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Verfahren zum Leiten von Luft- und Wasserfahrzeugen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Leiten von Luft- und Wasserfahrzeugen.
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Es sind Verfahren zum Leiten von Fahrzeugen bekanntgeworden, bei denen
die Leitlinie als der Ort der gleichen Empfangsstärke zweier divergierender Strahlungsbündel
festgelegt ist. Die beiden divergierenden Strahlungsbündel werden im Rhythmus komplententärer
Morsezeichen, z. B. a-yt getastet, und das Verbleiben des Fahrzeuges in der
Leitezone wird akustisch durch Dauerton erkannt. Bei seitlicher Abweichung von der
Leitlinie wird eines der beiden Morsezeichen im Telefon lauter hörbar. -Ferner ist
es bekannt, eine optische Erkennung der Lage des Fahrzeuges zur Leitezone z. B.
in der Weise zu= ermöglichen, daß die beiden Strahlungen mit verschiedenen Tonfrequenzen
moduliert und an der Empfangsseite die Tonstärken durch optisch anzeigende Meßinstrumente
verglichen werden, oder auch in der Weise, daß die beiden Strahlungen an der Senderseite
durch Spannungen gleicher Frequenz aber verschiedener Kurvenform im Rhythmus von
etwa ro bis 3o Hertz gleichzeitig moduliert werden und an der Empfangsseite die
detektierten Modulierungskurven je nach der Richtung ihrer Asvmmetrien hinsichtlich
der Zeiiachse verschieden gerichtete Ausschläge des Meßinstrumentes hervorrufen.
Hierbei ist es aber unmöglich, gleichzeitig mit der optischen auch eine akustische
Kontrolle der Lage des Fahrzeuges zu bewerkstelligen.
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Man könnte diese beiden Kontrollen in der Weise ausführen, daß von
den beiden Strahlungen die eine mit Punkten und die andere mit Strichen getastet
wird, und zwar komplementär zueinander, wobei die Punktdauer etwa 1/8 Sekunde und
Strichdauer etwa z Sekunde beträgt und daß an der Empfangsseite Meßinstrumente verwendet
werden, die auf Punkte und Striche unterschiedlich mit Ausschlägen verschiedener
Richtungen reagieren. Das setzt aber die Verwendung besonderer, abnormal gebauter
Meßinstrumente voraus, die in der Nullage eine große und in der Ausschlaglage eine
kleine Empfindlichkeit besitzen.
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Nach der Erfindung kann man mit einfachen Mitteln sowohl die optische
wie auch die akustische Kontrolle bewirken, wenn man das Verfahren der Leitung unter
Anwendung von komplementären Zeichen (a-n-Methode) so modifiziert, daß sowohl die
im Rhythmus des einen Zeichens getastete Strahlung wie auch die andere im Rhythmus
des Am ersten komplementären Zeichens getastete Strahlung
derart
mit derselben Tonfrequenz moduliert. werden, daß die Wellen jeder von den beiden
Demodulierungskurven in bezug auf die Zeitachse unsymmetrisch verlaufen, und zwar
mit für beide Kurven umgekehrte Asymmetrien, so daß auf der Empfangsseite zugleich
mit dem Hörempfang die optische Anzeige mittels abwechselnder Erregung eines Anzeigeinstrumentes
durch die den beiden M'ödula:tionskurven entsprechenden gleichgerichteten Ströme
zustande kommt.
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Im nachstehenden ist das Wesen der Erfindung an Hand der Abbildungen
näher erklärt.
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Abb. z zeigt eine Senderschaltung .. gemäß der Erfindung; Abb. a und
3 zeigen einige Kurven zur Erläuterung der Erfindung-; .
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Abb. 4 ist eine Empfängerschaltung; Abb.5 ist eine abgeänderte Senderschaltung;
Abb. 6, 7 und 8 sind dazugehörige Kurven; Abb. g ist eine dazugehörige Empfängerschaltung.
