DE702992C - Verfahren zur Bestimmung der Flughoehe, insbesondere bei der Landung, mit Hilfe von stromdurchflossenen Bodenkabeln - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bestimmung der Flughöhe, insbesondere bei der Landung, mit Hilfe von stromdurchflossenen Bodenkabeln Bekannt sind mit Parallelführung oder Richtebene kombinierte HöhenmeDvorrichtungen, die mittels eines Systems paralleler wechselstromdurchflossener lsodenkabel ein elektromagnetisches Feld erzeugen und bei denen auf dem Flugzeug mittels entsprechen der Empfangsanordnungen die Feldrichtung gemessen wird Solche Höhenmeßvorrichtungen haben den Nachteil, daß die Richtigkeit der Höhenmessung von der genauen Parallelführung zur Kabelrichtung abhängt.
• Die vorliegendeErfindung betrifft einVerfahren zur Bestimmung der Flughöhe von Luftfahrzeugen, insbesondere bei der Landung, mit Hilfe von am Boden verlegten stromdurchflossenen Kabeln und mittels in Abhängigkeit von der Flughöhe und Feldstärke geeichten Anzeigegeraten. Gemäß der Erfindung wird durch ein oder mehrere Netze von in geeigneten Abständen zueinander parallel und geradlinig verlegten stromdurchflossenen Bodenkabeln ein elektromagnetisches Feld erzeugt, dessen Intensität mit der Höhe über Grund gesetzmäßig abnimmt. An Bord des Fahrzeugs sind zwei oder mehrere nach verschiedenen, gegebenfalls senkrecht zueinander stehenden Achsen orientierte Richtantennen drehbar oder fest angeordnet und über Kopplungsorgane und Empfänger mit Anzeigevorrichtungen verbunden, die am jeweiligen Meßort stets den maximalen Vektor der Feldstärke oder einen bei der Eichung berücksichtigten Bruchteil desselben anzeigen, so daß die Höhe über Grund unabhängig von der Flugrichtung und gegebenentails auch von der Neigung des Flugzeuges angezeigt wird. Das Feld kann durch Gleichstrom, pulsierenden Gleichstrom, Dreiphasenstrom oder beliebigen anderen Wechselstrom mit Hilfe von Generatoren, Hochfrequenzmaschinen, durch Elektronenröhren mit Selbsterregung oder auf irgendeine andere Art erzeugt werden.
• Um für die Höhenanzeige an Bord die Intensität des Feldvektors unabhängig von Flugrichtung und Lage des Flugzeugs und damit von den Raumwinkeln a, , y zu erhalten, die der Feldvektor mit den Flugzeugachsen bildet, werden entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Richtantennen zwei oder mehrere untereinander gleiche Dynamometer verwendet; ihre beweglichen Spulen sitzen auf einer gemeinsamen Achse, so daß eine quadratische Summierung der Vektoren der einzelnen Richtantennen vorgenommen wird. Eine solche Anordnung zum richtungsunabhängigen Empfang elektromägnetischer Wellen unter Verwendung dreier aufeinander senkrecht stehender Antennen ist an sich bereits bekannt, jedoch werden hierbei zur Anzeige drei den einzelnen Antennen zugeordnete Gleichrichter benutzt, deren Ausgangsspannungen auf einen gemeinsamen indikator einwirken.
• Um bei einfachen Verhältnisen lediglich den Einfluß des Kurswinkels γ auszuschalten, genügt es gemäß der weiteren Erfindung, zwei senkrecht zueinander aufrechtstehende Richtantennen S1 und S gleicher Induktivität mit zwei Dynamometern zu verbinden (Fig. 1). Werden die starr miteinander verbundenen Antennen und S2 um denselben Winkelbetrag γ um eine gemeinsame Vertikalachse gedreht (Fig. I und 2), so verändert sich die durchtretende Kraftlinienzahl in dem einen Kreis proportional dem sin (γ), in dem anderen Kreis proportional dem cos (:-). Verbindet man S1 mit dem Spulenpaar R1 und rl, wo R1 fest und und r1 beweglich sind, in Reihenschaltung und entsprechend &2 mit dem Spulenpaar R2 und r des Additionsdynamometers, so daß die belveglichen Spulen r1 und r an der gemeinsamen Welle TT' gegen die Federkraft F in demselben Sinne drehen, so ist der Ausschlag a des an der Welle befestigten Zeigers Z bekanntlich proportional dem Quadrat der Stromstärken, hier also: a=J12+J22=J2#cos2(γ)+J2#sin2(γ)=J2, wo J den absoluten Betrag des gesamten Stromvektors bei veränerlichem Winkel γ bedeutet; die Höhenanzeige wird demnach unabhängig vom Kurswinkel y des Luftfahrzeugs.
• Die beweglichen Spulen der Dynamometer können wie üblich auch durch bewegliche Eisenkerne ersetzt werden (Dreheiseninstrumente). Auch kann eine Verstärkung der Teilströme durch Verstärkerröhren ohne weiteres vorgenommen werden.
• Um bei der Anordnung mit nur zwei Antennen Fehler zu vermeiden, die durch eine zu große Neigung des Flugzeugs, etwa beim Kurven, auftreten könnten, kann man diese fehlerhafte Höhenanzeige ausschließen, indem eine weitere geeignet angeordnete Richtantene durch Betätigung eines Kontaktrelais den Stromkreis der Höhenanzeige ausschaltet.
• Bei einer anderen Verwirklichung des Erfindungsgedankens können die drehbar angeordneten Antennen sich selbsttätig in eine bestimmte Lage zum Feld einstellen, und zwar kann als Richtkraft der Feldvektor, der Erdmagnetismus oder andere Kräfte dienen.
• In dem durch Gleichstrom oder pulsierenden Gleichstrom erzeugten Feld beispielsweise stellt sich ein im Flugzeug horizontal frei hängender Eisenstab stets quer zu den Kabeln ein; verbindet man den so gerichteten Eisenstab unmittelbar oder mittelbar mit den Richtantennen, so wird er diese in die vorgesehene Lage im Feld drehen. Verlegt man die Bodenkabel von Osten nach Westen, so verstärken sich die Richtkräfte des Erdmagnetismus und des Feldes bei Anordnung eines Richtungsmagneten oder -elektromagneten, während im beliebigen Wechselstromfeld der Erdmagnetismus allein richtlulggebend wirkt.
• Um die Richtkraft des Wechselstromfeldes auszunutzen, kann man gemäß der weiteren Erfindung zwei aufrechte, senkrecht zueinander stehende Richtantennen auf einer um die Hochachse drehbaren Trommel im Flugzeug anbringen; die eine Antenne betätigt durch Relaiswirkung einen Bewegungsmechanismus, der die Trommel in die Minimumstellung dreht, d.h. in eine Stellung, in der die Antenne keine Energie mehr aufnimmt, während die andere Antenne zu gleicher Zeit ein Niaximum an Energie empfängt.
• Läßt man bei einer anderen Ausführung des Erfindungsgedankens den Strom beider Richtantennen auf den Bewegungsmechanismus gegenläufig rvirken, so wird die Trommel bei Gleichheit der Induktion beider Antennen zur Ruhe kommen, d. h. wenn die Richtung des Feldvektors gegen beide Richtantennen den Winkel von 450 bildet. Beide Richtantennen betätigen z. B. je einen Elektromagneten; bei gleich starker Erregung dieser Elektromagneten bleiben zwei den Bewegungsmechanismus beeinflussende Kontakte gerade geöffnet. In jeder anderen Stellung wird die Induktion der einen Antenne überwiegen, so daß die Elektromagneten verschieden stark erregt werden Hierdurch wird der eine Kontakt geschlossen, dessen Strom einen Elektromotor treibt und damit die Trommel so lange dreht, bis die Elektromagnete gleich stark erregt sind. Die Ruhelage tritt erst ein, wenn die Richtantennen unter 450 gleichmäßig induziert werden; etwa auftretende Pendelungen um sie können in bekannter Weise vermieden werden.
• Gemäß der weiteren Erfindung ist es möglich, an Stelle zweier senkrecht zueinander stehender fester Richtantennen eine einzige um die gemeinsame Achse rotierende anzuordnen. Zwar verändert sich die durchtretende Kraftlinienzahl bei der Rotation dieser Antenne mit dem Kosinus des Drehungswinkels; verbindet man jedoch die rotierende Richtantenne mit einem geeigneten Anzeigegerät, so zeigt dieses den Integralwert über die zeitlichen Stromschwankungen bei sämtlichen Stellungen der Antenne an, so daß der Einfluß des Drehwinkels ausgeschlossen wird. Die konstant zu haltende Drehung muß jedoch gegenüber der Trägheit des Gerätes schnell genug sein und auch eine etwa eintretende Drehung des Flugzeugs um eine parallele Drehachse viel zu langsam sein, um einen merklichen Einfluß auszuüben. Allerdings ist der Integralwert des Stromes einer rotierenden Antenne kleiner als die quadratische Summe der Stromwerte zweier fester Richtantennen bei gleicher Bemessung der Induktivität der einzelnen Antennen, was bei Kombination fester und rotierender Antennen zu beachten ist.
• An Stelle einer um eine Achse rotierenden Richtantenne kann man jederzeit eine Zahl fester gesonderter Antennen, die mit gemeinsamer Achse sternförmig angeordnet sind, auf einer festen Trommel montieren; ein Kommutator, der immer nur einen oder zur Vergrößerung der Empfindlichkeit zwei senkrecht sich schneidende Kreise, die im übrigen stromgetrennt sind, gleichzeitig unter Strom setzt, schaltet die Antenne bzw. zwei Antennen auf der Trommel kontinuierlich nacheinander ein. Die Wirkung ist dann praktisch genau dieselbe, als ob eine einzige rotierende Antenne sich gleichmäßig um eine der Trommelachse parallele Drehachse dreht; man hat indessen den Vorteil, einen handlichen Kommutator an Stelle einer größeren Richantenne zu drehen.
• Gemäß der weiteren Erfindung läßt man an Stelle der rotierenden Antenne im ruhenden elektromagnetischen Feld den Feldvektor selbst bei gegebenenfalls festen Antennen stetig oder sprungweise rotieren. Ein stetig sich veränderndes Drehfeld erhält man, wenn man zwei oder mehrere unter verschiedenen Winkeln sich kreuzende, wedsel strom durchflossene Kabelnetze mit untereinander abreichender Phase speist. Die Ilöhenanzeige ist dann ebenfalls unabhängig vom Kurswinkel.
• Werden z. B. zwei Kabelnetze unter einem Winkel von gob zueinander verlegt, die gleichzeitig rnit Wechselstrom beschickt werden, jedoch so, daß beide Netze stets go0 Phasendifferenz aufweisen, so rotiert der Feldvektor kontinuierlich und mit gleicher Intensität in jeder horizontalen Ebene. In der Fib. 2 sind die in quadratischem Geflecht verlegten sich kreuzenden Kabelnetze dargestellt. B stellt den horizontal gerichteten Feldvektor dar, der gerade unter 450, also diagonal zu den Quadraten, abgebildet ist.
• Er setzt sich zusammen aus der Feldkomponente B, des Netzes Kj und aus der Komponeunte bo des Netzes K2. Da beide Komponenten um den Phasenwinkel 900 verschieden und senkrecht zueinander sind, ergibt dievektorielle Addition stets die gleich starke resultierende Feldstärke B.
• Im allgemeinen ist es aber durchaus nicht notwendig, daß Intensität undDrehgeschwindigkeit des Feldvektors im Drehfeld hier konstant bleiben müssen, da das Anzeigegerät an Bord iiber den zeitlichen Mittelwert integriert.
• Ein sprungweise sich änderndes Drehfeld erhält man, wenn man die einzelnen sich kreuzenden Netze durch einen Kommutator nacheinander mit Strom beschickt, so daß die Richtung des Feldvektors gemäß den ECreuzungswinkeln der Netze springt. Da das Anzeigegerät an Bord bei genügender Geschwindigkeit des Kommutators den zeitlichen MitteZvert des Drehfeldes anzeigt, so wird die Höhenanzeige unempfindlich gegen Änderung des Kurswinkels des Flugzeugs, und dies um so mehr, je mehr unter verschiedenen Winkeln gekreuzte Kabelnetze vorhanden sind. pATENTANSPRÜCllE: I. Verfahren zur Bestimmung der Flughöhe von Luftfahrzeugen, insbesondere bei der Landung, mit Hilfe von am Boden verlegten stromdurchflossenen Kabeln und mittels iii Abhängigkeit von der Flughöhe und Feldstärke geeichter Anzeigegeräte, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Netz von in geeigneten Abständen zueinander parallel und geradlinig verlegten stromdurchflossenen Bodenkabeln ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, dessen Intensität mit der Höhe über Grund gesetzmäßig abnimmt, und daß an Bord des Fahrzeugs zwei oder mehrere nach verschiedenen gegebenenfalls senkrecht zueinander stehenden Achsen orientierte Richtantennen drehbar oder fest angeordnet sind und über Kopplungsorgane und Empfänger mit Anzeigevorrichtungen verbunden sind, die am jeweiligen Meßort stets den maximalen Vektor der Feldstärke oder einen bei der Eichung berücksichtigten Bruchteil desselben anzeigen, so daß die Höhe über Grund unabhängig von der Flugrichtung und gegebenenfalls auch von der Neigung des Flugzeugs angezeigt wird.

Claims (1)

1. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch die Verwendung einer richtungsunabhängigen, aus zwei gekreuzten Richtantennen bestehenden, gegebenenfalls durch eine weitere bei Neigung des Flugzeugs erforderliche Richtantenne ergänzten Empfangsanordnung in Verbindung mit einem die Vektoren der einzelnen Richtantennen quadratisch summierenden, z. B. dynamometrischen oder nach dem Dreheisenprinzip arbeitenden Anzeigegerät.

   3. Anordnung nach Anspruch 2 mit einem nur richtungsunabhängigen Anzeigegerät, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu starker Abweichung des Flugzeugs aus der normalen Lage, z. B. beim Kurven, die Anzeigevorrichtung durch von einer die Neigung des Flugzeugs überwadienden Antenne betätigte Kontaktrelais vorübergehend abgeschaltet oder unwirksam gemacht wird.

   4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß für die Niessung in einer Ebene zwei unter einem festen Winkel gekreuzte Richtantennen selbsttätig stets in die der Eichung zugrunde gelegte Lage relativ zum Feldvektor gedreht werden.

   5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieRichtantennen senkrecht zueinander angeordnet sind und das Anzeigegerät an die nicht zur selbsttätigen Richtungseinstellung dienende Antenne angeschlossen ist.

   6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtantennen unter einem beliebigen festen Winkel zueinander angeordnet sind und die selbsttätige Einstellung durch den Vergleich der in ihnen aufgenommenen Empfangsenergien erfolgt.

   7. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines von den Bodenkabeln erzeugten Wechselfeldes auf dem Flugzeug eine oder mehrere Richtantennen derart rasch rotieren, daß der Niittelwert der der Rotationsfrequenz entsprechenden Spannung einer Antenne in einem stark gedämpften Instrument angezeigt wird.

   8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der rotierenden Antennen ein rotierender Kommutator mehrere fest auf einer Trommel sternförmig angeordnete stromgetrennte Antennen nacheinander einschaltet.

   9. Verfahren nach Anspruch i und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Feld als Drehfeld über mehreren unter verschiedenen Winkeln sich kreuzenden wechselstromdurchflossenen Kabelnetzen mit untereinander abreichender Phase erzeugt wird.

   10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Drehfeld über zwei senkrecht zueinander verlegten, mit go0 Phasenunterschied gespeisten Kabelnetzen, die ein quadratisches Geflecht ergeben, erzeugt wird.

   II. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unter verschiedenen Winkeln sich kreuzenden Kabelnetze durch einen Kommutator einzeln nacheinander eingeschaltet werden.

   I2. Anordnung nach Anspruch 2, 3, 5, 6 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speisung des Kabel feldes mit Gleichstrom empfangsseitig rotierende Richtantennen benutzt werden.