DE1051650B

DE1051650B - Fliegerschulungsgeraet zur Nachahmung des Anblickes eines Flughafens bei Start- und Landevorgaengen zur Nachtzeit

Info

Publication number: DE1051650B
Application number: DEL24547A
Authority: DE
Inventors: Harold Sidney Hemstreet
Original assignee: Link Aviation Inc
Current assignee: Link Aviation Inc
Priority date: 1955-04-14
Filing date: 1956-04-07
Publication date: 1959-02-26

Description

Fliegerschulungsgerät zur Nachahmung des Anblickes eines Flughafens bei Start- und Landevorgängen zur Nachtzeit Die Erfindung bezieht sich auf ein Fliegerschulungsgerät, das den Anblick einer Flugplatzanlage bei Nacht nachahmen soll um den Flugschüler im Landen und Starten zur Nachtzeit auszubilden.
Das Start- und Landemanöver, insbesondere mit den neuzeitlichen Schnellflugzeugen, stellt an den Flugzeugführer sehr hohe Anforderungen, besonders hohe beim Landen und Starten während der Nachtzeit. Aus diesem Grunde besteht schon seit langem ein dringender Bedarf nach einem Fliegerschulungsgerät, das die bei Nachtlandungen herrschenden Verhältnisse nachahmt.
Ein Bodengerät, das dem Flugschüler den Anblick der Flugplatzanlage sowie der Umgebung vermittelt, bildet den Gegenstand eines älteren Patentes. Bei diesem Gerät werden kinematographische Aufnahmen des Flugplatzes auf einen geneigten Bildschirm in einem Winkel projiziert, der vom rechten Winkel abweicht. Dieser Effekt wird durch einen Projektionsapparat erreicht, der in erheblichem Abstand vom Flugschüler angeordnet ist. Das Projektionsgerät wird dabei so gesteuert, daB das projizierte Bild dieselben perspektivischen Änderungen erfährt, wie sie sich dem Flugzeugführer darbieten. Durch die Steuerung des Projektionsgerätes erfährt also das projizierte Bild eine solche Verschiebung relativ zum Flugschüler, daß dadurch Drehungen des nachgeahmten Flugzeugs um seine Hochachse, um seine Längsachse und um seine Querachse sowie Änderungen der Flughöhe und seitliche Verschiebungen des Flugzeugs über Grund nachgeahmt werden können. Dabei wird durch das Projektionsgerät auf den Bildschirm ein Kinofilm oder ein Farbdiapositiv geworfen und eine unverzerrte Darstellung des Flugplatzes oder des Geländes wiedergegeben. Diese Darstellungsart -wird nachstehend als >#kompensierte Abseits-Projektion« bezeichnet.
Zweck der Erfindung ist ein Fliegerschulungsgerät zur Nachahmung von Start- und Landevorgängen zur Nachtzeit, das ein Bild eines Flugplatzes auf einem Bildschirm wiedergibt, auf den durch ein Projektionsgerät Lichtstrahlenbündel projiziert werden, die infolge ihrer Anordnung in einem bestimmten Bildmuster die Leuchten einer Landebahn nachahmen und durch einen in diesem Projektionsgerät vorgesehenen Antrieb in einer Weise verstellbar sind, durch welche die Bewegung des Flugzeuges nachgeahmt wird.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei nachstehend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Fliegerschulungsgerätes mit dem geneigten Bildschirm, mit der nachgeahmten Flugzeugkanzel und mit zwei abseits angeordneten Projektionsgeräten, von denen das eine das Bild der Markierungslampen für die Startbahn und das andere das Bild des Flugplatzes auf den Bildschirm wirft, Fig. 2 eine schematische Darstellung des kompensierten Abseits-Projektionssystems mit den beiden Projektionsgeräten im einzelnen, Fig. 3 das für sich allein herausgezeichnete Projektionsgerät für die Markierungslampen der Startbahn in derselben Seitenansicht, die in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben ist, Fig. 4 den Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3, Fig. 5 den Querschnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 3, Fig. 6 eine Schnittansicht des für sich allein herausgezeichneten Projektionsgerätes für das Bild des Flugplatzes, und zwar von derselben Seite betrachtet wie in den Fig. 1 und 2, Fig. 7 eine schaubildliche Ansicht des Projektionsgerätes für die Markierungslampen der Startbahn, wobei die einzelnen Teile auseinandergezogen dargestellt und teilweise fortgelassen sind, um die gegenseitige Lage der verschiedenen beweglichen Teile besser darzustellen, und Fig.8 eine schematische Darstellung der Verbindungen zwischen den Steuerungen, den Rechengeräten und den mechanisch anzutreibenden Elementen des Projektionssystems.
Das Fliegerschulungsgerät nach der Erfindung besteht aus einer nachgeahmten Flugzeugkanzel 10 mit einer durchsichtigen Haube 11, von der sich nach vorn der Bug 12 erstreckt. Die Kanzel 10, 11, 12 ist im wesentlichen ortsfest gegenüber einem geneigten Bildschirm 14 angeordnet, obgleich sie auch von einem beweglichen Halter 15 getragen werden kann, dessen Bewegung dem Zweck dient, der Kanzel die im Fluge auftretenden positiven und negativen Beschleunigungen sowie diejenigen Bewegungen zu erteilen, die sich beim Flug bei stürmischem Wetter ergeben. Auch bietet die bewegliche Lagerung 15 die Möglichkeit, der Kanzel solche Quer- und Längsneigungen zu erteilen, wie sie bei wirklichem Fluge auftreten, sofern man es nicht vorzieht, solche Bewegungen nur auf optischem Wege nachzuahmen, in dem man sie den Projektionsgeräten 16,17 oder dem Bildschirm 14 (Fig. 1) erteilt. Die Projektionsgeräte 16 und 17 sind an Deckenbalken aufgehängt. Das Fliegerschulungsgerät ist in einem lichtdicht abgeschlossenen Raum untergebracht, der in der Zeichnung durch die Wände 19 angedeutet ist.
Das Projektionsgerät 16 ist von bekannter Bauart und zeigt in Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform, die nachstehend näher erläutert wird. Das Zusammenwirken der beiden Projektionsgeräte 16 und 17 mit dem geneigten Bildschirm 14 arbeitet nach dem Prinzip und dem Verfahren der kompensierten Abseits-Projektion. Das Projektionsgerät 16 hat bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Aufgabe, dem Flugschüler ein Schaubild von dem Flughafen mit der Startbahn und dem angrenzenden Gelände zu vermitteln.
Das Projektionsgerät 17, das in der aus den Fig. 3, 4, 5 und 7 ersichtlichen Weise ausgestaltet ist, dient dem Zweck, die Markierungslampen der Startbahn zu projizieren. Das Projektionsgerät 17 enthält zu diesem Zweck eine Reihe kleiner, sehr starker Lichtquellen, die in einem Abstand voneinander in einem gleichförmigen Muster angeordnet sind, das dem Aussehen der Landelampen an der Startbahn entspricht. Wenn sich bei dem nachzuahmenden Landemanöver die Flughöhe des zur Landung einschwebenden Flugzeugs ändert, dann führt ein Rechengerät, das die Flughöhe berechnet (Fig.8), eine Änderung des Abstandes zwischen -deri einzelnen kleinen Lichtquellen herbei, so daß ein sich änderndes Bild auf dem Bildschirm 14 erscheint. Dem in der Kanzel 10 sitzenden Flugschüler liefert dann dieses Bild den richtigen optischen Anhalt für die Durchführung des Landemanövers. Bei Drehungen des Flugzeuges um die Vertikalachse wird der ganze Projektionsapparat 17 um eine Achse gedreht, die auf der Ebene der Lichtquellen senkrecht steht. Bewegungen des Flugzeuges über Grund parallel zu diesem werden dadurch nachgeahmt, daß die Lichter in ihrer eigenen Ebene und in einer Richtung verschoben werden, die von den Nordsüdkomponenten und den Ostwestkomponenten der Bewegung des Flugzeugs abhängt, und zwar mit Bezug auf die Richtung der Landebahn.
Diese Lichtquellen, welche die Markierungslampen der Landebahn darstellen, werden nun mittels eines Projektionsobjektivs 23 (Fig. 2) projiziert, das einen verhältnismäßig weiten Projektionswinkel hat und ein anamorphes Linsensystem enthält. Ein ähnliches anamorphes optisches System gehört zu der Projektionslinse des Projektionsgerätes 16 (wie bei 25 in Fig. 2 angedeutet). Die anamorphen optischen Systeme in den Projektionsapparaten 16 und 17 dienen dem Zweck, die Verzerrung der Länge zur Breite zu berichtigen.
Um das Manöver nachzuahmen, bei dem sich das Flugzeug aus einer Entfernung von mehreren Meilen der Landebahn nähert, werden zunächst nur die L andebahnlichter durch das Projektionsgerät 17 auf den Bildschirm geworfen. Denn die Einzelheiten des Flugplatzes sind aus einem solchen Abstand nachts noch nicht sichtbar. In diesem Stadium des Landemanövers ist daher das Projektionsgerät 16 ausgeschaltet. Wenn sich das nachzuahmende Flugzeug der Landebahn nähert, dann wird allmählich das Projektionsgerät 16 eingeschaltet, so daß dem Flugschüler ein immer deutlicher werdendes Bild vom Flugplatz dargeboten wird, so daß er dessen Einzelheiten erkennen kann, wenn es zur Bodenberührung kommt und das Flugzeug auf der Landebahn ausrollt.
Zur Nachahmung der Flughöhenänderung wird ein optisches System 126 (Fig. 6) von veränderlichem Vergrößerungsverhältnis verwendet. Die Flugbewegungen des Flugzeuges werden dadurch nachgeahmt, daß das optische System des Projektionsgerätes 16 ähnliche Einrichtungen wie das Projektionsgerät 17 enthält. Eine Drehung des nachzuahmenden Flugzeugs um die Hochachse wird also dadurch erreicht, daß der Film oder das Diapositiv in seiner eigenen Ebene gedreht wird. Ändert das Flugzeug seine Querrichtung oder Längsrichtung, so wird dies durch eine entsprechende Verschiebung des Films in seiner eigenen Ebene nachgeahmt. Bei Bewegungen des Flugzeugs um seine Längs- und Querachsen wird entweder die Kanzel 10 bis 12 entsprechend bewegt, oder es wird eine entsprechende Bewegung dem optischen Projektionsgerät 16, 14 und 17 erteilt.
Die optischen Projektionsgeräte 16 und 17 werden durch Ausgangsgrößen der verschiedenen Flugzustände gesteuert, die durch ein Rechengerät 200 (Fig. 8) erzeugt werden. Von den bekannten Rechengeräten eignet sich für diesen Zweck die Bauart, welche die Wirkung des Windes kontinuierlich berücksichtigt.
In Fig.2 sind die bei dem Fliegerschulungsgerät vorliegenden Projektionsverhältnisse schematisch wiedergegeben. Das Auge 20 gibt den Blickpunkt des Flugschülers an, der auf dem geneigten Bildschirm 14 den Horizont in 20 trifft. Die gestrichelten Linien 22a-22a geben den Projektionslichtkegel des Projektionsgerätes 16 mit dem Bild des Flugplatzes wieder, das sich dem nachzuahmenden Flugzeug beim Einschweben zur Landung in sehr geringer Höhe und bei der Annäherung an die Landebahn bietet. Die Linien24a-24a bestreichen einen kleineren Projektionskegelwinkel, der dieselbe Fläche des Flugplatzes darstellt, wie sie sich dem Auge 20 bei einem nachgeahmten Fluge in viel größerer Höhe darbietet. Die Änderungen in der Größe der Geländefläche entsprechen einer Änderung der scheinbaren Flughöhe und werden durch den Stellmotor 29 hervorgerufen, der das Vergrößerungsverhältnis des optischen Projektionssystems 25 verändert. Drehungen des Flugzeuges um die Hochachse werden dadurch nachgeahmt, daß ein Stellmotor 28 den Halter 30 des Diapositivs dreht.
