Das
Loran-Verfahren
Eine
wetterunabhängige und ständig verfügbare Funk-Navigation
ist für die Schiffahrt von grosser Bedeutung, denn nur durch ständige
Kontrolle des Standortes können Abweichungen vom vorgesehenen Reisekurs
und damit verbundene Verzögerungen vermieden werden. Die Empfangsanlagen
müssen jederzeit Standortbestimmungen ohne großen Bedienungsaufwand
mit hoher Genauigkeit zulassen. Eine Anzahl von Funk-Navigationsverfahren
wurden in der 100jährigen Geschichte des Seefunks entwickelt, vom
Funkpeiler
bis
zur Satellitennavigation. LORAN ist eines dieser
Systeme, es zählt zu den Hyperbelnavigationsverfahren. LORAN ist die
Abkürzung für LONG RANGE NAVIGATION-SYSTEM.
LORAN-A
Das
erste funktionsfähige LORAN-System wurde von den USA während
des 2. Weltkrieges entwickelt und erhielt den Namen LORAN A. Es ermöglichte
die Allwetter-Navigation von Schiffen und Flugzeugen im Nordatlantik und
Pazifik. Das System wurde nach dem Kriege auch für zivile Benutzer
freigegeben und von einer großen Anzahl von Passagierflugzeugen,
Handelsschiffen sowie in der Hochseefischerei angewendet. Die nutzbare
Reichweite von LORAN-A betrug 600-700 Seemeilen und unter günstigen
Bedingungen konnte man Standortgenauigkeiten von einer Seemeile und besser
erzielen.
Die
LORAN-A-Sender arbeiteten im Grenzwellenbereich auf etwa 2 000 kHz (Wellenlänge150
m) mit einer Sendeleistung von einigen hundert Kilowatt. Wegen der verhältnismäßig
geringen Reichweite musste eine große Anzahl von LORAN-A-Stationen
(70 gegen Ende des 2. Weltkrieges, 83 im Jahre 1971) errichtet werden,
um die erwünschte Bedeckung großer Ozeangebiete zu erzielen.
Eine LORAN-A-Senderkette bestand aus einem Hauptsender und 2 - 3 Nebensendern
("MASTER" und "SLAVE"). Im LORAN-A-Empfänger wurden die Laufzeitdifferenzen
der Signale zweier Senderpaare (Hauptsender - Nebensender) in µSekunden
gemessen. Jede Laufzeitdifferenz ergab eine Hyperbel-Standlinie,
der Schnittpunkt der beiden Standlinien bestimmte den Schiffsort.
Bis
1981 wurden die von der US-Marine betriebenen LORAN-A-Stationen stillgelegt,
Mitte der 80er folgten die japanischen Sationen. |
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Empfänger
für LORAN-A
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LORAN-C
In
den fünfziger Jahren unternahm die US-Marine erfolgreiche Versuche
im Langwellenbereich, um die Eigenschaften des LORAN-Systems (in erster
Linie Reichweite und Genauigkeit der Standortbestimmung) zu verbessern.
Das neue Hyperbel-Navigationssystem erhielt 1957 den Namen LORAN-C und
arbeitet auf der Frequenz 100 kHz (Wellenlänge 3000 m), die sich durch
eine stabilere Ausbreitung auszeichnet als die von LORAN-A benutzte Frequenz
von 2 MHz. Dadurch war es möglich, größere Abstände
zwischen Haupt- und Nebensendern zu wählen, woraus sich eine größere
Reichweite bzw. Flächenbedeckung ergab.
Eine
LORAN-C-Senderkette besteht ebenfalls aus einem Hauptsender (MASTER) und
2-4 Nebensendern (SLAVE). Die Signale der Nebensender werden durch
die Signale des Hauptsenders synchronisiert. Ein Hauptsender bildet mit
jedem Nebensender ein Senderpaar. Jede der Senderketten ist durch
eine besondere Impulsgruppen-Modulation gekennzeichnet, denn es muss dafür
gesorgt werden, dass die Signale der verschiedenen Ketten, die ja alle
auf der gleichen Trägerfrequenz 100 kHz arbeiten, im Empfänger
unterschieden werden können.
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Das
LORAN-C-Signal eines Hauptsenders besteht aus 9, das eines Nebensenders
aus 8 Impulsen, deren Abstand je 1000 µs beträgt. Der 9. Impuls
des Hauptsenders hat einen etwas größeren oder kleineren Abstand
als 1000 µs vom 8. Impuls, damit die Impulsgruppe des Hauptsenders
im LORAN-C-Empfänger eindeutig identifiziert werden kann. Dieses Senderverfahren
ergibt durch eine 8fache Vergrößerung der mittleren Empfangsleistung
eine höhere Reichweite als beim LORAN-A-System, dessen Sender nur
Einzelimpulse ausstrahlen.
