-
Beschreibung
-
Bei Zielfahrtpeilungen, insbesondere bei Seenotsendungen, ist die
Erreichung des sendenden Objektes (Schiff oder Boje) unter Verwendung eines Rahmenpeilers
auch dann möglich, wenn die Peilung durch Nachteffekt (zusätzlicher Raumwelleneinfall)
falsche Werte ergibt. Bei Annäherung an das Ziel werden die Peilfehler immer geringer,
so daß im Endeffekt das Ziel zwar nicht auf einer Geraden, aber auf einer Spirale
erreicht wird.
-
Im Seenotfall kann es aber für die Rettungsaktion von ausschlaggebender
Bedeutung sein, daß das Ziel so schnell wie möglich erreicht wird, daß also die
vom peilenden Fahrzeug aus ermittelte Richtung bereits die fehlerfreie Peilung nach
dem sendenden Objekt ist. Im einfachsten Fall würde sich dafür anbieten, als Peilantennensystem
einen Adcock zu verwenden, der für Zielfahrt nur aus zwei symmetrisch zur Mittschiffsebene,
z.B. auf den Brückennocken, angeordneten Vertikalantennen besteht. Das Schiff würde
bei einer solchen Peilantennenanlage bei Zielfahrt sofort auf dem richtigen Kurs,
unabhängig von Störungen durch Nachteffekt, liegen.
-
Eine solche Anordnung unter Verwendung eines Adcock-Antennensystems
hat aber den Nachteil, daß bei extrem horizontaler Polarisation der ankommenden
Raumwelle nur sehr geringe Peilspannungen für die Peilungen ausgenutzt werden können,
weil ein Adcock-System nur die Vertikalkomponente des elektrischen Feldes empfängt.
-
Um die ankommende Feldstärke zur Peilung, unabhängig vom jeweiligen
Polarisationszustand, voll ausnutzen zu können, muß ein Antennengebilde verwendet
werden, bei dem nicht nur die Z-Komponente des elektrischen Feldes (wie bei einem
Adcock), sondern auch die X- und Y-Komponenten ausgenutzt werden. Ein raumwellenfehlerfreies
Peilsystem, das dieser Forderung entspricht, ist in der PS 21 50 009 beschrieben.
Es ist schematisch
in Fig. 1 dieser PS dargestellt. Dabei besteht
das Peilempfangsgebilde aus zwei an den Enden eines um eine vertikale Achse drehbaren
Horizontalbalkens angeordneten Kreuzrahmen. Von den einzelnen Rahmen dieser beiden
Kreuzrahmen sind jeweils diejenigen beiden, die mit ihrer Ebene senkrecht zur Richtung
des Horizontalbalkens (sogenannte coaxiale Doppelrahmenanordnung), und diejenigen
beiden, die mit ihrer Ebene in Richtung des Horizontalbalkens (sogenannte coplanare
Doppelrahmenanordnung) orientiert sind, gegeneinander geschaltet. Die von den beiden
Doppelrahmenanordnungen gelieferten Spannungen werden dann den beiden Eingängen
eines Doppelkanal-Sichtfunkpeilers zugeführt. Auf dem Schirm seiner Braun'schen
Röhre geht dann, unabhängig vom Polarisations- und Elevationszustand der ankommenden
Welle, die Schirmbildanzeige (im allgemeinen eine Ellipse) in einen Punkt über,
wenn die Anordnung um die vertikale Achse des drehbaren Balkens so gedreht wird,
daß die beiden Kreuzrahmen symmetrisch zur Großkreisebene der ankommenden Welle
liegen.
-
Die Peilanlage ist also ein drehbarer Minimumpeiler, bei dem das Minimum
optisch durch Verschwinden der Peilfigur (Punktanzeige) ermittelt wird und das dazugehörige
Peilazimut mit Hilfe eines Zeigers am Handrad an einer 3600 Skala abgelesen wird.
-
Dieses Doppelkreuzrahmen-Peilantennensystem liefert bis auf die wie
bei einem normalen Doppelkreisdiagramm noch durchzuführende Seitenbestimmung immer
ein eindeutiges Peilazimut und zwar unabhängig von Polarisation und Elevation der
einfallenden Wellen und auch unabhängig davon, ob Mehrfachausbreitung durch zusätzliche
Reflexion am Erdboden oder durch Doppelwegreflexion an der Ionosphäre vorliegt,
vorausgesetzt, daß sämtliche Ausbreitungswege in der gleichen Großkreisebene liegen.
-
Dieser entscheidende Vorteil wird nur durch die Kombination der beiden
Doppelrahmenanordnungen (coaxiales und coplanares System) erreicht, da jede dieser
Doppelrahmenanordnungen allein noch zusätzlich falsche Nullstellen liefert, deren
Azimut von der Polarisation und dem jeweils gewählten Antennensystem abhängig ist.
-
Der Vorteil dieses polarisations- und elevationswinkelunabhängigen
Doppelkreuzrahmen-Peilantennensystems ist aber mit dem Nachteil verbunden, daß zur
Ermittlung des richtigen Azimuts die Peilanlage mechanisch gedreht werden muß, daß
sie also für die Peilung sehr kurzer Sendungen (Bruchteile einer Sekunde) nicht
geeignet ist. Bei Zielfahrtpeilungen im Seenotfall, bei denen das Peilfahrzeug ohnehin
gedreht werden muß, um auf den richtigen Kurs zu kommen, bedeutet die Notwendigkeit,
das Peilsystem drehen zu müssen, keine Einschränkung seiner Anwendungsmöglichkeit.
Der drehbare Balken entfällt dabei, wenn die beiden Kreuzrahmen symmetrisch zur
Mittschiffsebene angeordnet sind.
-
Der Aufwand, zur Minimumbestimmung einen Doppelkreuzrahmen und einen
Doppelkanalpeiler zu verwenden, erscheint aber unnötig groß. Es wird deshalb erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die beiden Rahmen jedes einzelnen Kreuzrahmens in gleicher Weise
zusammenzuschalten und erst dann die so erhaltene Spannung jedes Kreuzrahmens gegen
die des anderen zu schalten. Auf diese Weise wird nur eine Differenzspannung erhalten,
so daß nur ein Einkanalempfänger und nicht ein Doppelkanalpeiler wie bei der Anordnung
gemäß PS 21 50 009 benötigt wird.
-
Bei der Zusammenschaltung der beiden Rahmen jedes Kreuzrahmens entsteht
aber ein Empfangsgebilde, das ebenso wie jeder einzelne Rahmen zwei um 1800 versetzte
Empfangsnullstellen besitzt.
-
Die durch die beiden Nullstellen gegebene Richtung kann nun durch
Umpolen des einen Rahmens um 900 verdreht werden. Es ist deshalb möglich, eine Doppelrahmenanordnung
(z.B. die coaxiale oder die coplanare) unter Verwendung der beiden Kreuzrahmen zu
erzeugen, aber nicht wie in der PS 21 50 009 angegeben, indem jeweils nur ein Rahmen
jedes Kreuzrahmens verwendet wird und der andere unberücksichtigt bleibt. Der Vorteil,
immer beide Rahmen der Kreuzrahmen zu verwenden, liegt darin, daß die einzelnen
Rahmen der Kreuzrahmen symmetrisch (unter 450) zur Ruckstrahlwirkung des Horizontalbalkens
angeordnet werden können.
-
Bei dieser Maßnahme entstehen dann durch Zusammenschalten der beiden
Rahmen jedes Kreuzrahmens in der Wirkung Einflächenrahmen, die senkrecht zum Horizontalbalken
orientiert sind bzw.
-
in seiner Richtung. Mit diesen beiden als "virtuellen Einflächenrahmen"
bezeichneten Rahmen kann nun in der gleichen Weise eine bekannte Doppelrahmenanordnung
(coaxial bzw. coplanar) geschaltet werden, als wenn man nur zwei Einflächenrahmen
verwenden würde. Außerdem wird bei dieser Schaltmaßnahme noch die wirksame Rahmenfläche
der virtuellen Rahmen um den Faktor.
-
gegenüber der Fläche eines Einzelrahmens vergrößert und somit auch
die Empfindlichkeit.
-
In Fig. 1 ist diese Anordnung schematisch dargestellt: Um die vertikale
Achse 1 ist der horizontale Balken 2 drehbar.
-
An den beiden Enden des Balkens sind die aus den beiden Rahmen 3 und
4 bzw. 3' und 4' gebildeten Kreuzrahmen angeordnet. Durch Zusammenschalten der beiden
Rahmen 3 und 4 bzw. 3' und 4' entsteht in der einen Schaltanordnung die coaxiale
Doppelrahmenanordnung, gebildet aus den virtuellen Einflächenrahmen 5 und 5', oder
in der anderen Schaltanordnung die coplanare Doppelrahmenanordnung, gebildet aus
den Einflächenrahmen 6 und 6'.
-
Durch die Gegeneinanderschaltung von zwei Rahmen, sei es als coaxiale
oder coplanare Doppelrahmenanordnung, erhält man außer den für die Peilung auszunutzenden
um 1800 versetzten scharfen Nullstellen im Gegensatz zur Gegeneinanderschaltung
von zwei Rundstrahlantennen, wie sie bei einem Adcock verwendet werden, noch zusätzliche
Nullstellen, die von den Nullstellen der einzelnen Rahmen herkommen. Da die Lage
dieser unerwünschten Nullstellen abhängig vom Polarisationszustand und der gewählten
Doppeirahmenanordnung (coaxial oder coplanar) ist, wird für die Ermittlung der richtigen
Nullstellen am zweckmäßigsten die gesamte Peilcharakteristik der jeweils gewählten
Anordnung (der coaxialen oder der coplanaren, die durch die ständige Umschaltung
laufend abwechselnd eingeschaltet werden,) oszillographisch aufgezeichnet. Diese
Aufzeichnung kann in Polarkoordinaten oder auch in kartesischen Koordinaten erfolgen.
