-
Stabilisierungsvorrichtung für Luftfahrzeuge. Die Erfindung betrifft
Verbesserungen an Stabilisierungsvorrichtungen für Luftfahrzeuge, bei denen Venturi-Rohre
oder ähnliche Organe zur Verwendung gelangen, die durch Luftleitungen mit den die
Druckunterschiede zeigenden Organen verbunden sind, und kennzeichnet sich dadurch,
daß die Luftleitungen vorn Flugzeugführer nach Belieben in der Weise beeinflußt
werden, daß die Wirkung fier Venturi-Rohre o. dgl. auf die den Druckunterschied
zeigenden Organe geändert wird. Ferner zeigt die neue Stabilisierungsvorrichtung
die Einrichtung, daß jede Luftleitung mit mehreren Absperrvorrichtungen für die
Luftzuführung versehen ist, die von elektrischen, vom Flugzeugführer gesteuerten
Relais betätigt «-erden. Endlich ist an dieser Stabilisierungsvorrichtung die Anordnung
getroffen, daß die Absperrvorrichtungen von einer im Handbereich des Flugzeugführers
befindlichen Steuertafel aus in Tätigkeit gesetzt werden können.
-
Die Erfindung ist auf den beiliegenden Zeichnungen in beispielsweisen
Ausführungsformen veranschaulicht, und zwar zeigt: Abb. i die schematische bisher
übliche Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Längsstabilität eines Flugzeugs, bestehend
aus einer O_uecksilberröhre mit daran anschließendem Venturi-Rohr; Abb.2 schematisch
dieselbe Vorrichtung mit der Verbesserung nach vorliegender Erfindung; Abb. 3 die
Vorrichtung ,zur Aufrechterhaltung der Querstabilität; Abb. 4 einen Schnitt durch
einen Hahn mit Stichelverschluß, der zwische:i das Venturi-Rohr und die Quecksilberröhre
eingesetzt ist; Abb. 5 eine besondere Anwendung der Verbesserung auf eine L ängsstabilisierungsvorrichtung,
bei der es möglich ist, selbsttätig den Neigungswinkel der Längsachse des Flugzeugs
zu verändern und dementsprechend den Flugapparat steigen oder sich senken zu lassen;
Abb. 6 eine ähnliche Anwendung an einer Querstabilisierungsvorrichtung zur selbsttätigen
Vornahme von Wendungen; Abb.7 eine Ausführungsform der Vorrichtung nach Abb. 2 unter
Anwendung von Aneroiddosen zur Stabilisierung der Fahrtrichtung des Flugzeuges,
während Abb. 8 eine schematische Ansicht der Anordnung der L ufteintrittsregler
an einer Steuertafel veranschaulicht.
-
Die Abb. i soll dazu dienen, schematisch den Bau der zur Zeit bekannten
Stabilisierungsvorrichtungen für Luftfahrzeuge, im besonderen für Flugzeuge, zu
zeigen. Diese Vorrichtung besteht aus einer U-förmigen Reihre i mit nuecksilber
füllurig 2. Oberhalb der' freien Quecksilberoberfläche in beiden Schenkeln sind
Elektroden 3 und q. angeor dret, welche entweder mit einem Anzeigeapparat zur Kontrolle
der-Längsstabilität des Flugzeuges oder mit Regulatoren oder Hilfsmotoren zur Aufrechterhaltung
derselben versehen sind.
-
Wenn die Vorrichtung in geeigneter Weise angebracht ist und das Flugzeug
im normalen Fluge sich befindet, so ist die Standhöhe der Quecksilberoberflächen
in beiden Schenkeln wagerecht. Es findet somit ein Kontakt mit den Elektroden 3
und .l. nicht statt. Wenn aber das vordere Ende des Flugzeuges sich senkt oder sich
aufrichtet, so steigt die Quecksilberoberfläche in dem einen der Schenkel der Röhre
i und senkt sich entsprechend in dem anderen. Dadurch kommt das Quecksilber entweder
mit der Elektrode 3 oder mit der Elektrode .4 in Berührung, schließt hierdurch auf
der Zeichnung nicht dargestellte elektrische Stromkreise, in ,welche entweder eine
Anzeigelampe (zur Kontrolle der Stabilität) oder ein Relais eingeschaltet ist, welches
einen Hilfsmotor in Gang setzt, der eine Korrekturwirkung (als Stabilisierungsvorrichtung)
ausübt.
