

Info

Publication number: DE896725C
Application number: DED8481D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr-Ing Doetsch
Original assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Current assignee: Deutsche Versuchsanstalt fuer Luftfahrt eV
Priority date: 1942-09-29
Filing date: 1942-09-29
Publication date: 1953-11-16

Description

Selbsttätiges Integrationsgerät Das bekannte Verfahren der Integralwertsbildung über eine Reihe technischer Werte besteht darin,- daß man von diesen Werten ein Kurvendiagramm aufnimmt und dieses nachfolgend ausplanimetriert. Das erfordert stets viel Zeit. Liegt eine längere Reihe technischer Werte beispielsweise in der Form angefallener Meßwerte vor, so kann sich die Ermittlungszeit des Integrals über Wochen, ja Monate erstrecken.
Die Erfindung schafft hier eine wesentliche Abhilfe, indem sie hinsichtlich der Ermittlung der Näherungswerte den Gebrauch eines Gerätes vorsieht, dessen wesentlicher Teil, nämlich ein flüssigkeitsgefülltes Manometer, aus Einzelschenkeln zusammengesetzt ist, die sämtlich mit einem freien Schenkel in Verbindung stehen. Außerdem sind erfindungsgpmäß diese Einzelschenkel mit den Einzelwerten p,. (x) proportionalen Drücken belastet und hinsichtlich ihrer Verhältnisse

Querschnitt

sm Schenkelneigungswinkel

proportional A x, bzw. proportional g, (x) - A x, gewählt. Infolge der über die Querschnitte und Anordnung der Einzelschenkel getroffenen Wahl ist näralich, wenn beispielsweise der Näherungswert ermittelt werden soll und durch q, = a, - p, die Druckbelastung des Einzelschenkels gekennzeichnet wird Dabei bedeuten kund a Proportionalitätskonstanten, »y die Dichte der Manometerflüssigkeit, h, der letzteren Steighöhe in den Einzelschenkeln si, s2 * , , sn' f, die Schenkelquerschnitte und a, die Schenkelneigungswinkel (s. Abbildung; in dieser ist insbesondere a, = a, = go'). Es ist also wenn durch eine einzige ProportionalitätskonstanteK ausgedrückt wird.
Ferner gilt, wenn y die Flüssigkeitshöhe und F den Querschnitt des über das Rohr V mit sämtlichen Einzelschenkeln s. . , , s" verbundenen freien Schenkels bedeutet (s. Abbildung, in der die über die Einzelschenkel gezogenen Schläuche " . . . , als zu Meßstellen führend zu denken sind, auf die den Werten P, (x) proportionale Kräfte bzw. Drücke wirken): (F = Querschnitt des freien Schenkels) In Gleichung (i) eingeführt Die Absenkung bzw. der An « stieg y der Flüssigkeit ini freien Schenkel gegenüber der Nullstellung (P = 0) ist ein Maß für die Kraft P und proportional derselben. Der Faktor kann aus dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und den Abmessungen des Gerätes errechnet oder auch durch Eichung bestimmt werden.
Bei Bestimmung der dimensionslosen Kraftbeizahl

ci, = -L- , worin q beispielsweise ein Staudruck mit

1-q

Kxaft

der Dimension -i#,-ä che ist, ergibt sich die einfache

Beziehung: je nach den besonderen gerade vorliegenden Umständen wird es sich als vorteilhaft erweisen, sämtlichen Einzelschenkeln den gleichen Neigungswinkel von go', ihnen aber verschiedene Querschnitte oder aber sämtlichen Einzelschenkeln den gleichen Querschnitt und verschiedene Neigungswinkel'zu erteilen.
Außer zur Ermittlung von Kräften ist das erfindungsgemäße Gerät beispielsweise auch. geeignet zur Ermittlung von Momenten der Form M =fp - x - dx oder in der Näherungsform wobei x, der Hebelarm ist, an dem die Kraft A x angreift.
In diesem Fall müssen die Rohrquerschnitte so bestimmt werden, daß sie der Bedingung genügen: Eine Verfeinerung der Summenbildung in dem Gerät in Fällen, in jeneii-es auf besonders hohe Genauigkeit ankommt und in denen man mit einer möglichst kleinen Anzahl von Meßstellen arbeiten will, kann noch durch Anwendung der Simpsonschen Regel erzielt werden. Hierbei werden die Rohrquerschnitte mit Hilfe der Beziehungen der Simpsonschen Regel bestimmt.
Das erfindungsgemäße Gerät ist besonders durch die erzielbare große Genauigkeit ausgezeichnet.
Aus (4) ergibt sich beispielsweise mit sin a # i Der Ausschlag ist umgekehrt proportional dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und geht mit zu dem Höchstwert Zur Verbesserung der Ablesegenanigkeit kann der freie Schenkel mit einer Ablesevorrichtung mit Spiegel -und Lupe ähnlich wie am Prandtl-Manometer versehen werden.
Einen besonderen Vorteil bietet das Gerät dadurch, daß es möglich ist, während der Messung die Gesamtkraft P bzw. die dimensionslose Kraftbeizahl c, zu bestimmen und gleichzeitig die P-Verteilung photographisch zu registrieren bzw. zu beobachten. Zu diesem Zweck ordnet man die einzelnen Rohre entsprechend der Lage der zu ihnen gehörigen Meßstellen an. Durch Färben der Manometerflüssigkeit oder durch sonstiges Sichtbarmachen der Flüssigkeitssäule ist ein Beobachten bzw. Photographieren der Druckverteilung leicht. Die Verbindungslinie der Flüssigkeitsmenisken stellt die zu messende Kurve = f(x) dar.
Indem man das Verhältnis des Querschnitts des freien Schenkels. zur Summe der Querschnitte der Meß- oder Einzelschenkel möglichst klein wählt, erhält man ein Gerät besonders großer Empfindlichkeit.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes auf die Integration von Meßwerten P,(x) (die Größen g" (x) und A x, sind hier durch die Lage der Meßstellen fest vorgegeben) ergibt sich die wichtige Möglichkeit, das Integrationsgerät unmittelbar mit dem Meßvorgang zu kuppeln. Dieser und die Integration laufen dann praktisch gleichzeitig ab. Das gegebene Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Gerätes ist die Integration von Druckmeßwerten, wie sie insbesondere bei der Untersuchung der Strömungsverhältnisse an Flugzeugteilen, wie beispielsweise an Flugzeugtragflächen, anfallen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Gerät zur selbsttätigen Ermittlung der Näherungswerte gekennzeichnet durch ein flüssigkeitsgefülltes Vielfachmanometer, dessen Einzelschenkel sämtlich mit einem freien Schenkel in Verbindung stehen, mit den Einzelwerten p, (x) proportionalen Drücken belastet und hinsichtlich ihrer Verhältnisse Querschnitt sin Schenkelneigungswinkel

proportional A x, bzw. g,. (x) - A x,. sind.
2. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Einzelschenkel den gleichen Neigungswinkel von go' besitzen. 3. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte sämtlicher Einzelschenkel gleich sind. 4. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Quotienten Schenkelquerschnitt sin Schenkelneigungswinkel

untereinander verhalten wie die aus der Anwendung der Sünpsonschen Regel oder einer anderen Integrationsvorschrift sich ergebenden Integrationsabschnitte. 5. Geräte nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung größter Anzeigewerte das Verhältnis Querschnitt des freien Schenkels zur Summe der Querschnitte der Einzelschenkel möglichst klein gehalten ist.