DE509717C - Verfahren zur Bestimmung der Flughoehe von Flugzeugen mittels elektrischer Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Flughöhe von Flugzeugen mittels elektrischer Wellen.

Erfindungsgemäß ist auf dem Flugzeug eine Vorrichtung vorgesehen, die elektrische Wellen aussendet, deren Frequenz sich vorzugsweise linear ändert. Infolge der Leitfähigkeit des Erdbodens wird bekanntlich ein Teil dieser Wellen vom Erdboden zum Flugzeug zurück reflektiert. Auf dem Flugzeug ist nun weiterhin eine Vorrichtung zur Aufnahme dieser reflektierten Wellen und der direkt ausgestrahlten Wellen vorgesehen.

•5 Diesen beiden Wellen, von denen also die eine direkt vom Sender herrührt, die andere nach Reflexion am Erdboden aufgenommen ist, besitzen infolge der verschiedenen Wege, die sie zurückgelegt haben, eine verschiedene Frequenz. Diese Frequenzdifferenz entspricht der Frequenzänderung, die die ausgestrahlte Welle innerhalb der Zeit erfährt, die sie braucht, um zur Erde hin und zurück zu gelangen. Diese Frequenzdifferenz stellt also ein Maß für die Flughöhe des Flugzeuges über dem Erdboden dar. Die Anordnung auf dem Flugzeug ist nun dementsprechend so getroffen, daß die beiden aufgenommenen Wellen sich überlagern und einen Strom erzeugen, dessen Frequenz der Frequenzdifferenz der beiden Wellen entspricht. Durch diesen Strom wird eine geeignete Anzeigevorrichtung betätigt, die den Beobachter fortlaufend darüber unterrichtet, in welcher Höhe das Flugzeug sich über dem Erdboden befindet.

Die Erfindungsmerkmale sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Abb. 1 stellt ein Flugzeug dar, das über der Erde fliegt und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist; Abb. 2 und 3 stellen diese Vorrichtung selbst dar und Abb. 4 einzelne Teile davon.

In Abb. ι und 2 bedeutet 1 und 2 eine drahtlose Sende- und Empfangseinrichtung, die in dem Flugzeug 3 untergebracht ist. Der Sender 1 strahlt mittels einer Antenne 4 Wellen aus, die zur Erde 5 gelangen und von dort in Richtung auf das Flugzeug reflektiert werden, wie durch die Linien 6 angedeutet ist. Die Antenne kann aus einem aufgehängten nachschleppenden Draht bestehen oder auch aus einem Rahmen, der horizontal auf dem Flugzeug angeordnet ist und daher die Welle nach unten wirft. Der Empfänger 2 besitzt gleicherweise eine Antenne 7 irgendeiner bekannten Form wie die Sendeseite. Wird auch ein Rahmen verwandt, so wird er zweckmäßigerweise horizontal im Flugzeug angebracht, um so die Kopplung zwischen den beiden Rahmen zu verringern. Die aufgenommene reflektierte Welle kann gegebenenfalls

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verstärkt werden und wird mit der Welle, die vom Sender ι direkt über dem Kreis 8 aufgenommen ist, überlagert. Durch Überlagerung der beiden aufgenommenen Wellen entsteht dann ein Strom, dessen Frequenz gleich der Differenz der Frequenzen der beiden Wellen ist. Dieser Strom wird einer geeigneten Apparatur 11 zugeführt, z. B. einem Kopfhörer oder einem anderen frequenzempfindlichen Organ, durch das dann die Entfernung des Flugzeuges vom Erdboden angezeigt wird.

Statt des Kreises 8 kann auch eine andere Anordnung benutzt werden, um dem Empfänger die Energie vom Sender direkt zuzuführen. Unter Umständen kann eine besondere Kopplungseinrichtung überhaupt ganz fehlen, da die gegenseitige Kapazität zwischen Sender und Empfänger einschließlich der beiden Antennen schon eine genügende Kopplung ergibt.