-
Ein Flugzeug fliegt aber nicht finit stets derselben Geschwindigkeit;
diese ist vielmehr Schwankungen in weiten Grenzen unterworfen. Infolgedessen erfährt
das Quecksilber irr der Röhre i infolge seines Beharrungsvermögens heftige Schleuderbewegungen,
sei es nach vorn, wenn die Geschwindigkeit abnimmt, sei es nach hinten, wenn dieselbe
zunimmt.
t.'m diese Erscheinungen zu bekämpfen, nimmt man in üblicher
Weise eine Vorrichtung zur Hilfe, die aus einem an die Quecksilberröhre angeschlossenen
Venturi-Rohr 5 und einem Verbindungsrohr 6 besteht, welche das Venturi-Rohr mit
dem vorderen Ende der Ouecksilberröhre verbindet. Das Venturi-Rolir erzeugt in der
Leitung 6 und somit in dein vorderen Schenkel der Quecksilberröhre i einen Unterdruck,
der proportional ist dein Quadrate der Geschwindigkeit des Flugzeuges, und dieser
Unterdruck hat das Bestreben, das Quecksilber im vorderen Schenkel der Röhre steigen
zu lassen.
-
Fliegt das Flugzeug mit einer Gesch`vindigkeit V, so hebt sich das
Quecksilber normal bis zu einer bestimmten Höhe. Wenn in diesem Augenblick die Geschwindigkeit
zunimmt, so wird das Quecksilber infolge des Beharrungsvermögens nach hinten geschleudert,
jedoch erhöht sich gleichzeitig der durch (las Venturi-Rolrr geschaffene Unterdruck.
und somit tritt eine Saugwirkung auf die Quecksilbersäule auf, die nach vorn gerichtet
ist. Umgekehrte Bewegungen treten ein, wenn die Geschwindigkeit des Flugzeuges abnimmt.
-
Beide Bewegungen können innerhalb der Grenzen der Veränderungen der
Fluggeschwindigkeit sich ausgleichen. Die Beharrungskraft, welche auf das Quecksilber
einwirkt, ist proportional dem Unterschiede der Quadrate der Anfangsgeschwindigkeiten
T' und L" also K (1'2-V2), ebenso ist der Unterdruck an der Oberfläche des Quecksilbers
proportional zu dem Unterschiede der Quadrate dieser beiden Geschwindigkeiten, also
IL' (V''-V'). Man sieht demnach, daß es möglich ist, bei einer Quecksilberröhre
bestimmter Art ein entsprechendes Venturi-Rohr mit einer Verbindungsleitung anzuordnen,
welche gestattet, das Gleichgewicht zwischen der Wirkung des Beharrungsvermögens
und dem Unterdruck herzustellen. Eine derartige Regelung ist aber schwierig und
würde zu langen Versuchen führen, es sei denn, daß man besondere Apparate hierzu
verwendet.
-
Die Erfindung ist bestimmt, diese Mängel zu beseitigen. Dieselbe betrifft
eine Verbesserung zum Zwecke, die Regulierung des durch das Venturi-Rohr gelieferten
Unterdruckes zu erleichtern. Entsprechend dieser Verbesserung wird in das Verbindungsrohr
6 ein Hahn 7 eingeschaltet (Abb. 2), dessen Einrichtung aus Abb. 4. ersichtlich
ist. Derselbe regelt den L ufteinlaß in das Rohr 6 nach Wunsch, wodurch die Möglichkeit
geschaffen ist, nach Bedarf die Höhe des Unterdruckes in dem Verbindungsrohr 6 zu
regeln und damit die Höhe des Unterdruckes im vorderen Schenkel der Quecksilberröhre
i. LTm die Regulierung in weiten Grenzen vornehmen zu können, verwendet man ein
Venturi-Rohr, das eine wesentlich größere Depression schafft, als unbedingt erforderlich
ist.
-
Der Hahn 7 besteht aus dem Gehäuse 8 von T-förmiger Gestalt (Abb.
4). Bei 9 und io wird dasselbe in die Leitung 6 unter Verwendung eines- Ansatzschlauches
eingesetzt. Die mittlere Bohrung i i mündet in eine Kammer 12 des Hahngehäuses mit
Öffnungen 13, die nach außen führen. Die Bohrung i i kann nach Belieben durch die
mit einem Stichelende versehene Schraube 14 mittels des geriffelten Knopfes 15 gedrosselt
werden. Eine Gegenmutter 16 gestattet das Feststellen des Stichels nach erfolgter
Einstellung.
