DE3631321A1

DE3631321A1 - Vorrichtung mit mindestens einem laser zum fuehren von luftfahrzeugen, insbesondere beim landen auf flughaefen

Info

Publication number: DE3631321A1
Application number: DE19863631321
Authority: DE
Inventors: Herbert Kniep
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-09-06
Filing date: 1986-09-15
Publication date: 1988-03-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem Laser zum Führen von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen auf Flughäfen.

Unter Luftfahrzeugen sind im folgenden Flugzeuge mit Düsentrieb werken, Propellermaschinen, Senkrechtstarter und Hubschrauber (Helikopter) zu verstehen.

Zum Führen von Luftfahrzeugen beim Landen auf Flugplätzen ist seit langem das Instrumentenlandesystem (ILS) bekannt.

Zu diesem Zwecke sind zwei UKW-Sender, der eine, der sogenannte Landekurssender und der andere, der sogenannte Gleitwegsender vorgesehen. Der Landekurssender erzeugt ein fächerförmiges Strahlenbündel in lotrechter Richtung, das in der Landebahnmitte verläuft. Der Gleitwegsender sendet ein fächerförmiges Strahlen bündel unter einer Neigung von etwa 4° zur Landebahn gegen die Flugrichtung. Die Flugzeuge weisen einen Empfänger mit einem Kreuzzeigerinstrument auf, dessen senkrechter Zeiger anzeigt, ob sich das Flugzeug genau auf Kurs befindet, während der waage rechte Zeiger anzeigt, ob der Gleitwinkel stimmt.

Zum Landen auf der Landebahnen ist stets die Sicht zum Boden erforderlich.

Um auch bei außerordentlich schlechter Sicht nach diesem In strumentenlandesystem landen zu können, sind sehr aufwendige Instrumente an Bord der Luftfahrzeuge und auch sehr aufwendige ILS-Anlagen am Boden erforderlich.

Je besser und zuverlässiger die technische Ausrüstung an Bord und am Boden ist, um so schlechter kann prinzipiell die Sicht beim Landen sein.

Auf Flughäfen gibt es drei international geltende Allwetterstufen (Categories), die jeweils nach zwei Sichtkriterien unterteilt sind:

Das eine Sichtkriterium ist die Entscheidungshöhe, d.h. die vertikale Sicht nach unten. Sie gibt an, wann der Pilot spätes tens die Lichter der Landebahn erkennen muß. Kann er sie nicht sehen, dann muß er durchstarten.

Das zweite Sichtkriterium ist die horizontale Sicht zur Lande bahn, die Landebahnsicht.

Die drei international geltenden Allwetterstufen (Categories) lauten:

Category I (CAT I):
Wolkenuntergrenze 60 Meter, Landebahnsicht 800 Meter;
Category II (CAT II):
Wolkenuntergrenze 30 Meter, Landebahnsicht 400 Meter;
Category III (CAT III):
Wolkenuntergrenze 0 Meter, Landebahnsicht 200.

Wolkenuntergrenze Null Meter bedeutet, daß auf der Landebahn Wolken aufliegen, d. h. es herrscht Nebel.

Unter Category III-Bedingungen wird beim Landen die bordeigene Automatik eingesetzt. Sie hält das Flugzueg auf dem Landekurs und dem Gleitweg. Funkhöhenmesser tasten die Flughöhe über dem Boden ab. In etwa fünf Meter über der Landebahn müssen die Piloten noch eine Entscheidung treffen:

Spätestens in dieser Höhe müssen sie eine Mindestanzahl der seitlichen Landescheinwerfer der Anflugbefeuerung sehen, deren verstellbare Helligkeit auf volle Stärke geschaltet ist, und entscheiden, ob die das Flugzeug nicht mehr als acht Meter von der Mittellinie der Landebahn versetzt ist, damit das Fahrwerk beim Landen nicht von der Landebahn abkommt. Bei den üblichen Landegeschwindigkeiten verbleiben bis zum Aufsetzen etwa fünf Sekunden, d. h. in dieser kurzen Zeitspanne hat der Pilot zu entscheiden, ob er landen kann oder durchstarten muß.

Entgegen den landläufigen Vorstellungen der Passagiere wird somit nie vollautomatisch gelandet.

Bei Kampfflugzeugen ist es zwar bekannt, in die Cockpitscheibe Geschwindigkeit, Kurs und Höhe, sowie die Landebahn mit Leucht symbolen einzuspiegeln. Dieses Head-up-Display ist jedoch in der zivilen Luftfahrt nicht zugelassen.

Auch dann, wenn es den Piloten gelungen ist, unter Category III- Bedingungen zu landen, ergeben sich noch weitere Schwierigkeiten: Nach dem Landen haben die Piloten die Maschinen zu den Abstell plätzen zu bringen, sie können jedoch aus dem Cokpit heraus die Scheinwerfer der Rollwege nicht erkennen. Schwere Unfälle treten dann auf, wenn sie von den Rollwegen abkommen und auf die Start- bzw. Landebahnen irrtümlich gelangen.

Es ist zwar bekannt, in die Rollwege Rotlichter einzubauen, die nur nach der Freigabe vom Tower aus überrollt werden dürfen, wobei zusätzliche Detektoren in der Startbahn die Freigabe der Rotlichter erst dann gestatten, wenn das vorhergehende Flugzeug gestartet ist.

Trotz dieser aufwendigen Maßnahmen sind die Probleme noch nicht befriedigend gelöst.

