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Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#1 von HoHun , 19.01.2010 01:50

Moin!

Hier eine Seite des von Do-335-Handbuches (Kurzbeschreibung Do 335 A-0 - A-10, März 1944, s. http://www.cockpitinstrumente.de/archiv/...ornierwerke.htm , S. 42 der PDF-Datei/S. 52 nach Numerierung auf der Seite), auf der ich die im Handbuch angegebenen Kurven zur Fahrtanzeigekorrektur mit von mir für einen nicht-höhenkompensierten Fahrtmesser errechneten Kurven (in rot) hinterlegt habe.

Verwirrenderweise stimmen diese nicht höhenkompensierten Kurven sehr genau mit den Handbuch-Kurven für einen dort ausdrücklich als höhenkompensierten Fahrtmesser überein!

So wie ich es verstehe, sollte ein höhenkompensierter Fahrtmesser unabhängig von der aktuellen Flughöhe anzeigen, d. h. er müßte eigentlich die wahre Geschwindigkeit anzeigen (zumindest angenähert). Das Do-335-Handbuch scheint dem aber zu widersprechen.

Die zweite Grafik zeigt die höchstzulässigen Geschwindigkeiten aus dem Handbuch, aufgetragen in ein Diagramm der wahren Geschwindigkeiten. Die Übereinstimmung zwischen dem Verlauf der (roten) Grenzwerte und der von mir errechneten (blauen) Geschwindigkeitskurve für die Do 335V-1 weist ebenfalls deutlich darauf hin, daß die Angaben im Do-335-Handbuch für einen
herkömmlichen Fahrtmesser gelten.

Um diese Widersprüche zu verstehen oder vielleicht sogar aufzulösen, suche ich Hinweise oder weitere Informationen, die mir helfen könnten, den höhenkompensierten Fahrtmesser besser zu verstehen.

In den RLM-Blättern zu den jeweiligen Anforderungsnummern (http://www.cockpitinstrumente.de/instrum...fahrtmesser.htm z. B. für Fl. Fl.22240) wird auf die "Fuess-Anleitung 160-3 Einbauvorschrift und Gebrauchsanleitung für Fahrtmesser" verwiesen - wahrscheinlich wäre diese Anleitung höchst aufschlußreich für das Verständnis des Do-335-Handbuches.

Tschüs!

Henning (HoHun)

Angefügte Bilder:
Do_335_IAS.png   Do_335_limits.png  
 
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RE: Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#2 von oliver-sven , 19.01.2010 19:30

Hallo Henning,
ja das ist ein schwieriges Thema. Fakt ist, dass sich z.B. die Fahrtmesser bis 1000 km/h dadurch unterschieden haben, dass der Fl.22241 ein normal abgedichtetes Gehäuse hatte, und der Fl.22245 ein speziell druckdichtes Gehäuse, welches auch ausserhalb von Druckkabinen bis 15 km Höhe verwendet werden konnte. Beide Fahrtmesser sind ansonsten baugleich. Das besondere an diesen Fahrtmessern ist, dass sich im Gehäuse 2 Meßwerke eingebaut sind, welche unabhängig arbeiten. Halt jeweils 1 Meßwerk mit separatem Zeiger für den niedrigen Fahrtbereich, und das andere Messwerk für den entsprechenden höheren Fahrtbereich bis 1000 km/h. Ich denke, dadurch alleine war die Meßgenauigkeit schon größer. Ansonsten konnte auch mit diesen Staudruck-Fahrtmessern nicht die genaue "Geschwindigkeit über Grund" gemesen werden.
Mehr kann ich auch nicht dazu sagen. Anbei noch eine kurze Erklärung zu diesem Gerät.

