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Verfahren zur Peilung von Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Peilung von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen,
durch Eigenpeilung mittels Schallmessung bzw. Schallbeobachtung.
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Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen gleichzeitig von drei
getrennten ortfesten Stellen Zeichen durch Wellen von einander verschiedener Schwingungszahl
abgegeben und auf dem Fahrzeug empfangen werden. Bei diesen Verfahren war es bisher
nötig, die Zeitdauer zwischen dem: Eintreffen mehrerer Zeichen am peilenden Fahrzeug
genau zu messen und durch mehr oder minder umständliche Rechnungen aus diesen Zeittnessungen
den Standort zu errechnen. Sowohl infolge der verhältnismäßig großen Apparatur zur
genauen Zeitbestimmung wie infolge der langen Dauer, die die Rechnung erfordert,
sind die bisher bekannten Verfahren nicht für alle Zwecke, insbesondere nicht für
Luftfahrzeuge anwendbar.
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Das Verfahren der Erfindung bezweckt, in möglichst einfacher Weise
und mit einfachsten Mitteln zum wenigsten die ungefähre Richtung nach dem Mittelpunkt
der durch die Schallsender umgrenzten Fläche anpeilen zu können, ohne daß irgendwelche
Rechnungen erforderlich werden. Es bezweckt ferner unter Verwendung nur einer Dreizeigerstoppuhr
bekannter Bauart als zusätzliches Instrument feststellen zu können, ob sich das
Fahrzeug außerhalb oder innerhalb bzw. bei Luftfahrzeugen oberhalb der von den Sendestellen
umgrenzten Fläche befindet.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß aus der Ankunftreihenfolge
dreier von den .Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks gesendeten Zeichen am Fahrzeug
derjenige Kreisausschnitt von nicht mehr als 6o° des Umkreises der drei Sendestellen,
in dem sich der Empfänger befindet, ermittelt wird. Die dazu erforderliche Vorrichtung
am Sendeort, und auch dies ist Gegenstand der Erfindung, wird aus drei an den Spitzen
eines gleichseitigen Dreiecks angeordneten Sendestellen gebildet. Das Zifferblatt
der an sich bekannten D'reizeigerstoppuhr erhält zur Verwendung auf dem zu messenden
Fahrzeug Maximalmarken für Zeitunterschiede und zweckmäßig für die Verwendung auf
Luftfahrzeugen solche Marken, die angeben, welche Laufzeitunterschiede der einzelnen
Schallstrecken nicht überschritten werden
dürfen, um die Gewähr
zu haben, daß das messende Luftfahrzeug sich oberhalb einer bestimmten umgrenzten
Erdfläche befindet.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachstehend beispielsweise
erläutert, und zwar ist Abb. i Schema der Anordnung der Sendestellen, Abb.2 das
Zifferblatt einer Dreizeigerstoppuhr mit der Markeneinteilung nach der Erfindung,
Abb. 3 dasselbe, bei dem jedoch die Stoppuhr eine Auslösestelle und drei Anhaltestellen
hat.
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In Abb. i ist die Begrenzungslinie eines Flugplatzes L eingezeichnet.
Innerhalb dieser Linie liegen die Punkte H, T, M, «-elche ein gleichseitiges
Dreieck bilden und auf denen Pöller aufgestellt sind. Diese Pöller können von einer
Zentralstelle aus durch elektrische Zündung gleichzeitig abgefeuert werden. Jeder
Pöller hat eine von den anderen deutlich unterscheidbare Klangfarbe, und zwar derart,
daß der bei H aufgestellte ein schrilles Geräusch, der bei !11 aufgestellte ein
mittleres und der bei T befindliche ein tiefes dumpfes Geräusch hervorruft. Es sei
nun angenommen, daß ein Flugzeug mit Funkseide- und Empfangseinrichtung bei dichtem
Bodennebel durch Funkpeilung und sonstige Navigationsmittel in die Nähe des Flug
platzes L gelangt ist, aber mangels Sicht die genaue Lage des Flugplatzes nicht
feststellen kann. Es fordert nun beim Flugplatz die Abgäbe der Orientierungsschüsse
mittels Funkspruchs an. Vom Flugplatz aus wird gleichzeitig mit dem Abschuß ein
Radiosignal gegeben, worauf der Flugzeugführer für einige Sekunden den Motor abzustellen
hat, damit die Detonationen gehört werden können. In dem in Abb. i dargestellten
Falle wird das Flugzeug im Punkte F die Aufeinanderfolge der Schüsse in der Reihenfolge
»Tief, Hoch, Mittel« (T, H, M) hören, wobei T und H knapp aufeinanderfolgen,
während M in einem größeren Intervall folgt. Aus Abb. i ist ohne weiteres ersichtlich,
daß damit schon die beiläufige Lage des Flugzeuges relativ zum Landungsplatz bestimmt
ist. Wenn noch der Zeitabstand zwischen Funkaviso mit Hilfe einer Stoppuhr oder
in der in Abb.2 dargestellten tiefer stehend beschriebenen Vorrichtung -gemessen
wird, ist auch eine Distanzmessung möglich. Das Flugzeug befindet sich in der ;Nähe
der Symmetrieebene SI und ist daher gegen die Symmetrieebene einzusteuern. Die nächsten
Detonationen hört der Beobachter im Punkt y der Flugbahn, und zwar jetzt in der
Reihenfolge H, T, M. H und T folgen ganz knapp aufeinander; er weiß
daher, daß er dme Symmetrieebene etwas überflogen hat. Auf die geschilderte Weise
ist es möglich, genau in ,die Symmetrieebene einzusteuern; das Kriterium dafür,
daß das Flugzeug sich in der Symmetrieebene bewegt, ist :die Beobachtung, daß die
.Schüsse H und T gleichzeitig gehört werden bzw. anstatt drei nur
zwei Detonationen wahrnehmbar sind.