Die wesentliche Ursache ist darin zu sehen, daß Menschen sich vorzugsweise visuell orientieren und die räumliche Orientierung bzw. das Gefühl für die räumliche Orientierung verlieren, wenn - wie beispielsweise im dichten Nebel - Bezugspunkte im Raum nicht mehr erkennbar sind, die bei hinreichend klarer Sicht ein Abschätzen von Entfernungen gestatten.

Diese Probleme treten bei schlechter Sicht, insbesondere im dichten Nebel, auch in der Schiffahrt und im Straßenverkehr auf.

Hier setzt die Erfindung ein. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit mindestens einem Laser zum Führen von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen auf Flughäfen zu schaffen, die auch unter Category III Bedingungen ein sicheres Landen und Starten gestattet und die auch auf kleinen Flughäfen installierbar ist, und die weiterhin das vorübergehende provi sorische Einrichten von Landebahnen für sämtliche Category- Bedingungen gestattet.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung so auszubilden, daß Flugzeuge auf den Landebahnen und Rollwegen rechtzeitig erkannt werden.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für die Schiffahrt und den Straßenverkehr ein sicheres Leitsystem insbesondere für schlechte Sichtbedingungen zu schaffen.

Die erste Aufgabe wird gemäß einem ersten Lösungsprinzip dadurch gelöst, daß die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt, die Laserstrahlen mit der Landebahn einen räum lichen Lichtvorhang begrenzen, die Laserstrahlen entlang eines Ausschnittes aus der Mantelfläche eines Zylinders verlaufen und der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt des Zylinders mit der Landebahn gegeben ist, die Achse des Zylinders und die Landebahn gegen die Anflugrichtung der Luftfahrzeuge einen spitzen Winkel einschließen, die Scheitelpunkte der Querschnitte des räumlichen Lichtvorhanges lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn verlaufen bzw. angeordnet sind und die Breite der Landebahn mit einem Durchmesser des Zylinders in einem vorgegebenen Abstand zum Ende der Landebahn zusammenfällt.

Die Erfindung macht in diesem Zusammenhang von einer Eigenschaft der Laserstrahlen Gebrauch, die seit langem bekannt ist:

Laserstrahlen, deren Wellenlänge im sichtbaren Bereich liegt, sind in der Dämmerung bzw. Dunkelheit umso besser zu erkennen, je mehr Schwebeteilchen, zum Beispiel Wasserteilchen, die Atmosphäre aufweist.

Durch diesen Effekt und die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die Piloten die Maschine in einen Lichtkanal navigieren, der umso besser zu sehen ist, je schlechter die Sicht ist, wobei die räumliche Orientierung der Piloten erhalten bleibt bzw. beim Einfliegen in den Lichtkanal wieder hergestellt wird. So ist es ohne weiteres möglich, unter Category III Bedingungen, d. h. im Blindflug einen Flughafen anzufliegen, in den erfin dungsgemäßen Lichtkanal einzufliegen und sicher zu landen, wobei zusätzlich Funkhöhenmesser laufend die Flughöhe über der Lande bahn anzeigen können.

Insbesondere ist es ohne weiteres möglich, die Mitte der Lande bahn genau einzuhalten, da der Pilot lediglich visuell die Laserstrahlen zu seinen beiden Seiten zu beobachten hat und die Mitte des vom räumlichen Lichtvorhang und von der Landebahn begrenzten Lichtkanals leicht eingehalten werden kann, da die Scheitelpunkte der Querschnitte des räumlichen Lichtvorhanges lotrecht über der Mittellinie der Landebahn verlaufen.

Da die Landebahn in einer Schnittebene durch einen Zylinder liegt, entlang dessen Mantelfläche parallel zur Zylinderachse die Laserstrahlen verlaufen, ist es ohne weiteres möglich, anhand eines Modells die Einzelheiten festzulegen.

Weiterhin wird der Schnitt der Landebahn mit der Zylinderfläche so gelegt, daß die Breite der Landebahn mit dem Durchmesser des Zylinders in einem vorgegebenen Abstand zum Ende der Landebahn zusammenfällt, so daß ein Pilot erkennen kann, ob in dem vorge gebenen Abstand zum Ende der Landebahn eine vorgegebene Mindest geschwindigkeit erreicht ist.

Im Sinne der Erfindung sind unter Zylinder nicht nur solche mit einem einem konstanten Kreisquerschnitt senkrecht zur Zylinder achse zu verstehen, sondern auch solche, deren konstanten Querschnitte halbkreisförmig, parabelförmig, usw. sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat der räumliche Lichtvorhang einen halbzylinderförmigen, parabelförmigen, hyper belförmigen bzw. halbellipsoidförmigen Querschnitt.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß je nach den örtlichen Gegebenheiten der optimale räumliche Lichtvorhang gewählt werden kann. Es ist insbesondere möglich, den verschiedenen Landebahnen jeweils einen räumlichen Lichtvorhang zuzuordnen, der sich aufgrund seiner geometrischen Konfiguration von den anderen räumlichen Lichtvorhängen unterscheidet.

Gemäß einen zweiten Lösungsprinzip wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt, die Laserstahlen mit der Landebahn einen räum lichen Lichtvorhang begrenzen, die Laserstrahlen entlang eines Ausschnittes aus der Mantelfläche eines Kegels bzw. eines Kegelstumpfes verlaufen, und der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt des Kegels bzw. des Kegelstumpfes mit der Landebahn gegeben ist, die Achse des Kegels bzw. des Kegelstum pfes und die Landebahn gegen die Anflugrichtung der Luftfahr zeuge einen spitzen Winkel einschließen und die Scheitelpunkte der Querschnitte des räumlichen Lichtvorhanges lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn angeordnet sind und die Breite der Landebahn mit einem Durchmesser des Kegels bzw. des Kegelstum pfes in einem vorgegebenen Abstand zum Ende der Landebahn zusammenfällt.

