Navigation Grundlagen Navigationsverfahren Orientierung auf der Erde

Präsentation zum Thema: "Navigation Grundlagen Navigationsverfahren Orientierung auf der Erde"—  Präsentation transkript:

1 Navigation Grundlagen Navigationsverfahren Orientierung auf der Erde
Kartenkunde Funknavigation Verfahren Bestimmung von Kompaßkursen und Grundgeschwindigkeit Flugplanung Einige der Abbildungen wurden mit mit freundlicher Genehmigung des Luftfahrtverlag Friedrich Schiffmann GmbH & Co. KG, aus folgende Bänden entnommen: Schiffmann1: "Der Privatflugzeugführer", Band 1, Technik I, 1977 Schiffmann3: "Der Privatflugzeugführer", Band 3, Technik II, 1977 Schiffmann4A: "Der Privatflugzeugführer", Band 4A, Flugnavigation, 1979 Schiffmann7: "Der Segelflugzeugführer", Band 7, 1997 Hesse3: Hesse3, Flugnavigation, 1976 Hesse4: Hesse4, Der Segelflugzeugführer, 1975 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

2 Navigationsverfahren
Flugvorbereitung Kursbestimmung Flugzeiten Flughöhen Auffanglinien Beschränkungen Informationen Kraftstoffberechnung Flugdurchführung Standortbestimmung Geschwindigkeit überprüfen Restflugzeit Verfahren Sichtnavigation Koppelnavigation Funknavigation Astronomische Navigation Trägheitsnavigation Barometrische Navigation Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

3 Gestalt der Erde An den Polen abgeflachte Kugel Durchmesser: 12742 km
Umfang über die Pole: km Umfang am Äquator: km Die Erde dreht sich von West nach Ost einmal in 24 Stunden Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

4 Standortfestlegung (1)
Allgemeines zu Winkeln zur Angabe von Richtungen + Uhrzeigersinn - Gegenuhrzeigersinn Bezugslinie (nordrichtung,Flugzeuglänsachse,Kurs) 45° 90° 180° 270° 360° 300° -90° -60° Der Kreis teilt sich in 360° (Grad) 1 Grad teilt sich in 60’ (Minuten) 1 Minute teilt sich in 60” (Sekunden) Beispiel: 07°08’37” Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

5 Standortfestlegung (2)
Breitenkreise (Breitenparallele) Liegen parallel zum Äquator Werden zu den Polen hin kleiner Durch jeden Punkt auf der Erde verläuft ein Breitenkreis und bestimmt damit die geographische Breite dieses Punktes Der Äquator hat die Breite 0° Die Pole haben die Breiten 90°N bzw 90°S Schiffmann4A: Abb 10 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

6 Standortfestlegung (3)
Längenkreise (Meridiane) Verlaufen durch die Pole und senkrecht zu den Breitenkreisen Sind alle gleich groß Durch jeden Punkt auf der Erde verläuft ein Längenkreis und bestimmt damit die geographische Länge dieses Punktes Der Meridian, der durch die Sternwarte von Greenwich Verläuft hat die Länge 0° Die Meridiane werden angegeben in 0-180° E bzw 0-180° W Schiffmann4A: Abb 11 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

7 Standortfestlegung (4)
07°08’37” Standorte auf der Erde werden mit Hilfe eines gedachten Gradnetzes bestimmt, daß die Ganze Erde überzieht. Jeder Ort kann dabei genau bestimmt werden durch: Den Breitenkreis, auf dem er liegt Dem Längenkreis, auf dem er liegt In dieser Reihenfolge. Beispiel: FBP Köln/Bonn: 50°52’02” N 07°08’37” E 50°52’02” Schiffmann4A: Abb 11 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Weitere Begriffe Mittelbreite Abweitung Äquator° 3°E 5°E 30°N 60°N NP 120NM 104NM 60NM (cos=0.5) (cos=0.87) (cos=1.0) Mittelmeridian Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Aufgaben Bestimme die Koordinaten vom Wächtersberg Wo liegt der höchste Punkt auf dem Kartenblatt Bestimme den Breitenunterschied 43°00’12”N 12°22’49”N °05’13”N 04°14’50”S Bestimme den Längenunterschied 06°15’23”W 12°22’19”E °01’40”W 03°16’45”W Wie groß ist der Abstand zwischen zwei Breiten in km Wie groß ist der Abstand zwischen zwei Längen am 49. Breitengrad Wie groß ist die Entfernung einer Grad-Sekunde? 48°36’57”N 8°45’17”O 20°54’59” °37’39” 16°46’17” 15°39’04” 111 km 73 km Etwa 30 m Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Bewegung der Erde Die Erde dreht sich von West nach Ost 1 Umdrehung dauert 24 Stunden In einer Stunde dreht sich die Erde um 15° Um 12:00 UTC steht die Sonne genau über dem Nullmeridian Fragen: In welcher Zeit hat sich der Sonnenstand um 27 Winkelgrade geändert Wann steht die Sonne am Wächtersberg genau im Süden 1:48 12:25 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Zeitzonen Schiffmann4A: Abb 35 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

12 Navigation Navigation entlang einer gedachten Linie
Terestrische Navigation Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Kurslinien Orthodrom (Großkreis) Kürzeste Verbindung zwischen zwei Orten Erhält man durch einen Schnitt, der durch die zwei Orte und den Erdmittelpunkt geht Meridiane und Äquator sind Großkreise Hesse3: Abb 1.2 Loxodrom Schneidet alle Meridiane unter dem gleichen Winkel Verläuft auf der nördlichen Halbkugel immer südlich des Orthodroms Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

14 Orthodrom und Loxodrom
Hesse3: Abb.25.3 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Kurse Kurs über Grund GPS/Logger Steuerkurs Kompaß Kartenkurs Geplanter Kurs Wind Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Richtungsbestimmung OM/var Dev rwN/TN mwN/MN KN/CN Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Nordrichtungen rwN/TN mwN/MN OM/var KN/CN Dev Rechtweisend Nord – rwN (True North=TN) Richtung zum geographischen Nordpol = Richtung des Meridians. Mißweisend Nord – mwN (magnetic North=MN) Richtung einer nicht abgelenkten Kompaßnadel. Die Abweichung zu rwN ist die Ortsmißweisung – OM (variation=var) Kompaß Nord – KN (Compass North=CN) Tatsächliche Richtung einer eingebauten und damit durch metallteile abgelenkten Kompaßnadel. Die Abweichung zu mwN ist die Deviation - Dev Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

18 Ermittlung von OM und Dev
Isogone Deviationstabelle Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann7: Abb 2.3.4

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mwN/MN rwN/TN Kurse KN/CN OM/var Dev gK/T Grundkurs/ track rwgK/TT mwgK/MT KgK/CT a / DA K/C Kartenkurs rwK/TC mwK/MC KK/CC SK/H Steuerkurs/ heading rwSK/TH mwSK/MH KSK/CH l / WCA Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Winkelvorzeichen SK K rwN mwN KN OM=-3° Dev=-3° a = -9° OM=+6° Dev=-2° l = +9° OM=+2° Dev=+3° l = -10° OM=-3° Dev=+6° a = +8° Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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rwK KSK mwN rwN KN KSK rwK rwSK mwSK KSK + l - OM - dev rwK K SK mwN rwN KN KSK KSK mwSK rwSK rwgK + dev + OM + a rwK Beispiele rwK=150°, l=-10°, OM=-2°,dev=+4° rwK=350°, l=+11°, OM=+2°, dev=-3° KSK=230°, dev=+5°, OM=-2°, a=+10° K SK Lösung KSK=150°+(-10°)-(-2°)-(+4°) = 138° KSK=350°+(+11°)-(+2°)-(-3°) = 2° rwgK=230°+(+5°)+(-2°)+(+10°)= 243° Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Abgreifen von Kursen Mittelpunkt Hypotenuse 250° 150° Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Aufgaben Bestimme den rechtweisenden Kurs vom Wächtersberg nach Winzeln Wie groß ist die Entfernung von dieser Strecke Ermittele eine möglichst kurze Flugstrecke vom Wächterberg nach Heubach unter Vermeidung der Kontrollzone und gebe Richtung und Entfernung der verschiedenen Streckenabschnitte an. Ermittele die Flugzeit für die Streckenabschnitte bei einer angenommenen Geschwindigkeit von 120 km/h Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

24 Das Winddreieck rwK rwSK mwSK KSK Kurs über Grund Steuerkurs Wind Wind
+ l - OM - dev Laenge entspricht Ve Laenge entspricht Vg Laenge entspricht Windgeschwindigkeit Kurs über Grund GPS/Logger Steuerkurs Kompaß Ausgangspunkt Standort nach 1 Stunde Windstillpunktnach 1 Stunde Wind Wind Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

25 Ermittelung des Luv Winkels
Gegeben: Kurs (rwK)……………75° Windrichtung (W)…….155° Windgeschw. (Vw)……30km/h Eigengeschw. (Ve)…….90km/h Maßstab:10km=1cm Gesucht: Luvwinkel………………____ Geschw. über Grund(Vg).____ Ve=90 km/h z.B. 9 cm 4 Bogen mit Ve schlagen rwN/TN 1 Meridian zeichnen RwK=75° 2 Kartenkurs zeichnen W=155° Vw=30km/h z.B. 3 cm 3 Windvektor zeichnen 5 Windvektor und Schnittpunkt verbinden +19° 80km/h l=19° Vg=80 km/h 6 Luvwinkel & Vg ausmessen Wind Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

26 Fahrplan zur Bestimmung von KSK und Vg
Gegeben rwK/TC ……..° Aus der Karte entnehmen Wind ……..° / ……..Kt Wetterberatung Ve ……..km/h Polare und mittleres Steigen OM/Var Berechnungsschema rwK/TC Siehe oben +l/WCA Winddreieck rwSK/TH -OM/Var mwSK/MH -Dev Deviationstabelle KSK/KH Vg mwK = rwk-OM = ……….. Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Aufgaben Winddreieck Wind: 200° / 20 km/h Ve: 70 km/h OM: -5° Deviationstabelle: Aufgabe1: Berechne den KSK und Vg für einen Flug von Karlsruhe-Forchheime zum Wächtersberg Aufgabe 2: Berechne den KSK und Vg für einen Flug vom Wächtersberg nach Baden-Baden 295 -17 278 5 283 1 284 69 143 14 157 5 162 2 164 57 Aufg.1 Aufg.2 rwK/TC +l/WCA rwSK/TH -OM/Var mwSK/MH -Dev KSK/KH Vg Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

28 Windeinfallwinkel (WE)
Windbezogene Winkel rwN/TN Wind (W) Windwinkel (WW) Windeinfallwinkel (WE) Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

29 Gegenwind- komponente
Gegenwind - Querwind Die Frage nach der Gegenwind bzw der Querwindkomponente stellt sich im allgemeinen bei Start und Landung (Start bzw Landestrecke, maximal zulässige Querwindkomponente). 15 33 WE = (30°) Zeichnerisches Verfahren 25kt (25mm) Windvektor Querwind Wind 300°/25kt 1. Schritt: Ermittle den Windeinfallwinkel (WE) In unserem Fall: WE=330°-300°=30° Querwind- komponente 12.5kt (12.5mm) Gegenwind- komponente 22kt (22mm) Rechnerisches Verfahren: querwindkomponente = windgeschw*sin(WE) gegenwindkomponente= windgeschw*cos(WE) Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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ICAO Karte Projektion Masstab Gueltigkeit Legende Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

31 Frank-Peter Schmidt-Lademann
Karteninformation Finde auf der Karte: Den Maßstab Die Projektion Stand der Flugsicherungsangaben Restricted areas Welche Informationen existieren zum Flugplatz Freiburg Was beseuten die dicken rötlichen Zahlen Struktur der Fluginformationsgebiete Beschreibe die Lage des Flugplatzes Winzeln Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Luftraumstruktur Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

33 Luftraum-struktur Definition
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34 Kartendarstellung der Luftraumstruktur
Zeichne die Luftraumstruktur entlang der gestrichelten Linie Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

35 Luftraumstruktur Stuttgart
C FL100 D E 5500MSL 4500MSL 5000MSL E C FL 60 2500GND E 2500MSL TMZ 1000GND G E D 3500MSL E D Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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Maßeinheiten Längenmaße Die Seemeile oder Nautische Meile (NM) 1 NM = 1 Bogenminute auf dem Erdmeridian 1 NM = km Eine englische Meile oder Statute Mile 1 st.M. = 1,61 km Fuß (ft) 1 ft = 0,305 m Faustformeln: NM = km/2+10% km = NM*2-10% ft = m/3*10 m = (ft*3)/10 Ft/min = m/s * 200 Geschwindigkeiten km/h Segelflug horizontal m/s km/h = m/s*3,6 Segelflug vertikal Knoten (kt) 1kt = 1NM/h Luftfahrt horizontal ft/min Ft/min = m/s * 200 Luftfahrt vertikal Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

37 Endanflug 2600m 1700m * 30 = 51 km 300m 1660m Gleitwinkel: 1:30 600m 1700m Luftraum E Luftraum G 2500ft Platzrunde:200m über Grund 900m 400m In welcher Entfernung vom Platz kann mit dem Endanflug begonnen werden? Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

38 Ermittlung von (Ve) m/s Ve = 69 km/h Gegeben: Mitleres Steigen: 2m/s
Geschwindigkeit zwischen den Aufwinden Fallen Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