Die
Unterscheidung der verschiedenen LORAN-C-Nebensender-Signale einer Kette,
die nacheinander im Empfänger eintreffen, kann visuell, halbautomatisch
oder vollautomatisch erfolgen. Bei der 1. Generation der LORAN-C-Empfänger
wurde eine Braunsche Röhre zur Identifizierung der Signale verwendet.
Später wurden jedoch fast ausschließlich automatische Geräte
ohne Bildöhre eingesetzt.
Die
Genauigkeit des LORAN-C-Verfahrens ist wesentlich besser als beim LORAN-A,
da außer der Laufzeitdifferenz-Messung (Vergleich der Impuls-Hüllkurven)
zusätzlich eine Phasendifferenz-Messung (Vergleich der Perioden der
100-kHz-Trägerwelle) durchgeführt wird. Dadurch lässt sich
eine Auflösung von 0,1 µs, entsprechend einer Entfernungsdifferenz
von 30 m erzielen. (Dies ergibt sich daraus, dass eine elektromagnetische
Welle bzw. ein Hochfrequenz-Signal in 1 Sekunde eine Entfernung von 300
000 km zurücklegt).
Die
Bedienung eines automatischen LORAN-C-Empfängers ist sehr einfach,
da die umständliche visuelle Identifizierung der Signale entfällt
und keine manuellen Justierungen zur Messung der Laufzeit bzw. Phasendifferenz
erforderlich sind. |
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Nach
der Einstellung der gewünschten LORAN-C-Senderkette und der gewünschten
Nebensender wird die Standlinien-Nummer je nach Signalstärke nach
wenigen Sekunden oder Minuten automatisch und fortlaufend angezeigt.
Die
Meldung von Empfangsstörungen erfolgt ebenfalls automatisch durch
optische Warnanzeigen, so dass die Güte der Standortanzeige jederzeit
kontrolliert werden kann.
Zur
Auswertung der Standlinien-Anzeigen benötigt man, wie auch beim LORAN-A,
spezielle LORAN-Navigationskarten oder LORAN-Tabellen, um den Standort
des Fahrzeuges in geographischen Koordinaten (Breite/ Länge) zu bestimmen.
Diese Hilfsmittel entfallen, wenn der LORAN-C-Empfänger mit einem
zusätzlichen Rechner ausgerüstet wird, der den Standort direkt
in Breiten- und Längengraden anzeigt.
links:
Loran-C-RX
DL 91 Hersteller:
Decca Navigator Company (1975) |
 
Moderner
Loran-C-Empfänger mit Navigationsrechner (2001)
(Das
Foto wurde gemacht, während sich das Gerät synchronisert. Daher
kann
kein
Bezug zur Anzeige im Ziffernfeld hergestellt werden)
Das hier
abgebildete Gerät LRX22P kann 2 Loranketten gleichzeitig empfangen
und auswerten. Die Positionsangabe erfolgt wahlweise im Format Länge/Breite
oder als Loran-C-Hyperbel. Neben der Positionsbestimmung bietet dieser
Navigator die üblichen Hilfen wie Waypoint-Navigation (max. 100 Wegpunkte),
Kurs und Geschwindigkeit, Entfernung zum Waypoint, Abweichung von der Kurslinie.
Die
damalige Sowjetunion entwickelte ein eigenes LORAN-C-identisches System,
welches ebenfalls auf 100 kHz sendet. LORAN-C-Geräte sind sogar damit
synchronisierbar. Der hier abgebildete Empfänger LRX22P kann das LORAN-C-Netz
"Norwegian Sea" und das weissrussische Netz kombinieren und zuverlässig
empfangen.
LORAN-C
gehört zur freiwilligen Bordausrüstung von Seeschiffen, außerdem
wurde es in der Zeit vor Einführung des GPS zum unentbehrlichen Navigationshilfsmittel
auf den Fangplätzen der Hochseefischerei in den Seegebieten um Island,
Grönland, Norwegen sowie in den japanischen Fischereigewässern
im westlichen Pazifik. Eine erhöhte Bedeutung erhielt es, als es 1978
von den USA vorrübergehend zum "vorrangigen Navigationsverfahren"
für die gesamten US-Küstengewässer erklärt wurde. Trotz
GPS ist LORAN-C zur Zeit (Juli 2001) noch in Betrieb. In Europa arbeitet
die Kette "Norwegian Sea" mit der MASTER-Station (M) Ejde in Daenemark
und den SLAVES (X) Bo in Norwegen, (W) Sylt, (Y) Sandur auf Island und
(Z) Jan Mayen sowie die Kette "Mediterranean Sea" mit dem MASTER (M) Sellia
Marina (Sued-Italien) und den SLAVES (X) Lampedusa in Italien, (Y) Kargabarun
in der Tuerkei und (Z) Estattit in Spanien.
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