Da die Mantelfläche durch einen Kegel bzw. Kegelstumpf gegeben ist, verjüngen sich die Querschnitte gegen Ende der Landebahn, so daß die Piloten eine zusätzliche visuelle Information erhalten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Querschnit te dieser räumlichen Lichtvorhänge halbzylinderförmig, parabel förmig, hyperbelförmig bzw. halbellipsoidförmig.

Durch diese Maßnahme wird ebenfalls erreicht, daß verschiedenen Landebahnen unterschiedliche räumliche Lichtvorhänge zugeordnet werden können, die visuell unterscheidbar sind.

Die Aufgabe wird gemäß einem dritten Lösungsprinzip dadurch gelöst, daß die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt, die Laserstahlen mit der Landebahn einen räum lichen Lichtvorhang begrenzen, die Laserstrahlen entlang eines Ausschnittes aus der Mantelfläche einer Pyramide bzw. eines Pyramidenstumpfes verlaufen, die Querschnitte der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes rechteckig sind, der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt der Pyramide bzw. des Pyramiden stumpfes mit der Landebahn gegeben ist, die Achse der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes und die Landebahn gegen die Anflug richtung der Luftfahrzeuge einen spitzen Winkel einschließen, die Breite der Landebahn mit einer Diagonale der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes in einem vorgegebenen Abstand zum Ende der Landebahn zusammenfällt, und die Scheitelpunkte der Querschnitte des räumlichen Lichtvorhanges lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn angeordnet sind.

Dadurch, daß die Scheitelpunkte ebenfalls oberhalb der Mittelli nie der Landebahn verlaufen, ist es ebenfalls für den Piloten ohne weiteres möglich, visuell die Mitte der Landebahn einzu halten.

In Abwandlung dieses Lösungsprinzips liegt ebenfalls die Wellen länge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich, begrenzen die Laserstahlen mit der Landebahn einen räumlichen Lichtvorhang, verlaufen die Laserstrahlen entlang eines Abschnittes aus der Mantelfläche einer Pyramide bzw. eines Pyramidenstumpfes sind jedoch die Querschnitte der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes rechteckig, wobei der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes mit der Landebahn gegeben ist, die Achse der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes und die Landebahn gegen die Anflugrichtung der Luftfahrzeuge einen spitzen Winkel einschließen, die Breite der Landebahn mit einer Seite eines rechteckigen Querschnittes in einem vorgege benen Abstand zur Landebahn zusammenfällt und die Mitte der zur Breite der Landebahn parallelen Seiten der Querschnitte lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn angeordnet sind.

Da die Mantelfläche durch eine Pyramide bzw. durch einen Pyramiden stumpf gegeben ist, verjüngen sich die Querschnitte gegen Ende der Landebahn, so daß die Piloten eine zusätzliche visuelle In formation erhalten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung begrenzt mindestens ein weiterer Laser mit der Landebahn einen weiteren räumlichen Lichtvorhang, wobei die Querschnitte der beiden räumlichen Lichtvorhänge in den zur Mittellinie der Landebahn senkrecht und lotrecht verlaufenden Ebenen voneinander verschieden sind, und die beiden räumlichen Lichtvorhänge einen geschlossenen Führungs korridor mit in Flugrichtung zum Ende der Landebahn hin sich verjüngendem Querschnitt bilden.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß ein Pilot durch zwei räumliche Lichtvorhänge geführt wird, die einen geschlossenen Lichtkanal oder Führungkorridor begrenzen und zwar in der Weise, daß ein Flugzeug gewissermaßen unterhalb des oberen räumlichen Lichtvorhanges auf dem unteren räumlichen Lichtvorhang auf die Landebahn schwebt. Der untere Lichtvorhang kann auch ein ebener Lichvorhang sein, der durch in einer zur Landebahn parallelen Ebene verlaufende Laserstrahlen gegeben ist.

Gemäß einem vierten Lösungsprinzip wird die Aufgabe erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß auf jeder Seite der Landebahn min destens ein weiterer Laser für jeweils einen ebenen Lichtvorhang aus parallelen Laserstahlen angeordnet ist, wobei die Wellen länge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieses fünften Lösungs prinzips verlaufen die Seitenlinien der Landebahn jeweils in der Ebene des zugeordneten ebenen Lichtvorhangs, wobei die ebenen Lichtvorhänge mit der Breite der Landebahn jeweils einen rechten Winkel einschließen, d. h., daß die Laserstrahlen lotrecht gerichtet sind. Diese Anordnung eignet sich beispielsweise für Hubschrauberlandeplätze auf Hochhäusern.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieses fünften Lösungs prinzips verlaufen die Seitenlinien der Landebahn jeweils in der Ebene des zugeordneten ebenen Lichtvorhangs, wobei die ebenen Lichtvorhänge mit der Breite der Landebahn jeweils den gleichen spitzen Winkel einschließen. Es ergibt sich auf diese Weise ein Lichtkanal, dessen Querschnitt einem gleichschenkligen Dreieck entspricht.