-
Zur Erhaltung der Querstabilität des Flugzeuges ordnet man die Ouecksilberröhr
e und die Venturi-Rohre in der in Abb. 3 dargestellten Weise an.
-
Die Otiecksilberrölrre i wird in der Querrichtung des Flugzeuges angebracht.
Das linke Ende der OOuecksilberröhre wird mit einem Venturi-Rohr 5d, welches am
rechten Flügel des Flugzeuges angebracht ist, verbunden, während das rechte Ende
der Quecksilberröhre mit einem auf der linken Seite des Flugzeuges angebrachten
Venturi-Rohr 5h verbunden wird. In der Abb. 3 ist der größeren Klarheit wegen die
Achse der beiden Venturi-Rohre in der Papierebene liegend dargestellt, tatsächlich
aber stehen beide Rohre zu dieser Ebene senkrecht.
-
Die Gesamtanordnung arbeitet folgendermaßen Bewegungsbeschleunigungen
in der Querrichtung können praktisch vernachlässigt werden, dagegen ist die Wirkung
der bei Wendungen auftretenden Zentrifugalkraft in Bezug auf das Quecksilber sehr
erheblich. Infolge der Zentrifugalkraft steigt das Quecksilber in dem Schenkel des
Rohres i, welcher der Außenseite der Kurve entspricht, .nach oben, während das Niveau
in dem anderen Schenkel der Röhre um den gleichen Wert fällt. Der Neigungswinkel
durch die Ebenen der beiden freien OOuecksilberoberflächen bil-(let zur Wagerechten
einen Winkel a. Wenn nun das Flugzeug eine Wendung vornimmt, so muß dasselbe notgedrungen
um denselben Winkel a sich neigen, falls die Wendung in korrekter Weise geschehen
soll.
-
Die O_uecksilberröhre ist somit ein besonders geeignetes Mittel zur
Herstellung und Aufrechterhaltung der Stabilität des Flugzeuges bei einer Kurvenbewegung.
-
Beim korrekten Fliegen einer Kurve bewegt sich aber der der äußeren
Kurve entsprechende Flügel rascher als der innere Flügel, infolgedessen erfährt
der äußere Flügel
einen stärkeren Druck als der innere. Da: Flugzeug
hat somit das Bestreben, sich überna i iißig zu neigen. Der Führer wirkt diesem
Bestreben dadurch entgegen, daß er .die Flügel so einstellt, daß das Flugzeug gestützt
wird und sich nicht übermäßig nach der Innenseite der Kurve neigen kann.
-
Die sich kreuzenden Venturi-Rohre 5a und 5b, die auf beide Enden der
Quecksilberröhre aufgesetzt sind, ermöglichen die Ausführung dieser Korrektur des
Führers selbsttätig. Da die Enden der beiden Flügel verschiedene Geschwindigkeit
besitzen, so ist auch der durch die beiden Venturi-Rohre geschaffene Unterdruck
ein verschiedener. Das auf die äußere Seite der Kurve aufgesetzte Venturi-Rohr erzeugt
einen größeren Unterdruck als das andere. Da nun die beiden Venturi-Rohre sich kreuzen,
so ist der Unterdruck auf das Quecksilber auf der Innenseite der Kurve größer als
auf der Außenseite, so daß beim Wenden das Quecksilber der Innenkurve steigt und
den elektrischen Kontakt darstellt, welcher die Lenkflügel des Fahrzeuges zwingt,
sich zu heben. Der zur Stützung des Flugzeuges erforderliche Einstellungswinkel
beim Nehmen einer Kurve vom Halbmesser P ist abhängig von der unveränderlichen Größe,
die durch den Bau des Flugzeuges gegeben und umgekehrt proportional ist zu P bei
normalen Kurvenhalbmessern.
-
Die Steighöhe des Quecksilbers hängt unter gleicher Bedingung von
den baulichen Konstanten der Venturi-Rohre ab und ist zu P umgekehrt proportional.
