DE426909C

DE426909C - Measuring device for the stabilization of aircraft

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Publication number: DE426909C
Application number: DEB114753D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1926-03-20

Description

meßvorrichtung zur Stabilisierung von Flugzeugen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zur Stabilisierung von Flugzeugen, bei welcher die der eigentlichen Steuertechnik (»innere Navigation«) dienenden Meßgeräte nicht nur in zweckmäßiger Weise äußerlich vereinigt, sondern auch in ihrem inneren Aufbau einander organisch angepaßt sind.measuring device for the stabilization of aircraft. The invention relates on a measuring device for the stabilization of aircraft, in which the The actual control technology ("inner navigation") is not only used for measuring devices Combined in an expedient manner externally, but also in their internal structure are organically adapted to each other.

Die Meßvorrichtung besteht in der auf einem einheitlichen Meßverfahren beruhenden Zusammenfassung eines Fahrtwindmessers, der die für die Sicherung der Schwebefähigkeit des Flugzeuges wichtige Kenntnis der jeweiligen relativen Fluggeschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft vermittelt, und eines Kurvenneigungsmessers, der den Gleichgewichtszustand des Flugzeuges beim Fliegen in der Kurve sowie die richtige Kurshaltung (Geradflug) beim Fliegen in der Nacht, im Nebel oder in einer Wolke zu kontrollieren gestattet.The measuring device is based on a uniform measuring method based summary of an airstream meter, which is necessary for securing the Hoverability of the aircraft important knowledge of the respective relative airspeed to the surrounding air, and a curve inclinometer, which the The state of equilibrium of the aircraft when flying in a curve as well as the correct one Course attitude (straight flight) when flying at night, in fog or in a cloud allowed to control.

Die Erfindung beseitigt in einfacher und zweckmäßiger Weise die Schwierigkeiten, welche sich der Ausrüstung des Flugzeuges mit geeigneten Instrumenten der vorgenannten Art bisher entgegenstellten.The invention eliminates in a simple and expedient manner the difficulties which is the equipment of the aircraft with suitable instruments of the aforementioned Kind so far opposed.

Ein wesentlicher Vorzug der neuen Vorrichtung besteht in ihrer durch das zur Anwendung gelangende Meßverfahren bedingten hohen Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit sowie darin, daß sie im Gegensatz zu der sehr schwierigen Beobachtungsweise der bisher verwendeten Instrumente die Aufmerksamkeit des Flugzeugführers nur in geringem Maße in Anspruch nimmt.A major advantage of the new device is its through the applied measuring method required high reliability and operational safety as well as the fact that it is in contrast to the very difficult way of observing the so far instruments used little attention of the pilot Measures.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß zwei Wechselstromkreise, welche durch zwei zu beiden Seiten des Flugzeugrumpfes angeordnete Windmesser (z. B. Schalenkreuze) beeinflußt werden, auf Meßsysteme wirken, von denen das eine zur Bestimmung der Fahrtgeschwindigkeit die Summe, das andere zur Bestimmung der Kurvenneigung die Differenz der Wechselströme mißt. ,' Diese Anordnung hat in bezug auf den Fahrtwindmesser die Wirkung, daß derselbe nicht nur beim Fluge in gerader Richtung, sondern auch in. der Kurve die ielative Fluggeschwindigkeit (Eigengeschwindigkeit) richtig, d. h. auf die Mitte des Flugzeuges bezogen, zur Anzeige bringt. Beim Kurvenneigungsmesser ist die Wirkungsweise eine solche, daß er nur die Differenz der an den beiden Enden des Tragdecks herrschenden Fluggeschwindigkeit mißt, so daß beim Geradeausflug gar keiner, beim Fliegen in der Kurve dagegen ein um so größerer Zeigerausschlag entsteht, je kleiner der Kurvenradius ist. Bildet man den Zeiger des Kurvenneigungsmessers als Doppelzeiger aus und läßt denselben gleichzeitig auf einer besonderen Skala spielen, auf der sich noch ein zweiter Zeiger bewegt, der in bekannter Weise durch ein mit Dämpfung versehenes Pendel eingestellt wird, so kann dem Flugzeugführer in sinnfälliger Weise vor Augen geführt werden, ob das Flugzeug in wagerechter Lage geradeaus fliegt oder ob es »hängt« bzw. ob es beim Beschreiben einer Kurve »richtig in der Kurve liegt«. Letzteres kann der Flugzeugführer daran erkennen, daß, wenn der Kurvenzeiger eine Kurve anzeigt, der Neigungszeiger unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft seine Nullstellung unverändert beibehält, während er bei falscher Schräglage des Flugzeuges einen entsprechenden Ausschlag erfährt. An Stelle des Pendels kann natürlich auch eine geeignete Libelle o. dgl. verwendet werden.The invention is characterized in that two alternating current circuits, which by two anemometers arranged on both sides of the aircraft fuselage (e.g. B. cup crosses) are influenced, act on measuring systems, one of which for Determination of the driving speed the sum, the other to determine the inclination of the curve measures the difference between the alternating currents. 'This arrangement has with respect to the airspeed meter the effect that the same not only when flying in a straight direction, but also in. the curve the ielative airspeed (airspeed) is correct, d. H. based on the center of the aircraft, displays. With the curve inclinometer the mode of action is such that it is only the difference between the two ends of the supporting deck measures the prevailing airspeed, so that even when flying straight ahead none, when flying in a curve, on the other hand, the pointer deflects all the more, the smaller the curve radius is. One forms the pointer of the curve inclinometer as a double pointer and at the same time leaves it on a special scale play on which a second pointer moves in a known way a pendulum provided with damping is set, so the pilot can clearly demonstrated whether the aircraft is in a horizontal position flies straight ahead or whether it »hangs« or whether it is »correct when describing a curve lies in the curve «. The pilot can recognize the latter by the fact that, if the curve pointer shows a curve, the inclination pointer under the influence of centrifugal force maintains its zero position unchanged, while if the Aircraft experiences a corresponding rash. Instead of the pendulum, of course a suitable vial or the like can also be used.

Der Umstand, daß die verschiedenen Meßfunktionen des neuen Instruments einheitlich auf Wechselstrommessungen zurückgeführt werden, gestattet, das Instrument in bekannter Weise mit einfachen, auf dem Resonanzprinzip beruhenden Kontrollvorrichtungen auszurüsten, mit deren Hilfe jederzeit die Richtigkeit der Zeigerangaben zuverlässig nachgeprüft und erforderlichenfalls berichtigt werden können. Hierdurch gewinnt das-gesamte Instrument weiterhin erheblich an Wert, da es für den Führer ungemein wichtig ist, über Instrumente zu verfügen, auf die er sich voll und ganz verlassen darf.The fact that the various measuring functions of the new instrument be consistently traced back to AC measurements, the instrument allows in a known manner with simple control devices based on the resonance principle to equip, with the help of which the correctness of the pointer information is reliable at all times can be checked and corrected if necessary. Through this wins The whole instrument continues to add significantly in value as it is immensely for the leader the important thing is to have tools that you can fully rely on allowed.