Gemäß einem sechsten Lösungsprinzip dieser Aufgabe schließen die Laserstrahlen des ebenen Lichtvorhanges gegen die Flugrichtung der Luftfahrzeuge mit der zugeordneten Seitenlinie der Landebahn den gleichen, von 90° verschiedenen Winkel ein; diese Winkel können in Richtung zum Ende der Landebahn immer spitzer werden, so daß aus dem Winkel auf den Abstand des Flugzeuges vom Ende der Landebahn geschlossen werden kann.

Insbesondere lässt das erfindungsgemäße Laserlandeführungssystem ein gefahrloses Landen auf kleinen Waldschneisen, Flugzeugträ gern, behelfsmäßigen Landeplätzen, an Krankenhäusern, im unweg samen Gelände mit ausreichend großen Plätzen ohne weiteres zu, da eine mobile, vorübergehende Montage zum Beispiel für eine vorübergehende oder auch nur einmalige Benutzung, insbesondere bei Katastropheneinsätzen ohne weiteres möglich ist.

Es können zum Beispiel auch Kampfhubschrauber in einem vernebel ten Gebiet landen, das zuvor zum Beispiel von der Infanterie mit einem erfindungsgemäßen Landesystem ausgerüstet worden ist.

Auch für zivile Fälle ist eine moblie Montage in extrem kurzer Zeit zu bewerkstelligen.

Im allgemeinen sind die erfindungsgemäßen Landesysteme auch für kleine Flugplätze mit geringem Verkehrsaufkommen geeignet, für die die konventionellen Landesysteme in der Anschaffung und in der Unterhaltung unwirtschaftlich sind.

Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ebenen Lichtvorhänge in einer parallelen Ebene zur Landebahn verlaufen und die Laserstrahlen der beiden Lichtvorhänge gegen Flugrichtung mit der Mittellinie der Landebahn jeweils den gleichen spitzen Winkel einschließen.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß auf die Landebahn einschwebende Flugzeuge bzw. auf der Landebahn bereits bzw. noch befindliche Flugzeuge ohne weiteres erkannt werden können, so daß Kollisionen sicher vermieden sind, da sich diese Flugzeuge schon von weitem gegen diese Lichtvorhänge deutlich abheben. Durch den spitzen Winkel gegen die Anflugrichtung wird weiterhin erreicht, daß die räumliche Orientierung zusätzlich erhöht ist und ohne weiteres erkennbar ist, in welcher Richtung ein Flugzeug nach dem Landen bei dichtem Nebel weiterrollen soll.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zu beiden Seiten eines Rollweges jeweils mindestens ein weiterer Laser für einen in einer zur Landebahn parallelen Ebene verlaufenden ebenen Lichtvorhanges angeordnet, wobei die beiden ebenen Lichtvorhänge gegen die Rollrichtung mit der Mittellinie jeweils den gleichen spitzen Winkel einschließen.

Durch diese Maßnahmen wird ebenfalls erreicht, daß auf dem Rollweg befindliche Flugzeuge von anderen ohne weiteres erkannt werden können, so daß Kollisionen sicher vermieden sind, da sich diese Flugzeuge schon von weitem gegen diese Lichtvorhänge deutlich abheben. Durch den spitzen Winkel wird weiterhin erreicht, daß die räumliche Orientierung zusätzlich erhöht ist und ohne weiteres erkennbar ist, in welcher Richtung ein Flugzeug nach dem Landen bei dichtem Nebel weiterrollen soll.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Lösungen nach der ersten beziehungsweise zweiten Aufgabe weisen erfindungsgemäß die Laserstrahlen des einen Lichtvorhanges eine andere Wellenlänge auf als die Laserstrahlen des anderen Lichtvorhanges, wobei die die lotrechte Ebene auf der Mittellinie der Landebahn bzw. des Rollweges die Trennebene für die Laserstahlen der unterschied lichen Wellenlänge ist.

Durch diese Maßnahme wird bei den räumlichen Lichtvorhängen erreicht, daß beiderseits der Mittellinie der Landebahnen Laser strahlen unterschiedlicher Farbe eine Rechts - Linksorientierung ohne weiteres ermöglichen, wobei die Verbindung der Scheitel punkte die räumliche Trennlinie vorgibt. Entsprechendes gilt für die ebenen Lichtvorhänge, die ebenfalls durch die Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge zu beiden Seiten der Rollwege die Recht - Linksorientierung sicherstellen, wobei oberhalb der Mittellinie der Rollwege die Verbindungslinie der Schnittpunkte der Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge verläuft.

In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die die Ränder der Landebahnen bzw. der Rollwege Markierungsbaken mit einer unter auftreffendem Schwarzlicht fluoreszierenden bzw. phosphoreszierenden Beschichtung auf, wobei die Luftfahrzeuge Schwarzlichtlampen aufweisen, die diese Markierungsbaken zum Fluoreszieren bzw. Phosphoreszieren bringen. Diese Markierungs baken geben beispielsweise die Entfernungen bis zum Ende der Landebahnen bzw. der Rollwege an.

Die Aufgabe wird für Wasserfahrzeuge erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aufbauten der Wasserfahrzeuge einen Laser aufweisen, die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt und der Laser rotiert bzw. auf einer geschlossenen Bahn geführt ist.

Der Laser befindet sich zum Beispiel auf einer Mastspitze etwa 15 Meter über der Wasseroberfläche, wobei seine Strahlrichtung in Richtung zur Wasserfläche schwach geneigt ist, so daß ein Erkennen auch auf weite Entfernungen möglich ist, wobei die Neigung zur Wasseroberfläche zusätzlich zeitabhängig gesteuert werden kann. Der Laser kann auch auf einer geschlossenen Bahn, beispielweise auf einer Kreisbahn geführt werden.

Unter Wasserfahrzeugen sind im Sinne der Erfindung Schiffe und Boote für die Küstenschiffahrt und für Übersee zu verstehen, weiterhin Schiffe und Boote für die Flußschiffahrt, sowie Kähne, Schubverbände, Tanker und dergleichen.

Der Erfindung liegt auch die allgemeine Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Führen von Fahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn, insbesondere von Flugzeugen nach dem Landen, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bahn an ihren Seiten und/oder die Mittellinie der Bahn Markierungen aus unter auftreffendem Schwarzlicht fluoreszierendem bzw. phosphoreszierendem Material aufweist und daß die Fahrzeuge Schwarzlichtlampen aufweisen.

In eine weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Fahr zeuge zum gegenseitigen Erkennen Markierungen aus unter auf treffendem Schwarzlicht fluoreszierendem bzw. phosphoreszieren dem Material und/oder Schwarzlichtlampen auf.

Unter Fahrzeugen sind im Sinne der Erfindung nicht nur Luftfahr zeuge, sondern auch Wasserfahrzeuge im oben definierten Sinne, weiterhin Straßenfahrzeuge, wie Personenfahrzeuge, Omnisbusse, Transportfahrzeuge, und auch Zweiräder wie zum Beispiel Motor räder, Mopeds, Fahrräder usw. zu verstehen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispie len erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer und schematischer Darstellung einen räumlichen Lichtvorhang mit Zylindersymmetrie;

Fig. 2 eine Seitenansicht des räumlichen Lichtvorhangs nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den räumlichen Lichtvorhang nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines räumlichen Lichtvorhanges mit Kegelsymmetrie;

Fig. 5 eine Draufsicht auf den räumlichen Lichtvorhang nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines räumlichen Lichtvorhanges mit Pyramidensymmetrie;

Fig. 7 eine Draufsicht auf den räumlichen Lichtvorhang nach Fig. 6;

Fig. 8 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen räumlichen Lichtvorhang mit lotrechter Achse;

Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen räumlichen Lichtvorhang mit lotrechter Achse;

Fig. 10-13 weitere Ausführungsbeispiele für räumliche Lichtvor hänge;

Fig. 14 ein erstes Ausführungbeispiel für einen ebenen Licht vorhang für einen Rollweg;

Fig. 15 eine Draufsicht auf den ebenen Lichtvorhang nach Fig. 14;

Fig. 16 ein Ausführungsbeispiel für ein Schiff;

Fig. 17 eine Draufsicht auf das Schiff der Fig. 15;

Fig. 18 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel für den Stra ßenverkehr.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer und schematischer Darstellung einen räumlichen Lichtvorhang mit Zylindersymmetrie. Mit 1 ist ein Zylinder mit Kreisquerschnitt vom Radius R bezeichnet, dessen Achse a-a im Punkte P von der Geraden b-b geschnitten wird, die einerseits in der Ebene E _o und andererseits auf einem Durchmesser des Zylinders liegt. In der Ebene E _o verläuft die Landebahn 2, mit den Seitenlinien 3 und 4 und der Mittellinie 5. Die Landebahn und die Achse des Zylinders schließen gegen die Anflugrichtung, die durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, den Winkel α ein. Dieser ist gleichzeitig der Winkel, den die Mittellinie der Landebahn mit der Achse des Zylinders ein schließt. Diese Mittellinie und die Achse des Zylinders liegen in einer Ebene, die senkrecht auf der Ebene E _o steht und die durch P verläuft. Die Zylinderfläche und die Ebene E _o schneiden sich längs der Schnittlinie oder Spur 6. Der Ausschnitt der Zylin derfläche ist gegeben durch denjenigen Bereich der Zylinder fläche, die oberhalb der Landebahn angeordnet ist und der durch die Spurbegrenzt ist.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß durch eine einfache geometrische Konstruktion das Ende der Landebahn, das mit dem Scheitelpunkt S der Spur übereinstimmt, bestimmt werden kann und daß der Abstand der Punkte P und S als der Abbremsweg zu definieren ist, auf dem mit vorgegebener Mindestgeschwindigkeit ein Flugzeug auf die Geschwindigkeit Null abzubremsen ist. Der Winkel kann variiert werden. Es ist auch möglich, die Gerade b-b und die Ebene E _o parallel zu verschieben, so daß die Gerade b-b nicht auf dem Durchmesser, sondern auf einer Parallelen zum Durchmessser verläuft.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Fig. 1. Zur Erzeugung des raumlichen Lichtvorhangs werden im einfachsten Falle auf der Spur Laser 8 angeordnet und so ausgerichtet, daß ihre Strahlen parallel zur Mittelachse verlaufen, so daß ohne weiteres der räumliche Lichtvorhang erzeugt wird.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf Fig. 2. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der räumliche Lichtvorhang einen konstanten Querschnitt hat. Durch die Anordnung eines Lasers 8 im Scheitel punkt S wird ein Laserstahl erzeugt, der die Scheitellinie 9 des räumlichen Lichtvorhanges anzeigt. Da diese Scheitellinie oberhalb der Mittellinie der Landebahn verläuft, kann ein Pilot ohne weiteres die Maschine auch unter Category III Bedingungen sicher auf der Mitte der Landebahn aufsetzen. Um die Sicherheit beim Landen zu erhöhen, sind auf beiden Seiten der Scheitellinie Laser zur Erzeugung von roten bzw. grünen Laserstahlen angeord net, während die Scheitellinie beispielsweise durch einen orangenen Laserstrahl angezeigt wird.

Auf der Spur können auch Spiegel so angeordnet werden, daß sie auftreffende Laserstrahlen entsprechend den Fig. 2 und 3 reflektieren. Zu diesem Zwecke ist am Ende der Landebahn ein Hochleistungslaser 10 ( Fig. 2 ) angeordnet, dessen Strahl über in an sich bekannter Weise rotierende Spiegel nacheinander auf die auf der Spur angeordneten Spiegel 11 gerichtet wird, so daß bei hinreichend schnell rotierenden Spiegeln der Eindruck des räumlichen Lichtvorhanges für die Piloten erzeugt wird. Es ist natürlich möglich, mit zwei Lasern zu arbeiten, die rote bzw. grüne Laserstahlen erzeugen, so daß die Farbmarkierung ohne weiteres die rechte bzw. die linke Begrenzung der Landebahn anzeigt.

Die Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines räumlichen Lichtvor hanges mit Kegelsymmetrie, während die Fig. 5 eine Draufsicht auf den räumlichen Lichtvorhang nach Fig. 4 zeigt.

Die Mittelachse des Kegels in Fig. 4 ist mit 12 bezeichnet. Sie schneidet ebenfalls unter dem Winkel α die Landebahn. Die Spur der Kegelfläche ist in Fig. 5 mit 13 bezeichnet, während mit 14, 15 die Seitenlinien und mit 16 die Mittellinie der Landebahn 17 bezeichnet ist. Wie anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert, sind auf der Spur Laser bzw. Spiegel 18 angeordnet, die den räumlichen Lichtvorhang erzeugen, der durch den Ausschnitt aus der Kegel fläche gegeben ist. Wie in Fig. 5 ersichtlich, definiert der Scheitel S der Spur das Ende der Landebahn.

Die Fig. 6 und 7 zeigen in der Darstellung der Fig. 4 und 5 einen räumlichen Lichtvorhang, der durch die Mantelfläche einer Pyramide gegeben ist. Ihre Mittelachse ist mit 19 bezeichnet, die mit der Landebahn den Winkel α einschließt. Fig. 7 zeigt, daß die Spur 20 durch eine gleichschenkliges Dreieck gegeben ist, dessen Spitze S das Ende der Landebahn definiert und auf der Mittelinie liegt.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein erstes bzw. zweites Ausführungs beispiel für einen räumlichen Lichtvorhang mit lotrechter Achse. Mit 21 ist in beiden Figuren das Flachdach eines Wolkenkratzers 22 bezeichnet, auf dem eine Landefläche 23 für Hubschrauber markiert ist. Der Lichtvorhang gemäß Fig. 8 besteht aus lotrech ten Laserstrahlen 24 während in Fig. 9 der Lichtvorhang durch Laserstrahlen gegeben ist, die entlang der Mantelfläche 25 eines Pyramidenstumpfes verlaufen.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen räumlichen Lichtvorhang. Auf den Seitenlinien 26 und 27 der Landebahn 28 sind Laser 29 bzw. 30 angeordnet, die einen ebenen Lichtvorhang 31 bzw. 32 erzeugen, wobei die Laserstrahlen senkrecht zur Landebahn, d.h. lotrecht verlaufen.

Fig. 11 zeigt eine Abwandlung der Lichtvorhänge der Fig. 10 in der Weise, daß die Strahlen der Lichtvorhänge 33 und 34 unter dem Winkel β gegen die Anflugrichtung geneigt sind. Dadurch erhält der Pilot eine zusätzliche Orientierungshilfe beim Landen.

Die Fig. 12 und 13 zeigen eine Abwandlung des Ausführungs beispiels in Fig. 11 in der Weise, daß zusätzlich die Winkel gegen das Ende der Landebahn kleiner werden und daß zusätzlich die Laserstrahlen zur Fahrbahnmitte unter dem gleichen Winkel geneigt sind. Es ergibt sich hierdurch ein räumlicher Licht vorhang, dessen Scheitellinie 35 durch die Schnittpunkte der zugeordneten Laserstahlen 36 und 37 lotrecht über der Mittellinie 38 der Landebahn 39 definiert ist und die gegen die Anflugrich tung geneigt ist. Es ist auf diese Weise ohne weiteres möglich, durch den Durchstoßpunkt der Scheitellinie durch die Mittellinie der Landebahn das Ende der Landebahn den Piloten zu signali sieren. Die beiden ebenen Lichtvorhänge 40 und 41 können ebenfalls eine unterschiedliche Farbe, grün bzw. rot, aufweisen, so daß die Piloten eine zusätzliche Recht-Links-Information erhalten.

Fig. 13 zeigt den sich für einen Piloten ergebenden visuellen Anblick. Die Anzahl der Kreuzungspunkte 42 ist für ihn ein Maß für die noch vorhandene Höhe zwischen dem Flugzeug und der Landebahn.

Fig. 14 zeigt ein Ausführungbeispiel für einen ebenen Lichtvor hang für einen Rollweg, Fig. 15 eine Draufsicht auf diesen ebenen Lichtvorhang nach Fig. 14. Der Rollweg ist mit 43 bezeichnet, seine Seitenlinien mit 44 und 45, die Mittellinie mit 46. Der ebene Lichtvorhang 47 verläuft in einem vorgegebenen Abstand d parallel zum Rollweg. Auf den Seitenlinien sind sind in gleichen Abständen Laser 48 bzw. 49 angeordnet, deren Lichtstrah len 50 bzw. 51 jeweils paarweise oberhalb der Mittellinie unter einem spitzen Winkel mit der Mittellinie und gegen die durch den Pfeil angegebene Rollrichtung schneiden.

Sämtliche Rollwege und auch sämtliche Landebahnen und Startbahnen können zusätzlich zu den räumlichen Lichtvorhängen mit ebenen Lichtvorhängen gemäß den Fig. 14 und 15 ausgestattet werden, so daß die Piloten beim Landen und Starten auf ihren Bahnen sich etwa verirrte Flugzeuge rechtzeitig erkennen können. Ein beson derer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es ohne weiteres möglich ist, behelfsmäßige Lande- und Startbahnen auf freiem Gelände einzurichten, was insbesondere für Katastrophengebiete von Wichtigkeit ist.

Die Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schiff, das in Seitenansicht schematisch dargestellt und mit 52 bezeichnet ist. Sein Mast weist einen rotierenden Laser 53 auf, dessen Strahl richtung in Richtung zur Wasseroberfläche schwach geneigt ist.

Die Fig. 17 zeigt eine Draufsicht auf das Schiff in Fig. 16. Das Schiff weist Markierungen 54 aus einem unter auftreffendem Schwarzlicht fluoreszierenden bzw. phosphoreszierendem Material und weiterhin einen mit 55 bezeichneten Schwarzlichtlampen auf. Die Ufer der Wasserstraße weisen Markierungstafeln 55 bzw. 56 aus einem unter Schwarzlicht grün bzw. rot fluoreszierendem Material auf. Durch Verschwenken der Schwarzlichtlampe werden zu beiden Seiten des Ufers die Markierungen abgetastet. Entgegenkommende ebenfalls Schwarzlichtlampen aufweisende Schiffe erkennen das Schiff aufgrund der von dem Schwarzlicht getroffenen fluores zierenden Markierungen 54.

Die Fig. 18 zeigt eine Draufsicht auf eine befahrene Straße. Die Kraftfahrzeuge 57 weisen unter auftreffendem Schwarzlichtfluores zierende bzw. phosphoreszierende Markierungen 58 und Schwarz lichtlampen 59 und die Straßenränder unter auftreffendem Schwarz licht fluoreszierende bzw. phosphoreszierende Markierungen 60 auf.

Bei Verkehrsunfällen könnnen die Unfallorte durch unter auftref fendem Schwarzlicht fluoreszierende Tücher und Tafeln markiert werden und so von den Verkehrsteilnehmer, Rettungsfahrzeugen und Rettungshubschraubern mittels Schwarzlichtlampen erkannt werden.

Entsprechend können auch Personen in Bergnot oder Seenot durch Westen, auszulegende Tücher usw. aus einem unter auftreffendem Schwarzlicht fluoreszierendem Material geortet werden.

Es ist auch möglich, Hubschrauberlandeplätze erfindungsgemäß mit unter auftreffendem Schwarzlicht fluoreszierende Landekreuze gegebenfalls zusätzlich zu dem Laserlandesystem zu markieren.

Der Schwarzlichtbereich liegt im Spektralbereich zwischen 320 und 400 nm.

Unter einer Schwarzlichtlampe bzw. Analysenlampe ist eine Ultraviolettlampe mit einem nur für ultraviolette Strahlen durchlässigen Filter zu verstehen, das ein Schwarzfilter ist.

Claims

1. Vorrichtung mit mindestens einem Laser zum Führen von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen auf Flughäfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt, die Laserstahlen mit der Landebahn einen räumlichen Lichtvorhang begrenzen, die Laserstrahlen entlang eines Ausschnittes aus der Mantelfläche eines Zylinders verlaufen und der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt des Zylinders mit der Landebahn gegeben ist die Achse des Zylinders und die Landebahn gegen die Anflugrichtung der Luftfahrzeuge einen spitzen Winkel ein schließen, die Scheitelpunkte der Querschnitte des räumlichen Lichtvorhanges lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn verlaufen und die Breite der Landebahn mit einem Durchmesser des Zylinders in einem vorgegebenen Abstand zum Ende der Landebahn zusammenfällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Lichtvorhang einen halbzylinderförmigen, parabel förmigen, hyperbelförmigen bzw. halbellipsoidförmigen Querschnitt hat.

3. Vorrichtung mit mindestens einem Laser zum Führen von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen auf Flughäfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt, die Laserstahlen mit der Landebahn einen räumlichen Lichtvorhang begrenzen, die Laserstrahlen entlang eines Ausschnittes aus der Mantelfläche eines Kegels bzw. eines Kegelstumpfes verlaufen, und der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt des Kegels bzw. des Kegelstumpfes mit der Landebahn gegeben ist, die Achse des Kegels bzw. des Kegelstumpfes und die Landebahn gegen die Anflugrichtung der Luftfahrzeuge einen spitzen Winkel ein schließen und die Scheitelpunkte der Querschnitte des räumlichen Lichtvorhanges lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn angeordnet sind und die Breite der Landebahn mit einem Durch messer des Kegels bzw. des Kegelstumpfes in einem vorgegebenen Abstand zum Ende der Landebahn zusammenfällt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte des räumlichen Lichtvorhanges halbzylinderför mig, parabelförmig, hyperbelförmig bzw. halbellipsoidförmig sind.

5. Vorrichtung mit mindestens einem Laser zum Führen von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen auf Flughäfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt, die Laserstahlen mit der Landebahn einen räumlichen Lichtvorhang begrenzen, die Laserstrahlen entlang eines Ausschnittes aus der Mantelfläche einer Pyramide bzw. eines Pyramidenstumpfes ver laufen, die Querschnitte der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes rechteckig sind, der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes mit der Landebahn gegeben ist, die Achse der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes und die Landebahn gegen die Anflugrichtung der Luftfahrzeuge einen spitzen Winkel einschließen, die Breite der Landebahn mit einer Diagonale der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes in einem vorgegebenen Abstand zum Ende der Landebahn zusammenfällt, und die Scheitelpunkte der Querschnitte des räumlichen Lichtvor hanges lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn angeordnet sind.

6. Vorrichtung mit mindestens einem Laser zum Führen von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen auf Flughäfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt, die Laserstahlen mit der Landebahn einen räumlichen Lichtvorhang begrenzen, die Laserstrahlen entlang eines Abschnittes aus der Mantelfläche einer Pyramide bzw. eines Pyramidenstumpfes ver laufen, die Querschnitte der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes rechteckig sind, und der Ausschnitt aus der Mantelfläche durch den Schnitt der Pyramide bzw. des Pyramidenstumpfes mit der Landebahn gegeben ist, die Achse der Pyramide bzw. des Pyrami denstumpfes und die Landebahn gegen die Anflugrichtung der Luftfahrzeuge einen spitzen Winkel einschließen die Breite der Landebahn mit einer Seite eines rechteckigen Querschnittes in einem vorgegebenen Abstand zur Landebahn zusammenfällt und die Mitte der zur Breite der Landebahn parallelen Seiten der Quer schnitte lotrecht oberhalb der Mittellinie der Landebahn angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Laser mit der Landebahn einen weiteren räumlichen Lichtvorhang begrenzt, die Querschnitte der beiden räumlichen Lichtvorhänge in den zur Mittellinie der Landebahn senkrecht und lotrecht verlaufenden Ebenen voneinander verschie den sind, und die beiden räumlichen Lichtvorhänge einen geschlos senen Führungskorridor mit in Flugrichtung zum Ende der Landebahn hin sich verjüngendem Querschnitt bilden.

8. Vorrichtung mit mindestens einem Laser zum Führen von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Landen auf Flughäfen, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Landebahn mindestens ein weiterer Laser für jeweils einen ebenen Lichtvorhang aus parallelen Laserstahlen angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlinien der Landebahn jeweils in der Ebene des zugeordne ten ebenen Lichtvorhangs verlaufen und die ebenen Lichtvorhänge mit der Breite der Landebahn jeweils einen rechten Winkel ein schließen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlinien der Landebahn jeweils in der Ebene des zugeordne ten ebenen Lichtvorhangs verlaufen und die ebenen Lichtvorhänge mit der Breite der Landebahn jeweils einen gleichen spitzen Winkel einschließen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlen eines ebenen Lichtvorhanges gegen die Flug richtung der Luftfahrzeuge mit der zugeordneten Seitenlinie einen spitzen Winkel einschließen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Lichtvorhänge in einer parallelen Ebene zur Landebahn verlaufen und die Laserstrahlen der beiden Lichtvorhänge gegen Flugrichtung mit der Mittellinie der Landebahn jeweils den gleichen spitzen Winkel einschließen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten eines Rollweges jeweils mindestens ein weiterer Laser für einen in einer zur Landebahn parallelen Ebene ver laufenden ebenen Lichtvorhanges angeordnet ist, die beiden ebenen Lichtvorhänge gegen die Rollrichtung mit der Mittelline jeweils den gleichen spitzen Winkel einschließen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlen des einen Lichtvorhanges eine andere Wellen länge aufweisen als die Laserstrahlen des anderen Lichtvorhanges und die lotrechte Ebene auf der Mittellinie der Landebahn bzw. des Rollweges die Trennebene für die Laserstahlen der unterschied lichen Wellenlänge ist.

15. Vorrichtung zum Erkennen von Wasserfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbauten der Wasserfahrzeuge mindestens einen Laser auf weisen, die Wellenlänge der Laserstrahlen im sichtbaren Bereich liegt und der Laser rotiert bzw. auf einer geschlossenen Bahn geführt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder einer Landebahn bzw. eines Rollweges Markierungsbaken mit einer unter auftreffendem Schwarzlicht fluoreszierenden bzw. phosphoreszierenden Beschichtung aufweisen und die Luftfahrzeuge Schwarzlichtlampen aufweisen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spur der Mantelfläche mit der Landebahn Laser angeordnet sind und die Achse der Laserstrahlen in der Mantelfläche ver laufen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spur der Mantelfläche mit der Landebahn Spiegel derart angeordnet sind, daß sie in vorgegebener Reihenfolge auffallende Laserstrahlen längs in der Mantelfläche verlaufenden Linien reflektieren.

19. Vorrichtung zum Führen von Fahrzeugen längs einer vorgege benen Bahn, inbesondere von Flugzeugen nach dem Landen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn an ihren Seiten und/oder die Mittellinie der Bahn Markierungen aus einer unter auftreffendem Schwarzlicht fluores zierenden bzw. phosphoreszierenden Beschichtung aufweist und die Fahrzeuge Schwarzlichtlampen aufweisen.

20. Vorrichtung zum Führen von Fahrzeugen längs einer vorgege benen Bahn, inbesondere von Flugzeugen nach dem Landen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge zum gegenseitigen Erkennen Markierungen aus einem unter auftreffendem Schwarzlicht fluoreszierenden bzw. phosphoreszierenden Material und/oder Schwarzlichtlampen aufwei sen.