Nem mindig volt ilyen egyszerű meghatározni a pozíciónkat
A földrajzi helyzet pontos meghatározásának igénye egészen az ősidőkig nyúlik vissza. Mára már megszoktuk hogy a legkisebb okostelefonban is van GPS vevő, de rögös út vezetett idáig. Az iránytűk, a szextánsok, a kronométer és a világítótornyok után a legnagyobb felfedezést a rádiós iránymérés jelentette. Ezen navigációs technológia megjelenése volt az első nagy mérföldkő a XX. században, és innen számíthatjuk az elektronikus úton történő helyzetmeghatározás kezdetét.
Már 1888-ban rájöttek hogy egy egyszerű vezeték-hurok is irányérzékeny, a forrás felé fordítva maximális jelet ad, arra merőlegesen pedig szinte semmit. Később a hurok és dipól antennák megjelenése után a jelenség még jobban beigazolódott. A legkorábban használt hosszú és középhullámokon az adó felé fordított antennával volt legjobb a vétel, tehát ha két egymástól távol eső pontból meghatározzuk az adó irányát, és a térképen húzunk 1-1 vonalat, akkor a metszéspontban megkapjuk az adó koordinátáit.
Eleinte hatalmas forgatható hurokantennákkal próbálták a legerősebb jel irányát meghatározni, de 1905-ben a Marconi cég kifejlesztett egy praktikusabb megoldást. Ennek lényege hogy a szélrózsa minden irányába egy kör mentén hosszú és ferde antennákat helyezünk el, amelyek a kör középpontjában találkoznak, ahol egy forgó kapcsolóval lehet kiválasztani az éppen használatos párt. Ezután sorban megmérjük a vett jel erősségét. A maximum illetve minimum jelszintet vevő antenna meghatározza az adás irányát. Eleinte 16, később 45 antennapárt használtak. Több pontról végezve a mérést az irányok metszéspontja megadja az adó helyét. Lenti képen a TELEFUNKEN cég egyik vevője látható amivel a léghajók pozícióját határozták meg.
1907-ben szabadalmaztatták a Bellini-Tosi féle rádió iránymérő rendszert, amit ezután még 70 évig használtak. Ezt egy elektromos szögmérőnek tekinthetjük, ami megmutatja az adó irányát. A rendszer két háromszög alakú hurokantennát használ amik egymásra merőlegesen vannak telepítve. Ezek össze vannak kötve a lenti képen bal oldalán látható egységgel, amiben két egymásra merőleges tekercs kapja meg a két antenna jelét. Középen egy forgó tekercs található, ami megfelelő térerő esetén beáll abba az irányba ahonnan a legerősebb jel érkezik. Mivel az eszköz aktív erősítő elemet nem tartalmazott, ezért az első kísérletek során csak 24 km-es hatótávolságot sikerült elérni. Eleinte főleg hajókon alkalmazták a francia tengerészetnél. Igazából a húszas évek után az elektroncsövek megjelenésével kezdett széleskörűen elterjedni, hiszen előtte használható jelszintet csak a léghajókat körbeérő keretantennákkal sikerült produkálni. A feltaláló páros eladta találmányát a Marconi Társaságnak 1912 februárjában, és Bellini csatlakozott a cég fejlesztő részlegéhez. Ugyanekkor a TELEFUNKEN vállalat is megvásárolta a szabadalmat, és elkezdte fejleszteni belőle saját rendszerét.
A TELEFUNKEN Kompass volt az első komolyabb rádió-navigációs hálózat. Ezt a léghajók és vízi járművek irányítására használták az első világháborúban. A rendszer eleinte a tengerparton pár száz kilométerre telepített automata adóállomásokból állt. A jármű egy hagyományos vevőkészülékkel két ilyen állomásra ráhangolva, egy speciális stopperórával meghatározhatta saját helyzetét. Az adóállomás meglehetősen terjedelmes volt, a lenti képen egy gyárkéményre szerelt ernyőantenna rendszert láthatunk. Valójában az ernyő teteje körsugárzóként működött és el volt szigetelve a többi résztől, ez sugározta az állomás azonosító számát, továbbá egy időjelet az irányított antenna körkapcsolójának indításakor. Erre a jelre indították a léghajón a Telefunken-stoppert, és ezzel egyidejűleg az antennakapcsoló is elindult. A navigátornak a vevőkészüléken ki kellett választania azt a pillanatot amikor legerősebben hallja az állomást, ekkor megállította a stoppert és annak skálájáról leolvasta a fok értéket. Ezt a térképre rajzolta az adóállomás ismert helyéről induló vonalként, majd áthangolt egy másik állomásra és húzott egy másik vonalat. A két vonal metszéspontja megadta a léghajó helyzetét.
A módszer enyhén szólva sem volt pontos, a stoppert vagy jókor nyomta meg a kezelő, vagy nem. Az adóállomás antennái vevőantennaként is tudtak funkcionálni, ezért áttértek egy másik eljárásra, ami úgy működött hogy a hajón lévő adó adásra kapcsolt, ezután a földi állomások bemérték az irányát majd ezt közölték rádión a léghajóval, ahol tudták a földi állomások pozícióit, és így a térképen kiszerkesztve meghatározták a saját helyzetüket. Az I. világháború alatt hazánkban is volt egy Zeppelin kikötő iránymérő állomással felszerelve Szentandráson (Temesvártól 12 kilométerre, jelenleg Románia).
Amennyiben a léghajó rádiózik azt az ellenség is hallja, erre súlyos veszteségek árán a német hadvezetésnek is rá kellett jönnie. Mind Angliában, mind Franciaországban hatékony rádiófelderítés működött, melyhez az USA szolgáltatta a berendezéseket. Könnyedén vették a léghajón lévő adót, sőt még megtévesztő jeleket is sugároztak neki. Ennek hatására visszatértek a passzív stopperes rendszerhez. Ennél a hajó csendben marad, de új és magasabb adókat kellett építeni az Angliát támadó kötelékek miatt. 1917-re épült ki teljesen a TELEFUNKEN hálózat.
A háború után megszűntek a léghajók harci bevetései, és persze a technika is fejlődött. Feleslegessé váltak a hatalmas antennarendszerek, az iránymérő berendezések mérete és súlya annyira lecsökkent hogy már repülőgépeken is lehetett használni őket. A következő lépcsőfok az LZ 127 Graf Zeppelin navigációs rendszere. Az 1928-ban szolgálatba állt léghajó az akkori csúcstechnikát képviselte. Ekkortájt már a kereskedelmi rádióadások is kezdtek szaporodni, az erősebb adókat lehetett vezetősugárnak használni a távolsági utaknál.
A fenti kép bal oldalán a TELEFUNKEN 146-N iránymérő készülék és a hozzá tartozó 144-N vevő látható. Ez már mobilizálható szerkezet volt, hajóba és repülőgépbe is be lehetett építeni. Ilyet használt az LZ 127 léghajó is. Az asztal lapja alatti tekerőkkel lehetett a keretantennát forgatni. A berendezés széles lehetőségeket nyújtott minden parti állomáshoz vagy nagy utasszállító gőzöshöz történő iránymeghatározáshoz. Az irányszögeket a keretantenna forgatásával lehetett megállapítani, és a kereszt-tájolás elvének megfelelően két állomás, pl. egy parti adó és egy óceánon közlekedő gőzös bemérésével határozták meg a léghajó pontos helyzetét.
Következő generáció legismertebb képviselője az LZ 129 Hindenburg és testvérhajója az LZ 130. A kormányzás és a navigáció a léghajó elején elhelyezett gondolában kapott helyet, ezektől még a rádiós szobát is elkülönítették. Ezt láthatjuk a lenti képen a Hindenburg alján, a kabin előtt pedig a forgatható hurokantennákat, amiknek a gondolából bovden huzalokon keresztül lehetett változtatni a helyzetét. A legalsó kép jobb oldalán a rulett kerék kinézetű eszköz a hurokantenna irányzéka, alatta jól látható a feltekert huzal amivel mozgatni lehetett az antennát.
Három iránymeghatározó berendezés működött a navigációs fülkében. Egyik a Telefunken E397N típusú, ami iránykeresztezés által a pozíció meghatározására szolgált, és kezdetleges robotpilóta funkcióval is ellátták. A hosszúhullámú sávban kiválasztott adó rádiósugarának az irányát tudta követni. Lenti képen a lámpabura takarásában láthatjuk. A gondola két szélén (a kép bal oldalán csak az egyik látszik) lévő készülékek rossz időben a leszállást segítették. Ez úgy működött hogy a kikötőhelyen teherautókra szerelt 20W-os hosszúhullámú adókra navigálták rá a léghajót leszálláskor.
1908 óta létezett a giroszkópikus iránytű (gyro-compass), de ennek eleinte olyan nagy volt a súlya hogy léghajón nem lehetett használni. Először az LZ 126 „Los Angeles” fedélzetén rendszeresítették, később a „Graf Zeppelin” és a „Hindenburg” is megkapta. Az eszköz lényege hogy a Föld forgástengelye által kijelölt valódi északra mutat, nem pedig a mágneses észak felé, ebből következik hogy nincs hatással rá a földmágnesesség, így érzéketlen a fémtestek és elektromos alkatrészek mágneses zavaróhatásaira is, amelyek a beépítési környezetéből, illetve a jármű szerkezetéből adódhatnak. A többnyire hajókon használatos „gyro-compass” neve ellenére más műszert takar, mint a repülőgépeken használatos pörgettyűs iránytű, de közös bennük hogy mindkettőben giroszkóp található. Egy ilyen készüléket láthatunk a lenti kép bal oldalán, ez a legnagyobb méretű az un. "mester-giroszkóp", ami a villamos szobában kapott helyet, ezen kívül még 3 kisebb a navigációs gondolában, valamint egy a kormány lapátnál, egy pedig a hátsó vezérsíknál volt elhelyezve. A "mester" egy szervó áramkörön keresztül össze volt kötve a kormánylapátra szerelt motorokkal, ami azt jelentette hogy kellő magasságban és csendes időben képes volt automatikusan tartani az irányt. Arról viszont nincs információ hogy a rendszer összedolgozott e a hurokantennás robot pilótával.
Még egy érdekesség a léghajókkal kapcsolatban. az LZ 130-at pályafutása végén rádiófelderítésre használták. 1939 májusától augusztusig Anglia partjai mentén hajtott végre repüléseket, hogy kiderítse mire szolgálnak a Portsmouthtól Scapa Flow-ig felállított 100 m magas tornyok (Chain Home), melyeket repülőgépek helymeghatározására (radar) használtak. A vizsgálatok kiterjedtek a rádióhullámok megfigyelésére is, de nem volt alkalmuk a működő brit radarrendszer észlelésére, mert rossz frekvenciatartományban keresgéltek. Túlságosan magas frekvenciákon kutatták a jeleket, mivel a hasonló német készülékek ebben a tartományban működtek. A hibás végkövetkeztetés az volt, hogy a brit tornyok nem a radarral kapcsolatosak, hanem a haditengerészeti távközlés és mentés eszközei.
Bár a léghajókon a kor legfejlettebb elektronikus navigációs eszközeit használták, velük párhuzamosan a hagyományos megoldásokat is alkalmazták. Ilyen volt az egyik legrégebbi módszer, a differenciális pozíciószámítás. Lényege hogy adott egy ismert pozíció, ehhez képest meghatározzuk az elmozdulásunkat (pl. sebességet, irányt és időt mérünk). A pozíciót a mért elmozdulással helyesbítjük. A helyzetmeghatározás pontossága folyamatosan romlik ahogy a hibák halmozódnak, ezért időnként pontosítani kell a pozíciót. Még a mai GPS alapú rendszerek is használják ezt a módszert amikor megszűnik a jel, de ne szaladjunk ennyire előre az időben, hiszen odáig még kifejlesztettek pár érdekes megoldást amik a következő részekben lesznek ismertetve.
Források: Wikipédia, airship.net, Scharek Ferenc honlapja, Balás B. Dénes, Radiomuseum.org
