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Verfahren zum Navigieren eines Luftfahrzeuges auf drahtlosem Wege
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zur Navigierung von Luftfahrzeugen
auf drahtlosem Wege.
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Es ist bekannt, daß eine an ein Empfangsgerät angeschlossene Rahmenantenne
den stärksten Ton ergibt, wenn sie mit ihrer Ebene in Richtung der Sendestation
steht, und den schwächsten, wenn ihre Ebene senkrecht zu dieser Richtung steht.
Hiernach wäre es denkbar, durch bloßes Schätzen der Tonstärke, die eine auf einem
Luftfahrzeug fest angebrachte Rahmenantenne ergibt, auf die Richtung zu schließen,
in der die Sendestation liegt. Da aber das menschliche Ohr gegenüber absoluten Tonstärken
verhältnismäßig unempfindlich ist und die Tonstärke selbst wieder verschiedenen
Einflüssen, z. B. dem Zustande der Atmosphäre, der Entfernung der Sendestation u.
dgl., unterliegt, so kommt diese Methode praktisch nicht in Frage.
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Es ist weiterhin bekannt, eine Antenne von Hand um die Mittellage
hin und her zu schwenken, in der sich das Tonmaximum oder -minimum ergibt, und dabei
bei jeder Schwenkung einen Kontakt zu schließen, so daß man also durch Verschieben
der Kontakte bis zur Erzielung der Tongleichheit die gesuchte Lage findet. Hierdurch
ist an sich eine schärfere Richtungseinstellung gegenüber dem bisherigen Verfahren
erreicht.
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Dieses bekannte Verfahren ist aber für Luftfahrzeuge, besonders dann,
wenn der Führer selbst die Peilung vornehmen muß, ungeeignet, da die Schwenkung
der Antenne und das Verstellen der Kontakte von Hand vorgenommen werden müssen,
was aber eine unstatthafte Ab-
lenkung des Führers von seiner sonstigen Tätigkeit
zur Folge hat oder, soweit es von einer zweiten Person erfolgt, den Nachteil mit
sich bringt, daß Führer und zweite Person sich erst über das Ergebnis der Peilung
verständigen müssen, was bekanntlich auf Luftfahrzeugen schwierig und deshalb unerwünscht
ist.
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Nach der Erfindung wird deshalb die Rahmenantenne durch eine Antriebsvorrichtung
(z. B. vom Motor des Luftfahrzeuges aus oder mit Hilfe eines besonderen, vom Fahrtwind
getriebenen Flügelrades) in langsame Umdrehungen versetzt, derart, daß sie beispielsweise
in einer Sekunde eine halbe Umdrehung macht. Diese rotierende Rahmenantenne wird
dann ferner mit einer Kontaktvorrichtung versehen, die bei jeder halben Umdrehung
im Telephonhörer außer den normalen Empfangsgeräuschen einen kurzen Ton, und zwar
immer in dem Moment erzeugt, wo die Rahmenantenne in einer bestimmten Richtung zur
Längsachse des Flugzeuges steht. Die Kurshaltung geht dann, ohne daß eine ablenkende
besondere Bedienung des Gerätes notwendig ist, etwa wie folgt vor sich: Der Führer
des Luftfahrzeuges hört die dauernd gegebenen Zeichen der Sendestation entsprechend
der Drehung der Rahmenantenne langsam anschwellend oder schwächer werdend. Im Moment,
wo die Rahmenantenne in der vorher festgelegten Richtung zur -Flugzeuglängsachse
steht, hört er den obenerwähnten Zusatzton. Fällt das Auftreten des Tonmaximums
zusammen mit dem Zusatzton, so weiß der Führer, daß die Sendestation gerade in dem
Winkel zur Luftfahrzeugachse liegt, auf welchen
die Kontaktgebevorrichtung
vorher- eingestellt wurde. Fällt diese Kontaktgebung mit der Längsachsenrichtung
zusammen, so bewegt sich bei abtriftlosem Flug das Luftfahrzeug gerade auf die Sendestation
zu oder von ihr weg. Ebenso kann das Tonminimum zur Richtungsbestimmung benutzt
werden.
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Fallen Tonminimum undZusatzton zusammen, so steht die durch die Kontaktgebung
bestimmte Richtung senkrecht zur Richtung nach der Sendestation.
