DE1241651B - Fahrtmesser - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 42 ο-15

Nummer: 1241651

Aktenzeichen: K 54630IX b/42 ο

1 241 651 Anmeldetag: 25. November 1964

Auslegetag: 1. Juni 1967

Die Erfindung betrifft einen insbesondere zur Anzeige der Fahrtgeschwindigkeit von Flugzeugen verwendbaren Fahrtmesser, der zwei durch Druckänderung betätigbare, jeweils einem bestimmten Meßbereich zugeordnete und nacheinander wirksam werdende Membranen unterschiedlicher Empfindlichkeit enthält, bei dem nach Überschreiten des unteren Meßbereichs die empfindlichere Membran außer Betrieb gesetzt und die Bewegung der Membranen auf ein Anzeigeglied übertragen wird.

Bei Luftfahrzeugen, die in einem großen Geschwindigkeitsbereich operieren, ebenso wie bei Flugzeugen mit kurzer Start- und Landestrecke, auch bei Senkrechtstartern und Hubschraubern, benötigt man Fahrtmesser, die sowohl bei hohen als auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten genau arbeiten; der interessierende Meßbereich liegt bei Flugzeugen etwa zwischen 10 und 800 Knoten, bei Hubschraubern zwischen 10 und 400 Knoten.

Üblicherweise arbeiten Fahrtmesser mit einem Staurohr, wobei die Fahrtgeschwindigkeit aus dem Unterschied zwischen dem Staudruck und einem statischen Bezugsdruck ermittelt wird, indem diese beiden Drücke auf eine geeignete Membran einwirken, deren Auslenkung in einem Meßinstrument auf einen Zeiger übertragen wird. Da der Druckunterschied in Abhängigkeit von der Fahrt einem Exponentialgesetz folgt, steigt er mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit so stark an, daß er beispielsweise bei IOOKnoten Fahrt etwa IOOmal so groß, bei 800 Knoten bereits 900 mal so groß ist wie bei 10 Knoten Fahrt. Zur Messung niedriger Geschwindigkeiten benötigt man daher eine außerordentlich empfindliche Druckmeßdose, die etwa für 10 Knoten Fahrt 0,025 Torr anzeigen muß, während man für hohe Geschwindigkeiten eine unempfindlichere Druckmeßdose braucht, mit der etwa für 800 Knoten Fahrt ein Druck von 1100 Torr angezeigt werden kann. Eine einzige Druckmeßdose kann verständlicherweise einen derart großen Druckbereich nicht verarbeiten.

Bei einem bekannten Fahrtmesser sind zwei verschieden empfindliche Druckmeßdosen hinsichtlich des Druckes parallel und hinsichtlich der mechanischen Auslenkung hintereinander geschaltet. Erreicht der dem Inneren der Druckdosen zugeführte Staudruck einen Wert, der der Meßbereichsgrenze der empfindlicheren Druckdose entspricht, so legt sich die bewegliche Membran dieser Meßdose gegen eine als Anschlag ausgebildete Zwischenwand an, so daß bei weiterer Erhöhung des Staudruckes sich nur noch die zweite, unempfindlichere Meßdose verformt und Fahrtmesser

Anmelder:

Kollsman Instrument Corporation,
Elmhurst, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:
Herman Hezel, Port Washington, N.Y.;
Heinrich E. Barthel, Ozone Park, N.Y.;
Walter H. Rath, Great Neck, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. November 1963
(325 892)

den mit ihr verbundenen Zeiger, der bereits die Verformung der empfindlicheren Meßdose angezeigt hat, weiter auslenkt.

Ein anderer bekannter Fahrtmesser verwendet eine einzige Druckdose mit zwei verschieden empfindlichen Membranen. Bei Ansteigen des dem Inneren der Meßdose geführten Staudruckes wird zunächst die nachgiebige Membran, mit der ein Zeiger verbunden ist, bis zu einem Anschlag ausgelenkt; bei weiterem Ansteigen des Druckes verformt sich nur noch die starrere Membran weiter und bewirkt dabei eine auf den Zeiger übertragene Weiterbewegung des Anschlags, an dem die empfindlichere Membran bereits anliegt.

Bei beiden bekannten Fahrtmessern ist ein besonderer Anschlag erforderlich, durch den von einem bestimmten Staudruck an eine weitere Verformung der empfindlicheren Druckdose bzw. Membran verhindert wird, um ihre Überlastung und damit Beschädigung zu vermeiden.

Dem erfindungsgemäßen Fahrtmesser soll die Notwendigkeit eines solchen zusätzlichen, die Verformung der empfindlichen Membran begrenzenden Anschlags vermieden werden. Gleichzeitig soll jede Möglichkeit einer Überlastung der empfindlicheren Membran, wie sie beispielsweise bei einer falschen

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Einstellung des Anschlags auftreten kann, mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck die für den unteren Meßbereich maßgebliche empfindlichere der beiden zweckmäßigerweise kapseiförmig ausgebildeten, voneinander getrennt angeordneten Membranen, im Gegensatz zu den bekannten Geräten, auf ihrer Innenseite mit dem statischen Druck und auf ihrer Außenseite mit dem Staudruck beaufschlagt, wobei jede Membran mit je einem Übertragungsmittel verbunden ist, welches ihre Bewegung auf ein Anzeigeglied überträgt. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die durch die Differenz zwischen dem statischen Druck und dem Staudruck verursachte Bewegung der Membranen in jedem Meßbereich optimal zu nutzen. Beim Übergang vom unteren zum oberen Meßbereich, d. h. beim Überschreiten eines bestimmten Staudruckes, fällt die empfindlichere Membran vollständig zusammen, so daß irgendwelche Abstützungsmittel für sie entbehrlich sind. Eine weitere Erhöhung des Staudrucks beeinflußt lediglich die zweite Membran, eine Überlastung der empfindlicheren Membran ist also ausgeschlossen. Dadurch, daß jede Membran mit je einem Übertragungsmittel verbunden ist, welches ihre Bewegung auf ein Anzeigeglied überträgt, ergibt sich die Möglichkeit, den verschiedenen, zu den beiden Membranen gehörigen Druckbereichen gegebenenfalls verschiedene Zeiger zuzuordnen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung können die Wände zumindest der empfindlicheren Membran in der Weise wellenförmig ausgebildet sein, daß sie nach dem vollständigen Zusammenfallen dieser Membran deckungsgleich ineinandergreifen. Dadurch läßt sich mit absoluter Sicherheit jegliche schädliche Verformung der empfindlicheren Membran bei erhöhtem Staudruck vermeiden, da diese Membran im zusammengedrückten Zustand, also bei Überschreiten des zu ihr gehörigen Meßbereichs, keinerlei Hohlräume mehr aufweist.

Zur Erhöhung der Empfindlichkeit im unteren Meßbereich kann die empfindlichere Membran doppelwandig ausgebildet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des inneren Aufbaues einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrtmessers,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Skala des in F i g. 1 dargestellten Fahrtmessers,

F i g. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaues einer abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrtmessers,

Fig.4 eine Ansicht der Skala des Fahrtmessers nach F i g. 3 und

F i g. 5 eine Darstellung zur Veranschaulichung der doppelwandigen Ausführung der empfindlicheren Membrankapsel.

F i g. 1 läßt ein nach außen abgedichtetes Gehäuse 10 erkennen, dessen linkes Ende durch eine Deckplatte 11 aus Glas abgeschlossen ist. Hinter ihr befindet sich eine Skala 12, über die sich zwei Zeiger 80 und 81 bewegen. Die Skala auf dem Ziffernblat 12 ist nicht linear; die Abstände zwischen den Skalenteilen im unteren Fahrbereich sind relativ groß, so daß genaue Ablesungen bei niedrigen Geschwindigkeiten möglich sind.

Das Innere des Gehäuses 10 steht mit einer Leitung 20 in Verbindung, die mit einem statischen Druck beaufschlagt wird; eine zweite Leitung 21 ragt in das Gehäuse 10 hinein und ist mit einem am Flugzeug angebrachten Staurohr verbunden, so daß im Inneren eines Membrangehäuses 22 der Staudruck zur Wirkung kommt.

Im Inneren des Membrangehäuses 22 befindet sich eine sehr empfindliche Kapselmembran 24, deren

ίο Außenseite unter dem Staudruck steht. Mit dem Membrangehäuse 22 ist ferner über einen Kanal 83 eine unempfindlich ausgebildete Membran verbunden, auf deren Innenseite der Staudruck wirkt. Der statische Druck wirkt dagegen auf die Innenseite der empfindlichen Membran 24 und auf die Außenseite der weniger empfindlichen Membran 23.

Jede der Membranen 23 und 24 ist mit einem eigenen Kraftübertragungsgestänge versehen, so daß die dem unteren Geschwindigkeitsbereich zugeordnete Membran 24 den Zeiger 80 gemäß F i g. 2 über eine Skala des Skalenblattes bewegt, die beispielsweise von 0 bis 150 Knoten reicht, während die den höheren Geschwindigkeiten zugeordnete Membran 23 den zweiten Zeiger 81 bewegt, der die innere, von 0 bis 850 Knoten reichende Skala bestreicht.

