-
Einrichtung zur Bestimmung der Flugzeughöhe Zusatz zum Patent 699
653 Im Patent 699 653 ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Flugzeughöhe beschrieben,
bei der auf dem Flugzeug ein Schailsender und ein Schallempfänger vorgesehen sind.
-
Der Schalisender sendet Schallwellenimpulse einer bestimmten Frequenz
aus, die hoher als die Frequenzen der wesentlichsten Flugzeuggeräusche liegt. Diese
Schallwellen werden vom Schallempfänger sowohl direkt als auch nach Reflexion am
Erdboden aufgenommen, durch ein Filter ausgesiebt und mittels eines Stethoskops
angehört. Die Zeitdifferenz zw,ischen den direkt und den nach Reflexion am Erdboden
aufgenommenen Schallwellen dient als Maß für die Flugzeughöhe.
-
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieser Einrichtung in der
Richtung, daß im Ohr des abhörenden Beobachters ein natürlicherer Eindruck hervorgerufen
wird, der die Höhenbestimmung wesentlich erleichtert.
-
Es hat sich gezeigt, daß die Leichtigkeit, mit der Beobachtungen
mit der angegebenen Einrichtung auszuführen sind, in erheblichem NIaße von dem Lautstärkeverhältnis
zwischen der direkt und der nach Reflexion am Erdboden vom Empfänger aufgenommenen
Schallwellen abhängt. Man erwartet im allgemeinen. daß ein Echo geringere Stärke
besitzt als der direkte Schall. Wird diese Bedingung nicht erfüllt, so entsteht
im Ohr des Beobachters ein unnatürlicher, verwirrender Eindruck, daß die Höhenbestimmung
besondere Aufmerksamlseit erfordert. Wird dagegen die Lautstärke der direkt aufgenommenen
Schallwellen so eingestellt, daß sie stets größer als die nach Reflexion aufgenommene
ist, solange sich das Flugzeug oberhalb einer bestimmten Höhe befindet, so ist der
Eindruck im Ohr ein natürlicher und die Beobachtung ohne besondere Anstrengung durchzuführen.
-
Es hat sich als günstigste Betriebs veise der Fall ergeben, daß die
direkt empfangene Welle stärker als die reflektierte Welle ist, solange sich das
Flugzeug oberhalb einer Höhe befindet, bei der die beiden Schall im pulse ineinander
übergehen, d. h. die relative Stärke sollte so eingestellt werden, daß, wenn das
Flugzeug niedergeht, die Anzeige im Empfänger aus zwei aufeinanderfolgenden kurzen
Impulsen verschiedener Intensität besteht, die durch eine Zeitdifferenz getrennt
sind, die von der Flugzeughöhe abhängt, während bei einer bestimmten niedrigen Höhe,
wo sich die beiden Impulse vermischen, die Anzeige in einen anhaltenden langen Impuls
gleichmäßiger Stärke übergeht.
-
Erfindungsgemäß wird daher die Anordnung so getroffen, daß gleichzeitig
mit der Aussendung des Schalles durch den Sender im Empfänger ein Schall erzeugt
wird, dessen Stärke in bezug auf die Stärke des aufgenommenen Echos einstellbar
ist. Dabei wird für die Erzeugung des Schalles im Empfänger ein von dem äußeren
Schalkveg verschiedener, besonderer Schaltweg zwischen Schallsender und -empfänger
vorgesehen. Dieser Schaltweg kann entweder rein akustisch sein oder auch elektrische
Einrichtungen umfassen, die einen Schall der gewünschten Stärke im Empfänger hervorrufen.
-
Die Merkmale der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert
werden.
-
Abb. I zeigt ein Flugzeug mit der erfindungsgemäßen Einrichtung;
Abb. 2 und 3 zeigen abgeänderte Ausführungsformen der Erfindung.
-
Abb. I zeigt ein Flugzeug, in dessen vorderem Teil sich ein Schallsender
I befindet.
-
Der Schallsender umfaßt ein schallrichtendes Sendemegaphon 2, in dem
ein noch zu beschreibender Schallerzeuger angeordnet ist, der von einem Behälter
3 aus mit Druckgas gespeist wird. Der Behälter 3 erhält das Gas von den Flugzeugmaschinenzylindern
über eine Kühlvorrichtung 4 und ein Drosselrenteil 5. Ferner befindet sich auf dem
Flugzeug ein Schallempfänger, der aus einem Empfangsmegaphon 6 und einem Stethoskop
7 besteht. das der Flugzeugführer trägt. Empfangsmegaphon und Stethoskop stehen
durch einen akustischen Kanal 8 und ein akustisches Filter 9 in Verbindung. Zwischen
Sendemegaphon 2 und Empfänger befindet sich ein weiterer akustischer Kanal I0, der
Schallwellen vom Sender direkt in den Empfangskanal leitet, so daß sie vom Beobachter
mittels des Stethoskops aufgenommen werden. Die Stärke der vom Sender über den Kanal
10 geleiteten Schallwellen kann mittels des Ventils II geregelt werden, das sich
in erreichbarer Nähe des Beobachters befindet.
-
Wird im Empfänger ein dem ausgesandten Schallimpuls entsprechender
Schall durch Mittel erzeugt, die von dem Echoeffekt unabhängig sind, und besitzt
dieser Schall eine größere Lautstärke als das Echo, wie es gemäß der Erfindung sein
soll, so kann der Beobachter seine Höhe auch ohne Beobachtung einer visuellen Anzeigevorrichtung
bestimmen. Auf diese Weise hat er den Blick frei und kann ihn auf etwaige dem Flugzeug
entgegenstehende Hindernisse oder auf den Boden richten.
-
Die akustische Leitung I0, die den direkten Schall an den Empfänger
leitet, kann aus einem Aluminiumrohr von beispielsweise 25 mm bestehen, das vom
Sendemegaphon 2 bis zum Empfangskanal reicht. Die Leitung Io mündet vor dem Filter
9 in den Empfangskanal ein, so daß alle störenden Geräusche, die in die Leitung
10 etwa eingedrungen sind, vom Stethoskop ferngehalten werden. Wie aus der Zeichnung
ersichtlich. erfolgt die Verbindung auf der Eingangsseite des Filters. Da das Filter
einen Durchmesser von nur ungefähr 10 mm besitzt, wird die Verbindung zwischen Leitung
10 und Empfangskanal zwechmäß igerweise durch ein Zwischenrohr 39 hergestellt, das
sich nach dem Empfangskanal zu verjüngt und so beide Leitungen aneinander anpaßt.
Ein Ventil 11 ist an dem verjüngten Ende des Zwischenstücks 39 angebracht und dient
zur Regelung der Lautstärke des direkt empfangenen Schalles.
-
Weitere Einzelheiten über die Ausbildung und Wirkungsweise der Einrichtung
finden sich im Patent 699 653, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden
braucht, jedoch ist noch hervorzuheben, daß die von der Pfeife 17 (s. Abb. 2 und
3) erzeugte Frequenz vorzugsweise höher liegt als die wesentlichsten
Flugzeuggeräusche
und z. B. zwischen 2000 und 4000 Perioden gewählt wird. Diese Frequenzen werden
durch das Filter ohne Hindernis auf das Stethoskop ürb!ertragen, während die Flugzeuggeräusche
abgehalten werden.
-
Es hat sich gezeigt, daß der besondere Leitungs'weg 10 zwischen Sendemegaphon
und Empfangslkanal ganz wesentlich zur Erleichterung der Höbenbestimmung beiträgt,
insofern als durch ihn die Stärke der direkt empfangenen Schallwelle, die auf einem
Wege, der unabhängig von der Reflexion am Erdboden ist, vom Sender zum Empfänger
gelangt, in ein passendes Verhältnis zur Stärke der nach Reflexion am Erdboden aufgenommenen
Welle gesetzt werden kann, d. h. so eingestellt werden kann, daß sie mit Sicherheit
größer ist als die zu erwartende Stärke des Schallechos. Auf diese Weise wird ein
sehr natürlicher Eindruck erzeugt, der die Auswertung der Beobachtungen wesentlich
erleichtert.
-
Abb. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform der Erfindung. Es endigt
hier der Empfangskanal in einer magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung 40, deren
elektrische Wicklung über einen Umschalter 41 und einen Lautverstärker 42 zu einem
Kopfhörer 43, den der Beobachter trägt, führt. Die magnetische Aufzeichnungsvorrichtung
40 besteht aus einer eingespannten Membran 44, die eine Kammer 45 aibschlieBt, in
die der Empfangskanal mündet. Auf der nach außen liegenden Seite der Membran befindet
sich ein permanenter Magnet 46 mit einer elektrischen Wicklung. Die Schallwellen
im Empfangskanal setzen nun die Membran 44 in Bewegung, die ihrerseits elektrische
Wellen entsprecbender Frequenz in der Wicklung 47 erzeugt, die durch den Kopfhörer
43 wiedergegeben werden. Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders vorteilhaft
auf Fluigzeugen, die ein Funkempfangsigerät mit sich führen, weil dann der Kopfhörer
normalerweise mit dem Funkgerät verbunden sein kann und vom Beobachter dauernd getragen
wird. Ein solches Funkempfangsgerät ist bei 48 dargestellt. Es kann übler dten Umischaltef
4I mit dem Verstärker 42 verbunden werden.
-
Will der Beobachter, der den Kopfihörer trägt, um die drahtlosen Peilsignale
zu empfangen, nun beispielsweise die Höhenbestimmung durch Schallwellen vornehmen,
so braucht er nur den Schalter 41 in die linloe Stellung zu bringen, ohne daß er
den Kopfhörer abzunehmen braucht. Um die Beobachtung gegebenenfalls auch mit dem
Stethoskop vornehmen zu können, ist ein Dreiweghahn 49 vorgesehen, der zwischen
der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung 40 und dem Filter 9 liegt. Durch Drehung
des Hahnes um 900 wird die magnetische Aufzeichnungsvorrichtung abgeschaltet vom
Empfangskanal und das Stethoskop mit letzterem verbunden. Der Dreiwegehahni sollte
so geringe Abmessungen haben, daß keine schädlichen Resonanzerscheinungen auftreten
können.
-
Abb. 3 zeigt eine weitere Ausührungsform der Erfindung, Ibei der
der Schall vom Sender zum Empfänger auf elektrischem Wege übertragen wird. Eine
magnetische Aufzeichnungsvorrichtung 49 der oben an gegebenen Art steht mit ihrer
Luftkammer mit dem Sendemegaphon 2 in Verbindung.
-
Seine elektrische Wicklung ist an dem Eingangskreis des Verstärkers
42 über einen Reihenwiderstand 51 und ein Potentiometer 52 angeschlossen. Das Potentiometer
52 liegt in einem Stromkreis, der den Eingang des Verstärkers 42 und die elektrische
Wicklung der magnetisclhen Anfzeichnungsvorrichtung 40 umfaßt, welche mit dem Empfangskanal
in Verbindung steht. Auf diese Weise gelangen alle elektromotorischen Kräfte, die
in den Wicklungen der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtungen 40 und 49 erregt werden
und von Schallwellen in den entsprechenden akustischen Kanälen herrühren, in den
Verstärker 42, werden hier verstärkt und speisen den Kopfhörer 43, der die entsprechenden
Schallwellen wiedergibt. Das Lautstärkeverhältnis des direkt vom Sender her aufgenommenen
und des nach Reflexion aufgenommenen Schalles kann im Kopfhbrer mit Hilfe des Widerstandes
51 und des Potentiometers 52 passend eingestellt werden.
-
Statt der im Zusammenhang mit Abb. 2 und 3 beschriebenen magnetischen
Aufzeichnungsvorrichtungen können auch andere Arten von elektroakustischen Aufnahmegeräten
Verwendung finden. Die tbeschriebene magnetische Aufzeichnungsvorrichtung besitzt
jedoch besondere Vorzüge, da sie sehr widerstandsfähig und ziemlich unempfindlich
gegen Erschütterungen des Flugzeugs ist. Sie hat ferner die wichtige Eigenschaft,
daß die in den Wicklungen induzierte elektromotori sche Kraft proportional der Geschwindigkeit
der Membran ist, so daß die Anordnung verhältnismäßig unempfindlich gegen die niederfrequenzen
Flugzeuggeräusche, dagegen hochempfindlich gegen Schallwellen hoher Frequenz ist.
Ferner kann durch passende Span nuing der Membran eine derartige Abstimmung erreicht
werden, daß bestimmte F,requenzen bevorzugt werden. Im vorliegenden Fall wird also
die Membran zweckmäßigerweise auf den Ton der Pfeife 17, also z. B. auf eine Frequenz
in der Nähe von 3000 Perioden, abgestimmt.