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An Stelle des akustischen Zusatzzeichens bei Erreichung einer bestimmten
Antennenstellung kann natürlich auch ein optisches Zeichen, z. B. Aufleuchten einer
Glühlampe o. dgl., treten.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, ,daß auf ein Zusatzzeichen
überhaupt verzichtet und dafür die Antenne während ihres Umlaufs nur zweifinal kurz
hintereinander auf den Hörer geschaltet wird. Dies ist an sich bei nicht kontinuierlich
drehbaren Antennen bekannt. An den Stellen des Tonmaximums und Tonminimums hört
der Führer dann beide Töne gleich stark, nur im einen Falle beide lauter, im anderen
Falle beide entsprechend schwächer. Dagegen sind an zwischenliegenden Stellen die
beiden Töne ungleich stark, so daß sich hiernach die Lage der Sendestation ebenfalls
genau erkennen läßt (Differenzmethode).
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Bei Seitenwind kann die entstehende Abtrift nach bekannten Verfahren
für sich gemessen und bei Einstellung des Zusatzzeichens bzw. der Doppelkontakte
berücksichtigt werden. Ebenso kann, wenn die Sendestation nicht gleichzeitig Zielstation
ist, nach dem jeweiligen Standort der sich ändernde Winkel zwischen Flugrichtung
und Sendestation von Zeit zu Zeit berichtigt und so ebenfalls eine bestimmte Flugrichtung
eingehalten werden.
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Auf der Zeichnung ist in Abb. i ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
in Anwendung bei einem Flugzeug schematisch dargestellt.
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Abb.2 zeigt die Antriebsvorrichtung zum Drehen der Antenne im Grundriß.
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Abb.3 und 4 veranschaulichen die Benutzung der Einrichtung während
des Fluges. Abb. 5 ist ein Schaubild zur Erläuterung der Wirkungsweise der sogenannten
Differenzmethode.
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Bei der Einrichtung nach Abb. i ist am Flugzeug eine vom Rumpf nach
unten geführte feste Achse i vorgesehen, auf der eine Rahmenantenne 2 mittels der
Hülsen 3 und 4 drehbar gelagert ist. Zum Antrieb der Rahmenantenne dient ein vom
Fahrtwind angetriebener Hilfspropeller 5, der mittels einer Schnecke 6 ein Schneckenrad
7 antreibt, das auf der Lagerhülse 4 festsitzt. Auf der Lagerhülse 3 sitzen zwei
Schleifkontakte io und ii, von denen der erstere zur Verbindung der Antenne mit
dem Empfangsgerät dient, während der andere die Zeichengebung zur Erkennung einer
bestimmten Antennenstellung vermittelt. Der Schleifbügel 12 des letzteren Kontaktes
sitzt auf einer für sich einstellbaren Scheibe 13, die beispielsweise eine Winkelteilung
tragen kann, mittels welcher sie gegenüber einer am Flugzeug festen Marke 14 in
bestimmte Lagen gebracht werden kann. Jeder Stellung der Scheibe 13 entspricht hiernach
eine bestimmte Richtung der Antennenebene, bei deren Erreichung das Zusatzzeichen
gegeben wird.
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Soll beispielsweise, wie Abb. 3 andeutet, ein Luftfahrzeug von einem
Orte A nach einem Orte B, der gleichzeitig Sendestation ist, fliegen, so wird der
Führer, falls kein Seitenwind herrscht, die Scheibe 13 so einstellen, daß der Kontakt
ii, i2 geschlossen wird, wenn die Ebene der Rahmenantenne 2 parallel zu der durch
eine bestimmte Marke 2o kenntlich gemachten Längsachse des Luftfahrzeuges steht.
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Herrscht während des Fluges von A nach B
Seitenwind,
so daß das Flugzeug eine Abtrift erleiden würde, wenn es mit parallel zur Richtung
A-B eingestellter Längsachse fliegt, so kann nach Bestimmung dieser Abtrift, die
in an sich bekannter Weise vorgenommen werden kann, der Abtriftwinkel auf die mit
Gradeinteilung versehene Scheibe. 13 übertragen werden, derart, daß die Zeichengebung
dann wieder in dem Augenblick erfolgt, wenn die Ebene der Rahmenantenne in Richtung
A-B liegt. Abb. 3 zeigt diesen Fall; die Rahmenantenne 2 steht unter dem Abtriftwinkel
cc zu der durch die Marke 2o angedeuteten Richtung der Flugzeuglängsachse. Vom Antennenkontakt
io führt eine Leitung 2i zum Empfangsgerät 22, und von dort führen weitere Leitungen
23 zum Kopfhörer des Führers, der nun sein Flugzeug so steuert, daß immer das Tonmaximum
mit dem Sonderzeichen zusammenfällt.
