DE660080C - Verfahren zur UEbertragung von Warnsignalen auf im Flug befindliche Luftfahrzeuge - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung ermöglicht einem bei fehlender Sicht auf einem Gelände landenden Flugzeug unter passenden Sicherheitsbedingungen niederzugehen, ohne daß das Luftfahrzeug hierzu anderer Geräte bedarf als des bereits vorhandenen Verkehrsfunkempiängers oder Funkrichtempfängers. Die Erfindung ermöglicht andererseits, dem Flugzeugführer seine Höhenlage in bezug auf eine bestimmte, durch das System erzeugte Strahlenzone anzuzeigen, wozu es lediglich der Benutzung des Verkehrsempfängers bedarf.

Bisher sind nur Verfahren bekannt, bei

denen bestimmte, in einer Vertikal- oder Horizontalebene gelegene Punkte durch Kreuzung zweier konzentrierter Ultrakurzwellenbündel markiert werden. In allen diesen Fällen sind im Luftfahrzeug besondere Empfänger erforderlich, die auf diese Warn-Strahlungen ansprechen. Infolge der hohen Kosten sowie des vermehrten Fluggewichtes konnten sich derartige Verfahren nicht einbürgern.

Weiterhin ist eine Anordnung bekannt, bei der ein von einer Bodenstation empfangenes Signal im Flugzeug empfangen und auf einer anderen Welle zurückgestrahlt wird. Auch liier sind im Flugzeug besondere Empfangssowie Sendeapparaturen erforderlich.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung von Warnsignalen an im Flug befindliche Luftfahrzeuge, bei dem von zwei Einzelpunkten des Erdbodens aus zwei stark konzentrierte, unterschiedliche Modulationen tragende Ultrakurzwellenbündel emittiert werden, die sich in einer bestimmten Höhe kreuzen, ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines am Erdboden aufgestellten Empfängers die von einem jene Bündel durchfliegenden Luftfahrzeug reflektierten Wellen empfangen werden und durch die Austrittsenergie dieses Empfängers die Modulation eines Senders gesteuert wird, der auf einer dem auf dem Luftfahrzeug aufgestellten Empfänger entsprechenden Welle arbeitet.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestellen darin, daß eine Wiederübertragung der nach dem Bodenempfänger reflektierten Signale vorgenommen wird. Es ist wesentlich vorteilhafter, die mehr oder weniger komplizierten Apparaturen am Erdboden aufzustellen, während die gewünschten Anzeigen oder Angaben von dem normalen Empfänger des Flugzeuges aufgenommen werden.

Ein weiterer Erfindungsgedanke ermöglicht die Angabe der absoluten Geschwindigkeit des Luftfahrzeuges in bezug auf den Erdboden in dem Augenblick, in dem das Luftfahrzeug die bestrahlte Zone durchfliegt.

Gemäß der einfachsten Form des Erfi«- dungsprinzips benutzt man die bekannten Eigenschaften der L^Tltrakurzwellen zur Auffindung von Hindernissen, indem man eine Zone erzeugt, in der sich zwei Bündel ultra-

kurzer, mit verschiedenen Frequenzen modulierter Wellen befinden. Ein in der entsprechenden Geländezone aufgestellter Empfän-,. ger demoduliert die von dem die Strahlen^. bündel durchfliegenden Luftfahrzeug refl|i|^'' tierten Wellen. Entsprechend der Reihe-n? folge, in der diese Modulationsfrequenzen vom Empfänger wiedergegeben werden, wird von einem am Boden befindlichen Sender ein ίο Signal gesandt, welches dem Luftfahrzeug anzeigt, ob es zu hoch, zu niedrig oder in richtiger Höhe ist. Die Wellenlänge des so gesteuerten Signalsenders richtet sich nach dem an Bord des Flugzeuges vorhandenen Empfänger (Verkehrsempfänger, Funkrichtempfänger oder beide zugleich).

