DE590998C

DE590998C - Arrangement for determining the direction of movement on aircraft

Info

Publication number: DE590998C
Application number: DES85234D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1928-04-20
Filing date: 1928-04-20
Publication date: 1934-01-15

Description

Anordnung zur Bestimmung der Bewegungsrichtung auf Luftfahrzeugen Auf Luftfahrzeugen ist bekanntlich nicht nur die Bestimmung des Standortes, sondern. sogar die Bestimmung der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges schwierig, wenn die Sicht durch Dunkelheit oder Nebel erschwert ist. Der Kompaß nützt in diesen Fällen wenig oder nichts, weil sich der zur Nordsüdrichtung seitliche Abtrieb durch Luftströmungen entweder überhaupt nicht oder nur ungenau feststellen läßt.Arrangement for determining the direction of movement on aircraft As is well known, aircraft are not only used to determine the location, but also. even determining the direction of movement of the vehicle difficult when visibility is made difficult by darkness or fog. The compass is of little use in these cases or nothing, because the lateral downforce to the north-south direction is caused by air currents either not at all or only imprecisely.

Es sind nun bereits verschiedene Möglichkeiten bekanntgeworden, um den jeweiligen Standort oder, was an sich wichtiger ist, die Bewegungsrichtung eines Luftfahrzeuges mit Hilfe elektrischer Wellen festzustellen. Die Erfindung besteht in einer Anordnung, mit der diese Feststellung unmittelbar auf dem Fahrzeug selbst und ohne Verkehr mit Stationen auf dem Erdboden erfolgen kann.Various possibilities have now become known in order to the respective location or, what is more important in itself, the direction of movement of a Determine the aircraft with the help of electrical waves. The invention exists in an arrangement with which this determination directly on the vehicle itself and can take place without traffic with stations on the ground.

Eine unter dem Namen eines Richtungsfinders für Flugzeuge bereits bekannte Anordnung.dieser Art weist zwei auf dem Flugzeug mit ihren Windungsebenen symmetrisch zu seiner Längsachse, und zwar am besten unter 45', angeordnete Rahmenantennen auf, die mit einem Umschalter verbunden sind, der einen unmittelbaren Vergleich der Empfangsintensitäten beider Rahmenantennen, ähnlich wie bei einem Flimmerphotometer, ermöglicht. Bei gleicher Lautstärke des Empfanges in einem mit dem Umschalter verbundenen Telephon bewegt sich das Flugzeug genau in der Richtung auf diejenige Sendestation zu, deren Wellen empfangen werden, während bei einem Lautstärkenunterschied die Bewegungsrichtung mit der Richtung der Sendestation nicht übereinstimmt. Dieser mit Intensitätsdifferenzen arbeitende Richtungsfinder ist in seiner Wirkungsweise nahezu unabhängig von der Wellenlänge, auf der die jeweils angepeilte Sendestation arbeitet.One under the name of a direction finder for aircraft already Known arrangement of this type has two on the aircraft with their winding planes loop antennas arranged symmetrically to its longitudinal axis, preferably at 45 ' that are connected to a toggle switch that provides an immediate comparison the reception intensities of both loop antennas, similar to a flicker photometer, enables. With the same volume of reception in one connected to the switch Telephone moves the aircraft exactly in the direction of that transmitting station whose waves are received, while if there is a volume difference the Direction of movement does not match the direction of the transmitting station. This Direction finders working with intensity differences is in its mode of action almost independent of the wavelength on which the respective target station is located is working.

Die Peilanordnung gemäß der Erfindung ist demgegenüber auf dem Prinzip des Ausgleichs der PhasendifferInz gleich großer Wellenenergien, die mittels einer aus mindestens zwei Antennen gebildeten und auf dem Luftfahrzeug senkrecht zu der in der normalen Bewegungsrichtung des Fahrzeuges liegenden Achse angeordneten Antennenbasis empfangen werden, und auf der Verwendung solcher von einem festen Punkt auf der Erde ausgesandter elektrischer Wellen aufgebaut, deren Länge nicht beliebig ist, sondern in der Größenordnung des auf den Fahrzeugen möglichen räumlichen Abstandes der Antennen liegt. Der Phasenausgleich erfolgt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch Eindrehen des Fahrzeuges in die gewünschte Bewegungsrichtung oder bei beweglicher Anordnung der Antennenbasis auf dem Fahrzeug durch Eindrehen der Antennenbasis in eine Lage senkrecht zur gewünschten Bewegungsrichtung.In contrast, the direction finding arrangement according to the invention is based on the principle the compensation of the phase difference of equally large wave energies, which by means of a formed from at least two antennas and placed on the aircraft perpendicular to the Antenna base arranged in the normal direction of movement of the vehicle be received, and on the use of such from a fixed point on the Earth of emitted electric waves, the length of which is not arbitrary, but in the order of magnitude of the spatial distance possible on the vehicles the antennae. The phase compensation takes place according to a further feature of the Invention by turning the vehicle in the desired direction of movement or in the case of a movable arrangement of the antenna base on the vehicle by turning in the Place the antenna base in a position perpendicular to the desired direction of movement.

Es handelt sich bei der Erfindung demnach um solche Antennen, die unabhängig von der Lage des Luftfahrzeuges im Raum -stets untereinander praktisch gleiche Energieintensitäten aufnehmen, also z. B. um Rahmenantennen in solcher Anordnung, daß ihre Windungsebenen untereinander parallel sind und senkrecht zur Antennenbasis stehen, oder um einfache Linearantennen. Im übrigen hat man in der Wahl der Antennenanordnung ziemlich freie Hand. Wesentlich ist nur, daß die Antennenanordnung eine solche Gestaltung, Längenbemessung und Schaltung erhält, daß die in ihr je nach ihrer Lage im Raum bzw. Strahlungsfeld hervorgerufenen Schwingungen bzxv. hochfrequenten Ströme gleicher Intensität, aber verschiedener Phase sich aufheben, verstärken oder schwächen und das verwendete Anzeigegerät in entsprechender Weise steuern.The invention therefore concerns antennas that regardless of the position of the aircraft in space - always practical with each other absorb the same energy intensities, e.g. B. loop antennas in such an arrangement that their winding planes are mutually parallel and perpendicular to the antenna base, or around simple linear antennas. Incidentally, in the choice of antenna arrangement is fairly free. It is only essential that the Antenna arrangement receives such a design, length measurement and circuit, that the vibrations caused in it depending on its position in space or radiation field bzxv. high-frequency currents of the same intensity but different phases cancel each other out, strengthen or weaken and the display device used in a corresponding manner steer.

Die Tatsache, daß Antennen in einem Abstand voneinander, der gleich oder ungefähr gleich der halben Wellenlänge der verwendeten elektrischen Strahlung ist, eine optimale Richtwirkung besitzen, ist zwar an sich seit langem bekannt, aber bisher weder zur Bestimmung der Bewegungsrichtung von Luftfahrzeugen noch überhaupt mittels Antennen ausgenutzt worden, deren Lage während der Peilung verändert werden kann. Die ein wesentliches Merkmal der Erfindung bildende Verwendung von Wellenlängen in der Größenordnung des auf Luftfahrzeugen möglichen Antennenabstandes, die also entsprechend der üblichen Bauart der Luftfahrzeuge zwischen 5 und 30 m, mit Rücksicht auf Großflugzeuge aber auch bis zu zoo m betragen können, bewirkt eine derartige Peilgenauigkeit, daß komplizierte Empfangsvorrichtungen erspart werden können und die Peilung ohne Mehrdeutigkeit in einfacher Weise mittels Verdrehen des Luftfahrzeuges oder der Antennenbasis mit außerordentlicher Genauigkeit vorgenommen werden kann. Durch die Verdrehung des Fahrzeuges oder der Antennenbasis werden auch die.bekanntlich sehr komplizierten Phasenkompensatoren eingespart, mit denen man bei Peilversuchen auf dem festen Lande mit unbeweglichen Antennen arbeiten mußte.The fact that antennas have an optimal directional effect at a distance equal to or approximately equal to half the wavelength of the electrical radiation used has been known per se for a long time, but so far neither for determining the direction of movement of aircraft nor at all by means of antennas have been exploited, the position of which can be changed during the bearing. The use of wavelengths in the order of magnitude of the antenna spacing possible on aircraft, which is an essential feature of the invention, which can be between 5 and 30 m, but also up to zoo m with regard to large aircraft, according to the usual design of the aircraft, results in such a bearing accuracy that complicated receiving devices can be saved and the bearing can be carried out without ambiguity in a simple manner by rotating the aircraft or the antenna base with extraordinary accuracy. By rotating the vehicle or the antenna base, the known, very complicated phase compensators are saved, with which one had to work with immobile antennas when trying to find bearings on land.

Die Vorteile der Anordnung gemäß der Erfindung gegenüber demr bereits bekannten, mit einem Intensitätsvergleich arbeitenden Richtungsfinder bestehen einmal darin, daß bei subjektiver, mit Hilfe des menschlichen Ohres durchgeführter Peilung eine wesentlich höhere Peilgenauigkeit erreicht werden kann, was damit zusammenhängt, daß die bei einem Vergleich der in Schallintensitäten umgesetzten Empfangsintensitäten nach der Flimmermethode günstigstenfalls erzielbare Genauigkeit etwa zo °jo beträgt, während bei der erfindungsgemäß verwendeten Kompensation untereinander gleich großer und nur in der Phase verschiedener Intensitäten das absolute Verschwinden eines Tones oder überschreiten eines Tonmaximums mit einer bekanntermaßen wesentlich größeren Genauigkeit beobachtet werden kann. Andererseits benötigt das Phasenausgleichsverfahren keine feste Kompensationsgröße wie sie beim Intensitätenvergleichsverfahren benötigt wird. Bei objektiver Peilung mit Hilfe von Anzeigeinstrumenten ist man finit Rücksicht darauf, daß die Intensität eine quadratische Größe ist, bei dem bekannten Richtungsfinder darauf angewiesen, die zu vergleichenden Intensitäten erst getrennt mit Hilfe zweier selbständiger Verstärker zu verstärken, dann gleichzurichten und einem Meßinstrument zuzuführen, wohingegen man wegen der Linearität von Phasendifferenzen bei der Anordnung gemäß der Erfindung mit einem einzigen Verstärker auskommt.The advantages of the arrangement according to the invention over demr already known direction finders working with an intensity comparison exist once in the fact that with a subjective bearing carried out with the help of the human ear a significantly higher bearing accuracy can be achieved, which is related to that the received intensities converted into sound intensities in a comparison the best possible accuracy using the flicker method is about zo ° jo, while the compensation used according to the invention is equal to one another and only in the phase of different intensities does the absolute disappearance of one Tones or exceeding a tone maximum with a known much larger one Accuracy can be observed. On the other hand, the phase balancing procedure needs no fixed compensation quantity as required in the intensity comparison method will. In the case of objective bearing with the help of display instruments, one is finite consideration on the fact that the intensity is a square size in the known direction finder dependent on the intensities to be compared only separated with the help of two Standalone amplifier to amplify, then rectify and a measuring instrument feed, whereas because of the linearity of phase differences in the arrangement according to the invention with a single amplifier.

Der auf dem Luftfahrzeug selbst angeordnete Teil der Peilanordnung gemäß der Erfindung weist außer der Antennenbasis solche Empfangsvorrichtungen auf, die den Phasenausgleich der in den Antennen aufgenommenen Wellenenergie anzuzeigen gestatten. Diese Einrichtungen können in der Hinsicht beliebig ausgebildet sein, daß die in ihnen hervorgerufenen Wirkungen sich nach der Lage des Fahrzeuges zur anzupeilenden Senderichtung verstärken, schwächen oder aufheben, wobei jedoch am besten mit einer Minimummethode gearbeitet werden kann. Mit besonderem Vorteil lassen sich Röhrengeräts verwenden, z. B. in der Weise, daß die beiden Antennen der Antennenbasis gemeinsam, zweckmäßig in Hintereinanderschaltung, auf das Gitter der Eingangsröhre einer Verstärkereinrichtung einwirken. Die unter der Einwirkung der beiden Antennen hervorgerufene Anodenst`romänderung bzw. das Eintreten der Phasengleichheit kann dann durch ein Meßinstrument oder einen Telephonhörer kenntlich gemacht werden. Wenn Telephonhörer als Anzeigeinstrumente verwendet werden, kann man auch die Interferenzmethode anwenden.The part of the bearing arrangement that is arranged on the aircraft itself according to the invention, in addition to the antenna base, such receiving devices which indicate the phase balance of the wave energy received in the antennas allow. These facilities can be designed in any way, that the effects caused in them depend on the position of the vehicle reinforce, weaken or cancel the transmission direction to be targeted, but with am can best be worked with a minimum method. Let with special advantage use a tube device, e.g. B. in such a way that the two antennas of the antenna base together, expediently in series, on the grid of the input tube act on an amplifier device. The under the action of the two antennas caused anode current change or the occurrence of phase equality can then be identified by a measuring instrument or a telephone receiver. If telephone handsets are used as display instruments, one can also use the interference method use.

