Lorenzbake

Lorenz-System – Leitstrahl-Landefunkfeuer

Die Ultrakurzwellen-Funkbake[1] oder umgangssprachlich Lorenzbake wurde 1932/33 von Ernst Ludwig Kramar[2] bei der Berliner C. Lorenz AG entwickelte Lande-Funkfeuer (LFF, siehe auch: Lorenz Funknavigations- und Landesysteme) genannt, das ähnlich dem heutigen Instrumentenlandesystem (ILS) die Blind-Landung eines Flugzeuges unter Schlechtwetterbedingungen unterstützte.[3] Im Gegensatz zu heutigen ILS die bezogen auf den Touchdown Point einer RWY (Runway, dt. Landebahn) die Signale abstrahlt, war der Bezug der Lorenz Ultrakurzwellen-Funkbake die Rollfeldgrenze eines Flughafens, da Flugplätze damals nur in wenigen Fällen über eine RWY verfügten. Ein weiterer Unterschied ist die Verwendung von Antennen mit vertikaler Polarisation, während das heute von ICAO standardisierte ILS-System Antennen mit horizontaler Polarisation verwendet.[4] Nr. 3.1.3.2.2

Das Lorenz-System lieferte dem Piloten einen durchgehenden Ton wenn er sich innerhalb weniger Grad links und rechts der verlängerten Anfluggrundlinie befand bei einer Kurs-Breite von 6°.[5] Links davon waren Punkte mit 1/7 der Dauer eines Striches zu hören, während rechts davon die Striche die 7 fache Länge eines Punktes hatten. Zur Bestimmung der Entfernung der Anfluglinie gab es einen Outer-Marker (OM, dt. Außen-Marker) in 3000 m Entfernung, sowie einen Innen-Marker (IM) in 300 m Entfernung.

Die Versuchsanlage baute Lorenz am Flughafen Berlin-Tempelhof auf, wo sie auf der International Air Service Conference im Januar 1933 demonstriert wurde. Nach weiteren Verbesserungen wurde bei Treffen im November 1933 und September 1934 das System akzeptiert. In 1937 war das das Lorenz Landesystem an deutschen Flughäfen, in Europa in London, Paris, Milan, Stockholm, Warsaw, Vienna and Zürich, sowie in Japan und Russland im Einsatz. Die Nutzung weiterer Systeme in Australia, South Amerika and Süd Afrika waren in Vorbereitung.[3] Ein Sender vom Flughafen Bremen wird in der Museum Bremenhalle ausgestellt.

In den Folgejahren wurde auch noch an einem Gleitweg zur vertikalen Führung gearbeitet und in 1937 wurde ein Patent "zur Erzeugung einer gradlinigen Gleitwegführung für Flugzeuglandezwecke"vom Reichspatentamt erteilt.[6]

Geschichte

Im Deutschen Reich der Weimarer Republik erprobte ab 1931 die Deutsche Luft Hansa das ZZ-Verfahren für Landungen bei schlechter Sicht. Dieses erste bodengestützte Landesystem war zeitaufwendig und erforderte hohen Einsatz von Pilot und Bodenpersonal. Die Peilstelle des Flughafens musste während des gesamten Anflugs Informationen an den Piloten bzw. Navigator übermitteln.

Daraufhin entwickelte Anfang der 1930er Jahre die C. Lorenz AG ein automatisiertes Verfahren, das ohne Hilfe des Bodenpersonals arbeitete. Das neue „Lorenz-Landesystem“ bot zuerst nur eine laterale (seitliche) Führung ähnlich dem heutigen ILS-LOC. In den Folgejahren wurde auch noch an einem Gleitweg zur vertikalen Führung gearbeitet für die ein Patent "zur Erzeugung einer gradlinigen Gleitwegführung für Flugzeuglandezwecke" 1937 vom Reichspatentamt erteilt wurde,[6] dessen Prinzip schon dem heutigen ILS-GP sehr ähnlich war.

Funktionsweise

Funk-Landeanlage FuBl 1 mit Leitstrahlempfänger EBl 1 (oben links), darunter der Einflugzeichen­empfänger EBl 2. Links unten ein Umformer Typ U8 zur Erzeugung der Anodenspannung. Nicht zur Anlage gehört der Peilempfänger EZ 2 oben rechts. Mittig oben das im Sicht­bereich des Piloten zu installierende Anzeigegerät für Funknavigation vom Typ AFN 1
AFN 2 („Anzeigegerät für Funknavigation“), 1943

Das Lorenz-Landesystem bestand aus:

  • Am Boden:
    • Ansteuerungs-Funkfeuer (AFF) – Der quarzgesteuerte 500-Watt-Sender strahlte auf einer festen Frequenz von 33,3 MHz (zivile Luftfahrt) bzw. einer wählbaren Frequenz von 30 bis 31,5 MHz (Luftwaffe) einen in Richtung der Landebahn weisenden Leitstrahl ab, der mit einem 1150-Hz-Ton moduliert war. In 200 m Flughöhe war der AFF-Sender noch in 30 km Entfernung zu empfangen. Entspricht in der Funktion dem heutigen ICAO ILS-Landekurssender („Localizer“, LLZ). Die Lorenzbake nutzte vertikal polarisierte Antennen[3], während das seit 1950 von ICAO in Annex 10 standardisierte ILS-System horizontal Polarisation verwendet.[7]
    • Vor-Einflug-Zeichen (VEZ, en. Outer-Marker bzw. OM) – wurde in ca. in 3 km vor der Rollfeldgrenze platziert. Ein 5-Watt-Sender strahlte horizontal polarisiert senkrecht nach oben auf einer festen Frequenz von 38 MHz strichförmige Morsezeichen mit einem tiefen Ton (700 Hz)[3] ab. Entspricht in der Funktion dem heutigen ICAO ILS-OM. Der Abstand des OM der Lorenzbake wurde aber auf die Rollfeldgrenze referenziert, da Flugplätze damals i. d. R. nur eine große Fläche ohne Landebahn waren. ICAO definiert jedoch einen Abstand von 3,9 NM (7,2 km) vom „Approach End“ der Landebahn in ICAO Annex 10 in 1950.[3] 3.1.6.6.c)
    • Haupt-Einflug-Zeichen (HEZ, en. Inner-Marker bzw. IM) – war in 300 m vor der Rollfeldgrenze platziert. Ein 5-Watt-Sender strahlte auf 38 MHz horizontal polarisierte Signale senkrecht nach oben, die mit punktförmigen Morsezeichen mit einem höheren Ton (1700 Hz) moduliert waren. Die Funktion entspricht dem heutigen ICAO ILS-IM („Inner Marker“), jedoch wurde auf die Rollfeldgrenze referenziert, da Flugplätze damals i. d. R. nur eine große Fläche ohne Landebahn waren.[3] ICAO definiert für den ILS-IM einen Abstand von 200 ft (250 m) vom „Approach End“ der Landebahn in ICAO Annex 10 in 1950.[3] 3.1.6.6.a)
  • Dem Bordsystem „FuBl 1“ (Funk-Blindlandeanlage, später realistischer Funk-Landeanlage genannt):
    • Leitstrahlempfänger „EBl 1“ für das Ansteuerungsfunkfeuer (AFF)
    • Einflugzeichenempfänger „EBl 2“ für das Vor- und Haupteinflugzeichen (VEZ und HEZ)
    • Umformer zur Erzeugung der Anodenspannung für die Elektronenröhren in den beiden Empfängern
    • AFN 1 oder AFN 2 („Anzeigegerät für Funknavigation“) im Sichtfeld des Piloten
    • Zubehör wie Antennen sowie Relais- und Schaltkästen

Verwendung

In 1937 war das das Lorenz Landesystem an deutschen Flughäfen, in Europa in London, Paris, Milan, Stockholm, Warsaw, Vienna and Zürich, sowie in Japan und Russland im Einsatz. Die Nutzung weiterer Systeme in Australia, South Amerika and Süd Afrika waren in Vorbereitung.[3] Die deutsche Luftwaffe stattete Ende der 1930er Jahre ihre Fliegerhorste und die größeren zweimotorigen Maschinen mit den Lorenz-Anlagen aus.

Weiterentwicklung zum „Knickebein“-Verfahren

Zur Zielfindung für die Bomber der deutschen Luftwaffe entwickelte Telefunken zu Beginn des Zweiten Weltkrieges das „Knickebein“-Verfahren. Anders als das bei der während der Luftschlacht um England erstmals eingesetzte X-Verfahren, für das separate Bordgeräte nötig waren, nutzte „Knickebein“ die in den Flugzeugen ohnehin vorhandenen Lorenz-Funk(blind)landeanlagen „FuBl 1“ im Frequenzbereich 30–33 MHz. Für größere Zielentfernungen kam später die Anlage „FuBl 2“ mit dem empfindlicheren „Superhet“-Leitstrahlempfänger vom Typ „EBl 3“ (anstelle des Zweikreis-Geradeausempfängers „EBl 1“) zum Einbau. Wegen des Wegfalls von zusätzlichen Bordgeräten, die noch beim X-Verfahren nötig waren, brauchten die Bordfunker/Bombenschützen für den Einsatz keine aufwendige Einweisung.

Die EBl-3-Leitstrahlempfänger wurden auch für das „Bernhard“-Funknavigationssystem verwendet. Die von Telefunken entwickelten Drehfunkfeuer erlaubten es den Piloten bzw. Navigator/Bordfunker, den eigenen Standort ohne Aussendung von Funksignalen bzw. zeitaufwendige und umständliche Kreuzpeilungen selbst zu ermitteln.

Literatur

Einzelnachweise

  1. ↑ Die Ultrakurzwellen-Funkbake, Elektrische Nachrichtentechnik, 1932, No. 12, S.469 ff, e.Kramar. (cdvandt.org [PDF]).
  2. ↑ Ernst L. Kramar Pioneer Award 1964, IEEE Transactions on Aerospace and Navigational Electronics, Vol. ANE-11, Issue: 2, June 1964. (nonstopsystems.com [PDF]).
  3. ↑ a b c d e f g h Ultra-Short Wave Radio Landing Beam, The C. Lorenz-A.G. Radio Beacon Guide Beam System, R. Elsner and E. Kramar, Electrical Communication, January.1937, No.3, Vol.15, p. 195 ff. (archive.org [PDF]).
  4. ↑ ICAO, International Standards and Recommended Practices, Annex 10, Vol. I, Radio Navigation Aids, ed.8, Am.93, July.2023. (icao.int).
  5. ↑ The Development of the Civil Aeronautics Authority Instrument Landing System at Indianapolis, W. E. Jackson, A. Alford, P. F. Byrne, H. B. Fischer, Electrical Communication, April.1940, Vol.18, Number 4. (worldradiohistory.com [PDF]).
  6. ↑ a b Reichspatentamt Patentschrift Nr. 720 890, Anordnung zur Erzeugung einer gradlinigen Gleitwegführung für Flugzeuglandezwecke, Dr.-Ing. Ernst Kramar, Dr.-Ing. Werner Gerbes, 1937.November.5. (nonstopsystems.com [PDF]).
  7. ↑ ICAO, International Standards and Recommended Practices, Aeronautical Telecommunications, Annex 10, ed. 1, Mai 1950.