Die Unterseite der Membran 24 ist mit einem Übertragungsorgan 90 verbunden, das seinerseits an einem Kurbelarm 91 einer Achse 92 angreift, die in Lagern 93 und 94 drehbar ist. Die Achse 92 trägt ein Zahnradsegment 95, das mit einem Zahnrad 96 kämmt, das auf der den Zeiger 80 tragenden inneren Achse 97 sitzt.

Die Membran 24 wird innerhalb des Fahrtbereichs von 0 bis 150 Knoten ausgelenkt, und der Zeiger 80 wird entsprechend dieser Auslenkung verstellt. Sobald jedoch eine Fahrt von 150 Knoten erreicht ist, nimmt der Zeiger 80 eine Grenzstellung ein, in der er durch einen Abdeckstreifen 101 (F i g. 2) verdeckt wird. Bei allen Geschwindigkeiten oberhalb dieser Grenzstellung bleibt der Zeiger 80 unter dem Abdeckstreifen 101, da die Membran 24 vollständig zusammengedrückt worden ist und nicht weiter ausgelenkt werden kann.

Geschwindigkeiten über 150 Knoten bis zu 850 Knoten werden mit Hilfe des Zeigers 81 abgelesen, der durch die Membran 23 betätigt wird. Er wird so lange durch den Streifen 101 verdeckt, wie der Zeiger 80 Werte zwischen 10 und etwa 130 Knoten anzeigt; beim Erreichen einer Fahrt von 130 Knoten erscheint dann der Zeiger 81 zur Ablesung. Die Membran 23 ist mit einem Betätigungsorgan 102 versehen, das gelenkig mit einem Kurbelarm 103 einer Achse 104 verbunden ist, die in Lagern 105 und 106 drehbar ist. Die Achse 104 trägt ein Zahnradsegment 107, das mit einem Zahrad 108 kämmt, welches konzentrisch mit der Achse 97 angeordnet ist, jedoch unabhängig von dieser Achse gedreht werden kann. Der Zeiger 81 ist direkt mit einem rohrförmigen Fortsatz 109 des Zahnrades 108 verbunden.

Bei zunehmender Fahrt, und wenn sich die Membran 23 ausdehnt, wird die Bewegung der Membran direkt auf den Zeiger 81 übertragen, der sich über dem Zifferblatt nach F i g. 2 bewegt, während der Zeiger 80 durch den Streifen 101 verdeckt wird, um das Ablesen falscher Werte durch den Flugzeugführer zu verhindern.

Jede der Membranen 23 und 24 kann mit geeigneten Kompensationsmitteln 71 bzw. 72 bekannter

Claims (4)

