DE718497C - Verfahren zur Bestimmung der Flughoehe eines Luftfahrzeuges nach dem Echolotprinzip mittels impulsmodulierter Schallwellen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Bestimmung der Flughöhe eines Luftfahrzeuges nach dem Echolotprinzip mittels impulsmodulierter Schallwellen Zur Bestimmung von Entfernungen und Abständen mittels reflektierender Schallwellen sind grundsätzlich zwei Verfahren bekanntgeworden. Nach dem einen Verfahren bestimmt man als Maß für die Entfernung die Zeitdifferenz zwischen einem Schall und seinem Echo. Es werden dazu an der Meßstelle, beispielsweise im Flugzeug, in regelmäßigen kleinen Zeitabständen kurze Schallimpulse ausgesendet, die am Ende der zu messenden Entfernung, z. B. am Erdboden oder an einer Wasseroberfläche, reflektiert werden. Dler reflektierte Schallimpuls wird dann an der Meßstelle mittels eines geeigneten Empfängers aufgenommen. Gemessen wird dabei die Zeit zwischen Aussenden und Empfang des Echos, die dem doppelten der zu messenden Strecke entspricht.
• Das andere V;erfahren besteht darin, die Messung der Schallweglänge auf eine Frequenzmessung zurückzuführen, so daß ein normaler Frequenzmesser als Anzeigegerät verwendet werden kann. Bei diesem bekannten Verfahren, vielfach als Frequenzlotverfahren bezeichnet, wird vom Schallsender zunächst erstmalig ein Schallimpuls ausgesendet, der nach Ablauf einer gewissen Zeit, die von der zu messenden Entfernung abhängt, nachdem er am Ende der zu messenden Entfernung reflektiert worden war, empfangen und dazu benutzt wird, auf den Schallsender derart einzuwirken, daß dieser die Aussendung eines neuen Schallimpulses veranlaßt. Dieser Vorgang wiederholt sich nun selbsttätig, so daß sich die Einrichtung auf eine bestimmte Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit einstellt, die nur von der Entfernung, die der Schall zurückzulegen hat, abhängig ist. Diese Zahl der Impulse in der Zeiteinheit wird beim Frequenzlotverfahren als Maß für die zu messende Entfernung mit an sich normalen Frequenzmessern oder Impulszählern bestimmt, die zweckmäBig direkt in Metern geeicht sind.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Flughöhe eines Luftfahrzeugs, das nach dem zweiten Meß prinzip, also nach dem Frequenzlotprinzip, arbeitet. Die Erfindung benutzt in bekannter Weise impulsmodulierte Schallwellen, die vom Flugzeug aus abgestrahlt und am Erdboden reflektiert werden. Jeder reflektierte Impuls löst dann am Echolotgerät im Flugzeug einen neuen Impuls aus. Die sich dabei selbsttätig einstellende Modulationsfrequenz ist abhängig von der Laufzeit und gibt ein Maß für die gesuchte Flughöhe. Bei konstanter Schallgeschwindigkeit ist die Frequenz der Tonstöße umgekehrt proportional der Entfernung zwischen Meßort und dem reflektierenden Medium.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, dieses bekannte Frequenz lotverfahren besonders einfach und betriebssicher zu gestalten. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch ,erreicht, daß das mit einem Kondensator zusammengeschaltete und der Erzeugung der Sendeimpulse dienende gittergesteuerte, vorzugsweise mit Glühkathode versehene Gas- oder Dampfentladungsgefäß durch die reflektierten Empfangsimpulse gezündet wird. Zur Betätigung des Schallsenders Kippschwingungen zu benutzen, ist an sich bekannt.
• Die Erfindung sei nachstehend an Haiid der in der Abbildung schematisch dargestellten beispielsweisen Ausfülirungsform näher erläutert.
• Ein Kondensator 3 wird von einer Gleichstromquelle 5 übler einen Widerstand 4 aufgeladen und, wenn die gittergesteuerte Gasentladungsröhre I wirksam ist, über die Röhre I und über eine Hupe 2, die nach Art eines Wagnerschen Hammers ausg-eführt ist, entladen.
• Die Gasentladungsröhre I ist zunächst durch die Gittervorspannungsbatterie 6 und den Widerstand 7 gesperrt. Mit Hilfe des Druckknopfes 8 wird die Zündung des Rohres ausgelöst, so daß sich der Kondensator 3 über die genannte Röhre I und die Hupe 2, welche aus einer am Rand festgespannten Membran a, einem Elektromagnet b und dem Unterbrecher c besteht, entladen kann. Damit wird aber auch die Hupe 2 erregt und strahlt mit ihrer Eigenfrequenz einen kurzdauernden Ton aus-, dessen Dauer und Intensität insbesondere von der Kapazität des Kondensators und von der aufgeladenen Spannung abhängig ist. Der Kondensator wird unter Mitwirkung der Induktivität der Spule b bis unter die Zündspannung der Röhre entladen, so daß die Gasentladungsröhre l wieder erlischt.
• Der zustande je'kommende Ton wird nach dem Echolotverfahren von der Hupe 2 ausgestrahlt, am Erdboden reflektiert, der reflektierte Tonstoß empfangen, in elektrische Impulse es umgewandelt, verstärkt und diese dem Gitter der Gasentladungsröhre zugeführt.
• Durch die Zuführung der Impulseest dem Gitter der Röhre 1 wird der Arbeitspunkt Tvährend der Dauer der Impulse derart verlagert, daß die Blodkierung dieser Röhre selbsttätig aufgehoben wird. Die Zündung setzt ein, der Kondensator c kann sich wieder entladen, und ein neuer Ton stoß wird von der Hupe 2 ausgestrahlt.
• Ist die Spannung. auf die der Kondensator 3 zwischen den einzelnen Tonstößen aufgeladen wird, und die Spannung. auf die der Rondensator 3 während feder einzelnen Tonstöße nach der Zündung der Gasentladungsröhre entladen wird, konstant, so ist der Ladestrom direkt proportional der Frequenz der Tonstöße. Ein Strommesser 9 im Kondensatorkreis kann dann vorteilhaft zur Entfernungsmessung verwendet werden, da, wie schon erwähnt, die Frequenz der Tonstötie bei konstanter Schallgeschwindigkeit umgekehrt pro portional ist der Entfernung zwischen Meß ort und reflektierendem Medium. Das die Impulsfrequenz anzeigende Instrument kann unmittelbar in Metern geeicht werden.
• Um die Konstanz der Lade- und Entladespannung zu erreichen wird in vorteilhafter Weise ein besonderer MePJkreis vorgesehen, welcher in gleicher Weise arbeitet wie der Hauptstromkreis. Die Zündungen der Meßentlàdungsröhre werden dabei durch den Hauptkreis ausgelöst.
• Zur Messung der Frequenz lassen sich ohne weiteres auch alle anderen bekannten Verfahren anwenden. Auch hinsichtlich der Hupe 2 ist die vorliegende Erfindung nicht nur hierauf beschränkt, man kann diese auch durch jeden Schallstrahier ersetzen, der entweder selbst eine Eigenfrequenz besitzt oder dem eine solche Eigenfrequenz durch zusätzliche elektrische Schaltmittel erteilt werden kann. So ist es beispleisweise im Zusammenhang mit dem zuletzt Genannten möglich, eine elektrisch erregte Membran mit ausgesproche -ner Eigenfrequenz zu benutzen oder auch einen Heimholtzschen Resonator, der entweder durch eine Membran oder durch einen elektrischen Funken angestoßen wird.
• Eine besonders gute Schallabstrahlung erreicht man durch Kopplung einer Membran mit einem Heimhokzschen Resonator mit gleichen Eigenfrequenzen.
• In Verbindung mit einem elektrischen Schwingungskreis mit ausgesprochener Eigenfrequenz lassen sich auch Schallstrahler ohne ausgesprochene Eigenfrequenz, wie beispiels weise Lautsprecher und elektrischer Funkt vorteilhaft verwenden.
• Gute Ergebnisse werden weiterhin erzielt durch Kopplung von Einrichtungen mit elektrischen und mechanischen Schwingungsgliedern gleicher Eigenfrequenzen.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines Flugzeugs über dem Boden nach dem Echolotprinzip mittels impulsmodulierter Schallwellen, bei dem jeder Sendeschallmeßinipuls durch die Einwirkung eines vorangegangenen Schallechoimpulses auf die Empfangseinrichtung selbsttätig ausgesandt wird und die Zahl der Impulse in der Zeiteinheit ein Maß für die vom Schall zurückgelegte Strecke bildet, dadurch gekeanzeiehnet, daß das mit einem Kondensator zusamm engeschaltete und der Erzeugung der Sendeimpulse dienende gittergesteuerte vorzugsweise mit Glühkathode versehene Gas- oder Dampfentladungsgefäß durch die reflektierten Empfan;gsimpulse gezündet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Impulsfrequenz der dem Kondensator zufließende Ladestrom gemessen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur- Bestimmung der Impulsfrequenz ein besonderer Kippschwingkreis angeordnet wird, bei dem ein Kondensator über einen Widerstand aufgeladen und über eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre entladen wird, dessen Zündungen Vom Hauptkreis gesteuert werden und bei dem der Ladestrom des Kondensators gemessen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Impulsfrequenz anzeigende Instrument unmittelbar in Metern geeicht wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruchs bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeuguug und Abstrahlung der Trägerfrequcnz elektromagnetisch erregte Membranen mit Selbstunterbrechung nach Art des Wagnerschen Hammers (Hupe) verwendet werden.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung und Abstrahlung der Trägerfrequenz ein mechanischer Resonator verwendet wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung und Abstrahlun.g der Trägerfrequenz ein Helmholtzscher (Luft-) Resonator venvendet wird, der durch einen mechanischen Resonator, vorzugsweise der gleichen Eigenfrequenz, erregt wird.
8. S. Verfahren nach Anspruchs bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrichter Schwingungskreis mit ausgesprochener Eigenfrequenz und ein Lautsprecher zur Erzeugung und Abstrahiung der Trägerfrequenz benutzt wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Schwingungskreis mit ausgesprochener Eigenfrequenz und ein elektrischer Fun'ke als Schallquelle benutzt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 und 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Hebnholtzscher Resonator zur Schallquelle verwendet wird.