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System zur Leitung von Flugzeugen längs einer Linie Es ist bekannt,
zur Leitung von See- und Luftfahrzeugen von einer bestimmten Stelle aus zwei elektromagnetische
Strahlungen mit verschiedenen räumlichen Verteilungen zu emittieren, derart, daß
der geometrische Ort aller Punkte im Raum, wo der Empfang der beiden Strahlungen
gleich stark ist, eine Leitungszone für die Fahrzeuge bildet. Hierbei werden den
beiden Strahlungen verschiedene Kennungen, z. B. verschiedene Morsezeichen oder
Modulierungen, zugeordnet, so daB der Fahrzeugpilot durch Vergleich der Empfangsstärken
mit verschiedenen Kennungen mittels eines akustischen oder optischen Indikators
feststellen kann, ob er sich rechts oder links von der Leitungszone befindet. Diese
(sogenannte Scheller-Kiebitzsche) Leitungsmethode reicht aber nicht aus, um ein
in drei Raumdimensionen bewegliches Fahrzeug, also Flugzeug, längs einer bestimmten
Linie zu leiten; andererseits ist es oft erwünscht, über eine solche Leitungslinie
zu verfügen, z. B. über eine zum Landungsplatz unter einem sehr kleinen Winkel geneigte
Linie, die als Landungsweg dienen. kann. .
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Nach der Erfindung kann man eine im Raum unter einem beliebigen Winkel
orientierte Leitungslinie dadurch festlegen, daB mehr als zwei angenähert von einem
Punkte ausgehende Strahlungssektoren mit gleicher Wellenlänge gebildet werden, die
durch verschiedene Kennungen unterscheidbar sind und in ihrer gemeinschaftlichen
Überdeckungszone als Leitungslinie den Ort der Punkte definieren, wo alle Strahlungssektoren
oder je zwei Sektoren innerhalb je eines Paares gleiche Empfangsstärke ergeben.
Man kann z. B. (s. Abb. r) durch zwei vertikale Rahmenstrahler, deren Ebenen sich
längs der Vertikalen a-b kreuzen, in bekannter Weise eine vertikale Leitungsebene
c als Ebene der gleichen Empfangsstärke der beiden Rahmenstrahlungen festlegen und
in ähnlicher Weise durch zwei weitere Rahmenstrahler, die sich längs der horizontalen
Linie a-d kreuzen, eine zweite, gegen. die Horizontalebene e um einen Winkel a geneigte
Leitungsebene f als Ort der gleichen Empfänge dieses zweiten Strahlungspaares erzeugen.
Die beiden. Leitungsebenen c und f schneiden sich in einer Linie G, die als Leitungslinie
dienen kann. Zur Kontrolle der Abweichung des Flugzeuges von dieser Leitungslinie
kann man beim Empfänger desselben zwei an sich bekannte optische Indikatoren vorsehen.
Moduliert man z. B. die Strahlungen, welche die Leitungsebene c ergeben, mit zwei
Niederfrequenzen n, und WC, so kann man am Ausgang des Empfängers die Energien,
die den beiden Modulierungen entsprechen, durch Verwendung von geeignet abgestimmten
Filtern auseinandertrennen und dann entweder auf ein Wechselstrominstrument oder
nach Gleichrichtung auf ein Gleichstrominstrument differentiell einwirken lassen,
derart, daß bei Gleichheit der beiden Empfangsenergien, d. h. wenn das
Flugzeug
sich in der Leitungsebene befindet, der Indikatorzeiger in seiner Mittelstellung
verbleibt und bei Abweichung des Flugzeuges nach links bzw. nach rechts von dieser
Ebene einen entsprechenden Ausschlag nach links bzw. nach rechts macht. In ähnlicherWeisekann
man der Leitungsebene feinen zweiten, durch Energien mit Modulierungsfrequenzen
nf bzw. n 'f differentiell gesteuerten Indikator zuordnen, am besten mit einem über
einer vertikalen Skala beweglichen Zeiger, dessen Ausschläge von der Mittellage
nach oben oder nach unten anzeigen, daß das Flugzeug sich über oder unter der Leitungsebene
f befindet.