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In Abb. 4 ist angenommen, daß ein Luftfahrzeug vom Ort A 1 nach dem
Ort B1 fliegt, während eine Sendestation C abseits dieser Linie liegt. Hierbei ändert
sich während des Fluges der Winkel zwischen Flugzeuglängsachse und Ebene der Rahmenantenne,
bei welchem das Tonmaximum eintritt. Trotzdem ist eine Navigierung in der Weise
möglich, daß das Luftfahrzeug beispielsweise von A 1 aus zunächst eine gewisse Strecke
in der gewollten Richtung nach B1 fliegt, deren Länge a man aus der bekannten Relativgeschwindigkeit
des Flugzeuge zur Luft bzw., z. B. bei Gegen- oder Rückenwind, aus der zu bestimmenden
Geschwindigkeit über Grund und dem Zeitaufwand berechnen kann. Der Führer stellt
nun die Scheibe 13 auf den der Entfernung a entsprechenden Winkel o:, ein und kontrolliert
die Richtung seines Fahrzeuges. Dasselbe wiederholt er beispielsweise nach Durchfliegen
einer Strecke b, indem er jetzt auf
einen Winkel cc, einstellt,
endlich nach einer Strecke c, der einem Winkel a3 entspricht, usf.
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Abb. 5 veranschaulicht die Art der Richtungskontrolle mit Hilfe der
Differenzmethode. Hierbei wird auf ein besonderes Zusatzzeichen verzichtet und dafür
die Antenne nicht während ihres ganzen Umlaufes, sondern nur in zwei kurz hintereinanderfolgenden
Zeitpunkten auf den Hörer geschaltet. Bei der ständig an den Hörer angeschlossenen
Antenne ergibt sich ein Verlauf der Tonstärke etwa nach Art einer Sinuslinie 3o,
deren höchste Erhebung 31 der Stellung der Antennenebene in Richtung der Sendestation
entspricht, während die tiefsten Stellen 33 bei Stellung der Antennenebene senkrecht
zu dieser Richtung auftreten. Einem vollen Umlauf der Rahmenantenne entspricht die
Strecke et zwischen zwei Punkten des Tonmaximums. Die Stellung der Antennenebene
in bezug auf die Wellenrichtung ist für eine Reihe markanter Kurvenpunkte über der
Kurve dargestellt. Bleibt die Antenne nicht während ihres ganzen Umlaufes mit dem
Hörer verbunden, sondern nur in zwei dicht aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, so
ergibt sich folgendes Liegen diese Zeitpunkte gerade symmetrisch zu einer Stelle
des Tonmaximums 31 (z. B. bei 34, 35) oder des Tonminimums 33 (z. B. 36, 37), so
hört der Führer jedesmwl zwei Töne von gleicher Lautstärke, nur im ersteren Falle
stärker, im zweiten Falle schwächer. Der Zeitunterschied, in dem diese beiden Kontakte
geschlossen werden, sei durch die Strecke a bestimmt. Liegt die Kontaktgebung nicht
symmetrisch zu einem Maximum oder Minimum, sondern fällt sie zwischen diese beiden
Punkte, z. B. 38, 39, so ist leicht zu ersehen, daß nunmehr die Tonstärke der beiden
Punkte ganz verschieden ausfällt, wie dies die Strecke h veranschaulicht. Der Führer
hat also darauf zu achten, daß sein Luftfahrzeug in der Richtung fliegt, in welcher
die beiden Tonzeichen genau gleich laut sind, und zwar entweder bei der großen oder
auch bei der geringen Tonstärke.
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Um diese Differenzmethode anwenden zu können, muß entweder die Sendestation
einen kontinuierlichen Ton senden, oder aber es wird bei nicht kontinuierlichem
Senden ungedämpfter Wellen durch Überlagerungsempfang ein kontinuierlicher Ton im
Empfangsgerät erzeugt.