DE1218023B - Radar-Winkelreflektor fuer meteorologische Zwecke od. dgl., insbesondere Ballon-Winkelreflektor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

HOIq
Deutsche Kl.: 21 a4-48/63

Nummer: 1218 023

Aktenzeichen: C 23871IX d/21 a4

Anmeldetag: 13. April 1961

Auslegetag: 2. Juni 1966

Die Erfindung betrifft einen Radar-Winkelreflektor für meteorologische Zwecke od. dgl., insbesondere Ballon-Winkelreflektor, mit Reflektorflächen, die'aus Metallfolien oder metallisierten Isolierstoffolien hergestellt sind.

Winkelreflektoren dieser Art sind bereits bekannt (man vergleiche beispielsweise die britische Patentschrift 830 654 und die deutsche Auslegeschrift 1 061 397). Sie werden insbesondere für meteorologische Zwecke verwendet. Ein solcher Winkelreflektor wird gewöhnlich an einem Luftballon aufgehängt, der vom Erdboden losgelöst und von Radarstrahlen verfolgt wird, um Informationen hinsichtlich der Windrichtung und der Windgeschwindigkeit usw. bis in große Höhen zu erhalten. Ein Winkelreflektor besteht im wesentlichen aus zueinander senkrechten reflektierenden Flächen, welche so angeordnet sind, daß sie trotz Stellungsänderung in bezug auf die Strahlungsquelle ein genügendes Reflexionsvermögen haben.

Es ist also an einen für meteorologische Zwecke verwendeten Winkelreflektor vor allem die Forderung zu stellen, daß er Radarsignale von ausreichender Stärke trotz des Umstandes zurückstrahlt, daß sich seine Stellung, von der Radarstrahlungsquelle aus gesehen, ständig ändert, weil er frei unter dem Ballon schwingt. Außerdem muß ein solcher Reflektor das geringstmögliche Gewicht haben, damit der Ballon mit ihm die beträchtlichen Höhen erreichen kann, welche heutzutage für meteorologische Messungen notwendig sind.

Da femer eine solche Einrichtung nur in seltenen Fällen wieder zurückgewonnen wird, weil die Ballons normalerweise und oft über dem Meer oder manchmal viele Kilometer vom Startplatz entfernt platzen, und. da Windmessungs-Zielreflektoren täglich in größerer Anzahl von den meteorologischen Stationen aufsteigen, muß mit dem Verlust dieser Einrichtungen gerechnet werden, die infolgedessen möglichst billig sein sollen. Schließlich soll die Konstruktion der Einrichtung eine bequeme Lagerung und eine einfache Montage am Startplatz gestatten.

Eine der besten Einrichtungen dieser Art, welche gegenwärtig verwendet werden, ist der »Mark III«- Reflektor des Britischen Meteorologischen Amtes, der aus einem mit Silber überzogenen Nylonnetz in der Form eines dreieckigen Winkelreflektors besteht, dessen Dachfläche ungefähr 140 cm im Quadrat groß ist und dessen Gesamtgewicht in der Größenordnung von 530 g liegt

Eine Schwierigkeit bei der Konstruktion solcher Reflektoren besteht darin, daß die reflektierenden Radar-Winkelreflektor für meteorologische
Zwecke od. dgl., insbesondere
Ballon-Winkelreflektor

Anmelder:

A. C. Cossor Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. F. Eitner, Patentanwalt,

München 5, Erhardtstr. 8

Als Erfinder benannt:

Roy Frank Williamson,

Francis James Maurice Milner, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 26. Mai 1960 (18 714)

Flächen zwecks Erzielung einer guten Wirkung so flach wie möglich sein müssen, und wegen der dadurch notwendigen Verstrebung und Verspannung ist es schwer, das gewünschte leichte Gewicht der Konstruktion einzuhalten.

' Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radar-Winkelreflektor für meteorologische Zwecke od. dgl., insbesondere Ballon-Winkelreflektor, zu schaffen, der ohne besondere Verstrebungen und Verspannungen aufgebaut ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Radar-Winkelreflektor der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Reflektor mindestens eine Tafel aufweist, die durch zwei Blatt Metallfolie oder metallisierter Isolierstoffolie gebildet ist, welche durch ein bienenwabenartiges Zwischengerüst aus Papierstreifen od. dgl., deren Ebenen im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Tafel stehen, voneinander getrennt sind.

Bei einem erfindungsgemäßen Radar-Winkelreflektor werden die das bienenwabenartige Zwischengerüst bildenden Papierstreifen vorzugsweise durch Imprägnieren mit einem geeigneten Stoff versteift. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Reflektor aus zwei oder drei erfindungsgemäß aufgebauten Tafeln, die in zueinander senkrecht stehenden Ebenen miteinander verbunden sind.

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Ein zufriedenstellender Reflektor gemäß der Er- Reflektors merklich beeinträchtigt wird. Die Konfindung kann wegen der Verwendung einer steifen, struktion ist ferner so beschaffen, daß irgendein Geselbsttragenden Platte oder Tafel besser mit qua- wicht, welches unter dem Reflektor aufgehängt wird, dratischem bzw. rechteckigem Querschnitt als mit von dem Drahtbügel 17 getragen wird, so daß es dem bisher allgemein üblichen dreieckigen Quer- 5 keine Spannungskräfte auf die Reflektorkonstruktion schnitt hergestellt werden. Bei einer gegebenen Seiten- 10,11,12 selbst ausübt.

länge hat ein quadratischer bzw. rechteckiger Winkel- Jede Platte oder Tafel 10,11 und 12 besteht aus

reflektor eine neunmal so große wirksame reflek- einer wabenartigen Mittellage21 (Fig. 1), die an

tierende Fläche oder, wie vielfach gesagt wird, jeder Seite mit einer elektrisch leitenden Schicht oder

Radar-Querschnittsfläche als ein Winkelreflektor mit io Außenfläche 22 versehen ist.

dreieckigem Querschnitt und gleicher Seitenlänge. Die Stärke der bienenwabenförmigen Zwischen-

Daher ist es möglich, einen quadratischen bzw. recht- lage wird in Abhängigkeit von der gewünschten

eckigen Winkelreflektor von gleicher wirksamer Re- Größe und Gestalt der reflektierenden Flächen ge-

flexionsfläche wie ein dreieckiger Winkelreflektor er- wählt, um eine Platte oder Tafel von solcher Steifheit

heblich kleiner als letzteren auszubilden. 15 zu erzielen, daß dieselbe während des Gebrauchs

Ein Reflektor gemäß der Erfindung hat genügend im wesentlichen flach bleibt.

Eigensteifheit, so daß besondere Verstrebungen oder Die Form der Platten oder Tafeln gemäß der Er-Spanndrähte od. dgl. entbehrlich sind. Er kann daher findung hat gegenüber anderen flächenförmigen Maleichter gebaut und so geformt werden, daß er flach terialien bei der Verwendung für einen Winkelzusammengepackt und leicht montierbar ist, bevor 20 reflektor erhebliche Vorteile, weil die Leistung eines er an einem Ballon befestigt wird. solchen Reflektors stark von der Winkelgenauigkeit

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Aus- der Konstruktion und der Beibehaltung der flachen

führungsform beispielsweise veranschaulicht. Form der Platten oder Tafeln der Einrichtung ab-

Fig. 1 zeigt einen Reflektor gemäß der Erfindung hängt. Die in Fig. 1 und 4 gezeigte Ausbildung der

in Draufsicht, wobei ein Teil einer Fläche weg- 25 Platten oder Tafeln genügt diesen Anforderungen in

gebrochen ist, um die Innenkonstruktion zu zeigen; hohem Maße.

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Reflektor Darüber hinaus wird bei Verwendung von AIu-

nach der Linie 2-2 der Fig. 1; miniumfolie oder metallisiertem Papier das Re-

Fig.3 zeigt den Reflektor in perspektivischer flexionsvermögen pro Flächeneinheit gegenüber dem

Darstellung, und 30 Nylonnetz des »Mark III«-Reflektors erhöht.

F i g. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teil- Obwohl das Reflexionsvermögen der beschriebe-

querschnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1. nen und dargestellten Quadrat- oder Rechteckform

Gemäß der Zeichnung besteht das dargestellte Aus- gegenüber der dreieckigen Form bei einer gegebenen führungsbeispiel der Erfindung im wesentlichen aus Seitenlänge beträchtlich verbessert ist, können sich drei Platten oder Tafeln 10,. 11 und 12, deren Kon- 35 erfahrungsgemäß wegen der Änderungen der Stellung struktion weiter unten näher beschrieben wird. Die des Reflektors in bezug auf die Achse des sehr engen Platten oder Tafeln 11 und 12 haben eine Länge, Radarstrahles während des Aufstieges Schwankunwelche das zweifache ihrer Breite beträgt, und sind gen bei der Rückkehr der Wellen zu dem Radarin der Mitte geschlitzt, so daß sie, wie gezeigt, in empfänger ergeben. In der Tat ist der quadratische Form eines Kreuzes zusammengesteckt werden kön- 40 oder rechteckige Querschnitt empfindlicher gegen nen. Die Platten oder Tafeln 11 und 12 sind an einer Abweichungen vom optimalen Auftreffwinkel der Kante mit Zungen 13 versehen, die durch ent- Wellen als der dreieckige Querschnitt. Mit anderen sprechende Schlitze in der Platte oder Tafel 10 ge- Worten, wenn der Reflektor rotiert, ist das Resteckt werden können. Diese Zungen können gegebe- flexionsglitzern schärfer und intensiver als bei einem nenfalls mit Schlitzen zur Aufnahme von Querkeilen 45 dreieckigen Querschnitt.

versehen werden, obwohl diese Maßnahme oft un- Es ist daher zweckmäßig, ein Maximum des

nötig ist. Strahleneinfallens periodisch dadurch zu erzielen,

Eine Klammer 14 aus Leichtmetall ist in der Mitte daß der Reflektor, d. h. das Ziel, sich dreht, wenn

der Unterkante der Platte oder Tafel 11 angebracht, der Ballon aufsteigt. Zu diesem Zweck sind, wie aus

d. h. an derjenigen der beiden Platten oder Tafeln 11 50 der Zeichnung ersichtlich ist, zwischen der Oberkante

oder 12, welche von oben her geschlitzt ist. Ein der Platte oder Tafel 12 und der Unterfläche der

Lagerblock 15 aus Leichtmetall, in welchem ein Auf- Platte oder Tafel 10 zwei Rippen mit ihren inneren

hängungsdraht 16 drehbar gelagert ist, hält einen Teilen 23 eingeklemmt, welche mit Schlitzen versehen

durch ein Loch des Lagerblockes geführten Draht- sind, um eine Durchführung der Zungen 13 zu ge-

bügel 17, dessen beide Schenkel durch Löcher der 55 statten. Die Rippen haben äußere Flügel oder

Platte oder Tafel 10, die in diagonal gegenüberliegen- Schaufelblätter 24, welche zwecks Erhöhung ihrer

den Ecken der Platten oder Tafeln 11 und 12 liegen, Steilheit gerippt sein können. Wenn der Reflektor

und durch Schlitze 18 der Klammer 14 geführt sind durch die Luft aufsteigt, bewirken die Flügel- oder

und deren Enden bei 19 umgebogen sind. Dieser Schaufelblätter 24 eine Rotation des Reflektors, und

Bügel dient dazu, die Konstruktion zusammen- 60 der Drehlagerblock 15 gestattet eine soche Rotation

zuhalten und zu tragen, welche mittels eines durch ohne eine Verdrillung des an der öse 20 befestigten eine Öse 20 des Drahtes 16 geführten Kabels an Kabels oder Seiles,

einem Luftballon aufgehängt werden kann. Da der Reflektor normalerweise mit einer einiger-

Der Drehlagerblock 15 hat ein mit Kugellagern maßen gleichmäßigen Geschwindigkeit oder wenigversehenes Drehgelenk mit sehr geringem Reibungs- 65 stens nicht mit einer schnell wechselnden Geschwinverlust. Dies gestattet die Aufhängung weiterer Ge- digkeit aufsteigt, findet das Reflexionsglitzern in rate wie z. B. einer Radiosonde unterhalb des Re- häufigen und ziemlich regelmäßigen Intervallen statt,

flektors, ohne daß dadurch die freie Drehbarkeit des Dieser Umstand ist von besonderer Bedeutung, wenn

die Radarausrüstung so ausgebildet ist, daß sie dem Zielreflektor automatisch folgt.

Ein Reflektor gemäß der Erfindung kann flach zusammengepackt und leicht aufgebaut werden, wenn er gebraucht wird. In verpacktem Zustand beansprucht er wenig Platz. Die erwähnten Rippen können aus Zellulose-Azetat-Butyrat im Vakuum hergestellt werden, um ihnen eine große Starrheit zu verleihen und zu gestatten, daß sie in verpacktem Zustand nur einen sehr geringen Raum einnehmen. Das Gewicht derselben kann praktisch vernachlässigt werden.

Wegen des Luftwiderstandes, den der Reflektor darstellt, wenn er von einem Luftballon gehoben wird, wird er ähnlich dem Schwanz eines Drachens hinter dem Ballon hergeschleppt. Die Lage des Reflektors in bezug auf den Radarstrahl kann, auch wenn sich der Reflektor schnell dreht, unter gewissen Umständen nahezu unverändert bleiben, was die Reflexion betrifft. Um diesen Mangel zu beseitigen, kann der Reflektor an einem vom Gleichgewichts-Zentrum entfernten Punkt aufgehängt werden. Vom Gesichtspunkt des Radarstrahles aus scheint sich dann der Reflektor auf einer schraubenförmigen oder spiralförmigen Bahn zu bewegen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel; insbesondere können mehr als zwei Rippen mit Schaufelblättern vorgesehen werden.

Claims (8)

Patentansprüche: 30

1. Radar-Winkelreflektor für meteorologische Zwecke od. dgl., insbesondere Ballon-Winkelreflektor, mit Reflektorflächen, die aus Metallfolien oder metallisierten Isolierstoffolien hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor mindestens eine Tafel aufweist, die durch zwei Blatt Metallfolie oder metallisierter Isolierstoffolie gebildet ist, welche durch ein bienenwabenartiges Zwischengerüst aus Papierstreifen od. dgl., deren Ebenen im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Tafel stehen, voneinander getrennt sind.

2. Radar-Winkelreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie bzw. metallisierte Isolierstoffolie an der bienenwabenartigen Zwischenlage mittels eines wasserdichten Klebstoffes befestigt ist.

3. Radar-Winkelreflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Papierstreifen für das bienenwabenartige Zwischengerüst die Papierstreifen und gegebenenfalls bei Verwendung von metallisiertem Papier als Reflektorfläche die entsprechenden Papierblätter mit einem Phenolharz imprägniert sind.

4. Radar-Winkelreflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor zwei Tafeln enthält, die im rechten Winkel zueinander zusammengefügt sind.

5. Radar-Winkelreflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus drei miteinander verbundenen Tafeln besteht, die in drei zueinander rechtwinkligen Ebenen angeordnet sind.

6. Radar-Winkelreflektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tafeln eine quadratische oder rechteckige Form haben.

7. Radar-Winkelreflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Aufhängemittel vorgesehen sind, die so angeordnet sind, daß sie den Reflektor an einem Punkt außerhalb des Gleichgewichtszentrums tragen.

8. Radar-Winkelreflektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängemittel ein Drehlagergelenk aufweisen und Mittel vorgesehen sind, welche eine Drehung des Reflektors bei und entsprechend seiner Bewegung durch die Luft bewirken.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 061 397;
britische Patentschrift Nr. 830 654;
Das Elektron, 4 (1950), H. 1, S. 18 bis 20;
Nachrichtentechnik, 3 (1953), H. 7 (Juli) S. 326.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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