复合式高度表的制作方法
【专利摘要】一种复合式高度表，由高度表和同心外圈刻度盘两部分组成，其中同心外圈刻度盘由固定盘、转动刻度盘和至少两个转动调节按钮三部分组成，其中：固定盘通过固定装置固定在高度表的外壳上不能转动；转动刻度盘是位于高度表外圈的环形盘，包围高度表且能够绕其圆心转动，转动刻度盘内圈具有与高度表的外圈刻度对应的刻度；转动调节按钮整体呈现为一个扁平“U”形，用于连接固定盘和转动刻度盘，当转动调节按钮按下时，转动盘可以转动，当转动调节按钮松开时，能够使转动刻度盘与固定盘的相对位置保持锁定。复合式高度表可同时指示两种气压高度，以解决高度表只能指示一种气压高度的不足。复合式高度表原理同样适合英制高度表。
【专利说明】复合式高度表
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种在航空器上使用的复合式高度表，可同时指示标准气压高度、修正海平面气压高度和场面气压高度中的任何两种高度。
【背景技术】
[0002]目前，公知的气压式高度表是通过测量飞机(可以看作一个质点)与测量基准气压面的气压差值来确定高度。飞机在航路、航线飞行时，需要设定标准气压面为测量基准面，高度表指示标准气压高度(简称:标压高度【说明I】)。航空管制员为水平间隔小于规定的航路、航线飞行的飞机配备标压高度，使各架飞机之间有最少300米的高度差，防止飞机与飞机发生空中相撞。飞机起飞、着陆和穿云下降时，需要设定修正海平面气压面为测量基准面(民航使用较多)，高度表指示修正海平面气压高度(简称:修正海压高度【说明2】)，以便于飞机在机场附近飞越闻大障碍物(如:山或闻楼，山和闻楼的闻度叫标闻【说明3】)时，能准确计算飞机与高大障碍物的超障余度(即飞机与山顶(或楼顶)的真实垂直距离)，以防止飞机与地面障碍物相撞。飞机起飞、着陆和穿云下降时，需要设定机场场面气压面(军航使用较多)为测量基准面，高度表指示场面气压高度(简称:场压高度【说明4】)，用于确定飞机起飞、着陆和穿云下降经过导航台时的场压高度。总之，飞机在航路、航线和低高度飞行时飞行员需要掌握标压高度和修正海压高度；飞机在起飞、着陆和穿云下降时，需要掌握修正海压高度和场压高度；航路、航线飞行的飞机飞越机场上空时，需要掌握标压高度和场压高度。但是，目前的气压式高度表在同一时间只能设定一个基准气压面来测量其对应的高度，不能同时测量两种高度。
[0003]【说明I】标压高度 是飞机相对于标准气压面(标准气压面的气压值是760毫米汞柱或1013.2百帕或29.92英寸 汞柱)的垂直距离。由于飞行高度层是按照标压高度划分的，航空管制员只能使用标压高度为航路、航线飞行的飞机配备垂直间隔。标准气压面的标高(即760毫米汞柱或1013.2百帕或29.92英寸汞柱气压面的标高)是随大气环境(重力加速度、温度和空气密度)变化而上下微量浮动的，但空中所有飞机都以标准气压面为测量基准面，配备在不同的高度层上，确保飞机之间有规定的高度差，可以防止飞机空中相撞。图1示出飞机在航路、航线飞行时，都以标压(760毫米汞柱)为测量基准面，配备300米高度差，以防止飞机空中相撞。不同地理位置大气环境不同，标准气压面表现为一个曲面，大区域范围内大气环境差异很大(如西安和北京)，曲面变化也很大，但两地的飞机已经有足够的水平间隔，没必要考虑垂直间隔；小范围内大气环境变化不大，标准气压面可以认为是一个平面，如图1所示对飞机配备高度没有显著影响。
[0004]【说明2】修正海压高度是飞机相对于修正海平面气压面(QNH)的高度，如图2所示。通过公式(I)计算得出的修正海平面气压面与平均海平面(物理面)两个面重合，即测量飞机修正海压高度的修正海平面气压面与测量高大障碍物的平均海平面重合为同一个基准面，飞机飞越障碍物时，飞行员可以根据高度表指示的修正海压高度减去从地图上查出的障碍物标高，准确知道飞机的超障余度，防止飞机与地面障碍物相撞。[0005]QNH=QFE+H 场标 /S 递减率 (I)
[0006]【说明3】如图2所示，标高是某一个点(地球表面固定点)到平均海平面(物理面，其垂直位置不随大气环境变化而变化，是一个不变量)的垂直距离。障碍物的标高是指障碍物的顶点(如:山顶)到平均海平面的垂直距离，可以从航空地图或机场使用细则中查出。
[0007]【说明4】场压高度是飞机到机场跑道平面对应的气压面(QFE)的垂直距离，如图3所示。场压值随大气环境变化而变化，机场气象台每小时观测并发布一次场压值，以便于飞机起飞着陆时准确掌握飞机与机场平面的垂直距离。
【发明内容】
[0008]为了解决现有的气压式高度表同时只能测量一种高度的不足，本实用新型提供一种能够同时指示两种气压高度的复合式高度表，飞机在航路、航线飞行过程中，本实用新型的复合式高度表在指示标准气压高度的同时，也能指示修正海平面气压高度；飞机在机场起飞、着陆过程中，在指示修正海平面气压高度的同时，也能指示场面气压高度；航路、航线飞行的飞机过往中途机场上空时，在指示标准气压高度的同时，也能指示中途过往机场的场压高度。本实用新型适用于使用毫米汞柱、百帕和英寸汞柱为气压单位的米制和英制高度表。本实用新型的复合式高度表一般可满足民用航空、军用航空和通用航空飞行的需要。
[0009]本实用新型的复合式高度表，由高度表和同心外圈刻度盘两部分组成,其中同心外圈刻度盘由固定盘、转动刻度盘和至少两个转动调节按钮三部分组成，其中:
[0010]固定盘通过固定装置固定在高度表的外壳上，不能转动；
[0011]转动刻度盘是位于高度表外圈的环形盘，包围高度表，其内圈具有与高度表的外圈刻度对应的刻度，能够绕其圆心转动；
[0012]转动调节按钮整体呈现为一个扁平“U”形，且“U”形的两个边具有不同的长度，用于连接固定盘和转动刻度盘，当转动调节按钮按下时，转动盘可以转动，当转动调节按钮松开时，能够使转动刻度盘与固定盘的相对位置保持锁定。
