HU227268B1 - Radio frequency apparatus for preventing collision of an air vehicle with elongated works made of electrically conductive material raised away from earth surface - Google Patents

Abstract

A találmány egy középhullámú tartományban 1-3 MHz-en működő impulzusüzemű lokátor. Az adó jelét egy kisméretű hosszabbítótekerccsel (7) ellátott huzalantenna (8) sugározza ki, a vezetékről visszavert jelet a légi jármű hossztengelyével megegyező irány- ban elhelyezett ferritantenna (15) veszi, majd erősítés, detektálás után kijelzöáramkörre (20) jut. Hang- és fényjelzés formájában figyelmezteti a pilótát 100-300 m távolságban lévő vezetékről. HU 227 268 Β1 1. ábra A leírás terjedelme 4 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

Description

A találmány tárgya olyan rádiófrekvenciás berendezés, mely légi járművek és villamosán vezető anyagú, hosszúkás kiterjedésű, földfelszíntől elemeit műtárgyak ütközésének megakadályozására szolgál.

Az alacsonyan szálló légi járművek pilótái sokszor nem veszik észre az előttük azonos magasságban lévő villamos távvezetéket vagy függőkötélpályát. Az ütközések gyakran katasztrófával végződnek. Ha a pilóta megfelelő távolságra a közeledő vezetékről jelzést kap, a katasztrófa elkerülhető. A találmány ezt a jelzőfeladatot látja el.

A 179 059 lajstromszámú magyar szabadalom találmánya a villamos vezeték elektromos terét érzékeli és a növekvő térerőt érzékelve ad jelet a pilótának. Csak akkor jelez, ha a térerő növekszik, tehát ha a légi jármű közeledik a vezetékhez. A megoldás hátránya, hogy energiamentes vezetéket nem tud kijelezni. A távvezetékek jelentős hányada időszakosan nincs feszültség alatt.

A RU 2 309 433 orosz szabadalmi dokumentum is légi jármű és nagyfeszültségű villamos távvezeték ütközésének elkerülésére szolgáló találmányt ismertet. A megoldás azon a felismerésen alapul, hogy a távvezeték oszlopszigetelőinél keletkező apró kisülések jelentős felharmonikus-tartalommal rendelkeznek, melyekre nézve a távvezeték adóantennaként funkcionál. A légi jármű panoráma-vevőkészüléke ezt fürkészi. Vétel esetén a megtalált legjellemzőbb frekvencián pontosabb és irányított vételt kezdeményez, és - szükség szerint - ebből származtat riasztójelzést a pilóta részére. Ez a megoldás sem alkalmas energiamentes távvezeték vagy függőkötélpálya jelzésére.

Az EP 0 609 162 A2 európai közzétételi iratból szintén alacsony repülési magasságú légi járműnek földi akadállyal (jellemzően villamos távvezetékkel) való ütközésének megakadályozására szolgáló megoldás ismerhető meg. Az akadály érzékelésére a légi járműre telepített berendezés szolgál, mely lézeres letapogatás és (opcionálisan) elektromágneses térérzékelős elven működik. Egy szakaszos üzemű letapogatás a visszaszórt jel kiértékelése után lényegében folyamatosan korrigálja a repülési térképet, illetve az ezen szereplő akadály megjelenítését. Veszélyes megközelítés esetén alarmjelzést generál. A leírás említ ugyan egy aktív elektromágneses szenzort, mely alkalmas lehet energiamentes vezeték jelzésére, de a működés mikéntjére semminemű információval nem szolgál.

A találmány elé kitűzött cél, hogy feszültség alatt nem lévő távvezetéket és függőkötélpályát egyaránt kellő távolságból kijelezzen.

A találmány legáltalánosabban tehát egy rádiófrekvenciás berendezés légi járművek és villamosán vezető anyagú, hosszúkás kiterjedésű, földfelszíntől elemeit műtárgyak ütközésének megakadályozására. E berendezés a légi járműre van telepítve és tartalmaz rádiófrekvenciás jelforrást, ennek jelét kisugárzó antennát, visszavert jelet érzékelő vevőt, és kijelzőt. A találmány szerint a jelforrás impulzusüzemben működik és frekvenciája 1 MHz és 3 MHz közé esik, az antenna hosszabbítótekerccsel ellátott huzalantenna, a vevő a visszavert jel felfogására a légi jármű hossztengelyének irányába mutató ferritantennát tartalmaz, a vevő működése pedig a jelforrás impulzusüzeméhez van szinkronizálva.

