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Einrichtung zur Darstellung der Bewegungen von Luftfahrzeugen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Darstellung und überwachung der
Bewegungen von Luftfahrzeugen innerhalb eines vorgeschriebenen Flugweges, wobei
der zu überwachende Luftraum in mehrere Streckenabschnitte mit je einem Meldepunkt
eingeteilt ist.
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Es ist im Eisenbahnsicherungswesen bekannt, die Bewegung der Züge
im Weg-Zeit-Diagramm graphisch darzustellen. Dabei enthalten die graphischen Darstellungen
alle für die Sicherheit des Zugverkehrs notwendigen Eintragungen. Zugkreuzungen
ergeben sich bei diesen graphischen Darstellungen durch Kreuzungen der entsprechenden
Verbindungslinien zwischen zwei Stationen. Derartige Darstellungen sind vorteilhaft,
solange im Fahrplan keine willkürlichen Änderungen eintreten, die beispielsweise
durch Geschwindigkeitsänderungen der Züge hervorgerufen werden können.
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Im Flugverkehr sind Geschwindigkeitsänderungen ständig zu erwarten,
so daß es bisher praktisch unmöglich war, Weg-Zeit-Darstellungen auf die Luftraumüberwachung
anzuwenden, um die Bewegung eines Flugzeuges graphisch darzustellen. Die Flugbedingungen
sind verschiedenen, zeitlich veränderbaren Faktoren unterworfen, so daß es z. B.
nicht möglich ist, die Fluggeschwindigkeit als feste Größe einzusetzen, da sie sowohl
von der herrschenden Windrichtung und Windgeschwindigkeit als auch von der Flughöhe
abhängt.
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Für die Flugüberwachung wird daher die gesamte Flugstrecke durch Funkfeuer
in mehrere Abschnitte eingeteilt. Wenn ein Flugzeug ein solches Streckenfunkfeuer
(»Meldepunkt«) überfliegt, werden die jeweiligen Flugdaten wie Geschwindigkeit des
Flugzeuges und des Windes in der Flughöhe sowie sonstige bekannte Daten der Flugstrecke
vom Piloten über Funk einer Zentrale gemeldet und dort aus dem Zeitpunkt und den
gemeldeten Daten die voraussichtliche Ankunftszeit für alle weiteren Meldepunkte
errechnet und auf Streifen eingetragen. Für jeden Meldepunkt ist ein offenes Fach
vorgesehen, in dem die Streifen in der Reihenfolge des Startes derart abgelegt werden,
daß die jüngsten Starte immer zuoberst liegen. Beim überfliegen weiterer Meldepunkte
werden die auf diesen Streifen eingetragenen Daten entsprechend den neu gemeldeten,
wirklichen Flugverhältnissen korrigiert. Die Berechnung und die Eintragung in die
Streifen sowie das Ablegen der Streifen in die offenen Fächer erfolgt rein manuell.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, die Berechnung und die Erstellung
der Streifen durch geeignete Buchungsmaschinen durchführen zu lassen, wobei die
Ablage aber auch wie bisher in offenen Fächern erfolgt.
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Die Anordnung der Streifen in den einzelnen Fächern gibt zwar eine
Auskunft über die zu erwartende Reihenfolge, in der die Flugzeuge die Kontrollstationen
überfliegen sollen, sie läßt jedoch nicht ohne Kenntnis der auf den Streifen befindlichen
Eintragungen erkennen, in welchem zeitlichen Abstand dies geschehen wird. Nachteilig
ist ferner, daß zur Ermittlung der Flughöhe, die für die Feststellung einer Kollisionsgefahr
besondere Bedeutung hat, die Eintragungen von zwei oder mehreren Streifen verglichen
werden müssen.