Art versehen sein, wie es in F i g. 1 schematisch angedeutet ist. Die beiden Teile der Membran 24 sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie bei Erreichen der dieser Membran zugeordneten Grenzgeschwindigkeit vollständig zusammenfallen. Eine besondere Ausführungsform der empfindlicheren Membran 24 ist in F i g. 5 dargestellt. Sie besteht aus zwei getrennten gleichartigen Einzelmembranen 24 α und 24 b, von denen jede einander gegenüberliegende Wände 24 c, 24 d bzw. 24 e, 24/ umfaßt. Die beiden inneren Membranwände 24 d und 24 e sind innen durch einen Ring 27 a miteinander dicht verbunden. Wieder sind die Membranwände hier so ausgebildet, daß sie sich beim Zusammenfallen der Membrankapseln vollständig aneinanderlegen. Diese Konstruktion der Doppelmembran ermöglicht innerhalb des unteren Geschwindigkeitsbereichs eine größere Auslenkung der Teilmembrankapseln 24 a und 24 b. Eine zweite Ausbildungsform der Erfindung, bei ao der ein einziger Zeiger sowohl den oberen als auch den unteren Geschwindigkeitsbereich des Fahrtmessers überstreicht, ist in Fig. 3 dargestellt; in diesem Fall sind die Membranen anders angeordnet als bei dem Gerät nach Fig. 1. Die niedrigen Fahrtwerten zugeordnete Membran 24 ist hier gesondert von der Membran 23 für hohe Fahrtwerte angeordnet, und nur sie befindet sich in dem dem Staudruck ausgesetzten Gehäuse 22. Der Staudruck wirkt über eine Leitung 50 auf das Innere der anderen Membran 23, während auf die Außenseite der Membran 23 der statische Druck wirkt. Die untere Wand der empfindlicheren Membran 24 ist mit einem Übertragungsgestänge 51 verbunden, das seinerseits mit einem Kurbelarm 52 einer Achse 53 verbunden ist, die in Lagern 54 und 55 gelagert ist. Die Membran24 kann auch in der aus Fig.5 ersichtlichen Weise ausgebildet werden. Von der Achse 53 aus ragt eine Übertragungsstange 57 weg, die an der Unterseite eines Arms 58 angreift, welcher seinerseits von einer drehbaren Achse 59 nach außen ragt; die Achse 59 dreht ein Zahnradsegment 34. Wenn die Fahrt z. B. innerhalb eines Bereichs von 10 bis 150 Knoten zunimmt, fällt die Membran 24 mit zunehmendem Staudruck zusammen, so daß das Übertragungsgestänge 51 nach oben bewegt wird. Dabei wird die Achse 53 im Uhrzeigersinn gedreht, und der Arm 57 dreht den Arm 58 nach oben, so daß die Achse 59 mit dem Zahnrad 34 gedreht wird; dabei wird auch das Zahnrad 35 zusammen mit dem Zeiger 13 so gedreht, daß die Erhöhung der Fahrt angezeigt wird. Die Stange 58 greift an der Stange 57 an einem relativ kurzen Hebelarm an, so daß eine kleine Bewegung der Membran 34 zu einer großen Bewegung des Zeigers 13 führt und der untere Geschwindigkeitsbereich über einen großen Teil der Skalenlänge auf dem Zifferblatt auseinandergezogen wird. Bei Erreichen des Endes des Arbeitsbereiches der Membran 24 ist diese vollständig zusammengefallen, so daß sie keine weitere Bewegung der Achse 59 hervorrufen kann. An diesem Punkt wird die Anzeige von Geschwindigkeiten oberhalb z. B. 150 Knoten durch die dem oberen Fahrtbereich zugeordnete Membran 23 übernommen. Die Membran 23 ist mit einer Übertragungsstange verbunden, die seinerseits mit einem Kurbelarm einer Achse 62 verbunden ist. Die Achse 62 ist in Lagern 63 und 64 gelagert und trägt einen Arm 66, der an dem Arm 58 der Achse 59 mit einem relativ großen Hebelarm im Vergleich zu dem Hebelarm zwischen der Stange 57 und dem Arm 58 angreift. Wenn sich die Membran 23 bei zunehmender Fahrt ausdehnt, bewegt sich die Übertragungsstange 60 nach oben, so daß die Achse 62 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Der Arm 66 bewegt dabei den Arm 58 so, daß das Zahnrad 35 mit dem Zeiger 13 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Damit sich die Arme 58, 57 und 66 ständig berühren, kann man eine Spiralfeder 65 vorsehen, die die Achse 59 so vorspannt, daß der Arm 58 nach unten gedrückt wird. Patentansprüche:

1. Fahrtmesser, der zwei durch Druckänderung betätigbare, jeweils einem bestimmten Meßbereich zugeordnete und nacheinander wirksam werdende Membranen unterschiedlicher Empfindlichkeit enthält, bei dem nach Überschreiten des unteren Meßbereichs die empfindlichere Membran außer Betrieb gesetzt wird und bei dem die Bewegung der Membranen auf ein Anzeigeglied übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise kapseiförmig ausgebildeten Membranen (23, 24) voneinander getrennt angeordnet sind, daß die empfindlichere Membran (24) auf ihrer Innenseite mit dem statischen Druck und auf ihrer Außenseite mit dem Staudruck und die andere Membran (23) in dazu umgekehrtem Sinn beaufschlagt wird und daß jede Membran (23 bzw. 24) mit je einem Übertragungsmittel verbunden ist, welches ihre Bewegung auf ein Anzeigeglied überträgt.

2. Fahrtmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel (90 bis 96 bzw. 102 bis 108) die Bewegung jeder Membran auf je ein dieser zugeordnetes Anzeigeglied (80 bzw. 81 in Fi g. 1) übertragen.

3. Fahrtmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Wände der empfindlicheren Membran (24) in der Weise wellenförmig ausgebildet sind, daß sie nach dem vollständigen Zusammenfallen dieser Membran deckungsgleich ineinandergreifen.

4. Fahrtmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die empfindlichere Membran (24) doppelwandig ausgebildet ist (Fig. 5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 719 562;
USA.-Patentschrift Nr. 2 565 472.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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