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Leuchte für Lichtsignalzwecke Leuchten für Lichtsignalzwecke sollen
neben einer genügenden Lichtstärke häufig einen möglichst großen Raumwinkel sowohl
im senkrechten als auch im waagerechten Sinne mit ihrem Licht erfassen, d. h. das
von der Leuchte zusammengefaßte Licht der Lichtquelle soll häufig über den ganzen
Horizont und auch innerhalb eines möglichst großen Winkels oberhalb oder unterhalb
der ZVaagerechten sichtbar sein. Die Forderung, daß das Licht über den ganzen Horizont
sichtbar sein soll, hat zu der bekannten Ausbildung der Gürtellinsen und der um
eine senkrechte Achse sich drehenden Scheinwerfer - Fresnelsche Scheinwerferlinsen
oder Scheinwerferspiegel - geführt, wie sie bei zahlreichen Leuchtfeuern für die
Küstenbefeuerung seit langem bekannt sind.
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Bei den Leuchtfeuern für die Luftfahrt tritt neben der Forderung,
daß das Feuer über den ganzen Horizont sichtbar sein soll, noch die Notwendigkeit
hinzu, daß es auch einen möglichst großen Winkel oberhalb der Horizontalen mit Licht
versorgen soll. Man hat dieser Forderung auf verschiedene Weise z. B. dadurch zu
!erfüllen gesucht, daß man das von dioptrischen Gürtellinsen ausgehende Lichtbündel
durch Senkung der Lichtquelle über die Horizontale gehoben. hat, oder daß man die
Achse von sich drehenden Scheinwerfern nach oben gekippt hat.
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Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß der von der Leuchte :erfaßte
senkrechte W@.nkel verhältnismäßig klein ist und daß entweder die erzielte Lichtstärke
gering oder die Dauer der Lichterscheinung sehr kurz ist. Neben der Lichtstärke
spielt aber die Dauer der Lichterscheinung zur Erzielung einer ausreichenden Tragweite
eine entscheidende Rolle. Es ist bekannt, daß eine gewisse Dauer der Lichterscheinung,
etwa o,5 bis 0,7 Sekunden, notwendig ist, um auf das menschliche Auge denselben
Reiz auszuüben, wie ihn ein dauernd sichtbares Licht von der gleichen Lichtstärke
hervorruft. Wenn die Dauer der Lichterscheinung eines Feuers, wie @es bei den sich
drehenden Scheinwerfern der Fall ist, unter dieses Maß sinkt, so muß die Lichtstärke
sehr stark anwachsen, um noch die gleiche Tragweite wie ein festes Feuer zu erzielen.
Es ist auch nicht ohne weiteres möglich, die Dauer der Lichterscheinung eines sich
drehenden Scheinwerfers durch Verlangsamung der Drehbewegung zu vergrößern, da hierdurch
auch die Wiederkehr der Lichterscheinung unzulässig lang werden würde.
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Eine gewöhnliche Gürtellinse, wie sie in bekannter Weise für Lichtsignalzwecke
verwendet wird, ist in Abb. r dargestellt. Sie besteht aus einem Grundprofil, .das
sich z. B. aus dem dioptrischen Mittelringa, den oberen und unteren dioptrischen
Ringen b und den oberen und unteren katadioptrischen Ringe zusammensetzt und dessen
Brennpunktd allen Ringen gemeinsam ist. Aus diesem Grundprofil entsteht die gewöhnliche
Gürtellinse durch Rotation um die senkrechte
Achse 1-I. Die von
einer im Brennpunkt befindlichen Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen e werden
durch die Linse waagerecht parallel zur Achse II-II abgelenkt.
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Der vorliegende Patentanspruch bezieht sich auf Leuchten für Lichtsign,alzwecke,
insbesondere für Luftfahrtfeuer, die I. ein ringsum sichtbares Licht aussenden,
II. einen genügend großen senkrechten Lichtwinkel erfassen und III. ,eine genügend
lange Lichterscheinung besitzen. Eine solche Leuchte läßt sich aus der in Abb.2
dargestellten besonderen Gürtellinse herstellen. Die Gürtellinse entsteht beispielsweise
aus demselben Grundprofil wie die in Abb. i dargestellte gewöhnliche Gürtellinse
durch Rotation um eine unter dem Winkel
gegen die Senkrechte geneigte Achse (I)-(I). Die von einer im Brennpunkte befindlichen
Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen e' und e" werden durch die Linse einerseits
waagerecht parallel zur Achse Il und anderseits unter den Winkel a gegen die Horizontale
parallel zur Achse II' abgelenkt. Das ringsum aus der Gürtellinse austretende Licht
ändert also seine Richtung zur Waagerechten von o° bis a,° und von a° bis o°.
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Die über 36o° reichende Linse wird durch senkrechte Schnitte in zwei
oder drei oder noch mehr Abschnitte, die einen waagerechten Winkel von i8o° oder
12o° usw. umfassen, zerteilt. Die Abschnitte werden wieder so zu einer Leuchte zusammengesetzt,
daß der Teil des einen Abschnittes, in dem die Strahlen unter o° zur Waagerechten
austreten, neben den Teil eines anderen Abschnittes kommt, in dem die Strahlen unter
a zur Waagerechten austreten. In Abb.3 ist dies für eine aus zwei Abschnitten von
i8o° zusammengesetzte Leuchte angedeutet. Die aus dem Abschnitt i austretenden Lichtstrahlen
verlaufen bei x waagerecht, bei z unter dem Winkel und bei y unter dem Winkel a,
über der
Waagerechten. Die aus dem Abschnitt 2 austretenden Strahlen verlaufen bei x unter
dem Winkel a, bei t unter dem Winkel
über der Waagerechten und bei y waagerecht.
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Wird nun die zusammengesetzte Leuchte um eine Senkrechte durch den
Brennpunkt gedreht, so erblickt ein Beobachter, der sich an einem beliebigen Punkte
innerhalb des Winkels a befindet, beim Vorbeidrehen jedes Abschnittes j edesmal
das volle Licht der Leuchte. Die Zahl der bei einer Umdrehung der Leuchte sichtbaren
Lichterscheinungen ,entspricht der Zahl der Abschnitte, aus denen die Leuchte zusammengesetzt
ist. Die Dauer der Lichterscheinung t hängt ab i. von der Umdrehungszeit T der Leuchte,
2. von der Zahliz dar Abschnitte, in die die Gürtellinse geteilt wurde, 3. von der
Größe des Winkels a und 4. von der durch die Höhe der Lichtquelle und die Größe
der Brennweite gegebenen Eigenstreuung 19 der Leuchte. Macht man z. B. T = 6 Sek.,
n = 2, a= 3o° und (3 = 4°, so» wird
Die Lichterscheinung ist innerhalb des Winkels a -f-
= 30 + 2 = 32° sichtbar.
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Bei eiiler aus drei Abschnitten von je t2o° zusammengesetzten Leuchte,
bei der T = 9 S.ek., n = 3, a = 3 o° und (3 = 4' ist, wird t _-_
._= o,6 Sek.
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Die Lichterscheinung ist in diesem Falle jedoch nur innerhalb des
Winkels
sichtbar. Durch Fortlassen eines oder mehrerer Abschnitte der aus drei oder vier
oder mehr Abschnitten zusammengesetzten Leuchte läßt sich die Regelmäßigkeit der
Lichterscheinung verändern und dadurch .eine bestimmte Kennung für ein bestimmtes
Feuer erzielen. Z. B. wird mit einer aus zwei Abschnitten von 12ö° zusammengesetzten
Leuchte, bei der mit T-6Sek, n-3, a=30°, ß=4°, t-0,4Sek. ist, die Kennung: BLZ GRP
(2) mit folgenden Zeitmaßen erzielt:
| 'Blitz.. . . . . . . . . . . .- o,5 Sek., |
| kurze Pause ..... - 1,6 - |
| Blitz . . . . . . . . . . . . - 0,4 - |
| lange Pause...... - 3,6 - |
| Wiederkehr... - 6,o Sek. |
Die Größe des Winkels a, die Zahl der Abschnitte, die Umdrehungszeit und die Eigenstreuung
der Leuchte wird ebenso wie die Brennweite und Höhe der Linse nach den Forderungen
der Praxis zu bemessen sein.