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In einem anderen Vorschlag zur überwachung des Luftverkehrs wird der
Standort der Luftfahrzeuge in einem Luftstraßenbild angezeigt. Dieses Luftstraßenbild
sieht eine Anzeigetafel mit in Spalten und Zeilen angeordneten Feldern vor, wobei
die Spalten bestimmten Entfernungen von den. zu überwachenden Meldepunkten entsprechen,
während den Zeilen bestimmte Flughöhenbereiche zugeordnet sind. In den Feldern werden
die Kennzeichen der Luftfahrzeuge optisch dargestellt. Anzeigeanordnungen dieser
Art bieten jedoch nur indirekt die Möglichkeit, die Bewegung der Luftfahrzeuge zu
überwachen, da die verschiedenen Standorte nacheinander angezeigt werden, so daß
jegliches Weg-Zeit-Verhältnis verlorengeht und die Richtungstendenz weder vor noch
nach dem betreffenden Standort erkannt wird.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die diesen Flugüberwachungsanlagen
anhaftenden Nachteile zu beseitigen, und sieht eine Einrichtung zur Darstellung
der Bewegungen von Luftfahrzeugen innerhalb eines vorgeschriebenen Flugweges vor,
die von einem in mehrere Streckenabschnitte mit je
einem Meldepunkt
eingeteilten Luftraum ausgeht, und die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch
ein einstellbares und unveränderbares mechanisches, dreidimensionales Weg-Zeit-Diagramm,
das die Bewegung des Luftfahrzeuges zwischen je zwei Meldepunkten in einer Flugsicherungszentrale
dreidimensional nachbildet.
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Die überwachungseinrichtung besteht aus einer Anzeigetafel mit im
Verhältnis des Abstandes der Meldepunkte voneinander angeordneten, die Zeitskala
tragenden Gleitschienen, auf denen jeweils mehrere sich bis zur nächsten Gleitschine
erstrekkende Zeiger verschiebbar und um ihre auf der Schiene gelegene Fußpunkte
drehbar angeordnet sind, so daß der Zeigerfußpunkt auf die Startzeit und die Zeigerspitze
auf die Ankunftszeit bei der nächsten Station eingestellt werden kann, sowie aus
einer senkrecht zu den Gleitschienen liegenden, die Wegskala tragenden Schiene.
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- Ein Ausführungsbeispiel der Kontrolleinrichtung für die Bewegung
von Flugzeugen im Luftraum ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt F i g. 1
ein Weg-Zeit-Diagramm, F i g. 2 ein Teildiagramm zwischen zwei Beobachtungsstationen,
F i g. 3 einen Zeiger mit Höhenkennzeichnung im Querschnitt, F i g. 4 einen Zeiger
mit Höhenkennzeichnung in Draufsicht, F i g. 5 eine andere Anordnung zur Höhendarstellung
durch die Zeiger, F i g. 6 eine weitere Anordnung zur visuellen Höhenanzeige.
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In der Überwachungszentrale, in der die Nachrichten der einzelnen
Beobachtungsstationen zusammenlaufen, befindet sich die dreidimensionale überwachungseinrichtung.
Sie besteht aus einer Tafel mit mehreren Gleitschienen 1, die im Verhältnis des
Abstandes der Beobachtungsstationen voneinander angeordnet sind. Auf den Gleitschienen
1 ist eine Zeitskala angebracht. Die Verbindungsschiene 2 zwischen den Fußenden
aller Gleitschienen ist einerseits in Wegeinheiten und andererseits in Geschwindigkeitseinheiten
geeicht. Zwischen jeweils zwei Gleitschienen 1 befinden sich mehrere Zeiger 3, die
mit ihrem Fußpunkt 4 auf den Gleitschienen 1 beweglich sind.
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Zur Nachbildung der Flugbewegung wird der erste Zeiger mit seinem
Fußpunkt auf die Startzeit und mit seiner Spitze auf die Ankunftszeit bei der nächsten
Beobachtungsstation eingestellt. Sodann wird der erste Zeiger der nächsten Station
mit seinem Fußpunkt bis zur Spitze des vorhergehenden Zeigers verschoben und dann
seine Spitze auf die Ankunftszeit bei der nächsten Station eingestellt. Dies wird
für alle weiteren Beobachtungsstationen in der gleichen Weise gehandhabt, so daß
man eine graphische Darstellung der Bewegung des Flugzeuges mit mechanischen Zeigern
erhält. Diese graphische Darstellung ist ohne weiteres veränderbar, da Veränderungen
im Luftverkehr häufig zu erwarten sind. Die Nachbildung der Bewegung wird vor dem
Start des betreffenden Flugzeuges in der Zentrale vorgenommen. Wenn nun das Flugzeug
die erste Beobachtungsstation überfliegt, werden von dort die gerade herrschenden
Flug- und Windgeschwindigkeitsverhältnisse sowie die Ankunft des Flugzeuges über
dieser Beobachtungsstation an die Zentrale gemeldet. In der Zentrale werden die
entsprechenden Korrekturen vorgenommen und die Zeiger entsprechend den anliegenden
Verhältnissen neu eingestellt. Insbesondere sind die herrschenden Windgeschwindigkeiten
zu berücksichtigen, da beim ersten Flugzeug die von der Wetterstation gemeldeten
Windgeschwindigkeiten verwendet werden, die nicht immer den wirklichen Verhältnissen
entsprechen.
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Die Einstellung der Zeiger auf die Ankunftszeit bei der nächsten Station
kann in einfacher Weise (F i g. 2) mit mechanischen Mitteln durchgeführt werden.
Jeder Station ist ein Winkelstück zugeordnet, dessen Schenkel s der Zeiteinheit
entspricht, während der Schenkel 6 nach dem freien Ende zu in Einheiten der Geschwindigkeit
geeicht ist. Der Schenkel 6 gleitet über dem Verlängerungsstück 7, das von links
nach rechts in Einheiten der Geschwindigkeit geeicht ist, wobei zwei Ringe
8 der gegenseitigen Halterung der Schenkel 6 und 7 dienen. Der Reiter 9 ist
auf dem Schenkel 6 verschiebbar und auf die Fluggeschwindigkeit einstellbar. Nach
Einstellung wird der Schenkel 6 mit dem Reiter 9 über den Schenkel 7 geschoben,
bis der Reiter 9 mit der Windgeschwindigkeit übereinstimmt. Der eingestellte Winkel
wird auf den Startpunkt 4 eingestellt und der Zeiger 3 auf das freie Ende des Schenkels
5 gelegt, so daß er die Hypotenuse des so entstehenden Dreiecks bildet, wobei seine
längenveränderbare Spitze auf die Ankunftszeit bei der nächsten Station zeigt. Die
Windgeschwindigkeit kann bei jeder Gleitschiene 1 so gespeichert sein, daß sie mechanisch
bei der Einstellung des Winkelstückes abgegriffen werden kann. Da sich meist mehrere
Flugzeuge in einem Streckenabschnitt bewegen, die in verschiedenen Höhen fliegen,
müssen auch die Geschwindigkeitskomponenten der verschiedenen Höhen gespeichert
werden. In F i g. 2 sind die entsprechenden Vorgabestrecken 10 für verschiedene
Höhen dargestellt, deren Abgriff sich mit mechanischen Mitteln einfach durchführen
läßt.
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Eine andere Möglichkeit, den Zeiger auf die Ankunftszeit bei der nächsten
Station einzustellen, besteht darin, den Winkel « zwischen Zeiger und Wegachse
mechanisch oder elektrisch zu berechnen und den Wert an einem Winkelmesser
11 (F i g. 1), der am Fußpunkt jedes Zeigers 1 angebracht ist, einzustellen.
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Alle im Luftraum zu überwachenden Flugzeuge werden in der gleichen
Weise durch je ein entsprechendes Weg-Zeit-Diagramm nachgebildet.
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Der Höhendarstellung liegt die im Flugverkehr übliche Höhenstaffelung
von etwa 300 m zugrunde. Für die zwischen 1000 und 10 000 m liegenden üblichen
Flughöhen ergeben sich somit siebenundzwanzig mögliche Flugbereiche, die dadurch
berücksichtigt werden, daß die Zeiger senkrecht zu der durch die Zeit-Weg-Achse
gebildete Ebene in siebenundzwanzig verschiedenen Lagen verstellbar sind. Auf diese
Weise können auch sich auf einem Streckenabschnitt kreuzende Flugzeuge dargestellt
werden, da diese in verschiedenen Höhen fliegen und somit die entsprechenden Zeiger
übereinanderliegen. Gleichzeitig ergibt sich daraus auch die Möglichkeit, eine Kollisionsgefahr
zu erkennen, da in diesem Fall die entsprechenden Zeiger aneinanderstoßen und der
zweite Zeiger sich nicht einstellen läßt. Bei Ferneinstellung
der
Zeiger kann man das Aneinanderstoßen der Zeiger zur Auslösung eines Warnsignals
verwenden.
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Diese Höheneinstellung ist jedoch für das visuelle Ablesen der Höhen
nicht besonders gut geeeignet. Um die Höhe mit einem Blick erkennen zu können, sind
die Zeiger 3 in drei Teile 12, 13, 14 längsgeteilt, wobei jeder Teilzeiger einen
dreieckigen Querschnitt (F i g. 3) aufweist. Die drei Flächen jedes Zeigers sind
jeweils in der gleichen Weise durch Farben gekennzeichnet, z. B. durch die Farben
Rot, Grün, Blau. Da die Teilzeiger um ihre Längsachse einzeln drehbar sind, lassen
sich jeweils in Blickrichtung drei bestimmte Farbkombinationen darstellen. Bei der
Verwendung von drei Farben erhält man somit die Möglichkeit, siebenundzwanzig verschiedene
Höhen wiederzugeben. In F i g. 3 ist die Farbkombination Rot, Blau, Blau eingetragen,
die z. B. die Höhe 1600 m bedeuten soll.
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Die Teilzeiger (F i g. 4) besitzen neben der Farbkennzeichnung noch
Strichmarkierungen 15, 16, 17, die für alle drei Teilzeiger gleich sind und aus
kurzen Strichen 15, langen Strichen 16 und einem einzigen langen Strich 17 bestehen.
Diese Strichkennzeichnung erlaubt die photographische Wiedergabe der jeweiligen
Zeigereinstellung, so daß eine vollkommene Registrierung der Flugbewegung möglich
ist.
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Soll die Höhendarstellung genauer sein als die Darstellung in siebenundzwanzig
Möglichkeiten, so kann man die drei Teilzeiger (F i g. 5) so ausbilden, daß sie
in der Darstellungsebene gegeneinander verschiebbar sind. In diesem Falle werden
die Zeiger zunächst in die grobe Einstellung durch entsprechende Verdrehung gebracht
und die beiden äußeren Zeiger in ihre äußerste Stellung verschoben. Der mittlere
Zeiger wird zwischen den beiden Zeigern so eingestellt, daß der Abstand zu dem einen
bzw. dem anderen Zeiger die Höhendifferenz in dem 300-m-Bereich angibt.
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Zur visuellen Höhendarstellung können auch nicht unterteilte Zeiger
Verwendung finden, die einen etwa elliptischen Querschnitt besitzen und innen hohl
sind. Im Innern der Zeiger sind geeichte, längsverschiebbare Stäbe 18 vorgesehen,
die so eingestellt werden, daß die Flughöhe in den Fenstern 19 sichtbar ist. Es
empfiehlt sich, mehrere Fenster vorzusehen, in denen jeweils die gleiche Zahl sichtbar
ist, wenn die Eichung auf den Stäben übereinstimmt. Die Anzahl der längsverschiebbaren
Stäbe richtet sich nach der maximalen Stellenzahl der Höhenanzeige.
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Bei der graphischen Darstellung der Luftverkehrskontrolle ist es auch
möglich, den in der Luftfahrt unter der Bezeichnung »Flug 300 m über Wolkenhöhe«
bekannten Fall zu berücksichtigen. Da in diesem Fall immer nur ein Flugzeug in dem
betreffenden Streckenabschnitt fliegen darf, ist es nötig, einen besonderen Zeiger
vorzusehen, der bei seiner Einstellung eine Verriegelung auslöst, die eine Einstellung
weiterer Zeiger unmöglicht macht.
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Für die Möglichkeit, daß sich Flugzeuge kreuzen, die zu zwei verschiedenen
Luftstraßen gehören, sind auf den Gleitschienen 1 kurze, nach beiden Seiten weisende
Zeiger 20 vorgesehen, die in der entsprechenden Höhe eingestellt werden können.
Findet die Kreuzung zwischen zwei Stationen statt, so muß man eine zusätzliche Gleitschiene
21 an der entsprechenden Stelle anbringen und auf ihr den kurzen Zeiger 20 einstellen.
Am Fußende jedes Zeigers 3 befindet sich ein Schild 22, das alle wesentlichen Angaben
über das überwachte Flugzeug enthält.