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Die Senderschaltung gemäß Äbh. i zeigt zwei rechtwinklig zueinanderstehende
Richtantennen i und 2, die die bekannte achtförmige Strahlungskurve erzeugen und
über die Kopplungseinrichtung 3 mit dem Sender 4 verbunden sind. Dieser Sender enthält
eine Modulationsvorrichtung 5, die mit einer Quelle 6 von unsymmetrischem Wechselstrom
verbunden ist. Durch einen vierpoligen Schalter 7 kann der Sendet abwechselnd mit
den Antennen i und 2 verbunden werden und können gleichzeitig die Verbindungen der
Quelle 6 mit dem Modulator 5 umgekehrt werden. Der Schalter 7 stützt sich mit einer
Rolle 8 gegen eine rotierende Nockenscheibe 9, die so geformt ist, daß' sie die
Buchstaben a und n von der Antenne auszustrahlen gestattet.
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Abb.2 zeigt eine unsymmetrische Wellenform, wie sie von der Quelle
6 geliefert wird. Diese Welle kann man auf verschiedene Weise erhalten, beispielsweise,
indem man die Wechselstromwelle durch einen Verstärker schickt, der negativ bis
zur Verriegelung des Anodenstromes vorgespannt ist, so daß eine -Hälfte der Wechselstromwelle
verzerrt wird, so claß die Scheitelspannungen der einen Polarität die der anderen
Polarität- überragen. Die durch den Sender 4 erzeugten Trägerimpulse haben, wenn
sie mit dieser trnsyrhmetrischen Welle :moduliert werden, Umhüllende gemäß Abb.
3. Die Impulse gemäß A dieser Abbildung werden erhalten, wenn die Rolle $- auf den
Teilen d und .A' des Nockens 9 gleitet und die Impulse B, wenn die Rolle auf den
Teilen B und B' gleitet. Da 'der durch die Nockenscheibe 9, betätigte
Schalter? die Verbindungen der Quelle der unsymmetrischen Wellen mit dem Modulator
umkehrt, wird die Trägerwelle mit einer Wellenform entsprechend der gemäß Abb. 2
moduliert, aber umgekehrt, mit dem Ergebnis, daß die Umhüllende der modulierten
Trägerimpulse, wenn die Rolle auf den Nockenteilen B und B'
gleitet,
gemäß B in Abb. 3 verläuft.
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- In Abb.4 ist io der mit der Empfangsantenne verbundene Empfänger,
der in seinem Ausgange zwei Kopfhörer z2 und außerdem ein Filter 13 enthält, das
mit einem Kreis verbunden ist, der einen nicht linearen Widerstand 14 und einen
Gleichstromnullmesser 15 enthält. Das Filter verhindert, daß andere Ströme als die
sich aus der Demodulation der Trägerwellen ergebenden in den Kreis übergehen, der
den nicht linearen Widerstand und das Anzeigegerät -enthält. Letzteres ist durch
einen Kondensator 16 überbrückt, so daß etwa noch zurückgebliebene Wechselstromkomponenten
nicht in das Gerät eintreten können.
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Der nicht lineare Widerstand 14 ist etwa ein Kupferoxydgleichrichter
oder ein Thyritwiderstand mit hyperbolischer Kennlinie (R = CI-d, wo R der
Widerstand, 1 der Strom und C und a Konstante sind; a ist im allgemeinen
kleiner als die Einheit und C = 2o bis 6oo). Thyrit hat die Eigenschaft, nahezu
momentan auf unsymmetrische Wellenformen zu wirken, bei denen die Scheitelspannungen
der einen Polarität größer sind als die der anderen Polarität, so daß gleichgerichteter
Strom im Kreise fließt, dagegen, wenn symmetrische Wellen durch es hindurchgeschickt
werden, kein Gleichstromfluß auftritt.
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Die Arbeitsweise der soeben beschriebenen Einrichtung ist folgende:
Wenn das Fahrzeug, auf dem der Empfänger io aufgestellt ist, nach der einen Seite
des Peilstrahles abweicht, werden z. B. die Impulse A der Abb. 3 in dem Eingangskreis
des Empfängers vorherrschen und, demoduliert, eine asymmetrische Welle im Ausgangskreis
von der Form gemäß Abb. 2 erzeugen. Diese Welle erzeugt in dem Telefon das Zeichen
a und wird auch durch das Filter 13 dem nicht linearen Widerstand 14 zugeführt.
Dieser bewirkt, daß ein gleichgerichteter Strom durch das Anzeigegrät 15 fließt,
dessen Polarität von der Unsynimetrie der Welle abhängt. Wenn das Fahrzeug nach
der anderen Seite vom Kurse abweicht, haben die im Eingang des Empfängers vorherrschenden
Impulse die Form B (Abb. 3) die, demoduliert, eine Welle ähnlich der von Abb. 2,
aber von umgekehrter Form, erzeugt und im Telefon das Zeichen ia hervorruft, das
wiederum ein Fließen eines gleichgerichteten Stromes, aber von entgegengesetzter
Polarität, durch das Anzeigegerät zur Folge hat.
Wenn das Fahrzeug
sich genau auf dem Peilstrahl befindet, wird im Telefon ein ununterbrochener Ton
erzeugt. Die aus der Demodulation dieser Signale resultierende Welle hat abwechselnd
die Form gemäß Abb. 2 und die umgekehrte Form. Wenn diese unsymmetrischen Ströme
den nicht linearen Widerstand 1q. erreichen, werden Gleichstromimpulse von abwechselnden
Polaritäten erzeugt, die im Anzeigegerät 15 einen Durchschnittsstrom hervorrufen,
der den Zeiger auf Null hält. Wegen des Impulscharakters der Gleichströme kann der
Zeiger jedoch um gleiche Beträge nach beiden Seiten der Nullstellung etwas hin und
her schwingen, wenn das Fahrzeug auf dem richtigen Kurs ist. Diese Pendelungen sind
im allgemeinen nicht störend, können aber durch irgendeine Dämpfungseinrichtung
beliebig verringert werden.
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Die sich aus der Wirkung des nicht linearen Widerstandes ergebenden
Gleichströme können einer Einrichtung zugeführt werden, die automatisch das Fahrzeug
wieder in den richtigen Kurs zurückbringt, beispielsweise einem Relais
17, das das Steuer des Flugzeuges entsprechend' umlegt.
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Bei der Senderschaltung gemäß Abb. 5 ist die Form der Wechselströme,
die dem Modulator zugeführt werden, etwas anders. Hier ist eine Quelle 18 von symmetrischen
Wechselströmen vorgesehen. Ein Teil der Spannung von dieser Quelle wird einem Frequenzverdoppler
i9 zugeführt, der an die Phasenverschiebungseinrichtungen 2o und 21 angeschlossen
ist. Der Schalter 7 verbindet in der gezeichneten Stellung den Ausgang des Frequenzverdopplers
über zwei in Reihe geschaltete Phasenregler mit der Wechselstromquelle 18. Wenn
der Schalter sich dagegen in der oberen Stellung befindet, wird der Ausgang des
Frequenzverdopplers so angeschlossen, daß nur der Phasenregler 2o in Reihe mit der
Stromquelle 18 liegt. Die Nockenscheibe g' ist so ausgebildet, daß sie Gruppen von
Morsezeichen a und n aussendet anstatt einer kontinuierlichen Reihe von Zeichen
a und n wie in Abb. i.
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Abb. 6 zeigt das Phasenverhältnis zwischen . den Strömen in den Ausgangskreisen
der Wechselstromquelle 18 des Phasenreglers 20 und des Phasenreglers 2i und auch
die resultierenden Wellen, die dein Modulator 5 je nach der Stellung des Schalters
7 aufgedrückt werden. Die Kurve A in Abb. 6 zeigt den durch die Quelle i8 erzeugten
Wechselstrom. Die Kurve B zeigt das Phasenverhältnis der zweiten Harmonischen der
Welle A, wie sie im Ausgang des Phasenreglers 2o erscheint und die Kurve C die zweite
Harmonische und ihr Phasenverhältnis, wie sie im Ausgang des Phasenreglers 2i erscheint.
Wenn die Welle von der Grundfrequenz A mit der zweiten Harmonischen B kombiniert
wird, die gegenüber der Grundwelle, wie gezeigt, verschoben ist, entsteht eine resultierende
Welle gemäß E in Abb.7, ebenso bei Kombination von A und C eine resultierende Welle
gemäß D (Abb. 7). Es haben also die dem Modulator 5 aufgedrückten Wellen unsymmetrische
Formen gemäß D und E. Wenn der Schalter 7 sich in der gezeichneten Stellung befindet,
ist die dem Modulator aufgedrückte resultierende Welle von der Form E und die Umhüllende
der so modulierten Trägerwelle von der Form e von A:bb. 8, und umgekehrt von der
Form d, wenn der Schalter sich in seiner oberen Stellung befindet.
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Der in Abb. q. dargestellte Empfänger kann zum Empfang dieser soeben
beschriebenen Impulse in ähnlicher Weise wie zum Empfang der Wellen des Senders
gemäß Abb. x benutzt werden.
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Abb. g zeigt eine andere Empfängerschaltung zum Empfang der Impulse
von dein Sender gemäß Abb. 5.
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Im Ausgang des Empfängers io liegen wieder die Kopfhörer 12 und ein
Filter 22, das die Grundfrequenz von der zweiten Harmonischen trennt. Die Grundfrequenz
wird dem Frequenzverdoppler 23 zugeführt, an den die eine Spule eines Anzeigegerätes
2q. angeschlossen ist, während die zweite Harmonische der anderen Spule zugeführt
wird. Das Gerät 2q. ergibt eine Anzeige in Abhängigkeit von dem Phasenverhältnis
der in den beiden Spulen fließenden Ströme.
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Die Arbeitsweise dieses Empfängers ist folgende: Wenn das Fahrzeug
nach der einen Seite des Peilstrahles abweicht, werden die Impulse e (Abb. 8) im
Ausgang des Empfängers vorherrschen, die, demoduliert, eine unsymmetrische Welle
von der Form E (Abb. 7) erzeugen. Diese Welle, die, wie oben auseinandergesetzt,
aus der Grundwelle A und der zweiten Harmonischen B besteht, wird dem Filter 22
zugeführt, das die Grundkomponente von der zweiten Harmonischen trennt. Die Grundkomponente
f1, die ähnlich der Welle A von Abb. 6 ist, wird dem Frequenzverdoppler 23 zugeführt,
der in seinem Ausgang eine Welle von der doppelten Frequenz von A erzeugt. Der zweiten
Spule des Gerätes 24 wird eine zweite Harmonische f2 zugeführt, die der Welle B
(Abb. 6) ähnlich ist. Die doppelte Frequenz fi hat ein gewisses Phasenverhältnis
zu der zweiten harmonischen Frequenz f2, das einen Ausschlag des Gerätes 2q. hervorruft.
Dieser Ausschlag zeigt dem Führer des Fahrzeuges an, daß es von dem Kurse abgewichen
ist. Wenn z. B. das Fahrzeug nach der anderen Seite des Kurses abweicht,
werden
die Impulse,. die im Eingang des Empfängers vorherrschen, die Form d der Abb. 8
haben und, demoduliert, eine unsymmetrische Welle von der Form D (Abb. 7) erzeugen.
Eine solche Welle besteht aus einer Grundwelle A und aus einer zweiten Harmonischen
C, die ein gewisses Phasenverhältnis -zu A hat. Diese Welle D wird wieder dem Filter
22 zugeführt, das die Grundkomponente und die zweite harmonische Komponente trennt,
-welche Komponenten dann.-dem Anzeigegerät 294 und dem Frequenzverdoppler 23 zugeführt
werden. Die Grundfrequenz wird, wenn sie verdoppelt ist, gleichfalls dem Gerät 23
zugeführt, dessen Ausschlag im betrachteten Fall jedoch entgegengesetzt sein wird
als im vorher erörterten Fall.
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Wenn das Fahrzeug sich auf dem richtigen Kurs befindet, werden gleiche
Signale von der Form gemäß Abb. 8 im Empfänger empfan= gen, die, demoduliert, in
seinem Ausgang @Wechselstromimpulse von den Wellenformen D und E (Abb. 7) erzeugen.
Diese Wellenformen erzeugen, wenn sie durch das Filter 2z und den Frequenzverdoppler
23 hindurchgegangen sind, in den Spulen des Anzeigegerätes 2q. eine Wechselstromdurc'nschnittskraft,
die, etwa wieder unter Benutzung einer Dämpfungsvorrichtung, den Zeiger auf Null
hält.