Устройство для измерения расстояния летательного аппарата от земной поверхности Советский патент 1927 года по МПК G01C3/06 G01C5/00 

Всякая электропроводная часть летательного аппарата обладает в воздухе относительно земли известной электростатической емкостью, которая зависит непосредственно от расстояния этой части от поверхности земли. Эта электроемкость могла бы, таким образом, быть использована как мерило расстояния летательного аппарата от поверхности земли, если бы оказалось возможным измерить ее величину. Непосредственное измерение ее было бы мыслимо в том случае, если бы летательный аппарат и земная поверхность соединялись посредством электрического проводника, что, разумеется, невозможно. Предлагаемое изобретение имеет целью дать устройство для измерения расстояния летательного аппарата от земной поверхности, основанное на принципе измерения изменяющейся с расстоянием от земли электроемкости проводников, находящихся на летательном аппарате. Если установить на летательном аппарате несколько изолированных яруг от друга электрических проводников, то последние будут обладать один относительно другого известной емкостью и, кроме того, еще емкостью относительно земной поверхности, зависящей от расстояния этих проводников до земной поверхности. Отсюда следует, что и совокупная емкость определяется расстоянием от земной поверхности, так что величина этой совокупной емкости представляет меру расстояния от летательного аппарата до земной поверхности; путем измерения этой емкости может определяться это расстояние. Электрические проводники, емкость которых должна быть определена, включаются в колебательную цепь и измеряется частота их, являющаяся мерою электроемкости, а потому и расстояния до земной поверхности. Измерение частоты колебаний может производиться известными способами, особенно же удобно по способу совпадающих колебаний, т.-е. приведением в совпадение с волной известной частоты. С колебательной цепью, заключающей измеряемые емкости, связана вторая колебательная цепь, заключающая в себе подвижное приспособление для изменения частоты колебаний. В этом случае, во второй колебательной цепи может быть вызван резонанс с каждой, определяемой каким бы то ни было расстоянием от земли, частотой колебаний. Для указания резонанса может, например, служить тлеющая лампа. Положение приспособления для изменения частоты колебаний в момент резонанса дает в этом случае меру измеряемой емкости и, таким образом, меру расстояния до земной поверхности. Приспособление для изменения частоты колебаний удобно делать в виде вариометра или вращающегося конденсатора и соединять с указателем резонанса, например, тлеющей лампой таким образом, чтобы можно было оба приспособления одновременно обозревать, т.-е. чтобы при вспышке тлеющей лампы легко было бы отличить положение приспособления для изменения частоты колебаний. Вследствие этого, тлеющая лампа может быть составной частью указателя: световым указателем служит или прорез на диске передвигающимся вместе с подвижной частью приспособления (вращающийся конденсатор, или т. п.), который встречает свет укрепленной неподвижно тлеющей лампы или сама тлеющая лампа, которая связана с подвижной частью.

Необходимыми для измерения емкости электрическими проводниками могут быть как специально приспособленные для этой цели особые части летательного аппарата, так и части летательного аппарата. Питание энергией, образованной этими частями колебательной цепи, может происходить произвольным образом,

хотя бы, например, используя для этой цели имеющуюся налетательном аппарате радио-установку. В случае применения для измерений частоты вторичной колебательной цепи связь между цепями может быть также произвольной: прямой, индуктивной или емкостной. Размещение проводников, определяющих емкость, рекомендуется производить таким образом, чтобы они обладали один относительно другого небольшой, и наоборот, по отношению к земле, возможно большой емкостью; они могут, например, иметь вид горизонтальных поверхностей, расположенных горизонтально по возможности дальше друг от друга. В металлических летательных аппаратах одним из проводников, емкость которого определяется, может быть либо сам аппарат целиком, либо его части, вторым же проводником могут быть одно или несколько электрически изолированных от него тел. Для самолетов рекомендуется применять в качестве электроемкого тела несущие поверхности, или особые электропроводные обкладки последних, которые могут быть использованы либо изолированными друг от друга, либо совокупно с особыми электрически изолированными плоскостями или телами, установка которых может быть, например, произведена на щасси.

На фиг. 1 и 2 изображены самолеты с различно расположенными электрическими проводниками; на фиг. 3-схема включения приспособления для измерения емкости с двумя колебательными цепями; на фиг. 4 и 5 - ВИДЬ сбоку и спереди указательного приспособления с ротативным световым указателем.

На несущих поверхностях самолета (фиг. 1) устроены на большом горизонтальном расстоянии друг от друга, приблизительно в горизонтальном положении, две электрически изолированные друг от друга обкладки, соединенные проводником в одну колебательную цепь, заключающую возбудитель колебаний и измерительные приборы (о обозначает земную поверхность, которая влияет на электроемкость поверхностей 7 и 2}.

Одно из тел (фиг. 2), обладающее электроемкостью, образовано самой несущей поверхностью 1а самолета, причем другое тело устроено в виде специальной меньщей поверхности 2а, укрепленной электрически изолированно на шасси. Обе поверхности соединены в одну колебательную цепь.

Обкладки на поверхностях 1и и 2а (фиг. 3) включены в первичную колебательную цепь, образованную проводником 5, возбудителем 4 и катушкой связи 6. Возбудителем 4 может быть, например, пищик или генератор тока высокой частоты. С первой колебательной цепью связана вторая колебательная цепь, состоящая из катущки связи 10, вращающегося конденсатора 11 и соединительной проводки 12. Вращающаяся часть 13 конденсатора сидит на валу И, который приводится в движение от механического привода. На том же валу сидит диск с прорезом 16, вращающимся относительно неподвижного диска 17, снабженного скалой или т. п. Параллельно вращающемуся конденсатору 11, 13 включена тлеющая лампа -/S таким образом, что свет ее освещает половину диска 16 и виден сквозь прорез 16 спереди, в то время, как другая половина диска 13 прикрыта экраном 19 таким образом, что прорез, проходя мимо этого экрана, остается невидимым. Вторая цепь колебаний построена таким образом, что частота колебаний изменяется в ней периодически в пределах возможных изменений частоты колебаний в первичной цепи; таким образом получается резонанс между обоими цепями в каждом периоде при одном определенном положении вращающегося конденсатора, а, следовательно, и прореза 16 на диске 15. При этом положении резонанса тлеющая лампа загорается и делает прорез видимым (световым указателем). При достаточно высоком числе оборотов вращающегося конденсатора световой указатель образует световую марку (знак), которая кажется находящейся в покое и изменяющей свое положение в зависимости от изменения указываемого ею расстояния от земной поверхности. Вместо указанной на чертеже индуктивной связи между обоими цепями колебаний может применяться любая другая, например, емкостная или гальваническая связь. Точно также, вместо вращающегося конденсатора можно применять вариометр (вращающаяся индукционная катушка). Для усиления действия могут применяться усилительные приспособления, например, усиливающие трубки или также обратная связь.

На фиг. 4 и 5 сама тлеющая лампа 18а служит световым указателем, для этого она сама движется вместе с вращающейся частью конденсатора. Эта вращающаяся часть состоит из диска 30, несущего на себе обкладки 13а, и вращающегося между неподвижными обкладками На конденсатора. На диске .30 укреплена тлеющая лампа таким образом, что она проходит мимо шкалы 17а и, загораясь, служит световым указателем расстояния от земной поверхности.

Предмет патента.

1. Устройство для измерения расстояния летательного аппарата от поверхности земли, основанное на принципе измерения изменяющейся с расстоянием от земли электроемкости проводников находящихся на летательном аппарате, характеризующееся - 1) применением двух горизонтальных металлических поверхностей 1 и 2 (фиг. 1), расположенных на летательном аппарате, электрически изолированно друг от друга, в возможно значительном по горизонтальному направлению удалении друг от друга, например, на противопо