Aussenwand eines in der Nähe eines Radars stehenden Bauwerks

Abstract

 Zur Verminderung der stoerenden Reflexion von Radarstrahlung an Gebaeudewaenden bei der Radarueberwachung am Boden sind die Aussenwaende an ihren Oberflaechen so gestaltet, dass die reflektierten Radarwellen teilweise eine Phasenverschiebung von einer halben Wellenlaenge zueinander aufweisen. Dadurch tritt eine teilweise Ausloeschung der reflektierten Wellen ein. Die reflektierende Oberflaeche der Aussenwand besteht zu diesem Zweck aus einzelnen Segmenten (4, 5), deren Flaechenausdehnung kleiner ist als die von einem Radarimpuls ausgeleuchtete Flaeche, und die in der Tiefe derart gestaffelt sind, dass benachbarte Flaechensegmente (4,5) um einen Abstand (A) voneinander entfernt angeordnet sind, der, bei senkrechtem Einfall der Radarstrahlung, einer Viertelwellenlaenge der verwendeten Radarstrahlung entspricht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Aussenwand eines in der Naehe eines stationaer angeordneten Radars stehenden Bauwerks.

[0002] Bei der Erfassung und Ortsbestimmung von Flugzeugen und Schiffen in Bodennaehe mit Hilfe der Radartechnik werden die Messungen haeufig durch Bauwerke wie Gebaeudewaende oder Schallschutzwaende gestoert, deren Aussenhaut hohes Reflexionsvermoegen fuer die Radarstrahlung aufweist. Beispielsweise bei der Radarueberwachung von Flugzeugen am Boden oder in geringen Hoehen wirken sich grosse Gebaeude wie die Hangars, die bis zu mehreren hundert Metern lang und bis zu mehreren zehn Metern hoch sein koennen, ausserordentlich stoerend aus. Die Aussenwaende dieser Gebaeude erzeugen naemlich Radar-Reflexionen, die es dem Radar schwermachen, Flugzeuge sicher zu orten.

[0003] Es sind verschiedene technische Loesungen bekannt, um die stoerenden Radar-Reflexionen auszuschalten. Gemaess einer ersten bekannten Loesung werden vor den Bauwerken reflektierende Schirme angeordnet, durch die die auftreffende Radarstrahlung in eine weniger stoerende Richtung abgelenkt wird. Nach einem anderen bekannten Prinzip, fuer das in der US-PS 4.327.364 praktische Ausfuehrungsformen beschrieben sind, werden die betreffenden Gebaeudeflaechen, die die stoerenden Reflexe hervorrufen, mit speziell aufgebauten Absorbersystemen belegt, in denen die Radarstrahlung absorbiert und in Waermestrahlung umgewandelt wird.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aussenwand eines Bauwerks so zu gestalten, dass stoerende Radarreflexionen vermieden werden, ohne zusaetzliche reflektierende Schirme oder besondere Absorbersysteme verwenden zu muessen.

[0005] Gemaess der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch geloest, dass die Aussenwand aus einzelnen Bauelementen mit jeweils ebener aeusserer Oberflaeche und hohem Reflexionsvermoegen fuer die Radarstrahlung besteht, deren Flaechenabmessungen groesser sind als die Wellenlaenge der Radarstrahlung, jedoch kleiner als die von einem Radarimpuls ausgeleuchtete Flaeche, und dass die einzelnen Bauelemente abwechselnd in der Tiefe gestaffelt angeordnet sind, so dass die Ebenen, in denen benachbarte Bauelemente angeordnet sind, einen solchen Abstand voneinander aufweisen, der bei dem gegebenen Einstrahlungswinkel zu einem die Ausloeschung bewirkenden Phasenunterschied der an den gestaffelt angeordneten Bauelementen reflektierten Strahlung fuehrt.

[0006] Die Tiefenstaffelung der einzelnen Bauelemente betraegt bei senkrechtem Einfall der Radarstrahlung eine Viertelwellenlaenge. Bei schraegem Einfall, das heisst, wenn die Gebaeudewand unter einem von 90 Grad verschiedenen Winkel zum Radarsender ausgerichtet ist, ist das Ausmass der Tiefenstaffelung entsprechend einer Kosinusfunktion des Einfallswinkels der Radarstrahlung zu waehlen.

[0007] Durch die erfindungsgemaesse Oberflaechengestaltung der Aussenwand wird erreicht, dass jeder Radarimpuls, der auf eine solche Oberflaeche auftrifft, von mehreren in unterschiedlicher Tiefe angeordneten Oberflaechensegmenten reflektiert wird. Die von den verschiedenen Oberflaechensegmenten reflektierten Radarwellen weisen infolge der Tiefenstaffelung der Oberflaechensegmente einen Phasenunterschied von einer halben Wellenlaenge gegeneinander auf, so dass die reflektierten Wellen sich gegenseitig ausloeschen. Auf diese Weise werden die an der Gebaeudewand reflektierten Radarstrahlen durch destruktive Interferenz weitgehend ausgeloescht, so dass die befuerchteten Stoerungen nicht mehr auftreten.

[0008] Die Wellenlaenge der Radarstrahlung von Flughafen-Rundsichtanlagen (ASR- und SRE-Anlagen) betraegt heute weltweit einheitlich 30 Zentimeter. Die Flaechenabmessungen der einzelnen reflektierenden Bauelemente werden zweckmaessigerweise so gross gewaehlt, dass die in den Randzonen der einzelnen Bauelemente auftretenden Beugungserscheinungen vernachlaessigt werden koennen. Das ist der Fall, wenn die Flaechenabmessungen der reflektierenden Bauelemente etwa das Dreifache bis Fuenffache der verwendeten Wellenlaenge betragen. Das bedeutet, dass bei rechteckigen Bauelementen die Kantenlaenge in beiden Dimensionen 90 bis 150 Zentimeter oder mehr betragen soll.

[0009] Die von einem Radarstrahl ausgeleuchtete Flaeche haengt einerseits von dem Oeffnungswinkel der Strahlung und andererseits von der Entfernung vom Radarsender ab. Bei dem ueblichen Oeffnungswinkel der Radarstrahlung von etwa 4 Grad hat in einer Entfernung von 1000 m vom Radarsender die ausgeleuchtete Flaeche bereits eine Flaechenausdehnung von etwa 70 m. Unter den normalerweise gegebenen Umstaenden sind also die einzelnen Bauelemente im Vergleich zu der von der Radarstrahlung ausgeleuchteten Flaeche hinreichend klein, um den gewuenschten Ausloeschungseffekt der reflektierten Radarstrahlung zu erzielen.

[0010] Die erfindungsgemaesse Ausgestaltung einer Gebaeude-Aussenwand kann auf verschiedene Weise und mit verschiedenen Materialien realisiert werden. Beispielsweise lassen sich Bauelemente mit zwei verschiedenen Dickenabmessungen herstellen, deren zur Innenseite des Gebaeudes gerichtete Oberflaechen eine Ebene bilden, waehrend die Aussenflaechen die erfindungsgemaesse Tiefenstaffelung aufweisen. Eine solche Aussenwand hat dementsprechend keine einheitliche Wandstaerke, sondern wechselt von einem Flaechensegment zum anderen seine Dicke.

[0011] Eine andere Moeglichkeit zur Ausgestaltung einer Gebaeudewand gemaess der Erfindung besteht darin, dass Platten mit planparallelen Oberflaechen und derselben Dicke in einer Raster- oder Gitterkonstruktion in abwechselnder Tiefenposition montiert werden. Eine solche Konstruktion laesst sich besonders einfach durch eine rasterartige Metallrahmenkonstruktion verwirklichen, deren Profilstaebe etwa die durch die Tiefenstaffelung vorgegebenen Querschnittsabmessungen aufweisen und bei der die die einzelnen Segmente bildenden Platten abwechselnd etwa buendig mit der Aussenflaeche der Rahmenkonstruktion und der dem Innenraum zugewandten Oberflaeche der Rahmenkonstruktion in die Rahmenkonstruktion eingebaut werden.

[0012] Eine erfindungsgemaess aufgebaute Gebaeudewand kann auch so ausgestaltet sein, dass trotz der Tiefenstaffelung der reflektierenden Bauelemente die aeussere Oberflaeche der Wand eine durchgehende Aussenhaut aufweist. Das kann man z.B. dadurch erreichen, dass diejenigen Felder, in denen die zurueckspringenden Bauelemente angeordnet sind, auf der Aussenseite mit Platten ausgefuellt sind, die fuer Radarstrahlung transparent sind, beispielsweise mit Platten aus einem geeigneten Kunststoff. Diese Platten sind zweckmaessigerweise in der Ebene der vorspringenden reflektierenden Bauelemente angeordnet. Die Radarstrahlen durchdringen in diesem Fall die Kunststoffplatten ungehindert und werden an der dahinter liegenden Oberflaeche des Bauelements reflektiert. Auf diese Weise lassen sich Fassaden mit einer geschlossenen ebenen Oberflaeche realisieren.

[0013] Die Flaechensegmente, das heisst die einzelnen Bauelemente, koennen grundsaetzlich eine beliebige Gestalt haben. In ihrer einfachsten Ausgestaltung haben sie quadratische oder rechteckige Form. Sie koennen jedoch auch die Form von Dreiecken oder Sechsecken aufweisen, die sich aneinander anschliessen. Zweckmaessigerweise haben die Flaechensegmente einer Gebaeudewand alle die gleiche Form und die gleichen Abmessungen, doch ist es selbstverstaendlich auch moeglich, Bauelemente verschiedener Form und Groesse miteinander zu kombinieren, wenn innerhalb der von der Radarstrahlung ausgeleuchteten Flaeche eine statistisch gleichmaessige Verteilung der in der Tiefe gestaffelten Flaechenanteile vorliegt.

[0014] Die Wandelemente bzw. die Platten fuer den Aufbau der Gebaeudewand koennen beispielsweise aus Metallblechenbestehen. Metallbleche mit ebener Oberflaeche haben bei senkrechter Einstrahlung der Radarstrahlung einen Reflexionsfaktor von R=1, das heisst die auftreffende Radarstrahlung wird an der Oberflaeche der Metallbleche zu 100 % reflektiert. Durch die erfindungsgemaesse Ausgestaltung einer aus Metallblech bestehenden Wand erfolgt eine derart starke Ausloeschung der reflektierten Strahlung, dass in der Praxis eine Reduzierung der reflektierten Strahlung gegenueber der einfallenden Strahlung um bis zu 90 % erreicht werden kann.

[0015] Ebenfalls gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn anstelle von ebenen Metallblechen fuer den Aufbau der Aussenwand Silikatglasscheiben verwendet werden. Glasscheiben haben bei senkrechter Einstrahlung fuer Radarstrahlen einen Reflexionsfaktor R von etwa 0,35 bis 0,5, der mit zunehmendem Einfallswinkel bis auf R=1 zunehmen kann, so dass bei Verwendung von Glasscheiben fuer den erfindungsgemaessen Aufbau der Gebaeudewaende der reflektierte Anteil der Radarstrahlung ebenfalls durch Interferenz in diesem Umfang ausgeloescht wird. Der die Glasscheiben durchdringende Anteil der Radarstrahlung kann im Innern des Gebaeudes absorbiert und gedaempft werden, so dass auch dieser Anteil unschaedlich gemacht werden kann. Bei Verwendung von lichtdurchlaessigen Glasscheiben als Bauelemente fuer die Gebaeudewand wird auf diese Weise nicht nur dieAusleuchtung des Gebaeudes mit natuerlichem Licht ermoeglicht, sondern es lassen sich gleichzeitig die bekannten guten Eigenschaften von Glas, wie Witterungsbestaendigkeit, Dauerhaftigkeit usw. ebenfalls nutzen.

[0016] In besonders zweckmaessiger Weiterbildung der Erfindung kommen fuer die Bauelemente Silikatglasscheiben zum Einsatz, die mit einer lichtdurchlaessigen duennen Metallbeschichtung, beispielsweise einer Silberschicht von 5 bis 20 Nanometer Dicke, versehen sind. Derartige beschichtete Glasscheiben, bei denen die Silberschicht ueblicherweise zwischen Haft- und Schutzschichten aus einem Metalloxid eingebettet ist, sind bekannt und finden ueblicherweise als infrarotreflektierende, das heisst waermestrahlenreflektierende Glasscheiben Verwendung.

[0017] Derartige metallbeschichtete Glasscheiben haben einen erhoehten Reflexionsfaktor, der dem Reflexionsfaktor einer Metallplatte entspricht.

[0018] Die Erfindung laesst sich mit besonderem Vorteil bei Verglasungen und bei Toren von Hangars auf dem Gelaende von Flughaefen einsetzen. Die Anwendung der Erfindung beschraenkt sich jedoch nicht auf Flughaefen und deren Umgebung. Da gelegentlich auch bei anderen Radarstationen, beispielsweise fuer die Ueberwachung von Schiffahrtswegen, dieselben Probleme auftreten, kann auch in diesen Faellen die Erfindung mit Erfolg eingesetzt werden. Dabei ist lediglich darauf zu achten, dass die Flaechenabmessungen der einzelnen Bauelemente und die Abstaende der Ebenen, in denen die Bauelemente angeordnet sind, auf die Wellenlaenge des jeweiligen Radarsenders abgestimmt werden.

[0019] Ausfuehrungsbeispiele fuer lichtdurchlaessige Wandelemente fuer den Einsatz im Bereich des Radars eines Flugplatzes sind in den Zeichnungen dargestellt.

[0020] Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Ausfuehrungsform eines erfindungsgemaess aufgebauten Wandelementes in Form einer perspektivischen Gesamtansicht;

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 entsprechend der Linie II-II;

Fig. 3 eine andere Ausfuehrungsform fuer den Aufbau einer erfindungsgemaessen Wand in Form einer perspektivischen Ansicht, und

Fig. 4 einen Schnitt durch die in Fig. 3 dargestellte Wand entlang der Linie IV-IV.

[0021] In den Figuren 1 und 2 ist die Erfindung anhand eines Wandelementes erlaeutert. Bei diesem Wandelement kann es sich um ein fest eingebautes oder um ein bewegliches Teil eines Gebaeudes, wie beispielsweise um ein Fenster oder um ein Tor eines Gebaeudes oder eines Hangars handeln. Selbstverstaendlich ist die Erfindung aber nicht auf derartige Wandelemente beschraenkt. Die Erfindung laesst sich insbesondere auch in der Weise realisieren, dass die gesamte Fassadenkonstruktion eines Gebaeudes nach der Lehre der Erfindung aufgebaut ist, wobei die Fassadenkonstruktion einzelne Felder bildet, in die die die Teilflaechen bildenden Platten bzw. Bauelemente eingesetzt werden. Die Art und Weise der Haltekonstruktion fuer die einzelnen Flaechensegmente, das heisst fuer die die einzelnen Bauelemente bildenden Platten, kann in unterschiedlicher Weise ausgefuehrt sein.

[0022] Das in Fig. 1 dargestellte Bauelement umfasst einen aeusseren Rahmen 1, beispielsweise aus Rechteckprofilstaeben, und eine Reihe von innerhalb des Rahmens 1 angeordneten Laengsstreben 2 und Querstreben 3, die innerhalb des Rahmens 1 ein gleichmaessiges Gitterraster bilden.

[0023] Wenn beispielsweise fuer das Radar eines Flugplatzes eine Strahlung mit einer Wellenlaenge von 30 cm verwendet wird, wird das Gitterraster des Bauelements so ausgelegt, dass die Breite B und die Hoehe H eines jeden Rasterfeldes jeweils etwa 1 m betragen. An dem Gitterwerk selbst erfahren die Radarstrahlen unter diesen Bedingungen nur eine geringe Reflexion, das heisst, das Gitterwerk wird als solches von den Radarstrahlen weitestgehend durchdrungen. Jedes Rasterfeld ist durch eine eingesetzte Glasscheibe 4 bzw. 5 geschlossen. Die Glasscheiben 4 und 5, bei denen es sich zur Erhoehung der Reflexionseigenschaften um Glasscheiben handelt, die mit einer teilreflektierenden metallischen Oberflaechenbeschichtung versehen sind, beispielsweise mit einer duennen lichtdurchlaessigen Silberschicht, die zwischen Haft- und Schutzschichten aus Metalloxiden angeordnet ist, sind abwechselnd in der hinteren Begrenzungsebene des Gitterrasters und in der vorderen Begrenzungsebene des Gitterrasters angeordnet und dort in ueblicher Weise befestigt. Der Abstand A, den die vorderen reflektierenden Oberflaechen der Glasscheiben 4 und 5 bilden, entspricht bei senkrechtem Einfall einer Viertelwellenlaenge der verwendeten Radarstrahlung; bei einer Wellenlaenge von 30 cm betraegt er infolgedessen 7,5 cm.

[0024] Wenn die Radarstrahlung unter einem kleineren Winkel als 90 Grad auf die Gebaeudefassade auftrifft, verringert sich der Abstand A entsprechend dem Cosinus des Einfallswinkels. Es kann zweckmaessig sein, eine Fassadenkonstruktion zu waehlen, bei der der Abstand A der beiden Reflexionsebenen veraenderbar ist, indem beispielsweise die Halterungen fuer die Glasscheiben 4 und 5 innerhalb der Fassadenkonstruktion in Richtung senkrecht zur Scheibenebene verstellbar und an der gewuenschten Stelle festlegbar sind. Eine solche Fassadenkonstruktion ist grundsaetzlich fuer jede Konstellation der Fassade zum Radarsender brauchbar, und es braucht lediglich im Einzelfall der Abstand A ermittelt zu werden.

[0025] Die Erfindung laesst sich mit Erfolg auch in solchen Faellen anwenden, in denen die Radarstrahlung von zwei verschiedenen Radarsendern auf die Gebaeudefassade auftrifft, wie es insbesondere bei grossen Flughaefen oft der Fall ist. In diesem Fall treffen die von den beiden Radarsendern ausgehenden Radarstrahlen unter verschiedenen Einfallswinkeln auf die Gebaeudefassade auf. Die Bedingungen fuer die Ausloeschung der reflektierten Strahlen durch Interferenz sind daher fuer die von dem einen Radarsender ausgesandte Strahlung anders als fuer die von dem anderen Sender ausgesandte Strahlung. Auch in diesem Fall laesst sich mit Hilfe des erfindungsgemaessen Prinzips eine weitgehende Ausloeschung der reflektierten Strahlung beider Radarsender erreichen, wenn man sowohl fuer den einen Radarsender als auch fuer den anderen Radarsender in verschiedenem Abstand gestaffelte Bauelemente vorsieht und beide Systeme ineinanderschachtelt.

[0026] Ein Beispiel fuer eine in dieser Weise aufgebaute Fassadenkonstruktion ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Die Fassadenkonstruktion besteht aus einem Gitterraster aus horizontal verlaufenden Profilstaeben 11 und aus vertikal verlaufenden Profilstaeben 12, die die einzelnen Felder der Fassade bilden. In jedem dieser Felder ist wiederum eine mit einer geeigneten lichtdurchlaessigen Metallbeschichtung versehene Glasscheibe 13 angeordnet. Insgesamt sind die Glasscheiben 13 in diesem Fall in vier verschiedenen Ebenen angeordnet, die als Ebene I, Ebene II, Ebene III und Ebene IV bezeichnet sind.

[0027] Die Befestigung der Glasscheiben 13 innerhalb des Gitterrasters erfolgt mit Hilfe von Rahmen 14. Die Rahmen 14 und die Profilstaebe 11 und 12 sind mit geeigneten Befestigungsmitteln versehen, die die Befestigung der Rahmen 14 in der jeweils gewuenschten Position in den Ebenen I, II, III und IV ermoeglichen.

[0028] Wie aus den Figuren 3 und 4 zu ersehen ist, sind in jeder horizontalen Reihe die Glasscheiben 13 in jeweils zwei benachbarten Feldern im Abstand D_h angeordnet. Das bedeutet, dass die Ebenen I und III und die Ebenen II und IV jeweils den Abstand D_h aufweisen. Jede senkrechte Reihe von Glasscheiben 13 ist dagegen um den Abstand C_v versetzt, das heisst die Ebenen III und IV weisen ebenso wie die Ebenen I und II den Abstand C_v voneinander auf. Waehrend also diejenigen Glasscheiben 13, die um den Abstand D_h versetzt zueinander angeordnet sind, die weitgehende Ausloeschung der an diesen Glasscheiben reflektierten Radarstrahlen bewirken, die von einem ersten ortsfesten Radarsender kommen, bewirken diejenigen Glasscheiben 13, die um den Abstand C_v zueinander versetzt angeordnet sind, die weitgehende Ausloeschung der an diesen Glasscheiben reflektierten Radarstrahlen, die von einem zweiten ortsfesten Radarsender ausgesandt werden.

Ansprüche

1. Aussenwand eines in der Naehe eines stationaer angeordneten Radars stehenden Bauwerks, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenwand aus einzelnen Bauelementen mit jeweils ebener aeusserer Oberflaeche und hohem Reflexionsvermoegen fuer die Radarstrahlung besteht, deren Flaechenabmessungen groesser sind als die Wellenlaenge der Radarstrahlung, jedoch kleiner als die von einem Radarimpuls ausgeleuchtete Flaeche, und dass die einzelnen Bauelemente abwechselnd in der Tiefe gestaffelt angeordnet sind, so dass die Ebenen, in denen benachbarte Bauelemente angeordnet sind, einen solchen Abstand voneinander aufweisen, der bei dem gegebenen Einstrahlungswinkel zu einem die Ausloeschung bewirkenden Phasenunterschied der an den gestaffelt angeordneten Bauelementen reflektierten Strahlung fuehrt.

2. Aussenwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bauelemente (4,5;13) eine Flaechenausdehnung in beiden Flaechendimensionen aufweisen, die wenigstens dem 3-fachen bis 5-fachen der Wellenlaenge der verwendeten Radarstrahlung entspricht.

3. Aussenwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bauelemente (4,5;13) in ein von horizontalen Profilstaeben (2;11) und vertikalen Profilstaeben (3;12) gebildetes Gitterraster eingesetzt sind.

4. Aussenwand nach einem der Ansprueche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente in mehr als zwei Ebenen (I, II, III, IV) derart gestaffelt angeordnet sind, dass die Bauelemente (13) abwechselnd mit unterschiedlichen Abstaenden (C_v, D_h) angeordnet sind, so dass die reflektierte Radarstrahlung von zwei verschiedenen Radarstationen weitgehend ausgeloescht wird.

5. Aussenwand nach einem der Ansprueche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bauelemente (4,5;13) Silikatglasscheiben sind.

6. Aussenwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikatglasscheiben (4,5;13) den Reflexionsfaktor erhoehenden lichtdurchlaessigen Metallbeschichtung versehen sind.

7. Aussenwand nach einem der Ansprueche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente (13) im Rahmen (14) gehalten sind, die innerhalb des Gitterrasters in jeder gewuenschten Position festlegbar sind.

Zeichnung