A találmány működése a rádiólokátorok passzív zavarásánál is alkalmazott elven alapul: elektromágneses reflexió keletkezik a hullámhossz nagyságrendjébe eső hosszúkás fémes tárgyról. Ha egy villamos vezetékre több száz méteres hullámhosszúságú jellel rásugárzunk, a vezeték szintén visszaveri a rásugárzott jelet. Azért kell ilyen nagy hullámhosszt alkalmazni, hogy kisebb fémtárgyakról ne legyen visszavert jel, ami téves jelzést okozhat. Csak olyan fémtárgyakról következik be jelentős visszaverődés, melyeknek nagysága legalább a hullámhossz fele, földfüggetlenek és kellő magasságban vannak.

Hosszú szalagház vagy egy bevásárlóközpont fémszerkezetéről azért nem mutatkozik jelentős visszaverődés ebben a hullámhossztartományban, mert minden pontjuk földelt. A villanypásztor vezetéke ugyan földfüggetlen, de olyan közel van a földhöz, hogy annak kapacitív szívóhatása nagymértékben csökkenti a visszaverődést. Tehát ha egy légi járműről például a középhullámú tartományba eső, 100-300 méteres hullámhosszú sugárzást bocsájtunk ki, a fent említettek miatt villamos vezetékről vagy kötélpályáról jól detektálható visszaverődés keletkezik.

A berendezés tömbvázlatát az 1. számú ábra szemlélteti, mellyel összhangban az alábbiakban részletesen ismertetem annak felépítését és működését.

A jelforrás impulzusüzemét az astabil 1 multivibrátor ütemezi, kimenőjele egy differenciáló 2 áramkörre kerül, mely a leválasztja a jel lefutó élét és vezérli a 3 monostabil multivibrátort. A 3 monostabil multivibrátor körülbelül tíz mikroszekundum időtartamú adóindító impulzust hoz létre, mely a 4 adóimpulzus-modulátorra kerül. Szintén a 4 adóimpulzus-modulátorra csatlakozik a kristálystabilizált 5 oszcillátor 1-3 MHz-es jele. A 4 adóimpulzus-modulátor impulzusmodulált kimeneti jele egy nagyfrekvenciás 6 erősítő bemenetére kerül. Kellő nagyságra történő erősítés után a nagyfrekvenciás 6 erősítő kimenőjelét egy 7 hosszabbítótekerccsel ellátott 8 antenna kisugározza.

A visszaverődés jelét egy, a légi jármű hossztengelyével megegyező irányban elhelyezett 15 ferritantenna veszi, melynek alakja két szembefordított tölcsérre emlékeztet. Ez a megoldás növeli a vétel nyílásszögét, mivel a légi jármű nem mindig merőlegesen repül a vezetékre. A vett jel egy nagyfrekvenciás 14 erősítőre jut. Ide van kötve még egy huzal 16 segédantenna is amely az előre-hátra viszonyt határozza meg. Ennek jelentősége abban mutatkozik, hogy ha a légi jármű átrepülte a vezetéket, a berendezés ne jelezzen újra.

A nagyfrekvenciás 14 erősítőről a felerősített jel egy demodulátorra kerül, ahol is a vivőfrekvencia leválasztása történik. A 17 demodulátor kimenőjele egy impulzuserősítőre kerül, hogy kellő erősítés után egy monostabil 19 multivibrátort vezéreljen, ami saját indítójelétől, azaz a 17 demodulátor kimenőjelétől függetlenül állandó hosszúságú impulzust állít elő. A mo2

HU 227 268 Β1 nostabil 19 multivibrátor kimenete egy kijelző- 20 áramkört vezérel, ez pedig fény- és hangjelzést szolgáltat a pilóta számára.

