Luchtakoestiek: akoestische correctie (1928 – 1929)

Luchtakoestiek: akoestische correctie (1928 – 1929)

De geluidssnelheid bij 20 graden Celcius bedraagt 340 m/s. De toenmalige vliegsnelheden bedroegen 30 tot 110 m/s (up to 400 km/uur). Door de relatief trage voortplanting van geluid, is de richting waarin een vliegtuig met het luistertoestel wordt waargenomen niet de richting waar het op dat moment is.

Voor de akoestische correctie heeft Van Soest daarom een correcteur ontwikkeld dat gebruik maakt van het cilindrische planchet. Een planchet in gebruik bij luistertoestellen is een projectievlak, waarop een route (= vlieglijn) van een vliegtuig wordt geprojecteerd. Dit wordt de vliegcurve genoemd, waarop uitgaande van enige waarnemingspunten door extrapolatie de werkelijke plaats van een vliegtuig is aan te geven. Van Soest werkte de baanvergelijking uit voor het cilindrisch planchet. Bij het planchet werd langs de cirkelrand van de cilinder de kaarthoek en langs de verticale as de elevatie van 0° tot 90°  afgezet. De horizon komt daarbij overeen met de grondcirkel van de cilinder, het zenit met de gehele topcirkel. Slaat men de cilindermantel in een plat vlak uit, zo krijgt men een rechthoek, waarop kaarthoek en elevatie in een rechthoekig coördinatenstelsel afgebeeld staan.

Correctiecilinder
Correctiecilinder

Bij afbeelding van een horizontale vlieglijn liggen de punten aan de horizon op elevatie 0 en het passeerpunt, dat het dichtst bij het luistertoestel ligt, op de grootste elevatie. Op het planchet zijn voor diverse elevaties vliegcurven weergeven, deze krommenschaar heeft als formule tg(e)/tg(ep)= cos(a-ap) waarbij e de elevatie van het doel, ep het elevatiepasseerpunt, a de kaarthoek van het doel en ap de kaarthoek van het passeerpunt is.

Het planchet is verdeeld in twee delen, een voor vlieghoogtes tussen de 1000 m en 2500 m en de andere voor vlieghoogtes boven de 2500 m.

Bij de fabrieksuitvoering van het luistertoestel was bij het akoestisch correctieapparaat het planchet als een om zijn as draaibare cilinder binnen een glazen cilinder aangebracht. De luisteraar neemt de richting van een vliegtuig waar en zet met een druk op een knop een inktstip op de glazen cilinder. Dit doet hij achtereenvolgens drie keer. De planchetcilinder wordt daarna door de planchetaflezer zo verdraaid dat de drie waarnemingspunten (=stippen op de glazen cilinder) zo goed mogelijk passen op één van de vliegcurven. De werkelijke positie van het vliegtuig moet zich dan verder op dezelfde curve bevinden.

Correctiecilinder type Waalsdorp
Correctiecilinder type Waalsdorp
Correctiecilinder type Koloniën
Correctiecilinder type Koloniën

De vraag is hoever? Van Soest heeft hierover advies gevraagd aan de Leidse astronoom Prof. de Sitter. De Sitter heeft samen met zijn assistent dhr. Gaykema een theorie uitgewerkt die hiervoor een oplossing bood.

De Sitter (rechtsboven) in gezelschap van Eddington, Lorentz, Ehrenfest en Einstein
De Sitter (rechtsboven) in gezelschap van Eddington, Lorentz, Ehrenfest en Einstein

De uitwerking van deze theorie was een tabel met extrapolatiefactoren die afhankelijk waren van de snelheid van het vliegtuig, een vast aangenomen tijd nodig voor instellen en aflezen door de aflezer en een factor die afhankelijk was van de vlieghoogte. Deze laatste factor is in het planchet aangegeven door een letter in de velden, die dwars door de vliegcurven van het planchet lopen. Valt de laatste waarneming door de luisteraar in het vak met b.v. de E, dan wordt deze regel van de tabel gebruikt.

Correctie voor de vliegtuigsnelheid die afhankelijk is van het waarnemingssegment

Correctie voor de vliegtuigsnelheid die afhankelijk is van het waarnemingssegment
Correctie voor de vliegtuigsnelheid die afhankelijk is van het waarnemingssegment

 

Mechanisme voor aflezen bovenstaande correctietabel
Mechanisme voor aflezen bovenstaande correctietabel

 
Staat de laatste waarneming in het gebied van deze letter E en is de geschatte vliegsnelheid 60 m/s, dan is de correctiefactor 5. Het instellen van deze factor gebeurt door een cilindrisch gebogen doorzichtige plaat, waarop een bundel concentrische cirkels met volgnummers (= correctiefactoren) is afgebeeld. Deze plaat bevond zich tussen de glazen cilinder en het cilindrisch planchet en was horizontaal en verticaal te verschuiven. Bij de bovengenoemde correctiewaarde 5 werd door de aflezer cirkel 5 op de laatste waarneming gezet waarbij het middelpunt van de cirkels op dezelfde vliegcurve door de waarnemingen gezet werd. Aan dit middelpunt zitten mechanisch de kaarthoek- en de elevatieschalen gekoppeld waarop daarna de geschatte kaarthoek en elevatie van het vliegtuig waren af te lezen.

Waarneemcorrectie (voorwaartse compensatie vliegsnelheid en tijd nodig voor waarneming); voorbeeld toont een correctiefactor van 15.
Waarneemcorrectie (voorwaartse compensatie vliegsnelheid en tijd nodig voor waarneming); voorbeeld toont een correctiefactor van 15.

Het puncteren van de inktstippen op de glazencilinder van de correcteur is later vervangen door het continu schrijven van het volgproces van het doel door de luisteraar met behulp van een pen of potlood. De luisteraar moest hiertoe als het doel waargenomen was kleine cirkelende bewegingen rond het doel maken, waarbij het geluidcontact niet werd verloren en daardoor het doel werd gevolgd en met als gevolg dat een spiraal op het planchet werd geschreven. De aflezer kon dan sneller een passende curve op het planchet instellen.