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Wendegeschwindigkeitsanzeiger Die Erfindung bezieht sich auf eine
in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit einer Wendung stehende Einrichtung und/oder
einen Anzeiger für Flugzeuge u. dgl. zum Messen und/oder Anzeigen der Geschwindigkeit
der Wendung des Flugzeuges.
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Eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue
in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit einer Wendung stehende Kreiseleinrichtung
und/oder einen Anzeiger zu schaffen, der außer anderen Gliedern einen Kreisel mit
zwei Freiheitsgraden aufweist, der zur Ausführung einer Präzessionsbewegung in Abhängigkeit
von einer Wendung des Flugzeuges angeordnet ist, auf dem die Einrichtung eingebaut
ist, und der Mittel besitzt, um nachgiebig der Präzession als einer Funktion des
Tangens des Winkels entgegenzuwirken, über den der Kreisel die Präzessionsbewegung
ausführt, so daß dieser Präzessionswinkel gleich dem Winkel ist, um den das Flugzeug
während der Wendung herumbewegt ist, wodurch die Geschwindigkeit der Wendung des
Flugzeuges genauer gemessen wird, als es bisher möglich war.
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Die verbesserten und neuen Merkmale jedoch, die die vorliegende Erfindung
von einem früheren Vorschlage unterscheiden, bestehen darin, daß der Kreisel im
vorliegenden Falle elektrisch anstatt durch Luft angetrieben wird und eine einseitig
eingespannte Blatt- oder Stabfeder an Stelle eines Paares von flachen `'Wickelfedern
vorgesehen ist, um der Präzession des Kreisels als einer Funktion des Tangens des
Winkels entgegenzuwirken, über den der Kreisel seine Präzessionsbewegung ausführt.
Es sind auch in der Bauart der vorliegenden Erfindung mannigfaltige Einstellmöglichkeiten
vorgesehen,
wobei die Genauigkeit des Gerätes noch über diejenige
des Gerätes von früheren Vorschlägen weiter verbessert worden ist.
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Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine neue, in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit der Wendung stehende Kreiseleinrichtung für Flugzeuge od.
dgl. zu schaffen, wobei ihre Bauart verhältnismäßig einfacher und leichter herzustellen
und zusammenzubauen und einzustellen oder in Massenproduktion zu eichen ist als
der Wendeanzeiger des bisherigen Vorschlages.
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Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Instrument
der beschriebenen Art mit einem elektrisch getriebenen Kreisel zu versehen, der
eine neue und verbesserte Bauart zum Zuführen der erforderlichen elektrischen Energie
zu dem Kreiselläufer einschließt, der selbst ein Zweiphaseninduktionsmotor ist.
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Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit der Wendung arbeitende Kreiseleinrichtung und/oder einen
Anzeiger zu schaffen, der neue Mittel zum Einstellen der Nullstellung des Instrumentes
und zum Eichen des Instrumentes über einen gewünschten Bereich einschließt.
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Die obigen und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben
sich vollständiger aus einer Betrachtung der ins einzelne gehenden nachfolgenden
Beschreibung, die im Zusammenhang mit der Zeichnung zu verstehen ist, in der eine
Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist; es ist jedoch ausdrücklich zu betonen,
daß die Zeichnung nur zum Zwecke der Erläuterung gegeben ist und nicht dazu dienen
darf, den Erfindungsgedanken einzuschränken.
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In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche
Teile über alle Ansichten beziehen, stellt dar Fig. i eine Ansicht von vorn auf
ein erfindungsgemäß ausgebildetes Instrument, Fig. 2 eine Ansicht von hinten auf
das Instrument, wobei die Rückwand des Gehäuses entfernt und das Gehäuse selbst
im Schnitt gezeigt ist, Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Instrument nach Linie
3-3 der Fig. 2.
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Indem nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen wird und insbesondere
auf die Fig. 3, ist eine Ausführungsform des Instrumentes, die die Erfindung verkörpert,
so dargestellt, daß sie einen Kreisel mit einem Läufer 4. aufweist, der in einem
waagerechten Kreiselrahmen 5 drehbar gelagert ist, der- drehbar in einer Vorderwand
6 und einer Rückwand 7 eines zweiteiligen zylindrischen Gehäuses 8 mittels Kugellager
9 bzw. io gelagert ist. Die Rückwand 7 ist in der Form einer Abschlußplatte, die
an der Rückseite des zylindrischen Gehäuses 8 auf irgendeine zweckmäßige Weise,
wie z. B. mittels Schrauben i i, befestigt ist, um den Einbau des Kreisels zu erleichtern.
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Der .Läufer 4 des Kreisels ist für sich in der Form eines zweiphasigen
Induktionsmotors ausgebildet und wird durch einen Wechselstrom von irgendeiner nicht
gezeigten zweckmäßigen Quelle über die Leitungen 12, 13, 14 erregt, die in den Läufer
4 durch eines der Lager 15 eintreten, das auf einer Seite des Kompaßrahmens
5 vorgesehen ist, wobei ein ähnliches Lager für den Läufer auf der entgegengesetzten
Seite des Kompaßrahmens vorgesehen ist, aber nicht in den Zeichnungen zu erkennen
ist.
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Das Vorderende des Kreiselrahmens 5 ist, wie in Fig, 3 zu erkennen
ist, mit einem Wellenstumpf 16 versehen, der durch das Lager 9 hindurchtritt und
der auf seiner inneren Seite trägt. In entsprechender Weise ist das rückwärtige
Ende des Kreiselrahmens 5 mit einer Welle 17 versehen, die jedoch hohl ist und durch
das Lager io hindurchtritt und auf ihrer inneren Bahn trägt. Die Welle
17 ist hohl, um den Durchtritt von Leitern i2, 13 und 14 durch sie hindurch
von ihrem äußeren Ende aus zu gestatten.
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Auf dem Ende der Welle 17 sind drei Haarfedern 18, i9 und 2o
aus leitendem Material vorgesehen, die diese Welle umschließen und entlang dieser
Welle im Abstand voneinander durch Isolierscheiben 2o, 21, 22 und 23 angeordnet
sind. Jede dieser Haarfedern 18, i9 und 2o ist um einen Kragen 24, 25 bzw. 26 herumgewickelt,
wobei das innere Ende jeder Haarfeder durch den dazugehörigen Kragen in einen Raum
27 tritt, der zwischen den Kragen 24, 25 und 26 und einer Muffe 28 auf dem Ende
der Welle 17 vorgesehen ist, wobei dieser Raum 27 sich in der Längsrichtung
der Welle 17 erstreckt. Die Enden dieser Haarfedern sind so angefertigt,
daß sie aus der äußeren Fläche der Isolierscheibe 23 heraustauchen, wo sie an den
entsprechenden Enden der Leiter i2, 13 und 14 befestigt sind, wie in den Fig. 2
und 3 gezeigt ist. Die äußeren Enden der Haarfedern 18, i9 bzw. 2o sind mit drei
Klemmen 29, 30 bzw. 31 des Sekundärteiles eines Kleinsttransformators 32
verbunden, dessen Primärteil zwei Klemmen 33 und 34 (Fig. a) besitzt, die mit einem
Paar von Klemmen 35 bzw. 36 eines elektrischen Anschlußstückes 37 verbunden sind,
das sich durch eine Rückplatte 38 hindurcherstreckt, die mit der Platte 7 ein Hilfsgehäuse
bildet.
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Der vordere Wellenschaft 16 des Kreiselrahmens 5 ist an seinem Ende
mit einem Ritzel 39 versehen, das mit einem Zahnsektor 4o kämmt, der an einem Ende
einer Zeigerwelle 41 befestigt ist. die durch eine feste Muffe 42 hindurchtritt
und einen Zeiger 43 an ihrem äußeren Ende trägt. Der Zeiger 43 arbeitet mit einer
Skala 4.4 (Fig. i) zusammen, die auf einer Skalenscheibe 45 vorgesehen ist, die
an dem Vorderende des Gehäuses 8 auf irgendeine zweckmäßige Weise, wie z. B. Schrauben,
befestigt ist, von denen eine bei 46 gezeigt ist. Die Skala 44 ist in Zehner von
Graden des Wendens je Minute von jeder Seite von Null aus eingeteilt, wobei die
Null in der Mitte auf der Skala angeordnet ist, so daß, wenn der Zeiger sich, wie
in Fig. i gezeigt, im Uhrzeigersinn dreht, er eine Wendung nach rechts um soviel
Grade je Minute anzeigen wird, und wenn er sich nach dem entgegengesetzten
Sinn
des Uhrzeigers bewegt, wird er eine Wendung nach links um soviel Grade je Minute
anzeigen.
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Die Skalenscheibe 45 ist mit einem ausgeschnittenen Abschnitt 47 versehen,
der als ein Fenster zum Betrachten einer Kugel 48 dient, die geeignet ist, in einer
gekrümmten Glasröhre 49 zu rollen, die von einer Konsole getragen wird, die aus
Drähten 5o und 51 gebildet ist, die auch als Anzeigebezugsmittel dient, um zu zeigen,
wenn sich die Kugel in ihrer Mittelstellung befindet, wo das Flugzeug, auf dem das
Instrument angeordnet ist, geradeausfliegt und weder nach links noch nach rechts
abgelenkt wird. Die Vorderfläche des Instrumentes ist durch ein Paar von Deckelgläsern
52, 53 abgeschlossen, durch die der Zeiger 43 und die Scheibe 45 sichtbar sind,
wobei diese Deckelgläser einen Wärmeisolationsraum 54 zwischen sich bilden, wodurch
ein Beschlagen des Deckelglases wegen der Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite
des Instrumentes und seiner Außenseite bei großen Höhen verhindert wird.
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Aus der soweit beschriebenen Bauart ist zu erkennen: Wenn das Instrument
um eine senkrechte Achse gedreht wird, wie in Fig. 2 zu sehen ist, wird der Kreisel
4 um eine horizontale Achse in übereinstimmung mit den Wellen 16 und 17 in
den Lagern 9 und to in der einen oder der anderen Richtung eine Präzessionsbewegung
ausführen, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Wendung um die senkrechte Achse
nach links oder nach rechts geht; aber diese Präzession wäre kein Maß für die Geschwindigkeit
des Wendens, noch würde der Kreisel zu seiner neutralen oder Nullstellung zurückkehren,
nachdem die Wendung aufgehört hat, und würde erst zurückkehren, bis eine gleiche
Wendung in der entgegengesetzten Richtung ausgeführt würde.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind Mittel vorgesehen,
wodurch die Präzession des Kreisels ein Maß für die Geschwindigkeit des Wendens
um die senkrechte Achse sein wird. In der gezeigten Ausführungsform weisen diese
Mittel ein Ritzel 55 auf, das auf der Welle 17 befestigt ist und mit einem Zahnsektor
56 kämmt, der auf einer Welle 57 angeordnet ist, die in einer Konsole 58 gelagert
ist, so daß, wenn der Kreisel die Präzessionsbewegung ausführt, das Ritzel 55 den
Zahnsektor 56 betätigen wird. Ein Paar von Bolzen 59, 6o ist einstellbar auf dem
Zahnsektor 56 auf gegenüberliegenden Seiten von der Mittellinie aus mittels Schrauben
61 bzw. 62 angeordnet. Mit dem Bolzen 59 arbeitet eine einseitig eingespannte Blattfeder
63 zusammen und steht mit ihm im Eingriff, wobei das entgegengesetzte Ende von ihr
in einem Block 64 befestigt ist, der von einem drehbar gelagerten Glied 65 getragen
wird, das herausragende Abschnitte 66 und 67 besitzt, die sich gegen Einstellschrauben
68 bzw. 69 legen, wodurch dieses drehbar gelagerte Glied starr festgehalten wird,
aber mittels dieser Schrauben 68 und 69 um eine Achse eingestellt werden kann, die
durch den Block 64 unter einem rechten Winkel zu der Ebene des Papiers hindurchgeht,
wie in Fig. 2 gesehen wird.
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Eine ähnliche einseitig eingespannte Blattfeder 70 ist vorgesehen,
um mit dem Bolzen 6o in Eingriff zu kommen, und ihr entgegengesetztes Ende ist entsprechenderweise
in einem vierkantigen Block 7r befestigt, der von einem drehbar gelagerten Glied
72 getragen wird, das herausragende Abschnitte 73 und 74 besitzt, die sich gegen
Einstellschrauben 75 bzw. 76 legen, die dieses Glied 72 in einer eingestellten Stellung
in der gleichen Weise halten, wie die Schrauben 68 und 69 das drehbar gelagerte
Glied 65 halten.
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Es ist nun zu sehen, daß, wenn der Kreisel 4 seine Präzessionsbewegung
ausführt, er den Zahnsektor 56 durch das Ritzel 55 betätigen und veranlassen wird,
daß entweder der Bolzen 59 oder der Bolzen 6o entgegen der Kraft der Feder 63 oder
der Feder 7o bewegt wird, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Präzession in der
einen oder in der anderen Richtung erfolgt, wodurch ein Abbiegen einer oder der
anderen dieser Federn erfolgt, und wenn die Präzessionsbewegung wegen der Tatsache
unterbrochen ist, daß ein Wenden des Instrumentes um eine vertikale Achse unterbrochen
ist, wirken diese Federn 63 und 7o dahin, daß der Kreisel in seine neutrale oder
Nullstellung zurückkehrt, d. h. diese Federn arbeiten in der Weise, daß auf den
Kreisel ein rücktreibendes Moment ausgeübt wird. Die Federn 63 und 7o erzeugen jedoch
auch eine nachgiebige, entgegenwirkende Kraft oder ein Drehmoment, das der Präzessionsbewegung
des Kreisels entgegenwirkt, wobei diese Präzession eine Funktion der Geschwindigkeit
des Wendens um die vertikale Achse wird, und so würde der Zeiger 43 die Geschwindigkeit
des Wendens auf der Skala 44 der Skalenscheibe 45 anzeigen. Die Anzeige des Zeigers
43 jedoch wäre keine wahre Anzeige der exakten Wendegeschwindigkeit, und daher sind,
in Übereinstimmung mit der Erfindung, Mittel vorgesehen, um diesen Federn 63 und
7o das Merkmal zu verleihen, daß sie eine entgegenwirkende Kraft erzeugen, um der
Präzession des Kreisels als einer Funktion des Tangens des Winkels entgegenzuwirken,
über den dieser Kreisel die Präzessionsbewegung ausführt, so daß der Winkel der
Präzession gleich dem Winkel wird, um den das Flugzeug, das das Instrument trägt,
während des NVendens herumgedreht wird, wodurch der Winkel der Präzession des Kreisels
ein wahres i@-Zaß für die Wendegeschwindigkeit des Flugzeuges wird, so daß der Zeiger
43 die wahre Wendegeschwindigkeit des Flugzeuges. während es abgelenkt wird, anzeigt.
Wie dargestellt, umfassen diese Mittel einen Satz von Rückhalte- oder Anschlagsschrauben
für jede dieser Federn 63 und 70. Rückhalte- oder Anschlagsschrauben für die Feder
63 sind bei 77, 78 und 79 gezeigt, die von einem Arm 8o getragen werden, der an
dem Block 64 parallel zu der Feder 63 angebracht ist. Die Schrauben 77, 78
und 79 sind so angeordnet, daß die Schraube 77 der Feder 63 am nächsten liegt, während
die Schraube 78 von der Feder ein wenig weiter entfernt
ist, und
die Schraube 79 liegt von ihr am weitesten entfernt. Wenn so der Bolzen 59 gegen
die Feder 63 stößt, wird die letztere zuerst gegen das Ende der Schraube 77 und
dann gegen das Ende der Schraube 78 und schließlich gegen das Ende der Schraube
79 schlagen.
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Die relativen Entfernungen der Enden dieser Schrauben von der Feder
63 sind derart, daß die entgegenwirkende Kraft der Feder eine Funktion des Tangens
des Winkels ist, über den der Kreisel die Präzessionsbewegung ausführt. Ein ähnlicher
Satz von Schrauben 81, 82 und 83 ist für die Zusammenarbeit mit der Feder
70 vorgesehen, und sie werden von einem Arm 84 getragen, der an dem Block
71 parallel zu der Feder 7o angebracht ist.
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Mittel sind vorgesehen, um die Wirkung des Kreisels durch das Ritzel
55 und den Zahnsektor 56 zu dämpfen, und in der gezeigten Ausführungsform weisen
diese Dämpfungsmittel einen Überströmkammerzylinder 85 mit einem Kolben 86 auf,
der darin beweglich angeordnet ist und der drehbar mittels einer Kolbenstange 87
mit einem Ende eines Hebels 88 verbunden ist, der bei 89 drehbar gelagert ist. Das
andere Ende dieses Hebels 88 ist drehbar mit dem Zahnsektor 56 mittels eines Lenkers
9o verbunden.
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Das ganze Instrument ist in einem Gehäuse 9i eingeschlossen, das geeignet
ist, über das Gehäuse8 von seiner Rückseite her nach der Vorderseite des Instrumentes
aufgeschoben zu werden, wie in Fig.3 gezeigt ist.
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Wenn das entgegenwirkende Drehmoment, das von den Federn 63 oder 7o
erzeugt wird, gegen den Präzessionswinkel des Kreisels eingesetzt wäre, aber ohne
die Benutzung der Rückhalteschrauben, würde die sich ergebende graphische Darstellung
im wesentlichen eine gerade Linie sein; indem dann die Rückhalteschrauben vorgesehen
werden und indem man sie richtig einstellt, wird die gerade Linie eine Kurve werden,
die durch die Gleichung dargestellt ist: g,=tang x; 1, ist hierbei das entgegenwirkende
Drehmoment, das von den Federn erzeugt wird, und x ist der Winkel der Abbiegung.
Durch die Einstellung, die von den drehbar gelagerten Gliedern 65 bzw. 72 erzeugt
wird, kann der Nullpunkt der Kurve zu irgendeinem gewünschten Punkt verlegt werden,
der für eine einwandfreie Einstellung des Zeigers 43 gegenüber dein Nullpunkt der
Skala 44 gefordert wird. In gleicher Weise kann durch die Einstellung, die für die
Bolzen 59 und 6o mittels der Schrauben 61 und 62 vorgesehen ist, die Neigung der
Kurve für eine einwandfreie Eichung des Instrumentes über dem gewünschten Bereich
verändert werden.
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Angesichts der Tatsache, daß die entgegenwirkende Kraft, die von den
Federn 63 und 70 erzeugt wird, zu einer Funktion des Tangens des Winkels
der Präzession des Kreisels ist, wird dieser Winkel gleich dein Winkel, um den das
Flugzeug während des Drehens oder Wendens herumgeschwenkt wird, und wird daher ein
wahres Nlaß für die Wendegeschwindigkeit. Es ist so eine neue, in Abhängigkeit von
der Wendegeschwindigkeit stehende Einrichtung und/oder ein Anzeiger für Flugzeuge
u. dgl. geschaffen worden, die genauer ist als bisher bekannte Wendegeschwindigkeitskreiselanzeiger
und die leicht und schnell für Eichzwecke eingestellt werden kann, um ihre Genauigkeit
bis zu einem größeren Ausmaß zu erhöhen.
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Obwohl nur eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben
worden ist, können mannigfaltige Abänderungen und Abwandlungen in der Form und relativen
Anordnung der Teile, die sich jetzt für Fachleute ergeben werden, vorgenommen werden,
ohne sich von dem Geist der Erfindung zu entfernen.