DE2455341B2 - Procedure for determining the wind profile of high-altitude winds - Google Patents

Procedure for determining the wind profile of high-altitude winds

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Description

Eine Messung von unterschiedlichen vertikalen Winden ist hierbei kaum möglich. Im übrigen läßt sich das Verfahren nur bei klarer Witterung und über einen begrenzten Höhenbereich anwenden.A measurement of different vertical winds is hardly possible here. In addition, can only use the procedure in clear weather and over a limited altitude range.

Ein weiteres, ebenfalls in dieser Veröffentlichung > beschriebenes Verfahren besteht darin, eine entsprechende säulenartige Düppelwolke mittels einer kleinen Rakete zu erzeugen und die Bewegung der Säule mittels Radar und einem Dopplerverfahren zu verfolgen. Praktische Erprobungen dieses Vefahrens haben h> jedoch gezeigt, daß sich hiermit Daten über den erwünschten Höhenbereich oder mit einer erwünschten räumlichen Auflösung nicht erhalten lassen.Another, also in this publication> The method described consists in creating a corresponding columnar chaff cloud using a small Generate rocket and track the movement of the column by means of radar and a Doppler method. Practical tests of this process have shown, however, that this results in data about the desired Altitude range or with a desired spatial resolution can not be obtained.

Ähnliches gilt für ein Verfahren, bei dem eine Säule von ionisierter Luft mittels eines vertikalgerichteten ι > Brennelementes gebildet wird, die man anschließend mit Radar vermißt. Bei diesem im Jahr 1965 versuchsweise durchgeführten Verfahren können höhere Schichten nicht vermessen werden; vgl. IEEE Transactions on Nuclear Science, April 1966, C. 54. > <>The same applies to a procedure in which a column is formed by ionized air by means of a vertically directed ι> fuel element, which is then missed with radar. In this trial, carried out in 1965, higher Layers are not measured; See IEEE Transactions on Nuclear Science, April 1966, C. 54.> <>

Ein Verfahren zur Windmessung mittels Rauchstreifen ist des weiteren in der DE-AS 1648 182 beschrieben. Auch in diesem Falle reicht der vermeßbare Bereich lediglich bis zu Höhen von ca. einem Kilometer. A method for measuring wind by means of smoke strips is also described in DE-AS 1648 182. In this case, too, the measurable range only extends to heights of approximately one kilometer.

Für eine genaue Messung der Windgeschwindigkeiten über mehrere Kilometer ist man daher im wesentlichen auf Verfahren angewiesen, bei dene ι die Flugbahn eines Körpers vermessen wird; hiermit sind noch am raschesten brauchbare Ergebnisse erziel- ]n bar.For a precise measurement of the wind speeds over several kilometers one is therefore essential dependent on procedures in which the trajectory of a body is measured; herewith are usable results can still be achieved most quickly.

Ein solches Verfahren ist in der DE-AS 1008939 beschrieben. Hier wird eine Abwurfsonde von einem Flugzeug abgeworfen und fällt mit einem Fallschirm zur Erde, wobei die von der Rakete ermittelten me- ;. teorologischen Daten zum Flugzeug gesendet und dort empfangen werden, bis die Sonde am Erdboden angekommen ist. Dieses auf die Einsatzhöhe des Flugzeuges beschränkte Verfahren hat ebenfalls den Nachteil einer sehr großen Meßdauer und ist sehr aufwendig, m Schließlich ist insbesondere bei militärischen Operationen ein derartiger Flug nicht risikolos.Such a method is described in DE-AS 1008939. Here is an ejection probe from a Aircraft dropped and parachuted to earth, with the me-;. Theorological data are sent to the aircraft and received there until the probe has reached the ground is. This method, which is limited to the operating altitude of the aircraft, also has the disadvantage a very long measurement period and is very expensive, m Finally, such a flight is not without risk, especially in military operations.

Ein weiteres Verfahren ist die Messung der Luftgeschwindigkeit mittels einer akustischen Sonde, wie sie in der DE-AS 1965 126 beschrieben ist. Hierbei wer- r, den vom Boden ausgesandte Schallsignale an Luftturbulenzen reflektiert und über die Dopplerverschiebung ausgewertet. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist insbesondere bei laminaren horizontal ve:laufenden Strömungen gering. ,„Another method is to measure air speed using an acoustic probe like them in DE-AS 1965 126 is described. Here, the sound signals emitted from the ground are caused by air turbulence reflected and evaluated via the Doppler shift. The accuracy of this procedure is particularly low in the case of laminar horizontal currents. , "

Auch ein in der Zeitschrift »Air et Cosmos«, Heft Nr. 520, vom 9. März 1974, auf Seite 35 vorgestelltes neues Gerät für die Bestimmung von Windgeschwindigkeiten benötigt eine sehr große Vermeßzeit. Hierbei wird eine Ballonsonde üblicher Bauari, die mit ->-> einem Radarreflektor versehen ist, vom Boden mittels eines transportablen Radargerätes bei ihrem Aufstieg verfolgt. Während der langen Meßzeit können sich die Windverhältnisse wiederum erheblich änJern. Ein weiterer Nachteil beruht darin, daß das Aufblasen des Ballons mit Wasserstoff ebenfalls zeitraubend und zudem die Herstellung und Mitführung des hierfür benötigten Wasserstoffes aufwendig ist.Also one presented in the magazine "Air et Cosmos", issue no. 520, from March 9, 1974, on page 35 new device for the determination of wind speeds requires a very long measuring time. Here becomes a balloon probe of the usual Bauari, which with -> -> a radar reflector is provided, from the ground by means of a portable radar device on their ascent tracked. During the long measurement period, the wind conditions can again change considerably. A Another disadvantage is that inflating the balloon with hydrogen is also time consuming and also the production and transport of the hydrogen required for this is expensive.

Es besteht daher ein erhebliches Bedürfnis für ein einfaches und rasch durchführbares Verfahren zur Bestimmung von Windprofilen.There is therefore a considerable need for a simple and quickly implementable method for Determination of wind profiles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Bestimmung eines Windprofils anzugeben, bei dem die hierzu notwendige Vermessungszeit des diskreten Körpers und damit die gesamte für das Verfahren benötigte Meßzeit wesentlich verkürzt wird.The invention is based on the object of a new method for determining a wind profile specify the measurement time required for this for the discrete body and thus the entire Measurement time required for the process is significantly reduced.

Diese Aufgabe wird gemäß de.' Erfindung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is carried out according to de. ' Invention by the specified in the characterizing part of claim 1 Measures resolved.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Auf diese Weise können erstmals Windprofile über 10 bis 20 Kilometer Höhe innerhalb einer Zeitdauer von 2 bis 4 Minuten gemessen werden. Bei einer militärischen Anwendung ergeben sich hierdurch bedeutende taktische Vorteile, da in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit groß ist, daß das tatsächliche Windprofil zum Zeitpunkt des Abschusses einer ballistischen Rakete noch demjenigen entspricht, das kurze Zeit zuvor gemessen und in der Rampenstellung berücksichtigt wurde. Auch für den meteorologischen Bereich ergeben sich erhebliche Vorzüge. Dies gilt sowohl für den Zeitaufwand bei der Messung, als auch für die Ergebnisse, die nahezu eine momentane Verteilung der Windgeschwindigkeiten wiedergeben.In this way, for the first time, wind profiles over 10 to 20 kilometers in height can be recorded within a period of time can be measured from 2 to 4 minutes. In a military application, this results in significant ones tactical advantages, since in this case the probability is high that the actual wind profile at the time of the launch of a ballistic missile still corresponds to the one shortly before measured and taken into account in the ramp position. Also for the meteorological area significant benefits. This applies both to the time required for the measurement and to the results, which almost reflect an instantaneous distribution of wind speeds.

Prinzipiell können als diskrete Körper auch Kapseln mit Metallpulver oder Düppeln, die in die jeweiligen Luftschichten freigegeben werden, oder von der Rakete ausgestoßene Ballons verwendet werden. Düppelwolken weisen allerdings eine sehr geringe Sinkgeschwindigkeit auf, während Ballons wiederum den Vorteil aufweisen, daß ihre Steiggeschwindigkeit unabhängig von der Luftdichte ist, solange keine vertikalen Winde herrschen. Auch die ausgebrannte Rakete kann als einer der diskreten Körper verwendet werden. Sie wird hierbei mit einem Fallschirm zur Erde zurückgeführt.In principle, capsules with metal powder or chaff, which are in the respective Layers of air are released, or balloons ejected by the missile are used. Chaff clouds, however, have a very low rate of descent, while balloons again have the advantage that their rate of climb is independent of the air density, as long as there are no vertical ones Winds prevail. The burnt-out missile can also be used as one of the discrete bodies will. It is brought back to earth with a parachute.

Auf die Vermessung der von dem Wind beeinflußten Flugbahnen der einzelnen diskreten Körper mit Hilfe elektromagnetischer Wellen wird im folgenden nicht näher eingegangen, da diese in bekannter Weise erfolgt. Insbesondere eine rasterartige Vermessung der Flugbahnen der einzelnen Körper mittels Radar lediglich durch Bestimmung der Ortskoordinaten der diskreten Körper hat sich hierbei als besonders geeignet erwiesen. Da die zur Vermessung zur Verfügung stehende Zeit wegen der relativ geringen Geschwindigkeit der diskreten Körper verhältnismäßig lang ist, ist es im allgemeinen nicht nötig, zusätzliche Dopplermessungen zu tätigen. In erdnahen Bereichen ist auch eine optische Verfolgung möglich. Die bei der Vermessung gewonnenen Daten werden einem Rechner eingegeben. Der Rechner bestimmt aus diesen Werten das Windprofil der Höhenwinde nach Geschwindigkeit und Richtung, wobei die normale Sinkgeschwindigkeit der jeweils verwendeten diskreten Körper in Abhängigkeit von der Höhe bzw. der Luftdichte berücksichtigt wird.On the measurement of the trajectories of the individual discrete bodies influenced by the wind The help of electromagnetic waves is not dealt with in more detail below, as this is done in a known manner he follows. In particular, a grid-like measurement of the trajectories of the individual bodies using radar merely by determining the spatial coordinates of the discrete bodies has proven to be particularly suitable here proven. Because the time available for measurement because of the relatively low speed the discrete body is relatively long, it is generally not necessary to make additional Doppler measurements to do. Optical tracking is also possible in areas close to the earth. The one in the survey The data obtained are entered into a computer. The calculator determines from these values the wind profile of the high-altitude winds according to speed and direction, with the normal rate of descent of the discrete body used in each case, depending on the altitude or the air density will.

Bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im militärischen Bereich, beispielsweise zur Berücksichtigung des Windeinflusses beim Abschuß ballistischer Raketen, kann der Rechner die Daten liefern, die eine automatische Nachführung der Startrampe während des Countdowns entsprechend dem ermittelten Windprofil ermöglicht. Da die Messung der Windgeschwindigkeiten in den verschiedenen Höhen bei Durchführung des Verfahrens innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes durchführbar ist, verringert sich die Gefahr, daß sich die Windgeschwindigkeiten zum Zeitpunkt des Abschusses bereits er-When the method according to the invention is used in the military field, for example for Taking into account the influence of wind when launching ballistic missiles, the computer can process the data that provide automatic tracking of the start ramp during the countdown according to the determined wind profile enables. Since the measurement of wind speeds in the various Heights when carrying out the method is feasible within a very short period of time, reduced there is a risk that the wind speeds at the time of launch

heblich geändert haben.have changed significantly.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei stellt darThe invention is explained in more detail with reference to the drawing. Here represents

Fig. 1 eine nicht maßstabsgerechte Prinzipdarstellung eines Verfahrens zur Bestimmung des höhenabhängigen Windprofils,1 shows a basic illustration, not to scale, of a method for determining the height-dependent Wind profile,

Fig. 2 schematisch einen Flugkörper, der bei dem Verfahren benutzt wird,Fig. 2 schematically shows a missile which is used in the method,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Prinzipschaltung zur Bestimmung des Windprofils,3 shows a block diagram of a basic circuit for determining the wind profile,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Flugkörpers, und4 shows a further embodiment of a missile, and

Fig. 5 einen Flugkörper gemäß Fig. 4 nach der Zerlegung.FIG. 5 shows a missile according to FIG. 4 after dismantling.

Zur Bestimmung des höhenabhängigen Windprofils wird eine kleine Rakete 1 verwendet, die aus einem Triebwerkteil 11, der ein schnei! brennendes einstufiges Triebwerk enthält, und einem Teil 12 besteht, der eine Mehrzahl von diskreten Körpern 13, aufnimmt. Diese bestehen aus einem Fallschirm 14 und einer an diesem hängenden, als Radarreflektor dienenden Luneburg-Linse 15. Die Rakete 1 wird senkrecht oder schräg - vgl. die Bezugsziffer 1' - gestartet, erreicht nach kurzer Zeit die mit 2 bezeichnete Gipfelhöhe und fällt danach frei gegen die Erdoberfläche. In bestimmten Zeitpunkten, die mittels eines in der Raketenspitze angeordneten Zeitwerkes 16 vorgegeben sind, werden die diskreten Körper 13 aus der Rakete ausgestoßen. Diese selbst wird danach schließlich mittels Fallschirm abgebremst und erreicht die Erdoberfläche. To determine the height-dependent wind profile a small rocket 1 is used, which consists of an engine part 11, which is a snow! burning single stage Thruster contains, and a part 12 consists of a plurality of discrete bodies 13, receives. These consist of a parachute 14 and one hanging from it and serving as a radar reflector Luneburg lens 15. The rocket 1 is launched vertically or at an angle - see reference number 1 ', after a short time it reaches the summit height marked 2 and then falls freely against the surface of the earth. At certain times, which are specified by means of a timer 16 arranged in the tip of the rocket the discrete bodies 13 are ejected from the missile. This itself will eventually afterwards braked by a parachute and reached the surface of the earth.

Es ist ebenfalls möglich, daß bereits im Bereich der Gipfelhöhe 2 der Triebwerkteil 11 von dem Teil 12 getrennt wird, und daß der Triebwerkteil mit Fallschirmen zur Erde zurückgeleitet wird, während der z. B. durch ausklappbare Stabilisierungsflossen aerodynamisch stabil gehaltene Teil 12, wie oben beschrieben, im freien Fall absinkt.It is also possible that the engine part 11 of the part 12 is separated, and that the engine part with parachutes is returned to earth, while the z. B. aerodynamically by fold-out stabilizing fins Stably held part 12, as described above, descends in free fall.

Ein Radargerät 17 auf einem Fahrzeug 18 schwenkt den gesamten Höhenbereich ab, in dem die Körper 13 ausgestoßen wurden und erfaßt sukzessive deren Ortskooiditiaten. Diese werden gespeichert und dienen beim nächsten Absuchen des Bereiches dazu, die Antennenrichtung voreinzustellen, damit die Körper 13 rascher erfaßt werden.A radar device 17 on a vehicle 18 pivots the entire height range in which the body 13 were ejected and gradually records their locality. These are saved and serve the next time you search the area to preset the antenna direction so that the body 13 can be detected more quickly.

Der geschilderte Absuch Vorgang wird zyklisch wiederholt, so daß mit der nach einigen Zyklen möglichen Auswertung die Bahnender Körper 13 ein Raster von Meßwerten ergeben und durch Interpolation der gewonnenen diskreten Meßwerte das Windprofil über den gesamten Meßbereich liefern. Diese Meßmethode gestattet es, daß die Koordinaten der einzelnen diskreten Körper 13 bei ihrem Ausstoß beliebig sein können, so daß die Rakete 1 weder beim Aufstieg noch beim Herunterfallen eine Sollflugbahn einzuhalten braucht.The described search process is repeated cyclically so that it is possible after a few cycles Evaluation of the trajectories of the bodies 13 results in a grid of measured values and by interpolating the values obtained provide the wind profile over the entire measuring range with discrete measured values. This measurement method allows the coordinates of the individual discrete bodies 13 to be arbitrary when they are ejected can, so that the rocket 1 to maintain a target trajectory neither when climbing nor when falling needs.

Für die Schwenkung der Antenne 31 des Radargerätes ist ein Motor 32 mit gekoppeltem Winkelgeber 33 vorgesehen, welcher den Winkel w zwischen Antennenrichtung und einer Referenzrichtung angibt; vgl. Fig. 3. Dieser Winkel wird jeweils einem Sinus- und einem Cosinuswandler, 34 bzw. 35, zugeführt, deren Ausgänge mit einem Eingang jeweils eines Multiplikators, 36 bzw. 37, verbunden sind.For the pivoting of the antenna 31 of the radar device, a motor 32 with a coupled angle encoder 33 is provided, which indicates the angle w between the antenna direction and a reference direction; 3. This angle is fed to a sine and a cosine converter, 34 and 35, respectively, the outputs of which are connected to an input of a multiplier, 36 and 37, respectively.

In einer Schaltung 38 wird die Laufzeit Δ t des verstärkten, von den Luneburg-Linsen 15 reflektierten Radarsignals zwischen Antenne und Luneburg-Linse bestimmt und mit der Lichtgeschwindigkeit c multipliziert. Damit ist die Entfernung r zu den Fallschirmen bekannt. Dieser Meßwert wird den zweiten Eingängen der Multiplikatoren 36 und 37 zugeführt, ar deren Ausgängen die Ortskoordinaten χ und y des angemessenen Fallschirmes 13 anliegen. Diese werden z. B. einem x-y-Schreiber 39 eingegeben, auf dem das Windprofil direkt aufgetragen wird wird. Außerdem werden die Meßwerte χ und y einem Rechnet 40 zugeführt, in dem das Windprofil berechnet wird und an dessen Ausgängen Steuersignale für die Korrektur der Einstellung einer Startrampe für eine ballistische Rakete abgenommen werden können. In a circuit 38, the transit time Δ t of the amplified radar signal reflected by the Luneburg lenses 15 between the antenna and the Luneburg lens is determined and multiplied by the speed of light c. The distance r to the parachutes is now known. This measured value is fed to the second inputs of the multipliers 36 and 37, the outputs of which are the location coordinates χ and y of the appropriate parachute 13. These are z. B. entered an xy recorder 39, on which the wind profile is applied directly. In addition, the measured values χ and y are fed to a computer 40 in which the wind profile is calculated and at the outputs of which control signals for correcting the setting of a launch ramp for a ballistic missile can be picked up.

In Fig. 1 ist das gemessene Windprofil schematisch durch die aus der Interpolation der gesamten Meßwerte gewonnene Verbindungslinie dargestellt.In Fig. 1, the measured wind profile is shown schematically by the interpolation of the total measured values obtained connection line shown.

Es ist für eine exakte und schnelle Bestimmung des Windprofils auch für den angedeuteten militärischen Zweck ausreichend, wenn die diskreten Körper etwa alle 1000 Meter freigesetzt werden. Ein Windprofil kann hiermit über eine Höhe von 10 bis 20 km, was etwa dem Flughöhenbereich der ballistischen Mittelstreckenraketen entspricht, mittels 10 bis 20 Fallschirmen und Radarreflektoren innerhalb von 2 bis 4 Minuten vermessen werden.It is for an exact and quick determination of the wind profile also for the indicated military Purpose sufficient if the discrete bodies are released about every 1000 meters. A wind profile can thus over an altitude of 10 to 20 km, which is about the altitude range of medium-range ballistic missiles corresponds to, using 10 to 20 parachutes and radar reflectors within 2 to 4 minutes can be measured.

Außer den horizontalen Beträgen der höhenabhängigen Windgeschwindigkeiten können z. B. für die Einstellung der Startrampe von ballistischen Raketen noch die vertikalen Komponenten bedeutend sein. Um diese zu erfassen, weist der Teil 12 der Rakete 1, wie in Fig. 2 angedeutet, zwei Meßstellen 19 und 20 für die Messung des statischen Druckes ρ und der Temperatur T auf. Aus den hier ermittelten und zur Bodenstation gesendeten Meßwerten kann in dem Rechner 40 die jeweilige Luftdichte und aus dieser, da durch sie in bekannter Weise die Sinkgeschwindigkeit der Fallschirme 14 beeinflußt wird, die vertikalen Windgeschwindigkeiten berechnet werden.In addition to the horizontal amounts of the height-dependent wind speeds, z. B. for the adjustment of the launch pad of ballistic missiles still the vertical components are important. In order to detect this, the part 12 of the rocket 1, as indicated in FIG. 2, has two measuring points 19 and 20 for measuring the static pressure ρ and the temperature T. From the measured values determined here and sent to the ground station, the respective air density can be calculated in the computer 40 and from this, since it influences the sinking speed of the parachutes 14 in a known manner, the vertical wind speeds can be calculated.

Im allgemeinen werden die einzelnen diskreten Körper nicht nur über ihre jeweilige Meßstrecke erfaßt, die in dem hier beschriebenen Fall etwa 1000 Meter beträgt; vielmehr ist es für bestimmte Einsatzmöglichkeiten zweckmäßig, die einzelnen diskreten Körper jeweils bis zu ihrem Aufschlag am Erdboden zu verfolgen. Die meisten Meßstrecken werden dadurch mehrmals vermessen, so daß das Windprofil auch in seinem zeitlichen Verlauf bekannt ist, und damit die niederfrequenten Turbulenzen der einzelnen Luftschichten bestimmt werden. Mit diesen Werten ist z. B. eine Feinkorrektur der Rampeneinteilung für Mitteistreckenraketen möglich.In general, the individual discrete bodies are not only recorded over their respective measuring path, which in the case described here is about 1000 meters; rather, it is for specific uses expedient, the individual discrete bodies each up to their impact on the ground to pursue. Most of the measuring sections are measured several times, so that the wind profile is also known in its temporal course, and thus the low-frequency turbulence of the individual Layers of air are determined. With these values z. B. a fine correction of the ramp division for Mid-range missiles possible.

Anstatt die einzelnen diskreten Körper beim Herunterfallen der ausgebrannten Rakete auszustoßen, ist es möglich, den Flugkörper derart zu modifizieren, ι daß der obere Teil 12 aus den einzelnen diskreten Körpern besteht; vgl. Fig. 4. Sobald die Rakete die Gipfelhöhe erreicht hat, werden die diskreten Körper voneinander getrennt und gelangen dann jeweils im freien Fall in ihre jeweilige Einsatzhöhe, wo sie wiederum durch Fallschirme abgebremst werden, die mittels eines Zeitwerkes entfaltet werden; vgl. Fig. 5. Hierbei ist es günstig, wenn die diskreten Körper windschlüpfig sind, d. h. einen geringen aerodynamischen Widerstand aufweisen, so daß sie sehr schnell in ihre Einsatzhöhe gelangen.Instead of ejecting the individual discrete bodies as the burnt-out missile falls, is It is possible to modify the missile in such a way that the upper part 12 consists of the individual discrete Bodies consists; See Fig. 4. As soon as the rocket has reached the top, the discrete bodies separated from each other and then each free fall in their respective bet height, where they in turn are slowed down by parachutes, which are deployed by means of a timer; see Fig. 5. It is favorable here if the discrete bodies are streamlined, d. H. a low aerodynamic Have resistance so that they get very quickly to their level of use.

Die Vermessung des Windprofils geschieht in gleicher Weise wie oben beschrieben.The measurement of the wind profile is done in the same way as described above.

Selbstverständlich ist es ferner möglich, die RaketeOf course, it is also possible to use the missile

und die einzelnen diskreten Körper vor Erreichen des Erdbodens in kleine Teile zu zerstören, so daß eine Gefährdung von Personen ausgeschlossen ist. Ferner kann für die Auslösung zur Zerlegung der Rakete und der Entfaltung der Fallschirme anstelle des genanntenand to destroy the individual discrete bodies in small parts before reaching the ground, so that one Endangering people is excluded. It can also be used to dismantle the rocket and trigger the deployment of the parachutes instead of the aforementioned

Zeitwerkes auch ein Höhenmesser benutzt werden oder es kann die Auslösung durch Fernsteuerkommandos erfolgen. Da diese verschiedenen Möglichkeiten als solche bekannt sind, wird auf sie nicht näher eingegangen.Zeitwerkes also an altimeter can be used or it can be triggered by remote control commands take place. Since these various possibilities are known as such, no further details are given on them received.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

909 541/246909 541/246

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Ermittlung des Richtungs- und Geschwindigkeitsprofils von Höhenwinden über einen bestimmten Höhenbereich bei dem1. Procedure for determining the directional and Speed profiles of high-altitude winds over a certain altitude range in the a) ein Radarreflektor mittels einer Rakete in eine bestimmte Höhe transportiert und dort von der Rakete freigegeben wird,a) a radar reflector is transported to a certain height by means of a rocket and there is released by the missile, b) die Flugbahn des freigegebenen und die Bewegungsrichtung sowie die Geschwindigkeit der durchfallenen Luftschichten annehmenden Radarreflektors durch Radarmesäungen von einer Bodenstation aus ermittelt wird,b) the trajectory of the released and the direction of movement as well as the speed the radar reflector that has fallen through layers of air through radar sowing is determined from a ground station, dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that c) mittels der gleichen Rakete (1) zusätzlich weitere Radarreflektoren (13) transportiert werden,c) additional radar reflectors (13) are transported by means of the same rocket (1) will, d) die einzelnen Radarreflektoren (13) in innerhalb des zu überwachenden Höhenbereichs etwa gleichabständig verteilte Ausgangspositionen gebracht werden, undd) the individual radar reflectors (13) within the altitude range to be monitored approximately equally spaced starting positions are brought, and e) der Höhenbereich bei der Radarmessung zwecks wiederholter Ortung der einzelnen Radarrflektoren (13) zyklisch abgetastet wird.e) the height range for the radar measurement for the purpose of repeated location of the individual Radar reflectors (13) is scanned cyclically. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Radarreflektoren (13) beim Herunterfallen der ausgebrannten Rakete (1) von dieser in den verschiedenen Ausgangspositionen freigesetzt und dort abgebremst werden und daß ihre Fallgeschwindigkeit reduziert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the individual radar reflectors (13) when the burnt-out rocket (1) falls from it in the various starting positions released and slowed down there and that their speed of fall is reduced will. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Radarreflektoren (13) bis zur Gipfelhöhe (2) der Rakete (1) hochgetragen und dort von der Rakete und voneinander getrennt werden, und daß die Fallgeschwindigkeit der einzelnen Radarreflektoren nach einer Zeitspanne, deren Dauer für jeden Reflektor unterschiedlich bemessen wird, reduziert wird.3. The method according to claim 1, characterized in that that all radar reflectors (13) carried up to the top (2) of the rocket (1) and there be separated from the missile and from each other, and that the rate of fall of the individual radar reflectors after a period of time, the duration of which is different for each reflector is dimensioned, is reduced. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Radarreflektoren reflektierend ausgebildete Fallschirme (14) verwendet werden.4. The method according to any one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that Parachutes (14) designed to be reflective can be used as radar reflectors. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Radarreflektoren (13) an Fallschirmen (14) hängende Luneburg-Linsen (15) verwendet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that as radar reflectors (13) Luneburg lenses (15) hanging on parachutes (14) can be used. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgebrannte Rakete als einer der Radarreflektoren verwendet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the burned out Missile being used as one of the radar reflectors. 7. Verfahren nach einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radarreflektoren von einer ein- oder mehrstufigen Rakete mit zumindest einem aufgesetzten antriebslosen, die Radarreflektoren aufnehmenden Teil (12) transportiert werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the radar reflectors of a single or multi-stage missile with at least one attached non-powered, the radar reflectors receiving part (12) are transported. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsam mit den Radarreflektoren eine Sonde zur Gewinnung von atmosphärischen Meßwerten sowie ein Sender zu deren Übermittlung an die Bodenstation hochgetragen werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that together with the radar reflectors a probe for obtaining atmospheric measurements as well as a Transmitters are carried up to transmit them to the ground station. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. Ein Verfahren zur Bestimmung des Windprofils in der Mesosphäre oberhalb 20 km Höhe ist in der Zeitschrift ARS-Journal, August 61, Seite 1060ff., beschrieben. Hierbei wird mit Hilfe einer Rakete ein Körper, beispielsweise ein Fallschirm, auf eine Gipfelhöhe von etwa 60 bis 70 km hochgetragen und dann freigegeben; beim Absinken des Fallschirmes wirdA method for determining the wind profile in the mesosphere above 20 km altitude is in the journal ARS-Journal, August 61, page 1060ff., Described. This is done with the help of a rocket Body, for example a parachute, carried up to a summit height of about 60 to 70 km and then Approved; when the parachute drops ι ο dessen Flugbahn mit Radar vermessen, so daß hieraus die in den einzelnen durchfallenen Luftschichten herrschenden Höhenwinde nach Geschwindigkeit und Richtung berechnet werden können.ι ο measure its trajectory with radar, so that from this the prevailing high-altitude winds in the individual layers of air that have fallen through, according to speed and Direction can be calculated. Für Windprofilmessungen vom Erdboden bis in ca.For wind profile measurements from the ground up to approx. is 20 Kilometer Höhe ist dieses Verfahren nicht angewendet worden; dieser Höhenbereich ist jedoch im militärischen Bereich von besonderem Interesse, beispielsweise im Zusammenhang mit dem Abschuß einer ballistischen Rakete auf ein bestimmtes Ziel. DaThis procedure is not used at an altitude of 20 kilometers been; however, this height range is of particular interest in the military sector, for example in connection with the launch of a ballistic missile at a specific target. There 2(i die Windverhältnisse während des Fluges der Rakete zu erheblichen Abweichungen von der Sollflugbahn führen können- es wurde gefunden, daß ca. 60% bis 80% des ermittelten Streubereiches auf Windeinflüsse zurückgehen -, muß die Rampe für den Abschuß der2 (i the wind conditions during the flight of the rocket can lead to considerable deviations from the target trajectory - it was found that approx. 60% to 80% of the determined scatter range is due to wind influences - the ramp for the launching of the r> ballistischen Rakete bezüglich Elevation und Azimut in Abhängigkeit von dem Windprofil in den einzelnen zu durchfliegenden Luftschichten korrigiert werden. Würde das angegebene Verfahren zur Bestimmung des Windprofils auf den Höhenbereich bis zu 20 KiIo-r> ballistic missile in terms of elevation and azimuth depending on the wind profile in the individual to be corrected to air layers being flown through. Would use the specified method of determination the wind profile to the altitude range up to 20 KiIo- s" meiern übertragen, so würden sich, da die Sinkgeschwindigkeiten von Fallschirmen mit zunehmender Luftdichte kleiner werden, und in diesem Höhenbereich unter 10 Meter pro Sekunde liegen, Meßzeiten von über einer Stunde ergeben.s "chirps would be transmitted because the rates of descent of parachutes become smaller with increasing air density, and in this altitude range are less than 10 meters per second, result in measurement times of over an hour. r> Aufgrund dieser langen Meßzeit wäre es möglich, daß die tatsächlichen Windstärken zum Startzeitpunkt der ballistischen Rakete vielfach nicht mehr mit den vorher ermittelten übereinstimmten. Die Erfüllung der geforderten Mission der Rakete ist somit auch bei Ausschaltung aller weiteren Fehler nicht sicher gewährleistet. r> Because of this long measurement time it would be possible to that the actual wind strengths at the time of launch of the ballistic missile often no longer match the previously determined matched. The missile's fulfillment of the required mission is thus also with Elimination of all other errors is not guaranteed. Auch aus der Verfolgung einer Rakete, die die interessierenden Luftschichten sehr schnei! durchfliegt, kann das erwünschte Windprofil nicht mit der nötigenAlso from the pursuit of a rocket that snows the layers of air of interest! flies through, cannot achieve the desired wind profile with the necessary one r> Genauigkeit bestimmt werden, da zum einen die vertikale Geschwindigkeit der Rakete die horizontale Windgeschwindigkeit um ein Vielfaches übersteigt, d. h. die Kursänderungen durch Windeinflüsse nur sehr klein sind, und des weiteren insbesondere beir> Accuracy can be determined because, on the one hand, the vertical speed of the rocket is the horizontal Exceeds wind speed many times, d. H. the course changes due to wind influences only are very small, and further particularly in κι kleinen Raketen ohne großen Steueraufwand das Windverhalten der Rakete sich von den übrigen Störeinflüssen schlecht trennen läßt. Da sich außerdem die Rakete aufgrund ihrer relativ großen Massenträgheit zur zögernd Windeinflüssen anpaßt und ein sta-κι small missiles without major tax expense The rocket's wind behavior is difficult to separate from the other interfering influences. Since also Due to its relatively large inertia, the rocket reluctantly adapts to the effects of the wind and a sta- -, ι tionärer Zustand nur dann eintritt, wenn die Windgeschwindigkeit über weite Strecken der Raketenflugbahn konstant ist, ist eine exakte Vermessung des Windprofils mit einem solchen Verfahren nicht möglich. -, ι tional state only occurs when the wind speed is constant over long stretches of the rocket's trajectory is an exact measurement of the Wind profile with such a method is not possible. „ο In einer Veröffentlichung des NASA MARSHALL SPACE FLIGHT CENTER, März/April 1964, ist auf Seite 183 in einem Artikel von Scoggins and Vaughan mit dem Titel »Atmospheric Wind Inputs for Missile Design« ein weiteres Verfahren beschrieben,“Ο In a publication by NASA MARSHALL SPACE FLIGHT CENTER, March / April 1964, is open Page 183 of an article by Scoggins and Vaughan entitled "Atmospheric Wind Inputs for Missile Design «describes another process hi bei dem eine vertikale Rauch- oder Dampfsäule von einer kleinen Rakete erzeugt und diese Säule in be-hi where a vertical column of smoke or steam from generated by a small rocket and this column in ■ stimmten Abstünden photographiert wird. Die genaue Mitte der Rauchsäule ist nur schwer festzustellen.■ is photographed at certain intervals. The exact center of the smoke column is difficult to determine.
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