DE2035154A1

DE2035154A1 - Eisdetektor

Info

Publication number: DE2035154A1
Application number: DE19702035154
Authority: DE
Inventors: Ralph Ashley Barton Ie Cley Dean Michael Gordon Ellis Luton Bedfordshire Shute (Großbritannien)
Original assignee: Rotax Ltd
Current assignee: Lucas Support Services Ltd
Priority date: 1969-07-18
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1971-01-28
Also published as: DE2035154C3; DE2066008C2; FR2054642B1; GB1321596A; FR2054642A1; DE2035154B2; DE2066008B1

Description

ROTAX Ltd., Chandos Road, Willesden / London - ENGLAND

Eisdetektor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Eisdetektor.

In an sich bekannter Weise wird sichtbares Licht oder infrarote Strahlung für die Feststellung von Eis verwendet. Dabei treten jedoch Schwierigkeiten durch die von änderen Strahlungsquellen bewirkte Interferenz auf. Hierzu zählen vor allem die Raumstrahlung oder die infrarote Sonnenstrahlung, die auf die Messungen einen störenden Einfluß ausüben. Unter anderm kann man dadurch den Unterschied zwischen einer Wasseroberfläche und einer Eisoberfläche nicht mehr hinreichend zuverlässig feststellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Eisdetektor zu schaffen j der durch Fremdstrahlung des sichtbaren oder infraroten Lichtes erheblich weniger gestört wird. Insbesondere soll der neue Eisdetektor bei Flugzeugen Verwendung finden, bei denen es sehr wesentlich ist, den Beginn einer , Vereisung festzustellen, Der Unterschied zwischen einer Wasser- und einer Eisfläche soll besonders deutlich erfaßt werden können.

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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Sender für elektromagnetische Wellen mit einer im Bereich von etwa 3.000.000 X-Einheiten bis zu 30 km liegende Wellenlänge und ein auf einen bei Anwesenheit von Eis im Wege der gesendeten Wellen bestehenden Effekt ansprechendes Organ vorgesehen sind.

Das auf einen bei Anwesenheit von Eis bestehenden Effekt ansprechende Organ ist bevorzugt ein Empfänger für den Empfang von Wellen auf einer der Vereisung ausgesetzten Fläche. Der Sender kann an die der Vereisung ausgesetzte Fläche angrenzend angeordnet sein, während ein Empfänger von dieser Fläche derart beabstandet ist, daß sich eine Eisschicht zwischen Sender und Empfänger bildet.

Man kann einen Mikrowellensender mit Abstand von einer Energieüberwachungs vorrichtung anordnen., wobei sich bei Eisbildung.zwischen Sender und Oberwachungseinrichtung eine Änderung in der überwachten Energie ergibt_P

Das Organ, das auf einen bei Vorhandensein von Eis bestehen» den Effekt anspricht_a ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ein auf der gleichen Seite einer Fläche₉ auf der sich Eis bilden kann, wie der Sender angeordneter Empfänger, so daß der Empfänger elektromagnetisehe Wellen₉ die vom Sender» abgestrahlt und von der Fläche reflektiert werden, empfängt.

Als Organ, das auf einen in Anwesenheit von Eis bestehenden Effekt anspricht₃ eignet sich eine Temperaturmesseinrichtung.

In weiterer Ausbildung der Erfindung" strahlt der Sender elektromagnetische Energie auf die der Vereisung unter- -_; liegende Fläche und ist dez» Empfänger derart angeordnet, daß er bei einem Teil der mit «der Energie aegegt^aJttten .J Fläche Temperatur ermittelt, und daS er» einen - weiteren Teil der Fliehe erfaßt ₀ auf di© kein® E»©z*gl© auf trifft« Als

elektromagnetisehe Energie kommt bevorzugt Mikrowellenenergie in Betracht.

Die Vorrichtung kann in einem Mikrowellenhohlraum mit einer geschlitzten Wandung und Mitteln zur Erfassung einer Veränderung der elektrischen Hohlraumwerte entsprechend der Bildung von Eis über dem Schlitz bestehen.

Man kann auch eine Antenne für die Abstrahlung oder den

.MitteL Empfang von Funkfrequenzwellen vorsehen, wobei fernen für

_f die Ermittlung von Änderungen der elektrischen Antennenwerte bei Vereisung der Antenne vorgesehen sind.

Die Erfindung sei weiterhin unter Bezugnahme auf in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Darin zeigen:

Figur 1 eine schematische Anordnung mit einem Sender für elektromagnetische Wellen und einem Empfänger auf einander gegenüberliegenden Seiten einer der Vereisung ausgesetzten Fläche,

Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Teiles eines Hubschrauber- Rotorflügels einschließlich eines erfindungsgemäßen Eisdetektors,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Senders für elektromagnetische Wellen und eines Empfängers in einer Anordnung, in der von der vereisten Fläche reflektierte Wellen empfangen werden,

Figur 4 eine schematische Darstellung eines Senders für elektromagnetische Wellen und einer Temperaturmesseinrichtung bei einer der Vereisung unterliegenden Fläche und

Figur 5 eine schematische Darstellung eines ilikrowellenhohlraumes, der in eine der Vereisung unterliegende Fläche eingebaut ist,

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Nach Figur 1 ist ein Sender für elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 3.000,000 X-Ein-' heiten bis zu 30 km vorgesehen, also vom oberen Infrarot-Bereich bis zum oberen Funkbereich. Der Empfänger 2 ist so angeordnet, daß er Wellen bei der Fläche 3 empfängt, die zum Beispiel die Tragfläche oder das Höhenruder eines Flugzeuges oder die Fläche eines Rotorblattes eines Hubschraubers sein kann, die der Vereisung unterliegen.

Wenn die Fläche 3 nicht vereist ist, empfängt der Empfänger 2 ein vorgegebenes Signalniveau des Senders 1. Wenn jedoch eine Eisschicht U auf der Fläche 3 besteht, wird das Signal abgeschwächt, wobei die vom Empfänger 2 ermittelte Verringe-φ rung des Signalniveaus die Anwesenheit einer Eisschicht anzeigt.

Man kann eine derartige Anordnung einfach abwandeln, so daß der Sender 1 an die Fläche 3 angrenzt und der Empfänger 2 von dieser Fläche beabständet ist, so daß die Eisschicht 4 zwischen der Fläche 3 und dem Empfänger 2 gebildet wird.

Beide der vorbeschriebenen Ausführungsformen lassen sich anwenden, um zum Beispiel den Sender 1 an der Führungskante des Höhenruders eines Flugzeuges vorzusehen und den Empfänger 2 an der hinteren Kante der Tragfläche eines Flugzeuges anzu-A bringen bzw. umgekehrt, um die Eisbildung am Höhenruder festzustellen. Gemäß Figur 2 wurde eine andere mögliche Anordnung gewählt, bei welcher die Abschwächung durch eine Eisschicht ermittelt wird, wobei ein Mikrowellenhohlraum 5 so angeordnet ist, daß Mikrowellenenergie entlang des Einsprunges 6 in der Fläche 7 gestrahlt wird, die zum Beispiel Teil eines Hubschrauber-Rotorblattes sein kann. Ein zweiter Hohlraum 8 empfängt die im wesentlichen ungeschwächten Mikrowellenenergie dann, wenn keine Eisschicht besteht. Wenn jedoch in dem Einsprung 6 Eis gebildet wird, wird die in den Hohlraum 8 gestrahlte Energie geschwächt, und eine zeichnerisch nicht dargestellte Vorrichtung, die das Energieniveau im Hohlraum 8

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anzeigt, zeigt dann die Bildung einer Eisschicht an.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind der Sender 1 und der Empfänger 2 beide auf der gleichen Seite der Fläche 3 angebracht, so daß die elektromagnetischen Wellen von der Fläche reflektiert werden. Der Empfänger 2 erfaßt ein vorbestimmtes, reflektiertes Energieniveau, wobei sich'auf der Fläche 3 kein Eis befindet. Wenn jedoch eine Eisschicht 4 auf der Fläche vorliegt, verringert sich das Energieniveau entsprechend der Absorption durch die Eisschicht. Der Abfall des Energieniveaus dient der Anzeige der Bildung einer Eisschicht.

Gemäß Figur 4 ist der Sender 1 mit Abstand von der Fläche 3 angeordnet und strahlt elektromagnetische Energie, zum Beispiel Mikrowellenenergie, auf die Fläche 3. Eine Temperaturmesseinrichtung 9 , die selbst nicht auf Mikrowellenenergie anspricht, ist so angeordnet, daß die Temperatur an den beiden Stellen 10 und 11 der Fläche 3 gemessen wird, wobei die Stelle 10 im Bereich der Mikrowellenenergie liegt, während die SIsLIe 10 außerhalb dieses Bereiches liegt*

Wenn keine Eisschicht an der Fläche 3 vorliegt.» ist die Temperatur an der Stelle 10 im wesentlichen die gleiche_s wie an der Stelle 11, da die Mikrowellenenergie auf die Temperatur der Stelle 10 keinen Einfluß hat. Wenn jedoch eine Eisschicht H gebildet wurde, wird vom Eis ein Teil der Mikrowellenenergie absorbiert, so daß die Temperatur an der Stelle 10 über diejenige an der Stelle 11 ansteigt. Die Einrichtung 9 erfaßt diesen Temperaturwechsel und bildet dadurch eine Anzeige für die Bildung einer Eisschicht. Die Einrichtung 9 kann zum Beispiel Alkohol» iermometer:für die Temperaturmessung an den Stellen 10 und 9 umfassen* pie Mikrowellenenergie kann gleichfalls derart aus-, gelegt werdenj daß sich an der Stelle 10 eine Enteisung ergibt»

Der geschlitzte Mikrowellenhohlraum 12 gemäß Figur 5 ist so angeordnet, daß der Schlitz 13■ niveaumäßig mit'dta» Fläche.3 ^: abschneidet. Der Hohlraum 13 wird .von. einem .ßenex»at©£^v 14 mit .Mikrowellenenergie versorgt. Wenn sich eine Eisschicht über

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dem Schlitz 13 bildet, ändern sich die elektrischen Kennwerte des Hohlraumes 12, so daß es zum Beispiel zu einer Änderung _t in der Belastung des Generators V\ kommt. Diese Änderung dient gleichfalls der Anzeige der Bildung einer Eisschicht.

Bei einer weiteren Vorrichtung für die Feststellung von Eis, die zeichnerisch nicht dargestellt ist₃ ist eine Sende-oder Empfangsantenne für Funkfrequenzen in der Luftströmung um eine Flugzeugfläche vorgesehen₉ wobei die elektrischen Kennwerte der Antenne überwacht werden« Die Bildung von Eis auf der Antenne wird durch Änderung ihrer elektrischen Kennwerte angezeigt.

Bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen ermöglicht die auf einen in Anwesenheit einer Eisschicht bestehenden Effekt an~ sprechende Vorrichtung eine Warnung bei Vorhandensein einer Eisschicht und kann zugleich dep Einschaltung einer Heizung für die Enteisung dienen.

Außer bei den vorerwähnten Flugzeugflächen kann man mit dem beschriebenen Eisdetektor gleichfalls die Anwesenheit von Eis auf zahlreichen anderen Flächen ermitteln,.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

,]\ Eisdetektor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender Cl) für elektromagnetische Wellen mit einer im Bereich von etwa 3.000.000 ^-Einheiten bis zu 30 km liegenden Wellenlänge ,und ein auf einen bei Anwesenheit von Eis im Weg der gesendeten Wellen bestehenden Effekt ansprechendes Organ vorgesehen sind. ·
2. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß das auf einen bei Anwesenheit von Eis bestehenden Effekt ansprechende Organ ein Empfänger C2) für den Empfang von Wellen auf einer der Vereisung ausgesetzten Fläche C3) ist.
3. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß der Sender Cl) angrenzend an eine der Vereisung ausgesetzte Fläche C3) angeordnet ist, während ein Empfänger (2) von dieser Fläche derart beabstandet ist, daß sich eine Eisschicht (H) zwischen Sender (1) und Empfänger C2) bildet.
4. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_Λ daß ein Mikrowellensender Cl) mit Abstand von einer Energieüberwachungsvorrichtung angeordnet ist, wobei sich bei Eisbildung zwischen Sender und Oberwachungseinrichtung eine Änderung in der überwachten Energie ergibt.
5. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß das Organ, das auf einen bei Vorhandensein von Eis bestehenden Effekt anspricht, ein. auf der gleichen Seite einer Fläche C3), auf der sich Eis bilden kann, wie der Sender Cl) angeordneter Empfänger C2) ist, so daß der Empfänger C2) elektromagnetische Wellen empfängt, die von Sender Cl) abgestrahlt und von der Fläche C3) reflektiert werden.

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6. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß das auf einen in Anwesenheit von Eis bestehenden Effekt ansprechende Organ eine Temperaturmesseinrichtung (9) ist.
7. Eisdetektor nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet₃ daß der Sender (1) elektromagnetische Energie auf die der Vereisung unterliegende Fläche (3) strahlt, und daß der Empfänger derart angeordnet ist, daß er bei einem Teil (10) der mit der Energie angestrahlten Fläche die Temperatur ermittelt., und daß er einen weiteren Teil (11) der FlächeO) in gleicher Weise erfaßt, auf den keine Energie auftrifft.
8. Eisdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet_Λ daß als elektromagnetische Energie Mikrowellenenergie eingesetzt ist.
9. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß ein Mikrowellenhohlraum (5 ,12) mit einer geschlitzten Wan-, dung und Mittel zur Erfassung einer Veränderung der elektrischen Kohlraumkennwerte während der Bildung von Eis über dem Schlitz .(13) vorgesehen sind.
10. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß eine Antenne für die Abstrahlun^ oder den Empfang von Funkfrequenzwellen vorgesehen ist, wobei ferner Mittel für die Erfassung von Änderungen der elektrischen Antennenwerte bei Vereisung der Antenne vorgesehen sind.

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