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Die
Erfindung betrifft ein Unterflur-Blitzfeuer zur Anflugführung von
Flugzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Blitzfeuer
werden auf Flughäfen
bei Schlechtwetterbedingungen als zusätzliche Anflug- und Schwellenkennfeuer
eingesetzt, wenn die Wirkung der normalen Anflugbefeuerung nicht
ausreicht, um eine gute, optische Anflugführung zu gewährleisten.
Es kann aber auch zweckmäßig sein,
Blitzfeuer auch bei guten. Sichtverhältnissen einzusetzen, z.B. um
das Auffinden der Landebahn in Stadtgebieten zu erleichtern.
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Blitzfeuer
werden in Präzisions-Anflugbefeuerungssystemen
als Schwellenblitzsystem oder als kombiniertes Anflugblitz- und
Schwellenblitzsystem verwendet, deren Funktionalitäten und
Eigenschaften im Standard der International Civil Aviation Organisation
(ICAO), Anhang 14, Band I, Teil 1, Paragraph 5.3.4, sowie im Standard
der Federal Aviation Administration (FAA), AC5345-51, E-2628b, beschrieben sind.
Blitzfeuer können
als Überflurfeuer
für eine Strahlrichtung,
als Überflur-Rundstrahlfeuer oder aber
als Unterflurfeuer für
eine Strahlrichtung ausgebildet sein.
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Aus
der DE-Produktschrift "Blitzfeuer
mit Vorschaltgerät
für Anflug
und Schwelle", A.02.612d, herausgegeben
1999 von Siemens AG unter der Bestell-Nr. E10001-T95-A65-V1, ist
das Unterflur-Blitzfeuer DCF-1-120 bekannt. Je einem Unterflur-Blitzfeuer ist ein
Vorschaltgerät
zugeordnet, welches die Bauelemente für die Versorgung und das Zünden einer
2000V-Gleichspannungsblitzröhre enthält. Die Blitzenergie
wird in Kondensatoren gespeichert. Ein in jedem Vorschaltgerät des bekannten
Blitzfeuersystems befindlicher, kodierter Zähler, der von dem Taktgeber
in einem Master-Vorschaltgerät
synchronisiert wird, bestimmt den Folgeimpuls, der die Lampen zün det, worauf
der Kondensator seine Energie als Lichtblitz entlädt. Pro
Blitzfeuersystem wird ein Systemsteuerschrank als Schnittstelle
für die
Steuerung und Überwachung
des Blitzsystems benutzt. Für
die elektrische Verbindung zwischen Unterflur-Blitzfeuer und Vorschaltgerät wird ein
sechsadriges Spezialkabel verwendet, dessen Länge bis zu 30m betragen kann.
Mittels des Systemsteuerschranks werden die Vorschaltgeräte entweder
aus der Ferne oder von Vorort mit einer oder mit drei Helligkeitsstufen
angesteuert.
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Dieses
bekannte Unterflur-Blitzfeuer DCF-1-120 weist ein mehrteiliges Gehäuse auf,
welches aus einem zylindrischen Gehäusetopf besteht, der von unten
durch einen Gehäuseboden
aus Aluminium-Gusslegierung verschlossen und dessen Oberseite durch
ein von einem Außenring
konzentrisch umgebenen, tellerförmigen
Oberteil, beides aus Gussstahl, abgedeckt wird. Im Gehäusetopf
ist eine Optikbaugruppe angeordnet, die eine Xenon-Entladungslampe
als Lichtquelle zur Erzeugung von Lichtblitzen nebst Lampenhaltern,
Gummitüllen,
Zündtransformator,
Verriegelungsschalter und Klemmenblock aufweist. Der Aluminium-Hochglanzspiegel dient
dazu, dass von der Entladungslampe erzeugte Licht in Richtung eines
im Gehäuseoberteil
eingeklebten Prismas zu lenken. Durch das Prisma erfahren die Lichtblitze
eine Richtungsänderung
der Strahlenrichtung, so dass diese in einer vorgegebenen Abstrahlrichtung
durch Lichtaustrittsöffnungen
im Gehäuseoberteil
das Blitzfeuer verlassen. Der Abstrahlungswinkel beträgt horizontal
(azimutal) zwischen +15° und –15° und vertikal
(polar) zwischen +2° und +12°. Die wirksame
Mindestlichtstärke
von 150Cd, 500Cd oder 5000Cd wird durch Lichtblitze mit einer Energie
von 60J je Blitz bei einer maximalen Leistung von 120W erzeugt.
Bei einer Aussenderate von zwei Blitzen pro Sekunde durch Entladung
eines auf 2000V aufgeladenen Kondensators ist zur Erbringung der
Leistung eine 100 mm lange Xenon-Gasentladungsröhre erforderlich. Für die großen Gehäuseteile
wird kadmierter Stahl verwendet, während die Kleinteile aus Edelstahl
bestehen. Das Unterflur-Blitzfeuer DCF-1-120 weist ein Nettogewicht
von 50kg auf, wobei der Außenring
des Gehäuseoberteils 18kg
wiegt. Der Durchmesser des Außenrings
beträgt
559 mm, die Gesamthöhe
464 mm, während
der Überstand
des Gehäuseoberteils über Flurniveau 25,4
mm beträgt.
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Die
Beanspruchungen, die durch Aufsetzen, Überrollen oder statische Belastungen
heute üblicher Flugzeugtypen
auftreten, sollen weder am Unterflur-Blitzfeuer selbst, noch an
Fahrwerken von Flugzeugen Beschädigungen
hervorrufen. Eine kritische Größe stellt
hierbei der Überstand
des Gehäusedeckels über Flurniveau
dar. Andererseits ist es für
eine einfache und kostengünstige
Installation bzw. Wartung von Vorteil, wenn das Unterflur-Blitzfeuer
möglichst
kompakt ausgebildet ist und ein geringes Gewicht aufweist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Unterflur-Blitzfeuer bereitzustellen,
welches kleiner und leichter als bekannte Unterflur-Blitzfeuer ist,
und dabei insbesondere einen kleineren Überstand aufweist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Unterflur-Blitzfeuer der eingangs genannten Art gelöst, bei
dem die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches
1 vorgesehen sind. Indem eine länglich
ausgebildete Lichtquelle verwendet wird, die zur Lichtabgabe über eine
Länge von weniger
als 100 mm ausgebildet ist, können
kleinere Durchmesser des Gehäusetopfes
verwirklicht werden. Indem an eine Lichteintrittsfläche des
Prismas eine Linse zur Bündelung
des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts angeordnet ist, ist es
möglich,
die erfindungsgemäße Linsen-Prismen-Kombination kleiner
auszubilden als die aus dem Stand der Technik bekannten Prismen.
Die Lichtblitze der lichtstarken und kürzeren Lichtquelle werden durch
die Linsenanformung gesammelt und durch Richtungsänderung über das
Prisma verlustarm in eine vorgegebene Abstrahlrichtung ausgesendet.
Die kleinere Linsen-Prismen-Kombination ermöglicht eine Verkleinerung der
Lichtaustrittsöffnungen
im Gehäusedeckel, was
wiederum zu einer Verminderung des Überstandes über Flurniveau führt. Neben
der Verminderung des Überstandes
erzielt man durch die verkleinerte Bauweise – ins besondere auch der Linsen-Prismen-Kombination – eine Verringerung
des Gesamtgewichts des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers. Hierdurch
ist es möglich,
dass ein erfindungsgemäßes Unterflur-Blitzfeuer
von nur einer einzigen Person tragbar ist, was den Montage- und
Wartungsaufwand erleichtert und verbilligt. Die Verminderung der
Größe erlaubt überdies
vorher nicht mögliche
Anwendungen, wie z.B. im flachen Boden eingebettete Installationen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
ist die Lichtquelle als Gasentladungslampe mit einem Elektrodenabstand
von weniger als 70 mm, beispielsweise 52 mm, ausgebildet. Gasentladungslampen
als solche sind Stand der Technik. Sie bestehen aus einem meist
mit Xenon gefüllten
Glasrohr mit an den Enden eingeschmolzenen Elektroden. Um die erforderliche
Lichtleistung zu erbringen, wurden bislang Lampen mit einem Elektrodenabstand
von 100 mm und mehr eingesetzt. Durch Erhöhung des Druckes der Xenon-Edelgasfüllung konnte
erfindungsgemäß die von
den einschlägigen
Standards geforderte Lichtleistung auch bei Verkürzung des Elektrodenabstandes
auf 52 mm erbracht werden. Um einen Lichtblitz auslösen zu können, muss
zunächst
ein mit den Elektroden verbundener Kondensator aufgeladen sein.
Mittels eines Hochspannungsimpulses wird die Ionisation des Xenon-Füllgases eingeleitet. Durch Stoßionisation
steigt der Entladungsstrom innerhalb von 0,1ms auf Werte von einigen
100A an und der Kondensator entlädt
sich. Dabei treten kurzzeitig enorme Leistungen im Bereich einiger
bis über 100kW
auf. Dadurch steigt der Druck in der Lampe an und das Spektrum verbessert
sich aufgrund der Verbreiterung der Spektrallinien hin zu tageslichtähnlicher
Qualität.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
sind die Linse und das Prisma einstückig ausgebildet, wobei die Linse
direkt an der Lichteintrittsfläche
des Prismas angeformt ist. Hierdurch lassen sich zwei Funktionen,
nämlich
Lichtbündelung
und Strahlrichtungsänderung,
von einem einzigen Bauteil verwirklichen. Neben ferti gungstechnischen
Vorteilen lässt
sich ein Stück
auch einfacher montieren als zwei getrennte Bauteile, welche gesondert
gehaltert und aufeinander einjustiert werden müssten. Die kombinierte Linsen-Prismen-Anordnung
ist außerdem
kompakter und weist damit auch ein geringeres Gewicht auf, da dieser
Glasbaustein wesentlich zum Gesamtgewicht des Unterflur-Blitzfeuers beiträgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
beträgt
ein durch die Lichtaustrittsöffnungen
bedingter Überstand
im Gehäusedeckel
maximal 18 mm. Durch Verwendung der kompakten Linsen-Prismen-Kombination
können
die Lichtaustrittsöffnungen
im Gehäusedeckel
verkleinert werden. Hierdurch ist eine Gestaltung des Gehäusedeckels
möglich,
bei der dessen Überstand über Flurniveau
18 mm nicht überschreitet.
Dies verbessert wiederum das Verhalten beim Überrollen durch Flugzeuge,
denen ein kleineres Hindernis entgegengesetzt wird.
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In
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
ist eine Ansteuerschaltung für
die gesteuerte Erzeugung von Lichtblitzen im Gehäuse angeordnet. Eine derartige interne
Ansteuerung erlaubt längere
Kabelwege zwischen dem Blitzfeuer und dem zugeordneten Vorschaltgerät, von dem
aus bislang die Ansteuerung erfolgte, was eine Begrenzung der Kabellänge bedingte.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
ist im Strahlengang der Lichtblitze ein Farbfilter angeordnet. Die
kleinere Bauweise erlaubt die optionale Verwendung eines Farbfilters
zum Kodieren von Lichtsignalen. Die Erzeugung von farbigen Lichtblitzen
ist zwar nicht in den einschlägigen
Standards nach ICAO oder FAA spezifiziert, aber häufig vom Markt
gefordert.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers sind
der Gehäusedeckel
und der Gehäusetopf
jeweils einteilig ausgebildet. Hierdurch wird die Anzahl an Baukomponenten
des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers reduziert,
was den Zusammenbau vor Erstinstallation aber auch nach einer Wartung
erheblich vereinfacht, so dass damit Herstellungs- sowie Wartungskosten
reduziert werden.
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Vorzugsweise
sind bei einem erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuer der Gehäusetopf
und der Gehäusedeckel
jeweils als Gussteil ausgebildet. Besonders bewährt hat sich hierbei der Aluminium-Druckguss.
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In
einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
sind am Gehäusetopf
Kühlrippen
angeformt. Durch die kompaktere Bauweise wird dadurch die bei der
Erzeugung der Lichtblitze abgegebene Wärmeenergie aus dem Gehäuse nach
außen
abgeführt.
Hierdurch wird eine Überhitzung
von Komponenten vermieden und dadurch die Lebensdauer eines erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
verlängert.
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Weitere
Vorteile eines erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
ergeben sich aus einem Ausführungsbeispiel,
welches im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben wird, in deren
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1 eine
Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers und
in
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2 ein
Querschnitt durch ein fertig montiertes Unterflur-Blitzfeuer schematisch
veranschaulicht ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Unterflur-Blitzfeuer zur
Anflugführung
von Flugzeugen auf Flughäfen weist
gemäß 1 und 2 ein
geschlossenes Gehäuse
auf. Das Gehäuse
umfasst einen Gehäusetopf 10,
der in einen nicht dargestellten, im Boden angeordneten Einbautopf
einsetzbar ist. Am oberen Rand des Gehäusetopfes 10 ist ein
Flansch angeformt, auf den ein tellerförmi ger Gehäusedeckel 12 aufsetzbar
und mittels Schrauben 14 und Federringen 15 befestigbar
ist. Zur Abdichtung des Gehäuseinneren
ist im Bereich der Auflagefläche
des Gehäusedeckels 12 auf
dem Gehäusetopf 10 ein O-Dichtring 16 angeordnet.
Nach Installation des Unterflur-Blitzfeuers im Feld ist der Gehäusedeckel 12 etwa
auf Flurniveau F angeordnet, wobei dieser einen gewissen Überstand
H über
Flurniveau F aufweist.
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Im
Gehäuse
des Unterflur-Blitzfeuers ist ein optisches System zur gesteuerten
Erzeugung und gerichteten Abstrahlung von Lichtblitzen angeordnet. Das
optische System umfasst eine als Gasentladungslampe ausgebildete
Lichtquelle 20 zur Erzeugung von Lichtblitzen. Die Bogenlänge L, d.h.
der Elektrodenabstand der Gasentladungslampe 20, beträgt erfindungsgemäß weniger
als 70 mm, vorzugsweise nur etwa 52 mm. Die erforderliche Lichtstärke der
Lichtblitze bei einer derart kurzen Bogenlänge L, wird durch einen entsprechend
höheren
Betriebsdruck des Xenon-Füllgases
erreicht. Die Lichtquelle 20 ist über elektrische Steckkontakte
mit einer Lampenhalterung 21 verbunden die zwei Paar auf
einer Grundplatte 22 befestigte Federbleche zur Fixierung der
Glasröhre
der Lichtquelle 20 aufweist. Auf der Grundplatte 22 ist
ferner ein Spiegelblech 24 mit U-förmigem
Querschnitt angeordnet, welches den zur Lichtabgabe ausgebildeten
Bereich L der Lichtquelle 20 seitlich und von unten umgibt.
Die Grundplatte 22 der Lampenhalterung 21 liegt
auf am Boden des Gehäusetopfs 10 angeformten
Befestigungssockeln auf und ist dort mit Gummitüllen isoliert verschraubt.
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Die
Ansteuerung der Lichtquelle 20 zur gesteuerten Erzeugung
von Lichtblitzen erfolgt über eine
Steuerbaugruppe 30, die sich über eine Bodenplatte 31 auf
am Boden des Gehäusetopfes 10 angeformte
Anschraubsockel abstützt
und mit dem optischen System durch elektrische Leitungen verbunden
ist. Auf der Bodenplatte 31 sitzt ein Klemmenblock 32 zum
Anschluss externer Versorgungs-, Steuer- und Überwachungsleitungen. Ferner
weist die Steuerbaugruppe 30 einen Zündtransformator 33 sowie
die eigentliche Ansteuerschaltung 34 auf. Die Ansteuerschaltung 34 ist
als Chipbaustein ausgeführt
und steuert die Folge von Impulsen, die die Gasentladungslampe 20 zünden, worauf
ein die Blitzenergie speichernder Kondensator seine Energie als Lichtblitze
entlädt.
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Der
Gehäusedeckel 12 weist
an seiner Unterseite eine prismenförmige Ausnehmung auf, die sich
im montierten Zustand überhalb
des optischen Systems mit der Lichtquelle 20 befindet.
In diese Ausnehmung ist ein optisches Prisma 40 eingepasst, welches
von einem das Prisma 40 eng umschließenden Reflektor 43 eingefasst
ist. Der Reflektor 43 kann als Aluminium-Hochglanzspiegel
ausgeführt
sein. Das Prisma 40 weist an seiner unten liegenden Basis eine
Lichteintrittsfläche 41 auf,
die als konvexe, asphärische
Linse 42 ausgebildet ist. Die Rückseite des Prismas 40 ist
zur horizontalen Basis etwa um 45° bis 50° geneigt,
während
die eine Lichtaustrittsfläche aufweisende
Vorderseite des Prismas 40 mit der Basis einen Winkel von
ca. 80° bis
85° einschließt. Der Reflektor 43 weist
an der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche des Prismas 40 Öffnungen
auf. Die vom Reflektor 43 umgebende Linsen-Prismen-Kombination 42, 40 ist
im Gehäusedeckel 12 durch
eine Halteplatte 45 gesichert, die über eine im wesentlichen deckungsgleiche
Dichtung 44 an der Unterseite des Gehäusedeckels 12 festgeschraubt
ist. Dichtung 44 und Halteplatte 45 weisen etwa
kongruente, rechteckförmige
Durchbrüche
auf, durch die die Linse 42 nach unten herausragt. Die
diskusförmige
Oberseite des Gehäusedeckels 12 weist
eine etwa radiale Vertiefung auf, an deren zentrischem Ende zwei
Lichtaustrittsöffnungen 13 bildende
Fenster angeordnet sind. Die Lichtaustrittsöffnungen 13 überlappen
die vom Reflektor 43 freigegebene Lichtaustrittsfläche an der steilen
Vorderseite des Prismas 40.
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Das
Licht eines von der Lichtquelle 20 erzeugten Lichtblitzes
fällt teils
direkt, teils vom U-förmigem
Spiegelblech 24 reflektiert, auf die Lichteintrittsfläche 41 der
Linse 42. Ein maximaler Lichteinfang wird erreicht, wenn
die längliche
Lichtquelle 20 etwa im Brennpunkt der Linse 42 angeordnet
ist. Das einfallende Licht wird durch die Linse 42 gebündelt und
vom Reflektor 43 an der Rückseite des Prismas 40 derart
reflektiert, dass es das Blitzfeuer durch die Lichtaustrittsöffnung 13 verlässt und
längs der
Vertiefung in der Oberseite des Gehäusedeckels 12 in Richtung
eines vorgegebenen Winkelbereiches abgestrahlt wird.
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Durch
die Verwendung einer Gasentladungslampe mit einer nur etwa 52 mm
kurzen Bogenlänge
L als Lichtquelle 20 sowie eine im Vergleich zum Stand
der Technik kleinen Linsen-Prismen-Kombination 42, 40 wird
ein Unterflur-Blitzfeuer bereitgestellt, welches kleine äußere Abmessungen
und ein geringes Gewicht aufweist. So beträgt der Außendurchmesser des Gehäusedeckels 12 nur
etwa 305 mm, während
die gesamte Bauhöhe
des erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers
lediglich etwa 161 mm beträgt.
Bedingt durch das kleinere Prisma 40 bildet der Gehäusedeckel 12 nur
mehr einen Überstand
H über
Flurniveau F von 17,5 mm, was einer Reduktion im Vergleich zum Stand
der Technik um etwa 8 mm oder ca. 30% bedeutet. Das damit einhergehende geringere
Gesamtgewicht ermöglicht
es, dass ein erfindungsgemäßes Unterflur-Blitzfeuer
von nur einer einzigen Person getragen werden kann. Dies vermindert
Montage und Wartungskosten. Die einstückige Ausbildung von Gehäusedeckel 12 und
die einstückige
Ausbildung des Gehäusetopfes 10 erlauben
eine schnellere Montage eines erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuers. Indem
die Steuerbaugruppe 30 eine Ansteuerschaltung 34 aufweist,
können
Kabelwege zwischen dem Blitzfeuer und einem Vorschaltgerät wesentlich
länger
ausgebildet werden, als dies bei bekannten Blitzfeuern möglich war.
Gehäusedeckel 12 und
Gehäusetopf 10 sind
in vorteilhafter Weise als Gussteile, vorzugsweise Aluminiumdruckgussteile,
ausgebildet. Dabei sind an der Außenseite des Gehäusetopfes 10 integrierte
Kühlrippen 11 angeformt,
welche der Wärmeabfuhr
von bei der Erzeugung von Lichtblitzen entstehenden Wärmeenergie dienen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
nicht dargestellt, dem einschlägigen
Fachmann jedoch einsichtig, ist es bei dem erfindungsgemäßen Unterflur-Blitzfeuer
möglich,
im Strahlengang der Lichtblitze einen Farbfilter anzuordnen. Hierdurch
können farbige
Lichtblitze zum Kodieren von Signalen erzeugt werden.