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Anordnung zur Übermittlung von Richtungsangaben u. dgl. an Flugzeuge
Es sind Sendeanordnungen bekannt, mit Hilfe deren ein Flugzeug längs eines ausgedehnten
Kurses Richtungsangaben erhält.
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U. a. ist eine solche Anlage in der Weise ausgeführt, daß der einzuhaltende
Kurs durch einzelne fächerförmige Vertikalstrahlungen, die ihm entlang in bestimmten
Abständen ausgestrahlt werden und ineinander äbergrei fen, festgelegt wird, wodurch
die Genauigkeit der Kursanzeige erhöht und außerdem eine zweckmäßige Höhenanzeige
gesichert ist. Zusätzlich zu diesen V;erbesserungen bezweckt die Erfindung, auch
die Übermittlung von Wettermeldungen und Sturmwarnungen gegebenenfalls mit zu übertragen.
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Die bekannte Anlage, auf die sich die Erfindung bezieht, sieht längs
einer vorgeschriebenen Flugstrecke verteilte, durch eine gemeinsame Starkstromleitung
gespeiste und an den Masten dieser Leitung angebrachte Hochfrequenzsendeeinrichtung
vor, welch längs der Flugstrecke ein aus einzelnen, in Kursrichtung fächerförmigen
Querschnitt aufweisenden Strahlungen zusammengesetztes annähernd homogenes Strahlungsfeld
erzeugen.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Verbesserung dieser Anlage. Erfindungsgemäß
sollen nun zwei derartige, verschieden modulierte Strahlungsfelder, welche periodisch
abschaltbar sind, svmmetrisch zu beiden Seiten des Kurses schräg aufwärts gerichtet
ausgesendet werden und in den Schaltpausen von der gleichen Sendeeinrichtung, jedoch
über getrennte. als Dipolreihen ausgebildete Antennen in Längsrichtung der Strecke
eine unmodulierte bzw. mit anderen Zeichen modulierte Strahlung zur Bestimmung der
Höhenlage erzeugt werden.
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Die Erfindung sei nachstehend im Hinblick auf ihre Anordnung als
auch auf ihre NVirkungsweise an Hand der Abbildungen beschrieben.
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In Abb. 1 ist unten linkes eine Flugzeug halle I als Teil einer Flugplatzanlage
angedeutet. Von dem Landungsfeld des Flugplatzes geht eine Flugstrecke aus, zuerst
quer durch das Flachland 2 und dann durch ein Tal 3 zwischen den entfernten Hügeln
4. In Übereinstimmung mit der obenerwähnten Anlage sind längs dieser Flugstrecke
Strahlersysteme 5 vorgesehen, und zwar in solchen Abständen, daß die Strahlungen
in Kursrichtung ineinander iibergreifen. Auf diese Weise: entsteht eine im wesentlichen
gleichmäßige Feldstärke in denjenigen Höhen, wo das Flugzeug längs des Kurses gewöhnlich
fliegt. Zum Unter schied von dem Beliantlten werden jedoch je zwei Strahlungen 6,
7 zu beiden Seiten des Flusses erzeugt, die unter etwa 450 nach jeder Seite geneigt
nach oben gerichtet sind. Alle Strahlungen auf der einen Seite der Flugstreclie
werden in einer kennzeichnenden Weise moduliert, z. B. mittels einer besonderen
Tonfrequenz oder im Rhythmus eines Telegraphiezeichens, getastet. Entsprechend werden
die Strahlungen auf der anderen Seite der Flugstrecke mit einer anderen Tonfrequenz
moduliert oder in einem komplementären Rhythmus getastet. Im Falle einer abwechselnden
Tastung, z. B. gemäß den Buchstaben A und N, entsteht eine vertikale Zone konstanter
Intensität, deren Verlauf den Kurs kennzeichnet. Dieses Verfahren ist allgemein
bekannt und liegt dem sogenannten Leitstrahlprinzip zugrunde.
