DE3913421A1 - Aussenwandelement eines gebaeudes mit hoher reflexionsdaempfung fuer radarstrahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Außenwand bzw. ein Außenwandelement eines Gebäudes, aus einem Material mit verhältnismäßig hohem Reflexionsvermögen für Radarstrahlung.

Bei der Erfassung und Ortsbestimmung von Flugzeugen und Schiffen in Bodennähe mit Hilfe der Radartechnik werden die Messungen häufig durch Gebäudewände gestört, deren Außenhaut hohes Reflexionsvermögen für die Radarstrahlung aufweist. Beispielsweise bei der Radarüberwachung von Flugzeugen am Boden oder in geringen Höhen wirken sich große Gebäude wie die Hangars,die bis zu mehreren hundert Metern lang und bis zu mehreren zehn Metern hoch sein können, außerordentlich störend aus. Die Außenwände dieser Gebäude erzeugen nämlich Radar-Reflexionen, die es dem Radar schwermachen, Flugzeuge sicher zu orten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die störende Wirkung der Radar-Reflexionen an Gebäudewänden weitestgehend auszuschalten bzw. wesentlich zu verringern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die reflektierende Oberfläche der Außenwand bzw. des Außenwandelements aus einzelnen Segmenten besteht, deren Flächenausdehnung kleiner ist als die von einem Radarimpuls ausgeleuchtete Fläche, und die in der Tiefe, das heißt senkrecht zur Wandebene, abwechselnd derart gestaffelt sind, daß jeweils zwei benachbarte Oberflächensegmente um einen senkrechten Abstand voneinander entfernt sind, der zu Phasenunterschieden von einer halben Wellenlänge bei den reflektierten Radarimpulsen führt.

Die Tiefenstaffelung der Flächensegmente beträgt bei senkrechtem Einfall der Radarimpulse eine Viertelwellenlänge. Bei schrägem Einfall, das heißt, wenn die Gebäudewand unter einen von 90 Grad verschiedenen Winkel zum Radarsender ausgerichtet ist, ist das Ausmaß der Tiefenstaffelung entsprechend einer Kosinusfunktion dieses Winkels zu wählen.

Durch die erfindungsgemäße Oberflächengestaltung der Außenwand bzw. eines Außenwandelements wird erreicht, daß jeder Radarimpuls, der auf eine solche Oberfläche auftrifft, von wenigstens zwei in unterschiedlicher Tiefe angeordneten Oberflächensegmenten reflektiert wird. Die von den beiden Oberflächensegmenten reflektierten Radarwellen weisen infolge der Tiefenstaffelung der Oberflächensegmente einen Phasenunterschied von einer halben Wellenlänge gegeneinander auf, so daß die reflektierten Wellen sich gegenseitig auslöschen. Trotz der an sich guten Reflexionseigenschaften der Oberfläche der Gebäudewände oder Wandelemente, oder besser gesagt gerade wegen dieser Eigenschaft, wird auf diese Weise die Reflexion insgesamt wesentlich vermindert.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Gebäude-Außenwand kann auf verschiedene Weise und mit verschiedenen Materialien realisiert werden. Beispielsweise lassen sich Wandelemente herstellen, deren zur Innenseite des Gebäudes gerichtete Oberfläche eine Ebene bildet, während die Außenfläche die erfindungsgemäße Tiefenstaffelung von Flächensegmenten aufweist; eine solche Außenwand bzw. ein solches Wandelement hat dementsprechend keine einheitliche Wandstärke, sondern wechselt von einem Flächensegment zum anderen seine Dicke.

Eine andere Möglichkeit zur Ausgestaltung eines Wandelements oder einer Gebäudewand gemäß der Erfindung besteht darin, daß Platten mit planparallelen Oberflächen und derselben Dicke, deren Flächenausdehnung jeweils der Fläche eines Segments entspricht, in einer Raster- oder Gitterkonstruktion in abwechselnder Tiefenposition montiert werden. Eine solche Konstruktion läßt sich besonders einfach durch eine rastenartige Metallrahmenkonstruktion verwirklichen, deren Rahmenprofile etwa die durch die Tiefenstaffelung vorgegebenen Querschnittsabmessungen aufweisen und bei der die die einzelnen Segmente bildenden Platten abwechselnd etwa bündig mit der Außenfläche der Rahmenkonstruktion und der dem Innenraum zugewandten Oberfläche der Rahmenkonstruktion in die Rahmenkonstruktion eingebaut werden.

Die Flächensegmente können grundsätzlich eine beliebige Gestalt haben. In ihrer einfachsten Ausgestaltung haben sie quadratische oder rechteckige Form. Sie können jedoch auch die Form von Dreiecken oder Sechsecken aufweisen, die sich aneinander anschließen. Zweckmäßigerweise haben die Flächensegmente alle die gleiche Form und die gleichen Abmessungen, doch ist es selbstverständlich auch möglich, Flächensegmente verschiedener Form und Größe miteinander zu kombinieren, wenn innerhalb der vom Radarstrahl ausgeleuchteten Fläche eine statistisch gleichmäßige Verstellung der in der Tiefe gestaffelten Flächensegmente vorliegt.

Die Wandelemente bzw. die Platten für den Aufbau der Gebäudewand oder des Wandelements können aus Stahlblech bestehen. Stahlbleche mit ebener Oberfläche haben bei senkrechter Einstrahlung des Radarstrahls einen Reflektionsfaktor von R = 1, das heißt, die auftreffende Radarstrahlung wird zu 100% reflektiert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer aus Stahlblech bestehenden Wand erfolgt jedoch eine derart starke Auslöschung der reflektierten Strahlung, das eine Reduzierung der reflektierten Welle gegenüber der einfallenden Welle um bis zu 90% erreicht werden kann.

Noch bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn anstelle von ebenen Stahlblechen für den Aufbau der Außenwand bzw. der Wandelemente Silikatglasscheiben verwendet werden. Glasscheiben der üblichen Flachglas-Zusammensetzungen sind nämlich für Radarstrahlung teilweise transparent und weisen infolgedessen einen Reflexionsfaktor von etwa 0,4 bis 0,5 auf, der damit deutlich niedriger ist als der Reflexionsfaktor von Stahl. Infolgedessen läßt sich durch Verwendung von Glasscheiben für den Aufbau der Gebäudewände bzw. Wandelemente eine besonders hohe Reflexionsdämpfung erzielen, wobei gleichzeitig die bekannten guten Eigenschaften von Glas, wie Lichtdurchlässigkeit, Witterungsbeständigkeit, Dauerhaftigkeit usw. ebenfalls genutzt werden können.

Es kann auch zweckmäßig sein, bei Verwendung von Glasplatten hinter diesen auf der Gebäudeinnenseite ein geeignetes Absorbermaterial für Radarstrahlung anzuordnen, wodurch die durch die Glasscheibe hindurchgetretenen Radarwellen im Innern des Gebäudes absorbiert bzw. verteilt werden.

Die Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil bei Verglasungen und bei Toren von Hangars auf dem Gelände von Flughäfen einsetzen. Während es möglich ist, die Hangarwände in den lichtundurchlässigen Bereichen gegebenenfalls auch aus Materialien mit einem niedrigen Reflexionsfaktor herzustellen, kann man durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung von lichtdurchlässigen Wandteilen Gebäude erstellen, die insgesamt keine Störquelle für die Radarortung von Flugzeugen auf dem Gelände von Flughäfen mehr darstellen.

Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf Flughäfen und deren Umgebung. Da gelegentlich auch bei anderen Radarstationen, beispielsweise für die Überwachung von Schiffahrtswegen, dieselben Probleme auftreten, kann auch in diesen Fällen die Erfindung mit Erfolg eingesetzt werden. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß die Flächenabmessungen der Flächensegmente und die Abstände der Flächensegmente in der Tiefe auf die Wellenlänge des jeweiligen Radarsenders abgestimmt werden.

Ein Ausführungsbeispiel für ein lichtdurchlässiges Wandelement für den Einsatz im Bereich des Radars eines Flugplatzes ist in den Zeichnungen dargestellt. Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß aufgebautes Wandelement in Form einer perspektivischen Gesamtansicht, und

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

Bei dem dargestellten Bauelement kann es sich um ein fest eingebautes Teil oder um ein bewegliches Teil einer Außenwand eines Gebäudes handeln, beispielsweise um ein Fenster oder ein Tor eines Hangars.

Das Bauelement umfaßt einen äußeren Rahmen 1, beispielsweise aus Rechteckprofilstäben, und eine Reihe von innerhalb des Rahmens 1 angeordneten Längsstreben 2 und Querstreben 3, die innerhalb des Rahmens 1 ein gleichmäßiges Gitterraster bilden. Die Breite B und die Höhe H eines jeden Rasterfeldes sind einerseits in Abhängigkeit von der Wellenlänge der verwendeten Radarstrahlung, und andererseits in Abhängigkeit von der Größe der von den Radarstrahlen ausgeleuchteten Fläche, das heißt in Abhängigkeit von dem Querschnitt eines Radarstrahlen-Impulses, zu wählen. Einerseits dürfen die Abmessungen B und H höchstens halb so groß sein wie die entsprechenden Abmessungen der von den Radarstrahlen ausgeleuchteten Fläche, und andererseits müssen die Abmessungen des metallischen Rastergitters so gewählt werden, daß die Abmessungen B und H größer sind als die Wellenlänge der Radarstrahlung. Unter der zuletzt genannten Bedingung erfahren die Radarstrahlen an dem Gitterwerk nur eine geringe Reflexion, da das Gitterwerk als solches von den Radarstrahlen weitestgehend durchdrungen sind.

Wenn beispielsweise für das Radar eines Flugplatzes eine Strahlung mit einer Wellenlänge von 30 cm verwendet wird und das Strahlenbündel in einer Richtung eine Querschnittsabmessung von 2 m aufweist, wird das Gitterraster des Bauelements so ausgelegt, daß die Breite B und die Höhe H eines jeden Rasterfeldes jeweils etwa 1 m betragen.

Jedes Rasterfeld ist durch eine eingesetzte Glasscheibe 4 bzw. 5 geschlossen. Die Glasscheiben 4 und 5, bei denen es sich um Glasscheiben aus üblichem Floatglas handeln kann, sind abwechselnd in der hinteren Begrenzungsebene des Gitterrasters und in der vorderen Begrenzungsebene des Gitterrasters angeordnet und dort in üblicher Weise befestigt. Der Abstand A, den die vorderen reflektierenden Oberflächen der Glasscheiben 4 und 5 bilden, entspricht bei senkrechtem Einfall einer Viertelwellenlänge der verwendeten Radarstrahlung; bei einer Wellenlänge von 30 cm beträgt er infolgedessen 7,5 cm.

Claims (4)

1. Außenwand bzw. Außenwandelement eines Gebäudes, aus einem Material mit verhältnismäßig hohem Reflexionsvermögen für Radarstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche der Außenwand bzw. des Außenwandelements aus einzelnen Segmenten besteht, deren Flächenausdehnung kleiner ist als die von einem Radarimpuls ausgeleuchtete Fläche, und die in der Tiefe, das heißt senkrecht zur Wandebene, abwechselnd derart gestaffelt angeordnet sind, daß jeweils zwei benachbarte Oberflächensegmente einen senkrechten Abstand (A) voneinander aufweisen, der bei den reflektierten Radarimpulsen zu Phasenunterschieden von einer halben Wellenlänge führt.

2. Außenwand bzw. Außenwandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand bzw. das Außenwandelement aus einem metallischen Gitterraster und in die Felder des Gitterrasters in der Tiefe gestaffelt eingesetzten Platten besteht.

3. Außenwand bzw. Außenwandelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterabmessungen (B, H) des Gitterrasters größer sind als die Wellenlänge der verwendeten Radarstrahlung.

4. Außenwand bzw. Außenwandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Radarstrahlung reflektierenden Oberflächensegmente aus Glasplatten bestehen.