Die gestrichelten Linien 22 b-22 b, die von der Mitte des optischen Linsensystems 23 des Projektionsgerätes 17 ausgehen, stellen den Lichtkegel der auf den Schirm 14 projizierten Landebahnleuchten dar, und zwar bei geringer Flughöhe. Die gestrichelten Linien 24 b-24 b geben einen kleineren Projektionskegelwinkel bei Betrachtung der Landebahnleuchten aus größerer Flughöhe wieder. Das optische System 23 des Projektionsgerätes 17 verwendet eine Weitwinkellinse 31 und ist im Gegensatz zum optischen System 25 des Projektionsgerätes 16 so ausgestaltet, daß sein Vergrößerungsverhältnis unveränderlich ist. Um zu erreichen, daß mit der Änderung der Flughöhe auch eine Größenveränderung der Landebahnleuchten eintritt, verschiebt der die Flughöhe angebende Stellmotor 60 die Lichtquellen im Projektionsgerät 17 in der nachstehend im einzelnen mit Bezug auf die Fig. 3, 4, 5 und 7 beschriebenen Weise. Die Steuergrößen, welche die Flughöhe angeben, erhalten die Stellmotoren 29 und 60 der Projektionsgeräte 16 und 17 von einem ihnen gemeinsam zugeordneten Stellmotor 3I-302 (Fig. 8) des Rechengerätes.
Mit der Weitwinkelprojektionslinse 31 des Projektionsgerätes 17 ist ein Zerrlinsensystem 27 gekuppelt, während ein ähnliches Zerrlinsensystem 26 zu dem optischen Projektionssystem 25 mit veränderlicher Vergrößerung im Projektionsgerät 16 gehört. Die beiden Zerrlinsensysteme 26 und 27 dienen dem Zweck, eine Längen- und Breitenverzerrung der auf dem geneigten Schirm 14 projizierten Bilder zu vermeiden. Jedes der beiden Zerrlinsensysteme 26 und 27 muß der Bedingung genügen, daß ihr Winkelvergrößerungsverhältnis und die Abstandsverhältnisse zwischen dem Blickpunkt 20 und dem Horizontpunkt 21 und zwischen den Mitten der betreffenden optischen Systeme 25 und 23 und dem Horizontpunkt 21 einander gleich sind. Bezeichnet man den horizontalen Abstand 20-21 mit r1, den Abstand von der Mitte des optischen Systems 25 bis 21 mit a und den Abstand von der Mitte der Linse 31 zum Horizontpunkt 21 mit d, so ist bekanntlich das Winkelvergrößerungsverhältnis des Zerrlinsensystems und das Winkelvergrößerungsverhältnis des Zerrlinsensystems In Fig.7 ist der die Landebahnleuchten projizierende Apparat 17 näher erläutert, wobei seine einzelnen Teile schaubildlich wiedergegeben sind, um die Beziehungen der einzelnen beweglichen Teile zueinander deutlicher erkennen zu lassen. Eine undurchsichtige Platte 50 (Fig. 5) ist mit fächerartig verlaufenden, durchsichtigen Schlitzen 51 versehen, die von einem gemeinsamen an der einen Kante der Platte 50 gelegenen Punkt 52 ausgehen. Jeder der Schlitze 51 weitet sich allmählich und ist an seinem Ende also breiter als an dem gemeinsamen Schnittpunkt 52.
Die radialen Schlitze 51 der Platte 50 arbeiten nun mit zwei parallelen Lichtquellen zusammen, die in den Gehäusen 55-55 angeordnet sind. Diese Gehäuse werden von vier gleichen Haltern 56 getragen, in deren Gewindebohrung zwei Schraubspindeln 57-57 laufen. In der Mitte einer jeden Schraubspinde157 ist ein Schneckenrad 58 befestigt, das mit einer motorisch angetriebenen Schneckenwelle 59 im Eingriff steht. Wenn sich die Flughöhe des nachgeahmten Flugzeuges vergrößert oder verringert, treibt der umsteuerbare Stellmotor 60, der seinerseits von dem Höhenstellmotor M-302 (Fig. 8) angetrieben wird, die Welle 59 in der einen oder der anderen Richtung an. Über die Schnecken 58, die Schraubspindeln 57 und die Halter 56 werden dementsprechend die beiden Lichtquellen in den Gehäusen 55-55 zueinander verstellt, so daß sich ihr Abstand verändert. Die Böden der beiden Gehäuse 55-55 laufen aufeinander zu und bilden daher zwei schmale Schlitze 61-61. In jedem Gehäuse befindet sich eine sehr helle Lichtquelle, z. B. eine Krypton-Leuchtröhre.
Der geneigte Boden eines jeden Gehäuses 55 läßt sich mit Hilfe eines Scharniers 62 verstellen, wofür an der Bodenklappe eine Nockenrolle 65 befestigt ist, die auf einer Schubkurve 66 läuft und durch eine Feder kraftschlüssig an sie angedrückt wird. Die Schubkurve 66 hat die in Fig. 4 gezeigte Form. Dadurch wird erreicht, daß bei einer Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Lichtquellen 55 die Schlitze 61 erweitert werden. An den Schnittpunkten zwischen den Schlitzen 61 der Lichtquellengehäuse und den Schlitzen 51 der Platte 50 bilden sich also eine Reihe kleiner parallel verlaufender Öffnungen, durch die hindurch die sehr helle Lichtquelle scheint. Die so gebildeten leuchtenden Punkte werden durch das optische System 23 auf den Bildschirm geworfen und lassen dort ein Bild entstehen, das dem Anblick einer Landebahnbefeuerung gleicht. Ändert sich die Flughöhe, so ändert sich entsprechend der Abstand der beiden Gehäuse 55-55. Dabei wird der Eindruck erweckt, als vergrößere sich die Flughöhe, wenn die beiden Gehäuse 55-55 dichter aufeinander zu gerückt werden und daher die beiden Lichtpunktreihen, die auf den Bildschirm geworfen werden, um dort die Leuchten der Landebahn darzustellen, einen immer kleiner werdenden Abstand haben. Umgekehrt entsteht der Eindruck, als verringere sich die Flughöhe, wenn die beiden Lichtquellengehäuse 55-55 weiter voneinander fortgerückt werden und daher der Abstand der beiden Lichtpunktreihen größer wird, wobei in jeder Reihe der Abstand der Lichtpunkte wächst und die einzelnen Lichtpunkte an sich größer und heller werden.
Das gesamte Projektionsgerät für die Landebahnleuchten (Fig. 7) einschließlich der Grundplatte 50 ist auf einer Welle 70 drehbar angeordnet und kann in der einen oder der anderen Richtung mittels eines umsteuerbaren Stellmotors 71 gedreht werden, der über ein Getriebe 72, 73 mit der Welle 70 gekuppelt ist. Der Motor 71 erfährt seinen Antrieb durch die Steuergröße, welche der Addierverstärker 201 liefert. Dieser steht mit einem Rechengerät 200 in Verbindung, das die Drehungen des Flugzeuges um seine Hochachse errechnet. Dadurch, daß das ganze Projektionsgerät 17 mittels der Welle 70 gedreht wird, werden also Drehungen des Flugzeuges um seine Vertikalachse nachgeahmt. An der Welle 70 ist mittels eines Flansches 75 eine Plattform 74 befestigt, die einen weiteren umsteuerbaren Stellmotor 76 trägt. Die Welle dieses Motors treibt ein Zahnrad 77, das mit einer Zahnstange 78 im Eingriff steht. Diese Zahnstange wird von einem Schlitten 79 getragen, der auf der Grundplatte 75 zwischen parallelen Führungen 80-80 geführt ist. Infolgedessen bewirkt der Motor 76 je nach seiner Drehrichtung, daß der Schlitten 79 gegenüber der Grundplatte 75 in der einen oder der anderen Richtung seitlich verstellt wird.
Der Schlitten 79 trägt vier Stützen 82-82 mit einer Plattform 84 und bildet dadurch mit dem Schlitten 79 eine starre Einheit, die sich mit diesen parallel zur Plattform 74 durch den Motor 76 verstellen läßt. Die Plattform 84 trägt nun ihrerseits einen weiteren umsteuerbaren Stellmotor 85, dessen Welle 86 in einem Winkel von 90° zur Umlaufachse des ;Motors 76 verläuft. Die Welle 86 trägt ein Zahnrad 87, das mit einer Zahnstange 88 im Eingriff steht, welche auf einem Schlitten 89 befestigt ist. Dieser Schlitten ist auf der Plattform 84 mit Hilfe paralleler Schienen 90-90 gleitend geführt. Infolgedessen kann sich der Schlitten 89 in einer Ebene verschieben, die zu derjenigen des Schlittens 79 parallel verläuft. Diese Verschiebung erfolgt durch den Motor 85 längs einer Achse, die um 90° zur Bewegungsrichtung des Schlittens 79 versetzt ist. Mit Hilfe von starren Stützen 92-92 ist an dem Schlitten 89 eine Plattform 94 befestigt, an der auch abwärts ragende Stützen 95 befestigt sind, die an ihren unteren Enden vier Lager 96 für Schraubspindeln 57-57 tragen.
Die geschlitzte Platte 50 ist durch diese Maßnahme mit drei Freiheitsgraden gelagert und kann in ihrer eigenen Ebene gedreht und in ihrer eigenen Ebene in zwei zueinander rechtwinklig verlaufenden Richtungen verschoben werden. Zu diesem Zweck muß die Achse der Welle 70 rechtwinklig zur Ebene der geschlitzten Platte 50 verlaufen, und die Ebenen der Plattformen 74, 84 und 94 und der Schlitten 79 und 89 müssen sämtlich zur Ebene der geschlitzten Platte 50 parallel liegen. Die seitlichen Bewegungen des nachgeahmten Flugzeuges in der Richtung der X- und Y-Koordinatenachsen werden durch die beiden Stellmotoren 76 und 85 gesteuert, die ihre Steuerwerte von den Rechenschaltungen bekannter Bauart 11-T-304 und 3T-305 erhalten.
In den Fig.3 und 4 sind Querschnitte des Projektionsgerätes 17 wiedergegeben, welche die Zusammenhänge der verschiedenen Teile zeigen, die in Fig. 7 auseinandergezogen dargestellt sind. Der die Drehung um die Vertikalachse bewirkende Motor 71 und sein zugehöriges Getriebe 72 und 73 befinden sich in einem Gehäuse 98, das aus parallelen Deckel- und Bodenplatten 99 und 100 besteht. Die von dem Motor angetriebene Welle 70 läuft in Lagern 101 und 102 und trägt an ihrem unteren Ende einen an ihr befestigten Flansch 75, der sich außerhalb des Gehäuses 98 befindet und an welchem die drehbare Plattform 74 fest angebracht ist. Durch den Motor 71 kann daher das ganze Projektionsgerät um seine Vertikalachse gedreht werden.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sitzt das Gehäuse 98 an einem Deckenbalken oder an der Decke, und die Bewegungen um die Längs- und Querachse im Fluge werden dadurch nachgeahmt, daß entsprechende Bewegungen der Kanzel 10 (Fig. 1) erteilt werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Bewegungen um die Längs- und Querachse an die optischen Projektionsgeräte 16 und 17 und dem Schirm 14 durch nicht näher dargestellte Einrichtungen zu erteilen, welche die Achse der Welle 70 um eine oder zwei Achsen kippen, welche die Längsachse und die Querachse des nachzuahmenden Flugzeuges darstellen.
Der Querschnitt der Fig. 4 nach der Linie 4-4 der Fig. 3 läßt die Gestalt der Schubkurve 66 und ihre Lage gegenüber den beiden Nockenrollen 65-65 erkennen, mit deren Hilfe die Breite der Öffnungen 61-61 der beiden Lichtquellengehäuse 55-55 verstellt wird, wenn der Motor 60 die beiden Lichtquellen zur Nachahmung einer Änderung der Flughöhe verstellt. Auch zeigt Fig. 4 die beiden sehr hellen Lichtquellen 105-105 im Ouerschnitt innerhalb der Gehäuse 55-55. Die Lampen 105-105 können beliebig ausgestaltet sein und z. B. von Krypton-Leuchtröhren gebildet werden.
Während die verschiedenen getrennten, an den Schnittstellen der Schlitze 61 und 51 gebildeten öffnungen ungefähr die Gestalt von Parallelogrammen haben, so ist doch die Größe dieser Öffnungen so klein, daß, wenn sie durch das Weitwinkelsystem 23 auf den Bildschirm projiziert werden, dort lediglich als helle Punkte erscheinen, die dem Flugschüler in der Kanzel dasselbe Bild darbieten wie die Leuchten einer Landebahn. Statt der Landebahnleuchten kann natürlich auch irgendein anderes Muster mittels des Projektionsgerätes auf den Bildschirm geworfen werden, so zum Beispiel das Aussehen des Landedecks eines Flugzeugträgers und dessen Markierungsleuchten. In Fig. 6 ist das Projektionsgerät 16 näher dargestellt, das dazu dient, das Bild des Flugplatzes auf den Bildschirm zu werfen. Ein senkrecht angeordnetes Lampengehäuse 110 enthält eine Projektionslampe 111 und zwei Kondensatorlinsen 112, die dem Zweck dienen, ein ungefähr waagerecht angeordnetes Diapositiv 113 gleichmäßig zu beleuchten. Konzentrisch zur senkrechten Achse des Lampengehäuses 110 ist ein Tragring 114 mit einer ringförmigen Nut 115 angeordnet, in welcher ein Flansch 116 eines zylindrischen Projektorgehäuses 30 drehbar geführt ist. Sowohl der Tragring 114 als auch das Lampengehäuse 110 sitzen fest an einer Deckelplatte 118, mit deren Hilfe der ganze Projektionsapparat (Fig. 6) an einem Deckenbalken oder an der Decke befestigt werden kann. Das zylindrische Projektorgehäuse 117 ist von einem Zahnkranz 119 umgeben, der mit einem Kegelrad 120 einer Welle 121 eines umsteuerbaren Stellmotors 28 kämmt. Dieser Motor wird entsprechend den Drehungen des Flugzeuges um die Vertikalachse angetrieben. Er sitzt auf einem starren Arm 122 der oberen Platte 118. Seine Steuerung erfolgt durch den Addierverstärker 201 und das in Fig. 8 gezeigte Rechengerät 200. Der Motor 28 dreht also das zylindrische Projektorgehäuse 117 um die lotrechte Achse des Lampengehäuses 110 in der einen oder in der anderen Richtung.
Der untere waagerecht liegende Teil 124 des herabragenden Armes 122 trägt den Tubus 125 der Linsen in gleichachsiger Lage gegenüber dem drehbaren Zylinder 117 und dem Lampengehäuse 110. Innerhalb des Tubus 125 befinden sich die verschiedenen optischen Elemente des Projektionslinsensystems 25 einschließlich des Zerrlinsensystems 26 und eines Linsensystems 126 zur Änderung des Vergrößerungsverhältnisses. Ein umsteuerbarer Stellmotor 29, der die Flughöhe wiedergibt, sitzt auf einem waagerechten Teil 124 des starren Armes 122 und trägt ein Kegelrad 127, das mit einem Zahnkranz 128 kämmt, wodurch das Linsensystem 126 für die Bestimmung des Vergrößerungsverhältnisses verstellt werdenkann. DieserMotor wird durch Steuergrößen gesteuert, welche durch den die Flughöhe wiedergebenden Stellmotor M-302 (Fig. 8) geliefert werden.
Ein Schlitten 130 für das Diapositiv gleitet auf waagerechten Gleitbahnen 131-131 im Unterteil 117 des drehbaren Projektionsgehäuses 30. Ein umsteuerbarer Stellmotor 134, der starr am Unterteil 117 des drehbaren Gehäuses 30 befestigt ist, trägt auf seiner Welle 135 ein Ritzel 136, das mit einer Zahnstange 137 kämmt, die starr an dem Schlitten 130 für das. Diapositiv angeordnet ist. Durch den Motor 134 wird daher der Schlitten 130 in der einen oder der anderen Richtung verschoben, und zwar rechtwinklig zu der in Fig.6 dargestellten Zeichnungsebene.
Das Diapositiv 113 kann von einem photographischen Film gebildet werden, dessen Enden auf Spulen 140-140 gewickelt sind. Diese sind um parallele Achsen drehbar auf Armen 132 und 133 gelagert, welche auf einem Schlitten 130 sitzen. Durch einen Riementrieb 141 sind die Spulen gekuppelt, so daß sie in der einen oder der anderen Richtung gleichzeitig angetrieben werden können und den Film von der einen Spule ab- und auf die andere aufwickeln. Auf der Welle der einen Spule 140 ist ein Zahnrad 142 befestigt, das mit einer Schnecke 143 kämmt, die auf der Welle eines umsteuerbaren Motors 144 befestigt ist. Kommt der Motor in Gang, so wird daher der Film von der einen Spule ab- und auf die andere aufgewickelt. Die Motoren 134 und 144 sind an die Ausgangsstromkreise von Stellmotoren M-304 und M-305 (Fig:8) angeschlossen, welche die Standortänderungen des Flugzeuges wiedergeben. Durch die Motoren 134 und 144 wird also der Diapositivfilm 113 in seiner eigeilen Ebene längs der X- und Y-Koordinatenachsen entsprechend der Standortänderung des Flugzeuges beim nachgeahmten Flug verschoben.
Damit das projizierte Bild auf der ganzen Fläche des Schirmes scharf zur Abbildung gelangt, muß, wie bekannt, eine bestimmte Bedingung erfüllt sein. Diese Bedingung besagt, daß die Hauptebene der Projektionslinse 126 sich mit der Ebene des Diapositivs 113 in einer Linie schneidet, die in der Ebene des Bildschirmes 14 (Fig. 2) liegt. Entsprechendes gilt für die Lage des Projektionsapparates 17 (Fig. 2) : Die Ebene der Projektionslinse 31 muß die Ebene der Platte 50 in einer Linie schneiden, die in der Ebene des Schirmes 14 liegt.
Die Stellmotoren 29 und 60 der Projektionsgeräte 16 und 17, welche die Flughöhe angeben, werden am besten parallel geschaltet, so daß sie gleichzeitig durch das die Flughöhe ermittelnde Rechengerät gesteuert werden können. Diese Parallelschaltung gilt entsprechend für die an den Projektionsgeräten 16 und 17 angeordneten Motoren 28 und 71, welche die Drehungen um die Vertikalachse wiedergeben. Auch die für Standortänderungen des Flugzeuges ansprechenden Motoren 134,144 und 76, 85 sind so geschaltet, daß sie gleichzeitig in Tätigkeit treten (Fig. 8).
In Fig.8 ist an Hand eines Ausführungsbeispiels gezeigt, wie die beiden Projektionsgeräte bei einem herkömmlichen Bodengerät zum Ausbilden von Flugschülern angeschlossen werden können. Neuzeitliche Schulungsgeräte dieser Art sind bekanntlich mit Stellmotoren mit Geschwindigkeitszuordnung, z. B. den Motoren N1-304 und M-305, versehen, welche von dem Rechengerät aus unter Spannungen gesetzt werden und diese Spannungen über die Zeit integrieren, um auf diese Weise ihre Abtriebswellen so anzutreiben, daß durch sie ein Kursschreiber verstellbar ist, der den nachgeahmten Flug auf einer Landkarte oder Seekarte aufzeichnet. Auch sind Schulungsgeräte dieser Art mit einem Stellmotor versehen, der die Flughöhe wiedergibt, z. B. mit dem Motor M-302, dessen Ausgangswelle jeweils in eine Stellung läuft, die einen Maßstab für die jeweilige Flughöhe darstellt. Ferner sind Schulungsgeräte entwickelt worden, die dem Flugschüler ein Bild von der Wirkung des Windes am Boden und beim Abflug und bei der Landung vermitteln. Der Stellmotor 71, der Drehungen des Flugzeuges um die Vertikalachse wiedergibt, kann dadurch eingestellt werden, daß, wie bekannt, an ihn durch das Rechengerät 200 Spannungen angelegt werden, deren eine dem Azimutwinkel und deren andere dem Abtriftwinkel entspricht. Diese Spannungen werden über AddierwiderständeR-8l5 und R-816 und über einen Addierverstärker 201 angelegt und liefern gemeinsam eine Spannung, die Drehungen des Flugzeuges um seine Vertikalachse wiedergibt. Der Stellmotor 71 ist mit dem üblichen Nachlauf- oder Rückstellpotentiometer R-817 versehen und treibt ein Zahnrad 72 an (Fig. 7).
Durch den auf Höhenänderungen ansprechenden Stellmotor 60 werden Verschiebung der Lichtquellen 55 (Fig. 7) in Richtung aufeinander oder voneinander fort bewirkt, und es muß am Gerät 17 das Maß geändert werden, um das die Stellmotoren 76 und 85 das Gerät für gegebene Strecken der Nordsüd- und Ostwestkomponenten verstellen. Aus diesem Grunde werden die Stellmotoren 76 und 85 durch Spannungen eingestellt, die der Flughöhe umgekehrt verhältnisgleich sind und außerdem aber eine unmittelbare Funktion der Standortänderungen darstellen. In Fig.-8 sind zwei Möglichkeiten für die Schaltungen wiedergegeben, mit denen die Steuerung der Stellmotoren 76 und 85 erfolgen kann. Der Stellmotor 76 wird durch eine Spannung eingestellt, die über den Addierwiderstand R-812 angelegt wird. Diese Spannung wird in Abhängigkeit von der Y-Komponente der Standortänderung mittels eines Potentiometers R-801 abgeleitet und je nach der Flughöhe durch ein Potentiometer R-809 abgeändert. Der Arm dieses Potentiometers R-809 wird nämlich umgekehrt verhältnisgleich zur Flughöhe durch den Stellmotor 60 eingestellt. Bei größeren Flughöhen legt das Potentiometer R-809 an den Stellmotor 76 einen kleineren Bruchteil der vom Potentiometer R801 abgenommenen Spannung an. Infolgedessen erfährt das Projektionsgerät 17 bei einer gegebenen Standortänderung des Flugzeuges in größerer Flughöhe eine entsprechend geringere Verschiebung. Der Stellmotor 60 stellt sich umgekehrt verhältnisgleich zur Flughöhe ein, wobei er eine vom Potentiometer R-803 abgegriffene Spannung erhält (der Arm dieses Potentiometers ist durch den herkömmlichen Höhenstellmotor M-302 des Schulungsgerätes verstellbar), aber durch ein hyperbolisch gewickeltes Rückstellpotentiometer R-806 jeweils in eine Lage gebracht wird, in der die Winkelstellung seiner Abtriebswelle einen Maßstab für den Kehrwert der Höhe darstellt.
Die andere Möglichkeit der Steuerung besteht darin, daß das Rückstellpotentiometer R-806 linear gewickelt ist und die am Projektionsgerät vorgesehenen Stellmotoren in besonderer Weise erregt werden. Der Stellmotor 60 wird in diesem Falle verhältnisgleich zur Flughöhe eingestellt, und die Kehrwertwirkung der am Projektionsgerät vorgesehenen Stellmotoren wird dadurch erhalten, daß ihre Nachlaufpotentiometer mit einer Spannung erregt werden, die der Flughöhe entspricht, wie dies für den Stellmotor 85 in Fig. 8 gezeigt ist. Dieser Stellmotor 60 läuft, bis die über den Widerstand R-807 angelegte Spannung durch die Gegenspannung aufgehoben ist, die vom Nachlaufpotentiometer R-811 abgeleitet wird. Wenn das der Fall ist, entspricht die Winkellage der Welle 86 der X- oder Ost-Standortkomponente, modifiziert mit dem Kehrwert der Flughöhe. Es versteht sich, daß bei der praktischen Ausgestaltung der Erfindung die beiden Stellmotoren 76 und 85 mit gleichartigen Schaltungen gesteuert werden. Wird der Stellmotor 60 unmittelbar verhältnisgleich zur Flughöhe eingestellt, so kann der Höhenstellmotor des Schulungsgerätes auch als Stellmotor 60 verwendet `werden, sofern er nicht bereits durch den Antrieb von einer großen Anzahl von Potentiometern des Rechengerätes ausgelastet ist. Für diesen Fall muß zur Verstellung der Lichtquellen ein besonderer Motor verwendet werden.
Zum Verstellen des Projektionsgerätes 16 dienen die vier Stellmotoren 134, 144, 29 und 28, davon sind 134 und 144, welche die Standortänderungen des Flugzeuges nachahmen, an dieselben Klemmen und mit den gleichen Spannungen angeschlossen wie die Stellmotoren 76 und 85 des die Landebahnleuchten projizierenden Gerätes 17. Der Höhenstellmotor 29 des den Flugplatz projizierenden Gerätes 16 spricht auf den Stellmotor M-302 des Schulungsgerätes an und ist parallel zum Stellmotor 60 an das Potentiometer R-802 angeschlossen. Der Stellmotor 28, der das Projektionsgerät für das Flugplatzgelände um die Vertikalachse dreht, ist an dieselbe Klemme angeschlossen wie Stellmotor 71 des die Landebahnleuchten projizierenden Gerätes.
In Fig. 8 ist ein von Hand verstellbares Potentiometer X gezeigt, dessen Wicklung durch eine vom Netz des Schulungsgerätes abgeleitete, gleichbleibende Spannung erregt wird. Es wird also an den Eingangskreis des Stellmotors 150 für die Helligkeit der Flugplatzprojektion eine konstante, aber einstellbare Spannung angelegt. Ferner wird dem Eingangskreis des Stellmotors 150 über einen Widerstand R-819 eine Spannung zugeführt, die einen Maßstab für die Flughöhe bietet und vom Potentiometer R-802 abgeleitet ist. Überschreitet die Flughöhe die Grenze, bei welcher der Flugplatz gerade noch zu sehen ist, so werden die beiden Eingangsklemmen für den Stellmotor 150 überlagert und lassen diesen bis in seine eine Grenzstellung laufen, in welcher der Arm des Regelwiderstandes R-821 aufwärts bis an seine geerdete Klemme verschoben ist. Daher legt dieser Arm an die Projektionslampe 111 des Gerätes 16 nur eine ganz geringe oder gar keine Spannung an. Erst wenn die Flughöhe abnimmt, wird die an den Stellmotor 150 angelegte Summe der von den Widerständen R-818 und R-819 gelieferten Spannungen geringer, weil die vom Potentiometer R-802 abgenommene Spannung sinkt. Bei Unterschreiten einer bestimmten Flughöhe verläßt der Stellrnotor 150 daher seine Grenzstellung und beginnt den Arm des Widerstandes R-821 abwärts zu verstellen, wodurch der der Lampe 111 zugeführte Strom in dem Maße steigt, wie die Flughöhe sinkt. Durch Verstellen des Potentiometers X läßt sich die Flughöhe ändern, bei der die Lampe 111 zu leuchten beginnt. Der Addierwiderstand R-819 kann verstellbar sein. Durch diese Verstellung läßt sich das Maß ändern, in welchem sich die Beleuchtung bei Abnahme oder Zunahme der Flughöhe ändert. Die Änderung der Leuchtstärke kann nichtlinear erfolgen, wofür ein nichtlineares Nachlaufpotentiometer R-820 für den die Leuchtstärke der Projektionslampe bestimmenden Stellmotor 15 vorgesehen werden.
Fig.8 zeigt die Stellmotoren in Blockdiagrammform. Es handelt sich dabei um die bekannten Stellmotoren, wie sie bei Bodengeräten zum Ausbilden von Flugschülern üblich sind, und zwar entweder um Wechselstrom- oder um Gleichstromstellmotoren. Jedoch können auch Pufferverstärker und Polumkehrv erstärker in der Schaltung (Fig. 8) verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Fliegerschulungsgerät zur Nachahmung von Start- und Landevorgängen zur Nachtzeit mit einem das Bild eines Flugplatzes auf einen Bildscbirm projizierenden Gerät, gekennzeichnet durch ein zweites Projektionsgerät (17), das auf denselben Bildschirm (14) Lichtstrahlenbündel (51, 61) projiziert, die infolge ihrer Anordnung in einem bestimmten Bildmuster die Leuchten einer Landebahn nachahmen und durch einen in diesem Projektionsgerät vorgesehenen Antrieb (56 bis 60, 85 bis 90, 76 bis 80, 70 bis 75) in einer Weise verstellbar sind, durch welche die Bewegung des Flugzeuges nachgeahmt wird.
2. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (56 big 60, 85 bis 90, 76 bis 80, 73 bis 75) die projizierten Bilder der Leuchten in Bewegung versetzt, währ,-nd auch in dem anderen Projektionsgerät (16) bieichzeitig ein Antrieb (134, 144, 28, 29) das projizierte Bild des Flugplatzes bewegt, um dadurch die Bewegung des Flugzeuges nachzuahmen.
3. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine solche Kupplung der Antriebe der beiden Projektionsgeräte, daß sich die projizierten Bilder gleichzeitig gemeinsam in einer die Bewegung des Flugzeuges nachahmenden Weise verschieben.
4. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen, um eine kollineare Trapezverzerrung der projezierten Bilder beider Projektionsgeräte zu erzeugen und dadurch eine Perspektive vorzutäuschen.
5. Fliegerschulungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlenbündel in zwei Linien angeordnet sind und von zwei Lampen (105) ausgehen und daß Einrichtungen (56 bis 60) zum Ändern des Abstandes zwischen den Lampen und zum Ändern der Größe und des Abstandes der Lichtstrahlenbündel in jeder Linie in einer Weise angeordnet sind, welche den Änderungen der Flughöhe entspricht, wobei eine umsteuerbare Einrichtung (70 bis 75) vorgesehen ist, um die Lampen und die Linien von Lichtstrahlenbündeln um eine Achse zu drehen, die lotrecht zu deren Ebene verläuft entsprechend den Änderungen der Flugrichtung, und das umsteuerbare Einrichtungen (85 bis 90, 76 bis 80) vorgesehen sind, um den Lampen und Lichtstrahlenbündeln eine seitliche translatorische Bewegung gegenüber der Ebene der Lampen zu geben, um dadurch seitliche Flugbewegungen nachzuahmen.
6. Fliegerschulungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Projektionsgeräte die Bilder in einem spitzen Winkel auf den Bildschirm werfen und je mit einem aasamorphen optischen System ausgerüstet sind, das die Verzerrung der Länge zur Breite kompensiert, und einen Antrieb haben, der gleichzeitig die beweglichen Elemente der Projektionsgeräte antreibt.
7. Fliegerschulungsgerät nach Anspruch 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsgerät mit einer undurchsichtigen Platte (50) mit von einem gemeinsamen Schnittpunkt ausstrahlenden durchsichtigen Öffnungen (51) ausgerüstet ist und in einer Ebene neben der Ebene der Öffnungen und in gleichem Abstand von dem Schnittpunkt (52) angeordnete Mittel (55) enthält, um zwei parallele Reihen heller Lichtquellen zu erzeugen, und schließlich mit einem Antrieb (56 bis 60) versehen ist, um den Abstand zwischen den parallelen Lichtquellen zu ändern. B.
Projektionsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei im wesentlichen gerade Lichtquellen (55) in einer Ebene beweglich angeordnet sind, die parallel zu der Platte (50) mit sich verjüngenden, durchsichtigen, von einem gemeinsamen Schnittpunkt (52) ausstrahlenden Öffnungen (51) und dicht neben der Ebene dieser Öffnungen angeordnet sind und durch ein entsprechendes Getriebe (56 bis 59) in gleichem Abstand vom Schnittpunkt (52) gehalten und zur Änderung dieses Abstandes durch einen Motor (60) einstellbar sind.
9. Projektionsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen paralleler Reihen leuchtender Punkte entsprechend den Leuchten einer Landebahn eines Flugplatzes die beiden Lichtquellen aus langen Lampengehäusen (55) bestehen, die je eine geradlinige Lichtquelle enthalten und einen geradlinigen Schlitz (61) aufweisen, und daß der ihren Abstand ändernde Motor (60) umsteuerbar ist.
10. Projektionsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Weite der in der undurchsichtigen Platte (50) vorgesehenen öffnungen (51) verhältnisgleich zum Abstand der beiden Lampengehäuse (55) ändert.
11. Projektionsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die sich verjüngenden Öffnungen aufweisende undurchsichtige Platte (50) in ihrer Ebene durch umsteuerbare Motoren (71, 76, 85) drehbar und verschiebbar ist.
12. Projektionsgerät nach Anspruch 7 bis 11, gekennzeichnet durch eine undurchsichtige Platte, die mit durchsichtigen, radialen, zu einem gemeinsamen Schnittpunkt an der einen Kante der Platte zusammenlaufenden Öffnungen versehen ist und in einer Ebene liegt, die neben derjenigen der Lichtaustrittsschlitze und parallel zu dieser gelegen ist, wobei der Schnittpunkt in der Mitte zwischen den Lampengehäusen liegt und die radialen Öffnungen von dem gemeinsamen Schnittpunkt aus in entgegengesetzten Richtungen fächerartig auseinanderlaufen und sich sämtlich gleichförmig von dem Schnittpunkt aus bis zu ihren Enden erweitern; weiter durch eine Schubkurve an den Lampengehäusen, welche die Schlitzweite verhältnisgleich zum Abstand zwischen den Lampengehäusen verändert, und durch Antriebe, welche einen gerneinsamen Halter für die Platte und die Lampengehäuse seitlich verschieben und ihn quer dazu längs einer zweiten Achse verschieben, und den Halter um eine Achse zu drehen, die lotrecht auf der Ebene der undurchsichtigen Platte steht.
13. Gerät mit einem Projektionsgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Elemente: eine Lichtquelle (111, 112) und axial ausgerichtet dazu ein Projektionslinsensystem (126) von veränderlichem Vergrößerungsverhältnis; ein Diapositivhalter (130) zwischen der Lichtquelle und dem Projektionslinsensystem, bestehend aus zwei parallelen Spulen (140), auf die ein Diapositivfilm (113) aufgewickelt ist; ein Riemenantrieb (141), der die Spulen verbindet; ein erster umsteuerbarer motorischer Antrieb (144), der in Getriebeverbindung mit einer der Spulen steht und beide Spulen gleichzeitig in der einen oder der anderen Richtung antreiben kann, um den Film von der einen Spule ab- und auf die andere aufzuwickeln; ein gleichachsig zur Lichtquelle angeordneter und um diese Achse drehbarer Zylinder (30) ; ein zweiter umsteuerbarer Antrieb (28), der in Getriebeverbindung mit dem Zylinder steht; parallele Gleitbahnen an der Unterseite des Zylinders zum Führen des Filmhalters (130) ; ein dritter umsteuerbarer motorischer Antrieb (134), der auf dem Zylinder (30) angeordnet ist und mit dem Filmhalter (130) in Getriebeverbindung steht, um diesem Halter eine seitliche Verschiebung innerhalb des Zylinders in einer Richtung zu erteilen, die parallel zu den Achsen der Filmtransportspulen verläuft; und ein vierter umsteuerbarer motorischer Antrieb (29) in Getriebeverbindung mit dem Linsensystem (126) von veränderlicher Vergrößerung, um das Vergrößerungsverhältnis je nach der Laufrichtung des Antriebes zu verstellen. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1015 697.