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Selbsttätige Steuerungsvorrichtung für Flugzeuge Bekanntlich bezweckt
eine selbsttätige Steuerungsvorrichtung in einem Flugkörper die Be@ibehaltung .der
vorgeschriebenen Werte in betreff seines Kurses, seiner Längs- und Querneigung sowie
seiner Höhe.
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Bequemlichkeitshalber sind die .der hier oben angeführten Faktoren,
deren Schwankungen keinerlei Veränderungen .des durch den Flugkörper der Horizontalebene
gegenüber gebildeten Winkels verursachen, zusammengruppiert und durch die gemeinsame
Benennung »Stellungsfaktoren« bezeichnet worden. Diese zwei Stellungsfaktoren sind:
der Kurs und .die Höhe. Ihrerseits können die Längs- und Querneigungen durch den
Ausdruck »Lagefaktoren« bezeichnet werden. Es ist leicht ersichtlich, .daß, indes
die beiden Stellungsfaktoren voneinander unabhängig sind, ein jeder dieser Stellungsfaktoren,
in einer genau bestimmten Art, in Abhängigkeit von einem der entsprechenden Lagefaktoren
ist. Es isst wohlbekannt, daß eine jede Querneigung des Flugkörpers (Rollen) eine
Bestrebung aufweist, denselben :in Richtung des nach unten stehenden Halbflügels
zu kurven; desgleichen eine jede Längsneigung (Stampfen) natürlich eine Bestrebung
aufweist, sich also ein Höhengewinn oder -verlust .des Flugkörpers auszuwirken.
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Die selbsttätige Steuerungsvorrichtung ist für einen jeden der liier
oben angeführten Flugfaktonen
mit einem ,geeigneten Bezugsgerät
versehen, welches die in jedem Augenblick zwischen dem vorhandenen tatsächlichen
Wert eines dieser Faktoren und seinem vorgeschriebenen Wert bestehende Abweichung
entdeckt und einen berichtigenden Steuerungsimpuls aussendet, der auf die Hilfsmotoren
der entsprechenden Ruderflächen einwirkt, um genannte Faktoren auf ihren vorgeschriebenen
Wert zurückzubringen. Genannte Bezugsinstrumente können insbesondere folgende sein:
Ein Magnet- oder Erdinduktionskompaß (oder auch ein Richtungskreisel) für den Kurs;
ein barometrisches Gerät für die Höhensteuerung und endlich ein Horizontkreisel
sowohl für die Ouerals die Längsneigungen.
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Durch die hier obenerwähnten gegenseitigen Abhängigkeiten der in Frage
kommenden aerodynamischen Faktoren wird die Arbeitsweise der bisher bekannten selbsttätigen
Steuerungsvorrichtungen gewissen Übelständen ausgesetzt. Tatsächlich bei einer Betrachtung
der Kette der an die Höhenruder angelegten Steuerimpulse ist es ersichtlich, daß
dieselbe gleichzeitig aus einem Längsneigungsimpulsgenerator, in Abhängigkeit vom
Horizontkreisel; einem Höhenimpulsgenerator, in Abhängigkeit vom barometrischen
Gerät; im allgemeinen, einem handbetätigten Längstrimmimpulsgenerator und schließlich
einem Umwandlungsimpulsgenerator; in Anhängigkeit vom Winkel und etwaig von ,der
Ausschlaggeschwindigkeit der Höhenruder, besteht. Somit ist die Möglichkeit gegeben,
daß der durch den Höhenimpulsgenerator ausgesandte Impuls durch die Längsneigungs-
und Längstrimmimpulse aufgehoben wird, so daß ein störender Gleichgewichtszustand
entsteht, in welchem sich das Flugzeug weder in der vorgeschriebenen Höhe, noch
eventuell in der vorgeschriebenen Längslage befindet, sondern irgendeine Zwischenhöhe
oder -neigung innehält.
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Es ist leicht er=sichtlich, daß eine ähnliche Wirkung auch bezüglich
:der Richtungsimpulse entstehen kann, da ein störender Gleichgewichtszustand sich
auch zwischen den Kurs-, Ouerneigungs- und Quertrimmimpulsen bilden kann, in welchem
das Flugzeug nicht den vorgeschriebenen Kurs einhält und eventuell nicht die vorgeschriebene
Neigung besitzt.
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Ein erster Zweck der Erfindung besteht demgemäß darin, diesen schweren
Übelstand in der Arbeitsweise der bisher bekannten selbsttätigen Steuerungsvorrichtungen
zu beseitigen.
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Andererseits ist es bemerkenswert, daß die Stellungsimpulserzeugungsvorrichtungen
im allgemeinen so angeordnet sind, daß sie, unter gewissen Umständen, unwirksam
gemacht werden können, beispielsweise durch .die Auskupplung einer zwischen dem
beweglichen Teil des Impulserzeugers und dem beweglichen Teil des entsprechenden
Bezugsgerätes angeordneten mechanischen Verbindung, so daß beispielsweise eine jede
Betätigung des Wendeknopfes des Handbetätigungsgeräts der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung
den Kursi.mpulsgenerator vom Richtungsbezugsgerät (das z. B. ein Erdinduktor sein
kann) auskuppelt, und zwar dermaßen, tdaß der Richtungsimpuls sich der gewünschten
Umsteuerung nicht widersetzen kann. Der Höhenimpulsgenerator kann ebenfalls jedesmal,
wo nicht eine beständige Flughöhe beibehalten werden soll, vom barometrischen Gerät
ausgekuppelt werden.
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Wie es weiter unten erläutert ist, kann diese Notwendigkeit zu einem
anderen Übelstand führen. Unter gewissen, nachträglich angeführten Bedingungen,
insbesondere falls die Einkupplung in einem Augenblick erfolgt, in dem sich :der
Flugkörper in einer geneigten Lage befindet, wird festgestellt, daß, nachdem der
Flugkörper in seine vorgeschriebene Lage zurückgebracht worden ist, ein beharrlicher
Fehlerimpuls in dem Stellungsimpulsgenerator bestehenbleibt. Die Erfindung bezweckt
ebenfalls die Beseitigung dieses neuen Übelstandes.
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Die Erfindung bezweckt ebenfalls das neue industrielle Erzeugnis,
das durch eine selbsttätige Steuerungsvorrichtung für Flugkörper gebildet ist, in
welcher ein, eine gegebene Ruderfläche dieses Flugkörpers betätigender Hilfsmotor
gleichzeitig durch einen Stellungsabweichungsirhpuls (d. h. Kurs oder Höhe) und
einen Lageabweichungsimpuls (d. h. Quer- oder Längsneigung) gesteuert wird, sowie
etwaig auch durch einen Handbetätigungsimpuls und einem Umwandlungsimpuls, indem
eine solche selbsttätige Steuerungsvorrichtung insbesondere dadurch bemerkenswert
ist, daß ein anderer, durch eine Integrierung in bezug -auf d.ie Zeit entweder des
Stellungsabweichungsimpulses allein oder des Lagenabweichungsimpulses allein erzeugter
Impuls ebenfalls an den Hilfsmotor genannter Ruderfläche angelegt wird, insbesondere,
um die Bildung eines störenden Gleichgewichtszustandes zwischen den auf eine selbe
Ruderfläche einwirkenden Stellungs- und Lageimpulsen zu vermeiden.
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Vorzugsweise wind allein der Stellungsimpuls (Kurs- oder Höhenabweichung)
integriert. Weitere Einzelheiten und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung
und der ein Ausführungsbeispiel -darstellenden Zeichnung hervor.
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'Es ist selbstverständlich, daß eine jede in der Zeichnung erscheinende
bzw. in der Beschreibung erwähnte Einzelheit als zur Erfindung gehörend betrachtet
werden muß, die Erfindung sich aber nicht auf die dargestellten oder beschriebenen
Einzelheiten beschränkt.
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Fig. z ist ein Gesamtschema einer der Erfindung entsprechenden selbsttätigen
Steuerungsvorrichtung; Fig. a ist ein ausführliches Schema des Hilfsverstärkers,
des Hilfsmotors, der Generatoren der Stellungs- und Geschwindigkeitsimpulse, die
in Fig. z als Rechtecke,dargestellt sind; Fig. 3 ist ein Vektordiagramm der Art
und Weise, in welcher die Querneigungs- und Umwandlungsimpulse durch den Richtungsimpuls
ausgeglichen werden; Fig. q. ist ein ausführliches Schema des in Fig. r als Rechteck
dargestellten Integrators;
Fig. 5 ist ein ausführliches Schema des
laut Fig.4 angewendeten Verstärkers; Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die
in A die Höhenflugbahn eines durch eine erfindungsgemäße selbsttätige Steuerungsvorrichtung
gesteuerten Flugzeugs und in B die Höhenflugbahn eines Flugzeugs, das durch eine
selbsttätige Steuerungsvorrichtung gesteuert ist, die nicht mit den den Gegenstand
der Erfindung bildenden Verbesserungen versehen ist.