-
Es ist demnach möglich, stets eine korrekte Einstellung durch passende
Regulierung der Venturi-Rohre zu erreichen. Zu diesem Zwecke verwendet man solche
sehr starken Unterdruckes in Verbindung mit Lufteinlaßhähnen 7, welche den Unterdruck
auf das geeignete Maß herabsetzen und welche in die Leitungen 6 der Venturi-Rohre
eingesetzt sind. Durch diese Regulierung ist man gleichzeitig imstande, etwaige
Baufehler der Venturi-Rohre oder Fehler in der Anlage der Leitungen auszugleichen
und stets denselben Unterdruck beim Flug in gerader Richtung in beiden Schenkeln
der Quecksilberrohre aufrechtzuerhalten.
-
Diese Einrichtung der Erfindung zur Regelung des Unterdruckes in dem
oder den Venturi-Rohren findet besondere Anwendungsmöglichkeiten, hauptsächlich
bei Luftfahrzeugen mit selbsttätiger Steuerung, bei denen bekanntlich diese durch
Unterbrecherknöpfe, die den verschiedenen auszuführenden Handgriffen entsprechen,
erfolgt.
-
Abb. 5 zeigt eine Anordnung zum Heben und Senken des Flugzeuges durch
Niederdrücken der Knöpfe 17 und 18. Die Kontrollvorrichtung für die Längsstabilität
besteht aus der Ouecksilberröhre i, den Elektroden 3 und .I,. dem Venturi-Rohr 5,
der Verbindungsleitung6, dem Stellhahn7 und dem Manometer ig zum Messen des Unterdruckes
im vorderen Schenkel der Quecksilberröhre. Auf die beiden Zweigrohre 2o und 21 der
Verbindungsleitung 6 werden Hähne oder Drosselvorrichtungen 22 und 23 aufgesetzt,
die durch Elektromagnete 2.4 und 25 elektrisch gesteuert werden. Diese Absperr-oder
Drosselvorrichtungen sitzen an den Enden von Ankern auf, die durch die Elektromagnete
angezogen werden. Die Einrichtung wird durch die Elektrizitätsduelle iga vervollständigt.
-
Solange die Elektromagnete der Absperrvorrichtungen nicht erregt sind,
ist der Hahn 22 durch die Feder 26 geöffnet, dagegen der Hahn 23 durch die Feder
27 geschlossen.
-
Wenn der Unterdruck oberhalb des Quecksilbers steigt, so tritt dieses
in Berührung mit der Elektrode 3; infolgedessen steigt das Flugzeug. Nimmt dagegen
der Unterdruck ab, so erfolgt Kontakt mit der Elektrode 4., und das vordere Ende
des Flugzeuges senkt sich.
-
Mittels der Schraube 28 des Hahnes 22 und des Stichels 14. des Hahnes
7 regelt man de:i Lufteintritt in die Leitung 6 derart, daß das Flugzeug den Flug
in wagerechter Richtung genau beibehält, solange man nicht auf die Knöpfe 17 und
18 drückt. Wenn man aber z. B. den Knopf 17 niederdrückt, so schließt sich infolge
der Anziehung durch den Elektromagneten 24 der Hahn 22, und das Flugzeug setigt.
Wenn man dagegen den Knopf 18 niederdrückt, so öffnet der Elektromagnet 25 den Hahn
23, und das Flugzeug fällt. Mittels der Stellschrauben 28 und 29 kann man genau
die Größe des Steigens und des Fallens regeln.
-
Die gleiche Anordnung kann auch bei der Querstabilisierungsvorrichtung
getroffen werden, um durch Verstellen der Steuerflügel Kurven nach rechts oder nach
links auszuführen. Diese Anordnung ist in Abb.6 dargestellt. Die beiden auf die
Rohre 6 aufgesetzten Hähne 30 und 30" sind bei normalem Fluge durch
die Federn 31 geöffnet. Die Offnungsweite der Hähne wird durch die Stellschrauben
32 und 32a so eingestellt, daß der durch die Venturi-Rohre 5a und Sb gelieferte
Unterdruck- in beiden Schenkeln der i Quecksilberröhre i der gleiche ist. Durch
Druck auf den Knopf 33 schließt sich der Hahn 30; der Unterdruck auf der der Elektrode
q. entsprechenden Seite nimmt zu, und es tritt Kontakt mit dem Quecksilber ein,
so daß i das Flugzeug sich nach links neigt und eine Wendung nach links ausführt.
Mittels Druckes
auf den Knopf 34 erfolgt die umgekehrte Bewegung.
-
Entsprechend-Abb. 7 ist die bei den obigen Ausführungsbeispielen angewendete
Quecksilberröhre durch zwei Aneroiddosen .4oa und 4.0b ersetzt, welche durch Leitungen
611 und 6b mit den Venturi-Rohren, die an geeigneter Stelle des Flugzeuges angeordnet
sind;- verbunden sind. In dem auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
zur Kontrolle der Richtung des Flugzeuges sind die beiden Venturi-Rohre auf den
Enden der Flügel angebracht. Auf die Dosen ist ein gemeinschaftlicher drehbarer
Doppelhebel 41 aufgesetzt, in dessen Mitte 4.2 eine Stange 4.3 aufsitzt, die an
ihrem oberen Ende zwei Kontakte .44a und 44b trägt. Wenn das Flugzeug in normalem
Fluge sich befindet, so stehen die beiden Kontakte in gleichem Abstande von zwei
festen Kontakten .45a und 4.5b, die entweder mit einem Anzeigeapparat oder mit Hilfsmotoren
verbunden sind. Einstellbare Hähne 7a, 7b, z. B. der in Abb. q. gezeigten Art, sind
auf die Leitungen 6a bzw. 6b aufgesetzt.
-
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist ähnlich der in den Abb. 2
bis 6 mit Quecksilberröhre dargestellten. Die durch den in den Venturi-Rohren erzeugten
Unterdruck verursachten Formänderungen der Dosen 4.0a und d.ob ersetzen hier die
Änderungen in dem Quecksilberstand.
-
Wenn z. B. bei der oben beschriebenen Richtungsstabilisierungsvorrichtung
desFlugzeuges dieses unerwartet eine Wendung nach links auszuführen trachtet, so
wird sofort die Geschwindigkeit. des rechten Flügels eine größere als die des linken,
und der Unterdruck des @'enttlrl-ROhres 5b wird größer als der des Rohres 5a. Infolgedessen
klappt die Dose 4ob zusammen, wird also niedriger als die Dose 4o11, und die Stange
4.3 neigt sich nach rechts und schließt den Kontakt zwischen 4q.b und 4.5b. Hierdurch
wird ein elektrischer Stromkreis geschlossen, der einen Hilfsmotor oder Regulator
in Tätigkeit setzt, der seinerseits die Lenkorgane so einstellt, daß das Flugzeug
sich nach rechts dreht. Die Öffnung des Stromkreises, welcher den Hilfsmotor stillsetzt,
kann durch ein beliebiges, an sich bekanntes Abhängigkeitsverfahren geschehen, um
die Einstellung der Steuerorgane zu begrenzen und zu regeln, bis der Gleichgewichtszustand
wieder erreicht, d. h. bis die Fahrt in gerader Richtung hergestellt ist.
-
Die Einwirkung auf die Steuerorgane wechselt jedoch mit der unveränderlichen
Größe, die durch den Bau des Flugzeuges bedingt ist, und anderseits mit der Einwirkung
auf die Aneroiddosen entsprechend den Konstanten der Venturi-Rohre. Es ist deshalb
für ieden Typ von Flugzeug unerläßlich, die Wirkung der Venturi-Rohre auf die Steuerorgane
zu regeln, was entsprechend der Erfindung dadurch geschieht, daß der Durchtrittsquerschnitt
für den Lufteinlaß der Hähne 7a und 7b verändert wird.
-
Diese Art der Regelung gestattet außerdem, wie weiter oben angedeutet
wurde, Baufehler in den Venturi-Rohren und in den Leitungen auszugleichen und bei
dem Flüge in gerader Richtung auf beide Dosen q.oa und 4.0b gleich großen Unterdruck
zu erhalten.
-
Es kann erwünscht sein, während des Fluges die Wirkung der Venturi-Rohre
zu ändern. In diesem Falle müssen die Hähne 7a 11n(17 b in dem Bereich des Führers
liegen. Zu cliesern Zweck kann man die Hähne 7a und 7b statt an den Leitungen 6a
und 6b anzubringen, sie auf einer Steuertafel 4.7 (Abb. 8) anordnen, welche sich
in der Nähe des Führers befindet, und sie mittels Hilfsleitungen .46a und .46b geeigneter
Länge an beliebiger Stelle mit dem Rohre 6a und 6b in Verbindung bringen.
-
Die vorgehend beschriebenen schematischen Einrichtungen können mehrfache
bauliche Änderungen erfahren, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung
zu verlassen.