Da entsprechend der erfindungsgemäßen Anordnung immer gleichzeitig zwei Charakteristiken
aufgezeichnet werden, empfiehlt sich die Darstellung
in kartesischen
Koordinaten, z.B. mit Hilfe eines Zweistrahl-Oszillographen. Dabei muß natürlich
sichergestellt sein, daß die winkelmäßige Zuordnung der Balkenrichtung, z.B. gegen
die Nordrichtung, durch geeignete Mittel der 3600 Skala des Oszillographen auf der
Abszissenachse gegeben ist.
-
In Fig. 2 sind zur Erläuterung des Sachverhaltes für die coaxiale
und für die coplanare Anordnung jeweils für vertikale und horizontale Polarisation
die Peilcharakteristiken dargestellt.
-
Die Kurve in der ersten Zeile zeigt für die coaxiale Anordnung bei
vertikaler Polarisation P die scharfen Nullstellen bei 00 v und 1800, während bei
900 und 2700 zwei zusätzliche Nullstellen dadurch entstehen, daß die beiden gegeneinander
geschalteten Rahmen selbst schon im Minimum stehen, so daß die sich ergebenden Nullstellen
bei 900 und 2700 nicht scharfe, sondern flache (quadratische) Nullstellen sind.
-
In der zweiten Zeile ist ebenfalls für die coaxiale Anordnung, aber
für horizontale Polarisation Ph die Peilcharakteristik aufgezeichnet. Sie unterscheidet
sich von derjenigen für vertikale Polarisation dadurch, daß keine zusätzlichen Nullstellen
bei 900 und 2700 entstehen, da bei schräg von oben einfallenden horizontal polarisierten
Wellen die beiden Einzelrahmen nicht wie bei vertikaler Polarisation bereits im
Minimum stehen, sondern eine bestimmte Spannung liefern. Für die Peilung selbst
sind aber die beiden Nullstellen bei 00 und 1800, die also mit den scharfen Nullstellen
für vertikale Polarisation übereinstimmen, nicht geeignet, da diese Nullstellen
hier nur einen flachen Anstieg (quadratische Nullstellen) aufweisen.
-
In der dritten und vierten Zeile sind für die coplanare Anordnung
wieder die Verhältnisse bei vertikaler Polarisation Pv (dritte Zeile) und bei horizontaler
Polarisation Ph (vierte Zeile) gezeigt. Diese beiden Kurven haben einen entsprechenden
Verlauf wie bei der coaxialen Anordnung, aber die für die Peilung wegen der scharfen
Nullstellen jeweils geeignete Kurve (erste und vierte Zeile) ist bei der coaxialen
Anordnung bei
vertikaler Polarisation gegeben, während sie sich
bei der coplanaren Anordnung für horizontale Polarisation ergibt. Die nicht für
die Peilung geeignete Kurve mit den quadratischen Nullstellen bei 0° und 1800 und
den fehlenden zusätzlichen Nullstellen ergibt sich aber bei der coaxialen Anordnung
bei horizontaler Polarisation, während sie bei der coplanaren Anordnung für vertikale
Polarisation vorhanden ist.
-
Bei einer solchen Anlage kommen durch die synchron an den beiden Kreuzrahmen
arbeitenden Umschalter laufend abwechselnd die coaxiale und die coplanare Anordnung
zur Wirkung. Da der jeweils vorhandene Polarisationszustand aber nicht bekannt ist,
kann von vorneherein nicht entschieden werden, ob sich die für die Peilung auszunutzende
Kurve mit den scharfen Nullstellen bei der coaxialen oder bei der coplanaren Anordnung
ergibt. Die Entscheidung kann deshalb erst aus den beiden Oszillograrrunen getroffen
werden. Bei vorwiegend vertikaler Polarisation wird sich für die coaxiale Anordnung
die Kurve in der ersten Zeile von Fig. 2 ergeben und für die coplanare Anordnung
die Kurve in der dritten Zeile, während sich für vorzugsweise horizontale Polarisation
die vierte Kurve für die coplanare Anordnung und die zweite Kurve für die coaxiale
Anordnung ergibt.
-
Während bei früher bekannten Doppelrahmenanordnungen im allgemeinen
die coaxiale Anordnung zum Peilen ausgenutzt wurde und dabei die falschen Nullstellen
durch einen besonderen Schaltvorgang ermittelt wurden, ist bei der erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Anordnung sichergestellt, daß - unabhängig vom Polarisationszustand
- immer die zur eindeutigen Ermittlung der beiden scharfen Nullstellen jeweils am
besten geeignete Doppeirahmenanordnung zur Verfügung steht.
-
Bei nicht automatiaiertem Peilbetrieb wird der Beobachter das gesuchte
Azimut durch Vergleich der beiden Kurven ihrer sofort erkennen, da die falschen
Nullstellen in der nicht zur Auawertung benutzten Kurve nicht vorhanden sind.
-
Bei automatischem Peilbetrieb, bei dem die Drehung des Balkens um
3600 entweder motorisch oder auch durch einen Beobachter von Hand aus erfolgen kann,
werden zur Ermittlung der echten Nullstellen die gespeicherten Werte der Ausgangsspannungen
für die beiden Doppelrahmenanordnungen mit Hilfe eines Rechners ermittelt und der
Azimutwert z.B. an einem Zifferntableau angezeigt.