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Die in Fig. i dargestellte selbsttätige Steuerungsvorrichtung besitzt
für ein jedes der Richtungs-, Ouerneigungs- und Höhensteuer einen durch die Kette
der entsprechenden Impulse gespeisten Hilfsverstärker, der einen, mittels einer
magnetischen Kupplung mit der entsprechenden Ruderfläche verbundenen Hilfsmotor
erregt, indem. gemannter Hilfsmotor eine Stellungs- und Geschwindigkeitsumwandlungsvorrichtung
mitreißt.
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Die soeben erwähnten Bestandteile sind ausführlich in Fig.2 dargestellt,
auf welche jetzt Bezug genommen wird.
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Der Verstärker besteht aus einem Vorverstärker ii, einem Phasendiskrimcinator
13 und- einem magnetischen Verstärker 15. Der Hilfsmotor 17 kann ein Zweiphaseninduktrionsmotor
sein.
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Der Vorverstärker i i besteht aus einer zwei, Verstärkungsstufen bildenden
Doppeltriodenröhre. Der an das Gitter 21 angelegte Impuls erfährt eine erste Verstärkungsstufe,
und der von der Platte 23 herkommende Impuls wird über einen Blockkon-@den'sator
25 an Idas Gitter 29 angelegt, um eine zweite Verstärkungsstufe zu erfahren. Der
von der Platte 3 i ausgehende Impuls wird über einen Leiter 33 an die zwei zusammengeschalteten
Gitter 35 und 37 der zwei als klassischer Phasendiskriminator 13 angeordneten Röhren
39 und 41 angelegt. Die Aufgabe dieses Phasendiskriminators 13 ist, den Richtungssinn
der diesen Impuls erzeugenden Faktorveränderung durch den Phasenzustand des Steuerungsimpulses
zu entdecken. Zu diesem Zweck werden die Platten 43 und 45 durch die beiden Enden
einer mit einer an die Masse eines Leistungstransformators 48 geschlossenen Zentralanzapfun:g
versehenen Sekundärwicklung 47 gespeist. Somit werden die Platten 43 und 45 in Phasengegensatz
gespeist, derweil die an die Gitter 35 und 37 angelegten Impulse in Phasenübereinstimmung-
sind, da diese beiden Gitter durch den Leiter 33 zusammengeschaltet sind. Demgemäß
ist nur eine dieser Röhren zugleich leitend, und ihre Identität wird durch den Phasenzustand
des .an die beiden Gitter angelegten Impulses bestimmt. Der Phasendiskriminator
13 speist einen magnetischen Verstärker 15.
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Dieser magnetische Verstärker 15 besteht aus zwei Transformatoren
51 und 53, von denen ein jeder drei durch die Wechselstromquelle gespeiste Primärwicklungen
55, eine an die Steuerwicklung des Hilfsmotors 17 angeschlossene Sekundärwicklung
56 und eine an den entsprechenden Plattenkreislauf des Phasendiskriminators 13 angeschlossene
Steuerwicklung 59 besitzt. Die Sekundärwicklungen 57 sind in versetzter Reihenschaltung
angeordnet, um normalerweise das elektrische Gleichgewicht der Vorrichtung zu sichern.
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Solange kein Impuls an den Gittern des Phasendiskri.minators 13 erscheint,
ist die Leistung des magnetischen Verstärkers gleich Null, @da die in die Sekundärwicklungen
57 induzierten Spannungen sieh gegenseitig zerstören. Jedoch sobald ein Impufs an
.den Diskriminatoreintritt ängelegt wird, wird eine der beiden Steuerwicklungen
59 durch die Leistung der Platte 43 bzw. der Platte 45 des Diskriminators erregt
und ist alsdann bestrebt, den entsprechenden Transformatorkern in einem der Amplitude
ihrer Erregung entsprechenden Ausmaß zu sättigen. Demzufolge wird die in die Sekundärwicklung
dieses Transformators durch den .in der Primärwicklung umlaufenden Strom induzierte
Spannung in demselben Ausmaß verringert und zerstört somit das Gleichgewicht des
Systems. In diesem Fall erhöht sich die Leistung desjenigen der beiden Transformatoren,
dessen Steuerwicklung nicht erregt ist, und im Leiter 61 erscheint eine resultierende
Spannung. Es ist augenscheinlich, ,daß der Phasenzustand des somit erzeugten Impulses
von dem Phasenzustand .des an den Diskriminator .angelegten Impulses abhängig ist.
Der resultierende Impuls wird an den Hilfsmotor 17 angelegt.
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Dieser Hilfsmotor besitzt zwei Feldwicklungen, und zwar eine feststehende
Feldwicklung 63, die durch die Wechselstromquelle gespeist wird, und eine Steuerfeldwicklung
65, deren Speisung .durch den Strom, der unter den soeben beschriebenen Bedingungen
durch den magnetischen Verstärker geliefert wird, erfolgt.
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Die durch die feststehende Wicklung 63 erzeugte Feldstärke wird mittels
einem veränderlichen Transformators 47 geregelt, welcher ebenfalls erlaubt, den
durch den Hilfsmotor erreichbaren Höchstdrehmoment zu regeln. Es ist natürlich wünschenswert,
daß im Notfall der Luftschiffführer die Kraft .des Hilfsmotors zu überwinden mag,
um die Ruderfläche durch seine auf das gewöhnliche Gestänge einwirkende Muskelkraft
zu betätigen.
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Die durch die beiden Wicklungen des Hilfsmotors erzeugten Felder sind
um 9o° verschoben. Der. in dem Leiter 61 erscheinende Impuls erzeugt in der Tat
durch die Steuerwicklung 65 ein Feld, das dem durch die andere feststehende Wicklung
erzeugten Feld gegenüber um 9o° vor- oder nachsteht, je nachdem die eine oder -die
andere der Steuerwicklungen des magnetischen Verstärkers erregt worden ist. Somit
bestimmt der Phasenzustand- des durch den magnetischen Verstärker gelieferten Impulses
den Drehsinn des Hilfsmotors 17. Der Hilfsmotor .erteilt der Ruderfläche über ein
Zahnradgetriebe 70 den ,durch den Impuls vorgeschriebenen Ausschlag. In diesem Zahnradgetriebe
ist eine Kupplung 71 eingeschaltet. Die Welle 75 gleitet bei einer Erregung eines
Solenoiden 78 in gewünschter Richtung, um die zwei Elemente 73
und
75 der Kupplung einzukuppeln, und sobald das Solenoid nicht mehr erregt ist, wird
die Kupplung durch eine Abreißfeder 8o ausgekuppelt. Zur Überwachung oder Sicherung
ist ein Relais 82 in Parallelschaltung zu der Plattenspeisung des Vorverstärkers
i i angeordnet. Im Falle einer fehlerhaften Speisung wird das Relais 82 nicht mehr
gespeist, und die Kontaktarme 83 und 84 gehen in ihre iahe Stellung (gemäß der Abbildung)
über, um. die Erregung des magnetischen Verstärkers 15 zu unterbrechen und gleichzeitig
geeignete Alarmmittel, beispielsweise ein Glockenzeichen 85 oder eine Warnungslampe
86, zu betätigen.
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Als zusätzliche Sicherung wird die Speisung ebenfalls im Falle einer
Überhitzung der Transformatoren mittels der Sicherungen 88 und 89 unterbrochen.-Um
die Ausschläge .der Ruderflächen zu dämpfen und Schwankungseffekte oder ein »Pumpen«
zu vermeiden, sind in wohnbekannter Weise eine, Stellungsumwandlungsvorridhtung
91 sowie eine Geschwindigkeitsumwandlungsvorrichtung 92 vorgesehen. Die erste dieser
Vorrichtungen mißt den den Ausschlagwinkel der Ruderfläche und entwickele einen
entsprechenden Impuls. Die zweite Umwandlungsvorrichtung besteht aus einem tachometrischen
Generator 92, der eine zu der Drehgeschwindigkeit des Hilfsmotors 17 im Verhältnis
stehende Spannung entwickelt. Der somit erzeugte Impuls bezweckt insbesondere die
Überschreitung der vorgeschriebenen Stellung durch den Motor, unter der Einwirkung
der sich in den sich in Bewegung befindlichen Teilen ansammelnden kinetischen Energie
zu vermeiden.
