DE699653C - ei der durch einen auf dem Flugzeug befindlichen pneumatischen Schallsender Schallwellen gegen den Erdboden gesandt undnach Reflexion mittels eines auf dem Flugzeug befindlichen Schallempfaengers aufgenommen werden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Einrichtungen zur Höhenbestimmung von Flugzeugen mittels Schallechos, bei der durch einen auf dem Flugzeug befindlichen pneumatischen Schallsender Schallwellen gegen den Erdboden gesandt und nach Reflexion mittels eines auf dem Flugzeug befindlichen Schallempfängers aufgenommen und über eine Schalleitung einer Abhörvorrichtung zugeführt werden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die bei bekannten Echolotgeräten vorhandenen Mängel und Nachteile zu überwinden. Diese bestehen hauptsächlich darin, daß die Geräte nicht hinreichend unempfindlich sind gegen störende äußere Einflüsse. Für eine sichere und genaue Höhenbestimmung muß gefordert werden, daß das Gerät zur Höhenbestimmung unbeeinflußt von Flugzeugstörgeräuschen arbeitet, d. h. es muß insbesondere gefordert werden, daß das Echo aus den Flugzeugstörgeräuschen einwandfrei festgestellt werden kann.

Eine sichere und exakte Feststellung der Flughöhe ist insbesondere in allen den Fällen von größter Bedeutung, wenn aus atmosphärischen Gründen schlechte Sicht vorhanden ist und deshalb in geringen Höhen geflogen werden muß, um einen guten Landungsplatz zu finden.

Es ist bereits eine Einrichtung zur Messung der Flughöhe nach der Echomethode bekanntgeworden, deren Gebrauch den Flugzeugführer befähigt, auch bei sehr unsichtigem Wetter zu landen, indem es ihn fortlaufend über die jeweilige Flughöhe über der Erdoberfläche unterrichtet. Bei der Lösung der hierbei gestellten Aufgabe ist man be-, reits auf die Schwierigkeiten gestoßen, die darin bestehen, daß der starke Luftzug, den man im allgemeinen in einem in Bewegung befindlichen Flugzeug ausgesetzt ist, im Verein mit dem Motorgeräusch die sichere Aufnahme akustischer Signale dem Öhr des Flugzeugführers nahezu unmöglich macht, selbst wenn die Schwingungszahl der ausgesandten Schallwellen einem Bereiche angehört, in welchem keine oder nur wenige Töne des Motorgeräusches liegen und der Empfänger außerdem selektive Eigenschaften besitzt. Bei dieser bekannten Einrichtung hat man

diese Schwierigkeiten dadurch umgangen, daß nicht das Echo abgehört, sondern mittels eines als Zeiger dienenden Bildes einer Lichtquelle sichtbar gemacht wird. Der Lichtzeiger bewegt sich längs einer Höhenteilung und, wird durch einen Spiegel abgelenkt, der-seine" Lage unter dem Einfluß der von einer Membran aufgenommenen Schallstöße ändert. Abgesehen davon, daß sich auch bei dieser ίο Methode das Echo nicht immer exakt von den Flugzeugstörgeräuschen unterscheiden läßt, so werden mit dieser Umgehung der genannten Schwierigkeiten erhebliche technische Mangel in Kauf genommen, die beim Abhören des Echos mit dem Ohr nicht vorhanden sind. So erfordert z. B. der Gebrauch dieses bekannten Gerätes eine Beobachtung mittels" Lupe, die in der Blickrichtung des Flugzeugführers etwa um den halben Pupillenabstand seitlich vor der Körpermitte liegt, so daß, während das eine der auf die Ferne akkomodierten Augen das Gelände zu erfassen vermag, die Sehstrahlen des anderen Auges auf die Lupe fallen. Die Lupe läßt die Teilung mit dem Zeiger in unendlich großer Entfernung erscheinen, so daß sie gleichzeitig mit dem Teil des Geländes wahrgenommen werden kann, der in der Flugrichtung vorausliegt. Diese Bedienungsmaßnahmen bedeuten zweifellos eine erhebliche Belastung des Piloten.