Fahrtmesser (Staudruckfahrtmesser, mit 2 unabhängig arbeitenden Membrandosen)
Fl.22241 (drucklose Ausführung)
oder Fl.22245 (druckdichte Ausführung für Druckkabinen)
Messbereich: 100-1.000 km/h (100-400 km/h und 400-1.000 km/h)
Hersteller: R. Fuess, Berlin
Um ein möglichst genaues Messergebnis zu erzielen, wurden bei diesem Staudruckfahrtmesser 2 unabhängig arbeitende Messwerke (Differenzdruckmesser mit Membrandose) hintereinander in das Gerätegehäuse eingebaut. Das eine Messwerk deckt den Messbereich von 100-400 km/h ab, und das 2.Messwerk den Messbereich von 400-1.000 km/h.
Funktionsweise:
Zwei Geschwindigkeiten sind für den Flugzeugführer von Wichtigkeit: die Horizontalgeschwindigkeit gegenüber dem Erdboden (Grundgeschwindigkeit) und die Geschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft (Relativgeschwindigkeit). Zur Überwachung des Flugzustandes ist die Kenntnis der Relativgeschwindigkeit notwendig, während die Messung der Grundgeschwindigkeit rein navigatorischen Zwecken dient, und ziemlich umfangreiche und schwere Geräte erfordert (Abtrifft- und Grundgeschwindigkeitsmesser).
Misst man den Staudruck an einer Stelle des Flugzeuges, an der Fahrtwind ungestört wirkt (Tragfläche außerhalb des Luftschraubenkreises), so ergibt die Größe des Staudruckes ein Maß für die Relativgeschwindigkeit.
Der Fahrtmesser selbst ist ein Membrandosendruckmesser, der als Differenzdruckmesser arbeitet. Während der Gesamtdruck per Schlauchleitung in das Innere der Membrandose geführt wird, wirk der statische Druck im abgedichteten Instrumentengehäuse von außen auf die Membrandose.
Die Staudruck-Messanlage besteht aus einem im Fahrtwind angeordneten Staurohr (Pitot-Rohr) und einem als Differenzdruckmesser ausgebildeten Anzeigegerät (Fahrtmesser). Gemessen wird der Staudruck (q) als Differenz zwischen Gesamtdruck (p=q+h) einerseits und dem statischen Druck (h) andererseits. Ist die Luftgeschwindigkeit Null, so herrscht im Staurohr nur der statische Druck (Luftdruck). Wird das Staurohr aber angeblasen, so addiert sich an seiner Stirnfläche zum statischen Druck (h) der Staudruck (q). Im Anzeigegerät wirkt
als Gegendruck der statische Druck (h), so dass der angezeigte Druckunterschied (q+h) – h =q beträgt. Diesen Druckunterschied kann man am, in km/h geeichten, Ziffernblatt ablesen.
Das Staurohr besteht aus einem einseitig offenen, zylindrischen Hohlkörper. Der an der Vorderöffnung herrschende Gesamtdruck wird durch das Rohrinnere über eine Leitung (Schlauch) zur Messdose des Fahrtmessers geführt. Der statische Druck wird durch seitliche Öffnungen am Staurohr abgenommen und in eine ringförmige Kammer geleitet. Diese Kammer ist per Leitung (Schlauch) mit dem Messgerät (Fahrtmesser) verbunden.



Viele Grüße
Oliver


 
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RE: Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#3 von HoHun , 25.01.2010 00:38

Hallo, Oliver,

danke für die ausführliche Antwort!

>Fakt ist, dass sich z.B. die Fahrtmesser bis 1000 km/h dadurch unterschieden haben, dass der Fl.22241 ein normal abgedichtetes Gehäuse hatte, und der Fl.22245 ein speziell druckdichtes Gehäuse, welches auch ausserhalb von Druckkabinen bis 15 km Höhe verwendet werden konnte. Beide Fahrtmesser sind ansonsten baugleich.

OK - das heißt schon mal, daß der statische Druck bei beiden Geräten am Anschluß auf der Gehäuserückseite abgenommen wurde. Das RLM-Blatt zu Fl. 22245 vermerkt aber "Unterdruck innen 775 mb", so daß ich davon ausgehen würde, daß es in der Druckkabine eingebaut dem höheren Kabinendruck bei niedrigerem Innendruck standhalten sollte.

>Das besondere an diesen Fahrtmessern ist, dass sich im Gehäuse 2 Meßwerke eingebaut sind, welche unabhängig arbeiten.

Ist es sicher, daß die Meßwerke vollständig unabhängig sind?

Meine Vorstellung wäre, daß erste Druckdose die Differenz zwischen Gesamtdruck und statischem Druck mißt, die zweite aber den absoluten statischen Druck. Die erste Druckdose hat jeder Staudruck-Fahrtmesser, ihre Anzeige ist nicht höhenkompensiert. Erst die zweite (unabhängige) Druckdose mißt einen höhenabhängigen Wert. Dieser Wert könnte theoretisch verwendet werden, um die Fahranzeige der ersten Druckdose höhenabhängig zu modifizieren und so zu einer "höhenkompensierten" Fahrtanzeige zu kommen.

Unter "unbekannt" hat Erwin einen interessanten Fahrtmesser ohne Anforderungsnummer ("Fl. 22241 ?") fotografiert und beschrieben:

http://www.cockpitinstrumente.de/instrum...t/unbekannt.htm

Dieser Fahrtmesser besitzt nur eine Anzeige, die dem hohen Geschwindigkeitsbereicht bei Fl. 22241 entspricht. Trotzdem sind zwei Druckdosen erkennbar.

Nun könnte man vermuten, daß es sich hier um ein Einzelstück handelt, das vielleicht zu Lehr- oder Übungszwecken aus einem defekten Fl. 22241 umgebaut wurde, und das daher nicht unbedingt sinnvolle Rückschlüsse erlaubt. Allerdings habe ich die Vermutung, daß auch diese "Einzeiger-Ausführung" des höhenkompensierten Fahrtmessers kein Einzelstück ist: In der "Do 217 E-1 Bedienungsvorschrift-Fl" findet er sich dort auf S. 37 der PDF-Datei als laufende Nummer 151 in Abb. 3261a, mit der Legende: "151 Fahrtmesser der BZA 10". BZA muß wohl "Bombenzielanlage" heißen, und dort wäre ein Fahrtmesser, der die wahre Fahrt anzeigt, sicher von großem Nutzen. In der "Do 217 K-1 Bedienungsvorschrift" dagegen findet sich auf S. 21 der PDF-Datei in Abb. 14 als laufende Nummer 16 der "Höhenkompensierte Fahrtmesser der BZA 1", der anders als der Fahrtmesser in der Do 217 E-1 die "vollständige" Form eines höhenkompensierten Fahrtmessers mit zwei Nadeln und Anzeigebereich bis 750 km/h aufweist (soweit sich das am kleinen Bild erkennen läßt).

Außerdem ist die im Bild erkennbare zweite Druckdose so eingebaut, daß ich vermute, daß sie nicht an die Gesamtdruckleitung angeschlossen ist. Das würde bedeuten, daß die zweite Druckdose einen konstanten Innendruck besaß und daher nur für die Messung eines absoluten Drucks verwendet werden könnte, was meine Vorstellung von einer höhenkompensierten Messung bestätigen würde. Leider läßt sich das aber an nur einem Foto natürlich nicht einwandfrei feststellen.

>Mehr kann ich auch nicht dazu sagen. Anbei noch eine kurze Erklärung zu diesem Gerät.

Hm, hier steht auch "2 unabhängig arbeitende Meßwerke" - aber leider geht die Beschreibung der Funktionsweise nicht auf die Besonderheit der Höhenkompensation ein.

>Ansonsten konnte auch mit diesen Staudruck-Fahrtmessern nicht die genaue "Geschwindigkeit über Grund" gemesen werden.

Nicht über Grund, aber es wäre natürlich möglich, eine Fahrtmessung mit einer Höhenmessung zu kombinieren und so die "wahre Geschwindigkeit durch die Luft" anzugeben. Solche Fahrtmesser muß es gegeben habe: Die RAF hat in Form des sogenannten "Air Position Indicators" eine Integriermaschine benutzt, die wahre Fahrt und Kurs zur automatischen Koppelnavigation benutzt hat (und jederzeit Längen- und Breitengrad unter der Annahme "keine Abtrift" anzeigte), und ich meine in einem Artikel in der Flugzeug Classic auch ein etwas einfacheres deutsches Gegenstück gesehen zu haben, das die zurückgelegte Entfernung auf dem gewünschten Kurs und den seitlichen Versatz anzeigte. Ich glaube, dieses Gerät wurde als "Koppelrechner" bezeichnet. Natürlich konnte es wie das britische Gerät wohl auch nur die Bewegung gegenüber der Luftmasse, in der das Flugzeug sich bewegt, berechnen, nicht aber die Bewegung "über Grund".

Tschüs!

Henning

 
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RE: Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#4 von He 219 , 26.01.2010 00:20

Hallo Henning, Hallo Oliver,
in der Tat haben diese Höhenkompensierten Fahrtmesser zwei voneinander unabhängige Meßdosenssteme! Einmal eines bis 400 Km/h, (nicht höhenkompensiert) und ein weiteres 400-1000 Km/h,das tatsächlich
höhenkompensiert ist! Hierbei wird die Höhenkompensation durch ein drittes (Aneroid-)Dosensystem, also quasi einen zusätzlich eingebauten Höhenmesser erreicht.Dieser Höhenmesser arbeitet bis 15 Km Höhe; siehe
RLM-Blatt für Fl 22245: Höhenausgleich 15Km. Diese Höhenkompensation beeinflußt beim Steigflug nur das über 400 Km/h arbeitende zweite Meßdosensystem!! Es ist klar, daß ein solches System in einer Druckkabine
nur korrekt arbeiten kann, wenn das Fahtmessergehäuse ausreichend gegen den Innendruck der Kabine abgedichtet ist. Daher der Vermerk im RLM-Blatt Gehäusedichtigkeit: Unterdruck innen 775 mb;will sagen:
bis zu einem inneren Unterdruck von 775 mb war das Fahrtmessergehäuse unbedingt dicht.
Wo jetzt die Ungereimtheiten im Handbuch der Do 335 herkommen ist mir nicht bekannt; evtl. Fehler des Bearbeiters, falsche Daten abgeschrieben? Falschen Höhenmesser ausgewählt und so falsche Kurvenschar
übertragen???
Zu dem unbekannten Fahrtmesser, Messbereich 400- 1000 Km/h ist zu sagen: ihm fehlt tatsächlich das Meßdosensystem für den niederen Geschwindigkeitsbereich! Was zu sehen ist, ist hinten das Messdosenpaket,
und vertikal angebracht das Aneroiddosenpaket.Es wird sich wohl nicht mehr klären lassen, zu welchem Zweck diese Modifikation durchgefürt wurde, ob es ein Einzelstück ist, oder ob eine Serie existierte.
Ich werde euch per mail eine Zeichnung und eine Beschreibung des Systems senden.

Bis dann Hermann

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RE: Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#5 von He 219 , 14.02.2010 13:21

Hallo,
hier kommt der Versuch eine Zeichnung, sowie die Funktionsbeschreibung des höhenkompensierten
Fahrtmessers, z.B. Fl 22245, hochzuladen!

Grüße Hermann

Angefügte Bilder:
Fahrtmesser.JPG  
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RE: Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#6 von oliver-sven , 14.02.2010 14:17

Hallo Hermann,
tolle Funktionsbeschreibung dieses Fahrtmessers. darf man fragen, aus welcher Quelle diese Angaben stammen? Vielleicht findet man dort noch mehr detailierte Beschreibungen zu einzelnen geräten.
Wäre sicherlich auch gut als Link für den Gerätekatalog dieser Webseite. Dann kann sich der Besucher auch gleich ein Bild von der genauen Arbeistweise der Technik machen.

Viele Grüße
Oliver


 
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RE: Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#7 von HoHun , 20.02.2010 12:44

Hallo, Hermann,

vielen Dank, das ist super! :-)

Das Schnittbild klärt etliche Fragen:

- Die Anzeige von 100 - 400 km/h ist wie erwartet angezeigte Fahrt, "Va" (modern "IAS").
- Die Anzeige von 400 - 1000 km/h ist dagegen wahre Fahrt, "Vw" (modern "TAS").
- Oliver hatte recht, daß beide Meßwerke unabhängig sind - die vollständige Bauform hat 3 Druckdosen, 1 im Va-Strang und 2 im Vw-Strang
- Da im Vw-Strang keine Temperaturkompensation stattfindet, ist aber auch das als "Vw" betrachtete Wert nur eine Annäherung, weil Änderungen der Umgebungstemperatur nicht berücksichtigt werden, die die Fahrtmesser-Anzeige ja verfälschen.
- Im Va-Strang befindet sich eine Bimetall-Temperaturkompensation, deren Zweck ich noch nicht ganz verstehe - vielleicht gleicht sie nur Längenänderungen im "doppelt gekröpften Übertragungshebel 14" aus? Alle anderen Übertragungen funktionieren durch Rotationen, bei denen eine temperaturabhängige Längenänderung nichts ausmacht.
- Die Bildbeschreibung "Fahrtmesser mit Dichtekompensation" ist eigentlich nicht ganz richtig, weil es sich um eine Druckkompensation handelt und die Dichte durch die zusätzliche Variable "Temperatur" mit dem Druck zusammenhängt.
- Die Beschreibung im Text, daß der erste Zeiger die 100 - 400 km/h durchläuft, hinter dem Sektor verschwindet und dann der zweite Zeiger hinter dem Sektor hervorkommt und die 400 km/h - 1000 km/h anzeigt, kann eigentlich nicht stimmen. Über den mittleren Gleithebel "12" wird das Übersetzungsverhältnis von Druckdose zu Zeiger geändert, so daß so ein Gleichlauf nur für eine einzige Stellung dieses Gleithebels möglich ist. Das ist sicher die "Nullstellung" bei 1013.25 hPa Umgebungsdruck, weil nur dann Va und Vw übereinstimmen (unter Normbedingungen).