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Die Umwandlungsvornichtung 9i besteht aus einem induktiven Impulsgenerator,
dessen Rotor 95 durch ,den Hilfsmotor 17 getrieben wird. Dieser Rotor befindet sich
normalerweise in einer Mittelstellung im Verhältnis zu dem Ständer 93, der somit
keinen Impuls erzeugt. Die Winkelverschiebung des Rotors 95 und demzufolge auch
der durch den Ständer 93 abgegebene Impuls entsprechen dem Ausschlagwinkel .der
Ruderfläche. Auf einen Steuerimpuls reagierend schlägt der Hilfsmotor die Ruderfläche
aus, bis der durch den Generator des Stellungsu-mwandlungsimpulses erzeugte Impuls
diesem Steuerimpuls gleichwertig und entgegen-. gesetzt ist und somit den Hilfsmotor
abstellt. Die bewegliche Anzapfung 97 eines Potentiometers 99 ermöglicht es die
entsprechende Amplitude des Umwandlungsimpulses so einzustellen, daß der gewünschte
Steuereffekt zur Erzielung eines gegebenen Steuerimpulees erteilt wird. je schwächer
die Amplitude des durch einen gegebenen Ausschlagwinkel der Ruderfläche erzeugten
Umwandlungsimpulses ist, um so stärker wird der durch einen gegebenen Steuerimpuls
an diese Ruderfläche erteilte Ausschlag, und umgekehrt, je stärker der' Umwandlungsimpuls,
je schwächer der Ausschlag.
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Der tachometrische Generator 92 ,einer wohlbekannten Art besitzt zwei
Wicklungen: Die erste log ist dauernd gespeist, indes die zweite, 104, falls sich
der Anker des Generators dreht, eine zu der Winkelgeschwindigkeit dieses Ankers
im Verhältnis stehende Spannung entwickelt. Da derselbe mechanisch mit dem Hilfsmotor
17 verbunden ist, ist die durch die Wicklung 104 des Generators abgegebene Spannung
im Verhältnis zu der Geschwindigkeit des Hilfsmotors und somit zu der Ausschlaggeschwindigkeit.
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Die Wicklung 93 des Generators der Stellungsumwandlungsimpulse 91
und die Wicklung 104 des tachometrischen Generators 92 sind über einen Leiter loh
in Reihe mit dem Potentiometer 99 geschaltet. Da das Eintrittsgitter 21 des Vorverstärkers
i i die Masse als Bezugspotential hat, ist das eine Ende des Potentiometers 99 ebenfalls
in lob an .die Masse geschaltet, derweil die bewegliche Anzapfung über einen Leiter
log an die Kette der verschiedenen, weiter unten betrachteten Impulserzeugungsvorrichtungen
angeschlossen ist. Das andere Ende dieser Kette führt zu dem Gitter 21.
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Die hier oben mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Gesamtvorrichtung
ist ebenfalls füi jedwelche der drei Steaerimpulsketten: Richtung, Querneigung (Rollen)
und Längsneigung (Stampfen) gültig.
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Nun soll mit Bezug auf Fig. i die Kette der an die Quersteuerungsruderflächen
angelegten Roll-oder Querneigungsimpulse ausführlicher beschrieben werden.
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Diese Kette, beginnend mit dem Gitter 21 des Vorverstärkers, umfaßt
die soeben betrachteten Stellungs- und Geschwind-igkentsumwandlungsvorrichtungen,
eine Querneigungsimpulserzeugungsvorrichtung i i i, eine Quertnimmverstellungimpulserzeugungsvorrichtung
148, die ein Bestandteil des Handbetätigungsgerätes 113 ist, einen Richtungs-oder
Kursimpulserzeuger 116 und schließlich eine Integrierungsvorrichtung 117.
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In diesem Fall besteht,das Querneigungsbezugsgerät aus einem klassischen
Kreiselhorizont 12o, dessen Rotor sich um eine kardanisch aufgehängte Senkrechtachse
um zwei den Quer- und Längsachsen des Flugzeugs entsprechenden parallel angeordneten
Achsen dreht.
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Eine Aufrichtungsvorrichtung üblicher Art ist ebenfalls vorgesehen.
Der Rotor 134 eines Impulsgenerators i i i ist mit der Rollachse des Kreiselhorizonts
verbunden, und der Ständer 132 ,dieses Impulsgenerators liefert somit den in Phase
und Amplitude der Richtung und der Größe der Querneigung des Flugzeugs entsprechenden
Querneigungsimpuls. Der Ständer 132 ist einerseits durch einen Leiter
135 mit der Anzapfung 97 des Potentiometers verbunden, somit, wie es in Fig.
2 ersichtlich ist, den Stellungs- und Geschwindigkeitsumwamdlungsimpuls aufnehmend
und andererseits durch den Leiter 136 mit einer, C, der zwei Austrittsklemmen der
weiter unten betrachteten Integrierungsvorrichtung 117. Die andere Austrittsklemme
D dieser Vorrichtung ist mit einem der Enden des Ständers 146 der einen Bestandteil
des Handbetätigungsgeräts 113 bildenden Quertrimmverstellungsimpulserzeugungsvorrichturig
verbunden. Wie es weiter unten ersichtlich
ist, entsteht zwischen
den Klemmen C und D keine Spannung, wenn der Integrator nicht arbeitet, so daß alsdann
die bei-den Ständer 132 und 146 als direkt an .die Kette der Impulse angeschlossen
betrachtet werden können.
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Das Handbetätigungsgerät 113 erlaubt dem Flugzeugführer, sein Flugzeug
mittels der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung zu steuern. Die Rotoren der drei
dieses Handbetätigungsgerät bildende induktiven Generatoren stehen normalerweise
in einer im Verhältnis zu deren Ständer neutralen Stellung, so daß sie keine Impulse
in die entsprechende Kette einführen. Die beiden in der Richtungs- und in der Querneigungskette
zwischengeschalteten Generatoren sind durch eine geeignete mechanische Vorrichtung
verkuppelt und werden mit demselben Knopf 15o betätigt. Die Anordnung ist eine solche,
daß die Drehung dieses Knopfs den Rotoren dieser beiden Vorrichtungen zwei Winkel
erteilt, deren Verhältnis fest ist und die so bestimmt sind, daß sie an die beiden
Ketten, Richtung und Querneigung, Impulse abgeben, die eine beigeordnete Kurve des
Flugzeugs sichern.
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Diese zwei Impulse betätigen einerseits die Hilfsmotoren der Querruder,
um dem Flugzeug die zum Ansetzen der Kurve gewünschte Querneigung zu erteilen, und
andererseits den Hilfsmotor des Seitenruders, um demselben den gewünschten Ausschlag,
zu geben, der ein jedes Abrutschen über den Flügel oder Schieben des Flugzeugs in
der Kurve vermeidet. In der Kette der Ouerneigungsimpulse ist der Ständer 146 einerseits
über den Integrator 117 mit dem Generator 111 verbunden (wie bereits erwähnt) und
andererseits durch den Leiter 151 mit dem Ständer 152 eines durch die Richtungs-oder
Kurssteuerun.gsvorrichtung betätigten Impulsgenerators 115. Diese Richtungs- öder
KursstEuErungsvorrichtung wird ihrerseits durch einen Erdinduktionskompaß gesteuert.
Derselbe besteht in bekannter Art aus drei im Dreieck angeordneten magnetischen
Kernen, von denen ein jeder eine Primär- oder Sättigungswicklung und eine Sekundär-
oder Austrittswicklung besitzt. Die drei Sättigungswicklungen sind in Reihe an die
Wechselstromquelle geschaltet; die drei Austrittswicklungen sind in Sternschaltung
mit einem gemeinsamen Anschluß 157 verbunden, indem ihre freien Enden mit den drei
Steuerwicklungen des Ständers 159 eines induktiven Generators verbunden sind. Der
Induktor 155 ist in der Horizontalebene durch einen Kreisel 161 stabilisiert.
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Somit wiederholt sich der Richtungsimpuls in dem Ständer 159 der induktiven
Vorrichtung 155, deren Rotor 171 diesen Impuls an den Eintritt eines Verstärkers
177 anlegt. Der verstärkte Impuls speist die Wicklung wechselnder Phase 181 eines
zweiphasigen Motors 183, dessen Wicklung fester Phase in bekannter Weise durch Wechselstrom
gespeist wird. Unter der Einwirkung dieses Impulses reißt der Motor 183 die Achse
188 des Rotors 171 mit, um dieselbe in eine im Verhältnis zu .dem Stator 159 neutrale
Stellung zu bringen und somit den vorgenannten Impuls aufzuheben. Gleichzeitig treibt
der Motor 185 mittels einer magnetischen Kupplung 193 den Rotor 195 des bereits
erwähnten Impulsgenerators 115, dessen Ständer 152 somit an die Kette der Querneigungsimpulse
<einen ,der Winkelabweichung des Flugzeugs in bezug auf den vorgeschriebenen
Kurs entsprechenden Impuls liefert.