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Demnach braucht ein Flugzeug nur der Zone gleicher Signalstärken
auf ihrer ganzen Länge zu folgen und erhält so eine Richtungsangabe, welche mit
gleichbleibender Genauigkeit auf der ganzen Länge der Strecke vorhanden ist. Es
ist jedoch zweckmäßig, und darin besteht der Vorteil der hier getroffenen Älaßnahme,
daß ein Flugzeug, welches die Strecke nach einer Richtung durchfliegt, auf der einen
Seite der WIittelzone bleibt, z. B. auf der mit A modulierten Seite, wohingegen
ein Flugzeug, das in die entgegengesetzte Richtung fliegt, auf der anderen, also
auf der mit N modulierten Seite bleiben muß. Dadurch wird die Gefahr des Zusammenstoßens
für Flugzeuge vermieden, die in entgegengesetzten Richtungen auf derselben Strecke
fliegen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden nun alle oder nur
gewisse Strahleinrichtungen 5, die längs der Strecke aufgestellt sind, mit zusätzlichen
Einrichtungen versehen, um Strahlungen in Längsrichtung der Strecke, und zwar mit
solcher Bündelung, daß deren Intensität oberhalb einer gewissen Flughöhe sehr rasch
abnimmt, auszusenden. Diese Strahlungen sind in der Abb. I mit 8 bezeichnet. Die
Strabieinrichtung ist vorzugsweise nach zwei Richtungen der Strecke wirksam. Die
Strahlungell müssen natürlich zu unterscheiden sein von den Strahlungen 6 und 7.
Auf diese Weise wird, sobald eine niedrigere als normale Flughöhe eingehalten wird,
das Signal der Strahlungen 8 mit erhöhter Feldstärke empfangen und zeigt so dem
Piloten an, daß er niedrig fliegt.
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Die Energieversorgung der verschiedenen Strahleinrichtungen wird
durch die Leitung 9 vorgenommen, die sich auf der ganzen Länge der Strecke ausdehnt
und die dazu benutzt werden kann. um Synchronismus zwischen den von den verschiedenen
Sendeanordnungen ausgestrahlten Signalen herzustellen, oder um irgendeine andere
notwendig erscheinende Steuerung vorzunehmen.
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In Abb. 2 ist ein Beispiel einer Sendeanordnung dargestellt, wie
sie entlang der Flugstrecke benutzt werden kann. Dieses System ist angebracht an
einem Alast I0, der die Freileitung trägt. An der Spitze des Mastes ist ein Rahmenwerk
mit den beiden Richtstrahlern angeordnet; der Leiter der einen Antenne sei mit 12
und derjenige der anderen Antenne mit I3 bezeichnet. Die Antennen sind vorzugsweise
unter 450 gegen die Vertikalen geneigt angeordnet. Um zu erreichen, daß die durch
diese Antennen ausgesandten Strahlungen nur eine bestimmte Richtung haben, sind
in Verbindung hiermit die Reflektoren I2' und I3' vorgesehen. Die Antrennen 12 und
I3 werden mit der auszustrahlenden Hochfrequenzenergie durch die Zuführungsleitungen
14 und 15 gespeist, die zu einem Gehäuse t6 führen, in welchem die Hochfrequenzerzeugungs-
und Kontrolleinrichtungen untergebracht sind. Dieses Gehäuse ist in der Nähe des
Starkstromtransformators I7 angebracht, über den die Energie zugeführt wird. Der
Strahler für die Höhenkennzeichnung (mit 18 bezeichnet) ist weiter unterhalb am
Mast angebracht und derart eingestellt. daß er in Richtung der Flugstrecke strahlt,
also rechtwinklig zu der Strahlung, die durch die Antennen 12 und I3 erzeugt wird.
Die Antenne wird mit Hochfrequenzenergie aus dem Gehäuse t6 mittels Leitung 19 gespeist.
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Die Abb. 3 zeigt das Schaltungsschema der vorbeschriebenen Anordnung.
In dieser Abbildung sind mit I2, I3 und 18 die Antennen bezeichnet. Die Stromzulführung,
die über Leitung 9 erfolgt, ist an dem Transformator I7 angeschlossen, dessen Sekundärseite
zum Sender I6 führt. Der Ausgang vom Sender 16 ist über Kontakte der Relais 20 und
21 mit den verschiedenen Antennen verbunden.
