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Einrichtung zur Messung absoluter Geschwindigkeiten Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Messung des Betrages und der Richtung der wahren Geschwindigkeit
eines Wasser- oder Luftfahrzeuges bzw. der Komponenten der wahren Geschwindigkeit
parallel und senkrecht zur Fahrzeuglängsachse, unter Verwendung einer auf dem Fahrzeug
eingebauten elektrostatischen Maschine mit einem Paar von Elektroden, die, einander
gegenüberliegend, auf einer waagerechten Kreisbahn mit bestimmter Frequenz umlaufen
und mit Schleifringen verbunden sind, an denen bei Bewegung des Fahrzeugs im vertikalen
magnetischen Erdfeld eine Wechselspannung erhalten wird.
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Bekannt ist eine Einrichtung zur Messung der wahren Geschwindigkeit
eines Fahrzeuges, die wie folgt aufgebaut ist. Auf einer waagerechten Kreisbahn
laufen zwei einander diametral gegenüberliegende Elektroden (elektrostatische Kollektoren)
um. An den Enden eines einem Kreisbahndurchmesser entsprechenden, durch Drehung
um eine durch den Kreisbahnmittelpunkt gehende, zur Ebene der Kreisbahn senkrechte
Achse verstellbaren Trägers sind zwei über einen Gleichstromverstärker mit einem
Anzeigeinstrument verbundene Schleifbürsten angeordnet, mit denen die beiden Elektroden
jeweils nach einem halben Umlauf Kontakt machen, wobei durch die Aufladung der Elektroden
in dem durch die Bewegung der Einrichtung im vertikalen Magnetfeld der Erde erzeugten
elektrischen Feld jedesmal ein Stromstoß abgegeben wird. Die Stromstöße, die alle
die gleiche Richtung haben, sind am stärksten, wenn die Verbindungslinie der Schleifbürsten
parallel zu dem elektrischen Feld bzw. senkrecht zur Bewegungsrichtung steht, und
ihre maximale Stärke dient als Maß für die Größe der wahren Geschwindigkeit des
Fahrzeuges. Die wahre Bewegungsrichtung wird durch Verstellen des Bürstenträgers
und Aufsuchen des Maximums gefunden, welches Verfahren naturgemäß recht ungenau
ist. Bei einer anderen Einrichtung zur Ermittlung der wahren Fahrtgeschwindigkeit
laufen zwei einander diametral gegenüberliegende Elektroden auf einer waagerechten
Kreisbahn um und sind über Schleifringe mit einem Wechselspannungsmeßinstrument
verbunden.
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Die Größe der erzeugten Wechselspannung ist ein Maß für die wahre
Geschwindigkeit. Mit einer ähnlichen Einrichtung soll bei einem Flugzeug die durch
den Wind verursachte Abtrift in der Weise bestimmt werden, daß man das Flugzeug
auf einen Kurs entgegen der Windrichtung bringt, welche der Kursrichtung daran erkannt
wird, daß die wahre Geschwindigkeit einen Kleinstwert annimmt. Die Windgeschwindigkeit
erhält man dann als Differenz der bekannten Fluggeschwindigkeit gegen Luft und der
gemessenen wahren Geschwindigkeit. Dieses Verfahren erscheint
umständlich und ungenau.
Bekannt ist noch eine aus einer teilweise magnetisch abgeschirmten Leiterschleife
bestehende Einrichtung, bei der angeblich durch Bewegung der Schleife im magnetischen
Feld der Erde eine der Geschwindigkeit entsprechende EMK in dem elektrischen Kreis
der Schleife erzeugt und mit einem Spannungsmesser gemessen wird.
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Genaue Überlegung ergibt jedoch, daß diese Einrichtung nicht die beabsichtigte
Wirkungsweise haben kann. Maßnahmen für eine Herabsetzung des Störpegels, die wegen
der Kleinheit der zu messenden Spannungen sehr erwünscht ist, sind bei keiner der
bekannten Einrichtungen vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, durch Zerlegung der wahren Fahrtgeschwindigkeit
in zwei zueinander senkrechte Komponenten eine unmittelbare Anzeige der wahren Fahrtgeschwindigkeit
und der Abtrift, sei es als Kursabweichung oder als Abtriftgeschwindigkeit, zu ermöglichen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer elektrostatischen Maschine
der eingangs angegebenen Art in der Weise, daß ein gemeinsam mit den Elektroden
angetriebener Hilfsgenerator für zwei gegenseitig um 900 phasenverschobene Hilfswechselspannungen
vorgesehen ist, die die gleiche Frequenz wie die bewegungsbedingte Wechselspannung
haben und in bestimmter, gegebenenfalls einstellbarer Phasenbeziehung zum Umlauf
der Elektroden stehen, und daß, zur Ermittlung zweier zueinander senkrechter Komponenten
der Fahrzeugbewegung in von der Phaseneinstellung des Hilfsgenerators abhängigen
Richtungen relativ zur Fahrzeuglängsachse, die bewegungsabhängige Wechselspannung
zusammen mit je einer der Hilfswechselspannungen zwei auf Amplitude und relative
Phase der bewegungsabhängigen Wechselspannung ansprechenden Zweiphasenmeßgeräten
zugeführt wird.
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Die Kombination der bewegungsabhängigen Wechselspannung mit Hilfsspannungen
von gleicher Frequenz, in Verbindung mit der Trägheit üblicher elektrischer Anzeigeinstrumente,
kommt einer Fourieranalyse der von der elektrostatischen Maschine gelieferten Wechselspannung
gleich und hat eine weitgehende Bandbreitenvernngerung und Herabsetzung des Störpegels
zur Folge.
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Unter Benutzung von Vektorbezeichnungen ist für einen Beobachter,
der sich auf einem Fahrzeug befindet, das mit der Geschwindigkeit U relativ zu einem
magnetischen Feld e bewegt wird, ein elektrisches Feld E= [DQ3] vorhanden. Dieses
elektrische Feld kann nur als solches durch seine Induktions- oder Kraftwirkungen
gemessen werden. Der auf einem Fahrzeug, z. B. einem Schiff oder einem Flugzeug,
befindliche Beobachter wird im allgemeinen seinen ungefähren Ort auf der Erde und
damit Stärke und Richtung des magnetischen Erdfeldes kennen. Wegen der an verschiedenen
Punkten der Erdoberfläche verschiedenen Richtung des magnetischen Feldes hat auch
der Vektor des durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugten elektrischen Feldes eine
wechselnde Richtung, die jedoch stets senkrecht zur Bewegungsrichtung ist.
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Bezieht man die Vektoren des magnetischen und elektrischen Feldes
auf ein räumliches rechtwinkliges Koordinatensystem, dessen X- und Y-Achse in der
Horizontalebene liegen, wobei die X-Achse mit der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
bzw. dem Vektor t zusammenfällt und dessen Z-Achse vertikal ist, so gelten für die
Komponenten der Felder folgende Beziehungen: Es = 0, Ey = BZ ztBz, Ez=V1?y, oder
mit Benutzung der Einheitsvektoren i, j, k E=jvBz ivBz+kVBy.
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Da die vertikale magnetische Feldstärke Bz unabhängig von der Bewegungsrichtung
des Fahrzeugs ist, gilt dies auch für E,, die horizontale Komponente des elektrischen
Feldes, die sich daher besonders gut für die Geschwindigkeitsbestimmung nach der
Erfindung eignet. Hinzu kommt, daß die Messung von Ey nicht durch das normale elektrische
Feld der Erde gefälscht werden kann. Da die Richtung der horizontalen elektrischen
Feldstärke stets senkrecht zur Fortbewegungsrichtung ist, kann durch Feststellung
ihrer Lage in bezug auf die Erdoberfläche auch die wahre Bewegungsrichtung bzw.
die durch Abtrift oder Stromversetzung verursachte Kursabweichung ermittelt werden.