An Hand der Fig_; 1 soll das Wesen der Erfindung im einzelnen näher erläutert werden. Angenommen, es sei beabsichtigt, einem Flugzeug anzugeben, welche relative Höhe dasselbe in bezug auf einen Punkt >S einnimmt. Es werden nun zwei Sender E₁, E₃ für Ultrakurzwellen von vorzugsweise weniger als 1 m, beispielsweise 16 cm Länge aufgestellt, und zwar in der Weise, daß man die Möglichkeit erhält, in der Ebene der Figur (die die Fortbewegungsebene des Flugzeuges darstellt) mittels kleinräumiger Reflektoren oder Antennen sehr schlanke Bündel F₁ und F₃ zu erzeugen, die vorzugsweise in der senkrechten Ebene stärker verbreitert sind, so daß es zur Übertragung der Anzeigen eines vollkommenen Richtens nicht bedarf. Jeder Sender E₁, E_a wird durch eine ihm eigene Frequenz, beispielsweise H₁ und /%, moduliert. Ein vorzugsweise in der zu überwachenden Zone gelegener Empfänger R empfängt die beim Durchfliegen der Bündel F₁, F₃ vom Flugzeug reflektierten Ultrakurzwellen gemäß der an sich bekannten Verfahrensweisen zur Auffindung von Hindernissen durch Ultrakurzwellen. Dieser Empfänger siebt die Modulationsfrequenzen W₁ und M₃ aus, deren Trennung in an sich bekannter Weise durch mechanische oder elektrische Filter bewirkt werden kann. Das eine der Strahlenbündel wird vorzugsweise lotrecht in die zu überwachende Zone gestellt, so daß beispielsweise das Bündel F₁ lotrecht steht, womit man nötigenfalls auch noch die Möglichkeit erhält, - dem Flugzeug zu melden, daß es die \^rertikale von ,S" durchfliegt.

Sind die Achsen der Bündel so gerichtet, daß sie sich in S sehneiden, so erkennt man bezüglich des hier veranschaulichten Falles, daß, wenn der Empfänger R die Modulationsfrequenzen in der Reihenfolge M₃, M₁ demoduliert, das Flugzeug für den angegebenen Richtungssinn zu hoch fliegt, dagegen zu niedrig steht, wenn die Demodulation in der Reihenfolge M₁, M₃ stattfindet. Werden beide Frequenzen, gleichzeitig empfangen, so befindet sich das Flugzeug in richtiger Höhe.

Am praktischsten läßt sich das eben erläuferte Prinzip in der Weise anwenden, daß ■Vttian einen Sender E moduliert, der auf einer ;f-v:<3m Flugzeug normalerweise empfangbaren ■* Welle sendet. Diese Welle kann eine Verkehrswelle von beispielsweise annähernd 900 m sein oder eine Radiofichtwelle oder aus beiden zugleich bestehen. Das vom Empfänger auf den Sender übertragene Modulationssignal kann ein vereinbartes oder ein normales Signal sein. Man verwendet die Kombinationen M₁, M₃, M₃, M₁ oder M₁ -+- M₃ in an sich bekannter Weise zum Betätigen der Relais oder Kombinationen im Hinblick auf die Auslösung des vereinbarten Modulationssignals. In dem Falle, in welchem der Sender E auf der Verkehrswelle liegt, wird man seine Leistung gering wählen, damit er keine Fernstörungen verursacht.

Fig. 2 zeigt beispielsweise ein Empfangssystem der eben erwähnten Art. Beim Austritt aus dem Empfänger R wirken die ab- getrennten und passend verstärkten Frequenzen M₁, H₃ entweder getrennt auf zwei Röhren i, 3 oder gleichzeitig auf die Röhre 13 ein — diese Röhren sind unter dem als Warenzeichen geschützten Namen Thyratron im Handel —, die so eingeregelt ist, daß sie auf einer einzigen Frequenz eine Auslösung nicht zu bewirken vermag. Für gewöhnlich sind diese Röhren gesperrt. Werden die Frequenzen M₁ und M₃ gleichzeitig empfangen, so tritt die Röhre 13 in Tätigkeit, wobei sie durch i?₁₃ die Anodenspannungen der Röhren i, 3 abschaltet und durch i?₁₃' das Signal · »exakt« in Tätigkeit setzt. Geht die Frequenz M₃ als erste durch, so wird die Röhre 13 ausgeschaltet (Relais r), desgleichen die Röhre 1 (Relais R_A'), und das Signal »ZV HOCH« wird dem Sender mitgeteilt. Geht die Frequenz M₁ als erste durch, so spielen sich die Vorgänge in gleichartiger Weise ab, i°5 was aus Fig. 2 leicht zu entnehmen ist. Durch einen Zeitzähler können nach Ablauf der zum Verständnis der Angaben nötigen Zeit alle Signale abgestellt werden.