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Diese Relais 20 und 21 werden von der sekunderen Seite des Transformators
über Leitung
gen erregt, die von den Schaltwalzen 22 bzw.
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23 gesteuert werden. Der Antrieb dieser Walzen erfolgt durch den Motor
24, der gleicherweise von der Sekundärseite des Transformators I7 aus mit Energie
versorgt wird. Die Schaltwalzen sind über Kupplung 25 mit dem Motor verbunden. Die
Kupplung 25 wird gesteuert von dem Elektromagneten 27. Sobald der Elektromagnet
erregt wird, gelangt die Kupplung in Eingriff, wodurch die Schaltwalzen 22 und 23
durch den Motor in Umdrehung versetzt werden. Wenn der Magnet stromlos wird, ist
die Kupplung ausgerückt. Auf der Welle der Schaltwalzen sitzt außerdem eine Nockenscheibe
28 mit herzförmiger Kurvenform, welche eine Rolle 29 an ihrem Umfang führt, die
durch eine Feder 30 angedrückt wird. Diese Rolle ist an einem Arm 3I befestigt,
der in 32 gelagert ist, und der durch den Elektromagneten 33 betOitigt wird. Wenn
der Elektromagnet 33 stromlos wird, so legt sich die Rolle 29 unter dem Druck der
starken Feder 30 mit solcher Kraft gegen den Umfang von Scheibe 28, daß (liese und
damit auch die Walzen 22 und 23 in die in der Zeichnung dargestellte Anfangsstellung
gedreht werden. Somit werden bein Wegbleiben des Stromes auf der Speiseleitung die
Kupplungen 25 aller der einzelnen Sendeeinrichtungen abgeschaltet und die Schaltwalzen
22 und 23 in die in der Abbildung dargestellte Lage gebracht.
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Wenn in dieser Lage der Strom wieder eingeschaltet wird, bleiben
die Relais 20 und 21 zunächst stromlos. (Die schwarz angelegten Teile des Walzenumfangs
sind isolierende Segmente.) Dann erhält die Antenne I3 über die Kontakte 20 und
21 die Hochfrequenzenergie des Senders. Ungefähr 3/5 des Umfangs der Schaltwalze
23 ist wechselweise mit leitenden und nichtleitenden Segmenten besetzt, um die Telegraphiezeichen
A und N hervorzubringen, wodurch nach einer kleinen Drehung der Walze 23 das Relais
21 Strom bekommt und infolgedessen den Ausgang des Senders an die Antenne 12 legt.
Durch die abwechselnde Ein- und Ausschaltung des Stromes für das Relais 2I wird
die Energie abwechselnd von den beiden Antennen 12 und I3 ausgestrahlt; die Strahlung
der Antenne 13 wird im Rhythmus des A die der Antenne 12 mit N getastet. Vorzugsweise
sind so viele Segmente auf dem 3/5 betragenden Teil des Umfanges vorgesehen, daß
wenigstens je dreimal A und N bei jeder Umdrehung der Schaltwalzen erhalten wird.
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Die entsprechenden 3/5 des Umfanges der Schaltwalze 22 sind nichtleitend,
während die restlichen 5/ des Umfanges ein ununterbrochenes leitendes Segment darstellen.
Wenn die Bürste der Walze 22 auf dem leitenden Abschnitt des Umfanges jener Schaltwalze
entlang gleitet, bekommt das Relais 20 Strom und schaltet dadurch die Antennen I2
und I3 ab. Gleichzeitig wird der Ausgangskreis des Senders 16 an die Antenne 18
angeschlossen, wodurch eine ununterbrochene Strahlung dieser Antenne bewirkt wird,
die während der 2/5-Umdrehung der Schaltwalzen andauert.
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Ein Flieger, der die Strecke zurücklegt und die Telegraphiezeichen
mittels seines üblichen Empfängers abhört, nimmt also abwechselnd die Ausstrahlungen
der Antennen 12 und 13 und der Antenne 18 wahr. Wenn er hoch, und zwar auf der einen
Seite des Kurzes, fliegt, empfängt er drei charaliteristiche Zeichen, nämlich A
und X mit großer und unterschiedlicher Lautstärke, außerdem einen stetigen Ton,
der nur schwach gehört wird. Im Falle geringerer Flughöhe ändert sich das Verhältnis
dieser Empfangslautstärken und kehrt sich u. U. um. In der Zone gleicher Empfangsstärken
der A-N-Strahlung wird gleichfalls ein ununterbrochenes Signal gehört, welches auch
in größeren Höhen eine große Empfangs feldstärke besitzt. In kleineren Höhen wird
dieses Signal schwächer im Verhältnis zu dem Signal der Längsstrahlung 8. Dieses
letztere Zeichen ist im übrigen von kürzerer Zeitdauer als dasjenige von dem ununterbrochenen
Strich, welches durch Überlagerung der Zeichen A und N entstanden ist (2 3). Zweckmäßigerweise
wird der Pilot angewiesen, nicht genau in der Dauerstrichzone zu fliegen, sondern
daneben, wo er das Zeichen A und N bevorzugt empfängt.
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Da diese Signale voll allen Sendeanordnungen längs der Flugstrecl;e
erzeugt werden, ist es nötig, daß die Schaltwalzen 22 und 23 synchronisiert sind.
Dieses wird durch den Synchronmotor 24 erreicht. Es kann jedoch vorkommen, daß nach
einer gewissen Betriebszeit der Anlage die Schaltwalzen in den verschiedenen Systemen
etwas gegeneinander versetzt laufen, und daß damit eine Gleichlaufregulierung notwendig
wird. Diese wird bewirkt durch Abschalten der Speiseleitung, wodurch die Elektromagneten
27 und 33 (Abb. 3) stromlos werden. Die Kupplung 25 wird dann ausgerückt, und die
Rolle 29 dreht, wie bereits angegeben, die Schaltwalzen 22 und 23 in die Ruhestellung.
Die entsprechenden Walzen der übrigen Sender nehmen dieselbe Lage ein, und sobald
der Strom wieder eingeschaltet wird, befindet sich die gesamte Anordnung im Gleichlauf.
Diese Synchronisierung der Systeme kann in beliebigen Abständen wiederholt werden.
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Die Abb. 4 ist ähnlich der Abb. 3, enthält jedoch außerdem eine Einrichtung,
um dem Piloten zusätzliche Signale zu übermitteln.
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Die Einrichtung besteht aus einem Relais 34, dessen Kontakte im Zuge
der Leitung zum Strahler I8 liegen und das gesteuert wird durch die zusätzlichen
Schaltwalzen 35 und 36. Diese Walzen werden angetrieben von der Welle der Walzen
22 und 23 über das Getriebe 37, 38 und 39, welches eine derartige Übersetzung haben
muß, daß die Walze 35 eine vollständige Umdrehung macht, während die Walze 22 sich
um weniger als 2/5 ihres leitenden Segments unter der Bürste dreht.
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Ferner soll die Walze 36 nur eine Umdrehung machen in der Zeit, in
der die Walze 22 mehrere Male umläuft. Die Walze 36 hat ein kleines Leitersegment
an ihrem Umfang; dieses Segment ist voll solcher Länge und so am Umfang gelegen
(mit Bezug auf die Lage der Walze 22), dall es zur gleichen Zeit einen Stromkreis
schließt, in der auch das Leitersegment 22 mit der zugehörigen Bürste in Eingriff
steht. Aber wegen der langsameren Drehung der Walze 36 wird deren Strom kreis während
je vier oder fünf Umdrehungen der Walze 22 nur je einmal geschlossen. In dieser
Zeit wird dieser Stromkreis im Takt von Telegraphiezeichen durch die Schaltwalze
35 unterbrochen; diese Zeichen entsprechen beispielsweise der jeweiligen Weglänge
oder der Summer der einzelnen Strahler, von denen sie ausgesandt werden. Die Walze
35 kann auswechselbar ausgeftihrt sein. um weitere Signale, wie Wettermeldungen,
Sturmwarnungeil usw., auszusenden.
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Die Abb. 5 betrifft insofern eine Abänderung der Anordnung der Abb.
4. als die Zeichen zur Standortsangabe nur während des letzten Teils jedes Zeichens
für die Höhen anzeige übertragen werden. Um dies zu bewirken, ist die Schaltwalze
36 direkt auf der Welle der Walze 22 angebracht und mit einem Leitersegment versehen,
welches den Stromkreis zum Relais 34 während des letzten Teils schließt, in dem
der Stromkreis zum Relais 20 durch die Schaltwalze 22 geschlossen ist. Die Schaltwalze
35 wird indirekt angetrieben von der Welle der Walze 22. wie es in Abb. 4 dargestellt
ist. und zwar mittels einer derart bemessenen Übersetzung, daß sie eine vollständige
Umdrehung ausführt in der Zeit. während welcher der Stromkreis durch die Walze 36
geschlossen ist.
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Die beschriebene Anlage eignet sich für Flugzeugempfangssysteme.
welche mit Tonfrequenz und akustischer Anzeige arbeiten.
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Häufig ist es jedoch erwünscht, eine sichtbare Anzeige zu bekommen.
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In Abb. 6 ist eine Sendeanordnung dargestellt, die angewendet werden
kann in Verhindung mit optischen Anzeigemitteln bekannter Art für die Höhenanzeige.
In dieser Abbildung sind die Walzen 22 und 23 so eingerichtet, daß sie die A- und
N-Signale mit Hilfe der Relais 20 und 21 erzeugen. Diese Relais werden gesteuert
von einem Stromkreis, welcher eine zusätzliche Walze 37 auf derselben Welle mit
den Schaltwalzen 22 und 23 enthält. Die Schaltwalzen 22 und 23 sind so eingerichtet,
daß sie die A und Signale während eines gewünschten Teiles ihrer Umdrehung erzeugen
und den Stromkreis für die Relais 20, 2I während des restlichen Teiles der Umdrehung
schließen. Während dieser restlichen Zeit wird der gleiche Stromkreis wechselweise
geschlossen und unterbrochen mit Hilfe der Schaltwalze 37; diese Steuerung erfolgt
im Rhythmus von Strichen und Punkten und beeinflußt ein zusätzliches Relais 38,
welches seinerseits die Speiseleitung zum Strahler 18 steuert. Demnach werden die
Relais 20, 2I und 38 gleichzeitig erregt bzw. entregt. Die Kontakte dieser verschiedenen
Relais sind jedoch so angeordnet, daß, wenn die Relais stromlos werden, das Relais
38 den Stromkreis zum Strahler 18 schließt und die Relais 20 und 21 den Stromlireis
zu den Strahlern 12 und 13 öffnen. Hierdurch wird ein Punktzeichen vom Strahler
18 ausgesendet. Im nächsten Augenblick, wenn sich ein leitendes Segment der Schaltwalze
37 unter der Bürste befindet und die Relais sämtlich unter Strom sind. öffnet das
Relais 38 den Stromkreis zum Strahler 18, und die Relais 20 und 21 schließen die
Stromkreise zu den Strahlern 12 und I3; folglich wird also ein Strichzeichen von
den seitwärts strahlenden Antennen 12 und 13 ausgesandt. Wenn diese Signale im Flugzeug
empfangen werden, überwiegen in größerer Höhe die Strichzeichen. in kleinerer Höhe
die Punktzeichen, wodurch der Pilot, wenn er auf dem Kurs fliegt. seine Höhe bestimmen
kann. Einrichtungen sind bereits bekannt, um die Punkt-Strich-Signale im Sinne von
Zeigeraus sclllägen verschiedener Richtung auszuwerten. Dabei wird der Zeiger eines
Instruments beispielsweise bei Strichen nach rechts abgelenkt und entsprechend nach
links bei Punkteil. Durch Anwendung eines solchen Instruments im Zusammenhang mit
der Schaltung der Abb. 6 kann die Höhenanzeige also optisch erfaßt werden.
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Der Erfindungsgedanke beschränkt sich nicht nur auf die angegebenen
Schaltungen. er kann auch unter Verwendung von anderen Hilfsmitteln sinngemäß verwirklicht
werden.