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Die Kupplung wird durch eine Wicklung 197 gesteuert, deren Erregung
.dieselbe einkuppelt. Der Rotor 195 wird in seine im Verhältnis zu dem Ständer 152
neutrale Stellung durch zwei gelenkig auf zwei Achsen 203 angeordnete und
gegeneinander durch eine Spannfeder 207 zurückgerufene Zentrierhebel 2o2
zurückgebracht. Ein mit der Achse 209 des Rotors 195 solidarisches Plättchen 2o8
trägt einen Finger 21o, :der zwischen diese beiden Hebel eindringt.
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Die Steuerwicklung 197 der Kupplung 193 wird gleichzeitig mit der
Wicklung 78, die, wie es schon in Fig.2 ersichtlich war, die Kupplung71 zwischen
denn Hilfsmotor und :dem Ruder steuert, erregt, indem diese zwei Wicklungen zu diesem
Zweck parallel mit einer Gleichstromquelle 21q. geschaltet sind. Der Erregungskreislauf
dieser beiden Wicklungen wird durch die Betätigung :des auf dem Handsteuerungsgerät
113 angeordneten Handgriffs 216, der den Kontakt 217 schließt, hergestellt. Durch
diese Betätigung wird die selbsttätige Steuerungsvorrichtung eingeschaltet, indem
die Hilfsmotoren an die Ruder des Flugzeugs eingekuppelt werden, und gleichzeitig
wird der Kursimpuls in die Impulsketten der Vorrichtung eingeführt. In der Tat,
wenn die Kupplung 193 oingekuppelt ist, bringt eine jede Drehung der Welle 2o9 durch
den Finger 21o die zwei Hebel 20:2 auseinander, den Widerstand der Feder 217 überwindend.
Sobald die Kupplung ausgekuppelt wird, bringt diese Feder 207 :den Hebel
sowie den Finger 210 in ,deren Mittelstellung zurück. Um diese Zurückrufungswirkung
zu verhindern, solange die selbsttätige Steuerungsvorrichtung gespeist ist, ist
ein weiteres Solenoid vorgesehen, welches nach der Einschaltung der selbsttätigen
Steuerungsvorrichtung die beiden Hebel auseinanderhält, solange die Wicklung 220
erregt ist.
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Die Einwirkung .des Kompasses auf die selbsttätige Steuerungsvorrichtung
muß während einer jeden Betätigung des Knopfs 15o ausgeschaltet werden, um die durchzuführende
Kurve nicht zu stören. Zu diesem Zweck ist der Kontakt 222 vorgesehen, der durch
ein mechanisches Mittel mit dem Knopf 150 verbunden ist, um den Speisungskreislauf
der Wicklung 197 durch eine jede Drehung des Knopfs 15o zu unterbrechen. Somit wird
die Kupplung ausgekuppelt, und der Rotor ,des Generators 115 bleibt unbeweglich,
während der Kompaß die Kurve des Flugzeugs verfolgt. Der Kontakt 222 schließt sich
wieder, sobald der Knopf 150 in seine Mittelstellung zurückgebracht ist und
somit die Kupplung 193 wieder eingekuppelt ist. Alsdann behält die selbsttätige
Steuerungsvorrichtung das Flugzeug auf dem neugewählten Kurs bei.
Schließlich
ist der Ständer i52 an das Gitter des entsprechenden Vorverstärkers angeschlossen.
Die Wirkungsweise der Kette der Querneigungsimpulse ist folgende: Falls angenommen
wird, daß dem Flugzeug durch eine äußere aerodynamische Kraft (beispielsweise einen
Windstoß) eine Querneigung erteilt worden ist, erzeugt die Neigung des Rotors 134
in bezug auf den Ständer des Impulserzeugers i i i einen in Phase und in Amplitude
der Richtung und der Amplitude der Neigung des Flugzeugs entsprechenden Impuls.
Dieser Impuls wirkt über die bereits beschriebenen Verstärkungs- und Diskriminatorkreisläu.fe
auf die Hilfsmotore der Querruder ein, die einen Ausschlag im gewünschten Sinn erhalten,
um das Flugzeug aus der Schräglage herauszuholen.
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Der Ausschlag der Querruder erzeugt einen Umwandlungs.impuls, der
zunimmt, bis er .dem durch den Impulsgenerator i i i gelieferten Querneigungsimpuls
gleichwertig und entgegengesetzt ist. In diesem Augenblick ist der an den Hilfsmotor
angelegte resultierende Impuls gleich Null, und der Hilfsmotor steht. Alsdann, derweil
die Herausholung des Flugzeugs aus seiner Schräglage, unter der Einwirkung des Ausschlags
der Querruder, sich fortsetzt, überwiegt der Umwandlungsimpuls. Der sich im Gegensatz
zu dem Phasenzustand des Neigungsimpulses befindliche Phasenzustand des Umwandlungsimpulses
erwirkt die Drehung des Hilfsmotors in entgegengesetzter Richtung, um die Querruderin
deren Mittelstellung zurückzubringen. Im Augenblick, wo die Waagerechtlage des Flugzeugs
hergestellt ist, haben sich grundsätzlich die Umwandlungs- und die Querneigungsimpulse
gegenseitig aufgehoben und die Querruder befinden sich in ihrer Mittelstellung.
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Wie bereits erwähnt, wirkt die Querneigung eines Flugzeugs auf seinen
Kurs ein, da das Flugzeug bestrebt ist, in Richtung des nach unten stehenden Halbflügels
zu kurven. Falls angenommen wird, daß das Flugzeug von seinem Kurs durch einen Windstoß
oder eine andere aerodynamische Störung abgelenkt worden ist, betätigt der im Impulsgenerator
115 entstandene Kursimpuls den Hilfsmotor der Querruder im gewünschten Sinn, um
dem Flugzeug .die Querneigung zu verleihen, die bestrebt ist, dasselbe auf den vorgeschriebenen
Kurs zurückzubringen. Demnach ist es ersichtlich, daß der durch die Kurssteuerungsvorrichtung
i 15 erteilte Impuls und der durch die Neigungssteuerungsvorrichtung i i i erteilte
Impuls im Gegensatz zueinander wirken: Der Kursimpuls ist bestrebt, das Flugzeug
in die gewünschte Richtung zu neigen, um dasselbe auf den vorgeschriebenen Kurs
zurückzubringen, indes die Neigungsvorrichtung bestrebt ist, sich einer jeden Änderung
der Ouerneigung des Flugzeugs zu widersetzen. Dieser Neuralisierungseffckt zwischen
dem Neigungs- und dem Kursimpuls soll ausführlicher in der nachfolgenden Betrachtung
des Handbetätägungsgeräts erläutert werden.
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Das Flugzeug kann mittels .des Knüppels 240 und der Seitensteuerpedaden
243 in klassischer Art handgesteuert werden nach Auskupplung der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung.
Obwohl alsdann die selbsttätige Steuerungsvorrichtung von den Rudern ausgekuppelt
.ist, erfährt sie dauernd einen Beschaffenheitseffekt, ,der gewährleistet, daß sie
das Flugzeug in der im Augenblick ihrer Wiedereinkupplung bestehenden Stellung und
Lage beibehalten wird. Um das Flugzeug mittels Handsteuerung zu steuern, wird der
den Kontakt 217 öffnende Handhebel 216 betätigt, um somit die Kupplung 71 auszukuppeln.
Die Hilfsmotoren der Querruder können alsdann frei laufen, ohne die Querruder zu
betätigen. Falls dann dem Flugzeug mittels des Knüppels 24o eine Querneigung erteilt
wird, erzeugt der Impulsgenerator i i i einen entsprechend,-n Neigungsimpuls, der
die Hilfsmotoren treibt, bis die Umwandlungsvorrichtung einen dem vorgenannten Neigungsimpuls
gleichwertigen und entgegengesetzten Impuls entwickelt hat. Alsdann ist der an den
Hilfsmotor angelegte resultierende Impuls aufgehoben, und der Hilfsmotor bleibt
stehen, indem der Rotor der Umwandlungsvorrichtung aus seiner Mittelstellung verschoben
wird. Da die Kupplung 193 der Richtungssteuerungsvorrichtung in diesem Augenblick
ebenfalls ausgekuppelt ist, wird !der Rotor 195 des Impulsgenerators i 15 durch
den Motor 183 nicht verstellt, derweil dieser jedoch den Rotor 171, je nach den
Richtungsänderungen des Flugzeugs, in seine Mittelstellung in bezug auf den Stator
159 zurückbringt.
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Die selbsttätige Steuerungsvorrichtung kann in jedem Augenblick durch
die Betätigung des Hebels 216, der den Kontakt 217 schließt, eingeschaltet werden,
sogar falls das Flugzeug in diesem Augenblick eine Querneigung aufweist. Diese Einschaltung
erregt die Wicklungen 78 und 197. Die Erregung der ersten Wicklung 78 kuppelt die
Hilfsmotoren an die Ruder ein, die Erregung der zweiten Wicklung 197 kuppelt die
Achse 2o9 der Kurssteuerung an die Steuerungswelle 188 ein. Angenommen, daß in diesem
Augenblick das Flugzeug eine Querneigung besitzt, so daß es kurvt und den vorgeschriebenen
Kurs verläßt, erwirkt der alsdann durch den Impulserzeuger 115 erteilte Kursfehlerimpuls
ein Ausschlagen der Querruder. Das Flugzeug holt sich aus der Schräglage heraus
und wird durch die selbsttätige Steuerung auf einem festen Kurs beibehalten.
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Gemäß .der Erfindung beseitigt der Integrator 117 die hier oben erläuterte
Notwendigkeit, einen dauernden Fehlerimpuls in der Kurssteuerungsvorrichtung beizubehalten,
um die Höhen und Umwandlungsimpulse auszugleichen. Die Eintrittsklemmen A und B
des Integrators sind an die Klemmen des in Nebenschluß auf die Kette der Querneigungsimpulse
geschalteten Ständers 152 des Kursimpulsgenerators angeschlossen, so daß der Kursimpuls
in den Integrator eingeführt wird, der demselben einen .in Abhängigkeit vom ursprünglichen
Fehlerimpuls stehenden integrierten Impuls entnimmt. Dieser integrierte Impuls sichert
eine automatische Verstellung des Trimms, und alsdann kann die selbsttätige Steuerungsvorrichtung
sofort
und genau den vorgeschriebenen Kurs beibehalten, sogar falls
sie in einem Augenblick eingeschaltet worden ist, wo das Flugzeug geneigt war oder
in einer Kurve lag. Der Kurs wird ebenfalls beibehalten, sogar im Fall, wo der Trimm
im Flug eine wesentliche Änderung erfahren hätte, z. B. durch ein Flattern des Propellers.
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Der Integrator 117 ist in Fig. 4 dargestellt und besteht aus einem
elektrischen System 300 und einem mechanischen System 301. Das erste
besitzt einen Eintrittkupplungstransformator 305, einen Vorverstärker
307, einen Phasendiskriminator 309,
einen magnetischen Verstärker 311.
Das mechanische System besitzt einen Motor 315, eine Kupplung 317, eine Zentriervorrichtung
3r9, einen induktiven Generator 32r und einen tacbometrischen Generator 323. Der
in A-B an die Primärwicklung 331 .des Transformators 3ö5 angelegte Impuls induziert
in .der Sekundärwicklung 333 eine Spannung, die an das Gitter 337 einer doppelten
Triode 307
angelegt wird, wo sie zuerst eine erste Verstärkungsstufe erfährt,
alsdann wird der der Platte 339 entnommene Impuls über einen Blockkondensator 343
an das Gitter 345 angelegt, um eine zweite Verstärkungsstufe zu erfahren. Der der
Platte 347 entnommene Impuls durchsetzt einen Blockkondensator 348. Ein Bruchteil
dieses Impulses wird alsdann an einen.Leiter 351 angelegt, derweil ein anderer,
durch den entsprechenden Wert der Widerstände 353 und 357 bestimmte Bruchteil an
die Kathode 349 zurückgesandt wird, um eine negative Rückwirkung zu erzeugen, die
dem Vorverstärker eine im wesentlichen beständige Verstärkung sichert.
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Der Leiter 351 verbindet die zwei Gitter 363 und 365 einer als Phaserndiskriminator
angeordneten doppelten Triode 3o9. Die Polarisierung .dieser beiden Gitter ist eine
solche, daß normalerweise gleichwertige Ströme in den zwei Leitern 371 und
372 ,umlaufen. Diese Leiter sind an die Enden der Sekundärwicklung 373, deren Mittelanzapfung
an die Masse geschlossen ist, eines Speisungstransformators 374 angeschlossen. Sobald
ein Fehlerimpuls an die Gitter 363 und 365 angelegt wird, ist das normalerweise
zwischen den Strömen dieser beiden Platten bestehende Gleichgewicht zerstört, und
zwar in einem von der Amplitude des Impulses abhängigen Ausmaß und einem von dem
Phasenzustand abhängigen Richtungsinn. In den Leitern 371 und 372 sind die Steuerwicklungen
376 und 377 des magnetischen Verstärkers 311 zwischengeschaltet.
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Dieser magnetische Verstärker 311 besteht aus zwei dreisäuligen Transformatorkernen
(Fig. 5). Die mittlere Säule trägt eine durch Gleichstrom gespeiste Steuerwicklung,
die zwei äußere Säulen tragen eine jede eine durch Wechselstrom gespeiste Wicklung.
Eine jede der vier Außenwicklungen bildet die Zweige einer balancierten Brücke
380.
Die Außenwicklungen 382 und 384 des mit der Steuerwicklung 376 verbundenen
Kernes bilden ein erstes Paar entgegengesetzter Brückenzweige, derweil die mit der
Steuerwicklung 377 verbundene Außenwicklungen 386 und 388 das andere Paar bilden.
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Die Gipfel 391 und 393 der Brücke 38o werden durch Gleichstrom
gespeist, jedoch erscheint normalerweise kein Strom zwischen den beiden anderen
Gipfeln 395 und 379. In der Tat sättigen die die Steuerungswicklungen durchfließenden
gleichwertigen Ströme die beiden Kerne in einem gleichen Grad, so .daß die Impedanz
der Brückenzweige die gleiche ist, und die Brücke im Gleichgewichtszustand verbleibt.
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Die Einführung eines Impulses an den Eintritt des Diskriminators
309 bewirkt eine Abweichung zwischen .den .die Steuerwicklung durchfließenden
Strömen, so daß nun einer der Kerne mehr und der andere weniger gesättigt ist als
der zuvor. Die Impedanz .des einen der beiden Paare entgegengesetzter Wicklungen
nimmt ab, während die des anderen Paares zunimmt. Alsdann erscheint zwischen den
Klemmen 395 und 379 eine uribalancierte Spannung, welche die Steuerwicklung 40o
des Zweiphasenmotors 315 erregt.
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Die Leistung des magnetischen Verstärkers wird andererseits mittels
eines Kupplungstransformators 401 in negativer Rückkopplung an den Eintritt der
zweiten - Stufe des Vorverstärkers 307 zurückbefördert, um das System zu
stabilisieren und eine durch die Vera.lterung der Röhren und anderer Elemente des
Kreislaufs erwirkte fortschreitendeAbweichung vom Gleichgewichtszustand zu vermeiden.
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Die Primärwicklung des Kupplungstransformators 401 ist mit .den Klemmen
395 und 379 verbunden, in Parallelschaltung mit der Steuerungswicklung 400 des Hilfsmotors,
während die Sekundärwicklung q.o6 über ein Phasenverschiebungsnetz 408 an das Gitter
345 des Vorverstärkers 307 angeschlossen ist.
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Somit wird die Steuerwicklung 400 durch eine Spannung gespeist, deren
Phasenzustand denn des Eintrittsimpulses entspricht und die den Motor
315
im entsprechenden Richtungssinn treibt. Der in Nebenschaltung mit der
Steuerungswicklung 400 geschaltete Kondensator 413 sichert die Phasenquadratur;
die zwischen den beiden Feldern des Motors bestehen muß, um eine einwandfreie Leistung
zu gewährleisten.
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Der tachometrische Generator 323 ;ist der bekannten Art, die eine,dauernd
gespeiste Wicklung 415 und eine :zweite Wicklung 417, in der eine Spannung .erscheint,
sobald sich der Generator dreht, besitzt. Diese Spannung ist im Verhältnis zu der
Winkelgeschwindigkeit des Generators und demzufolge zu der Winkelgeschwindigkeit
des diesen Generator mitreißenden Motors 315. Diese Spannung wird durch den Leiter
q.19 entnommen. um sich algebraisch mit :dem am Transformator 3o5 erscheinenden
Eintrittsimpuls zu addieren. Da die durch den tachometrischen Generator .gelieferte
Spannung im wesentlichen im Verhältnis zu dessen Geschwindigkeit ist, ist es ersichtlich,
daß die Geschwindigkeit :des Motors 315 im. wesentlichen im Verhältnis zu der an
den Transformator 305
angelegten Spannung ist.
Der induktive
Generator besitzt einen mit dem Motor 3 i 5 durch eine magnetische Kupplung 3i7
verbundenen Rotor 320. Wenn diese magnetische Kupplung 3 17 ausgekuppelt
ist, 'hält eine Zentriervorrichtung 3z9 den Rotor 320 in seiner Mittelstellung
in bezug auf den Ständer 325. Die Kupplung wird durch de Erregung seiner Steuerwicklung
mittels der Batterie 2r4 eingekuppelt, sobald ,der Kontakt 2217 (Fig. i) geschlossen
wird, indem die Einzelheiten .dieses Stromkreises nicht .dargestellt sind. Da die
durch den Generator 321 gelieferte Spannung im wesentlichen im Verhältnis zu dem
Winkel, um den sich der Motor 315 gedreht hat, steht, entspricht diese Spannung
dem Integral des Eintrittsimpulses in :bezug auf die Zeit. Wie bereits ersehen,
ist die Ausgangsspannung des Generators 321 durch die Klemmen C, D in Reihe in ,die
Kette der Impulse geschaltet.
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Während der Ausführung :einer Kurve mittels des Handbetätigungsgeräts
verhindert ein in Parallelschaltung auf dem Kupplungskreislauf 193 der Kurssteuerung
angeordnetes Relais- 350 die Tätigkeit des Integrators. Inder Tat, wenn diese
Kupplung eingekuppelt ;ist, ist der Kontakt 352 geschlossen und der Integrator 117
liefert eine :dem ihm angelegten Kursimpuls entsprechende Spannung. Im Gegenteil,
wenn diese Kupplung ausgekuppelt ist, wie es der Fall ist, wenn der Wendeknopf i5o
betätigt worden ist, ist das Relais 350 ebenfalls nicht gespeist; somit ist
der Eintrittskreislauf an den Klemmen A und B unterbrochen und der
Integrator untätig.
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Nun soll die Kette der an das Seitenruder angelegten Gierungsimpulsebetrachtet
werden. Der Hilfsmotor, der Hilfsverstärker, der Umwandlungsgenerator und der tachometrische
Generator können den hier oben beschriebenen ähnlich sein. Von dem Anschluß an die
Masse des Gitters des Hilfsverstärkers ausgehend, besitzt .diese Kette die zwei
soeben erwähnten Umwandlungsvorrichtungen, einen Generator 44o, der einen Kurvendrehgeschwindigkeitsimpuls
liefert (beispielsweise unter der Überwachung eines Kreiselmessers 43o), einen Kupplungstransformator
432, .den Generator des Handbetätigungsigerätes 113 und schließlich einen Generator
461, der unter der Überwachung einer Pendelvorrichtung 436 einen dem Winkel der
dynamischen .Senkrechten entsprechenden Impuls liefert.
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Der :dem beweglichen Anschluß des dem Richtungsruder entsprechenden
Potentiometers 99 :entnommene Impuls wird an das eine Ende eines Potentiometers
angelegt, der an den Ständer 441 des Generators 440 angeschlossen ist, dessen Rotor
438 in wohl!bekannter Weise mit dem Rahmen eines Kreiselmessers 430 verbunden ist.
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Die somit erhaltene algebraische Summe der Umwandlungsimpulse und
der Drehgeschwindigkeit :der Kurve wird an eine der Wicklungen 444 eines Kupplungstransformators
432 angelegt, :dessen andere Wicklung 445 durch den vom Generator 115 :herkommenden
Kursimpuls gespeist wird. Die somit auf der Wicklung 444 erhaltene algebraische
Summe der Impulse wird an den Ständer 449 des einen Bestandteil des Handbetätigungsgerätes
113 bildenden Generators 434 angelegt.
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In der Tat, obwohl .der Kurs des Flugzeugs wegen der durch das Ansetzen
einer Kurve durch eine Einwirkung auf die Querneigung des Flugzeugs bestehenden
Vorteile vor allem mittels der Querruder gesteuert wird, ist es jedoch notwendig,
gleichzeitig,den Ausschlag des Seitenruders vorzusehen, damit die in einer solchen
Weise angesetzte Kurve beigeordnet sei. Zu diesem Zweck, wie es soeben ersehen wurde,
wird der Kursimpuls durch den Kupplungstransformator 432 in die Kette der Richtungsimpulse
eingeführt.
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Der Rotor 447 des Generators 434 steht normalerweise in bezug zum
Ständer 449 in seiner Mittelstellung. Durch die Betätigung des Knopfes i5o wird
der Rotor gedreht, und dadurch entsteht an den Klemmen ides Ständers 449 ein Impuls,
der somit in :die Kette der Seitenruderimpulse eingeführt wird, um die Kurve beizuordnen.
Schließlich enthält diese Kette noch den Generator 46i, dessen Ständer mit dem Ständer
449 in Reihe geschaltet ist.
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Der Zweck des die dynamische Senkrechte :detektierenden Generators
461 ist folgender: Das Ilandbetäfigungsgerät 113 ist, angesichts der Ausführung
einer beigeordneten Kurve, mit einem genau bestimmten Wert der aerodynamischen Geschwindigkeit
eingestellt. Falls das Flugzeug eine von diesem Wert abweichende Geschwindigkeit
hat, ist die Kurve nicht mehr beigeordnet, und das Flugzeug ist alsdann bestrebt,
über den Flügel abzurutschen. Um dies zu vermeiden, führt der Generator 461 einen
Berichtigungsimpuls ein. Es ist bekannt, daß bei einer beigeordneten Kurve die dynamische
Senkrechte sich mit der wahren Senkrechten deckt, andernfalls weicht sie davon ab.
Die Vorrichtung 436, die wesentlich aus einem gedämpften Pendelbestehen kann, wirkt
auf den Rotor 463 des Generators 46i ein, um einen im Verhältnis zu der Abweichung
zwischen diesen beiden Senkrechten stehenden Impuls zu erzeugen.
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Nun soll die Kette der an die Höhenruder angelegten Stampfimpulse
betrachtet werden. Diese Kette besitzt die zwei bereits betrachtete Umwandlungsvorrichtungen,
den Längsneigungsgenerator 5oo des Kreiselhorizonts, den ein Bestandteil des Handbetätigungsgerätes
113 bildenden Längstrimmgenerator 5oi, den unter der Höhenmess:ungsvorrichtung 5o2
stehenden Generator 536 und schließlich eine Integrierungs.vorrichtung 5o4. Die
Anzapfung des Umwandlungspotentiometers ist an den Ständer 5o6 des Generators 5oo
angeschlossen, dessen Rotor 5o8 mit :der Stampfachse des Kreiselhorizonts i2o solidarisch
ist. Der Ständer 5o6, der somit einen der Längsneigung des Flugzeugs entsprechenden
Impuls aussendet, ist mit dem Ständer 513 des Generators 512 des Handbetätigungsgerätes
113 in Reihe geschaltet.
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Wenn das :ein wenig weiter unten hierin betrachtete Höhenmeßgerät
nicht eingeschaltet ist, verursacht eine jede Drehung ,der Rädchen 5 i3 des
Meßgerätes
eine Drehung,des Rotors 5ro in bezug auf den Ständer 513, welcher einett
Impuls erzeugt, der es erlaubt, die Längsneigungsanlage des Flugzeugs wunschgemäß
-zu ändern. Zu diesem Zweck muß der die Speisung einer in das Meßgerät 5o2 eingeschalteten
magnetischen Kupplung 516 abstellende Kontakt 514 geöffnet werden, tim diese Kupplung
auszukuppeln und somit einen jeden Widerstand wies Gerätes gegen die gewünschte
Abänderung :der Längsneigungslage zu vermeiden. Bekanntlich kann die Höhe eines
Flugzeugs durch auf- oder absteigende Luftströmungen abgeändert werden, ohne daß
sich dadurch die Längsneigung des Flugkörpers verändert. Wenn das Flugzeug in einer
bestimmten Höhe beibehalten werden soll, wird ein auf dem Handbetätigungsgerät angeordneter
Hebel 52o betätigt, um .den Kontakt 5I4 zu schließen und die magnetische Kupplung
516 einzukuppeln, die somit das Höhenmeßgerät 5o2 einschaltet. Von :diesem Augenblick
ab sendet der Höhenimpulsgenerator 536 einen Berichtigungsimpuls aus, sobald das
Flugzeug von der vorgeschriebenen Höhe abweicht. Das dargestellte Höhenmeßgerät
besitzt eine Gruppe geschlossener Druckdosen 530, eine mit einem Rückschlagsolenoiden
534 versehene Zentriervorrichtung 532, einen induktiven Generator 536 und eine in
Abhängigkeit der Volumenänderungen der Druckdosen stehende Achse 545, indem diese
Achse mittels einer Kupplung 5i6 mit der den Rotor 345 tragenden Achse 543 solidarisch
verbunden werden kann. Die Achse 543 erfährt die Einwirkung ,der Zentrierhebel über
einen Mechanismus, der dem in der Betrachtung der Kurssteuerungsvorrichtung beschriebenen
ähnlich ist. Wenn :der Hebel 520 sich in der Stellung befindet, in welcher
der Kontakt 514 geöffnet ist, sind sowohl die Steuerwicklungen der Kupplung 5r6
als auch das Solenoid 534 alle beide nicht erregt. Die Achse 543 ist dann von der
Achse 545 ausgekuppelt, und das barometrische Gerät `kann, der Höhe entsprechend,
frei sein Volumen ändern. Falls jedoch der Hebel 52o betätigt wird, um den Kontakt
5r4 zu schließen, wird die Kupplung 516 an das barometrische Gerät 530 eingekuppelt;
gleichzeitig bringt das Solenoild 534 die beiden Zentrierhebel auseinander, somit
die Achse 543 freigebend, die sich nun frei drehen kann. Falls das Flugzeug von
der vorgeschriebenen Höhe abweicht, betätigt das barometrische Organ, indem es sich
ausdehnt oder sich zusammenzieht, den Rotor 545 des Generators 536, an dessen Austritt
ein auf die Höhenruder einwirkender Impuls erscheint, :der das Flugzeug in seine
vorgeschriebene Höhe zurückbringt. Im Augenblick, wo das Flugzeug diese Höhe erreicht
hat, hebt sich dieser Impuls auf. Alsdann hat die Umwandlungsvorrichtung die Höhensteuer
schon in ihre Mittelstellung zurückgebracht.
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Es besteht :die Möglichkeit, daß, falls das Flugzeug eine Höhenänderung
erfahren hat, ohne die entsprechende Längsneigung das Höhenmeß.gerät und der Längsimpulsgenenator
des Kreiselhorizont im Gegensatz zueinander wirken. Der durch die Höhenänderung
erzeugte und durch den Generator 536 abgegebene Impuls :betätigt die Hilfsmotore,
die die Höhenruder ausschlagen. Dieses Ausschlagender Ruder dauert, bis der Umwandlurngsimpuls
gleichwertig und entgegengesetzt :ist, woraufhin die Hilfsmotöre stehenbl.ei@ben.
Das Ausschlagen der Ruder verleiht dem.Flugzeug eine kopf- oder schwanzlastige Neigung,
so daß ein Neigungsimpuls an den Klemmendes Kreiselhorizontgenerators 5oo erscheint.
Dieser Impuls widersetzt sich dem Höhenimpuls. Im Augenblick, wo der absolute Wert
des Neigungsimpulses dem des Höhenimpulses gleich ist, betätigt der. Umwandlungsimpuls
allein die Hilfsmotore, um die Ruder in ihre Mittelstellung zurückzubringen. Dadurch
entsteht ein Gleichgewichtszustand, in welchem :die Län.gsneigungs- und Höhenfehler
sich ausgleichen, trotzdem das Flugzeug weder die vorgeschriebene Höhe einhält noch
die vorgeschriebene Neigung hat.
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Solch ein falscher Gleichgewichtszustand kann ebenfalls eintreten,
wenn das Höhenmeßgerät eingeschaltet wird, während die Höhe :des Flugzeugs nicht
die des normalen Waagerechtfluges ist.
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Es ist erwähnt worden, daß die selbsttätigen Steuerungsvorrichtungen
der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildender Art :dank Ader während der Untätigkeitsperioden
des selbsttätigen Steuerungsvorrichtung entstehenden Synchronisierung in einer jeden
Lage des Flugzeugs eingeschaltet werden können. Es ist veranschaulicht worden, daß
diese Synchronisierung hauptsächlich der Tatsache zu verdanken ist, daß der Umwandlungsgenerator
mit dem Hilfsmotor verbunden bleibt, derweil dieser von den Ruderflächen ausgekuppelt
ist. Somit vermag der Flugzeugführer die selbsttätige Steuerungsvorrichtung in jedem
Augenblick nach dem Start .des Flugzeugs einzuschalten. Falls das Flugzeug in diesem
Augenblick eine gewisse Längsneigung aufweist, betätigt der durch den dem Kreiselhorizont
entsprechenden Generator erzeugte Impuls die Hilfsmotoren der Höhenruder, bis der
Umwandlungsimpuls dem Neigungsimpuls gleichwertig und entgegengesetzt ist. Falls
die selbsttätige Steuerungsvorrichtung durch eine Betätigung des Hebels 216 eingeschaltet
worden ist,-,zwingt sie das Flugzeug, die Lage, die dasselbe in diesem Augeniblick
hatte, beizubehalten.
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Dank der Integrierungsvorrichtung 504 ist es möglich, .das Höhenmeß:gerät
5oz einzuschalten, -sobald :das Flugzeug die gewünschte Höhe erreicht hat, sogar
falls das Flugzeug in diesem Augenblick auf dem Köpf oder auf dem iSchwanz :steht.
Inder Tat liefert der Integrator .einen Impuls, der schnell und behutsam den Längstrimm
des Flugzeugs in der vorgeschriebenen Höhe ausgleicht, so daß, beispielsweise falls
das Flugzeug steigt, -im Augenblick, wo das Höhenmeß:gerät eingeschaltet wird, es
weiter steigen wird, sogar über die vorgeschriebene Höhe 'hinaus, bis zum Augenblick,
wo der durch den Generator .des Höhenmeßgeräts erzeugte Impuls den durch den Längsneigungsgenerator
erzeugten Impuls und den Umwandlungs.impuls ausgeglichen
hat.
Da der Eintritt .des Integrators 504 in Nebenschaltung mit .dem Höhenmtßgerätgenerator
geschaltet ist, reagiert er auch auf den durch diesen Generator abgegebenen Impuls,
und sein Motor läuft, bis- daß der von dem durch diesen Motor mitgerissenen Generator
abgegebenen Impuls das System in Gleichgewicht gebracht hat. So wie dieser Impuls
stärker wird, wird der Neigungsimpuls schwächer und hebt sich auf, sobald das Flugzeug
im Waagerechtflug ist. In diesem Augenblick ist der Höhenimpuls ebenfalls aufgehoben,
da das Flugizeug auf seine vorgeschriebene Höhe zurückgekehrt ist. Der durch den
Integrator abgegebene Impuls gleicht in diesem Augenblick den Umwandlungsimpuls
aus, der 'bis dahin durch den Neigungsimpuls ausgeglichen war. Somit ist es möglich,
die selbsttätige Steuerungsvorrichtung kurz nach dem Abflug einzuschalten und daraufhin
das Hdhenmeßgerät einzuschalten, sobald das Flugzeug die gewünschte Höhe erreicht
hat, wodurch das Flugzeug durch die selbsttätige Steuerungsvorrichtung in ;dieser
Höhe beibehalten wird.
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Die Beschaffenheit .des Integrators 504 kann der hieroben in !bezug
rauf Fig.3 beschriebenen Art sein. Die Eintrittgklemmen sind über die Leiter 548
und 549 an den Höhennneßgerätgenerator in Parallelschaltung mit der Kette der Höhenimpulse
geschaltet. Eine in Nebenschaltung mit der Steuerwicklung ;des Höhenmeßgeräts geschaltete
Relaiswicklung ist vorgesehen. Dieses Relais steuert einen Kontakt 551, der, wie
weiter unten ersichtlich, in den Eintrittskreislauf des Integrators zwischengeschaltet
ist. Durch die Betätigung ,des Hebels 55o, um :das Höhenmeßgerät einzukuppeln, wird
gleichzeitig ein Relais 550 erregt, und der Kontakt 55I schließt sich, somit
.den Integrator in den Kreislauf schaltend. Falls das Höhenmeßgerät ausgekuppelt
wird, öffnet sich der Kontakt 551, und der Kreislauf des Integrators wird unterbrochen.
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Fig. 6 ist eine schematische Darstellung der Flugbahn in einer waagerechten
Ebene eines durch eine hierin beschriebene selbsttätige Steuerungsvorrichtung gesteuerten
Flugzeugs. In A ist :die Flugbahn eines Flugzeugs dargestellt, in welchem der mit
den Höhenrudern verbundene Integrator arbeitet, in B idie Flugbahn eines Flugzeugs,
dessen Höhensteuerung keinen Integrator besitzt oder in svelchem der Integrator
nicht in Betrieb ist. Im ersten Fall, wenn das Höhenmeßgerät in einer gewissen Höhe
eingekuppelt wird, beispielsweise 15 ooo Fuß, während das Flugzeug mit einem Winkel
von 3° auf dem Kopf steht und eine Fluggeschwindigkeit von 5oo km/Std. besitzt,
kehrt es auf seine Bezugshöhe in einer gewissen, endlichen Zeitspanne zurück (z.
B. unter 35 Sekunden) ; im zweiten Fall bildet sich ein Gleichgewichtszustan.d,
:bevor das Flugzeug auf seine vorgeschriebene Höhe zurückgekehrt ist und wird diese
alsdann nie erreichen.
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Die den Erfindungsgegenstand bildende selbsttätige Steuerungsvorrichtung
weist ebenfalls große Vorteile für Landungen auf. Es ist bekannt, daß auf gewissen
Flughäfen mit sehr starkem Verkehr, insbesondere bei unsichtigem Wetter, der Kontrollturm
den - sich zur Landung vorbereitenden Flugzeugen befehlen muß, in verschiedenen,
vom Kontrollturm genau bestimmten, übereinander stufenweise liegenden Höhen über
dem Flughafen zu .kreisen. Jedesmal, wo das erste sich in der tiefsten Höhenstufe
befindende Flugzeug gelandet ist, befiehlt der Kontrollturm den anderen, in größeren
Höhen kreisenden Flugzeugen, die sofort unter ihnen liegende Höhenstufe .einzunehmen.
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Um die den Erfindungsgegenstand bildende selbsttätige Steuerungsvorrichtung
unter solchen Bedingungen höchstmöglichst auszunutzen, kann einige Zeit vor denn
Anflug des Flughafens der Hebel 52o betätigt werden, um den das Höhenmeßgerät auskuppelnden
Kontakt 514 zu öffnen. Daraufhin wird durch die Betätigung der Rädchen 512 ein Längsneigungsimpuls
induziert, um ,dem Flugzeug einen geeigneten Landungswinkel zu verleihen. Nun wird
der Hebel 520 nochmals betätigt, um den Integrator 5I4 zu schließen -und
das Höhenmeßgerät einzukuppeln. Dadurch sinkt das Flugzeug tiefer als die somit
gewählte Höhe. Das Höhenmeßgerät sendet einen Impuls aus, demzufolge der Integrator
504 einen integrierten Impuls liefert, der an Stelle des Höhenabweichungsimpulses
tritt. Dieser letztere hebt sich auf im Augenblick, wo das Flugzeug sich in der
vorgeschriebener Höhe,aibfängt. Alsdann gleicht der Integratorimpuls dem durch den
Generator 501 abgegebenen Längsneigungs@iimp.uls, um dem Flugzeug einen Waagerechttrimm
beizubehalten.
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Falls .das Flugzeug alsdann den Befehl erhält, über dem Flughafen
in einer tieferen Höhenstufe als seine derzeitige zu kreisen, genügt es, den Hebel
52o zu betätigen, um die Höhensteuerung auszukuppeln, und danach einen anderen,
ebenfalls auf dem Han'dbetäbigungsgerät vorgesehenen Hebel 6oo zu betätigen. Dieser
Hebel 6oo schaltet die Austrittsklemmendes Integrators im Gegensatz an seine Eintrittsklemmen,
dank einem Doppelrückkoppler, der mit zwei zusammengekuppelten gelenkigen Armen
6o5 und 6o6 und vier Kontaktstücken 607, 6o8, 6o9 und 61o versehen ist.
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Der Arm 6o5 ist mit der Eintrittsklemme A und der Arm 604 mit der
Eintrittsklemme B verbunden. Die beiden Kontaktstücke 607 und 6o8 sind mit
der Austrittsklemme C verbunden, das Kontaktstück 6o9 mit der Austrittsklemme D,
und schließlich ist das Kontaktstück 61o mit dem Kontakt 551 in Serie geschaltet.
Bei der veranschaulichten Normalstellung des Rückkopplers sind die beiden Klemmen
A und B an die Klemmen des Höhenmeßgerätgenerators 536 angeschlossen
(wobei angenommen wird, daß der Kontakt durch Betätigung des Hebels 516 geschlossen
worden ist). Falls der Hebel 6oo betätigt wird und die gelenkigen Arme 605 und 6o6
in Berührung mit .den Kontaktstücken gebracht werden, werden die Austrittsklemmen
C und D an .die Eintrittsklemmen A und B geschaltet, so daß der Integratormotor
seinen Drehsinn besitzt, der bestrebt ist, die Ausgangsspannung
aufzuheben.
. Der Hebel 6oo kann auf die Arme 6o5 und -6o6 des Rückkopplers mittels jeder geeigneten
mechanischen oder elektrischen (Relais) Vorrichtung einwirken.
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Um diese Vorrichtung ,bei der Landung zu benutzen, wird zuerst der
Hebel 6oo betätigt, um ,die Austrittsklemmen C und D an die Eintrittsklemmen
A und B zu schalten. Unter dem Einfluß des von ihm somit erhaltenen
Impulses dreht der Integratormotor den Rotor des induktiven Generators, Abis sich
.die Ausgangsspannung aufhebt. Der durch :den Integrator abgegebene Impuls nimmt
an Stärke ab, und das zuvor entstandene Gleichgewicht zwischen ,dem Längsneigungsimpuls
und dem Impuls .des Integrators ist zerstört. Der durch den Längsneigungsgenerator
erzeugte Impuls überwiegt nach und ,nach, um das Flugzeug auf den Kopf zu stellen.
Sobald das Flugzeug- die vorgeschriebene Höhe erreicht hat, wird der Hebel 52o betätigt,
um das Höhenmeßgerät einzukuppeln, sowie der Hebel 6oo, damit der Integrator 504
von neuem, @in Beantwortung des Höhenabweichungsimpulses, einen Impuls aussendet,
der den Längsneigungsimpuls ausgleicht und das Flugzeug auf der vorgeschriebenen
Höhe beibehält. Falls nachträglich der Kontrollturm dem Flugzeug eine neue, tiefer
gelegene Höhenstute anweist, wird der Hebel 52o betätigt, um das Höhenmeßgerät anzukuppeln,
und danach der Hebel 6oo, um neuerdings den Astritt .ides Integrators an seinen
Eintritt zu schalten usw. Es ist ersichtlich, da.ß es genügt, die beiden Hebel 52o
und 6oo zu betätigen, damit das Flugzeug die ihm angeordneten verschiedenen Höhenstufen
annimmt, während es in Erwartung des Landungsbiefehls über dem Flughafen kreist.
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Der oben beschriebene Vorgang vereinfacht das Flugwesen und erlaubt
eine größere Genauigkeit. Falls die selbsttätige Steuerungsvorrichtung eingeschaltet
wird, bei welcher Höhenlage des Flugzeugs es auch sein mag, behält sie das Flugzeug,
bei waagerechtem Flügel, auf .dem vorgeschriebenen Kurs bei. Eine jede Änderung
des Ouertrimms wird sofort selbsttätig berichtigt, und die mit jedwelcher Geschwindigkeit
ausgeführten Kurven sind beigeondnet. Das Höhenmeßgerät kann eingdkuppclt werld-en,
welche die Längsneigung des Flugzeugs in normalen Grenzen auch 'sein mag, es wird
alsdann, mit waagerechtem Rumpf, in seine vorgeschriebene Höhe zurückgebracht. Somit
wird eine größere Genauigkeit und eine bessere Wirksamkeit erzielt. Die Beibehaltung
des Flugzeugs in einer waagerechten Lage und in der gewünschten Höhe erlaubt eine
Einsparung an Treibstoff und die Erreichung größerer Reisegeschwindigkeiten für
eine gegebene Tourenzahl der Motoren. Die einfache Betätigung erlaubt, nach Aus
kupplung des Höhenmeßgeräts, eine Stellung des Flugzeugs auf dem Kopf oder -auf
:dem Schwanz sofort zu korrigieren, indem dieses Resultat sehr sanft durch eine
einfache Umschaltung der Arbeitsweise des Integrators erzielt wird..
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Eine solche Vorkehrung ist bei den oben beschriebenen Landungen sehr
wertvoll, während der Flugzeugführer seinen Landungsbefehl erwartet und seine Aufmerksamkeit
völlig in Anspruch genommen ist.