Der einzige Nachteil bei der Verwendung der horizontalen elektrischen Feldstärke
zur Geschwindigkeitsbestimmung besteht darin, daß dieses Verfahren in der Nähe des
magnetischen Äquators, wo die Vertikalkomponente der magnetischen Feldstärke Null
ist, nicht anwendbar ist.
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Von anderen Möglichkeiten der Ausnutzung des magnetischen Erdfeldes
zur Geschwindigkeits- bzw.
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Fahrtrichtungsbestimmung seien noch folgende erwähnt: Aus der Vertikalkomponente
der elektrischen Feldstärke in Verbindung mit dem Kurse (in Näherung an Stelle der
wahren Fahrtrichtung) erhält man den Betrag der absoluten Geschwindigkeit, mit Ausnahme
von Kursen parallel zu den magnetischen Meridianen.
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Das Verhältnis von horizontaler zu vertikaler elektrischer Feldstärke
liefert die wahre Fahrtrichtung mit Ausnahme von Kursen parallel zu den magne-
tischen
Breitengraden sowie an den magnetischen Polen und dem magnetischen Äquator.
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Der Gesamtbetrag der elektrischen Feldstärke (in der Ebene senkrecht
zur Fahrtrichtung) liefert in Verbindung mit dem Kurs die Größe der absoluten Geschwindigkeit,
mit Ausnahme von meridianparallelen Kursen am Äquator.
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Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung wird nur
auf die Messung der horizontalen elektrischen Feldstärke Bezug genommen. Die betreffenden
Einrichtungen sind jedoch, mit anderer räumlicher Orientierung, in gleicher Weise
auch zur Bestimmung von wahrer Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung nach den vorstehend
angegebenen Verfahren geeignet.
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Das bei den üblicherweise in Frage kommenden Geschwindigkeiten entstehende
elektrische Feld ist verhältnismäßig klein. Bei einer Stärke der vertikalen Komponente
des magnetischen Erdfeldes von 0,5 Gauß und einer Geschwindigkeit von 1 m/sec ist
die Spannung zwischen zwei in der Horizontalen um 1 m voneinander entfernten Punkten
nur 50 Mikrovolt. Die zur Messung benutzten Geräte können im wesentlichen von zweierlei
Art sein: a) sogenannte Rotations- oder Schwingvoltmeter, bei denen durch periodische
Änderung der gegenseitigen Lage von leitenden Körpern im Felde Wechselspannungen
erzeugt werden. Durch eine kommutatorähnliche Einrichtung kann die Wechselspannung
auch in eine Gleichspannung umgewandelt werden; b) sogenannte statische Voltmeter,
die die auf elektrisch geladene Körper im elektrischen Felde ausgeübten Kräfte anzeigen,
insbesondere in der Form, daß durch wechselnde Aufladung der Körper Schwingungen
angeregt werden. Möglich wäre auch eine Bestimmung der Feldstärke durch Messung
der Ablenkung bewegter Elektronen oder durch Messung des in ionisierter Luft unter
Einwirkung des Feldes fließenden Stromes.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen und durch Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine elektrostatische Maschine zur Messung des
horizontalen elektrischen Feldes mit zwei auf einer Kreisbahn umlaufenden, an den
Enden eines Durchmessers angeordneten leitenden Platten, Fig. 2 eine andere elektrostatische
Maschine mit einer Vielzahl von am Umfang eines Kreises angeordneten, umlaufenden
leitenden Platten, von denen eine Spannung mittels zweier an den Enden eines Durchmessers
angeordnet er Bürsten abgenommen wird.
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Fig. 3 eine in Verbindung mit der Einrichtung nach Fig. 1 zu benutzende
Meßeinrichtung zur Anzeige der absoluten Geschwindigkeit auf der Erdoberfläche nach
Betrag und Richtung, Fig. 4 ein Gerät zur Messung der horizontalen elektrischen
Feldstärke mittels durch wechselnde Aufladung von Ladungsträgern angeregter Schwingungen.
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Fig. 1 zeigt ein Rotationsvoltmeter mit einer senkrechten Achse 2,
die von einem Motor 1 angetrieben wird und an ihrem oberen Ende einen zylindrischen
Isolierkörper 3 trägt. Zwei in den Isolierkörper eingelassene, radiale Metallstangen
4 tragen an ihren Enden zwei einander gegenüberliegende Metallplatten 5 und 6, die
über die Stangen 4, auf dem Isolierkörper 3 angeordnete Schleifringe 7 und Schleifbürsten
8 mit den beiden Eingangsklemmen eines Wechselspannungsverstärkers 9 verbunden sind.
An den Verstärkerausgang ist ein Gleichrichter 10 und ein Anzeigeinstrument 11 angeschlossen.
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Die Wirkungsweise ist folgende. Das Gerät befinde sich auf einem
Fahrzeuge, dessen Geschwindigkeit in waagerechter Ebene durch den Vektor D dargestellt
ist. Durch die Bewegung gegen das Magnetfeld der Erde entsteht ein elektrisches
Feld, das in waagerechter Ebene eine zu D senkrechte Komponente Qv hat. Dieses Feld
induziert auf den Platten 5 und 6 elektrische Ladungen, die sich beim Umlauf der
Platten 5 und 6 auf ihrer in waagerechter Ebene liegenden Kreisbahn ändern und das
Vorzeichen wechseln. Die entstehende Wechselspannung wird dem Eingang des Verstärkers
9 zugeführt, von diesem verstärkt und nach Gleichrichtung in dem Gleichrichter 10
von dem Instrument 11 angezeigt. Bei gegebenen Abmessungen der Anordnung der Platten
5 und 6 ist der Ausschlag des Instrumentes 11 proportional der vertikalen Komponente
des magnetischen Erdfeldes, die bekannt sein muß, und dem Betrage der Fortbewegungsgeschwindigkeit
v. Die Anzeige ist unabhängig von der Richtung der Fortbewegung. Durch die Umlaufbewegung
der Stäbe 4 im vertikalen magnetischen Erdfeld werden in den Stäben konstante elektromotorische
Kräfte erzeugt, die als solche den Verstärker 9 und das Anzeigeinstrument 11 nicht
beeinflussen.
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Die mit der beschriebenen Anordnung erzielbare Meßgenauigkeit hängt
im wesentlichen ab von der von der elektrostatischen Maschine abgebbaren Leistung.
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Diese ist proportional dem Quadrat der elektrischen Feldstärke, dem
Quadrat des Radius des Kreises auf den die Platten 5, 6 umlaufen, der Flächengröße
der Platten 5 und 6, wobei angenommen ist, daß ihre Winkelausdehnung in gewissen
Grenzen bleibt, und der Umlauffrequenz der Platten. An Stelle der Schleifringe 7
und Schleifbürsten 8 können auch kapazitive Stromabnehmer vorgesehen sein. Zwecks
weitgehender Unschädlichmachung der Rauschspannung und Steigerung der Empfindlichkeit
wird der Verstärker 9 zweckmäßig als schmalbandiger Resonanzverstärker für die Frequenz
der erzeugten Wechselspannung, die der Umlauffrequenz der Platten 5, 6 entspricht,
ausgebildet. Auch der die Platten 5, 6 enthaltende Eingangskreis des Verstärkers
kann mit Hilfe einer Selbstinduktion auf Resonanz abgestimmt werden.
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Die Gleichrichtung der Ausgangsspannung des Verstärkers 9 kann statt
mit dem elektrischen Gleichrichter 10 auch durch synchron mit dem Umlauf der Achse
2 betätigte Schalter erfolgen. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Fortbewegungsrichtung
eine im wesentlichen gleichbleibende Lage gegenüber dem Meßgerät hat, wie dies z.
B. bei der Benutzung auf Schiffen oder Flugzeugen der Fall ist. Eine mäßige Kursversetzung
ist ohne Einfluß auf das Meßergebnis.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Meßeinrichtung handelt es sich ebenfalls
um eine elektrostatische Maschine. Eine von einem Motor 15 angetriebene Achse 16
trägt eine Trommel 17 aus Isoliermaterial, die am Umfang mit zur Trommelachse parallelen,
voneinander durch Lücken 19 getrennten Metallstreifen 18 belegt ist. Die beschriebene
Einrichtung ist auf dem Fahrzeug, dessen Bewegungsgeschwindigkeit gemessen werden
soll, mit solcher Orientierung angeordnet, daß die Richtung eines waagerechten Trommeldurchmessers
22 mit der Richtung des durch die Bewegung des Fahrzeugs im vertikalen magnetischen
Erdfeld erzeugten waagerechten elektrischen Feldes Ey übereinstimmt. Im Beispielsfalle
ist zu diesem Zweck die Achse 16 parallel zur Fortbewegungsrichtung D angeordnet.
Es ist leicht einzusehen, daß auch andere Achslagen möglich sind, bei denen die
Achse jedoch in
der durch die Fortbewegungsrichtung gelegten Vertikalebene liegen
muß. An den Enden des genannten Durchmessers 22 sind zwei auf dem Trommelumfang
schleifende Bürsten 20 angeordnet, die über ein empfindliches Gleichstrommeßinstrument
21 miteinander verbunden sind. Beim Umlauf der Trommel erfahren die unter den Schleifbürsten
20 durchlaufenden Metallstreifen 18 eine elektrische Umladung, wodurch in der Verbindungsleitung
zwischen den beiden Bürsten ein Gleichstrom unterhalten wird, der von dem Instrument
21 angezeigt wird. Wie bei dem Gerät nach Fig. 1 ist der Instrumentenausschlag proportional
der vertikalen magnetischen Feldstärke und dem Betrage der Geschwindigkeit der Fortbewegung
des Fahrzeugs. Da der erzeugte Gleichstrom pulsierenden Charakter hat, ist auch
eine Wechselspannungsverstärkung möglich, oder man kann einen mit der Achse 16 umlaufenden
Kommutator zur Umwandlung des Gleichstroms in einen Wechselstrom vorsehen.
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Mit der in Fig. 3 dargestellten Zusatzeinrichtung kann mit der Einrichtung
von Fig. 1 eine unmittelbare Anzeige nicht nur der wahren Fahrgeschwindigkeit, sondern
auch der durch Abtrift oder Stromversetzung verursachten Kurs abweichung erhalten
werden. Wählt man ein rechtwinkliges Koordinatensystem X', Y', Z' so, daß die X'-
und Y'-Achse in waagerechter Ebene liegen und die X'-Achse mit der Fahrzeuglängsachse
zusammenfällt, so gilt die Gleichung II=c»Bz, wobei c eine Konstante bezeichnet
und der mit b richtungsmäßig übereinstimmende Vektor 11 durch seine Größe und seinen
auf die X'-Achse bezogenen Phasenwinkel die bewegungsabhängige Wechselspannung am
Ausgange des Verstärkers 9 angibt, wenn deren Phasenwinkel in bezug auf den Umlauf
der Elektroden oder elektrostatischen Kollektoren 5, 6 so definiert ist, daß er
beim Zusammenfallen von b mit der Fahrzeuglängsachse Null ist. Zerlegt man U in
irgendwelche zwei zueinander senkrechte Komponenten, so entspricht deren Größe der
Größe der gleichliegenden Komponenten von b, wovon bei der Darstellung der wahren
Geschwindigkeit nach Größe und Richtung oder in Form ihrer Komponenten parallel
und senkrecht zur Fahrtrichtung gemäß der Erfindung Gebrauch gemacht wird.
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Die Einrichtung nach Fig. 3 liefert außer einer Anzeige des Betrages
v der absoluten Geschwindigkeit auch eine Anzeige der Abweichung d zwischen wahrer
Fahrtrichtung und Kompaßkurs. Die letztere Anzeige kommt zustande durch Messung
der durch eine Kursabweichung verursachten Änderung der Phasenbeziehung zwischen
der Drehung der Achse 2 (in Fig. 1) und der an den Bürsten 8 erhaltenen Wechselspannung.
Diese oder auch die am Ausgang des Verstärkers 9 erhaltene Wechselspannung wird
den Klemmen 26 zugeführt und steuert zwei Elektronenröhren 27, die die Feldspulen
28 und 42 zweier Zweiphasen-Drehfeldanzeiger 28, 29, 30 und 42, 43; 44 mit Wechselströmen
speisen, die nach Größe und Phase der von dem Gerät nach Fig. 1 gelieferten Wechselspannung
entsprechen. Die um 90° gegen die beiden ersten Feldspulen versetzten zweiten Feldspulen
29 und 43 der beiden Drehfeldanzeiger werden von einem Zweiphasengenerator 33 bis
37 mit Wechselströmen gespeist, die die gleiche Frequenz wie die Ströme der Spulen
28 und 42 haben, gegeneinander um 9010 phasenverschoben sind und, wie noch näher
zu erläutern, in fester Phasenbeziehung zur Drehung der
Achse 2
(in Fig. 1) stehen. Der Zweiphasengenerator 33 bis 37 enthält zwei drehbar gelagerte
Feldspulen mit um 900 versetzten Spulenachsen, deren räumliche Lage durch einen
Stellmotor 32 und ein mit den Feldspulen verbundenes Zahnrad 33 in gewissen Grenzen
verändert werden kann. Vor den Feldspulen läuft ein mittels einer Achse 37 synchron
zur Drehung der Achse 2 (in Fig. 1) angetriebener Permanentmagnet 36 um. Mit dem
Zahnrad 33 bzw. mit den Feldspulen 34, 35 ist ein Zeiger 38 verbunden, der, wie
sich aus dem Nachfolgenden ergibt, an einer Skala die Kursabweichung b anzeigt.
Die Achse 37 ist zu diesem Zweck so mit der Achse 2 gekuppelt, daß bei Fehlen einer
Kursabweichung und bei auf Null stehendem Zeiger 38 die die Spulen 28 und 29 durchfließenden
Ströme gleichphasig sind und die Ströme der Spulen 42 und 43 eine Phasenverschiebung
von 900 haben.
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Bei Gleichphasigkeit der Ströme in den Spulen 28 und 29 wird auf den
zugehörigen Rotor 30 kein Drehmoment ausgeübt, und der Kontakt 31 befindet sich
in Mittelstellung. Bei Auftreten einer Kursabweichung ändert sich die relative Phase
des Stromes der Spule 28, und der Rotor 30 dreht sich im einen oder anderen Sinne.
Dabei steuert er mittels des Kontaktes 31 den Stellmotor 32 so, daß durch Drehung
der Feldspulen 34 und 35 der Strom der Spule 29 gleichphasig wird mit dem der Spule
28 und auch die Ströme der Spulen 42 und 43 wieder eine Phasenverschiebung von 90°
haben. Da die auf der Drehung der Achse 2 bezogene, in Winkelgraden gemessene Phasenverschiebung
des Stromes in der Spule28 übereinstimmt mit der verursachenden Kurs abweichung,
entspricht auch die vom Zeiger 38 angezeigte Drehung der Spulen 34, 35 der jeweiligen
Kursabweichung. Der Rotor 44 ist mit einer Rückstellfeder 45 verbunden und hat einen
Zeiger 46, dessen Auslenkung aus der Nullage das auf den Rotor 44 wirkende Drehmoment
anzeigt. Da der Strom der Spule 42 der absoluten Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportional
ist, während der Strom der Spule 43 konstant ist und eine gleichbleibende Phasendifferenz
von 900 aufweist, ist auch das auf den Rotor 44 wirkende Drehmoment und damit der
Ausschlag des Zeigers 46 ständig proportional der absoluten Geschwindigkeit.
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Verzichtet man auf eine unmittelbare Anzeige der Kursabweichung,
so kann die Einrichtung nach Fig. 3 vereinfacht werden. Für den Rotor 30 ist wie
bei dem Rotor 44 eine Rückstellfeder und ein Zeiger 3t' vorzusehen. Die Einrichtung
zur Verstellung der Spulen 34, 35 fällt fort, und diese werden in geeigneter Lage
festgestellt. Der Zeiger 46 zeigt dann die in Kursrichtung fallende Komponente der
wahren Geschwindigkeit an und der Zeiger 31' die dazu senkrechte Komponente.
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Fig. 4 zeigt eine Einrichtung zur Messung der waagerechten elektrischen
Feldstärke auf einem Fahrzeuge durch elektrostatische Kraftwirkung. An den Enden
eines Isolierstabes 50 mit zur Fortbewegungsrichtung paralleler Achse sind zwei
Metallkugeln 51, 52 angeordnet, die über zwei gleichzeitig zur Aufhängung des Stabes
50 dienende Drähte 53 aufgeladen werden können. Die Auslenkungen des schwingungsfähigen
Systems 50, 51, 52 aus der Ruhelage können z. B. mit Hilfe eines mit dem System
verbundenen Spiegels 55 durch einen Lichtzeiger angezeigt werden.
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Bei Zuführung einer Wechselspannung mit auf die Schwingungsdauer des
Systems abgestimmter Frequenz bei 54 wird das System zu Schwingungen angeregt, deren
durch Dämpfung begrenzte Amplitude ein Maß für die waagerechte elektrische Feldstärke
senkrecht
zur Fortbewegungsrichtung und damit für die absolute Geschwindigkeit des Fahrzeugs
ist.
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Mit senkrecht zur Fortbewegungsrichtung eingestelltem Stab 50 kann
das in Fig. 4 dargestellte System auch in der Weise benutzt werden, daß die Differenz
der Schwingungsdauern für einmal im einen, einmal im anderen Sinne entgegengesetzte
Aufladungen der Kugeln 51, 52 bestimmt wird, die ebenfalls ein Maß für die absolute
Geschwindigkeit abgibt. Wie leicht einzusehen, kann in diesem und ähnlichen Fällen
die Kurs richtung der wahren Fortbewegungsrichtung gleichgesetzt werden, da die
Kurs abweichung im allgemeinen gering und dann praktisch ohne Einfluß auf das Meßergebnis
ist.
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Damit die Messung des durch die Bewegung erzeugten elektrischen Feldes
nicht durch die Induktionswirkung der Aufladung des Fahrzeugs gestört wird, wird
man die Meßeinrichtung in einiger Entfernung von der Hauptmasse des Fahrzeugs, bei
einem Schiff z. B. an der Spitze eines Mastes anordnen. Aus dem gleichen Grunde
ist es unzulässig, die Meßeinrichtung mit einer abschirmenden Metallhülle zu umgeben.
Sieht man ein Schutzgehäuse aus Isolierstoff vor, so wird man dieses zweckmäßig
ständig um eine vertikale Achse rotieren lassen, um die Ansammlung von durch das
elektrische Feld induzierten elektrischen Ladungen auf dem Gehäuse zu verhindern.
Die beschriebenen Meßeinrichtungen sind unempfindlich gegen den Schiffsmagnetismus,
da mitbewegte Kraftlinien kein elektrisches Feld erzeugen.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten elektrostatischen Maschine handelt
es sich um einen Wechselspannungsgenerator mit sehr hohem kapazitivem Innenwiderstand.
Um den inneren Spannungsabfall klein zu halten, empfiehlt es sich, als erste Verstärkerröhre
in dem Verstärker 9 eine Elektrometerröhre vorzusehen.
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Zwecks Ausschaltung der Eingangskapazität des Verstärkers 9 kann man
auch über einen geeignet bemessenen kleinen Kondensator dem Steuergitter der ersten
Röhre eine mit der Gitterspannung im wesentlichen gleichphasige verstärkte Spannung,
z. B. die Anodenspannung der zweiten Verstärkerröhre, zuführen.