Die tatsächlichen Zeigerstellungen müßten eher wie folgt aussehen (Normbedingungen und perfekte Genauigkeit):

H --- Va --- Vw
[km] - [km/h] - [km/h]
0 --- 350 --- 350
2 --- 350 --- 386
4 --- 350 --- 428
6 --- 350 --- 477
8 --- 350 --- 535
10 --- 350 --- 603
12 --- 350 --- 695
14 --- 350 --- 814

Obwohl der Va-Zeiger also in allen Höhen im niedrigen Fahrtbereich steht und nicht unter dem Sektor verschwindet, kommt der Vw-Zeiger ab 2,7 km Höhe hinter dem Sektor hervor und durchläuft mit zunehmender Höhe einen großen Teil seines Anzeigebereichs.

(Der Pilot würde bei niedrigen Geschwindigkeiten nach Va-Anzeige fliegen und die Vw-Anzeige für die Navigation und zum Überwachen der Einhaltung der höchstzulässigen Geschwindigkeit verwenden.)

Was mich noch ein bißchen wundert, ist, daß die Kopplung von Vw and Va rechnerisch eine Exponentialfunktion ist, das Verschieben des Übersetzungspunktes hingegen wohl eher eine hyperbolische Funktion abbildet. Ich könnte mir gut vorstellen, daß die Vw-Anzeige unter bestimmten Bedingungen mit einem spürbaren Restfehler behaftet ist, der einfach aus der Rechenmethode resultiert. Andererseits waren die damaligen Instrumentebauer Meister darin, mit analoger Mechanik Wunder zu vollbringen, und weiß nicht, ob man vielleicht eine Druckdose mit nichtlinearem Ansprechverhalten oder einen anderen Trick hätte nutzen können, um diese Restfehler zu minimieren.

Allerdings ändert sich in der Standardatmosphäre in 11 km Höhe der Temperaturgradient unstetig - ich vermute also, daß in Höhen über 11 km die Anzeige eher nicht mehr so genau stimmt. Andererseits mag das für die Navigation wiederum egal sein, weil eigentlich immer eine rechnerische Temperaturkorrektur der Vw-Anzeige (die im strikten Sinne noch nicht echte Vw-Anzeige sein kann) anhand des Außentemperaturthermometers stattfinden muß, bevor man Flugstrecken berechnen kann.

Soviel zur Theorie - ich hoffe, ich liege nicht zu sehr daneben :-)

Tschüs!

Henning

 
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RE: Höhenkompensierter Fahrtmesser in der Do 335?

#8 von He 219 , 21.02.2010 13:37

Hallo Henning,
dieser Fahrtmesser ist schon "dichtekompensiert", wenn auch (wenn man so will) nur "unecht", denn das
Gerät ist so justiert, daß über den Höhenverlauf im zweiten Meßwerk die Temperaturkurve nach INA, zu
Neudeutsch nach ICAO/Standartatmosphäre berücksichtigt wird.
Die Bimetallfeder im ersten Meßwerk wird wohl sowohl als Temperaturkompensation erster wie auch zweiter
Ordnung wirken. D.h. zunächst wird sie bei Temperturänderungen eine Verschiebung des Nullpunktes in der
Anzeige ausgleichen und weiter im Anzeigebereich temperaturbedingte Änderungen des Gesamtdruckes
ebenfalls ausgleichen.

Schönen Sonntag
Hermann

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