DE1183455B - Scheinwerfer, insbesondere fuer ueberrollbare Flugplatz-Bodenfeuer - Google Patents

Description

• Scheinwerfer, insbesondere für überrollbare Flugplatz-Bodenfeuer Die Erfindung geht von einem Scheinwerfer, insbesondere für überrollbare Flugplatz-Bodenfeuer, mit die Scheinwerferfrontfläche durch einen Lichtleitkörper flach, insbesondere streifend verlassendem Strahlenbündel aus und weist einen neuen Lösungsweg für die Aufgabe, ein derart flach abgestrahltes Strahlenbündel mit möglichst hohem optischem Wirkungsgrad zu erreichen.
• Für Scheinwerfersysteme mit dieser Ausstrahlungscharakteristik gibt es in der Technik verschiedene Anwendungsgebiete. An einem der wichtigsten, nämlich der Flugplatzbefeuerung, soll die Erfindung im nachstehenden im einzelnen erläutert werden.
• In der Fluglandetechnik bzw. in der Flughafenbefeuerung werden als »Bodenfeuer« bezeichnete Positionsleuchten verwendet, die an den Rändern oder in der Mitte der Lande- und Zubringerbahnen in den Boden eingelassen sind und durch ihr Licht dem Flugzeugführer bei oder nach der Landung die Lage der von dem Flugzeug zu befahrenden Wege anzeigen. Bei in der Mitte angebrachten Bodenfeuern ist vorgesehen, daß die Räder des Flugzeuges über sie hinweggleiten; man spricht dann von überrollbaren Bodenfeuern. Um die überrollbarkeit zu gewährleisten, besitzt ein solches Bodenfeuer auf seiner Oberfläche ein sehr starkwandiges Glas, Abdeckglas genannt, welches den Druck des darüberrollenden Flugzeugrades aushalten muß. Die gesamte optische Ausrüstung des Bodenfeuers ist unterhalb dieses Abdeckglases untergebracht und sendet ihr Licht durch das Abdeckglas hindurch.
• Mit der Einführung des Düsenflugzeugverkehrs mit seinen wesentlich höheren Geschwindigkeiten hat sich die Konstruktion derartiger Bodenfeuer bedeutend erschwert. Während beim jetzigen Flugzeugverkehr das Abdeckglas etwa 5 bis 6 cm über die Startbahnoberfläche herausstehen kann, darf es bei der rasanten Landegeschwindigkeit der Düsenflugzeuge überhaupt nicht mehr über die Flurebene herausragen. Dabei wird noch zusätzlich gefordert, daß"das abgestrahlte Licht schon bei einem Winkel von 3 bis 4° gegen die Horizontale so stark ist, daß auch der schon gelandete Flugzeugpilot in der Nacht die Bahnbegrenzungen und auch die Bahnmitte gut erkennen kann. Der geringe Winkel von 3° erklärt sich - außer der hohen Geschwindigkeit bei und nach der Landung -dadurch, daß die Kanzeln der neuen Maschinen ziemlich niedrig sind. Das Bodenfeuer muß also bereits aus etwa 100 bis 150 m Entfernung unter einem sehr flachen Winkel für den Piloten erkennbar sein.
• Die Hauptschwierigkeit, die sich dem Konstrukteur des optischen Teiles entgegenstellt, besteht darin, daß man Lichtstrahlen nur unter sehr großen Reflexionsverlusten streifend aus einer planen Glasoberfläche in Luft austreten lassen kann. Der im Glasinnern zur Oberfläche kommende Lichtstrahl wird an der Glasoberfläche in zwei Teile zerlegt, ein geringer Teil tritt streifend zur Oberfläche aus. dem Glas heraus, ein sehr großer Teil wird von der Glasoberfläche in das Innere des Glases zurückgespiegelt.
• Es kommt noch eine weitere' Schwierigkeit hinzu: Im Gebiet des streifenden Lichtaustritts bewirkt eine Vergrößerung .des Winkels, welchen der im Glas verlaufende Lichtstrahl mit dem Einfallslot bildet, um wenige Minuten eine Versefiwenkung des Lichtstrahls außerhalb des Glases um einige Grade, also eine ganz minimale Schwenkurig des `Strahls im Glas bedeutet eine starke Schwenkung des Strahls außerhalb des Glases.
• Aus den eben dargelegten Gründen vermied man es bisher, bei einem Bodenfeuer eine praktisch horizontale Lichtaustrittsfläche vorzusehen, und man hat daher jetzt Konstruktionen solcher Feuer auf den Markt gebracht, die darin bestehen, daß eine senkrecht nach oben 'gerichtete Parallelstrahlung von einem reflektierenden Kegel fast in die Horizontale abgelenkt wird. Damit der erforderliche spitze Lichtaustrittswinkel erzielt wird, sind 'vor den Lichtaustrittsöffnungen lange, in der Startbahn-Längsrichtung liegende Vertiefungen oder Schächte angeordnet. Die Schächte sind zum Zwecke'der überrollbarkeit mit in Längsrichtung der Startbahn liegenden Rosten abgedeckt. Dieses Bodenfeuer hat den Nachteil, daß die den Lichtaustrittsöffnungeii vorgelagerten Roste durch Staub, Schnee usw. zugesetzt werden, so daß die Lichtwirkung ganz oder teilweise herabgesetzt wird und eine ständige Wartung notwendig ist. Außerdem können sich die Reifen der Flugzeuge teilweise zwischen den Roststäben festklemmen, wobei der Reifenverschleiß durch Abrieb an den schmalen Seiten der Roststäbe erheblich wird. Fernerhin sind Bodenfeuer bekannt, bei denen ein mit Schlitzen für den Lichtaustritt versehenes kalottenförmiges Metallgehäuse über der Startbahnoberfläche hinausragt oder in Form von über der Startbahnoberfläche liegenden flachen Glashauben mit darüber angeordneten überrollbaren Metallspinnen. Diese Ausführungsformen weisen den Nachteil auf, daß mehr oder weniger große Erhebungen über der Startbahn unvermeidlich sind, so daß darüber hinwegrollende Flugzeuge durch Erschütterungen und Reifenbruch gefährdet sind.
• Nicht unerwähnt bleiben soll auch ein früherer Vorschlag des einen Erfinders, die Lichtausbeute bei flach abstrahlendem Bodenfeuer durch Vergrößerung der Apertur des ausgenutzten Abstrahlungswinkels der Lichtquelle zu verbessern, indem das optische System des Bodenfeuers einen Glaskörper mit spiegelnden Mantelflächenabschnitten aufweist, ein erster Teil der Lichteintrittsfläche derart brechend ausgestaltet und zur Lichtaustrittsfläche ausgerichtet ist, daß das auf diesen ersten Teil auffallende Licht parallel gerichtet und direkt der Lichtaustrittsfläche zugeführt wird, und ein zweiter Teil der Lichteintrittsfläche und spiegelnde Abschnitte der Mantelfläche derart ausgestaltet und zur Lichtaustrittsfläche ausgerichtet sind, daß das auf diesen zweiten Teil auffallende Licht nach Spiegelung an der spiegelnden Mantelfläche der Lichtaustrittsfläche parallel und gekreuzt zum ersten Lichtbündel zugeführt wird.
• Die Erfindung fußt auf dem an sich bekannten Prinzip des sogenannten Lichtleitstabes, mit dem Licht durch vielfache innere Totalreflexion über längere Strecken hinweg weitgehend ungeschwächt weitergeleitet werden kann, wandelt es aber in der Weise dahingehend ab, bei jeder inneren Reflexion entlang einer Leitstabwandung einen Teil des Lichtes unter vorausbestimmtem, sehr flachem Winkel austreten zu lassen. Jede Reflexion hilft dabei die Lichtausbeute verbessern.
• Demgemäß besteht die Erfindung aus einem Scheinwerfer; insbesondere für überrollbare Flugplatz-Bodenfeuer, mit die Scheinwerferfrontfläche durch einen Lichtleitkörper flach, insbesondere streifend verlassendem Strahlenbündel und kennzeichnet sich dadurch, daß der die Lichtaustrittsfläche tragende, als Lichtleitkörper ausgestaltete äußere Systemteil parallel zur Lichtaustrittsfläche eine Spiegelfläche hat, so daß das durch optische Mittel parallelgerichtete Licht durch eine zur Lichtaustrittsfläche schräge Stirnfläche und den Glaskörper des Lichtleitkörpers hindurch derart schräg auf die Lichtaustrittsfläche fällt, daß der beim ersten Auftreffen auf die Lichtaustrittsfläche nicht streifend austretende Anteil des eintretenden, parallelen Lichtes zumindest noch einmal durch Reflexion an der parallelen Spiegelfläche der Lichtaustrittsfläche unter einem solchen inneren Auftreffwinkel zugeführt wird, daß wieder ein Teil unter dem gleichen Winkel wie der erste Strahl streifend austritt.
• Um der eingangs -erläuterten einwandfreien 11berrollbarkeit des Bodenfeuers selbst durch z. B. Düsenmaschinen zu genügen, liegen die Lichtaustrittsfläche des Lichtleitkörpers und die Oberfläche der Fassung des Lichtleitkörpers in der Startbahnebene.
• Im Sinne der Erfindung liegt es, das vorstehend beschriebene Lichtführungsprinzip in spiegelsymmetrischer Verdoppelung zu verkörpern, d. h. einen Zwei-Richtungsstrahler zu schaffen.
• Eine derartige Ausführungsform besteht darin, daß der Lichtleitkörper beiderseits schräge Stirnflächen aufweist und jeder Stirnfläche eine eigene Lichtquelle und ein eigenes, paralleles Licht auf die zugeordnete Stirnfläche richtendes Mittel zugeordnet ist.
• Zwecks Justiererleichterung sorgt man vorzugsweise dafür, daß die Lichtquelle(n) nebst zugeordneten, die von ihr ausgehenden Strahlen parallel richtenden optischen Mitteln um einen gemeinsamen Drehpunkt schwenkbar sind.
• Man kann aber auch einen Zwei-Richtungseffekt mit nur einer Lichtquelle dadurch erreichen, daß eine zentrale Lichtquelle und in jeder Strahlrichtung ein optisches System aus je einem parallel richtenden optischen Mittel und je einem Lichtleitkörper mit nur einer, der Lichtquelle zugewendeten schrägen Stirnfläche vorgesehen sind.
• Auch in diesem Fall wird das Beleuchtungssystem einstellbar gemacht, indem die parallel richtenden optischen Mittel schwenkbar angeordnet sind.
• In der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung schematisch, nämlich nur bezüglich der optischen Verhältnisse, beschrieben und dargestellt. Es zeigt jeweils im Schnitt-F i g. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes in zwei Richtungen strahlendes Bodenfeuer mit zwei Lichtquellen in seinem konstruktiven Aufbau, F i g. 2 eine ähnliche Darstellung eines Zwei-Richtungsstrahlers mit zentral angeordneter, einziger Lichtquelle.
• In allen Figuren ist der Lichtschwerpunkt 4 der Lichtquelle, das Parallellicht liefernde optische Mittel entweder als asphärische Linse 6 oder als Parabolspiegel 4 d und das äußere, als Lichtleitkörper ausgebildete System 7 als Glaskörper mit den schrägen Lichteintrittsflächen 10 und den zur Lichtaustrittsfläche 8 parallelen Spiegelflächen 9 dargestellt.
• Die F i g. 1 zeigt den konstruktiven Aufbau des in beiden Startbahnrichtungen strahlenden Bodenfeuers. Mit 1 ist die Ebene der Start oder Landebahn bezeichnet. In diese Bahn hinein ist das Bodenfeuer mit seinem Gehäuse 2 so versenkt, daß die obere Fläche der Fassung 3 für den Systemteil 7 und die Oberfläche 8 dieses Systemteils eine n-it der Bahnebene glatt abschließende Fläche bilden. Diese Anordnung kann von Flugzeugrädern auch mit hohen Geschwindigkeiten überrollt werden. Die Fassung 3, die, wasserfest abgedichtet, das im allgemeinen aus Glas be4 stehende Systemteil 7 aufnimmt, besteht vorzugsweise aus Metall. Das Gehäuse 2 ist mit seiner unteren Wandung in der Mitte derart hochgezogen, daß das Systemteil ? auf voller Breite unterstützt ist, so daß bei Berührung mit den Flugzeugrädern das Systemteil nur auf Druck, nicht aber auf Biegung beansprucht wird.. Entsprechende Versteifungsrippen sind vorgesehen. Im Anwendungsbeispiel nach der F i g. 1 sind zwei Lichtquellen 4 a und 4 b vorgesehen, die beidseitig in entsprechender Weise vor dem Systemteil 7 angeordnet sind. Zur Einjustierung der gesamten Anordnung und zur Einstellung des Lichtaustrittswinkels sind die beiden Lichtquellen 4 a und 4 b axial in Führungen 4 c verschiebbar, und die gesamte Anordnung, das aus den Lichtquellen 4 a und 4 b und den zugeordneten, das Parallellicht liefernden optischen Mitteln 6 bestehende System, ist um einen gemeinsamen Drehpunkt schwenkbar. Zur besseren Lichtausbeute kann jede Lichtquelle 4 noch mit einem Hilfsspiegel 4 d versehen sein.
• In der F i g. 2 sind mit 1 wiederum die Startbahnebene und mit 2 das Gehäuse bezeichnet. In der Fassung 3 ist das optische System 7 angeordnet. Die unteren Flächen dieser Teile des optischen Systems liegen auf der Fassung auf und werden so in voller Breite durch das Gehäuse unterstützt. Bei der Anordnung nach der F i g. 2 gibt es nur eine zentrale Lichtquelle 4. Zur Justierung dieser Lichtquelle 4 ist diese in der Führung axial verschiebbar. Zur besseren Lichtausbeute kann auch hier wieder ein Hilfsspiegel 4 d vorgesehen sein.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Scheinwerfer, insbesondere für überrollbare Flugplatz-Bodenfeuer, mit die Scheinwerferfrontfläche durch einen Lichtleitkörper flach, insbesondere streifend verlassendem Strahlenbündel, dadurch gekennzeichet, daß der die Lichtaustrittsfläche (8) tragende äußere Teil des als Lichtleitkörper (7) ausgestalteten optischen Systems des Scheinwerfers parallel zur Lichtaustrittsfläche (8) eine Spiegelfläche (9) hat, so daß das durch optische Mittel (6) parallel gerichtete Licht durch eine zur Lichtaustrittsfläche (8) schräge Stirnfläche (10) und den Glaskörper des Lichtleitkörpers (7) hindurch derart schräg auf die Lichtaustrittsfläche (8) fällt, daß der beim ersten Auftreffen auf die Lichtaustrittsfläche (8) nicht streifend austretende Anteil des eintretenden, parallelen Lichtes mindestens noch einmal durch Reflexion an der parallelen Spiegelfläche (9) der Lichtaustrittsfläche (8) unter einem solchen inneren Auftreffwinkel zugeführt wird, daß wieder ein Teil unter dem gleichen Winkel wie der erste Strahl streifend austritt.
2. 2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittsfläche (8) des Lichtleitkörpers (7) und die Oberfläche der Fassung (3) des Lichtleitkörpers (7) in der Startbahnebene (1) liegen.
3. 3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da.ß der Lichtleitkörper (7) beiderseits schräge Stirnflächen (10) aufweist und jeder Stirnfläche (10) eine eigene Lichtquelle (4) und ein eigenes, paralleles Licht auf die zugeordnete Stirnfläche (10) richtendes Mittel (6) zugeordnet ist.
4. 4.. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (4) nebst zugeordneten, die von ihr ausgehenden Strahlen parallel richtenden optischen Mitteln (6) um einen gemeinsamen Drehpunkt schwenkbar sind.
5. 5. Scheinwerfer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zentrale Lichtquelle (4) und in jeder Strahlrichtung ein optisches System aus je einem parallel richtenden optischen Mittel (6) und je einem Lichtleitkörper (7) mit nur einer, der Lichtquelle zugewendeten, schrägen Stirnfläche (10) vorgesehen sind.
6. 6. Scheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel richtenden optischen Mittel (6) schwenkbar angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften:: Deutsche Patentschrift Nr. 1125 858; britische Patentschrift Nr. 759 847; USA: Patentschrift Nr. 2 934 633.