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Der mögliche Genauigkeitsgrad geht daraus hervor, ' daß Zeitintervalle
von o,i Se-Icunde vom Ohre noch leicht unterschieden werden, was, in Schallwegen
ausgedrückt, etwa 33m entspricht. Wenn das Flugzeug, das nunmehr längs der Symmetrieebene
dem Landungsplatz zufliegt, die Grenze :des Flugfeldes überflogen hat, werden die
Schallintervalle immer kleiner und werden über Punkt Z der Projektion der Schnittlinien
der Symmetrieebenen gleich Null.
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Es sei angenommen, das Flugzeug befinde sich in iooo m Höhe über dem
Gelände und geht nun in Spiralen im Gleitflug nieder, was noch immer einige Minuten
dauert. Während dieser Zeit werden weitere Orientierungsschüsse abgegeben, und es
ist nunmehr Sache,des Beobachters, durch Messung der Zeitintervalle festzustellen,
ob er nicht über den vorbereiteten Landungsplatz hinausfliegt. Für diesen Zweck
dient eine in Abb. 2 in einem Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung.
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Dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Annahme zugrunde gelegt,
daß sich die Punkte H, T, M innerhalb des Flugplatzes befinden. - Als Kriterium;
ob das Flugzeug sich im Raume über dem Flugplatz befindet, gilt die Feststellung,
daß eine gewisse Zeitdifferenz nicht überschritten wird. Allgemein gilt, daß diese
Zeitdifferenz kleiner sein muß als die kleinste Zeitdifferenz, welche außerhalb
des Flugplatzes möglich ist. Diese zulässige Zeitdifferenz zwischen zwei Abschüssen
soll in der Folge als kritische Zeitdifferenz bezeichnet werden. Wenn die Entfernungen
der Punkte H, T, M gegeben sind, so ist die kritische Zeitdifferenz als Funktion
der Seitenlänge und der Bodendistanz gegeben. Für die Bodendistanz Null ist die
kritische Zeitdifferenz
wobei K die kritische Zeitdifferenz in Sekunden und A die Seitenlänge des gleichseitigen
Dreiecks H, T, M in Metern bedeutet.
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Zur Durchführung der oben beschriebenen Messungen dient die in Abb.2
dargestellte Vorrichtung. Diese besteht im wesentlichen aus einer Stoppuhr mit drei
Zeigern a, b, c,
welche in der Nullage übereinanderliegen. Durch einen Druck
auf den Taster d werden
alle Zeiger gleichzeitig in Bewegung gesetzt,
durch einen zweiten Druck wird Zeiger a stillgesetzt, eine dritte Schaltung arretiert
Zeiger b, eine vierte Zeiger c. Durch einen fünften Druck werden alle drei Zeiger
a., b, c
in die Nullage zurückgebracht. Die Vorrichtung besitzt ein Zifferblatt,
welches außer der normalen Sekundenteilung eine weitere Teilung der Schallwege in
Meter trägt. Außerdein sind am Zifferblatt Striche e,-e,, angebracht, welche die
maimal zulässige Zeitdifferenz zwischen zwei Detonationen angeben, bei welcher sich
das Flugzeug noch im Raume über dem Landungsplatz befindet. Da diese maximalen Zeitdifferenzen
für verschiedene Höhenlagen verschieden sind, für jede Höhe jedoch eine genau bestimmbare
Größe haben, sind die Striche ei e, z. B. mit Höhenbezifferung von
Zoo zu Zoo in versehen. Die in Abb. 2 dargestellte Vorrichtung wird nun zur Navigation
in folgender Weise benutzt r. Solange das Flugzeug sich außerhalb des Bereiches
des Landungsplatzes befindet, dient die Vorrichtung als Distanzmeßgerät, in dem
die Zeitdifferenzen zwischen Funkaviso und Gehörsempfindung abgestoppt werden.