Adás idejére a vevőt le kell zárni, hogy a saját adás közvetlen jelét ne vegye. Erre szolgál egy monostabil 13 multivibrátor, mely hasonlóan az adó indításához, vele egy időben, egy állandó hosszúságú záróimpulzust állít elő. A záróimpulzus azonban némileg hosszabb az adóindító impulzusnál (például 10/10,7 mikroszekundum), vagyis a vevő tovább le van zárva. A közvetlen közelben lévő fémtárgyakról ezért a vevő nem érzékel visszavert jelet, tehát holttér alakul ki, mely a példa szerinti 0,7 mikroszekundumos impulzusszélesség-különbség mellett körülbelül 100 méteres kiterjedésű. Ha a légi jármű ebbe a holttérbe kerül azaz a reflexiót okozó műtárgyat ennél jobban megközelíti - a kijelzés megszűnik. Ez szintén jelzésértékű lehet a pilóta számára. A monostabil 13 multivibrátort egy differenciáló 12 áramkörön keresztül az astabil 1 multivibrátor indítja.

Az adóimpulzus lecsengése után előfordulhat, hogy a 7 hosszabbítótekercs tovább oszcillál. Ezért az adóimpulzus lefutóélét egy differenciáló 9 áramkörrel leválasztjuk és egy belengést gátló 10 áramkörre juttatjuk. A belengést gátló 10 áramkör az adóimpulzus lefutása után a belengést gátló 11 tekercs áramkörét rövidre zárja, minek következtében a 7 hosszabbítótekercsben impedanciacsökkenés jön létre a két tekercs induktív kapcsolata miatt. Az impedanciacsökkenés a belengést megszünteti.

A kisugárzás rossz hatásfoka miatt az impulzusteljesítménynek legalább 10 W-nak kell lennie. A rezonancián lévő 7 hosszabbítótekercs és a huzal- 8 antenna (huzalantenna) impedanciája 1 MHz-en körülbelül 700 ohm, ami megfelelő kicsatolást igényel a nagyfrekvenciás 6 erősítőtől. Az adóteljesítmény és a vevő érzékenységének együttese határozza meg a távolságmérés felső határát, ami 300 méter körül van. Az 1 MHz-re épített 7 hosszabbítótekercs paraméterei a következők: a csévetest átmérője 3 cm, hosszúsága cm, a menetek száma 100-150. A meneteket célszerű nem szorosan egymás mellé tekercselni, mert a szórt kapacitás rontja a kisugárzás hatásásosságát. A rezonanciára hangolás például egy oszcilloszkópra és egy középhullámú szignálgenerátor segítségével az alábbiak szerint történhet.

A szignálgenerátor melegpontjáról egy 5 kohm ellenállás egyik végével csatlakozunk, másik végét pedig a 7 hosszabbítótekercs egyik kivezetésére kötjük. A 7 hosszabbítótekercs másik kivezetését egy 1 méter hosszú 8 antennára kötjük. A 8 antenna nem lehet földközelben. Az oszcilloszkóppal az 5 kohm ellenállás két végére lépünk. Soros rezonancián a rezgőkör impedanciája lecsökken, amit az 5 kohm ellenálláson mért amplitúdó növekedése jelez. A szignálgenerátort több frekvenciasávban is tekerjük végig, nehogy téves eredményt kapjunk. Kisugárzás szempontjából jobb lenne, ha magasabb frekvenciát tudnánk alkalmazni, de 3 MHz feletti értékeknél magas, meredek hegyekről elképzelhető visszaverődés, ami téves jelzést okozhat.

Claims (1)

1. SZABADALMI IGÉNYPONT

   Rádiófrekvenciás berendezés légi járművek és villamosán vezető anyagú, hosszúkás kiterjedésű, földfelszíntől elemeit műtárgyak ütközésének megakadályozására, amely berendezés a légi járműre van telepítve és tartalmaz rádiófrekvenciás jelforrást, ennek jelét kisugárzó antennát, visszavert jelet érzékelő vevőt, és kijelzőt, azzal jellemezve, hogy a jelforrás impulzusüzemben működik és frekvenciája 1 MHz és 3 MHz közé esik, az antenna (8) hosszabbítótekerccsel (7) ellátott huzalantenna, a vevő a visszavert jel felfogására a légi jármű hossztengelyének irányába mutató ferritantennát (15) tartalmaz, a vevő működése a jelforrás impulzusüzeméhez van szinkronizálva.