[0013]在本实用新型的复合式高度表的一个优选实施例中，固定盘是一个适当大小的圆环，把圆环内侧切削去掉40%-70%的厚度，保留其余厚度，在切削去掉所属厚度的内环处切削出锁定槽，锁定槽为凹凸锯齿结构。
[0014]在本实用新型的复合式高度表的一个优选实施例中，转动刻度盘具有燕尾槽，燕尾槽是在转动刻度盘背面沿径向切削出的梯形滑动凹槽，其内部大外口小，切削时梯形滑动凹槽靠圆心处与内环边缘应保留一定的厚度，不切透，将这个有一定厚度的边缘叫阻挡墙；转动刻度盘还具有行程限定部，用于限制转动调节按钮在燕尾槽内的滑动深度。
[0015]在本实用新型的复合式高度表的一个优选实施例中，转动调节按钮包括:
[0016]按钮，其位于转动调节按钮“U”长边的端部，当转动刻度盘需要旋转调节时，按下按钮并保持，使后卡锁与锁定槽脱开啮合，这时就可以转动外圈刻度盘调节其位置，松开按钮，后卡锁与锁定槽重新啮合锁定；
[0017]燕尾，其位于转动调节按钮的“U”形长边的边缘，具有梯形形状，燕尾尺寸比燕尾槽的内部凹槽尺寸稍小一点，以便于燕尾插入燕尾槽能够沿径向滑动，从而起到转动调节按钮与转动刻度盘的连接作用，燕尾与燕尾槽具有互补结构；[0018]弹簧孔，位于转动调节按钮的“U”形长边的左端部，用于安放弹簧和舌芯；其中弹簧为转动调节按钮提供一个径向由内向外的弹力，舌芯是一根小铜棍，舌芯有一多半露在外边，具有适当的硬度和抗弯曲强度；
[0019]内钩，S卩“U”形的短边，其相当于长边的钩子，用于钩住固定盘，起到转动调节按钮与固定盘的连接作用；
[0020]后卡锁，其位于内钩的端部，具有凹凸锯齿结构，按钮松开后，在弹簧径向力的作用下，后卡锁与凹凸锯齿结构的锁定槽啮合锁定，起到锁定转动刻度盘与固定盘的作用，防止在飞行状态时转动刻度盘在转动调节按钮松开时随意游动。
[0021]在本实用新型的复合式高度表的一个优选实施例中，行程限定部是行程限定孔，复合式高度表安装好以后，在行程限定孔内安装上螺丝，可以限制燕尾在燕尾槽内的滑动深度，当两个调节按钮同时按到底确保后卡锁与锁定槽都能解锁的同时，两个后卡锁的距离大于固定盘内环直径，使其不会脱落。
[0022]在本实用新型的复合式高度表的一个优选实施例中，转动刻度盘上行程限定孔的数量为多个(优选为两个)，行程限定孔内安装的螺丝，其长度小于转动刻度盘厚度。
[0023]本实用新型的复合式高度表不需要改动高度表内部结构，而能够达到同时指示两种气压高度的目的，因此无需专门适航认证。发明人在设计时充分考虑了重量、过载、美观和实用等方面的问题，使用高强度塑料，巧妙地用多个(首选两个)转动调节按钮把固定盘与转动刻度盘连接起来，转动调节按钮还起到调节转动刻度盘位置和锁定固定盘与转动刻度盘的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1示意性示出标压高度及其一般应用；
[0025]图2示意性示出修正海压高度及其一般应用；
[0026]图3示意性示出场压高度及其一般性应用；
[0027]图4不出一般气压式高度表的面板不意图；
[0028]图5示出加装外圈刻度盘后本实用新型的复合式高度表面板示意图；
[0029]图6示出同心外圈刻度盘结构总外观示意图；
[0030]图7示出固定盘正视图7 Ca)和后视图7 (b)；
[0031]图8不出转动调节按钮的正视图、左视图、右视图、俯视图和后视图；
[0032]图9示出转动调节按钮的立体效果图；
[0033]图10示出转动调节按钮的立体效果图；
[0034]图11示出燕尾槽结构图；
[0035]图12示出在弹簧孔内需要放置的弹簧图12 (a)和舌芯图12 (b)；
[0036]图13示出转动刻度盘的正视图13 (a)和后视图13 (b),图11是图13 (a)的右视图；
[0037]图14示出转动刻度盘与转动调节按钮连接右视图；
[0038]图15示出转动刻度盘与转动调节按钮连接立体图；
[0039]图16示出固定盘与转动调节按钮连接右视图；
[0040]图17示出转动刻度盘、固定盘和转动调节按钮连接立体图；[0041]图18示出转动刻度盘、固定盘和转动调节按钮连接立体图；
[0042]图19不出气压面和闻度的关系；
[0043]图20示出读表规则的一个实例图；
[0044]图21示出读表规则的一个实例图；
[0045]图22示出读表规则的一个实例图；
[0046]图23示出读表规则的一个实例图；
[0047]图24示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0048]图25示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0049]图26示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0050]图27示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0051]图28示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0052]图29示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0053]图30示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0054]图31示出本实用新型的复合式高度表中同时指示两种高度的示例；
[0055]图32示出第二款米制高度表；
[0056]图33示出与图32所示米制高度表相配合本实用新型的第二款米制复合式高度表的实施例；
[0057]图34示出与第二款米制高度表相似的高度表；
[0058]图35示出与第二款米制高度表相似的高度表；
[0059]图36示出以英寸汞柱为气压单位的英制式高度表；
[0060]图37示出与图36所示英制高度表配合本实用新型的第三款英制复合式高度表；【具体实施方式】
[0061]图4示出一般气压式高度表的面板示意图，红色小旋转按钮可以旋转调节气压窗口值，从而设定测量基准面。图中气压窗口值设定为1013.2百帕(相当于760毫米汞柱或29.92英寸汞柱)标准气压值，高度表指示为标压高度1920米。其中，短指针移动一个数字单位表示1000米,长指针移动一个数字单位表示100米,长指针移动一小格表示10米。
[0062]图5示出加装外圈刻度盘后本实用新型的复合式高度表面板示意图。复合式高度表由高度表和同心外圈刻度盘两部分组成。
[0063]图6示出同心外圈刻度盘总体外观示意图，同心外圈刻度盘由固定盘、转动刻度盘和转动调节按钮三部分组成；其中固定盘由几个(优选为3个)固定螺丝通过相应的固定螺丝孔固定在高度表外壳上，不能转动；转动刻度盘通过转动调节按钮与固定盘相连，转动刻度盘上具有几个(优选为2个)行程限定螺丝孔，安装上相应限定螺丝后，可限制转动调节按钮的燕尾在转动刻度盘燕尾槽中的滑动范围。高度表位于外圈刻度盘内，与外圈刻度盘紧密衔接。
[0064]图7不出固定盘的正视图7 (a)和后视图7 (b),固定盘是在圆环的基础上，沿着图7(a)中所示虚线把内侧切削去掉40%-70%的厚度(优选为三分之二厚度)，保留其余厚度(优选为三分之一厚度)，在切削去掉厚度的内环处切削出锁定槽(锁定槽为凹凸锯齿结构，可与后文中描述的转动调节按钮的后卡锁啮合锁定)。[0065]图8示出转动调节按钮的正视图、左视图、右视图、俯视图和后视图，为了更详细地描述转动调节按钮的结构和尺寸对应关系，把五个视图画在一起并标注说明。转动调节按钮作用:一是连接固定盘和转动刻度盘，二是调节转动刻度盘的角度，三是锁定转动刻度盘与固定盘的相对关系位置。转动调节按钮集成按钮、燕尾、弹簧孔、内钩和后卡锁于一体，其立体形状如图9和图10所示，整体是一个扁平“U”形结构，且“U”形两边不一样长，从图8的正视图看出其内短外长(内指里面或后面，外指前面)，即内侧具有一短边，外侧具有一长边，在“U”形长边的边缘设计有燕尾(梯形形状)，转动调节按钮长边的右端部(正视图)设计有可供手按的按钮，长边的左端部由左向右钻出几个(优选为两个)弹簧孔，长边左端与“U”形短边相连，短边相当于长边的钩子，即内钩，在短边右端设计有后卡锁。将燕尾设计成与如图11所示的燕尾槽(燕尾槽是在转动刻度盘背面沿径向切削出的梯形滑动凹槽，其内部大外口小)结构互补的梯形结构，燕尾尺寸比燕尾槽的内部凹槽尺寸稍小，以便于燕尾插入燕尾槽后能沿径向滑动，从而起到转动调节按钮与转动刻度盘连接作用。为提供转动调节按钮在燕尾槽内沿径向向外的弹力，在转动调节按钮上设计了几个(优选为2个)比较深的弹簧孔，用于安装较长的弹簧和舌芯，提供更强劲的弹力。当转动刻度盘需要进行旋转调节时，飞行员按下按钮使后卡锁与锁定槽脱开啮合(如图17所示，后卡锁与锁定槽脱开啮合但仍然钩着固定盘)，以调节转动刻度盘的位置。内钩用于钩住固定盘，起到转动调节按钮与固定盘连接作用。后卡锁设计成如图9所示的凹凸锯齿结构(与锁定槽结构一样)，其作用是:按钮松开后，在弹簧径向力的作用下，后卡锁与锁定槽啮合锁定，使转动刻度盘与固定盘保持锁定状态，防止在飞行时转动刻度盘的游动。
[0066]图11示出了燕尾槽的结构，它的结构与燕尾的结构“互补”，燕尾插入燕尾槽可以沿径向方向滑动。燕尾与燕尾槽连接如图14和图15所示。
[0067]图12示出了在弹簧孔内需要放置的弹簧(图12 (a))和舌芯(图12(b))，弹簧是为转动调节按钮提供径向由内向外的弹力，舌芯是一根小铜棍，因为阻挡墙(如图13所示，如下文所述)与转动调节按钮之间有一定空隙，舌芯有一部分露在外面，要求有一定的抗弯曲强度，通常安装时先放入弹簧再放入舌芯。
[0068]图13示出转动刻度盘的正视图13 (a)和后视图13 (b)，转动刻度盘的数字刻度与高度表的数字刻度一样，只是在O刻度处增加一个小三角，使O位置更加明显。燕尾槽(图11)是在转动刻度盘背面沿径向方向切削的梯形滑动凹槽，燕尾在梯形滑动凹槽内可沿径向滑动，其内部大外口小，切削时梯形滑动凹槽最靠圆心处与内环边缘应有一定的厚度(不切透)，为了叙述方便，把这个有一定厚度的边缘叫阻挡墙。转动调节按钮的燕尾就插在燕尾槽内，起到转动刻度盘与转动调节按钮连接作用；行程限定孔用于限制转动调节按钮在燕尾槽内的滑动范围。
[0069]图14示出转动刻度盘(图13(a))安装上转动调节按钮后的右视图，图15是两者连接立体效果图。
[0070]图16示出固定盘(图7(a))安装上转动调节按钮后的右视图，图17中绿色和军绿部分是两者连接立体效果图。
[0071]图17示出转动刻度盘(紫色)、转动调节按钮(绿色)和固定盘(军绿)连接的结合立体效果图。此图为转动调节按钮向内侧按入后，后卡锁与锁定槽脱开，但仍然钩着固定盘的情形。[0072]图18示出转动刻度盘(紫色)、转动调节按钮(绿色)和固定盘(军绿)连接的后视立体效果图。此图为转动调节按钮松开后在弹簧力的作用下，后卡锁与锁定槽啮合锁定的情形。图18中标出了固定盘内径和两个转动调节按钮后卡锁之间的距离线，在后面组合安装高度表时，两个调节按钮压到底，使两个转动调节按钮后卡锁之间的距离小于固定盘内径，两个转动调节按钮的后钩就可以伸到固定盘内侧，松开两个按钮，在弹簧力的作用下，两个转动调节按钮向外滑动，使两个内钩钩住固定盘。
[0073]在以上图示说明的基础上，说明本实用新型的复合式高度表的组合安装步骤:
[0074]①把固定盘(如图7 Ca)所示)用几个(优选为三个)固定螺丝通过相应的固定螺丝孔固定在高度表的外壳上，使固定盘不能旋转；
[0075]②在转动调节按钮的几个(优选为两个)弹簧孔(图8 (2)、图9和图10)内分别放置一个弹簧，再分别放置一个舌芯；
[0076]③把转动调节按钮的燕尾(如图9、图10所示)插入转动刻度盘的燕尾槽(图11)中并沿径向由外向里推到底，舌芯遇到阻挡墙(如图13所示)后向弹簧孔压入，对转动调节按钮产生向外的弹力，这样就完成了转动调节按钮与转动刻度盘的连接(如图14、15)。两者连接以后，转动调节按钮的“U”形长边被插入到转动刻度盘内，在转动刻度盘沿径向的外侧上露出转动调配按钮的按钮端，在转动刻度盘的内侧里面露出内钩(如图图14、图15所示)；
[0077]④使用如上②和③的方法，安装其他的转动调节按钮，转动调节按钮的数量大于等于两个，如果考虑到使用方便，优选仅安装两个转动调节按钮，并使这两个转动调节按钮如图13、15所示在圆盘的直径方向上对称安装。把所有转动调节按钮都沿径向方向向内按到底，这时对称安装的两个后卡锁距离(如图18所示)小到比固定盘的内环直径还稍小。接着把转动刻度盘套装到高度表上，内钩就会插入到固定盘内环后侧，松开全部转动调节按钮，在弹簧力的作用下，转动调节按钮将沿径向向外侧推动，使其内钩(优选为两个)共同钩住固定盘，从而完成转动调节按钮与固定盘的连接，同时后卡锁(优选为两个)分别与相应的锁定槽啮合锁定(如图18所示)，防止高负荷飞行过程中转动刻度盘游动。
[0078]⑤飞行过程中如果需要调节转动刻度盘的位置以指示另外一个高度，可以同时按下全部的转动调节按钮(优选为两个)，使其后卡锁(优选为两个)与锁定槽同时解锁(图17)，顺时针(或逆时针)旋转转动刻度盘，使外圈刻度盘的O位置指向内圈刻度盘的某个高度数值(即两个高度测量基准面的差值)处，松开全部转动调节按钮(优选为两个)，在弹簧力的作用下，其后卡锁(优选为两个)与相应的锁定槽分别重新啮合锁定。通过内、外两个刻度盘就可以读出两个高度值，如图24所示。
[0079]⑥在复合式高度表使用过程中，为了防止在按压两个转动调节按钮时后卡锁脱落，在转动刻度盘上设计多个行程限定孔(优选为两个)(如图13所示)，在复合式高度表安装好以后，在行程限定孔内安装上螺丝(螺丝长度小于转动刻度盘厚度)，可以限制燕尾在燕尾槽内的滑动深度，在调节按钮同时按到底确保后卡锁与锁定槽都能解锁的同时，对称安装的两个后卡锁的距离大于固定盘内环直径，使其不会脱落(如图18所示)。
[0080]复合式高度表的读表方法
[0081]为了更好地使用复合式高度表和理解后面的读表实例，有必要对复合式高度表读表方法进行总结。如图19所示，A气压面和B气压面对应A高度和B高度，A气压面和B气压面高度差为Λ H，从图中可以看出A气压面比B气压面低，A高度比B高度高。[0082]本实用新型是在高度表的外圈加装了一个新的刻度盘，利用原刻度盘和新加的刻度盘可以读出两个高度。利用两个刻度盘O位置的相对关系位置反映两个被测高度测量基准面的高度差Λ H。如图20所示为一米制高度表，设定A气压面为测量基准面，则高度表指针指示的内圈刻度数值为A高度，也叫主测高度；高度表指针指示的外圈刻度数值为B高度，为后面叙述方便称其为辅助测量高度(简称:辅测高度)，是加装了本实用新型后能测量的第二个高度。
[0083]①Λ H为正时顺时针转动刻度盘
[0084]以A气压面为测量基准面，图20反映图19的高度对应关系，A气压面大于B气压面，由:
[0085]Δ H= (Α气压值-B气压值)X S递减率
[0086]可知Λ H为正，需要顺时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O位置指在内圈刻度盘ΛΗ处，内、外圈刻度关系位置反映两个高度差值。这样指针指示内圈高度总是比外圈指示的高度大ΛΗ。但是观察图20会发现，内圈高度不是总大于外圈高度。为了叙述方便，把图20外圈刻度盘O位置指示的内刻度处标记为η，内圈刻度O位置指示的外圈刻度处标记为m，η和m把整个两个表盘划分成两部分，从η顺时针到m刻度范围(包含η点，不含m点)，指针指示内圈刻度总是大于外圈刻度，能正确反映内、外圈刻度数值关系，属于正常情况，由于是外圈刻度盘顺时针转动结果，为了叙述方便，把这个范围叫“顺时针正常范围”;从m顺时针到η刻度范围内(包含m点，不含η点)，内圈刻度总是小于外圈刻度，不能正确反映内、外圈刻度数值关系，属于不正常情况，把这个范围叫“顺时针不正常范围”。
[0087]英制高度表(如图37)内圈刻度盘O刻度位置和外圈刻度盘O刻度位置也把内、外刻度盘分成两部分，也同样存 在“顺时针正常范围”和“顺时针不正常范围”，也符合以上读表规则。
[0088]顺时针正常范围读表规则:
[0089]长指针(英制表为细长指针)指在顺时针正常范围时，用短指针从内圈刻度盘读出辅测高度(B高度)整千米数(英制高度表粗短指针和细短指针从内圈刻度盘分别读出整万、千数)，用长指针(英制表为细长指针)从外圈刻度盘读出辅测高度(B高度)百十米(或英尺)数，再把二者相加得到辅测高度(B高度)。
[0090]【例I】从图20可以读出ΛH为140米时，A高度可从内圈刻度盘读出为2720米，B高度可从内、外圈刻度盘读出为2580米；
[0091]顺时针不正常范围读表规则:
[0092]长指针(英制表为细长指针)指在顺时针不正常范围时，用短指针从内圈刻度盘读出辅测高度(B高度)整千米数减1000米(英制高度表粗短指针和细短指针从内圈刻度盘分另IJ读出整万、千数减1000英尺)，用长指针(英制表为细长指针)从外圈刻度盘读出辅测高度(B高度)百十米(或英尺)数，再把二者相加得到辅测高度(B高度)。