Die Frequenz der vom Sender ι erzeugten Wellen muß über einen beträchtlichen Bereich variieren, und ebenso muß der Empfänger 2 «5 auf Wellen dieser Frequenz und Wellen, die sich entsprechend der Höhe des Flugzeuges nur um sehr geringe Beträge davon unterscheiden, ansprechen. Es sind deshalb sowohl für die Sender als auch die Empfänger synchrone Antriebsmittel vorgesehen, z. B. ein Motor 12 konstanter Tourenzahl, durch die sowohl die Frequenz des Senders als auch des Empfängers synchron verändert werden. Sender und Empfänger sind gegenseitig abgeschirmt, wie durch die punktierten Linien in der Zeichnung angedeutet ist. Die Anordnung des Senders und Empfängers im einzelnen ist aus Abb. 3 zu erkennen.

Der Sender 1 enthält eine geeignete Entladungsröhre 14, die als Kurzwellensender geschaltet ist. Dementsprechend liegt zwischen Anode und Gitter dieses Schwingungserzeugers der übliche Schwingungskreis, bestehend aus Kapazität 15 und Induktivität 16, von der ein Teil die Primärwicklung des Transformators 17 bildet. Parallel zum Schwingungskreis 15, 16 ist über dem Schleifring 18, der auf der Welle des Motors 12 sitzt, ein frequenzlinearer Kondensator angeschlossen. Der bewegliche Teil dieses Kondensators wird durch den Motor 12 angetrieben. Auf diese Weise kann die Frequenz des Generators 14 periodisch verändert werden, so daß sie zuerst zunimmt und dann wieder abnimmt zwischen zwei Grenzen, die durch die Konstanten des Schwingungskreises und die Charakteristik des Kondensators bestimmt sind.

Diese Schwingungen werden der Antenne 4 über eine Wicklung 20 des Transformators 17 und einen Kommutator 21, der vom Motor 12 angetrieben wird, zugeführt. Dieser Kommutator ist vom beweglichen Teil des Kondensators 21 durch ein Isolierstück 9 getrennt. Ein Teil der Schwingungen wird durch den Kreis 8 dem Empfänger direkt zugeführt, und zwar der Primärwicklung 23 des Transformators 24. In den meisten Fällen dürfte die natürliche Kopplung zwischen den Antennen 4 und 7 ausreichen, um genügend Energie zu übertragen, so daß der Kreis 8 ganz fehlen kann. Dem Transformator 24 werden außerdem durch die Antenne 7 die von der Erde reflektierten Wellen zugeführt. An die Sekundärwicklung des Transformators 24 ist nun eine geeignete Gleichrichteranordnung angeschlossen, die aus einer Entladungsröhre 25 in der in der drahtlosen Telegraphic üblichen Detektorschaltung bestehen kann. Die Sekundärwicklung des Transformators 24 wird mittels des frequenzlinearen Kondensators 2j, der über den Schleif ring 28 parallel zu ihr liegt, auf die zu empfangenden Wellen abgestimmt. Der bewegliche Teil des Kondensators 27 sitzt auf der Welle des Motors 12 und ist so eingestellt in bezug auf den festen Teil des Kondensators und den beweglichen Teil des Kondensators 19, daß die Frequenz des Empfangskreises gleich der Frequenz der im Sender 14 erzeugten Wellen ist und sich synchron mit dieser ändert.

Abb. 4 zeigt noch nähere Einzelheiten der Vorrichtung zur Änderung der Frequenz des Sende- und Empfangskreises. Wie ersichtlich, sind die Kondensatoren 19 und 27 die bekannten frequenzlinearen Kondensatoren. Ihre beweglichen Teile sitzen auf der Welle des Motors 12 und sind vom Motor und den mit diesem in Verbindung stehenden Teilen des Flugzeuges durch Isolierstücke 29 und 30 getrennt.

Der Kommutator 21, durch den der Sendekreis 15 intermittierend an die Sendeantenne 4 angeschlossen wird, besteht aus einer Scheibe, die ein leitendes und ein nichtleitendes Segment besitzt, auf denen eine Bürste 32 schleift. Diese Bürste ist mit der Antenne verbunden, während das leitende Segment der Scheibe über einen Schleifring und die Bürste 33 an den Sendekreis angeschlossen ist.

Durch diese Anordnung werden der Antenne 4 in periodischen Unterbrechungen Hochfrequenzschwingungen zugeführt. Der Kommutator 21 hat eine solche Stellung gegenüber dem beweglichen Teil des frequenzlinearen Kondensators, daß die Frequenzänderung der ausgesandten Hochfrequenzimpulse linear erfolgt. Wenn also beispielsweise das Frequenzmaximum erreicht ist, wird die Stromzufuhr zur Antenne unterbrochen und bleibt es so länge, bis der bewegliche Teil 19 eine Stellung erreicht hat, in

der Ströme von der Minimalfrequenz erzeugt werden, die dann erneut der Antenne zugeführt werden. Die reflektierten Wellen werden von der Antenne 7 aufgenommen und der Entladungsröhre 25 zugeführt. Ebenso gelangen die Wellen des Senders 1 direkt über den Kreis 8 zur Entladungsröhre 25. Während jedes Impulses tritt dann im Ausgangskreis des Detektors ein Strom auf, der eine hörbare Frequenz besitzt, die von der Höhe des Flugzeuges über dem Erdboden abhängt.

Die mittlere Länge der benutzten Wellen,

der Bereich, über den die Frequenz variiert wird, und die Zeit, innerhalb deren die Frequenzänderung erfolgt, kann den jeweiligen Verhältnissen entsprechend geändert werden. Jedoch ist es vorteilhaft, diese Werte so zu wählen, daß mindestens zwei oder drei Wechsel der Schwebungsfrequenz während jedes Impulses der aufgenommenen reflektierten Welle im Ausgangskreis des Leiters 27 auftreten. Wenn die Anordnung nur in großen Flughöhen benutzt werden soll, so erreicht man dies, wenn eine Welle von 20 m Länge benutzt wird und die Frequenzvariation etwa 2 : ι beträgt. Soll die Anordnung dagegen beim Landen, wenn dichter Nebel herrscht oder sonstwie die Sicht erschwert ist, benutzt werden, so ist eine beträchtlich kürzere Welle zu wählen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Flughöhe von Flugzeugen mittels elektrischer Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß vom Flugzeug eine Hochfrequenzwelle, deren Frequenz sich fortlaufend vorzugsweise linear ändert, abgestrahlt wird und die vom Erdboden reflektierten Strahlen im Flugzeug der während des Hin- und Rückganges dieser Strahlen in ihrer Frequenz geänderten Sendewelle überlagert werden, so daß die entstehende Schwebungsfrequenz als Maß für die Höhe des Flugzeuges über dem Erdboden benutzt werden kann.

2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Flugzeug ein Hochfrequenzsender, der Wellen veränderlicher

Frequenz ausstrahlt, und ein Empfänger vorgesehen ist, dem diese Wellen sowohl direkt als auch nach Reflexion am Erdboden zugeführt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine Entladungsröhre in Generatorschaltung und der Empfänger eine Entladungsröhre in Detektorschaltung enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sende- und Empfangskreis gleiche Abstimmung besitzen und Mittel vorgesehen sind, diese Abstimmung synchron zu verändern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmorgane derartig ausgebildet sind, daß die Frequenzänderung von Sende- und Empfangskreis linear erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Sendekreis als auch der Empfangskreis einen frequenzlinearen Kondensator enthält, dessen beweglicher Teil auf einer von einem Motor konstanter Geschwindigkeit angetriebenen gemeinsamen Welle angebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kommutator vorgesehen ist, der die Sendeantenne intermittierend an den Sendekreis schaltet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator mit zwei Segmenten versehen ist, von denen das eine leitend und das andere nichtleitend ist, die so eingestellt sind, daß die Antenne nur während der Zeit angeschaltet ist, wo sich die Frequenz des Sendekreises von ihrem Minimum zu ihrem Maximum ändert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Empfänger ein frequenzempfindliches Organ angeschlossen ist, das die durch Überlagerung der direkten und reflektierten Welle entstehende Schwebung anzeigt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Sende- und Empfangsantenne als Rahmen ausgebildet sind, die horizontal im Flugzeug angebracht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen