Ungerichtetes Funkfeuer
Ein ungerichtetes Funkfeuer (englisch Non-Directional Beacon – NDB) oder Kreisfunkfeuer[1] ist eine Sendeanlage am Boden, welche ununterbrochen in alle Richtungen (ungerichtet) Funkwellen ausstrahlt. Ungerichtete Funkfeuer dienen als Strecken- oder Anflugfeuer sowie zur Positionsbestimmung in der Flug- und Seenavigation. Die Sendefrequenz – meist auf Langwelle – ist zu Identifikationszwecken mit einer Kennung, getastet im Morsecode, moduliert.
Antennenanlage
Senderseite
Ungerichtete Funkfeuer verwenden im Unterschied zu Rundfunksendern, die ebenfalls im Lang- und Mittelwellenbereich zwischen 150 und 1.610 kHz senden, oft nur sehr unscheinbare Sendeantennen mit Höhen von etwa 10 bis 20 m oder aufgespannte T-Antennen. Vereinzelt kann man aber auch abgespannte Masten mit einer Höhe bis zu 50 m antreffen, die mit einer Dachkapazität zur Anpassung an die gegenüber der Masthöhe viel größeren Wellenlänge versehen sind.
Der Sender eines ungerichteten Funkfeuers ist der Ausfallsicherheit wegen als Doppelanlage mit einem Monitor ausgelegt. Der Monitor gibt eine Störanzeige an die nächste Kontrollstation, wenn die Sendeleistung um mehr als 50 % abfällt oder die Kennung ausfällt. Bei Ausfall eines Senders wird automatisch auf den Reservesender umgeschaltet.
Empfängerseite
Die vom ungerichteten Funkfeuer allseitig ausgestrahlten Funkwellen und der NDB-eigene Morsecode zur Identifikation kommen am Flugzeug oder Schiff an, werden hier im ADF-Gerät (Automated Direction Finder, Radiokompass) empfangen und durch Peilung die Richtung relativ zum Flugzeug und durch Vergleich mit einem Kreisel- oder Magnet-Kompass die tatsächliche Himmelsrichtung ausgewertet.
Typen
- Anflug-NDBs
- in der Nähe von Flugplätzen haben NDBs nur eine Reichweite bis max. 25 NM (Seemeilen) (rund 46 km). Sie besitzen zur Unterscheidung oft eine Kennung aus nur zwei Buchstaben, beispielsweise HW. Die Anflug-NDBs (outer marker und inner marker) stehen auf der Anfluggrundlinie (gedachte Verlängerung) vor der Landebahn. Befindet sich das Flugzeug vor einem der marker, zeigt der Zeiger des ADF im Flugzeug nach vorn; er dreht sich beim Überfliegen und zeigt dann nach hinten. Dadurch kann der Pilot auch bei Sichtbehinderung die Einhaltung des Gleitwinkels während des Sinkfluges überprüfen, weil die Soll-Flughöhe über jedem marker vorgegeben ist.
- Strecken-NDBs
- haben Reichweiten bis zu 200 km. Deren Kennung besteht aus drei Buchstaben, beispielsweise HAB. Sie kennzeichnen oft die geografischen Positionen von Warteschleifen oder Meldepunkten beim Anflug von Flugplätzen.
Technische Anlage
Die technische Ausrüstung zur Flug- und Schiffsnavigation mittels eines ungerichteten Funkfeuers besteht aus zwei Vorrichtungen, einerseits dem Automatic Direction Finder (ADF) im Flugzeug oder an Bord eines Schiffes und andererseits der NDB-Sendeanlage am Boden.
Ungerichtete Funkfeuer arbeiten in Deutschland im Frequenzbereich von 200 bis 526,5 kHz, weltweit 190–1750 kHz. Die Funkwellen geben keinen Hinweis auf recht- oder missweisend Nord. Der Abstand zwischen den einzelnen Frequenzen beträgt 1 kHz (laut ICAO Annex 10). Ungerichtete Funkfeuer senden in der Modulationsart A0/A1 (eine amplitudenmodulierte Trägerwelle, die für die Kennung im Morsecode unterbrochen wird) oder A0/A2 (eine amplitudenmodulierte Trägerwelle mit einem Hilfsträger, auf die die Kennung im Morsecode aus 2 oder 3 Buchstaben aufmoduliert wird). Die Kennung dient der eindeutigen Identifizierung und wird etwa alle 30 Sekunden wiederholt.
Reichweite
Ungerichtete Funkfeuer haben, abhängig vom Verwendungszweck, eine Reichweite sowie festgelegte Betriebsentfernung von 27 km bis 370 km (15 bis 200 Seemeilen). Gegenüber dem VOR bieten ungerichtete Funkfeuer den Vorteil einer wesentlich größeren Reichweite bei niedrigen Flughöhen. Allerdings kann es neben anderen Störungen wie Gewitter besonders in den Abendstunden aufgrund von Reflexionen der Raumwelle an der Ionosphäre zu Überreichweiten und Änderung der Polarisation der Signale kommen. Die Antenne nutzt vertikal und horizontal polarisierte Signale. Durch die Reflexion an der Ionosphäre wird das Signal zusätzlich horizontal polarisiert. Durch die horizontale Komponente ergeben sich Störungen bei der Auswertung des Signals, da die Horizontalantenne eines NDB-Empfangsgeräts diese horizontal polarisierten Störsignale mit empfängt. Etwaige Anzeigen auf einem NDB-Navigations-Anzeigegerät werden dadurch verfälscht. Je weiter die Entfernung zum NDB, desto größer wird der Fehler, da Bodenwellen schwächer und Raumwellen, welche durch die Ionosphäre reflektiert werden, relativ stärker in die Auswertung des Signals auf dem Anzeigegerät einfließen.
Die Signale der NDBs werden primär zuverlässiger mittels Bodenwelle als durch Raumwelle empfangen. Durch nächtliche Raumwellenausbreitung der Langwellen ist ein Empfang aus wesentlich größerer Entfernung als der nominellen Reichweite möglich, da die Raumwelle an der Ionosphäre reflektiert wird. Dies ermöglicht den bei Funkamateuren (DXern) beliebten NDB-DX, wobei es schon gelang, NDBs aus Übersee zu empfangen.
Einsatzmöglichkeiten
NDBs bieten im Vergleich zu moderneren Möglichkeiten (VOR/DME, GPS) eine geradezu rudimentäre Form der Navigation – sie markieren einen Zielpunkt. Bei Seitenwind ist es nicht einfach, diesen in gerader Linie anzufliegen, weil ständig der Vorhaltewinkel korrigiert werden muss (vgl. Homing). Auch nach Einführung der bequemen, aber teuren VOR-Navigation in hoch entwickelten Ländern bleibt die NDB-Navigation notwendig. In engen Tälern sind VORs wegen der starken Reflexion der UKW-Wellen an den Bergen ungeeignet, dort ist man auf NDBs angewiesen wie beispielsweise beim Flughafen Innsbruck. In allen dünn besiedelten (Entwicklungs-)Ländern sind NDBs unverzichtbar für die Flugnavigation. In Südafrika oder Angola gibt es beispielsweise überwiegend NDBs[2][3].
- Funkstandlinien (LOP) und Airways
Zunächst können NDBs genutzt werden, um Funkstandlinien zu einzelnen Stationen zu finden. Eine Funkstandlinie (engl. radio line of position – LOP) ist eine gedachte Linie zu einer Station (NDB), die durch Angabe eines Winkels die Position des NDB beschreibt. Auf diese Art und Weise können mit Hilfe von NDBs und VORs Luftstraßen (engl. airways) gebildet werden. Flugzeuge folgen in Erfüllung ihres aufgegebenen Flugplans diesen international vereinbarten Flugrouten. Airways werden standardisiert auf Karten dargestellt.
- Funkstandort (FIX)
Die Möglichkeit, Funkstandorte mittels NDBs zu bestimmen, wird seit langem genutzt. Ein Funkstandort kennzeichnet die Position eines Flugzeuges oder Schiffes. Ein Fix entsteht dadurch, dass Standlinien zu den einzelnen Navigationspunkten (NDBs) auf der Karte gezeichnet werden. Wenn die Standlinien sich schneiden, entsteht ein Winkel mit dem Fix als Schnittpunkt. Diese Art der Darstellung eines Funkstandortes erlaubt dem Piloten, seine Position zu bestimmen. In Situationen, bei denen andere Navigationssysteme wie VOR und DME oder GPS versagen, kann so weiter navigiert werden.
- NDBs werden an verschiedenen Flugplätzen für Nicht-Präzisionsanflüge (NDB/DME) genutzt.
Gefahrenquellen
- Schweigekegel (engl. cone of silence)
- Oberhalb der Sendestation ist in einem kegelförmigen Bereich keine zuverlässige Richtungsermittlung möglich. Die Breite des Schweigekegels (englisch: cone of silence) beträgt 30–40° Erzeugendenwinkel. Dessen Ursache ist nicht in mangelnder Feldstärke nur wenige 100 m über der Sendeantenne zu suchen, sondern im Zusammenspiel mit elektrischer und magnetischer Antenne im Flugzeug, die für eine Richtungsbestimmung in horizontaler Ebene konstruiert sind (siehe Radiokompass#Funktionsweise).
- elektrischer Einfluss (engl. electrical error)
- Gewitter und gelegentlich auch elektromagnetische Störungen durch Quellen außerhalb und innerhalb eines Flugzeugs können die ADF-Nadel irritieren.
- Küstenlinieneffekt (engl. shoreline error)
- An Küstenlinien kann es bei nahezu parallelem Verlauf des Signals und der Küstenlinie zu einer Fehlanzeige kommen.
- Bergeffekt, Mehrwegeausbreitung (engl. terrain error, Multipath error)
- Einen ähnlichen Einfluss können auch hohe Berge und Klippen auf Funkwellen haben.
- Dämmerungseffekt (engl. twilight error)
- Funkwellen werden durch die Ionosphäre zurückgeworfen und verursachen besonders während des Sonnenaufgangs und während der abendlichen Dämmerung Überlagerungserscheinungen (engl. fading).
Siehe auch
Literatur
- Brian Kendal: Manual of Avionics. BSP Professional Books, London, England 1987.
- Rod Machado: Instrument Pilot's Survival Manual. 1998, ISBN 0-9631229-0-8.
- Skip Carden: ADF Directory and Manual. Durham, NC. 1988.
- Jeppesen Sanderson: Private Pilot Study Guide. Englewood 2000, ISBN 0-88487-265-3.
- Jeppesen Sanderson: Privat Pilot Manual. Englewood 2001, ISBN 0-88487-238-6.
- Jürgen Mies: Funknavigation. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-613-01648-6.
- Peter Dogan: The Instrument Flight Training Manual. 1999, ISBN 0-916413-26-8.
- Walter Air: CVFR Lehrbuch. Mariensiel 2001.
- Wolfgang Kühr: Der Privatflugzeugführer Flugnavigation. Friedrich Schiffmann Verlag, Bergisch Gladbach 1981, ISBN 3-921270-05-7.
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ Karte 1 / INT 1 – Zeichen, Abkürzungen, Begriffe in deutschen Seekarten, Deutsches Hydrographisches Institut DHI (heute BSH), Hamburg 1987, Symbol IS10, Seite 71.
- ↑ Funkfeuer in Südafrika.
- ↑ Funkfeuer in Angola
