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Gerät und Verfahren zum schnellen Auffinden und Anzeigen des jeweiligen
Standortes eines Flugzeuges von der Erde aus Die Erfindung macht sich zur Aufgabe,
ein für das Auffinden von Flugzeugen geeignetes Gerät zu schaffen, das nicht nur
vollständig selbsttätig die gesamte Himmelshalbkugel absucht, sondern zugleich auch
ohne jegliche menschliche Mitwirkung imstande ist, genau so für ein einzelnes wie
für viele Flugzeuge gleichzeitig direkt zu zeigen, wo sich die verschiedenen Flugzeuge
im Augenblick im Raum befinden und in welcher Richtung sich jedes von ihnen fortbewegt.
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Geräte, die mittels drehbarer Richtstrahlempfänger selbsttätig die
gesamte Himmelshalbkugel absuchen, sind seit langem bekannt.
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Diese Geräte sind aber so eingerichtet, daß die Lageermittlung des
gesuchten Objektes die . Ermittlung bestimmter Maxima- oder Minimawerte zur Voraussetzung
hat, die von dem, der das Gerät bedient, eingestellt oder aufgesucht werden müssen.
Bei diesen Geräten hängt also die Genauigkeit der Lageermittlung des gesuchten Objektes
stets von der Zuverlässigkeit und der Sorgfalt des Beobachters ab. Außerordentlich
schwierig gestaltet sich das Arbeiten mit diesen Geräten, weil es das menschliche
Vermögen gänzlich übersteigt, wenn die räumliche Lage vieler Flugzeuge gleichzeitig
festgestellt werden soll, da das Gerät in diesem Falle überhaupt nicht erkennen
läßt, welche der verschiedenen Maxima- bzw. Minimawerte paarweise einander zuzuordnen
sind. Schließlich zeigt das bekannte Gerät den Standort des ermittelten Flugzeuges
niemals direkt an. Es liefert vielmehr als Ergebnis der Ablesung zweier verschiedener
Skalen stets Azimut und Höhenwinkel als getrennte Werte, auf Grund der man sich
nur schwer ein Bild davon machen kann, wo man das Flugzeug etwa über sich suchen
muß. Ein schwerwiegender Nachteil des bekannten Gerätes ist übrigens nicht zuletzt
der, daß das Arbeiten mit ihm keine genügende Vorstellung davon zu vermitteln vermag,
in welcher Richtung und vielleicht auch mit welcher Geschwindigkeit sich ein ermitteltes
Flugzeug fortbewegt. Eine solche Feststellung wird gänzlich unmöglich, wenn es sich
noch dazu nicht nur um ein Flugzeug, sondern um deren mehrere handelt.
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Ein Gerät, dem keiner von all diesen Mängeln anhaftet, erhält man
erfindungsgemäß dadurch, daß man die auf Licht-, Wärme-oder Schallwellen ansprechenden
Richtstrahlempfänger derart bewegbar anordnet, daß bei der Ausführung ihrer Bewegungen
jeder von ihnen einen ihm zugeteilten Streifen der
Himmelshalbliugel
abtastet, daß man ferner jedem dieser Empfänger einen optischen Empfangsmelder zuordnet,
der im Synchronlauf mit der Bewegung seines Empfängers eine dieser ähnliche oder
gleiche Bewegung ausführt und daß man schließlich in Verbindung mit den Empfangsmeldern
eine Meßvorrichtung vorsieht, die im Augenblick der Empfangsanzeige eines der Melder
seine räumliche Stellung und damit den gesuchten Standort des Luftfahrzeuges im
Raum angibt.
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Durch die bewegbar angeordneten Empfänger, deren jeder einen bestimmten
Streifen der Himmelshalbkugel abtastet, ist es bei Wahl einer entsprechenden Abtastgeschxvindiglieit
möglich, das ganze Firmament schnell und vom Feinde unbemerkt abzusuchell. Derjenige
der einzelnen Empfänger, in dessen Streifen am Firmament sich das Flugzeug befindet,
bringt in dem Augenblick, in dem bei seiner Bewegung die Stellung erreicht wird,
in ffeldler die Einstrahlung erfolgt oder zu einem NIaximum wird, den zugeordneten
Empfangsmelder zum Ansprechen. Da dieser Empfangsmelder synchron mit der Bewiegung
seines Empfängers eine dieser ähnliche oder gleiche Bewegung ausführt, so wird mit
Hilfe der Meßvorrichtung durch sein Ansprechen die räumliche Lage der Richtung der
maximalen Einstrahlungen sofort sichtbar bzw. meßbar. Die beiden Größen, die die
Lage der Strahlquelle bestimmen, sind einmal die Ordnungszahl des ansprechenden
Empfangsmelders innerhalb der Reihe der Empfangsmelder, andererseit die Stellung
des ansprechenden Empfangsmelders, also der Winkel, den die Achse des ansprechenden
Empfangsmelders im Augenblick der Nieldung mit irgendeiner Bezugsebene, in der Regel
mit einer horizontalen Ebene ein schließt. Der Einfachheit halber wird man die einzelnen
Empfänger ebenso wie die einzelnen Empfangsmelder jeweils gemeinsam miteinander
bewegbar anordnen. Damit durch das streifenweise Abtasten tatsächlich das ganze
Suchfeld in Gestalt der Himmelshalbkugel erfaßbar wird, müssen die einzelnen Richtstrahlempfänger
so zueinander angeordnet sein, daß ihre Strahlachsen ähnlich den Rippen eines gespreizten
Fächers gegen das Firmament divergieren, ohne daß sich aber natürlich ihre Strahlachsen
in einem Punkt schneiden müssen. Die einzelnen Richtstrahlempfänger können daher
im Halblireis oder auf einer geraden oder gekrümmten Linie angeordnet werden, wichtig
ist nur, daß ihre Strahlachsen nach Maßgabe der erzielten Bündelung ihrer Richtstrahlungsempfindl
ichkeit divergieren, derart, daß kein Himmelsahschnitt unbestrichen bleibt.
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Die zweckmäßig gleichzeitige Beweguiig der einzelnen Richtstrahlempfänger
wird leicht dadurch erreicht, daß die Empfänger mechanisch zu einem im ganzen dreh-
oder schwenkbaren System zusammengebaut werden, also. etwa auf einem gemeinsamen
Biigel oder Rahmen gesetzt werden.
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Bezüglich der Anordnung der Empfangsmelder bestehen viele Möglichkeiten,
da ihre Anordnung von der Form der NIeßeinrichtung (eben oder gekrümmt) und der
gewünschen Form der Einteilung (Gradnetzteilung) abhängig ist. Um auf einfache Weise
die erforderliche Synchronbewegung zu erreichen, wird man zweckmäßig die Empfangsmelder
in gleicher Weise anordnen und bewegen wie die Richtstrahlempfänger.
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Um dann die Synchronbewegung zwischen Empfängern und Empfangsmeldern
herzustellen, braucht man in diesem Falle nur die Achsen des Richtstrahlempfängersystems
und des Empfangsmeldersystems irgendwie. also beispielsweise mechanisch, dektrisdi
oder hydraulisch miteinander zu kuppeln.
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Als Meßvorrichtung zur Feststellung der Richtung maximaler Einstrahlung
im Raume gelangt zweckmäßig eine mit Starken, vorzugsweise mit einer Gradeinteilung
versehene, aus einer durchsichtigen, durchbrochenen oder mit einer radioaktiven
Masse bestrichene ebene oder gekrümmte AIeßplatte zur Verwendung. die in geeigneter
Lage zu den Empfangsmeldern angeordnet ist. Eine einfache zweckdienliche Meßvorriditung
erhält man, wenn man über die z. B. halbkreisförmig angeordneten Empfangsmelder
eine mit einer Gradeinteilung versehene Glasglocke herübersetzt. Als Empfangsmelder
kommen alle praktisch trägheitslos ansprechenden Leuchten, in erster Linie elektrische
Gasentladungslampen, also z. B. Glimmlampen. in Frage. Um einen möglichst zusammenhängenden
Bildeindruck von dem Aufl euchten der Empfangsmelderlampen zu erhalten, kann die
Abtasthäufigkeit so groß gewählt werden, daß vermöge der Trägheit des menschlichen
Auges ein zusammenhängender Lichteindruck entsteht, so daß entsprechend der Bewegung
des beobachteten Flugzeuges ein Lichtpunkt auf der Äießplatte fortzuwandern scheint.
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Dem gleichen Zweck, einen zusammenhängenden Bildeindruck zu erzielen,
kann bei kleinerer Abtasthäufigkeit die vorerwähnte Nfeßplatte mit radioaktiver
oder phosphoreszierender Belegung dienen, die nach Maßgabe ihrer Zeitkonstante die
von den Empfangsmeldern gegebenen Lichtimpulse rerschleift.
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In der Regel werden die Steuerimpulse, die von den Empfängern ausgehen,
selbst zum unmittelbaren Steuern solcher Leuchten nicht ausreichen. Aus diesem Grunde
wird man
die einzelnen Empfangsmelder jeweils über wenigstens einen
Verstärker von dem zugehörigen Empfänger aus steuern müssen. Da mit der Notwendigkeit
einer sehr großen Verstärkung des Steuerimpulses gerechnet werden muß, werden als
Verstärker praktisch ausschließlich Röhrenverstärker in Frage kommen. Führt man
das neue Gerät als akustischen Standortmelder aus, so sind, um einerseits mit möglichst
kleinen Abmessungen der Empfänger auszukommen und um andererseits durch erdgebundene
Schallquellen möglichst nicht gestört zu werden und schließlich um auch im Gleitflug
mit abgestelltem oder stark gedrosseltem Motor fliegende, nur zischende Geräusche
verursachende Flugzeuge zu erfassen, mehr oder wenig hohe Frequenzen zugrunde zu
legen. Als Empfänger für diesen Frequenzbereich sind in Resonanzgegend arbeitende
Mikrophone ohne Eigengeräusche, z. B. elektrostatische oder elektrodynamische Mikrophone,
zu verwenden, die bei niedrigem Geräuschpegel hohe Verstärkungsgrade zulassen. Zur
Aussiebung des gewünschten Frequenzbandes empfiehlt es sich, elektrische Filterketten
zu verwenden.
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In den Abbildungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In den drei Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die drei Ausführungsformen unterscheiden sich dadurch voneinander, daß bei der Anordnung
nach Fig. I das Empfänger- und Empfangsmeldersystem halbkreisförmig angeordnet sind
und um- eine lotrechte Achse rotieren, während nach Fig. 2 beide Systeme ebenfalls
halbkreisförmig angeordnet sind, aber in einem bestimmten Rhythmus eine Pendel-oder
Schwenkbewegung um etwa + go0 zum Lot ausführen, während schließlich die Systeme
nach Fig. 3 ebenfalls eine derartige Pendelbewegung ausführen, jedoch das Empfängersystem
beispielsweise gradlinig, das Empfangsmeldesystem dagegen wieder halbkreisförmig
angeordnet ist.
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Das eigentliche Empfangsgerät ist mit I, der Empfangsmelder mit der
Meßvorrichtung mit II bezeichnet. Der Empfänger I besteht aus einer Anzahl von einzelnen
Richtstrahlempfängern I, 2, 3 usw. Sämtliche Empfänger sind auf einem Rahmen 4 befestigt,
der bei der Anordnung nach Fig. 2 und 3 um die Achse 6 schwenkbar gelagert ist.
Die einzelnen Empfänger bilden insgesamt das Empfängersystem, wobei ihre Haupteinstrahlungsrichtungen
strahlenförmig oder fächerartig auseinanderlaufen. Den einzelnen Empfängern I, 2,
3 usw. ist je ein Empfangsmelder I', 2', 3' usw. zugeordnet. Ähnlich wie die Empfänger
sitzen die Empfangsmelder auf einem Rahmen 4, der bei der Anordnung nach Fig. 2
und 3 um eine Achse6 rhythmisch eine Schwenk- oder Pendelbewegung ausführt. Die
Achsen 5, 5' bzw. 6, 6' sind auf eine nicht näher dargestellte Weise so miteinander
gekuppelt, daß sie synchrone Bewegungen ausführen. Über den Empfangsmel'derkranz
ist die Meßvorrichtung in Gestalt einer mit einer Gradeinteilung versehenen Glasglocke
7 0. dgl. herübergesetzt. Jeder Empfänger ist mit seinem zugeordneten Empfangsmelder
über einen Verstärker und gegebenenfalls ein Frequenzfilter verbunden.
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Die einzelnen Verstärker und Filter sind in den Figuren zusammengefaßt
und schematisch als einfache Rechtecke8 und 9 dargestellt. Bei der Anordnung nach
Fig. I erfolgt die Impulsübertragung von den einzelnen Empfängern zu den Empfangsmeldern
über eine entsprechende Anzahl von Schleifringen IO, bei der Anordnung nach Fig.
2 und 3 geschieht die Übertragung durch eine entsprechende Anzahl von einzelnen
biegsamen Kabeln II. Der Ausführung nach Fig. 2 oder 3 dürfte deshalb der Vorzug
gegeben werden, weil bei der Verwendung von Schleifringen Störungen nicht ausgeschlossen
sind und weil diese noch zwei Vorzüge aufweist: I. Legt man für die Schu enkbewegung
eine annähernd sinusförmig verlaufende Winkelgeschwindigkeit zugrunde, so wird die
Zeitdauer der Strahlungseinwirliung auf die Richtstrahlempfänger größer, weil hier
die Schwenkgeschwindigkeit. am kleinsten wird.
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Das ist aber erwünscht, weil gegen den Horizont zu die größten Empfangsentfernungen
in Frage kommen und daher gerade hier größte Empfangsempfindlichkeit gefordert werden
muß.
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2. Die Anordnung der Richtstrahlempfänger 1, 2, 3 usw. nach Fig.
3 ergibt, da die Richtstrahlempfänger mit der Schwenkachse praktisch zusammenfallen,
kleinste Relativgeschwindigkeiten der Richtstrahlempfänger zur umgebenden Luft auch
bei hoher Schwenkfrequenz, was gerade bei z. B. akustischen Richtstrahlempfängern
zur Verhinderung von Eigengeräuschen von Bedeutung ist.