[0093]【例2】从图21所示A高度可从内圈刻度盘读出为3100米。B高度用短指针可从内圈刻度盘读出3000减1000为2000米，长针从外圈刻度盘读出960米，两者相加为B高度2960米。
[0094]②Λ H为负时逆时针转动刻度盘
[0095]以B气压面为测量基准面，图22反映了图19的高度对应关系，从图19可知B气压值小于A气压值，由:
[0096]Λ H= (B气压值-A气压值)X S递减率[0097]可知Λ H为负，需要逆时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度1000-Λ Η( I ΔΗ I为Λ H的模)处，内、外圈刻度关系位置反映两个高度差值。这样指针指示内圈高度总是比外圈指示的数值小Λ H。但是观察图22会发现，内圈高度不是总小于外圈高度。为了叙述方便，把图22外圈刻度盘O位置指示的内刻度处标记为η，内圈刻度O位置指示的外圈刻度处标记为m，η和m把整个两个表盘划分成两部分，从m顺时针到η刻度范围(包含m点，不含η点)，指针指示内圈刻度数值总是小于外圈刻度数值，能正确反映内、外圈刻度数值关系，属于正常情况，由于是外圈刻度盘逆时针转动结果，为了叙述方便，把这个范围叫“逆时针正常范围”;从η顺时针到m刻度范围内(包含η点，不含m点)，内圈刻度总是大于外圈刻度，不能正确反映内、外圈刻度数值关系，属于不正常情况，把这个范围叫“逆时针不正常范围”。
[0098]同理，英制复合式高度表也存在“逆时针正常范围”和“逆时针不正常范围”，也符合以上读表规则。
[0099]逆时针正常范围读表规则:
[0100]长指针(英制表为细长指针)指在逆时针正常范围时，用短指针从内圈刻度盘读出辅测高度(A高度)整千米数(英制高度表粗短指针和细短指针从内圈刻度盘分别读出整万、千数)，用长指针(英制表为细长指针)从外圈刻度盘读出辅测高度(A高度)百十米(或英尺)数，再把二者相加得到辅测高度(A高度)。
[0101]【例3】从图22可以读出ΛH为-170米时，B高度为2160米。A高度为2330米；
[0102]逆时针不正常范围读表规则:
[0103]长指针(英制表为细长指针)指在逆时针不正常范围时，用短指针从内圈刻度盘读出辅测高度(Α高度)整千米数加1000米(英制高度表粗短指针和细短指针从内圈刻度盘分别读出整万、千数加1000英尺)，用长指针(英制表为细长指针)从外圈刻度盘读出辅测高度(Α高度)百十米(或英尺)数，再把二者相加得到辅测高度(Α高度)。
[0104]【例4】从图23可读出ΛH为-170米时，B高度为2900米，A高度为3070米。
[0105]由①和②，可将读表规则总结为:
[0106]米制高度表长指针或英制高度表细长指针指在顺时针正常范围和逆时针正常范围时:在一般指针式样米制高度表中，用短指针从内圈刻度盘读出辅测高度整千米数，用长指针从外圈刻度盘读出辅测高度百十米数，两者相加为辅测高度；在有小刻度盘的米制高度表中，从小刻度盘读出辅测高度整千米数，用长指针从外圈刻度盘读出辅测高度百十米数，两者相加为辅测高度；在英制高度表中，用粗短指针从内圈刻度盘读出辅测高度的整万英尺数，用细短指针从内圈刻度盘读出辅测高度的整千英尺数，再用细长指针从外圈刻度盘读出辅测高度百十英尺数，三者相加为辅测高度；
[0107]米制高度表长指针或英制高度表细长指针指在顺时针不正常范围时:在一般指针式样米制高度表和有小刻度盘的米制高度表中，用短指针从内圈刻度盘或小刻度盘读出辅测高度整千米数并减1000米，用长指针从外圈刻度盘读出辅测高度百十米数，两者相加为辅测高度；在英制高度表中，用粗短指针从内圈刻度盘读出辅测高度整万英尺数，用细短指针从内圈刻度盘读出辅测高度整千英尺数减1000英尺，再用细长指针从外圈刻度盘读出辅测高度百十英尺数，三者相加为辅测高度；
[0108]米制高度表长指针或英制高度表细长指针指在逆时针不正常范围时:在一般指针式样米制高度表和有小刻度盘的米制高度表中，用短指针从内圈刻度盘或小刻度盘读出辅测高度整千米数并加1000米，用长指针从外圈刻度盘读出辅测高度百十米数，两者相加为辅测高度；在英制高度表中，用粗短指针从内圈刻度盘读出辅测高度整万英尺数，用细短指针从内圈刻度盘读出辅测高度整千英尺数加1000英尺，再用细长指针从外圈刻度盘读出辅测高度百十英尺数，三者相加为辅测高度；
[0109]说明:由于本实用新型是针对长指针(英制表为细长指针)设计的，长指针指示一圈是1000米(英制细长指针指示一圈是1000英尺)，因此刻度盘转动一圈获得的Λ H的调整范围是0-1000米(或英尺)。例如，如果要指示的两种高度的测量基准面高度差是140米(或英尺)或2140米(或英尺)，也只能将外圈刻度盘O刻度位置顺时针转动到内圈刻度盘140米(或英尺)处，但对于飞行员(例如发明人)这已经足够了。在实际飞行过程中，飞行员感知两个高度之间的差值主要困难在百位和十位上，对于整千位差值没有感知困难，所以从外圈刻度只需要读出另一个高度的百位和十位数，结合短指针指示的内圈刻度盘千位数和上述的读表经验，就能很容易地读出辅测高度。
[0110]下面以米制高度表为例介绍本实用新型的复合式高度表的使用方法。
[0111]1.在复合式高度表上同时指示修正海压高度与场压高度
[0112]正如本领域技术人员所知，飞机在起飞离场和来场着陆过程中，常常使用修正海压高度和场压高度，下面给出这两种高度的关系及其在复合式高度表中的具体实现。
[0113]①修正海压高度与场压高度的关系
[0114]正如本领域技术人员所知，修正海平面气压(QNH)与场面气压(QFE)的换算公式为:
[0115]QNH=QFE+H 场标 /S 递减率 (I)
[0116]其中，H场标一机场标高；
[0117]S递减率一气压递减率(为8.25米/百帕或11米/毫米汞柱或916.432英尺/英寸汞柱)
[0118]空中飞行的一架飞机，假如它所在的气压面气压值为X，它的修正海压高度为:
[0119]H修正海压=(QNH- X) XS递减率
[0120]= (QFE+H场标/S递减率-X ) X S递减率
[0121]= (QFE- X) XS 递减率 +H 场标
[0122]=H 场压 +H 场标 (2)
[0123]其中，H修正海压一修正海平面气压高度
[0124]H场压一机场场面气压高度，H场压=(QFE-X ) X S递减率
[0125]H场标一机场标高。
[0126]因此:
[0127]H修正海压=H场压+H场标 (3)
[0128]由(3)式可知，修正海平面气压高度(简称:海压高度)等于场面气压高度(简称:场压高度)+机场标高。
[0129]②气压窗口设定修正海压值主测修正海压高度辅测场压高度[0130]本实用新型中，在高度表的气压窗口设定修正海压值，则修正海压高度为主测高度，场压高度为辅测高度。
[0131]我国所有机场的标高(H场标)都是正数，都比平均海平面高，根据(3)式可知，H修正海压总是比H场压数值大。
[0132]在复合式高度表中同时指示修正海压高度和场压高度的具体做法是:复合式高度表的气压窗口气压值调整到修正海平面气压值(QNH)，如图24所示旋转红色按钮使气压窗口为修正海压1010.5百帕(这个数值来源于气象部门的报告)，从内圈刻度盘可读出修正海压高度1920米。
[0133]【例5】如图24所示，机场标高为140米(正数，这个数值可从机场使用细则中找到)，顺时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度盘140米处。长指针指在顺时针正常范围，根据读表规则，可读出场压高度1780米。
[0134]【例6】如图25所示，修正海压1010.5百帕，从内圈刻度盘可读出修正海压高度3100米。机场标高为140米，顺时针转动外圈刻度盘，使外圈O刻度位置指在内圈刻度盘140米处，长指针指在顺时针不正常范围，根据读表规则，可读出场压高度2960米。
[0135]③气压窗口设定场压值主测场压高度辅测修正海压高度
[0136]本实用新型中，在高度表的气压窗口设定场压值，则场压高度为主测高度，修正海压高度为辅测高度。
[0137]我国所有机场的标高(H场标)都是正数，表现为QFE比QNH小。由
[0138]Δ H= (QFE-QNH) X S 递减率
[0139]可知:Λ H为负，所以要逆时针转动刻度盘，使外圈刻度盘O位置指到内圈刻度盘的1000-1 Λ H I高度处(I Λ H I为Λ H的模)。
[0140]【例7】图26所不气压窗口为1010.5百帕(来源于气象部门报告)，从内圈刻度盘可读出场压高度2720米。如果机场标高为170米，逆时针转动外圈刻度盘，使外圈O刻度位置指在内圈刻度盘830米处。长指针指在逆时针正常范围，根据读表规则，读出修正海压闻度为2890米。
[0141]【例8】图27所示气压窗口的场压为1010.5百帕，从内圈刻度盘可读出场压高度2900米。Λ H为负170米，逆时针转动外圈刻度盘，使外圈O刻度位置指在内圈刻度盘830米处。长指针指在逆时针不正常范围，根据读表规则，读出修正海压高度为3070米。
[0142]2.在复合式高度表上同时指示标准气压高度与修正海压高度
[0143]①标准气压高度与修正海压高度的关系
[0144]正如本领域技术人员所知，飞机航路、航线飞行时，飞行员要使用标准气压高度，以保持管制员为其配备的高度层(高度层以标压高度划分)，但飞机在山区航线飞行，特别是通用航空飞机在山区低高度航线飞行时，飞行员也希望知道修正海压高度，以便于确定飞机过山头时的超障余度。所以从应用的角度考虑，在航路航线飞行时复合式高度表主测标准气压高度，辅测修正海平面气压高度。
[0145]正如本领域技术人员所知，飞机在某一个具体高度飞行时，标压高度和修正海压高度测量基准面之间的高度差值 为:
[0146]Λ H= (QNE-QNH) XS 递减率 (4)
[0147]其中，Λ H—标压高度测量基准面与修正海压高度测量基准面之间的距离[0148]QNE—标准气压面(数值为1013.2百帕或760毫米汞柱或29.92英寸汞柱)
[0149]QNH—修正海平面气压
[0150]S递减率一气压递减率(为8.25米/百帕或11米/毫米汞柱或916.432英尺/英寸汞柱)
[0151]由此可知:[0152]H修正海压=H标压-Λ H=H标压-(QNE-QNH) X S递减率 (5 )
[0153]②气压窗口设定标压值主测标压高度辅测修正海压高度
[0154]将复合式高度表的气压窗口气压值调到标准气压值1013.2百帕或760毫米汞柱或29.92英寸汞柱，使用内圈刻度盘读取标准气压高度。计算出标准气压面与修正海平面气压面的气压差值(QNE-QNH)，再根据(4)式计算出两个基准面之间的高度差Λ H，如果Λ H为正值，则顺时针转动外圈刻度盘，使外圈O刻度位置指在内圈刻度Λ H数值位置。如果ΛΗ为负值，则逆时针转动外圈刻度盘，使外圈O刻度位置指在内圈刻度1000-1 ΛΗ I数值位置(I ΛΗ I为Λ H的模)。
[0155]【例9】图28示出复合式高度表气压窗口为标压1013.2百帕，从内圈刻度盘可以读出标准气压高度为2720米；气象值班员依据本场修正海压996.2百帕(气象值班员从气象台获得场压值并使用(I)式计算得到本场修正海压值)，由(4)式计算出:
[0156]Λ H= (QNE-QNH) XS 递减率=(1013.2-996.2) X8.25 ^ 140 米
[0157]气象值班员把Λ H通过指挥员发送给飞行员，不需要飞行员自己计算Λ H。
[0158]Λ H为正值，顺时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度盘140米处，长指针指在顺时针正常范围，根据读表规则，读出修正海压高度为2580米。
[0159]【例10】图29示出复合式高度表气压窗口为标压1013.2百帕，从内圈刻度盘可以读出标准气压高度为1900米；从气象部门获知修正海压为1033.8百帕，由(4)式可知:
[0160]Δ H= (QNE-QNH) XS 递减率=(1013.2-1033.8) X8.25 ~-170 米
[0161]Δ H为负值，逆时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度830米数值位置，长指针指在逆时针不正常范围，根据读表规则，读出场压高度为2070米。
[0162]③气压窗口设定修正海压值主测修正海压高度辅测标压高度
[0163]这种设置在高度表中虽然可以实现(方法同前)，但本领域技术人员已知，在实际应用当中没有这种情况，也就没有研究价值，故不再赘述。
[0164]3.在复合式高度表上同时指示标准气压高度与场压高度
[0165]①标准气压高度与场压高度的关系
[0166]正如本领域技术人员所知，飞机在某高度层飞行时，标压高度和场压高度测量基准面之间的高度差值为:
[0167]Λ H= (QNE-QFE) XS递减率 (6)其中，Λ H—标压高度测量基准面与场压高度测量基准面之间的距离
[0168]QNE—标准气压(1013.2百帕或760毫米汞柱或29.92英寸汞柱)
[0169]QFE一机场场面气压
[0170]S递减率一气压递减率(为8.25米/百帕或11米/毫米汞柱或916.432英尺/英寸汞柱)
[0171]由此可知:[0172]H 场压=H 标压-Λ H=H 标压-(QNE-QFE ) X S 递减率 (7 )
[0173]②气压窗口设定标准气压值主测标压高度辅测场压高度
[0174]正如本领域技术人员所知，飞机航路、航线飞行通过某机场上空时，飞行员保持标压高度层飞行的同时，也希望知道过往机场的场面气压高度，防止与过往机场的飞机发生冲突。所以从应用的角度考虑，这种情况下复合式高度表主测标准气压面高度，辅测场压高度。
[0175]具体方法是将复合式高度表的气压窗口气压值调到标准气压值1013.2百帕或760毫米汞柱或29.92英寸汞柱，使用内圈刻度盘读取标准气压高度。计算出标准气压面与场面气压面的气压差值(QNE-QFE)，再根据(6)式计算出两个基准面之间的高度差Λ H。如果Λ H为正值，则顺时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度Λ H位置，根据读表规则读表。如果Λ H为负值，则逆时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度1000-1 ΔΗ I数值位置(I ΛΗ I为Λ H的模)，根据读表规则读表。
[0176]【例11】图30示出复合式高度表气压窗口为标压1013.2百帕，从内圈刻度盘可以读出标准气压高度为2720米；从气象部门获知场压为996.2百帕，由(6)式可知:
[0177]Λ H= (QNE-QFE) XS 递减率=(1013.2-996.2) X8.25 ~140 米
[0178]顺时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度140米处，长指针指在顺时针正常范围，根据读表规则，场压高度为2580米。
[0179]【例12】图31示出复 合式高度表气压窗口为标压1013.2百帕，从内圈刻度盘可以读出标准气压高度为2900米；从气象部门获知场压为992.6百帕，由(6)式可知:
[0180]Δ H= (QFE-QNE) XS 递减率=(996.2-1013.2) X8.25 ~-170 米
[0181]图31长指针指在逆时针不正常范围，根据读表规则，场压高度为3070米。
[0182]③气压窗口设定场压值主测场压高度辅测标压高度
[0183]这种设置在高度表中虽然可以实现(方法同前)，但本领域技术人员已知，在实际应用当中没有这种情况，也就没有研究价值，故不再赘述。
[0184]4.高度表具有小刻度盘的情况
[0185]正如本领域技术人员所知，飞机上的高度表也有设计成图32样式的，为了与前一种高度表相区别，把它称为第二款米制高度表，其特点是在表中具有一个小刻度盘，用小指针指示高度的千位数，长指针通过大刻度盘指示百十米数，配合实现高度指示。因为本实用新型设计的外圈刻度就是针对百十米数的，所以前面的原理和应用也适用于此款高度表。
[0186]【例13】图33示出第二款米制高度表与本实用新型组合后的图例，其中同时指示修正海压高度和场压高度的情况。机场标高为140米，修正海压为1010.5百帕，修正海压高度由小指针指示千位数2000米,加长指针指示百十位数720为2720米；长指针指在顺时针正常范围，根据读表规则，场压高度由小指针读出千位数值为2000米，长指针指示外圈刻度数值为580米，两个之和为场压高度2580米。
[0187]在第二款高度表中，标压高度、修正海压高度和场压高度中任何两种高度的组合指不与前一种高度表的原理和实现方法完全一样，在此不多赘述。
[0188]正如本领域技术人员所知，飞机上的高度表也有设计成图34和图35样式的，其特点只是短指针所指示的小刻度盘不同，长指针和大刻度盘与第二款高度表完全一样，其读表原理和规则与第二款高度表一样，在此不多赘述。[0189]5.在英制高度表上的实现
[0190]正如本领域技术人员所知，以英寸汞柱为气压单位的英制高度表在国外应用广泛，图36为一款以英寸汞柱为气压单位的英制高度表样式，图中气压窗口设置气压值为29.9英寸汞柱，此表特点是有粗短、细短和细长三个指针，这三个指针各移动一个数字单位，分别表示10000英尺、1000英尺和100英尺。细长指针顺时针移动一个数字单位高度增加100英尺，顺时针转动一圈高度增加1000英尺，这一特性与米制高度表长指针顺时针移动一个数字单位高度增加100米，顺时针转动一圈高度增加1000米在原理上是一致的，因为本实用新型设计的外圈刻度就是针对百十米数的，显然也适合百十英尺数的英制高度表，所以前面米制复合式高度表的原理和应用也适用于英制复合式高度表，图37是本实用新型的转动刻度盘与英制高度表组合后的图例。
[0191]【例14】图37示出英制高度表与本实用新型组合后的图例。其中粗短指针为英制高度表独有，顺时针移动一个数字单位高度增加10000英尺；细短指针对应米制高度表的粗指针，顺时针移动一个数字单位高度增加1000英尺；细长指针对应米制高度表的细指针，顺时针移动一个数字单位高度增加100英尺，顺时针转动一圈高度增加1000英尺；高度表一个数字刻度划分为四个小刻度，顺时针每移动一个小刻度高度增加20英尺(米制高度表一个小刻度表示10米)。这款高度表的转动刻度盘与英制高度表内圈刻度盘在刻度上一样，固定盘和转动调节按钮在结构、组成与米制高度表完全一致。在英制高度表中，标压高度、修正海压高度和场压高度中任何两种高度的组合指示与米制高度表的原理和读表规则完全一样，在此不多赘述。
[0192]图37中示出修正海压为29.93英寸汞柱，同时指示修正海压高度和场压高度的情况。从粗短指针指示可知修正海压高度在10000英尺以上，细短指针指示整千英尺数为O英尺，细长指针指示百十英尺数值为210英尺，所以修正海压为10210英尺；机场标高为140英尺，顺时针转动外圈刻度盘，使外圈刻度盘O刻度位置指在内圈刻度盘140英尺处，细长指针指在顺时针正常范围，根据读表规则，由粗短指针指示可知场压高度为10000英尺，细短指针指示内圈刻度整千位数为O英尺，细长指针指示外圈刻度数值为70英尺，两者之和为场压闻度10070央尺。
[0193]特别说明，有的高度表用于调节气压窗口气压值的旋转按钮(高度表上的按钮)距离表盘太近，对本实用新型的外圈刻度盘安装有困难时，可以对高度表旋转按钮作简单改造，方法是把旋转按钮与高度表内部结构相连的小齿轮换成半径足够大的大齿轮，就可以实现旋转按钮远离表盘的功能，因为此问题不是本实用新型的主要部分，在此不做详细说明。
【权利要求】
1.一种复合式高度表，由高度表和同心外圈刻度盘两部分组成，其中同心外圈刻度盘由固定盘、转动刻度盘和至少两个转动调节按钮三部分组成，其中: 固定盘通过固定装置固定在高度表的外壳上，不能转动； 转动刻度盘是位于高度表外圈的环形盘，包围高度表，其内圈具有与高度表的外圈刻度对应的刻度，能够绕其圆心转动； 转动调节按钮整体呈现为一个扁平“U”形，且“U”形的两个边具有不同的长度，用于连接固定盘和转动刻度盘，当转动调节按钮按下时，转动盘可以转动，当转动调节按钮松开时，能够使转动刻度盘与固定盘的相对位置保持锁定。
2.如权利要求1所述的复合式高度表，其中固定盘是一个适当大小的圆环，把圆环内侧切削去掉40%-70%的厚度，保留其余厚度，在切削去掉所属厚度的内环处切削出锁定槽，锁定槽为凹凸锯齿结构。
3.如权利要求1所述的复合式高度表，其中转动刻度盘具有燕尾槽，燕尾槽是在转动刻度盘背面沿径向切削出的梯形滑动凹槽，其内部大外口小，切削时梯形滑动凹槽靠圆心处与内环边缘应保留一定的厚度，不切透，将这个有一定厚度的边缘叫阻挡墙；转动刻度盘还具有行程限定部，用于限制转动调节按钮在燕尾槽内的滑动深度。
4.如权利要求1所述的复合式高度表，其中转动调节按钮包括: 按钮，其位于转动调节按钮“U”长边的端部，当转动刻度盘需要旋转调节时，按下按钮并保持，使后卡锁与锁定槽脱开啮合，这时就可以转动外圈刻度盘调节其位置，松开按钮，后卡锁与锁定槽重新啮合锁定； 燕尾，其位于转动调节按钮的“U”形长边的边缘，具有梯形形状，燕尾尺寸比燕尾槽的内部凹槽尺寸稍小一点，以便于燕尾插入燕尾槽能够沿径向滑动，从而起到转动调节按钮与转动刻度盘的连接作用，燕尾与燕尾槽具有互补结构； 弹簧孔，位于转动调节按钮的“U”形长边的左端部，用于安放弹簧和舌芯；其中弹簧为转动调节按钮提供一个径向由内向外的弹力，舌芯是一根小铜棍，舌芯有一多半露在外边，具有适当的硬度和抗弯曲强度； 内钩，即“U”形的短边，其相当于长边的钩子，用于钩住固定盘，起到转动调节按钮与固定盘的连接作用； 后卡锁，其位于内钩的端部，具有凹凸锯齿结构，按钮松开后，在弹簧径向力的作用下，后卡锁与凹凸锯齿结构的锁定槽啮合锁定，起到锁定转动刻度盘与固定盘的作用，防止在飞行状态时转动刻度盘在转动调节按钮松开时随意游动。
5.如权利要求1所述的复合式高度表，其中行程限定部是行程限定孔，复合式高度表安装好以后，在行程限定孔内安装上螺丝，可以限制燕尾在燕尾槽内的滑动深度，当两个调节按钮同时按到底确保后卡锁与锁定槽都能解锁的同时，两个后卡锁的距离大于固定盘内环直径，使其不会脱落。
6.如权利要求1所述的复合式高度表，其中转动刻度盘上行程限定孔的数量为多个，行程限定孔内安装的螺丝，其长度小于转动刻度盘厚度。
【文档编号】G01C5/06GK203396392SQ201320447495
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】不公告发明人 申请人:聂党民