39 Frank-Peter Schmidt-Lademann
McCready-Funktion Schiffmann7: Abb b Schiffmann7: Abb Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

40 Flugvorbereitung an der Karte
Schiffmann4A: Abb 110 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

41 Flug-dokumentation Beispiel eines Flugdurchführungsplans
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42 Landschaftliche Merkmale Deutschlands
Gebirge: 1 Teutoburger Wald 12 Hunsrück 2 Weserbergland 13 Odenwald 3 Harz 14 Fränkische Alb 4 Sauerland 15 Vogesen 5 Rothaargebirge 16 Schwarzwald 6 Eifel 17 Schwäbische Alb 7 Taunus 18 Bayerischer Wald 8 Westerwald 19 Böhmerwald 9 Vogelsberg 20 Erzgebirge 10 Spessart 21 Thüringer Wald 11 Rhön Kanäle: a Nord-Ostsee-Kanal g Wesel-Datteln-Kanal b Küstenkanal h Datteln-Hamm-Kanal c Elbe-Lübeck-Kanal i Rhone-Rhein-Kanal d Dortmund-Ems-Kanal j Main-Donau-Kanal e Mittellandkanal k Rhein-Herne-Kanal f Elbe-Seiten-Kanal Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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QDM – QDR – QTE mwN rwN Bei OM von 10° QDM=60° QDR=240° QTE=230° QDM (mwK) QTE QDM Mißweisende Richtung zur Station QDR Mißweisende Peilung von der Station QTE Rechtweisende Peilung von der Station QDR Diese Peilungen können von Flugplätzen mit VDF Einrichtung (auf der Karte gekennzeichnet durch die unterstrichene Frequenz) erfolgen. Es wird das ausgestrahlte Funksignal angepeilt. Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

44 Frank-Peter Schmidt-Lademann
Hundekurve QDM 80° QDM 65° Wind QDM 50° Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

45 Verbesserungswinkel zum Ziel Verbesserungswinkel auf Parallelkurs
Windstillpunkt Kursverbesserung Koppelort Standort 1 : 60 Regel 40 NM 60 NM rwK=90° Verbesserungswinkel zum Ziel 60 x Versetzung zu fliegende Strecke = 60 x 6 60 6° rwSK=85°-9°-6°=70° rwSK=70° 6 NM Verbesserungswinkel auf Parallelkurs 60 x Versetzung Geflogene Strecke = 60 x 6 40 9° rwSK=85°-9°=76° rwSK=76° rwSK=85° Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

46 Frank-Peter Schmidt-Lademann
Kompassdrehfehler Schiffmann4A: Abb 72 Schiffmann4A: Abb 73 Auf nördlichen Kursen früher ausleiten. Z.B. von West auf Nord bei 330grad ausleiten Auf südlichen Kursen später ausleiten (überdrehen).Z.B. von West auf Süd bei 150 grad ausleiten Auf Ost- oder Westkurs: bei Beschleunigung Anzeige zu nördlich bei Verzögerung Anzeige zu südlich Fehler kann durch die Inklination direkt und dem tief liegenden Schwerpunkt oder durch einen imaginären nicht im Drehpunkt liegenden Schwerpunkt zum Ausgleich der Inklination erklärt werden Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

47 Höhnmessereinstellungen
QNH Auf Meereshöhe zurückgerechneter Druck. Bei dieser Einstellung zeigt der Höhenmesser die Platzhöhe an. Gilt nur für einen bestimmten Platz QFE Druck am Platz. Höhenmesser zeigt am Boden 0 an. 1013,2 Standardhöhenmessereinstellung. Höhe über der Standarddruckfläche wird angezeigt auch Flugfläche genannt. Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

48 Frank-Peter Schmidt-Lademann
Arten von Flughöhen QNH Höhe angezeigte Höhe, wenn im Höhenmesser QNH eingestellt ist wahre Höhe tatsächliche Höhe, bzw temperaturkorrigierte QNH Höhe Druck Höhe Höhe wenn im Höhenmesser 1013,2 hpa eingestellt ist, Flugfläche wird angezeigt. Dichtehöhe Höhe in der Standardatmosphäre, die der herrschenden Luftdichte entspricht Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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mwN/MN rwN/TN 1 KK 2 mwK 3 rwK 4 KSK 5 mwSK 6 rwSK 7 W 8 WW 9 WE 10 Dev 11 var Kurse Test KN/CN 10 1 2 11 3 4 5 6 8 7 9 Navigation 3/27/2017 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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