Die Erfindung hat sich demgegenüber zur Aufgabe gemacht, daß das durch andere Instrumente schon in hohem Maße beanspruchte Auge des Piloten entlastet wird, indem "das Echo nicht durch das Auge, sondern mit Hilfe des Ohres festgestellt wird und Mittel und Wege anzugeben, wie man. die dabei auftretenden Schwierigkeiten überwindet. Dies geschieht bei der Einrichtung zur Höhenbestimmung von Flugzeugen, bei der ' durch einen auf dem Flugzeug befindlichen pneumatischen Schallsender Schallwellen gegen den Erdboden gesandt und nach Reflexion mittels eines auf dem Flugzeug befindlichen Schallempfängers aufgenommen und über eine Schalleitung einer Abhörvorrichtung zugeführt werden, erfindungsgemäß dadurch, daß vom Schallsender Tonimpulse ausgesendet werden, deren Frequenz zwischen 2000 und 4000 Hz liegt und deren Dauer mindestens so groß ist, daß sie den Charakter eines musikalischen Tones besitzen, d. h. eine Dauer von mindestens 30 Schwingungen aufweisen.

Mit dieser erfindungsgemäßen Regel zum technischen Handeln erreicht man eine hohe Und genaue Meßsicherheit und kann mit großer Sicherheit das empfangene Echo aus jedem Flugzeugstörgeräusch eindeutig heraushören.

Der Erfolg bleibt aus, wenn man nach einem bekannten Verfahren zur Entfernungsbestimmung unter Benutzung eines direkten und eines reflektierten Schalleindrucks für die -Art des vom Sender ausgesandten Schalles ν einen möglichst kurzen und scharfen Schallimpuls wählt oder wenn an Hand eines anderen bekanntgewordenen Verfahrens zum Signalisieren durch Druckimpulse, bei dem letztere am Empfangsort in elektrische ■ Schwingungen umgewandelt und zwecks Ausscheidung störender Geräusche durch Verstärkerröhren akustisch abgestimmt und gleichzeitig verstärkt werden, lediglich die Lehre vermittelt wird, daß die Druckimpulse in Hörfrequenz gegeben werden müssen.

Die gestellte Aufgabe ist schließlich auch _t keinesfalls, wie Versuche bewiesen, für vorliegende Anwendungszwecke dadurch gelöst, daß gemäß einer bekannten Vorrichtung zur Eritfernungs- oder Tiefenmessung auf Grund der Messung des Zeitraums für die Rückkehr eines Echos von in gleichen Zeitabschnitten ausgesendeten Schallsignalen bei großen Tiefen die Länge des Tones des Schallsenders größer als bei Flachwassermessungen gewählt wird oder man bei Flachwassermessungen häufig Schallsendungen anwendet.

Schließlich ist es nach einem weiteren Verfahren zur Entfernungsbestimmung mittels reflektierter mechanischer Impulsej bei dem ein in seiner Eigenfrequenz von der Eigenfrequenz des zugehörigen Empfängers abweichender Sender bei der Erzeugung des Sendeimpulses durch eine in ihrer Frequenz mit der Eigenfrequenz des Empfängers übereinstimmende periodische Kraft zu erzwungenen Schwingungen angeregt wird, derart, daß er nach Aufhören der Energiezufuhr in seiner too von der Betriebs- und Empfängerfrequenz abweichenden Eigenfrequenz frei abklingen kann, bekanntgeworden, daß der Sender während der gewünschten Impulsdauer zwangsläufig in der Frequenz von 1000 Hz schwingt.

Das Neue der Erfindung gegenüber den bekannten Einrichtungen und Verfahren zur Höhenbestimmung von Flugzeugen nach der Echomethode mittels Schalles ist in der beson- ^l>° deren oben gekennzeichneten Ausbildungsform für die vom Schallsender auszusendenden Schallimpulse zu sehen. Diese Ausbildungsform ist so getroffen, daß trotz des Flugzeuggeräusches eine sichere Unter schei- n-s dung des Echos möglich ist. Als Abhörvorrichtung kann beispielsweise ein Stethoskop dienen, das der Pilot oder der Beobachter trägt. Zur Erzeugung des Tones wird eine durch Druckgas betätigte Einrichtung mit hoher Tonhöhe verwendet, wie z, B. eine Pfeife oder eine Sirene.

Der zur Betätigung des Tonerzeugers erforderliche Druck kann dauernd aufrechterhalten werden, ohne daß deshalb die Einrichtung häufig benutzt und das Flugzeug übermäßig belastet zu werden braucht.

Die Verwendung von Frequenzen zwischen 2000 bis 4000 Hz bringt gleichzeitig den Vorteil mit sich, · daß der Schallsender und der Schallempfänger infolge der kleinen Wellenlänge der Tonimpulse selbst bei kleinen Abmessungen eine große Richtwirkung besitzen. Zudem lassen sich mit hohen Tönen weit schärfere Echos erzielen als mit niederfrequenten -Tonwellen,

'5 In die vom Schallempfänger zur Abhörvorrichtung-führende Schalleitung wird man in zweckmäßiger Weise bei der Einrichtung nach der Erfindung ein akustisches Hochpaßoder Bandfilter einschalten, welches Geräusche niedriger Frequenz als die der ausgesendeten Tonimpulse dann hindert, sich in der Leitung fortzupflanzen..

Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, daß im Schallempfänger und gegebenenfalls auch in dem akustischen Filter sowie in dem Stethoskop zur Ableitung hoher Drucke niedriger Frequenz Öffnungen vorgesehen sind.

In der Zeichnung ist in beispielsweiser Ausführungsform eine Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt ein Flugzeug, das mit der Einrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist, Abb. 2 den Tonsender.

Die Abb. 3 und 4 zeigen die Tonempfangsmittel.

Abb. 5 zeigt ein mit dem Empfänger verbundenes akustisches Filter.

Abb. 6 zeigt ein für die Zwecke der Echolotung besonders gut geeignetes Stethoskop, Abb. 7 eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung.

Gemäß Abb. ι befinden sich auf dem Flugzeug ein Tonsender 1 und ein Tonempfänger 2, der über eine Tonleitung 3 und ein akustisches Filter 4 mit einem Tonanzeiger 5 verbunden ist, der nach Art eines Stethoskops vom Beobachter getragen wird.

Abb. 2 zeigt den Tonsender. Als Tonerzeuger dient die Pfeife 6, die in einem konisch geformten Trichter 7 angeordnet ist. Die Pfeife wird mit Druckgas aus dem Behälter 9 betrieben und mit Hilfe eines Ventils 8 betätigt. Wird das Ventil geöffnet, so strömt Gas in die Pfeife 6 und erzeugt hier einen Ton von der gewünschten Höhe. Das Ventil 8 kann durch einen Nocken 10 betätigt werden, der von der Motorwelle über Schnekkenrad 11, Schnecke 12, Reibungsscheiben 13, 14 zur Geschwindigkeitsregelung und über eine Reibungskupplung mit den Scheiben 15 angetrieben ist. Die untere Scheibe der Kupplung sitzt auf einer Welle 15', die der Antriebsmotor antreibt. Die Kupplung 15 wird von der Kabine des Flugzeugs mittels eines Hebels 16 gesteuert. Bewegt der Pilot den Hebel nach abwärts, dann werden die beiden Scheiben der Kupplung 15 aufeinändergedrückt. Die Reibungsräder 13 und 14 drehen Schnecke 12, Schneckenrad 11 und Nocken 10. τ· Die Drehgeschwindigkeit des Nockens 10 wird durch senkrechte Verstellung der Scheibe 13 auf ihrer Welle geregelt. Die Scheibe 13 wird durch die Feder 17 abwärts gedrückt, kann jedoch in irgendeiner Stellung mit Hilfe eines Winkelhebels 18 festgehalten werden. Ein Arm des Hebels 18 ist an der Scheibe 13, der andere Arm an der Hülse 18' befestigt, die auf einer aus der Schaltplatte der Steuerkabine herausragenden Stange 19 aufgeschraubt ist. Durch Drehen der Stange

19 kann die Drehgeschwindigkeit des Nockens 10 geregelt werden.

Um das Gas im Behälter 9 unter Druck zu halten, ohne das Flugzeug mit einer besonderen Ausrüstung, wie Kompressor o. dgl., unnötig zu "belasten, wird das Gas unter Druck von einem Zylinder der Verbrennungsmaschine des Flugzeugs abgeleitet. Im Kopfe eines der Zylinder ist ein geeignetes Regulierventil

20 eingebaut, das mit dem Behälter 9 über die biegsame Leitung 21 verbunden ist. Diese Leitung 21 ragt in die Kammer 22 des Ventils 20, in der derselbe Druck herrscht wie im Behälter 9, Das Ventil besteht aus einem Ventilteller 23, der mittels einer Feder 24 die Verbindung zwischen Zylinder und Kammer

22. sperrt. Sinkt der Druck im Behälter 9 durch Betätigung der Pfeife 6, dann hebt sich das Element 23 infolge des verminderten ίου Druckes in der Kammer 2; während der Verbrennungsperiode strömen die heißen Gase aus dem Zylinder in die Kammer 22 und über die biegsame Leitung in die Kammer 9.

Die heißen Gase dürfen nicht in den Raum gelangen, der die Feder 24 enthält. Deshalb ist die obere Wand der Kammer 22 mit einem Ansatz 25 versehen, der das Element 23 umgibt.

Um eine Explosion der glühenden Gase im Behälter 9 zu verhindern, ist in der Leitung

21 eine Kammer 26 mit geeigneten, in bestimmten Abständen angeordneten Querschirmen 27 vorgesehen.