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Natürlich kann man statt der Rahmenstrahler auch andere Strahler mit
mehr ausgeprägter Richtwirkung, z. B. Dipole mit parabolischen Spiegln oder andere
bekannte Strahler mit scharfer Bündelung, verwenden. Wesentlich ist nur, daß alle
Strahlungsbündel derart sind, daß sie alle oder daß je zwei von ihnen innerhalb
je eines Paares die gleichen Empfangsstärken auf der Leitungslinie ergeben.
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Auch kann man die Strahlungssektoren statt durch verschiedeneModulierungen
in bekannter Weise durch verschiedene Morsezeichen voneinander unterschiedlich machen.
Es sei z. B. angenommen (s. Abb. 2), daß zwei Strahlungen s1 und s2 eine Leitungsebene
c ergeben, die in der Abb. 2 durch die Schnittlinie dieser Ebene mit der normal
zur Strahlenfortpflanzungsrichtung stehenden Zeichnungsebene repräsentiert ist,
und daß die beiden anderen Strahlungen s3 und s4 die andere durch die Schnittlinie
f mit der Zeichnungsebene repräsentierte Leitungsebene erzeugen und daß die vier
Strahlungen mittels einer in der Abb. 2 in Abwicklung dargestellten rotierenden
Schaltwalze getastet werden, und zwar die Strahlungen s1, s2, SS, s4 mittels der
zugehörigen Segmentreihen t bzw. 2 bzw. 3 bzw. q.. Dann ist die Reihenfolge und
die Dauer der einzelnen Signale verschiedener Strahlungen durch die Länge und die
Anordnung der Kontaktsegmente eindeutig festgelegt. Befindet sich das Flugzeug seitwärts
von der Leitlinie G im Raumquadranten r, 3, so sind die Zeichen der Strahlungen
r und 3 mehr hörbar als die anderen, und es ist das aus dem Zusammenwirken der Segmente
r und 3 entstehende resultierende, in der Abb. 2 im Ouadranten r, 3 dargestellte
Morsesignal besonders stark hörbar. In ähnlicher Weise werden die übrigen Quadranten
r, ¢ bzw. 2, q. bzw. 2, 3 durch besonders scharfes Hervortreten der in der Abb.2
in diesen OOuadranten eingezeichneten, sich aus dem Zusammenwirken der zugehörigen
Segmente ergebenden resultierenden Signale gekennzeichnet. Auf diese Weise kann
der Pilot erkennen, in -welchem Ouadranten er sich befindet. Ist er dagegen in der
Leitlinie G, so -werden die Signalkennzeichnen aller vier Strahlungen gleich stark
empfangen, so daß jetzt die sich aus dem Zusammenwirken aller Segmentreihen der
Schaltwalze ergebende resultierende, in der Abb. 2b dargestellte ununterbrochene
Signalreihe entsteht.
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Wenn als Kennung der einzelnen Strahlungssektoren ihre Modulierung
dient, so kann man auch mit Vorteil von einer optischen Indizierungsmethode Gebrauch
machen, bei der die den verschiedenen Modulierungen entsprechenden, am Ausgang des
Empfängers erscheinenden Energien auseinandergetrennt und verschiedenen Lampen zugeführt
werden, die im Kreise so angeordnet sind, daß sie die räumliche Verteilung der verschiedenen
Strahlungssektoren repräsentieren, so daß die gleiche Helligkeit aller Lampen anzeigt,
daß das Flugzeug sich auf der Leitlinie befindet, und bei der ungleichen Helligkeit
die am hellsten leuchtende Lampe angibt, von welchem Strahlungsbündel die Empfangsantenne
am meisten bestrahlt wird. Diese optische Erkennungsmethode wird später bei der
Erläuterung eines anderen Ausführungsbeispiels, bei dem verschiedene Sektorstrahlungen
durch das Schwenken eines Strahlenbündels erzeugt werden, ausführlicher beschrieben.
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Es ist nicht unbedingt notwendig, die verschiedenen Strahlungssektoren
durch entsprechende Anzahl von im Raume fest orientierten, diese Sektoren ausfüllenden
selbständigen Strahlungen zu erzeugen. Man kann die verschiedenen Strahlungssektoren
dadurch erzeugen, daß man ein und dasselbe Strahlenbündel entsprechend in verschiedene
Lagen schwenkt und in jeder Sektorlage mit entsprechend verschiedenen Kennungen
versieht, z. B. verschieden moduliert. Es sei angenommen, daß bei der Abb. 3 die
Zeichnungsebene senkrecht zur Leitlinie G liegt, so daß diese letztere auf der Zeichnung
in einem Punkt G projiziert wird. Ein sehr scharf begrenztes Strahlenbündel, dessen
seitliche Begrenzungsfläche im Schnitt mit der Zeichnungsebene eine Grenzlinie k
bildet, wird so geschwenkt, daß seine Mittelachse h sich um die Leitlinie G in der
Mantelfläche eines Kegels ni, dessen Schnitt mit der Zeichenebene durch den Kreis
m dargestellt ist, bewegt. Diese Bewegung kann stetig sein, so daß die Bündelachse
h die Mantelfläche m in gleichmäßiger Rotation durchläuft, kann aber auch sprungweise
erfolgen, so daß sie bei jedem Umlauf in einer endlichen Anzahl der Stellungen nacheinander
eine gewisse kurze Zeit verharrt.
Durch welche Mittel das Schwenken
des Strahlenbündels hervorgebracht wird, ist nebensächlich. Dies hängt im wesentlichen
davon ab, in welcher Weise das Strahlenbündel erzeugt wird. Ist es etwa durch einen
Parabelspiegel erzeugt, so kann man die erwünschte Bewegung des Strahlenbündels
mechanisch, z. B. durch entsprechendes Schwenkendes Spiegels, bewerkstelligen. Man
kann auch bei genügend kleinen Abmessungen des Strahlers und großen Abmessungen
des Spiegels den ersteren nicht ganz genau im Brennpunkt, sondern in der Nähe desselben
anordnen und beim feststehenden Spiegel um den Brennpunkt herumbewegen, am besten
so, daß sich die Polarisationsebene nicht ändert.
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Wird das Strahlenbündel, wie dies die Abb.4 andeutet, durch eine Anzahl
von kleinen Dipolen p erzeugt, welche von geeigneten Punkten der Lecherzuleitungen
i gespeist werden, so hat man es in der Hand, das Schwenken des Strahlenbündels
elektrisch zu bewirken, indem man durch eine geeignete Schaltvorrichtung einige
Dipole in bestimmter Reihenfolge schaltet und hierdurch die Richtung der Strahlenbündelachse
beeinflußt. Hierbei bleibt die Polarisationsebene konstant.
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Bei der nachstehenden Erklärung ist angenommen, daßdieZahlderRaumsektoren,
denen verschiedene Modulierungen des geschwenkten Strahlenbündels entsprechen, vier
ist. Natürlich könnte diese Zahl auch eine größere sein. Es sei also angenommen,
daß, solange die Strahlenbündelachse k auf dem im Raumquadranten L entfallenden
Teil der Mantelfläche in sich befindet, die Strahlung mit der Frequenz n1 moduliert
wird und daß in ähnlicher Weise den Raumquadranten O, R und U die Modulierfrequenzen
n., n,. und n" entsprechen. Ferner sei der Einfachheit halber der Erklärung der
Fall zugrunde gelegt, daß die Strahlenbündelachse lt auf der Mantelfläche nc stetig
und gleichmäßig rotiert. Es sei ferner auf der Empfangsseite bei dem optischen Indikator
die Anordnung so getroffen, daß die Lampen 1, o; r und u (s. Abb. 3a) durch
die am Ausgang des Empfängers voneinander getrennten Energien gespeist werden, welche
den Modulierungen n1 bzw. n" bzw. n,. bzw. n" entsprechen, und daß diese Lampen
so um den Mittelpunkt g der Kreisfläche, in der sie sich befinden, orientiert sind
wie die entsprechenden Raumquadranten L, O, R und U um die Leitlinie G.