Die Wechselstrommessung wird bei Anwendung rotierender Windmesser (Schalenkreuze o. dgl.) zweckmäßig in der Weise bewirkt, daß in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Windmesser Wechselströme - zweckmäßig mittlerer Frequenz - erzeugt werden, welche in an sich bekannter Weise über zwei in den Stromkreis eines aus einem Hitzdrahtgerät oder Elektrodynamometer o. dgl. bestehenden Differentialstrommessers eingeschaltete Wechselstromwiderstände geführt werden, die verschiedenes Verhalten gegen eine Änderung der Stromwechselzahl zeigen. - Die Wechselstromwiderstände können aus einem Ohmschen Widerstand, einer Selbstinstruktionsspule oder einem Kondensator bestehen und werden zweckmäßig in Nebeneinanderschaltung in denWechselstromkreis gelegt. Bei Anwendung eines Hitzdrahtstrommessers führen die beiden Stromzweige über zwei Hitzdrähte, . deren Längenausdehnung zweckmäßig auf einen gemeinsamen Zeiger übertragen wird. Bei Anwendung eines Dynamometers führen die beiden Stromkreise über zwei rechtwinklig zueinander angeordnete feste Spulen, deren vom Wechselstrom- erregte magnetische Felder auf einem Kurzschlußanker ein solches Drehmoment ausüben, daß die Feldwirkung auf ihm einen kleinsten Wert annimmt.The alternating current measurement is made when using rotating anemometers (Cup crosses o. The like.) Expediently effected in such a way that depending on the speed of rotation of the anemometer alternating currents - appropriately medium Frequency - which are generated in a manner known per se via two in the circuit a differential current meter consisting of a hot wire device or electrodynamometer or the like switched on alternating current resistors, which behave differently show against a change in the number of current changes. - The alternating current resistances can from an ohmic resistor, a self-instruction coil or a capacitor exist and are expediently connected in parallel in the AC circuit placed. When using a hot wire ammeter, the two current branches lead via two hot wires,. their linear expansion expediently on a common Pointer is transferred. When using a dynamometer, the two circuits lead via two fixed coils arranged at right angles to each other, whose alternating current excited magnetic fields exert such a torque on a short-circuit armature, that the field effect on him assumes the smallest value.

Statt des Hitzdraht- oder dynamometrischen Wechselstrommessers kann - bei Niederfrequenz - auch ein Weicheisen mstrument oder ein auf dem Prinzip der Drehfeldinstrumente beruhender Wechselstrommesser oder sonst ein für den vorliegenden Zweckgeeignetes Wechselstrominstrument als Anzeigeinstrument verwendet werden. Wesentlich für die Anwendung magnetischer Meßanordnungen ist, daß der zugeführte Wechselstrom mit Hilfe verschiedener Wechselstromwiderstände in zwei verschieden starke Teilströme zerlegt wird, welche mittels zweier Meßspulen auf ein, gemeinsames Meßorgan (Kurzschlußanker, Weicheisenkern u. dgl.) ein. von der Periodenzahl des Wechselstromes abhängiges Drehmoment ausüben.Instead of the hot wire or dynamometric alternating current meter, - at low frequency - also a soft iron mstrument or one based on the principle of Alternating current meter based on rotating field instruments or another one for the present one Appropriate alternating current instrument can be used as a display instrument. Essential for the application of magnetic measuring arrangements is that the supplied alternating current with the help of different alternating current resistances into two differently strong partial currents is disassembled, which by means of two measuring coils on a common measuring element (short-circuit armature, Soft iron core and the like). depending on the number of periods of the alternating current Apply torque.

Als Wechselstromerzeuger kann z. B. eine aus dünnen Weicheisenblechen zusammengesetzte gezahnte Scheibe diiQnen, welche vor den Polen eines permanenten oder elektrisch erregten Magneten rotiert- und dadurch in einer den Magneten umgebenden Drahtwicklung Wechselströme induziert, deren Frequenz gleich der Anzahl der in der Sekunde vor den Magnetpolen vorbeigeführten Zähne ist.As an alternator, for. B. one made of thin soft iron sheets compound toothed disc diiQnen, which in front of the poles of a permanent or electrically excited magnet rotates - and thereby in a surrounding the magnet Wire winding induces alternating currents whose frequency is equal to the number of in the Second before the magnetic poles is passed teeth.

In der Zeichnung sind einige AusführcmgsbeispieIe der Erfindung dargestellt.Some embodiments of the invention are shown in the drawing.

Abb. = zeigt das dem Instrument zugrunde liegende Meßprinzip in einer für die praktische Anwendung besonders geeigneten Ausführungsform: -Z ist -die auf der Welle -des Schalenkreuzes o: -dgl. anzubringende gezahnte Eisenscheibe, welche zur Vermeidung von Remanenz und Wirbelstromverlusten aus dünnen; voneinander isolierten Weicheisenblechen zusammengesetzt ist.Fig. = Shows the measuring principle on which the instrument is based in one Embodiment particularly suitable for practical use: -Z is -the on the wave of the shell cross o: -dgl. Toothed iron disk to be attached, which to avoid remanence and eddy current losses from thin; isolated from each other Soft iron sheets is composed.

Die Scheibe Z rotiert vor den Polen eines permanenten Magneten M, in dessen Spulen S,. und S2 Wechselströme induziert werden. _ An Stelle eines permanenten Magneten kann auch ein Elektromagnet verwendet werden, dessen Kern in gleicher Weise wie die Scheibe Z aus dünnen Eisenblechen, zusammengesetzt sein muß: In der Erregrwicklung des - Elektrnmagneten dürfen keine Wechselströme induziert werden, welche die Erregung ,schwächen: ' Man muß daher in, den Stromkreis der Erregerspule eine passende Doppelspuie einschalten; _ welche das Entstehen von Wechselströmen ein -dieser Spule verhindert.The disk Z rotates in front of the poles of a permanent magnet M, in its coils S ,. and S2 alternating currents are induced. _ Instead of a permanent one Magnets can also be used as an electromagnet, whose core works in the same way as the disk Z must be composed of thin iron sheets: in the excitation winding des - Electrnmagneten, no alternating currents may be induced, which would cause the excitation 'Weaken:' One must therefore have a suitable double coil in the circuit of the excitation coil turn on; _ which prevents the occurrence of alternating currents in this coil.

Der in den Spulen .S1 und S2 induzierte Wech= selstrom wird in den Punkten a1 und b"'# in zwei Teilströme -zerlegt; von- denen der eie tfbet einen induktionsfreien: Widerstand W.-.der- andere über eine Selbstinduktionsspule L gefi r wird. Als Wechselstrommesser dient- ein Elektrodynarnometer mit zwei:--rechtwinklig zueinander angeordneten festen Spulen g1 und R-; in dessen Mitte als Kurzschlußänker ein Ähtminiumring A1 drehbar gelagert ist.. - Die beiden Richtspulen R, und R, liegen -- in je einem' der beiden über -die WeehseIstromwiderstände W und L führenden Zweige des Wechselstronrnes. Da sicli nun die beiden -Widerstände W und L, in verschiedener Weise mit vier Wechselzahl ändern, -so ändert sich dementsprechend auch das Verhältnis -der die Spulen f21 und_RZ durchfließenden Teilwechselströme mit der WechselzahL Das von den beiden Richtspulen R und IZx erzeugte magnetische Feld -zwingt daher den Kurzschlußanker A1 -bei verschiedenen Wechselzahlen verschiedene Lagen - einzunehmen. Der - mit einem - Zeiger Z1 versehene Anker A1 wird -sich also unter denn Einfluß der Richtspulen stets so einzustellen suchen, daß die Feldwirkung auf ihn einen kleinster, - Wert annimmt.. Da nun die Periodenzahl des Wechselstromes eine Funktion der -Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe Z ist-, kann das Dynamometer in dieser Schaltung als Geschwindig keitsmesser dienen.The alternating current induced in coils .S1 and S2 is split into two partial currents at points a1 and b "'#; The alternating current meter is an electrodynarnometer with two: - fixed coils g1 and R, arranged at right angles to one another; in the middle of which an ethminium ring A1 is rotatably mounted as a short-circuit armature j e a 'of the two over -the WeehseIstromwiderstände W and L leading branches of Wechselstronrnes. Sicli Since now the two resistors W and L, change in different ways with four turnover number, -SO accordingly the ratio -the the coils changes f21 and_RZ through partial alternating currents with the alternation number The magnetic field generated by the two directional coils R and IZx -forces the short-circuit armature A1 - with different alternation numbers - to assume different positions he - with a - pointer Z1 provided armature A1 will always try to adjust itself under the influence of the directional coils so that the field effect on it assumes a smallest value Z is , the dynamometer can serve as a speed meter in this circuit.

In ähnlicher Weise wie ein Dvnämometer kann -auch ein Iützdralitinstrument verwendet werden,, Äbb. 2' zeigt -'ein derartiges ,Ausfüh-°rungsbeispiel. Als Wechselstromwiderstände dienen ein Ohmscher Widerstand W1 und ein Kondensator C. Die beiden -- parallel geschalteten - Stromwege führen außer über diese Widerstände über je einen Hitzdraht dl und d.. Die beiden Hitzdrähte sind so bemessen; -dall. sie-.bei gleichen..Stromatärken._in den-- bsiden- Stromzweigen- gleich6Läiigenaüs= dehnengen erleiden. In: - diesem. Falle bleibt infolge der Wirkung der Feder f 1 der Hebel h unbeweglich. Erst wenn einer der beiden Hitz= drahte infolge verschiedener Stromstärke in den beiden Stromzweigen eine größere Längenausdehnung als der andere erfährt, tritt eine --entsprechende Drehung des Hebels h ein, welche vermittels des Spannfadens s1, des Schleifenfadens s2 und der Gegenfeder f 2 auf dem Zeiger Z2. übertragen wird. Eine derartige Wirkung wird infolge des verschiedenen Verhaltens der beiden Wechselwiderstände gegen eine Adereng der Periodenzahl eintreten, so oft sich die Periodenzahl ändert, und zwar wird bei wachsender Frequenz. der Hitzdraht d2 sich verhältnismäßig immer mehr als der Hitzdrahtdk ausdehnen bzw. verlängern, weil der ihn erwärmende Strom infolge des mit. zunehmender Wechselzahl immer kleiner werdenden Widerstandes des Kondensators C stärker wird. An Stelle des Kondensators C kann natürlich auch eine Selbstinduktionsspule treten. In diesem Fä)le wird sich jedoch nicht der Hitzdraht d2, sondern `der Hitzdraht dl bei zunehmender Periodenzahl stärker als der andere ausdehnen, weil der Widerstand der Selbstinduktionsspule bekanntlich mit der Frequenz des Wechselstromes wächst.In a similar way to a demometer, an Iützdralitinstrument can can be used, Fig. 2 'shows -' such an exemplary embodiment. As alternating current resistors serve an ohmic resistor W1 and a capacitor C. The two - in parallel Switched - current paths lead through these resistors via a hot wire each dl and d .. The two hot wires are sized like this; -dall. they-.at equal..Stromatärken._in the-- bsiden- stream branches- equal6Läiigenaüs = stretch suffer. In this. Case remains the lever due to the action of the spring f 1 h immobile. Only when one of the two hot wires due to different amperage in the two branches of the current experiences a greater linear expansion than the other, a corresponding rotation of the lever h occurs, which is effected by means of the tensioning thread s1, the loop thread s2 and the counter spring f 2 on the pointer Z2. transfer will. Such an effect is due to the different behavior of the two Alternating resistances occur against a narrowing of the number of periods, as often as the The number of periods changes, and that becomes with increasing frequency. the hot wire d2 itself always relatively more than the hot wire expand or lengthen because of the warming him current as a result of with. with an increasing number of changes becoming smaller and smaller Resistance of the capacitor C becomes stronger. Instead of the capacitor C. Of course, a self-induction coil can also be used. In this case, however, it will work not the hot wire d2, but `the hot wire dl stronger with increasing number of periods than the other because the resistance of the self-inductor is known to expand grows with the frequency of the alternating current.

In Abb. 3 ist noch eine auf Resonanzwirkung beruhende Kontrolleinrichtung veranschaulicht, mit deren Hilfe -die Angaben des Instruments kontrolliert werden können. Dieselbe besteht aus einer oder mehreren federnden Stahlzungen- f., welche so abgestimmt sind, daß sie i bei bestimmten. Periodenzahlen in Schwingungen geraten. Die durch einen Stahlmagnet m polarisierten Zungen stehen unter dem Einfluß des Wechselstromes und werden von diesem bei . Erreichung einer Periodenzahl, die der Eigenschwingungszahl der Zungen entspricht, in starke. Schwingungen versetzt. Die Erregung der Zungen kann- durch die als Wechselwiderstand dienende Selbstinduktionsspule L erfolgen, welche den zu diesem Zwecke erforderlichen Eisenkern enthält.In Fig. 3 there is another control device based on the effect of resonance with the help of which -the information of the instrument can be checked can. The same consists of one or more resilient steel tongues f., Which are tuned so that they i at certain. Period numbers start to oscillate. The tongues polarized by a steel magnet are under the influence of the Alternating current and are used by this at. Achievement of a number of periods that corresponds to the Corresponds to the natural frequency of the tongues, in strong. Vibrations. the The tongues can be excited by the self-induction coil serving as an alternating resistance L, which contains the iron core required for this purpose.

Abb. ¢ zeigt, wie die aus der vörbeschriebenen Anordnung sich ergebenden verschiedenen Einzelinstrumente unter Einschluß eines auf dem gleichen Meßprinzip beruhenden Drehzahlmessers für die Kontrolle des Flugzeugmotors in zweckmäßiger Weise zu einem leicht übersichtlichen Gesamtinstrument. vereinigt werden körnen. Man sieht, in einem gemeinsamen Gehäuse G1 untergebracht, links den Drehzahlmessec U .und. rechts den _Fahrtwindmesser..F, Oberhalb der Gehäuseäüsschnitte für die Skalen dieser beiden Instrumente befinden sich-je eine Schauöffnung V1 und- TV,- zur Sichtbarmachüng der in -Abb. 3 dargestellten Kontrollvorrichtung. In der Mitte. sieht man oben den Kurvenmesser-K und unten den. mit -diesem durch einen- Doppelzeiger. im- Zusämmenhange= stehenden Neigungsmesser N. Die Gesamtanordnung ist so beschaffen daß schon einflüchtiger Blick des Flugzeugführers genügt, um sämtliche Angaben des Instruments zu erfassen.Fig. ¢ shows how the various individual instruments resulting from the above-described arrangement, including a tachometer based on the same measuring principle, for checking the aircraft engine in an expedient manner to form an easily understandable overall instrument. can be united. You can see, housed in a common housing G1, on the left the speed measurement U .und. On the right the _Fahrtwindmesser..F, above the housing sections for the scales of these two instruments are -a viewing opening each V1 and -TV, -for making the in -Fig. 3 control device shown. In the middle. you can see the curve knife-K above and the below. with -this by a- double pointer. related inclinometer N. The overall arrangement is such that a single glance of the pilot is enough to capture all the information on the instrument.

In Abb. s ist ein Schalenkreuzwindmesser in Verbindung-mit einem aus der auf der Welle w befestigten gezahnten Eisenscheibe Z, dem permanenten Magneten M und der Spule S bestehenden Wechselstromerzeugers dargestellt. G2 ist das den Wechselstromerzeuger einschließende Gehäuse, welches zur Verminderung .des Luftwiderstandes tropfenförmig ausgebildet ist.In Fig. S is a cup cross anemometer in connection with an off the toothed iron disk Z fixed on the shaft w, the permanent magnet M and the coil S existing alternator shown. G2 is the one Housing enclosing alternating current generator, which is used to reduce air resistance is teardrop-shaped.

Statt eines Schalenkreuzes kann natürlich auch eine andere zur Windmessung geeignete Vorrichtung verwendet werden.Instead of a cup cross you can of course use another one for wind measurement suitable device can be used.

Claims

PATENT CLAIMS i. Measuring device for the stabilization of aircraft with anemometers attached to both sides of the aircraft fuselage, characterized in that two AC circuits influenced by the Windmessec (e.g. designed as cup crosses) act on measuring systems (Z1, Z2), one of which is used to determine the speed of travel the sum, the other one measures the difference of the alternating currents to determine the inclination of the curve. z. Measuring device according to claim i, characterized in that the alternating currents are broken down in a manner known per se by inductive or capacitive conductors (L, C) into two partial currents each of different current strengths, the ratio of which, depending on the number of periods, is determined by a differential measuring device (hot wire instrument, electrodynamometer, etc.) . The like.) is measured: 3. Measuring device according to claim i, characterized in that the individual measuring systems (Z1, Z2, Z3) control devices (V1, V.) are assigned, which in a known manner on the principle of resonance are based. q .. measuring device according to claim i, characterized in that. the curve inclinometer (K) combined with an ordinary inclinometer (N) with damping - is: