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Verfahren zur Anzeige- der Höhe eines Luftfahrzeuges während des Landungsvorganges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige der Höhe eines Luftfahrzeuges während
des Landungsvorganges, das in einfacher Weise eine fortlaufende Beobachtung - der
Höhe ohne zusätzliche Bedienung irgendwelcher Meßeinrichtungen ermöglicht.
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Es wird dabei von einem bereits vorgeschlagenden Prinzip ausgegangen,
das in folwender Weise arbeitet: Das an sich in einem Luftfahrzeug vorhandene, die
Steig- und Sinkgeschwindigkeit angebende Variometer wird zur Steuerung der Ablaufgeschwindigkeit
und -richtung eines fortlaufentd bewegbaren Anzeigeinstrumentes, beispielsweise
eines Meßbandes, eines Zeigersystems usw., verwendet. Gegenüber den bisher verwendeten,
direkt anzeigenden barometrischen Höhenmessern besitzt dieser Vorschlag den Vorteil,
daß die Anzeige in weitem Maße unabhängig wird von dem Barometerstand des jeweiligen
Meßortes, da dieses Anzeigeinstrument die Druckdifferenz pro Zeiteinheit angibt.
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Der genannte Vorschlag soll gemäß der Erfindung zur Anzeige der Höhe
eines Luftfahrzeuges während des Landungsvorganges Verwendung finden und wird zu
diesem Zweck mit einem bereits bekannten Vorschlag kombiniert, nach dem zur Festlegung
bestimmter Höhenpunkte sich in der Flugrichtung kreuzende elektromagnetische Richtstrahlungen
in Form von Strahlenbündeln erzeugt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß in ein oder mehreren
die Anflugrichtung kreuzenden Ebenen ein oder mehrere Richtstrahlungen elektromagnetischer,
vorzugsweise ultrakurzer Wellen zur Festlegung bestimmter Höhenpunkte ausgesandt
werden und daß im Luftfahrzeug ein fortlaufend
bewegbares Anzeigeorgan,
z. B. ein Metallband, ein Zeigersystem usw., vorgesehen ist, das an Hand der festgestellten
Höhenpunkte selbsttätig auf die richtige Anzeige eingestellt wird und dessen Ablaufgeschwindigkeit
und -richtung vom Augenblick des Durchfliegens der gekennzeichneten Höhenschichten
an von dem die Steig- und Sinkgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges angebenden Varioineter
gesteuert wird.
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Zur Durchführung des Erfindungsgedankens bestehen sowohl auf der
Sende- als auch auf der Empfangsseite die verschiedensten Möglichkeiten. So können
zur Erzeugung der die Auslösung vornehmentden Strahlenbündel in an sich bekannter
Weise zu beiden Seiten der Anflugrichtung Sendeeinrichtungen vorgesehen werden,
die symmetrische, sich in der Anflugrichtung schneidende Strahlenbündel aussenden.
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Hierdurch wie auch durch die weiter unten vorgeschlagenen sendesreitigen
Maßnahmen wird ein Erhöhung der Meßgenauigkeit bei der Bestimmung der festgelegten
Höhenpunkte erreicht. Bei dem erfindungsgemäßen Höhenmeßverfahren, bei dem ein ablaufendes
Anzeigeorgan von dem Variometer zeitwiese gesteuert wird, kommt es ja darauf an,
daß bestimmte Höhenpunkte, in denen die Auslösung des ablaufenden Anzeigeorgan 5
erfolgt, mit großer Genauigkeit festgehalten werden. Erfolgt die Auslösung des Anzeigeorgans
beispielsweise in 3000 in Höhe mit einem Fehler von nur 50 m, so spielt das für
diese Höhe keine Rolle. Bei Abnahme der Höhe bleibt jedoch dieser Fehler von 50
m erhalten und ergibt somit in sehr geringen Bodenabständen eine Fehlanzeige, die
leicht zur Bodenberührung des Luftfahrzeuges führen kann.
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In Abb. I der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für eine solche
Sendeanordnung dargestellt Die Landungsebene des Flugzeuges F ist durch die strichpunktierte
Linie angegeben. An der Stelle S1 soll nun eine Sendeapparatur aufgestellt werden,
die mehrere Strahlungen, und zwar in genau vorgeschriebenen Winkelbereichen, erzeugt.
Die einzelnen Strahlungen, die von St ausgehen, sollen dieselbe Trägerfrequenz,
- aber voneinander verschiedene Modulationsfrequenzen besitzen. In dem von den Flugzeugen
kurz vor ihrer Landung durchflogenen Bereich werden Strahlenbündel a1, bg, ct, d1
vorgesehen, die in Richtung der strichpunktierten Linie, also der Anflugrichtung
der Flugzeuge, etwa gleiche Höhenbereiche umfassen.
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An sich würde es genügen, nur die von erzeugten Strahlenbündel auszusenden.
Sieht man aber in an sich bekannter Weise auf der anderen Seite der Anflugrichtung,
- und zwar in gleichem Abstand, eine zweite Sendeapparatur S vor, und sorgt man
weiter dafür, daß dieser zweite Sender unter demselben Neigungswinkel gegenüber
der Erdoberfläche entsprechende Strahlenbündel a.2, b2, c2.
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<1 ausstrahlt, so wird die Festlegung der Höhen wesentlich genauer;
außerdem könnte eine derartige Anordnung gleichzeitig zur r Führung des Fahrzeuges
in der richtigen Anflugrichtung benutzt werden. Die Aufstellung eines besonderen
Bakensenders, der die Einflugebene festlegt, wäre dann überflüssig.
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Während sich die einzelnen Strahlenbündel, die von einer Sendeeinrichtung
ausgehen, wie bereits beschrieben, durch ihre Modulationsfrequenzen voneinander
unterscheiden sollen. werden die entsprechenden Strahlenbündel. die von der zweiten
Sendeeinrichtung ausgestrahlt werden, dieselbe Modulationsfrequenz besitzen, d.
h. die Strahlenbiindel al und a2 sind beispielsweise mit der Frequenz o und die
Strahlenbündel bi und b2 mit der Frequenz b moduliert, usw. Empfangsseitig können
auf die verschiedenen Kennungen abgestimmte Siebkreise und Mittel, z.B. Relais.
zur Einstellung der Ausgangslage des ablaufenden Anzeigeorgans auf die durch das
jeweils aufgenommene Strahlenbündel gekennzeichnete Höhe vorgesehen sein.
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Um Interferenzerscheinungen zwischen den von den Sendeeinrichtungen
S1 und S2 ausgesandte Strahlungen mit gleicher Modulationsfrequenz zu vermeiden,
wird man die beiden Sendeeinrichtungen S1 und S1 periodisch abwechselnd tasten,
und zwar vorzugsweise im überhörfrequenten Rhythmus.
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Um eine noch genauere Festlegung bestimmter Höhenpunkte vornehmen
zu können, wird man die einzelnen Strahlenbündel, wie in Abb. I dargestellt, unter
solchen Winkeln aussenden, daß sich jeweils zwei benachbarte Stralilenbündel nach
dem an s-icli bekannten Leitstrahlprinzip teilweise überlappen. In diesem Fall müßte
man dann im niederfrequenten Rhythmus arbeitende Umschalteinrichtungen vorsehen,
die während der eine Schaltphase die Strahlenbündel at, c1 bzw. as, c und in der
anderen Schaltphase die Strahlenbündel bi, d, bzw. b2, d2 zur Ausstrahlung bringen.
Es werden sich dann in der Überlappungszone je zweier Strahlenbündel, die in der
Abb. I durch die schraffierten Flächen dargestellt sind, Leitstrahlen ergeben, deren
genaue Lage geken,nzeichnet ist durch das Auftreten ,der gleichen Feldstärken der
beiden entsprechend benachbarten Strahlenbündel.
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In Abb. 2 und 3 stein Ausführungsbeispiel für die auf dem Luftfahrzeug
zur Verwendung kommende Anzeigevorrichtung dargestellt. Mit e ist das an sich belrannte.
die Steig- und
Sinkgeschwindigkeit des Luftfahrzeuges angebende
Variometer bezeichnet. Dieses Variometer besitzt nun einen Widerstand g, der symmetrisch
zu der Nullage des Zeigers f angeordnet ist. Der Zeiger f soll gleichzeitig als
Spannungsabgriff für den als Potentiometer geschalteten Wilderstand-g dienen. In
seiner Nullage befindet sich also der Zeiger f genau in der Mitte des Widerstandes
g.
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Je nach dem Ausschlag des Zeigers f nach der einen oder anderen Seite
wird bei geschlossenem Schalter Ii der Motor m in der einen oder anderen Richtung
mit der Amplitude des Ausschlages entsprechender Umdrehungszahl gesteuert. Dieser
Motor m ist nun mit einer Achse o gekuppelt, von der über eine Trommel n ein Anzeigeband
r, auf dem direkt die Höhenzahlen angegeben sind, gesteuert wird. Dieses Band wird
beispielsweise von der Trommel p abgewickelt und auf die Trommel q aufgewickelit.
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Gleichzeitig befindet sich auf der Achse o noch - ein Zahnradgetriebes,
das eine zweite Achse v antreibt. Auf dieser Achse v befindet sich der drehbare
Teil lt eines Kondensators t.
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Isolierstücke w vermeiden irgendwelche leitenden Verbindungen zwischen
den Teilen des Kondensators t und dem Variometer e.
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Dieser Kondensator t ;gehört nun zu einem ebenfalls im Flugzeug angeordneten
kleinen Generator, der vorzugsweise ein Tongenerator sein soll. Je nach der Stellung
des Anzeigebandes r wird Mso der Generator G einen bestimmten Ton erzeugen.
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Die Flugzeugausrüstung besteht weiterhin aus einer Antenne A, die
bei Durchfliegen der in Abb. 1 dargestellten Strahlenbündel Energie aufnimmt und
diese dem Empfänger E weitergibt. Die aufgenommene Hochfrequenz wird in E gleichgerichtet
und die entstehende Tonfrequenz gemeinsam mit der vom Generator kommenden Tonfrequenz
auf ein Anordnung gegeben, die aus -den beiden Tonfrequenzen eine Schwebung bildet.
In Abhängigkeit von dem auf dies Weise erzeugten Schwebungston wird bei geschlossenem
Schalter k und geöffnetem Schalter h eine automatische Steuerung des Motors flt
vorgenommen, -bis die Schwebung auf den Wert Null absinkt. Die Anordnung zur Schwebungsbildung
und zur Nachsteuerung soll durch das Glied IV angedeutet werden. Eine nähere Beschreibung
erübrigt sich, da entsprechende Einrichtungen im Empfängerbau zur automatischen
Scharfabstimmung bekannt sind. Die Schalter k und lt werden gemeinsam betätigt,
und zwar derart, daß entweder der eine oder der andere Schalter geschlossen ist.
Vor Durchfliegen der in Abb. 1 dargestellten Strahlenbündel wird jeweils der Schalter
k geschlossen, so daß zunächst die Einstellung des Anzeigebandes r auf die richtige
Höhenausgangslage erfolgen kann.
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Zweckmäßig wird man diese Einstellung etwa folgendermaßen vornehmen:
Vor Durchfliegen der bestimmte Höhen kennzeichnenden Strahlenbündel wird das Anzeigeband
r auf die größtmögliche Höhe eingestellt. Gleichzeitig wird der Schalter k geschlossen
und der Schalter h geöffnet. Bei Durchfliegen beispielsweise der Strahlenbündel
b1 und b2 wird über die automatische Nachsteuerung das Band r auf die dieser Höhe
entsprechende Ausgangslage von dem Motor m automatisch eingestellt. Werden die Strahlenbündel,
wie bereits beschrieben, nach dem Leitstrahlprinzip ausgesandt, so kann nun beispielsweise
unter gleichzeitiger Beobachtung im Kopfhörer bei Durchfliegen einer Höhenschicht,
die durch den Leitstrahl gekennzeichnet ist, eine Umschaltung der Schalter k und
h vorgenommen werden, so daß von diesem Augenblick an durch Einschalten des Schaltersh
die Anzeigeapparatur von dem Variometer e gesteuert wird. Nunmehr wird bei dem Landevorgang
durch Beobachtung der vor der Trommel n erscheinenden Höhenzahlen die Höhe laufend
angezeigt. Die ganze Anzeigeapparatur, die auf der Achse o angeordnet wird, wird
man zweckmäßig hinter das - Instrumentenbrett des Flugzeugführers einbauen und nur
für das Anzeigeband r eine kleine Öffnung zur Beobachtung freilassen.
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In Abb. 3 ist noch im Prinzip die Schaltung des Motors m gemäß Abb.
2 dargestellt. Es handelt slich um einen Nebenschlußmotor, bestehend aus der Ankerwicklung
H und der Feldwicklung F. Die Ankerwicklung H erhält in Abhängigkeit von der Stellung
des Potentiometerabgriffes f, der ja identisch sein soll mit dem Zeiger des Variometers
e, einen Strom veränderlicher Größe auf der Stromquelle B. Auf diese Weise wird
sowohl die Drehrichtung - al-s auch die Drehzahl des Motors von dem Variometer e
aus gesteuert.
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Selbstverständlich ist es nicht notwendig, eine Anzeigevorrichtung
mit ablaufendem Band gemäß Abb. 2 vorzusehen. In der gleichen' Weise kann ein Zeigersystem
Verwendung finden, dessen Zeigerausschlag in entsprechender Weise gesteuert wird.
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Weiterhin wäre es denkbar, an Stelle der in Abb. 1 dargestellten
Strahlungsanordnung zur Festlegung bestimmter Höhen horizontal verlaufende Richtstrahlungen,
nach dem Leitstrahlprinzip erzeugte Leitebenen, zu erzeugen, ,dile bestimmte Höhenschichten
kennzeichnen. So wird beispielsweise an die Verwendung eines auf einem Turm angeordneten
Richtsenders gedacht, der in einer Vertikal ebene zwei sich teilweise überlappende
Strahl lungsbündel erzeugt, so daß der sich dabei
bildende Leitstrahl
in zur Erdoberfläche paralleler Lage verläuft. Wird diese Strahlungsanordnung in
Umdrehung versetzt, und ist die Umdrehungsgeschwindigkeit genügend groß, so wird
eine Horizontalebene genau festgelegt.
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Bei dieser Weiterbildung des Erfindungsgedankens könnte die Anzeigevorrichtung
bei Durchfliegen dieser horizontalen Leitebene, beispielsweise durch eine Relaisanordnung,
ausgelöst werden. Von diesem Augenblick an müßte die Steuerung der Anzeigeeinrichtung
von dem Variometer aus einsetzen.