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Befindet sich das Flugzeug im linken Raumquadranten L in einem Punkt
F, etwa in der Nähe der Winkelmitte des Quadranten, so wird die Lampe 1 so lange
mit der Energie gespeist, wie das Strahlenbündel nl moduliert wird, d. h. während
der Zeitdauer der Bewegung der Bündelachse h im Quadranten L von der Grenzlage i
bis zur Grenzlage 2, also während des vierten Teiles der ganzes: Umlaufsperiode.
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Die Lampe o wird mit der Energie gespeist nur während der Zeiten,
in denen die Strahlenbündelachse h diejenigen im Quadranten O befindlichen Punkte
des Kreises in durchläuft, deren Abstand von F kleiner ist als der Radius des Kreises
k.
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Die Lampe zc erhält bei der gezeichneten Stellung F des Flugzeuges
ihre der Modulierung n" entsprechende Energie während eines noch kürzeren Zeitabschnittes
als die Lampe o.
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Die Lampe r erhält überhaupt keine Energie.
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Somit brennt bei der gezeichneten Lage des Flugzeuges die Lampe l
am hellsten, die Lampe o dunkler und die Lampe zs noch dunkler.
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Will man ein flackerndes Leuchten der Lampe vermeiden, so kann man
dies durch geeignete Wärmeträgheit der Glühfäden und genügend schnelle Rotationsgeschwindigkeit
des Strahlenbündels erreichen.
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Befindet sich das Flugzeug auf der Winkelhalbierenden des Quadranten
i, so brennen die Lampen o und u gleich hell, aber dunkler als die Lampe 1. Bewegt
sich F etwa auf der Linie G-T, so brennt die Lampe l am hellsten beim Durchgang
durch den Kreis na und-verliert an der Leuchtkraft mit der steigenden Entfernung
von diesem Kreis, bis sie etwa in der Nähe des auf der Bündelgrenze befindlichen
Punktes T erlischt. Die Lampen o und u erlöschen noch früher. Auf den Grenzlinien
zwischen zwei Quadranten, z. B. zwischen L und O, brennen die Lampen 1 und
o gleich hell, die beiden anderen entweder dunkler oder gar nicht, je nach dem Abstand
des Flugzeuges von der Leitlinie G. Nähert sich das Flugzeug der Leitlinie G, so
daß es sich schließlich innerhalb des um Punkt G beschriebenen, den Kreis k berührenden
Kreises q befindet, so brennen alle vier Lampen, aber im allgemeinen nicht mit gleicher
Leuchtstärke; gleich hell brennen sie nur dann, wenn das Flugzeug sich gerade auf
der Leitlinie G befindet.
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Um dem Piloten die Beobachtung des Lampenindikators zu erleichtern,
empfiehlt es sich, die Lampen durch einen ringförmigen Milchglasschirrn zu überdecken,
dessen Beleuchtungsgrad dann sich von Stelle zu Stelle relativ gleichmäßig ändert,
und die Steigerung der Gleichmäßigkeit kann man noch durch Vergrößerung der Anzahl
der Sektoren und der ihnen entsprechenden Modulierungsfrequenzen und Indikatorlampen
erreichen.
Die Richtung vom Mittelpunktg des optischen Indikators
zur hellsten Stelle der Milchglasscheibe gibt dann die räumliche Richtung an, in
welcher die Lage des Flugzeuges von der Leitlinie G abweicht, so daß umgekehrt die
Richtung von der hellsten Stelle der Milchglasscheibe zu ihrem Mittelpunkt g dem
Piloten angibt, wie er sich der Leitlinie nähern muß.
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Durch diese Anordnung wird die Aufmerksamkeit des Piloten vollkommen
entlastet. Das einzige, was er im Gedächtnis behalten müß, ist die Regel, »von der
hellsten Stelle zum Mittelpunkt fliegen«. Da eine noch einprägsamere mnemonische
Regel »Hin zur hellsten Stelle« vorzuziehen ist, so empfiehlt es sich, den optischen
Indikator dieser Regel dadurch anzupassen, daß alle Lampen in der Ebene ihres Kreises
um den Mittelpunkt g um i8o° verdreht werden.
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Für das beschriebene Leitungssystem sind verschiedene Wellenlängen
verwendbar. Für eine besonders scharfe Bündelung empfehlen sich jedenfalls ultrakurze
Wellen, insbesondere Dezimeterwellen.