DE1237825B - Grenzgeschwindigkeitsanzeigeinstrument - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. α.: GOlp

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 42 ο-15

Nummer: 1237825

Aktenzeichen: B 80761IX b/42 ο

J 237 825 Anmeldetag: l.Märzl965

Auslegetag: 30. März 1967

¹ Grenzgeschwindigkeitsanzeigeinstrument

Die Erfindung betrifft ein Grenzgeschwindigkeits- ——

anzeigeinstrument, und zwar ein warnendes Anzeige- Anmelder:

instrument, das ein Signal abgibt, sobald das das An- -J^_te Bendix Corporation,

zeigeinstrument tragende Fahrzeug eine Maximal- Detroit Mich fV St A)'

geschwindigkeit erreicht, die einem Grenzwert in den 5 '

Sicherheitsbedingungen entspricht. Vertreter:

Die Erfindung geht aus von einem bekannten Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Instrument dieser Art, das aus einem Schalter be- Hamburg 36, Neuer Wall 41

steht, der betätigt wird, sobald entweder eine vor-

bestimmte aerodynamische Geschwindigkeit oder eine io - Als Erfinder benannt:

vorbestimmte Mach-Zahl erreicht wird, abhängig da- Richard William Hradek,

von, welcher dieser Grenzwerte zuerst erreicht wird. Davenport, la. (V. St. A.)

Das bekannte Instrument enthält eine auf den sta- '

tischen Druck der Atmosphäre ansprechende und Beanspruchte Priorität:

sich entsprechend den Veränderungen des Umge- 15 V. St. v. Amerika vom 2. März 1964 (348 402)

bungsdruckes verformende Druckmeßdose; eine auf

den dynamischen Druck ansprechende und sich ent- _

sprechend den Änderungen der aerodynamischen Ge- *

schwindigkeit deformierende Druckmeßdose; einen sprechendes Element, vorzugsweise eine Druckmeßersten Kontakt, der von der Druckmeßdose getragen 20 dose, die bei auf Änderungen des Gesamtdruckes wird, die auf den dynamischen Druck anspricht; und/oder des statischen Druckes zurückgehenden einen festen zweiten Kontakt im Wege des beweg- Druckänderungen eine Verschiebung erzeugt; einen liehen Kontaktes, der diesen berührt, sobald der vor- beweglichen Kontakt, der von den genannten, auf den bestimmte Wert der aerodynamischen Geschwindig- statischen Druck und auf den Differentialdruck ankeit erreicht ist, und einen von der auf den sta- 25 sprechenden Elementen getragen wird, und einen tischen Druck ansprechenden Druckmeßdose getra- zweiten Kontakt, der im Weg des genannten beweggenen dritten Kontakt, der im Wege des Kontaktes liehen Kontaktes liegt und mit ihm in Kontakt tritt, liegt, der von der auf den dynamischen Druck an- wenn eine vorbestimmte Maximalgeschwindigkeit des sprechenden Druckmeßdose getragen wird und der in Geschwindigkeitsplanes erreicht ist. Die Erfindung ist Richtung des genannten ersten Kontaktes verschieb- 30 dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt eine bar ist und diesen berührt, sobald die vorbestimmte Betätigungsfläche hat, die eine Auswahl von GeMach-Zahl erreicht ist. schwindigkeitsbestimmungen umfaßt, die den ge-

Die Anwendbarkeit eines solchen Instrumentes ist nannten Geschwindigkeitsplan definieren,
begrenzt, da es nur für eine aerodynamische Ge- Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erschwindigkeit und für eine Mach-Zahl funktioniert. 35 findung umfaßt der zweite Kontakt mindestens eine Da jedoch die aerodynamische Geschwindigkeit und Kurvenscheibe. Die Lage des zweiten Kontaktes kann die Mach-Zahl, die eine Maschine innerhalb des weiter in bezug auf den beweglichen Kontakt ver-Flugsicherheitsbereiches erreichen kann, sich mit der stellt werden, um den Geschwindigkeitsplan zu verHöhe ändert, muß nicht nur jeweils ein einzelner ändern.

dieser beiden Werte, sondern eine Mehrzahl von 40 Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ihnen berücksichtigbar sein. umfaßt der zweite Kontakt mindestens zwei KurvenDer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein scheiben, wobei die verstellbare Kombination ihrer Instrument der genannten Art zu schaffen, das die Kurvenflächen den Geschwindigkeitsplan bestimmt, obengenannte Bedingung erfüllt. Weiter kann der bewegliche Kontakt Mittel, vor-Die Aufgabe ist gelöst durch ein elektrisches 45 zugsweise eine Feder, umfassen, um seine Lage einInstrument, das bei einer vorbestimmten Maximal- zustellen und den Grad der Trennung von dem geschwindigkeit eines Geschwindigkeitsplans betätigt zweiten Kontakt unabhängig von dem Umgebungswird, enthaltend: ein auf den statischen Druck an- druck und der Luftgeschwindigkeit und dadurch den sprechendes Element, vorzugsweise eine Druckmeß- Geschwindigkeitsplan zu verändern,
dose, die bei auf Änderungen im Umgebungsdruck 50 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich zurückgehenden Druckänderungen eine Verschie- aus der folgenden Beschreibung, die sich auf die beng erzeugt; ein auf den Differentialdruck an- Zeichnung bezieht. In dieser zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Instrumentes gemäß der Erfindung und

Fig. 2 ein Diagramm, das eine Geschwindigkeitsgrenze für ein Luftfahrzeug als Funktion der aerodynamischen Geschwindigkeit und der Höhe darstellt.

In dem in F i g. 2 dargestellten Diagramm sind der Gesamtdruck PT über der Abszisse und der statische Druck PS über der Ordinate jeweils in Atmosphären aufgetragen. Um die Wirkungsweise des Instrumentes gemäß der Erfindung verständlich und den mit ihm erreichten technischen Fortschritt besonders deutlich zu machen, ist in das Diagramm eine Sicherheits-Geschwindigkeitsgrenze mit vollausgezogenem Strich eingetragen. Diese Kurve ist durch die Höhe als Funktion der aerodynamischen Geschwindigkeit Vi bestimmt. Die Höhe ist in Kilometern über der Ordinate aufgetragen, während die aerodynamische Geschwindigkeit in Knoten über der Abszisse aufgetragen ist. Die maximalen Sicherheitswerte für die ao Mach-Zahl und die aerodynamische Geschwindigkeit ist ausgewählt, um ein konkretes Beispiel für einen bestimmten Flugzeugtyp zu beschreiben. Hierin ist jedoch keine Beschränkung des Erfindungsgedankens zu sehen.

Die die Grenzwerte des Sicherheitsbereiches für die Geschwindigkeit darstellende ausgezogene Kurve setzt sich aus drei Teilen zusammen. Diese Kurve stellt die zulässigen Maximalwerte für die aerodynamische Geschwindigkeit Vi für verschiedene Höhen dar. Diese Werte sind durch die Kenngrößen des Flugzeuges bestimmt. Die drei Teile der zusammengesetzten Kurve sind: die äquivalente aerodynamische Geschwindigkeit Ve von 350 Knoten; die zwischen 0,85 M bei einer Höhe von etwa 8 km bis 0,80 M bei einer Höhe von etwa 12 km veränderliche Mach-ZahlMv und die feste Mach-Zahl Mk von 0,80 M. Die ausgezogenen Teile dieser drei Kurven bilden die als Beispiel gewählte Geschwindigkeitsgrenze. Hieraus folgt, daß für das hier betrachtete Flugzeug die Geschwindigkeit begrenzt wird, für Flüge bis 8 km Höhe durch die aerodynamische Geschwindigkeit Ve von 350 Knoten, für Flüge in Höhen zwischen 8 km und 12 km durch die zwischen 0,85 und 0,80 M veränderliche Mach-Zahl Mv, die in dem Diagramm durch eine gerade Linie dargestellt ist, und für Flüge in Höhen oberhalb von 12 km durch die konstante Mach-Zahl Mk von 0,80 M. Damit steigt in bezug auf die angezeigte aerodynamische Geschwindigkeit Vi die Grenze in einem variablen Verhältnis bis zu einer Höhe von 8 km in Verbindung mit der äquivalenten aerodynamischen Geschwindigkeit Ve, nimmt dann ab in linearem Verhältnis bis zu einer Höhe von 12 km in Verbindung mit einer veränderlichen Mach-Zahl Mv und nimmt dann ab für Höhen oberhalb von 12 km in veränderlichem Verhältnis in Verbindung mit einer konstanten Mach-Zahl Mk.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Instrumentes gemäß der Erfindung, das ein Signal abgibt, sobald ein Geschwindigkeitswert der Geschwindigkeits-Sicherheitsgrenze, die durch die ausgezogene Kurve in Fig. 2 definiert ist, erreicht wird. Wie aus der folgenden Beschreibung des Instrumentes deutlich werden wird, kann es so eingestellt werden, daß es in Verbindung mit einer beliebigen voreinstellbaren Geschwindigkeits - Sicherheitsgrenze arbeitet.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Instrument ein geschlossenes Gehäuse 12. das mit zwei Eingangsöffnungen 14,16 versehen ist. Durch die Eingangsöffnung 14 ist das Innere des sonst luftdicht abgeschlossenen Gehäuses 12 mit der Außenluft verbunden, so daß im Inneren des Gehäuses der Druck der das Gehäuse umgebenden Luft herrscht. Die dem Gesamtdruck zugeordnete Eingangsöffnung 16 ist außerhalb des Gehäuses mit einem als Quelle für den Gesamtdruck dienenden Pitot-Rohr verbunden. Innerhalb des Gehäuses steht diese öffnung 16 über ein Rohr 22 mit dem Inneren eines druckempfindlichen Elementes 18 in Verbindung, das über einen Träger 20 an einer Innenwand des Gehäuses 12 befestigt ist. Eine Wand des druckempfindlichen Elementes 18, z. B. einer Druckmeßdose, ist in seinen Bewegungen frei und bewegt sich entsprechend den Veränderungen der Differenz zwischen dem Gesamtdruck und dem statischen Druck.

Ein zweites druckempfindliches Element, wie z. B. eine evakuierte und luftdicht verschlossene Druckmeßdose, ist mit einer seiner Flächen über einen Träger 26 an der Innenwand des Gehäuses 12 befestigt. Die zweite Fläche der Druckmeßdose ist frei beweglich und bewegt sich entsprechend den Veränderungen des statischen Druckes.

Die druckempfindlichen Elemente können beliebig ausgebildet sein, so können sie z. B. die Form eines Diaphragmas oder eines Balgens haben.

Vorteilhafterweise sind die freien Flächen der druckempfindlichen Elemente 18 und 24 mit verstellbaren mechanischen Transmissionen 28 und 30 verbunden, die eine beliebige bekannte Form, z. B. die eines Gestänges haben. Mit den freien Enden der Gestänge 28 und 30 ist ein beweglicher Kontakt 32 verbunden. Im Inneren des Kontaktes 32 ist ein Kontaktnocken 34 angeordnet, der durch eine öffnung in einer der Wände des Kontaktes hindurchtritt und mit Hilfe einer Druckfeder 36 in geschlossener Stellung gehalten wird. Auf der Bahn des beweglichen Kontaktes 32 ist ein fester Kontakt 38 an dem Gehäuse 12 befestigt.

Der feste Kontakt 38 umfaßt zwei Kurvenscheiben 40 und 42 mit begrenzten Kurvenflächen 44 und 46. Die Kurvenscheiben 40 und 42 werden im Inneren des Gehäuses 12 durch einen flexiblen Arm 48 in fester Lage gehalten. Ein Ende des Armes 48 ist in der Wand des Gehäuses befestigt, während das andere Ende mit einer Schraube 50 an einer Platte 52 befestigt ist. Die Lage der Kurvenscheiben 40 und 42 ist veränderbar. Die Lage ihrer Kurvenflächen 44 und 46 in bezug auf den beweglichen Kontakt 32 bestimmt die Sicherheits-Geschwindigkeitsgrenze des Instrumentes. Folglich kann der Verlauf der Geschwindigkeits-Sicherheitsgrenze durch Verändern der Lage der Kurvenscheiben 40 und 42 oder durch Ersetzen dieser Kurvenscheiben durch andere, die einen anderen Kurvenverlauf haben, verändert werden. Selbstverständlich können auch, ohne von der Erfindung abzuweichen, die Kurvenscheiben 40 und 42 durch eine einzige Kurvenscheibe oder durch mehr als zwei Kurvenscheiben ersetzt werden.

Sobald der bewegliche Kontakt 32 den festen Kontakt 38 berührt, wird ein elektrischer Stromkreis geschlossen und ein Relais 54 erregt. Der Stromkreis wird gebildet durch einen Leiter 56, den Kontakt 32, den Kontakt 38 und einen Leiter 58. Das Relais 54 ist mit einem geeigneten elektrischen Empfänger 60

Claims (5)

verbunden, der seinerseits eine nicht näher dargestellte Alarmeinrichtung betätigt. Das Instrument arbeitet wie folgt: Vor dem Start des Flugzeuges werden der bewegliche Kontakt 32 und der feste Kontakt 38, jeder auf seiner Seite, eingestellt. Sobald das Flugzeug eine Höhe und eine angezeigte Geschwindigkeit Vi erreicht hat, die einem Punkt links der in Fig. 2 durch die ausgezogene Linie dargestellten Sicherheits-Geschwindigkeitsgrenze entsprechen, bleiben die beiden Kontakte von- ίο einander entfernt. Sobald der den beiden genannten Fluggrößen entsprechende Punkt nach rechts über die genannte Kurve in dem Diagramm der Fig. 2 hinaustritt, berühren sich die beiden Kontakte 32 und 38, der Stromkreis schließt sich, das Relais 54 wird erregt, und dem Piloten wird durch ein Signal angezeigt, daß das Flugzeug die Sicherheits-Geschwindigkeitsgrenze überschritten hat. Der Punkt, in dem der Nocken 34 des beweglichen Kontaktes 32 in Kontakt mit den Kurvenflächen der Kurvenscheiben 44 und 46 tritt, hängt von den augenblicklichen Kenngrößen des Fluges, d. h. von Höhe und Geschwindigkeit ab. Dadurch, daß die Lage des Kontaktes 32 über die beiden rechtwinklig zueinander wirkenden Gestänge 28 und 30 gesteuert wird, kann der Nocken 34 einen ganzen Teil der Fläche überstreichen. In der Praxis gebraucht man verschiedene Definitionen der Geschwindigkeit, um die Geschwindigkeit eines Flugzeuges auszudrücken. Man gebraucht z. B.: die angezeigte aerodynamische Geschwindigkeit Vi; die wirkliche aerodynamische Geschwindigkeit Vt; die äquivalente aerodynamische Geschwindigkeit Ve und die Mach-Zahl. Jede dieser Bezeichnungen kann außerdem verwendet werden, um die maximal zulässige oder Sicherheits-Geschwindigkeit eines Flugzeuges zu bezeichnen. Das Instrument gemäß der Erfindung weist den Vorteil auf, daß es gestattet, diese verschiedenen Definitionen der Geschwindigkeit in einer Sicherheits-Geschwindigkeitsgrenze zusammenzufassen, die für ein bestimmtes Flugzeug die Grenzen angibt, innerhalb derer mit hinreichender Sicherheit geflogen werden kann. Patentansprüche: ^

1. Elektrisches Instrument, das bei einer vorbestimmten Maximalgeschwindigkeit eines Ge-

schwindigkeitsplans betätigt wird, enthaltend: ein auf den statischen Druck ansprechendes Element, vorzugsweise eine Druckmeßdose, die bei auf Änderungen im Umgebungsdruck zurückgehenden Druckänderungen eine Verschiebung erzeugt; ein auf den Differentialdruck ansprechendes Element, vorzugsweise eine Druckmeßdose, die bei auf Änderungen des Gesamtdruckes und/oder des statischen Druckes zurückgehenden Druckänderungen eine Verschiebung erzeugt; einen beweglichen Kontakt, der von den genannten, auf den statischen Druck und auf den Differentialdruck ansprechenden Elementen getragen wird, und einen zweiten Kontakt, der im Weg des genannten beweglichen Kontaktes liegt und mit ihm in Kontakt tritt, wenn eine vorbestimmte Maximalgeschwindigkeit des Geschwindigkeitsplans erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt (38) eine Betätigungsfläche (44, 46) hat, die eine Auswahl von Geschwindigkeitsbestimmungen umfaßt, die den genannten Geschwindigkeitsplan definieren.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt (38) mindestens eine Kurvenscheibe (40,42) umfaßt.

3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des zweiten Kontaktes (38) in bezug auf den beweglichen Kontakt (34) verstellt (38, 50, 52) werden kann, um den Geschwindigkeitsplan zu verändern.

4. Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt (38) mindestens zwei Kurvenscheiben (40,42) umfaßt, wobei die verstellbare Kombination ihrer Kurvenflächen (44,46) den Geschwindigkeitsplan bestimmt.

5. Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (34) Mittel, vorzugsweise eine Feder (36), umfaßt, um seihe Lage einzustellen und den Grad der Trennung von dem zweiten Kontakt (38) unabhängig von dem Umgebungsdruck und der Luftgeschwindigkeit und dadurch den Geschwindigkeitsplan zu ändern.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA-Patentschrift Nr. 2972028.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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