Für den Zweck der Erfindung genügt die Aussendung ungedämpfter elektrischer Wellen, ohne daß diese in bestimmter Weise durch Töne oder- Morsezeichen verändert werden, was sogar aus dem Grunde zweckmäßig ist, daß auf diese Weise keine Störung anderer Sender mit benachbarten Wellenlängen eintritt. Im allgemeinen liegen die gemäß der Erfindung zur Verwendung kommenden Wellenlängen außerhalb der im normalen Funkverkehr verwendeten Wellenlängenbereiche. Andererseits kann man natürlich 'den vom Erdsender ausgesandten Wellen auch besondere Schwingungen über- oder einlagern, z. B. Töne bestimmter Höhe oder 'Morsezeichen, die auf dem Luftfahrzeug unter Benutzung des zu der Peilanordnung gehörigen Gerätes und eines besonders an ihn angeschlossenen Telephonhörers empfangen werden.For the purpose of the invention, it is sufficient to transmit undamped electrical signals Waves without changing them in a certain way through tones or Morse code become, which is expedient even for the reason that in this way no disturbance another transmitter with adjacent wavelengths enters. In general, the According to the invention coming to use wavelengths outside the normal Radio traffic used wavelength ranges. On the other hand, of course, you can waves emitted by the earth transmitter also superimpose or incorporate special vibrations, z. B. Tones of certain altitude or Morse code, which are on the aircraft under Use of the device belonging to the direction finding arrangement and one especially for him connected telephone handset are received.

Die die Peilanordnung gemäß der Erfindung auszeichnende Leichtigkeit und Genauigkeit der Bedienung ist für alle Luftfahrzeuge, insbesondere aber für Flugzeuge und unter diesen wieder für Kleinflugzeuge, Sportflugzeuge u. dgl., von Vorteil, da die Aufmerksamkeit des Fahrzeugführers nur in sehr geringem Maße in Anspruch genommen wird, was besonders bei 1,Tacht- oder i\ ebelflügen in stürmischem und insbesondere böigem Wetter von entscheidender Bedeutung ist.The lightness that characterizes the direction finding arrangement according to the invention and accuracy of operation is common to all aircraft, but especially to Airplanes and among these again for small aircraft, sport aircraft and the like Advantage because the driver's attention is only very limited A claim is made, which is especially true for 1, Tacht or I \ ebelflügen in stormy and especially gusty weather is vital.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for determining the direction of movement on aircraft, characterized in that one of at least two Antennas formed and placed on the aircraft perpendicular to that in the normal direction of movement of the vehicle lying axis arranged antenna base of the same size and of one fixed point on the earth with one in the order of magnitude of that on the vehicles possible spatial distance of the antennas lying wavelength emitted wave energies are received and their phase difference by turning the vehicle into the desired direction of movement or with a movable arrangement of the antenna base the vehicle by turning the antenna base into a position perpendicular to the desired position Direction of movement balanced. will.

2. Arrangement according to claim i, characterized by two together on the grille of the input tube of an amplifier device acting antennas.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the change in anode current or the occurrence of phase equality by a measuring instrument or a telephone receiver is identified. q .. arrangement according to claim i, `characterized by an antenna arrangement of this type, length measurement and circuit that the vibrations caused in it depending on its position in space or high-frequency currents of different phases cancel, strengthen or weaken each other and control a display device in a corresponding manner.