Einrichtung zur Landung von Luftfahrzeuge . Um einem Flugzeug unter Bedingungen, die die Bodensicht erschweren, eine sichere Landung auf dein Flugplatz zu ermöglichen, ist bereits vorgeschlagen worden, ein hoch- frequentes Strahlungsfeld über dem Flug platz so anzuordnen, dass eine bestimmte Linie konstanter Feldstärke aus Höhen, die das Flugzeug gefahrlos befliegen kann (etwa ?00 m), mit geringer Neigung bis auf den Flugplatz herunterführt (siehe Pro. J. R. E., -l. April 1931, S. 58,5).
Dieses Verfahren hat (len Nachteil, dass es im Flugzeug einen Empfänger voraussetzt, dessen Empfindlich keit von allen veränderlichen Einflüssen insbesondere von den Batteriespannungen und den Röhreneigenschaften - unabhängig sein muss. Hat sich nämlich die Empfindlichkeit des Empfängers wesentlich vermindert, so befliegt das Flugzeug eine Linie zu grosser Feldstärke (a, Fig. 1). Diese Linie besitzt ein zu hohes Gefälle und ihr Befliegen ist nicht ungefährlich. Besitzt dagegen der Emp- fänger eine zu grosse Empfindlichkeit, so befliegt das Flugzeug eine Linie zu geringer Feldstärke (b, Fig. 1).
Diese Linie verläuft ausserordentlich flach über dem Boden und bietet keine genügende Sicherheit gegen Kollisionen des Flugzeuges mit Aufbauten in der Umgebung des Flugplatzes. Die Her stellung von Empfängern, deren Empfind lichkeit hinreichend unabhängig von Batterie schwankungen und von Röhreneigenschaften ist, bereitet grosse Schwierigkeiten, insbeson dere da. der vorliegende Zweck eine sehr hohe Zuverlässigkeit der Anordnung erfordert.
Es ist daher erw=ünscht, auf dem Lan dungsfeld eine solche Str ahlungsanordnuug aufzustellen, dass es hierbei möglich ist, die Landungsfläche mit genügender Präzision durch Beobachtung des Verhältnisses der Empfangsstärken von zwei Strahlungen zu kennzeichnen. Der einfachste Fall wäre die Kennzeichnung der Landungslinie durch ein konstantes Verhältnis der beiden Empfangs- feldstärlien. Es könnte aber auch zweck mässig sein, zur Erhaltung einer nichtgerad linigen Landungskurve diese durch eine be stimmte Abhängigkeit des erwähnten Ver hältnisses vom Abstand zum Sender zu kenn zeichnen.
Diese Landungsverfahren werden ermöglicht, wenn erfindungsgemäss auf dem Landungsplatz oder in der Nähe desselben vom gleichen Ort zwei sich überschneidende Strahlungen mit verschiedenartigen Vertikal charakteristiken emittiert werden, von denen im Höhenbereich, innerhalb dessen die Lan- -dungen zustande kommen, .die eine Strahlung mit wachsender Höhe eine wesentlich zu nehmende Feldstärke und die andere eine nur wenig abnehmende Feldstärke aufweist.
Hierbei kann mit hinreichender Präzision die zu befolgende Landungslinie nicht als eine Linie konstanter Feldstärke, sondern als Linie bestimmter Abhängigkeit des Verhält nisses der Feldstärken der beiden Strah lungen vom ;Senderabstand, zum Beispiel als Linie, worauf dieses Verhältnis konstant bleibt, beim Flugzeugempfänger angezeigt werden. Die beiden Strahlungen, deren Ver- tikaleharakteristiken die oben angegebene ver schiedene Beschaffenheit haben, können auch verschiedene Hochfrequenzen haben.
Benutzt man einen Empfänger mit zwei auf die beiden Senderfrequenzen abgestimm ten Eingangskreisen und im übrigen gemein samen Verstärkungsmitteln, so wird eine Ver stärkungsänderung in dem für beide Fre quenzen gemeinsamen Teil des Empfängers ohne Einfluss auf die beflogene Kurve blei ben, welche nur von dem Verhältnis beider Feldstärken abhängt.
Schwankungen in den Betriebsspannungen und in den Eigenschaf ten der Empfängerröhren sind daher nun mehr ohne Einfluss auf die beflogene Kurve, da diese durch eine bestimmte Abhängigkeit des Feldstärkeverhältnisses vom Abstand zum Sender, ziun Beispiel durch konstantes Feldstärkeverhältnis charakterisiert ist. Fig. \? gibt ein Ausführungsbeispiel für eine solche Anordnung. In der Mitte des Flugplatzes sind zwei Sender aufgestellt.
Der erste hat eine Antenne mit tellerförmiger Vertikal- charakteristik, das heisst die Feldstärke am Boden ist null und wächst mit zunehmendem Erhebungswinkel an (wie in Fig. 1). Der zweite Sender besitzt eine Antenne mit dem üblichen Vertikaldiagramm, das heisst grösste Feldstärke am Boden und abnehmende Feld stärke mit wachsendem Erhebungswinkel. Die Flächen konstanter Feldstärke sind für den ersten Sender Kugeln, die im Senderom den Boden berühren (a, b, c, Fig. 2). Für den zweiten Sender sind sie halbierte Kreis ringe mit dem Innendurchmesser Null, die den Sender konzentrisch umgeben<I>(d, e, f .</I> Fig. 2).
Im Fernfeld beider Sender, das heisst in Entfernungen, die gross sind gegenüber der Wellenlänge, nimmt die Feldstärke von bei den Sendern umgekehrt proportional mit der Entfernung ab. Das gilt für Erhebungs winkel bis zu etwa 10 , die für den vor liegenden Zweck allein interessieren.
Wie eine einfache Überlegung zeigt, sind in diesem Falle in einer durch den Senderort verlaufenden Vertikalebene die Linien kon stanten Feldstärkenverhältnisses Geraden, die am Senderpunkt den Boden schneiden und deren Neigungswinkel von dem Feldstärken verhältnis abhängt. Gibt man dem Flugzeug ein Gerät, welches das Feldstärkenverhält- nis unmittelbar abzulesen gestattet, .so ist das Flugzeug imstande, eine dieser Geraden zu befliegen bis auf Entfernungen in der Grössenordnung einer Wellenlänge vom Sen der.
Hier ist das Flugzeug schon so dicht über dem Boden des Flugplatzes, dass es ohne weitere Hilfe gefahrlos landen kann.
Die Herstellung von tellerförmigen Ver tikaldiagrammen des Senders 1 ist auf ver schiedene Weise möglich, zum Beispiel durch eine Vertikalantenne, die eine Welle hoch ist (Fig. 3a). Die beiden Antennenhälften besitzen gegenphasige Strombelegung, so dass sich das Feld in der Horizontalen aufhebt. Unter einem endlichen Erhebungswinkel findet jedoch eine Strahlung statt. .Sie wächst bei kleinen Winkeln proportional mit dem Winkel selbst.
Eine andere Möglichkeit be steht in der Verwendung von horizontalen Antennen (Fig. 3U), bei denen das Spiegel- hild in der Erde gegenphasig ist, so dass sich M=ieder die Horizontalstrahlung längs des Erdbodens aufhebt. Mit wachsendem Er- hebungsw-inkel wächst die Feldstärke eben falls proportional.
Bei Verwendung von t'ltr < ikurzv=ellen ist die Leitfähigkeit des Erdbodens im allgemeinen schon so gering (regenüber der Dielektrizitätskonstanten, dass auch bei vertikalen Antennen ein gegen- phasiges Spiegelbild und damit ein teller förmiges Vertikaldiagramm entsteht (Fig. 3c).
Die Vertikalcharakteristik des zweiten Senders lässt sich herstellen durch eine Ver tikalantenne oder einen Rahmen mit Fre quenzen, bei denen die Leitfähigkeit des Erdbodens gross ist gegenüber der Dielektri- zitätskonstanten, so dass ein gleichphasiges Spiegelbild der Antenne entsteht.
Die beiden Sender können auf der DZitte des Flugplatzes FP angeordnet sein., um ein gleichmässiges Anfliegen von allen Seiten zu ermöglichen. Dann müssen die Vertikal diagramme beider Antennen für alle Hori zontalrichtungen gleich sein. Bei einfachen Vertikalantennen ist das ohne weiteres der Fall. Verwendet man Horizontalantennen, so muss eine Kombination von Einzelantennen bonzentrisch um den Sender herum angeord net sein. Stellt man beide Sender an den Flugplatzrand, so ist das Anfliegen nur aus einer bestimmten Richtung möglich. Dafür sind aber Antennenkombinationen mit hori zontaler und vertikaler Bündelung und erheb licher Energieersparnis möglich.
Zur unmittelbaren Anzeige des Feld- -tärkenverbäItnisses kann der Empfänger nach Fig. .1 eingerichtet sein. Zwei Ein- 1, 2, von denen jeder auf eine der beiden Frequenzen abgestimmt ist, wir ken auf ein gemeinsames Audion 3 mit nach folgender Niederfrequenzverstärkung 4, 5. Beide Sender sind mit verschiedenen nieder frequenten Tönen moduliert.
Durch nieder frequente Selektionsmittel bekannter Bauart 6, 7 werden hinter dem Empfängerausgang die beiden Zeichen getrennt und getrennten Gleichrichtern 8, 9 zugeführt. Der gleich- gerichtete Strom des einen Zeichens liefert einen Spannungsabfall über einen Wider stand 10, welcher als zusätzliche Gittervor- spannung für den Empfänger verwendet wird und als automatische Verstärkungs regelung wirkt, derart, dass mit wachsender Stärke dieses Zeichens die Verstärkung des Empfängers so weit heruntergesetzt wird, dass die Ausgangslautstärke dieses Zeichens weitgehend konstant bleibt.
Das andere Zei chen wird nach der Gleichrichtung einem Gleichstrominstrument 11 zugeführt, und da die Verstärkung sich automatisch jeweils so einstellt, dass das eine Zeichen mit konstanter Lautstärke erscheint, gestattet das Instru ment, das Verhältnis des andern Zeichens zu dem ersten Zeichen ohne weiteres abzulesen.
Statt dieses Verfahrens kann man auch beide Sender mit dem gleichen Ton modu lieren und so tasten, dass während der Tast- pausen des einen Senders der andere sendet. Feldstärkengleichheit -wird dann im Emp fänger als Dauerstrich wahrgenommen und ein Überwiegen der einen Feldstärke am Her austreten des ihr zugehörigen Zeichens aus einem leiseren Hintergrund.
Während bisher vorausgesetzt wurde, dass die Anzeigevorrichtung ein festes Feld stärkenverhältnis kennzeichnet, und dass1 also die zu befliegende Leitfläche alle Punkte eines konstanten Feldstärkenverhältnisses verbindet, lässt sich die Anzeigemethode auch leicht so modifizieren, dass das angezeigte Feldstärkenverhältnis selbst von der Ampli tude der Zeichen abhängig ist.
Auf diese Weise kann man Leitflächen darstellen, deren Form für einen bestimmten Zweck günstiger sein kann als die Form von Leitflächen mit konstantem Feldstärkenverhältnis. Beispiels weise kann man durch derartige Massnahmen die nach unten gerichtete Spitze der kegel förmigen Leitfläche abrunden, so dass das Flugzeug mit einem geringen Neigungs winkel auf den Boden geführt wird.
Derartige Leitflächen kann man leicht dadurch bilden, dass die Lautstärkenregelung die Ausgangslautstärke des einen Sende zeichens nicht konstant hält, sondern nach einem passenden Gesetz mit der Feldstärke selbst anwachsen lässt.
Um dem Flugzeug das Ansteuern des Sendeortes zu erleichtern, kann das Flug zeug mit einer richtungsbestimmenden Ein richtung, zum Beispiel einem Rahmenpeiler, ausgerüstet sein und den ungerichteten Sen der anfliegen. Um die Einrichtung auf dem Flugzeug möglichst einfach zu halten, ist es jedoch vorzuziehen, einen der beiden Sender so auszuführen, dass er nach bekannten Ver fahren einen Leitstrahl kennzeichnet, zum Beispiel dadurch, dass er ein ausgesprochenes horizontales Richtdiagramm besitzt, dessen Richtung mittelst eines geeigneten Zeichen rhythmus festgelegt wird.
Für bestimmte Richtungen besteht dann für diesen Sender Feldstärkengleichheit, während bei Abwei chungen von diesen Richtungen der Zeichen- rhytmus im positiven oder negativen Sinne hervortritt.
Diese Möglichkeit ist anhand der Fig. 5 und 5a näher erklärt. Die eine Strahlung, die durch das Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, ist die gleiche wie diejenige in der Fig. 2, wel che durch Halbkreise<I>d, e, f</I> angedeutet ist. Bei ihr sind also die Flächen konstanter Feldstärke Halbtoroide, die durch die Rota tion der entsprechenden, auf der Boden fläche mit ihrem Durchmesser stehenden Halbkreise um die Vertikalachse 0 Z erzeugt werden. Diese Strahlung ist also in bezug auf die Horizontalebenen eine Rundstrahlung.
Die andere Strahlung 2 ist durch ihre Linien konstanter Feldstärken angedeutet. Es wird angenommen, dass! bei der Fig. 5 die Zeichen ebene mit der Vertikalebene zusammenfällt, in welcher die Landung vor sich geht. Die Fig. 5a stellt den Schnitt der erwähnten Strahlungen mit einer durch 0' Z' gehenden vertikalen Ebene dar, die zur Landungsebene senkrecht steht. Die Strahlung 2 wird in be kannter Weise um die Vertikalachse 0 Z geschwenkt, so dass ihre Hauptachse abwech selnd rechts und links von der Landungs ebene während gewisser Zeiten in extremen Lagen 2 und 2@ verharrt (Fix. 5a).
Die Zei ten, während deren die Strahlung in der linken extremen Lage verbleibt, können dem Rythmus eines bestimmten Morsezeichens, zum Beispiel a, oder e, entsprechen. Die Zeit dauern der rechten extremen Lagen müssen dann den komplementären Zeichen, zum Bei spiel n bezw. <I>t,</I> entsprechen. Befindet sich das Flugzeug links von der gewünschten Landungsebene 0'"7', so ist der Empfang dann stärker, wenn die geschwenkte 'Strah- lung in der Lage 2 ist, als wenn sie in Lage \?' ist.
Die der Lage 2 entsprechenden Zei chen treten dann stärker hervor als die, wel che der Lage 2' entsprechen. Das Umge kehrte ist der Fall, wenn das Flugzeug sich rechts von der Landungsebene 0' Z' befindet. Auf der Landungsebene 0' Z' werden die beiden komplementären Zeichen gleich .stark empfangen, so dass von der betreffenden ge schwenkten Strahlung in dieser Ebene stetig ein Dauerstrich empfangen wird. Dieser Dauerstrich wird nun in der oben beschrie benen Weise mit dem Empfang der Strah lung 1 kombiniert.