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2. Für die Navigation des Flugzeuges über dem Landungsgelände wird
die Vorrichtung derart benutzt, daß nur die Zeitdifferenzen H, M, T gestoppt
werden, nicht aber das Funkaviso. Das Kriterium, daß sieh das Flugzeug über dein
Landungsplatz befindet, ist dadurch gegeben, daß der Zeiger b sich vor demjenigen
der Striche e,-e" befindet, welcher der augenblicklichen Höhenlage entspricht. Der
Zeiger c wird bei dieser Messung nicht abgestoppt, sondern läuft weiter. Es ist
auf die beschriebene Weise möglich, durch einen Blick auf Höhenmesser und Stoppuhr
augenblicklich festzustellen, ob die Flugbahn richtig über dem Landungsplatz liegt.
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Der Schallempfang kann jedoch auch vom Motorgeriinsch unabhängig gemacht
werden. Dies wird erreicht, wenn man Schallfrequenzen verwendet, welche außerhalb
des Bereiches jener Schallfrequenzen liegen, die für das menschliche Ohr hörbar
sind. Man verwendet also elastische Schwingungen, nämlich die sogenannten ultrasonoren
Schwingungen.
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Diese ultrasonoren Schwingungen können z. B. nach Langevin-Chilowskv
mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts erzeugt werden. Es wird hierbei an die Belege
eines Kondensators eine Wechselspannung z. B. von sehr hoher Periodenzahl angelegt.
Das Dielektrikum dieses Kondensators wird von einer Quarzplatte gebildet, welche
sich infolge ihrer piezoelektrischen Eigenschaften unter dem Einfluß des Wechselfeldes
ausdehnt und zusammenzieht. Dies geschieht im Rhythmus der angelegten Wechselspannung.
Die Quarzplatte gerät in elastische ultrasonore Schwingungen, welche sich den Kondensatorbelegen
und der umgehenden Luft mitteilen. Um die Intensität dieser Schwingungen ausreichend
zu steigern, bringt L a n g e v i n die ganze Anordnung in- mechanische und elastische
Resonanz. Durch elektrische Kontaktapparate können solche kurze ultrasonore - Signale
in regelmäßigen Zeitintervallen automatisch ausgesendet werden. Da der piezoelektrische
Effekt beim Quarz umkehrbar ist, -kann man diese Anordnung auch als Empfänger benutzen
und ankommende elastische Schwingungen in elektrische Energie umsetzen. Diese elektrische
Energie kann mit den aus der Radiotechnik bekannten Mitteln verstärkt und zur Auslösung
von optischen oder akustischen Signalen benutzt werden. Sie kann u. a. zum Ingangsetzen
und Stillsetzen einer Stoppuhr verwendet werden, «-elche im folgenden an einem Ausführungsbeispiel
erläutert wird.
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In Abb.3 ist eine Stoppuhr-mit drei Zeigern a, b, c dargestellt,
welche dasselbe Zifferblatt trägt wie gemäß Abb. 2. In diesem Falle sind jedoch
eine Auslösestelle d und drei Anhaltestellen a,, b,, c, vorgesehen. Durch Betätigung
der Auslösestelle d werden sämtliche Zeiger a, b, c in Bewegung gesetzt.
Zur Auslösung derselben wird eine geeignete Apparatur verwendet, welche durch das
gleichzeitig mit den ultrasonoren Schwingungen abgegebene Funkaviso in Tätigkeit
gesetzt wird.
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Die Anhaltestellen a,, b,, c, werden in der Reihenfolge des Eintreffens
der ultrasonoren Schwingungen betätigt. Da die Stoppuhr eine Einteilung in Schallwegen
und die Höhenzeichen ei ei; besitzt, können alle dort angeführten Schlüsse auf die
relative Lage des Flugzeuges zu den Schallerregerpunkten gezogen werden. Der Unterschied
besteht darin, daß gemäß dieser Ausführungsform die Betätigung selbsttätig und dementsprechend
genauer ist, da sie unabhängig von der subjektiven Reaktionsgeschwindigkeit des
Führers ist.