An dem Boden des Behälters 9 ist ein Schwimmerventil 28 vorgesehen, damit Flüssigkeiten, wie Wasser, das in den Verbrennungsprodukten vorkommen und sich im Behälter ansammeln kann, abfließen können. ■ Mit der Pfeife 6 werden periodisch Ton- 12η impulse mit musikalischem Charakter erzeugt und durch das Megaphon 7 auf die Erde ge-

richtet. Die Impulse haben eine anhaltende, durch die Pfeife 6 bestimmte Tonhöhe, die etwa zwischen 2000 und 4000 Hz liegt.

Der Empfänger 2 für die von der Erde reflektierten Töne ist in Abb. 3 angedeutet. Er besteht ebenfalls aus einem konisch geformten Megaphon,mit dem äußeren Flansch 29, der zwischen zwei Samtstreifen mittels Bolzen 3 r befestigt ist. Durch die Zwischenlagen 30 wird der Empfänger von dem Gerüst des Flugzeugs akustisch isoliert. Der Flansch 29 kann gegebenenfalls über irgendwelche geeignete Mittel, die nicht gezeichnet sind, beispielsweise einen Samtbalg, derart nachgiebig an dem Flugzeug befestigt werden, daß der Konus beliebig geneigt werden kann. In dem spitzen Teil des Konus 2 sind mehrere öffnungen 32 vorgesehen, durch die sich plötzlich auftretende Druckänderungen ausgleichen können. Es wird auf diese Weise verhindert, daß hohe Luftdrücke über die Schalleitung in das Stethoskop gelangen. Die öffnungen lassen Luft und Tonwellen niedriger Frequenz von dem Konus 2 in ein zylindrisches Gehäuse 33 gelangen, das ebenfalls mit Abzugslöchern versehen ist. Der Raum zwischen Gehäuse 33 und Konus 2 ist mit geeignetem Dämpfungsmaterial, beispielsweise Filz oder Baumwollresten, ausgefüllt. Gehäuse 33 und Luftlöcher 32 lassen die in dem Konus 2 gebildeten Drücke niedriger Frequenz abströmen und verhindern gleichzeitig, daß Außengeräusche aus dem Flugzeug in die Tonleitung eindringen. ■ Die Tonleitung 3 besteht aus Aluminiumrohr von verhältnismäßig großem Durchmesser und ist mittels Gummischläuche mit dem spitzen Teil des Konus 2 verbunden. In der Leitung zwischen Stethoskop und Röhre 3 ic ist das akustische Filter 4 und ein geeigneter Reduzierkonus 4' (Abb. 4) eingeschaltet. Das Filter 4 besteht aus einem Rohr, in dessen Wand mehrere kleine Öffnungen 35 gebohrt sind. Es entsteht so eine Anzahl von in Reihe und parallel geschalteten Luftwegen. Das Filter bildet einen schwachen Parallelwiderstand für Schallwellen mit der Frequenz der hauptsächlichsten Flugzeuggeräusche etwa 100 und 300 Hz. Gleichzeitig bildet es einen hohen So Parallelwiderstand für Wellen der von der Pfeife 6 erzeugten Frequenz.

Ein solches Filter hat auch den weiteren Vorteil, daß der Eintritt großer Amplituden niederfrequenter Schallwellen in das Stethoskop 5 verhindert wird. Durch die Seitenöffnungen kann bei plötzlichem Anwachsen des Druckes aus äußeren, atmosphärischen Gründen die Luft "aus dem Konus 2 entweichen.

Das Filter 4 ist vorzugsweise in ein akustisch gedämpftes Gehäuse 36 eingeschlossen.

Das Gehäuse ist mit Filz verkleidet und durch Filzwände 37 in Abschnitte geteilt. Jeder Abschnitt erhält öffnungen35. 'Das Gehäuse besitzt ähnlich wie der Raum 33 bei 38 ein Ventil, damit die durch die öffnungen 35 eintretende Luft entweichen kann. Die Abschnitte zwischen den Wänden 37 sind mit geeignetem Dämpfungsmaterial, beispielsweise Baumwollresten, ausgefüllt. Der ganze Körper enthält Mittel, durch die Außengeräusche gehindert werden, über die öffnungen des Filters in die Tonleitung einzudringen. ·

Der Reduzierkonus 4', der zwischen dem großen Rohr und dem kleinen Filterrohr eingeschaltet ist, soll eine geeignete Impedanz zwischen der großen Hörleitung 3 und der dünnen Filterleitung bilden. Bei Einrichtungen, bei denen die Empfangsleitung 3 lang ist, soll der Rohrdurchmesser mindestens 25 mm groß sein, so daß die hochtonfrequenten Empfangswellen nur wenig geschwächt werden.

Das Stethoskop 5 kann mit Hilfe einer biegsamen Leitung 39 an das Ende des FiI-ters gegenüber dem Konus 4' angeschlossen werden.

Das akustische Filter 4 wird als Hochpaßfilter bezeichnet, da die hohen Frequenzen durch das Filter nicht sehr, die niedrigen Frequenzen dagegen erheblich geschwächt werden. Abb. 5 zeigt eine andere Filterform, die ebenfalls den Vorteil bietet, daß niederfrequente Schallwellen und hohe dynamische Drücke aus der Tonleitung entweichen können. Im Bereich der gewünschten Frequenz arbeitet aber das Filter etwas anders als die genannten Filter. Das Filter besteht aus dem Hohlzylinder 40 mit den Wandöffnungen 35, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind; ihr axialer Abstand ist gleich der halben Wellenlänge der Tonwellen, die über die Leitung wirksam übertragen werden sollen. Die öffnungen sind am Umfang des Rohres verteilt und liegen an den Knotenpunkten der gewünschten Welle. Der Zylinder kann einen Durchmesser von etwa 25 mm besitzen. Die Schallwellen werden einem Ende des Filters zugeführt und von dem gegenüberliegenden Ende über Röhren 41 von etwa 6 mm Durchmesser weiterbefördert. Diese Röhren sind mit Ansätzen 42 versehen, die in den Enden des Zylinders 40 der Länge nach verstellt werden können. An einer dieser Röhren 41 wird der Konus 4' angeschlossen, an die gegenüberliegende Röhre 41 das Stethoskop. Die Ansätze 42 sind durch Schrauben 43 feststellbar, die aus kleinen Längsschlitzen der Zylinderwand herausragen. Nach Lösen der Schrauben können die Ansätze 42 längs des Zylinders bewegt und es kann die Abstimmung eingestellt werden. Die Innenfläche der

Ansätze 42 soll von der benachbarten Lochreihe 35 etwa */₄ Wellenlänge entfernt sein. Das Filter bildet eine Kammer mit stehender Welle, die öffnungen sind Knotenpunkte der Wellen, deren wirksame Übertragung gewünscht ist. öffnungen also, die in Übereinstimmung mit der Frequenz der Pfeife 6 vorgesehen sind, beeinflussen Tonwellen dieser Frequenz, die den Kanal 3 durchsetzen, nur in geringem Maße. Die Knotenpunkte anderer Frequenzen, z. B. von Außengeräuschen des Flugzeugs, werden nicht mit den Öffnungen 35 zusammenfallen; zumindest wird dies nur für sehr wenige Knotenpunkte der Fall sein.

Diese Öffnungen werden vielmehr an Stellen größerer oder geringerer Drucke der betreffenden Tonwelle liegen. Daher werden Frequenzen über und unter derjenigen Frequenz, die den Abständen der öffnungen 35 entspricht, geschwächt. Ein solches Filter ist zum Unterschied von dem Hochpaßfilter 4 ein Bandpaßfilter. Das Filter befindet sich in einem filzumkleideten Gehäuse 36 mit der Öffnung 38, ähnlich wie es an Hand der Abb. 4 beschrieben ist..

In Abb. 6 ist eine Ausführungsform eines Stethoskops dargestellt. Bei diesem sind Maßnahmen zum Schütze der Ohren .vor hohen Niederfrequenz- und dynamischen Drücken getroffen. In dem Stethoskop ist in der Nahe des Ohres eine kleine öffnung 44 vorgesehen, durch die hohe Drücke entweichen können. Gegebenenfalls kann auch zwischen Ohr und Ohransatz des Stethoskops eine kleine öffnung vorgesehen sein.

Die neue Einrichtung arbeitet etwa in folgender Weise: Will man die Flugzeughöhe feststellen, dann drückt man den Hebel 16 nach unten; dann berühren sich die Kupplungsscheiben 15, das Führungselement 10 wird gedreht. Es entsteht eine Folge von periodischen Tonimpulsen hoher Tonfrequenz. Der Pilot kann nun am Stethoskop den Zeitraum feststellen zwischen dem Abgang der Tonwellen, die der Empfänger 2 direkt empfängt, und den Tonwellen, die er nach Reflexion von der Erde empfängt. Auf diese Weise kann der Pilot schon mit geringer Erfahrung leicht die Höhe bestimmen, sogar auch dann, wenn er sich sehr nahe der Erde befindet.

Durch Anordnung von Sender und Emp-

, fänger auf dem Flugzeug kann man in größeren Höhen, z. B. in 300 m Höhe, direkt empfangene und reflektierte Schallwellen durch die verschiedene-Lautstärke leicht voneinander unterscheiden. Zugleich sind Sender und Empfänger so angeordnet, daß die direkt empfangenen Schallimpulse durch den Empfänger geschwächt werden, damit sie nicht die Ohren des Beobachters unempfindlich machen gegen den Empfang, von reflektierten Wellen. ' Aus diesen und anderen Gründen haben Sender- und Empfangsmegaphone ausgesprochene Richtwirkungen. Sie sind auch auf dem Flugzeug in möglichst. großer Entfernung voneinander angeordnet. Während des Abstiegs des Flugzeugs wächst die Lautstärke der reflektierten Wellen, bis sie in einer bestimmten Höhe so groß ist wie die der direkt empfangenen Wellen; bei sehr geringen Höhen kann sie sogar größer werden. ■Der Lautstärkenunterschied zwischen den -direkt empfangenen und der reflektiert empfangenen Welle ermöglicht also eine zusatzliehe Bestimmung der Höhe. Diese Höhenbestimmung ist insbesondere bei geringeren Höhen für den Piloten sehr wertvoll. Er kann dann mit Sicherheit annehmen, daß er sich in oder nahe einer vorbestimmten Höhe befindet, in der beide Wellen gleiche Lautstärken besitzen. Bei diesen geringeren Höhen ist der Zeitraum zwischen den gesendeten Impulsen und dem resultierenden Echo gegen den Zeitraum zwischen einem Echo und dem nächsten gesendeten Impuls so kurz, daß es überflüssig wird, weitere Mittel vorzusehen, um beide zu unterscheiden.

Zur genauen Bestimmung des Zeitabstandes zwischen Sendung und Empfang der reflektierten Wellen kann irgendein geeigneter Mechanismus, beispielsweise eine Stoppuhr, verwendet werden. Nach der Zeichnung erfolgt dies automatisch mittels einer Anzeigevorrichtung mit Zifferblatt 45 und Zeiger 46, den ein geeigneter Motor oder ein Uhrwerk antreibt. Der Zeiger 46 kann sich in Uhrzeigerrichtung drehen, wird aber normalerweise mittels eines Hebels 47 festgehalten. Das linke Hebelende berührt einen Ansatz 48, der mit dem Zeiger 10c

46 aus einem Stück bestehen kann. Der Hebel

47 ist in der Mitte drehbar gelagert. Sein rechtes Ende wird von einer Feder na"ch unten gezogen und kann mittels eines Magneten 48 wieder nach oben gezogen werden. Der Magnet liegt in dem Stromkreise des Kontaktes 49, der auf dem Ventil 8 angeordnet ist. Ist der Nocken 10 so eingestellt, daß das Ventil 8 offen ist und Schallwellen gesendet werden, dann berühren sich die Kontakte 49, der Magnet 50 ist erregt, die Nadel 46 ist frei, macht eine volle Umdrehung und kehrt in ihre Anfangsstellung zurück, wo sie wieder mit Hilfe des Hebels 47 angehalten wird. Der Pilot beobachtet den Punkt auf dem Zifferblatt, an dem die reflektierte Tonwelle nach Reflexion empfangen wird, und kann, wenn das Zifferblatt in Meter geeicht ist, gleich die Höhe über der Erde feststellen.

Zweckmäßig wird die Antriebsvorrichtung für die Nadel 46 mit einem geeigneten, nicht gezeichneten Regler versehen, z. B-. einem

Zffnixjfjogai- oder einem elektromagnetischen Regler, In den größeren Höhen sind die Zejt-■difFerenzen zwischen direkt und nach Re-. flexion empfangenen Schallwellen großer als in geringer .Höhe; Daher kann man im, ersten J?a.lle .-"den Impulsen durch Einstellung der Stange; 19. eine geringere Häufigkeit .geben und 'das Intervall zwischen den Impulsen vergrößern. Falls gewünscht, kann der Zeitzähler .zwei bestimmte Geschwindigkeiten und daß Zifferblatt 45 zwei Skalen für größere und kleinere Höhen besitzen.

Das Zeitintervall, das eine Tonwelle braucht, um vom Flugzeug zur Erde und '5 zurück zu laufen, ändert sich von etwa -Vioo Sekunde in einer Höhe von 1,5 tn bis etwa 2 Sekunden in einer Höhe von 300 m und in proportional größeren Intervallen bei größeren Höhen. In 150 m Höhe beträgt er ao etwa ι Sekunde, in 15m Höhe ¹Z₁₀ Sekunde. Diese Zeiträume und der Umstand, daß die empf angenen Wellen von den AußengeKätischen des Flugzeugs leicht unterscheidbar sein müssen, machen es notwendig, hoehfrequente Tonwellen zu benutzen. Jeder Tönimpuls ist so lang, daß der Ton einen ausgesprochen musikalischen Charakter hat, d. h. eine Dauer von mindestens 30 Schwingungen aufweist, In diesem Falle ist die reflektierte 3» Welle von den Flugzeuggeräuschen viel leichter zu unterscheiden, als wenn die Impulse kürzere Dauer oder explosionsartigen Charakter hätten, beispielsweise ein Schuß verwendet worden wäre; deshalb hat jeder Impuls eine Dauer von annähernd 30 Schwingungen. Bei Anwendung einer Frequenz von jooo Hz dauert also ein Impuls von 30 Schwingungen ¹Zi₀O Sekunde, das entspricht einer Höhe von I,Sm über dem Erdboden. Bei dieser Höhe wird die reflektierte Welle unmittelbar am Ende des gesendeten Impulses empfangen, während bei größeren Höhen zwischen dem Ende des gesendeten und dem Empfang der reflektierten Welle ein gewisser Zeitraum besteht. Bei Verwendung dieser Frequenz können also Höhenanzeigen noch in sehr geringen Höhen vorgenommen werden. Wird aber eine Frequenz' von 300 Hz verwendet, dann wird die Minimaldauer der gesendeten Impulse, die zur Erzeugung eines guten musikalischen Tons erforderlich ist, etwa ¹Zi₀ Sekunde betragen müssen. Diese Periode entspricht einer Entfernung von 15 m über der Erde. Auf diese Weise ist das einwandfreie Arbeiten der Einrichtung auf etwas größere Höhen beschränkt als in dem bereits beschriebenen Falle. In geringen Höhen ist also eine höhere Tonwellenfrequenz anzuwenden.

Andererseits ist aber die Empfindlichkeit des Ohres für Tonwellen sehr hoher Frequenzgeringer als" "für Frequenzen des genannten Gebiets. Daher wird man zweckmäßig nicht zu hohe Frequenzen anwenden, sonst kann infolge von Wirbelströmungen am Flugzeug ⁶S und Störungen der Atmosphäre der Ton zerstreut und die Intensität des Echos vermindert werden. Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind daher Frequenzen von 2000 bis 4000 Hz zur Höhenbestimmung zu benutzen. ?"

Ein weiterer Vorteil der hohen Tonfrequenzen liegt darin, daß solche Tonwellen nicht so tief in Wälder eindringen wie Tonwellen niedriger Frequenz, d. h. bei Benutzung einer hohen Frequenz kann man bei Annäherung an die Spitzen von Bäumen weit schärfere Echos erhalten als bei Verwendungvon niederfrequenten Tonwellen.

Die Megaphone von Sender und Empfänger haben für hochfrequente Tonwellen eine viel stärkere Richtwirkung als für niederfrequente Tonwellen; sie können auch genügend klein dimensioniert sein, so daß eine ungewünschte Belastung des Flugzeugs vermieden wird.

Durch die Erfindung wird es dem Piloten auch erleichtert, die Neigungswinkel des Flugzeugs gegen die Vertikale zu bestimmen. •Rollt z.B. das Flugzeug von einer Seite auf die andere, d. h. ändert sich seine Neigung gegen die Vertikale, dann wird die Intensität des Echos auf einer Seite der Horizontalen schwächer. Man erhält ein Maximum, wenn der Flügel horizontal liegt. Der Pilot kann also auf diese Weise die seitliche Höhe des Flugzeugs überwachen. Auf ähnliche Weise können auch Auf- und Abstiegwinkel des Flugzeugs beobachtet werden.

Besondere Vorteile zeigt die Ausführungsfortn der Einrichtung nach der Erfindung gemäß Abb. 7; bei dieser ist die Beobachtungs- 1°° mÖglichkeit beider Ohren ausgenutzt. Am rückwärtigen Teil des Flugzeugs ist auf jeder Seite je ein- Schallempfänger 51 angeordnet. Jeder Empfänger ist über eine getrennte Tonleitung 3, einen Reduzierkonüs 4' und ein i°5 Filter 4 mit einem Doppelohrstethoskop 5 verbunden. Auf diese Weise kann der Neigungswinkel des Flugzeugs sehr gut bestimmt werden. In Abb. 7 ist noch ein zweites Paar Tonempfänger 52 in der Längsrichtung des »io Flugzeugs voneinander getrennt angeordnet. Ihre Verbindungslinie steht senkrecht auf der die beiden Empfänger 51 verbindenden Geraden. Beide Empfängerpaare sind über gleich lange Rohre an zwei Dreiwegventile 55 angeschlossen. Diese Ventile können von der Steuerstelle des Flugzeugs bedient werden z, B. durch zwei mit ihnen verbundene Stangen 56. Mittels der Ventile 55 kann je eines der Empfängerpaare 51 oder 52 wahlweise an die Empfangskanäle 3 und das Doppelohrstethoskop 5 angeschlossen werden. Bei

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der Ausführungsform nach Abb. 7 ist noch ein zusätzlicher Empfänger 57 im Flügel des Flugzeugs angeordnet und mittels eines Rohres 53' an ein Dreiwegventil 54 angeschlossen, das am Eingang der Tonleitung oder besser am Ende des Reduzierkonus 4' liegt. Gegebenenfalls kann sich auf jedem Flügel ein Empfänger befinden und in jeder Tonleitung ein Dreiwegventil 54 eingeschlossen sein. Mit Hilfe dieser Empfänger kann der Pilot feststellen, ab er auf eine Klippe oder auf einen Berg zu fliegt. Mittels der Dreiwegventile 54 können die Empfänger auf der Rückseite des Flugzeugs abgeschaltet und die Flügelempfänger in die Tonleitung eingeschaltet werden.

Die Sendemegaphone, wie sie beispielsweise

in Abb. 1 dargestellt sind, können mit Vorteil nachgiebig angeordnet sein, damit ihre Richtwirkung relativ- zum Flugzeug eingestellt werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Höhenanzeige verbessern, falls das Flugzeug in starkem Wind fliegt; weiterhin erleichtert diese Einstellung auch die Entdeckung von in der Nähe des Flugzeugs steil ansteigenden Flächen.

Die Einrichtung läßt sich leicht auf dem Flugzeug unterbringen, ohne dieses übermäßig zu belasten. Die Bauteile von Sender und Empfänger können aus leichtem Material, beispielsweise Aluminium, hergestellt sein. Auch der Behälter 9 braucht nicht sehr groß zu sein. Dadurch, daß man Behälter und Sendermegaphon 7 nahe dem Antriebsmotor anordnet, sind lange Veribindungsleitungen vermieden; gleichzeitig wird das Einfrieren von Flüssigkeiten in dem Behälter verhindert. Die von der Maschine ausgestrahlte Hitze genügt, um die Temperatur des Behälters über dem Gefrierpunkt zu halten, ohne zusätzlich heizen zu müssen. ■

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Höhenhestimniung von Flugzeugen, bei der durch einen auf dem Flugzeug befindlichen pneumatischen Schallsender Schallwellen gegen den Erdboden gesandt' und nach Reflexion mittefs eines auf dem. Flugzeug befindlichen Schallempfängers aufgenommen und über - eine Schalleitung einer Abhörvorrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vom Schallsender Tonimpulse ausgesandt werden, deren Frequenz zwischen 2000 und 4000 Hz liegt und deren Dauer mindestens so groß ist, .daß sie den Charakter eines musikalischen Tons besitzen, d. h. eine Dauer von mindestens 30 Schwingungen aufweisen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Schallempfänger (2) zur Abhörvorrichtung (5) führende Schalleitung (3) ein "akustisches Hochpaß- oder Bandfilter (4) eingeschaltet ist, das Geräusche niedrigerer Frequenz als die der ausgesandten Tonimpulse hindert, sich in der Leitung fortzupflanzen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schallemp- -fänger (2) und gegebenenfalls auch im akustischen Filter (4) sowie in der Abhörvorrichtung, vorzugsweise im Stethoskop (5), zur Ableitung hoher Drucke niedriger Frequenz öffnungen vorgesehen sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Flugzeug zwei getrennte Empfänger angeordnet sind, von denen jeder über eine besondere Schalleitung mit je einem Ohr verbünden ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mehrere in vetschie- ■ denen Achsen, des Flugzeugs angeordnete Empfängerpaare, die wahlweise an die Abhörvorrichtung angeschaltet . werden können.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5> · bei der eine pneumatisch betätigte Pfeife oder Sirene als Schallsender vorgesehen Ist, die mit Hilfe eines Ventils betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine einschaltbare Kupplung (15) mit dem Antriebsmittel verbundenes Reibradgetriebe (13, 14) mit einstellbarer Geschwindigkeit ein Führungselement, vorzugsweise einen Nockentrieb,' zur Betätigung des Ventils treibt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das· Führungselement, insbesondere der Nockentrieb, gleichzeitig den automatischen Ablauf einer Stoppuhr steuert.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen