DE750386C - Auf Kreiselwirkung beruhende Richtanlage fuer Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

Für Luftfahrzeuge wird das Bedürfnis nach vollkommener Kursüberwachung zunehmend dringender. Die bekannten Mittel, welche bei Schiffen zu befriedigender Überwachung führen, genügen, für Luftfahrzeuge, insbesondere für Flugzeuge, nicht oder nicht mehr, wegen der großen Geschwindigkeiten moderner Flugzeuge, welche vergleichbar mit den Umlaufgeschwindigkeiten der Erde in mittleren Breiten sind, während die Schiffsgeschwindigkeiten nur einen kleinen Bruchteil dieser Geschwindigkeiten betragen. Für die Fahrtüberwachung von Flugzeugen kommt auch noch erschwerend in Betracht, daß man die üblichen Schiffskreiselkompasse nicht benutzen, kann, weil dieselben eine zu lange Einschwingungszeit benötigen.

Vorliegende Erfindung bezweckt eine zuverlässige Fahrtüberwachung der Luftfahrzeuge unbeschadet deren Geschwindigkeitsgröße, unter Verwendung von Kreiselgeräten zu ermöglichen, und zwar dadurch, daß als Steuerkreisel Azimutkreisel benutzt werden,. deren durch Fahrtgeschwindigkeit, geographische Breite und Kurs verursachte Fehllagen durch Kompensationsdrehmomente berichtigt werden.

Bekannt ist bereits der Gebrauch von Azimutkreiseln in Kompaß anordnungen, und zwar in Magnetkompaßanordnungen. Hierbei ist das kursweisende Richtelement die Magnetnadel, und dem Kreisel ist lediglich die Aufgabe zugewiesen, die störenden Pendelungen der Nadel durch seine Stabilisierwirkung aufzufangen. Als magnetnadelüberwachter Kreisel unterliegt er natürlich den Mißweisungen der Nadel und ist aus diesem Grunde nicht als Richtungshalter anzusehen. Bekannt ist ferner die Verwendung eines freien Azimutkreisels als Richtungsweiser. An ihm ist auch bereits früh erkannt worden, daß er sich als Kompaßkreisel eignet, wenn er, statt raumfest zu bleiben, erdfest gemacht wird. Dies geschieht durch dauerndes Einwirken-

lassen eines Drehmoments um die Präzessionsachse, dessen Größe außer vom Kreiselimpuls von der geographischen Breite abhängt. In der Regel ist das Moment durch eine einseitige,Belastung der Rotationsachse durch ein Gewicht ausgeübt worden, welches längs einer Sinusskala der geographischen Breiten verschiebbar ist. Kompaßkreisel dieser Art genügen aber nur in den Bereichen ίο niederer und mittlerer Breitengrade und bei mäßigen, gegen die Erddrehung vernachlässigbaren Fahrtgeschwindigkeiten den an sie gestellten Anforderungen. Bei großen Fahrtgeschwindigkeiten und in höheren Brei-'5 tengraden stellen sich ebenfalls untragbare Alißweisungen ein. Die Erfindung bedient sich eines freien, von keinem Magnetkompaß überwachten Azimutkreisels und beseitigt die vorgenannten Alängel auf. Grund der Überlegung, daß die den sogenannten Fahrtfehler bildenden Einflüsse der Fahrtgeschwindigkeit, der geographischen Breite und des Kurses unwirksam zu machen sind. Die Berücksichtigung dieser Einflüsse erfolgt in an sich bekannte^ Weise durch Korrekturmomente, welche zur Einwirkung auf die Präzessionsachse des Azimutkreisels gebracht werden. Die Korrekturmomente müssen sq bemessen sein, daß sie proportional dem.Produkt aus Fahrtgeschwindigkeit, dem Sinus der geographischen Breite und dem Sinus des Fahrtwinkels zur Nord-Süd-Richtung sind. Um Korrekturströme zu erzeugen, welche diesen Bedingungen entsprechen, kann man Span-³·> nungsteiler anwenden, deren Schleifkontakte entsprechend der Fluggeschwindigkeit bzw. der geographischen Breite bzw. der Fahrtrichtung eingestellt werden, wobei die mit solchen Einstellvorrichtungen zusammenwirkenden Spannungsteiler hintereinandergeschaltst werden. Die Möglichkeit der Anwendung solcher Azimutkreisel als Kompasse in Flugzeugen kann trotz der beschränkten Raumverhältnisse dadurch erleichtert werden, *"> daß die Kreiselapparatur fern von dem Anzeigegerät im Flugzeug untergebracht wird, indem die Steuerwirkung auf die Kornpaßrose über elektrische Geber-Empfänger-Anordnungen übertragen wird.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigen .

Abb. ι den beispielsweisen Aufbau des Gerätes und

Abb. 2 ein Stromschema für die Einrich-■ tung zur Erzeugung der Korrekturdrehmomente des die Kompaßrose einstellenden Azimutkreisels.

Der Azimutkreisel, von dem nur das Gehäuse ι zu sehen ist, ist mit waagerechter Präzessionsachse in einem Bügel 2 gehalten

und mit diesem um die Empfindlichkeitsachse 3 im Lagerbock 4 drehbar gelagert. Auf der Präzessionsachse befindet sich das Laufgewicht 5, das an einer Skala entsprechend der geographischen Breite des Abflugortes voreingestellt wird und in bekannter Weise den Einfluß der wahren Erddrehung auf den Kreisel unabhängig vom Bewegungszustand seines Trägers aufhebt; außerdem befindet sich an der Achse ein elektrischer Momentenerzeuger 6, der die Korrekturwerte aus der Fahrtgeschwindigkeit, der geographischen Breite und dem Kurs als Drehmomente um die Achse wirken läßt, also die den Fahrtfehler ausmachenden Einflüsse der scheinbaren Erddrehung ausgleicht. Fest auf der Empfindlichkeitsachse 3 ist das Zahnrad 7 angebracht, welches mit dem Ritzel 8 des auf dem Rahmen 4 aufgebauten Stützmotors 9 kämmt. Die Achse 3 trägt die Kompaßrose 10, welche fest auf einem Bürstenhalterring 11 mit den Schleif bürsten 12 und 13 angebracht ist. Diese Bürsten stehen diametral zueinander und schleifen bei Drehung der Rose 10 über einem Ringwiderstand 14, der auf einem haisförmigen Aufbau 15 konzentrisch zur Empfindlichkeitsachse 3 auf dem Lagerbock 4 aufgesetzt ist. Die Rose 10 nebst Bürstenhalterring 11 sind vorzugsweise durch Gleitsitz mit der Achse 3 gekuppelt. Sie werden bei Drehungen der Empfindlichkeitsaclise von dieser mitgenommen und können umgekehrt von Hand verdreht werden, ohne daß dabei die durch die Kreiselmassen, den Stützmotor und dessen selbstsperrendes Getriebe belastete Kreiselachse 3 mit verdreht wird.

Die Berichtigung der Fehleinstellung der Kompaßrose, welche diese durch den Azhmitkreisel unter dem Einfluß der Fahrtgeschwindigkeit, des Fahrzeugortes und der Flugrichtung erfahren würde, erfolgt durch die in Abb. 2 schematisch dargestellte Korrekturstromschaltungseinrichtung. In dieser Abbildung sind drei Spannungsteiler 14, iö und 17 dargestellt, welche ihre Stromversorgung durch eine Stromquelle 18 erhalten. Auf dem Spannungsteiler 17 schleift ein Kontakt 19 und greift eine Korrekturspannung für den Fluggeschwindigkeitseinfluß ab. Hierzu ist entlang dem Spannungsteiler 17 eine in Fluggeschwindigkeiten eingeteilte Skala von tier Länge AB angebracht. Parallel zu der der jeweiligen Fluggeschwindigkeit entsprechenden Abgriffstrecke AC liegt der Spannungsteiler 16 mit der Schleifbürste 20. Die zugehörige Skala zeigt beiderseits des Mittelpunktes D Breitengrade nördlicher bzw.. südlicher Breite an. Die gezeichnete Stellung der Schleifbürste 20 über dem Mittelpunkt des Spannungsteilers entspricht einem Flug auf den Äquator; wird die Schleifbürste 20 in

Richtung DE bewegt, so greift sie eine Spannung ab, die ein Korrekturmoment ergibt, welches der Zahl der Breitengrade nördlicher Breite, genauer dem Sinus der Breitengrade entspricht, während bei Abwärtsbewegung in Richtung DF eine entgegengerichtete Korrekturspannung abgegriffen wird. Parallel zum . Spannungsabgriff zwischen D und B oder D und jp liegt der ringförmige dritte Spannungsteiler 14 für die Kurskorrektur. Er wird von den an der Kompaßrose angebrachten Bürsten 12 und 13 .bestrichen und ist demzufolge auf dem Kreiselgerät selbst angebracht, während die beiden anderen Spannungsteiler 16 und 17 abseits aufgestellt sein können. Der ringförmige Spannungsteiler 14 ist an diametrale Festklemmen 21, 22 angeschlossen. Stellen die Bürsten 12, 13 über den Festklemmen 21, 22, so liefert er von sich aus den größten Spannungsbeitrag für eine Korrektur. Diese Stellung entspricht dem Flug in Ost-West-Richtung; stehen die Bürsten senkrecht dazu, so liefert er keinen Beitrag zur Korrekturspannung entsprechend dem Nord-Süd-Flug. Die Spannungen der drei Spannungsteiler sind in Reihe geschaltet. Die von dem letzten Spannungsteiler in Reihe abgenommene Spannung wird der Wicklung des Momenterzeugers 6 auf der Kreiselpräzessionsachse zugeführt.

Die Benutzung des Gerätes als Kompaß geht folgendermaßen vor sich. Der Pilot stellt vor dem jedesmaligen Abflug das Flugzeug in eine bestimmte Bezugsrichtung, z. B. in die Nord-Süd-Richtung, und bringt die Kompaßrose mit dieser Bezugspichtung zur Deckung, d. h. er verstellt die Bürsten 12, 13. Ferner ■ stellt er die Schleifbürste 20 auf die geographische Breite des Abflugortes und die Schleifbürste 19 entsprechend der Geschwindigkeit Null auf den Anfangt des Spannungsteilers 17. Nach dem Abflug verstellt er laufend die Abgriffe 20 und 19 von Hand entsprechend den jeweiligen Fluggeschwindigkeiten und überflogenen Breitengraden, während die Abgriffe der Bürsten 12 und 13 sich durch die Relativverdrehung des Potentiometers 14 entsprechend dem eingeschlagenen Kurs selbsttätig ändern.

Bei Beachtung der Korrekturgaben entsprechend Fluggeschwindigkeit undgeographischer Breite zeigt der Azimutkreisel die genaue Richtung an und ersetzt dadurch die sonst erforderliche kompliziertere Kompaßkreiselanordnung. Zur Einfachheit des Aufbaues tritt die bequeme Aufstellung im Flugzeug selbst hinzu, in dem gegebenenfalls das Kreiselgerät selbst in einen sonst nicht ausgenutzten Teil des Flugzeuges etwa in das Rumpfende verlegt werden kann, so daß nur die Rose nebst den Spannungsteilern griff- und ablesebereit in der Nähe des Pilotensitzes anzubringen sind. In diesem Falle erfolgt die Übertragung der vom Kreisel festgehaltenen Richtung durch Fernübertragungsanordnungen bekannter Art auf die Kompaßrose.

Bei Vorhandensein besonderer Lagenanzeigeelemente für die Flugzeuglängs- und -querlagekönnendiese in fachmännischer Weise mit dem Erfiradunigsgerät vereinigt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Auf Kreisel wirkung beruhende Richtanlage für Luftfahrzeuge mit durch das Kreiselgerät gegebenenfalls über eine Geber-Empfänger-Anordnung gesteuerter Rose unter Verwendung eines mit einem Erddrehungsausgleichsgewicht versehenen Azimutkreisels, dadurch gekennzeichnet, daß seine durch Fahrtgeschwindigkeit, geographische Breite und Kursänderung verursachte Fehllagen durch diesen Größen verhältnisgleiche, auf den Kreiselmomentenerzeuger gegebene elektrische Spannungen berichtigt werden, wobei die der Kursänderung entsprechende Korrekturspannung außer von Hand auch zwangsläufig durch die Drehbewegung der Rose einstellbar ist. ·

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturspannungen durch Abgriffe an Spannungsteilern gebildet werden, wobei die Spannungsteiler in Reihe geschaltet und bzw. in Fahrtgeschwindigkeit, Sinus der geographischen Breite und Sinus des Kurswinkels geeicht sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler für den Kursänderungseinfluß um den zylindrischen Körper der Tochterrose angeordnet ist, wobei die Abgriffkontakte · von der Rose verstellt werden.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegen-Standes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:
deutsche Patentschriften ... Nr. 640 131, S14 367, 364 743, 600257, 178 814, 182855;

britische Patentschrift Nr. 377 262;

französische Patentschriften - 818 850, 819 944;

Usener, Der Kreisel als Richtweiser (1917), S. 36 bis 43.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen