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Drahtantennenanlage
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Die Erfindung betrifft eine Drahtantennenanlage mit aufgehängten,
unterschiedlichen Anlagenteilen, die bei Windstille im wesentlichen parallel zueinander
verlaufen.
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Bei den aufgehängten Anlagenteilen kann es sich um ganze Dipol-oder
Reflektorwände oder Teile davon oder eine andere Drahtantenne oder Teile davon handeln.
Die Unterschiedlichkeit der aufgehängten Anlagenteile kann sich beispielsweise auf
deren Gewicht, Durchhang, Windangriffsfläche oder auch auf die Art der Aufhängung
beziehen, beispielsweise dergestalt, daß Abspannkräfte von Abspannungen relativ
zu einer fest angenommenen Windrichtung in verschiedene Richtungen verlaufen. Die
Folge solcher Unterschiedlichkeiten ist, daß die Anlagenteile bei Windbelastung
unterschiedliche Ausweheigenschaften zeigen, d.h., daß sich bei einer bestimmten
Windstärke gegenüber Windstille die Geometrie unterschiedlich verändert.
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Bei vielen Drahtantennenanlagen kommt es nun darauf an, daß solche
aufgehängten, unterschiedlichen Anlagenteile, die bei Windstille im wesentlichen
parallel zueinander verlaufen,
diese relative Lage zueinander auch
bei Windbelastung einhalten, damit sich die Abstrahlungseigenschaften der Drahtantennenanlage
bei Wind nicht verändern.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Drahtantennenanlage anzugeben,
mit welcher dieser Forderung möglichst weitgehend nachgekommen werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für mindestens
einen der oben genannten Anlagenteile wenigstens ein Spannseil vorgesehen ist, das
mittels einer Spannkraft von einer nachgiebigen Spannvorrichtung gespannt wird,
die Ausgleichsmittel zur Änderung, insbesondere Erhöhung der Spannkraft bei Windbelastung
der Drahtantennenanlage aufweist.
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Dabei ist davon ausgegangen worden, daß - solange die erfindungegemäßen
Maßnahmen nicht ergriffen werden - von zwei aufgehängten, unterschiedlichen Anlagenteilen
einer bei Windbelastung stets weiter aus der Ruhelage geweht wird als der andere.
Es ist daher erforderlich, den weniger weit ausgewehten Anlagenteil nachgiebirger
aufzuhängen. Dies birgt aber die Gefahr in sich, daß dieser Anlagenteil bei sehr
starker Windbelastung sich zu weit aus seiner Ruhelage entfernt. Deshalb sind in
diesem Fall Ausgleichsmittel zur Erhöhung der Spannkraft bei Windbelastung nötig.
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Als einfache Ausgleichsmittel kommen Federmittel oder mehrere Ausgleichsgewichte
in Betracht, von denen bei Windstille bereits eines wirksam ist und die restlichen
dann, wenn das erste durch die steigende Windbelastung immer mehr angehoben wird,
ebenfalls angehoben werden, so daß sich die Spannkraft bei steigender Windbelastung
stufenweise erhöht.
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Es hat sich aber gezeigt, daß mit solchen einfachen Ausgleichsmitteln
zwar die Parallelität der unterschiedlichen Anlagenteile bis zu gewissen Windstärken
ungefähr eingehalten werden
kann, bei stärkerer Windbelastung jedoch
in manchen Fällen zu wünschen übrig läßt. Außerdem ist die stufenweise Erhöhung
der Spannkraft durch mehrere Ausgleichsgewichte, die nacheinander angehoben werden,
wenn sich die Windlast erhöht, technisch nicht immer befriedigend.
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Für eine Reihe von Anwendungsfällen ist es daher vorteilhafter, zwischen
dem Spannseil und einem Ausgleichsgewicht ein Ausgleichsgetriebe der Art vorzusehen,
daß sich die Spannkraft im Spannseil umso mehr ändert, insbesondere erhöht, je höher
das Ausgleichsgewicht gehoben wird. Dabei kann das Ausgleichsgetriebe ein zwischen
einer festen Befestigungsstelle und einer Führungsrolle hängendes Gelenksystem oder
spannbares Seil aufweisen, das durch eine zwischen der festen Befestigungsstelle
und der Führungsrolle angreifende definierte Kraft gespannt wird.
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Durch ein solches Ausgleichsgetriebe mit Gelenksystem oder spannbarem
Seil wird erreicht, daß die Spannkraft des Getriebes im Verlaufe der Streckung des
Gelenksystemes bzw. spannbaren Seiles nicht proportional wie bei einer Feder, sondern
überproportional zunimmt. Der mit Hilfe des Spannseiles und des Ausgleichsgetriebes
gespannte Anlagenteil kann daher bei sehr starker Windbelastung nicht mehr übermäßig
weit ausgeweht werden, weil die Nachgiebigkeit der von dem Spannseil und dem Ausgleichsgetriebe
gebildeten Spannvorrichtung begrenzt ist.
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Damit ist insbesondere dann eine gute Anpassung der Ausweheigenschaften
des mit der Spannvorrichtung aufgehängten Anlagenteiles an das andere Anlagenteil
möglich, wenn letzteres unmittelbar oder jedenfalls im wesentlichen unnachgiebig
an festen Aufhängestellen aufgehängt ist.
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Insbesondere kann der erste Anlagenteil eine Dipolwand und der andere
ein Reflektor sein.
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Während sich die bisherigen Erörterungen bevorzugt auf solche Anlagenteile
wie Dipolwände und Reflektoren bezogen, geht es im Folgenden um Teile davon, insbesondere
um Seile oder Gelenksysteme, die in vorbestimmter Anordnung zueinander verlaufen.
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Bei zwei miteinander durch wenigstens ein Zwischenstück verbundenen
Anlagenteilen, beispielsweise zwei parallel zueinander im wesentlichen horizontal
aufgehängten oder parallel zueinander herabhängenden Seilen oder Drähten (z.B. Zuleitungen),
muß häufig sichergestellt werden, daß diese auch bei starker Windbelastung einigermaßen
parallel zueinander verlaufen und sich jedenfalls nicht berühren, weil es sonst
zu elektrischen Überschlägen kommen kann, wenn der Spannungsverlauf auf diesen Anlagenteilen
stark unterschiedlich ist. Es hat sich gezeigt, daß bei starker Windbelastung der
Parallelverlauf der beiden Anlagenteile trotz gleichen Aufbaus der Anlagenteile
schon dann empfindlich gestört werden kann, wenn lediglich die Richtungen der Abspannkräfte
von Abspannungen, durch welche die Anlagenteile und das Zwischenstück gespannt werden,
voneinander unterschiedlich sind. Auch in solchen Fällen kann der Parallelverlauf
selbst bei starker Windbelastung wiederhergestellt werden oder zumindest die gegenseitige
Berührung solcher Anlagenteile vermieden werden, wenn sich an jedem der beiden Anlagenteile
ein Spannseil mit nachgiebiger Spannvorrichtung befindet, wobei diese Spannseile
wenigstens ein Zwischenstück gemeinsam spannen.
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Anhand der Figuren wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Drahtantennenanlage, bei welcher der erste Anlagenteil
eine Dipolwand und der andere ein Reflektor ist. In Fig. 2 ist die auch in Fig.
1 sichtbare Spannvorrichtung im Detail gezeigt.
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Fig. 3 soll mit Hilfe einer schematischen Seitenansicht der Drahtantennenanlage
nach Fig. 1 deren Vorteile verdeutlichen.
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Fig. 4 stellt einen Teil des Reflektors aus Fig. 1 dar, wobei dieser
Teil wiederum aus zwei Anlagenteilen (beispielsweise umschaltbar in eine zweite
Dipolwand und einen Reflektor) besteht, denen je eine nachgiebige Spannvorrichtung
zugeordnet ist.
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In Fig. 1 ist als erster Anlagenteil eine Dipolwand im Vordergrund
und als anderer Anlagenteil ein Reflektor im Hintergrund dargestellt, die beide
an schematisch gezeigten Türmen 1 bis 4 aufgehängt sind. An jedem der vier Seile
5 bis 8 zwischen den Türmen 1 und 2 der Dipolwand befinden sich zwei Dipole 9 und
10, was aber mit Rücksicht auf die Übersichtlichkeit der Darstellung nur bei dem
obersten Seil 5 angedeutet ist. Die Dipole 9 und 10 sind in üblicher Technik durch
Isolatoren elektrisch vom Seil 5 getrennt und durch zusätzliche Seile breiter gemacht,
worauf es hier aber nicht ankommt. Selbstverständlich müssen die Dipole zusätzlich
noch verspannt sein, damit sie sich auf dem Seil 5 nicht verdrehen; auf die Darstellung
solcher Einzelheiten ist hier aber zur Verbesserung der Übersichtlichkeit verzichtet
worden. Zu allen Dipolen führen elektrische Zuleitungen 11 und 12, welche die Seile
5 bis 8 zusätzlich belasten, die Ausweheigenschaften der Dipolwand beeinflussen
und durch ihr Gewicht und die Steifigkeit und Kürze der möglicherweise dicken unteren
Enden der Zuleitungen das Anheben der Seile 5 bis 8 in deren mittleren Bereichen
bei Windbelastung behindern; bei Windbelastung senkrecht zur Dipol@andfläche werden
die Seile 5 bis 8 nämlich zwischen ihren Aufhängepunkten nicht nur in Windrichtung
aus ihrer Ruhelage ausgeweht, sondern insbesondere in der Mitte auch etwas angehoben,
solange die Seillänge konstant ist.
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Der Reflektor weist zwischen den Türmen 3 und 4 aufgehängte Seilpaare
13 bis 17 auf, die ebenfalls durch elektrische Unterteilung mit Isolatoren in abstimmbare
Reflektordipole aufgeteilt sein können. Die Längen der Seile 13 bis 17 sind konstant,
weil diese an festen Aufhängepunkten an den Masten 3 und 4 aufgehängt sind.
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Es ist ersichtlich, daß der Reflektor und die Dipolwand unterschiedliche
Ausweheigenschaften haben würden, wenn auch die Längen der Seile 5 bis 8 infolge
Aufhängung an festen Aufhängepunkten konstant wären; denn die Dipolwand ist durch
die Zuleitungen 11 und 12 zusätzlich belastet und beim Auswehen behindert und auch
die Dipole verändern die Ausweheigenschaften.
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Um die Ausweheigenschaften der Dipolwand an diejenigen des Reflektors
anzupassen, sind die Seile 5 bis 8 nicht an festen Aufhängepunkten am Mast 2 befestigt,
sondern über Umlenkrollen 18 bis 21 z.B. zu einem Spannseil 22 geführt (oder auch
zu mehreren), das seinerseits zu einer nachgiebigen Spannvorrichtung am Fuße des
Mastes 2 führt. Diese Spannvorrichtung enthält als Ausgleichsmittel zur Erhöhung
der Spannkraft bei Windbelastung ein spannbares Seil 23 und ein Ausgleichsgewicht
24, die zusammen mit der festen Befestigungsstelle 25, der Führung 26 und der Rolle
27 ein Ausgleichsgetriebe bilden.
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In Fig. 2 sind diese Einzelheiten getrennt dargestellt. Wie in allen
Figuren stimmen die Bezugszeichen für gleiche Teile überein. An dem spannbaren Seil
23 greift zwischen der Führung 26 und der festen Befestigungsstelle 25 am Angriffspunkt
28 die durch das Ausgleichsgewicht 24 verursachte Kraft in Richtung auf die Rolle
27 an. Dadurch ergibt sich folgende Wirkungsweise:
Bei Windstille
befindet sich der Angriffspunkt 28, der sich stets auf dem unterbrochen gezeichneten
Kreisbogen bewegt, ziemlich dicht an der Rolle 27 und das Ausgleichsgewicht 24 nimmt
seine unterste Lage ein. Bei eintretender Windbelastung gleitet das Spannseil 22
etwas nach oben und die Spannvorrichtung gibt etwas nach, indem das Ausgleichsgewicht
24 angehoben und der Angriffspunkt 28 nach links verlagert wird.
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Während die Spannkraft des Spannseiles 22 (von Reibungskräften abgesehen)
bei Windstille noch nicht viel größer ist als das Gewicht des Ausgleichgewichtes
24, nimmt diese Spannkraft mit zunehmender Verlagerung des Angriffspunkt es 28 nach
links zu und könnte theoretisch bei unendlich großer Windbelastung dadurch unendlich
groß werden.
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Bemerkenswert ist bei dieser Spannvorrichtung, daß sich die Spannkraft
im Spannseil 22 stufenlos verändert und daß sich durch Variieren der Lage der Führung
26, der Befestigungsstelle 25, der Rolle 27 und der Größe des Ausgleichgewichtes
24 sowie der Lage des Angriffpunktes 28 die Eigenschaften der Spannvorrichtung den
gegebenen Bedürfnissen anpassen lassen, so daß es möglich wird, das mit einer solchen
Spannvorrichtung versehene Anlagenteil jederzeit an vorgegebene Ausweheigenschaften
anzupassen. Eine solche Anpassungsmöglichkeit ist besonders dann wichtig, wenn sie
auf andere Weise (beispielsweise durch-Verändern der Ausweheigenschaften des Reflektors
durch dessen zusätzliche Belastung oder durch zusätzliche Vorspannungen)nicht erzielt
werden kann. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist eine andere Anpassung
des Reflektors unter Umständen dann nicht möglich, wenn der Reflektor bereits an
die Ausweheigenschaften einer weiteren Dipolwand, die hinter dem Reflektor steht,
angepaßt sein muß.
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Anhand der Fig. 3 sollen jetzt die Vorteile verdeutlicht werden, die
mit Hilfe der Anordnung nach Fig. 1 und 2, soweit sie bis jetzt beschrieben worden
ist, erreichbar sind: In der
Seitenansicht nach Fig. 3 wird von
einer Windbelastung mit der Windrichtung 29 ausgegangen. Durch diese Windbelastung
wehen die Seilpaare 13 bis 17 in Windrichtung aus und nehmen die schematisch eingezeichnete
Stellung ein. Die Seilpaarmitten haben sich dabei ausgehend von ihren Ruhelagen
13a bis 17a auf den angedeuteten Kreisbögen nicht nur nach links sondern auch nach
oben bewegt.
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Bei der Dipolwand dagegen ist eine solche Bewegung nach oben durch
die Zuleitungen 11 und 12 behindert. Die Mitten der Seile 5 bis 8 könnten daher
bei Aufhängung der Seile 5 bis 8 an festen Aufhängepunkten nicht ebenso weit nach
links auswandern wie die Mitten der Seile 13 bis 17. Dadurch würde sich der mittlere
Abstand zwischen den Seilen 5 bis 8 und den Seilen 13 bis 17 verringern und sich
die Parallelität zwischen Dipolwand und Reflektor verschlechtern. Deshalb sind die
Seile 5 bis 8 am Mast 2 nicht fest aufgehängt, sondern es ist ein Nachlaufsystem
aus dem Spannseil 22 und der Spannvorrichtung (23 bis 28) vorgesehen. Dieses Nachlaufsystem
ermöglicht es den Seilen 5, sozusagen etwas länger zu werden, so daß die Seilmitten
sich auch, ohne sich etwas anzuheben, weit genug nach links (in Fig. 3) bewegen
können. Der bei Windstille vorgegebene, durchschnittliche Abstand zwischen den Seilen
5 bis 8 einerseits und 13 bis 16 andererseits bleibt auf diese Weise auch bei Windbelastung
ungefähr gewahrt.
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Fig. 4 zeigt bisher noch nicht beschriebene Einzelheiten der Fig.
1, weswegen an dieser Stelle zunächst noch einmal auf Fig. 1 verwiesen werden muß:
Dort sind senkrecht verlaufende Seilpaare 30 und 31 vorgesehen, die durch Zwischenstücke
32 bis 41 miteinander verbunden sind. In Fig. 4 ist ein solches Seilpaar 31 in Seitenansicht
dargestellt. Jedes Seil 42 bzw.
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43 dieses Seilpaares 31 bildet einen Anlagenteil, der sowohl bei Windstille
als auch bei Windbelastung im wesentlichen parallel zueinander verlaufen soll, damit
sich die durch nicht dargestellte Isolatoren elektrisch unterteilten Seile 42 und
43
nicht gegenseitig berühren können. Das Zwischenstück 37 ist ebenso wie die Anlagenteile
darstellenden Seile 42 und 43 durch die etwas auseinanderlaufenden Seile des Seilpaares
13 (vgl. Fig. 1) gespannt, wobei das Seilpaar 13 eine Abspannung für die Seile 42
und 43 bildet. Weitere Abspannungen bilden die spannbaren Seile 23a und 23b, die
jeweils an festen Befestigungsstellen 25a und 25b befestigt sind. Die Richtungen
der Abspannkräfte, welche durch die als Abspannungen verwendeten spannbaren Seile
23a, 23b aufgebracht werden, unterscheiden sinh voneinander, damit nicht nur die
gleichzeitig als Spannseil wirkenden Seile 42 und 43, sondern auch das Zwischenstück
41 gespannt wird.
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Ohne das Vorhandensein der unteren Abspannungen, die durch die spannbaren
Seile 23a und 23b und die Ausgleichsgewichte 24a und 24b (die unter Umständen auch
durch das Eigengewicht der spannbaren Seile ersetzt sein können) an den Angriffspunkten
28a und 28b gebildet sind, könnte die Parallelität der Seile 42 und 43 bei Windbelastung
in Windrichtung 29 nicht mit einiger Sicherheit aufrecht erhalten werden, wenn die
Zwischenstücke 37 bis 41 nicht starr und relativ lang im Verhältnis zu ihrem gegenseitigen
Abstand gewählt würden. Solch eine Wahl ist aber oft nicht möglich, so daß die Gefahr
besteht, daß die Seile 42 und 43 im Wind gegeneinander schlagen.
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Dies wäre von Nachteil, wenn beispielsweise das Seil 42 Teil eines
Reflektors und das Seil 43 Teil einer Antenne oder einer Zuleitung wäre, die durch
isolierende Zwischenstücke 37 bis 41 vom Seil 42 getrennt wäre.
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Durch die unten in Fig. 4 dargestellten Spannvorrichtungen wird dies
vermieden, denn je weiter das Seil 43 in Windrichtung 29 ausgeweht wird, desto stärker
erhöht sich die von der rechten Spannvorrichtung über das linke Ende des spannbaren
Seiles 23b ausgeübte Spannkraft, während die von der linken Spannvorrichtung auf
das Seil 42 ausgeübte Spannkraft nachläßt, so daß
das Seil 42 -
bei entsprechender Bemessung der Spannvorrichtungen - sogar etwas weiter auswehen
kann als das Seil 43, wodurch gegenseitige Berührungen sicher vermieden werden.