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Die gleiche Wirkung wie durch die eben beschriebene besondere Gürtellinse
läßt sich auch mit einer gewöhnlichen Gürtellinse erzielen. Kippt man nämlich .eine
solche Gürtellinse um den Winkel
, wie in Abb. 4 angegeben, so werden die von einer im Brennpunkte d der Linse befindlichen
Lichtquelle
ausgehenden Lichtstrahlen auf der einen Seite um den
Winkel
von der Waagerechten nach unten, auf der anderen Seite um den Winkel nach oben abgelenkt.
Verschiebt man jedoch
die Lichtquelle aus dem Brennpunkte d auf der Achse I-1 der Gürtellinse um das M,aß
x = f. tg
nach unten, nach d', so werden die von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen e waagerecht,
die Strahlen e' unter dem Winkel a über der Horizontalen austreten. Auch diese Linse
wird zur Erzielung einer bestimmten Kennung in der beschriebenen Weise in zwei oder
mehrere Abschnitte zerlegt und entsprechend wieder zu ,einer Leuchte zusammengesetzt.
Durch Drehung der Leuchte um die Senkrechte durch d entsteht alsdann dieselbe Lichterscheinung,
wie oben beschrieben.
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Der erstrebte Zweck einer Leuchte mit großem Lichtwinkel und langer
Dauer der Lichterscheinung läßt sich auch auf folgende Weise erreichen. In Abb.
5 ist eine Gürtellinse dargestellt, die .aus dem Grundprofil einer gewöhnlichen
Gürtellinse dadurch gebildet wird, daß sich das Grundprofil auf einer Schraubenlinie
bewegt, deren Achse I-I durch den Brennpunkt geht und deren Ganghöhe in einem bestimmten
Verhältnis zu dem gewünschten Winkel a steht. In dem Beispiel der Abbildung ist
die halbe Ganghöhe x = f # t- a. Die von einer im Brennpunkte d
befindlichen
Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen e werden waagerecht, die Lichtstrahlen e'
unter dem Winkel a über der Waagerechten abgelenkt. Auch mit dieser Linse kann durch
Unterteilung in bestimmte Abschnitte, Zusammenbau der Abschnitte zu einer Leuchte
und Drehung der Leuchte um die Senkrechte I-I die gewünschte Lichterscheinung erzielt
werden.
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An Stelle der oben beschriebenen Gürtellinsen können zur Erzielung
des erstrebten Zweckes auch Spiegel verwendet werden. Diese Spiegel werden aus einem
beliebigen Grundprofil gebildet, das die vom Brennpunkt ausgehenden Lichtstrahlen
zu einem parallelen Strahlenbündel zusammenfaßt und aus dem der Spiegel durch Rotation
um eine Achse durch den Brennpunkt entsteht. In horizontalem Sinne können die Spiegel
nur einen Winkel bis i8o° umfassen, daher ist eine Zerlegung in einzelne Abschnitte
bei ihnen nicht notwendig. In Abb. 6 ist z. B. ein im Grundriß über i8o° sich erstreckender
Spiegel dargestellt, der aus dem parabelförmigen Grundprofila durch Rotation um
die unter dem Winkel
gegen die Senkrechte geneigte Achse (I)-(I) entsteht. Die von einer im Brennpunkte
d befindlichen Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen e werden waagerecht, die Lichtstrahlene'
unter dem Winkel a über die Waagerechte reflektiert. Mit diesem Spiegel kann durch
Unterteilung in bestimmte Abschnitte und Zusammenbau der Abschnitte zu einer Leuchte
und Drehung der Leuchte um eine Senkrechte durch den Brennpunkt die gewünschte Lichterscheinung
erzielt werden.
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Die beabsichtigte Wirkung läßt sich auch durch einen gewöhnlichen
Parabolzylinderspiegel erzielen, der in gleicher Weise wie di.- oben beschriebene
gewöhnliche Gürtellinse um den Winkel
gekippt und dessen Lichtquelle um das Maß x = f # tg
nach unten verschoben wird, wie in Abb.7 angedeutet.
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Endlich erfüllt noch die gestellten Anforderungen ein Spiegel, der
aus dem Grundprofil dadurch entsteht, daß sich das Grundprofil wie bei der oben
beschriebenen besonderen Gürtellinie auf einer Schraubenlinie bewegt, deren senkrechte
Achse durch den Brennpunkt geht und deren Ganghöhe in einem bestimmten Verhältnis
zur gewünschten Größe des Winkels a steht, wie in Abb. 8 angedeutet.