Die Abstände zwischen den Sendern E₁, E₂ no und die Breite der Bündel richten sich nach dem Genauigkeitsgrad, den man erzielen will. Für bestimmte Winkelöffnungen fällt die Genauigkeit um so größer aus, je niedriger die zu überwachende Zone S gelegen ist, was im völligen Einklang mit dem erstrebten Ziel steht. Beispielshalber sei angenommen, daß in einer gewissen Höhe eine Zone S" (Fig. 3) überwacht werden soll. Soll das Bündel F₁ in der Höhe h die Breite AB haben, so wird die öffnungsweite des Bündels F₃ so gewählt, daß dessen Breite, in waagerechtem Sinne

gemessen, an der Stelle S ebenfalls den Wert AB hat, wobei die Neigung der Bündelachse so genommen wird, daß ein genügender Genauigkeitsgrad sich ergibt. Eine Neigung von 45° erweist sich als passend. Hat die Winkelgröße des Bündels F₁ den Wert 2_a, so hat unter diesen Umständen die des Bündels F₃ den Wert a. Benutzt man Wellen von 16 cm, so wird man zur Überwachung einer

ίο in 25 m Höhe gelegenen Zone zwei Bündel F₁ und F₃ von io° und 5⁰ Gesamtöftnungs- weite verwenden können, was mit solcheu Wellen leicht verwirklicht werden kann. Der gemeinsame Teil AB wird dann eine Breite von etwa 4,5 m haben, und unterhalb der Höhe von etwa 22 m werden die Bündel völlig auseinanderliegen. Ein mit 150 km Stundengeschwindigkeit sich fortbewegendes Flugzeug wird in einer Höhe von 25 m die Bündel in etwa ¹Z₁₀ Sekunde durchfliegen, was mehr als ausreichend ist, damit die Relais in Tätigkeit treten, und bei diesem Sachverhalt wird die reinliche Scheidung der drei Anzeigen vornehmlich von der Ansprechgeschwindigkeit der Relais und von der Größe des Flugzeuges abhängen.

Eines der bedeutsamen Merkmale der Erfindung liegt auch in dem Umstände, daß es möglich ist, die Höhe der überwachten ZoneS einfach durch Drehen des Bündels F₃ zu ändern. Das neue System ist in seiner bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden, gemäß welcher die Frequenzen Ji₁, M₃ dem Meldesender eine Modulation entnehmen, welche ohne Zweideutigkeit dem Piloten seine relative Höhe durch vereinbarte oder normale Signale (z. B. durch Auslösung von Scheiben) angeben. Es leuchtet ein, daß man, auch mit Modulationen anderer Art zum Ziele kommen kann, z. B. in der Weise, daß die am Empfänger R aufgenommenen Modulationen einfach zurückübertragen, die Bündel F₁, F₃ durch Ergänzungssignale moduliert werden und diese Modulation zurückübertra- < gen wird usw.

Die beschriebene Erfindung kann vervollkommnet werden durch Heranziehung eines dritten Bündels F₂, das parallel zum Bün-■ del F₁ gestellt wird (Fig. 4), wobei jedes Bündel seine eigene Modulation auf Frequenzen H₁, M₂, M₃ erhält. Diese Anordnung gestattet, unter Zugrundelegung der bereits geschilderten Prinzipien, mittels dreier Bündel entweder zwei Zonen A und B abzustecken oder sich der Aufeinanderfolge der Kombinationen M₃, M₁, M₂, M₁, M₂, M₃, H₁, M₃, tu zu bedienen, nm. dem Flugzeug bekanntzugeben, daß es innerhalb einer Zone CD in passender Höhe fliegt oder daß seine Lage in bezug auf diese Zone zu hoch oder zu niedrig ist

Die Hinzufügung eines dritten Bündels F₂ hat den Vorteil, daß sie ermöglicht, die Geschwindigkeit des Flugzeuges zu ermitteln durch Messung der Zeit, welche am Empfänger R zwischen dem Empfang von M₁ und von M₂ verfließt. · Diese verschiedenen Angaben werden automatisch übertragen durch die Modulation des Meldesenders, welch letztere gesteuert wird durch an sich bekannte Relais- und Kombinatorensysteme, wobei dafür gesorgt- sein muß, daß die Wiederübertragung praktisch augenblicklich stattfindet.

Die Erfindung ist mannigfacher Anwen- ⁷S düngen fähig in all den Fällen, in denen es sich um Blindflüge handelt, für welche der Höhenstand einer Kontrolle zu unterliegen hat, die ausreichend ist, um-nötigenfalls die Angaben des Höhenmessers zu korrigieren oder unter Umständen djesen entbehrlich zu machen.

So z. B. wird zum Blindlanden auf einem Gelände AB (Fig. 5) ein gemäß der Erfindung durchgebildetes System von zwei oder ⁸S drei Bündeln (in Figi 5 sind drei Bündel veranschaulicht) in geringer Entfernung von der Geländegrenze aufgestellt und an dieser Stelle die überwachte Zone dieses Systems in passender Höhe gehalten.

Das System kann durch ein weiteres von ähnlicher Ausgestaltung vervollständigt werden, das z.B. 3 km weiter aufgestellt und zur Überwachung eines höheren Punktes eingeregelt wird, dergestalt, daß das Flugzeug gemäß seiner .Abstiegkurve S₁, S₂ gelenkt wird. Das vorliegende System wird sich auch dort als nützlich erweisen, wo einem Flugzeug der Übergang in eine Gefahrzone, z. B. die Nähe eines Hügels C (Fig. 61, gemeldet ¹Oo werden soll. In diesem Fälle wird man einen höher als der Hügelgipfel gelegenen Punkt in der bereits geschilderten Weise überwachen und dabei mit den gesandten Signalen auch die Angabe des Richtungssinnes, für welchen diese Signale exakt sind, verknüpfen, welch letztere Angabe im übrigen dem Piloten auch im voraus gemacht werden kann.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Übertragung von Warnsignalen an im Flug befindliche Luftfahrzeuge, bei dem von zwei Einzelpunkten 'des Erdbodens aus zwei stark konzentrierte, unterschiedliche Modulationen tragende LTltrakurzwellenbündel. emittiert werden, die sich in einer bestimmten Höhe kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines am Erdboden aufgestellten Empfängers die von einem jene Bündel durchfliegenden Luftfahrzeug reflektierten Wellen empfangen werden

   und durch die Austrittsenergie dieses Empfängers die Modulation eines Senders gesteuert ,wird, der auf einer dem auf .dem Luftfahrzeug aufgestellten Empfänger entsprechenden Welle arbeitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Einzelpunkt des Erdbodens aus emittiertes drittes und scharf konzentriertes Bündel, das Träger einer dritten Modulation ist, zur Kreuzung mit einem der in Anspruch ι bezeichneten Bündel gebracht wird.
3. 3. Am Erdboden aufgestellter Empfänger zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgenommene Energie parallel mehrere Röhren (i, 3, 13) speist, deren Eintrittskreise mit Mitteln zur Selektion der Sendermodulation oder bestimmter Kombinationen dieser Modulationen versehen sind, wobei die Austrittsstromkreise eine Korabination von Relais enthalten, die erregt werden, wenn eine der Röhren (1, 3, 13) unter Einwirkung der einfallenden Welle gezündet wird, und welche die Speisung aller anderen Röhren unterbrechen, während- der Steuerstromkreis des passenden Meldesignals geschlossen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der überwachten Höhenzone eines oder mehrere der Bündel gedreht werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, welche das Luftfahrzeug benötigt zum Durchfliegen des Raumes zwischen zwei mit einem dritten gemeinsamen Bündel sich kreuzenden Bündeln, dazu benutzt wird, dem Flugzeug seine Geschwindigkeit anzuzeigen.
6. 6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch mehrere Zwei- oder Dreibündelsysteme, die ihrer Reihenfolge nach in immer geringeren Entfernungen vom Landungsfeld gelegen sind und Höhenzonen überwachen, welche einzelnen Punkten der Abstiegkurve entsprechen.
7. 7. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesandten Meldesignale gleichzeitig auch Angaben über die von dem Flugzeug eingeschlagene Flugrichtung enthalten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen