Navigation Grundlagen Navigationsverfahren Orientierung auf der Erde Kartenkunde

Navigation Grundlagen Navigationsverfahren Orientierung auf der Erde Kartenkunde Funknavigation Verfahren Bestimmung von Kompaßkursen und Grundgeschwindigkeit Flugplanung Navigation 11/25/2020 Einige der Abbildungen wurden mit freundlicher Genehmigung des Luftfahrtverlag Friedrich Schiffmann Gmb. H & Co. KG, aus folgende Bänden entnommen: Schiffmann 1: "Der Privatflugzeugführer", Band 1, Technik I, 1977 Schiffmann 3: "Der Privatflugzeugführer", Band 3, Technik II, 1977 Schiffmann 4 A: "Der Privatflugzeugführer", Band 4 A, Flugnavigation, 1979 Schiffmann 7: "Der Segelflugzeugführer", Band 7, 1997 Hesse 3: Hesse 3, Flugnavigation, 1976 Hesse 4: Hesse 4, Der Segelflugzeugführer, 1975 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Navigationsverfahren Flugvorbereitung • Kursbestimmung • Flugzeiten • Flughöhen • Auffanglinien • Beschränkungen • Informationen • Kraftstoffberechnung Flugdurchführung • Standortbestimmung • Geschwindigkeit überprüfen • Restflugzeit Verfahren • Sichtnavigation • Koppelnavigation • Funknavigation • Astronomische Navigation • Trägheitsnavigation • Barometrische Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Gestalt der Erde • An den Polen abgeflachte Kugel • Durchmesser: 12742 km • Umfang über die Pole: 40009 km • Umfang am Äquator: 40076 km Die Erde dreht sich von West nach Ost einmal in 24 Stunden Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Standortfestlegung (1) Allgemeines zu Winkeln zur Angabe von Richtungen + Uhrzeigersinn - Gegenuhrzeigersinn Bezugslinie (nordrichtung, Flugzeuglänsachse, Kurs) 45° 90° -60° -90° 360° 270° 180° 300° Der Kreis teilt sich in 360° (Grad) 1 Grad teilt sich in 60’ (Minuten) 1 Minute teilt sich in 60” (Sekunden) Beispiel: Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann 07° 08’ 37”

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 Schiffmann 4 A: Abb 10 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 Schiffmann 4 A: Abb 11 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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: 1. Den Breitenkreis, auf dem er liegt 2. Dem Längenkreis, auf dem er liegt In dieser Reihenfolge. Beispiel: FBP Köln/Bonn: 50° 52’ 02” N 07° 08’ 37” E Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann 50° 52’ 02” Schiffmann 4 A: Abb 11

Weitere Begriffe Mittelbreite Abweitung NP 60 NM Mittelmeridian 104 NM 120 NM 3°E Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann 60°N (cos=0. 5) 30°N (cos=0. 87) Äquator° 5°E (cos=1. 0)

Aufgaben • Bestimme die Koordinaten vom Wächtersberg 48° 36’ 57”N 8° 45’ 17”O • Wo liegt der höchste Punkt auf dem Kartenblatt • Bestimme den Breitenunterschied • Bestimme den Längenunterschied 43° 00’ 12”N 22° 05’ 13”N 20° 54’ 59” 12° 22’ 49”N 04° 14’ 50”S 16° 37’ 39” 06° 15’ 23”W 12° 22’ 19”E 23° 01’ 40”W 03° 16’ 45”W 16° 46’ 17” 15° 39’ 04” • 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? Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann 111 km 73 km Etwa 30 m

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: 1. In welcher Zeit hat sich der Sonnenstand um 27 Winkelgrade geändert 1: 48 2. Wann steht die Sonne am Wächtersberg genau im Süden 12: 25 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Zeitzonen Schiffmann 4 A: Abb 35 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Navigation entlang einer gedachten Linie Terestrische Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 Hesse 3: Abb 1. 2 Loxodrom Navigation 11/25/2020 • Schneidet alle Meridiane unter dem gleichen Winkel • Verläuft auf der nördlichen Halbkugel immer südlich des Orthodroms Frank-Peter Schmidt-Lademann

Orthodrom und Loxodrom Hesse 3: Abb. 25. 3 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Kurse Kurs über Grund Steuerkurs Kompaß Wind GPS/Logger Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann Kartenkurs Geplanter Kurs

Richtungsbestimmung rw. N/TN mw. N/MN OM/v ar Dev KN/CN Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

rw. N/TN Nordrichtungen mw. N/MN OM/v ar Dev KN/CN Rechtweisend Nord – rw. N (True North=TN) Richtung zum geographischen Nordpol = Richtung des Meridians. Mißweisend Nord – mw. N (magnetic North=MN) Richtung einer nicht abgelenkten Kompaßnadel. Die Abweichung zu rw. N 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 mw. N ist die Deviation - Dev Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Ermittlung von OM und Dev Isogone Deviationstabelle Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann Schiffmann 7: Abb 2. 3. 4

mw. N/MN KN/CN Dev rw. N/TN OM/var Kurse Kg. K/CT mwg. K/M T rwg. K/TT KK/CC mw. K/M C rw. K/TC KSK mw /CH g. K/T SK rw. S /MH K/T H Grundkurs/ track a / DA K/C Kartenkurs l / WCA SK/H Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann Steuerkurs/ heading

Winkelvorzeichen mw. N rw. N KN K SK OM=-3° Dev=-3° a = -9° Navigation 11/25/2020 OM=+6° Dev=-2° l = +9° Frank-Peter Schmidt-Lademann OM=+2° Dev=+3° l = -10° OM=-3° Dev=+6° a = +8°

rw. K mw. N rw. N KN KSK rw. K KSK +l rw. SK - OM mw. SK - dev KSK rw. K K SK mw. N rw. N KN KSK + dev mw. SK + OM rw. SK + a rw. K K SK Beispiele 1. rw. K=150°, l=-10°, OM=-2°, dev=+4° 2. rw. K=350°, l=+11°, OM=+2°, dev=-3° 3. KSK=230°, dev=+5°, OM=-2°, a=+10° Lösung 1. KSK=150°+(-10°)-(-2°)-(+4°) = 138° 2. KSK=350°+(+11°)-(+2°)-(-3°) = 2° 3. rwg. K=230°+(+5°)+(-2°)+(+10°)= 243° Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann rwg. K

Abgreifen von Kursen H en ot yp Mittelpunkt e us 250° 150° Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Aufgaben 1. 2. 3. 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 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Das Winddreieck rw. K +l Steuerkurs rw. SK - OM Laenge entspricht Vg mw. SK - dev KSK Kurs über Grund Kompaß GPS/Logger Ausgangs punkt Standort nach 1 Stunde Laenge entspricht Windgeschwindigkeit Laenge entspricht Ve Navigation 11/25/2020 Win d Wind Frank-Peter Schmidt-Lademann Windstillpunktn ach 1 Stunde

Ermittelung des Luv Winkels 1 1 rw. N/TN Meridian zeichnen 2 Kartenkurs zeichnen 3 Windvektor zeichnen 4 Bogen mit Ve schlagen und Schnittpunkt 5 Windvektor verbinden 6 Luvwinkel & Vg ausmessen Ve=90 km/h z. B. 9 cm 3 Vw=30 km/h z. B. 3 cm Gegeben: Kurs (rw. K)…………… 75° Windrichtung (W)……. 155° Windgeschw. (Vw)…… 30 km/h Eigengeschw. (Ve)……. 90 km/h Maßstab: 10 km=1 cm Gesucht: Luvwinkel………………____ +19° Geschw. über Grund(Vg). ____ 80 km/h 4 2 l=19° Rw. K=75° 5 6 Win d W=155° Vg=80 km/h Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Fahrplan zur Bestimmung von KSK und Vg Gegeben rw. K/TC ……. . ° Aus der Karte entnehmen Wind ……. . ° / ……. . Kt Wetterberatung Ve ……. . km/h Polare und mittleres Steigen OM/Var ……. . ° Aus der Karte entnehmen Berechnungsschema rw. K/TC Siehe oben +l/WCA Winddreieck rw. SK/TH -OM/Var Siehe oben mw. SK/MH -Dev Deviationstabelle KSK/KH Vg Winddreieck mw. K = rwk-OM = ………. . Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Aufgaben Winddreieck Wind: 200° / 20 km/h Ve: 70 km/h OM: -5° Deviationstabelle: Aufgabe 1: 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 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann Aufg. 1 Aufg. 2 rw. K/TC 143 295 +l/WCA 14 -17 rw. SK/TH 157 278 -OM/Var 5 mw. SK/MH -Dev 162 2 5 283 1 KSK/KH 164 284 Vg 57 69

rw. N/TN Windbezogene Winkel Wind (W) Windwinkel (WW) Windeinfallwinkel (WE) Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Ge ge n Gegenwind - Querwind wi n d i nd 15 W Q w ue r i nd Die Frage nach der Gegenwind bzw der Querwindkomponente stellt sich im allgemeinen bei Start und Landung (Start bzw Landestrecke, maximal zulässige Querwindkomponente). Zeichnerisches Verfahren 30 0°/ 25 k 12. 5 kt (12. 5 mm) W ) mm (25 tor kt ek 25 indv 1. Schritt: Ermittle den Windeinfallwinkel (WE) In unserem Fall: WE=330°-300°=30° 22 kt (22 mm) t Querwindkomponente Gegenwindkomponente WE = (30°) 33 Rechnerisches Verfahren: querwindkomponente = windgeschw*sin(WE) gegenwindkomponente= windgeschw*cos(WE) Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

ICAO Karte • • Projektion Masstab Gueltigkeit Legende Navigation 11/25/2020 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 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Luftraumstruktur Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Luftraumstruktur Definition Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Kartendarstellung der Luftraumstruktur Zeichne die Luftraumstruktur entlang der gestrichelten Linie Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Luftraumstruktur Stuttgart E 5000 MSL 2500 MSL FL 100 TMZ D Navigation 11/25/2020 E 2500 GND 1000 GND C D 5500 MSL G Frank-Peter Schmidt-Lademann C E 4500 MSL FL 60 D 3500 MSL E E

Maßeinheiten Längenmaße Die Seemeile oder Nautische Meile (NM) • 1 NM = 1 Bogenminute auf dem Erdmeridian • 1 NM = 1. 852 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 = m/s*3, 6 m/s Knoten (kt) 1 kt = 1 NM/h Ft/min = m/s * 200 ft/min Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann Segelflug horizontal Segelflug vertikal Luftfahrt horizontal Luftfahrt vertikal

Endanflug 2600 m 1700 m * 30 = 51 km 300 m 1660 m Gleitwinkel: 1: 30 Luftraum E 1700 m Luftraum G 2500 ft 900 m Platzrunde: 200 m über Grund 600 m 400 m In welcher Entfernung vom Platz kann mit dem Endanflug begonnen werden? Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Ermittlung von (Ve) Gegeben: Mitleres Steigen: 2 m/s Steigen Ve = 69 km/h Geschwindigkeit zwischen den Aufwinden Fallen Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Mc. Cready. Funktion Schiffmann 7: Abb 4. 3. 16 b Schiffmann 7: Abb 4. 3. 17 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Flugvorbereitung an der Karte Schiffmann 4 A: Abb 110 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Flugdokumentation Beispiel eines Flugdurchführungsplans Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

QDM – QDR – QTE mw. N rw. N Bei OM von 10° QDM=60° QDR=240° QTE=230° QDM (mw. K) QTE QDR QDM QDR QTE Mißweisende Richtung zur Station Mißweisende Peilung von der Station Rechtweisende Peilung von der Station Diese Peilungen können von Flugplätzen mit VDF Einrichtung (auf der Karte gekennzeichnet durch die unterstrichene Frequenz) erfolgen. Es wird das ausgestrahlte Funksignal angepeilt. Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Hundekurve QDM 80° d n i W QDM 65° QDM 50° Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

Windstillpunkt Kursverbesserung Koppelort Standort 1 : 60 Regel rw. K=90° 40 NM 6 NM rw. SK=70° 6° rw. SK=85° 9° Verbesserungswinkel auf Parallelkurs = Verbesserungswinkel zum Ziel = Navigation 11/25/2020 60 x Versetzung Geflogene Strecke rw. SK=76° = 60 x 6 40 = 9° rw. SK=85°-9°=76° 60 x Versetzung zu fliegende Strecke = 60 x 6 60 = 6° rw. SK=85°-9°-6°=70° Frank-Peter Schmidt-Lademann

Kompassdrehfehler Schiffmann 4 A: Abb 72 Auf Ost- oder Westkurs: bei Beschleunigung Anzeige zu nördlich bei Verzögerung Anzeige zu südlich Schiffmann 4 A: Abb 73 Auf nördlichen Kursen früher ausleiten. Z. B. von West auf Nord bei 330 grad ausleiten Auf südlichen Kursen später ausleiten (überdrehen). Z. B. von Fehler kann durch die Inklination direkt und dem tief liegenden Schwerpunkt West auf Süd bei 150 grad ausleiten oder durch einen imaginären nicht im Drehpunkt liegenden Schwerpunkt zum Ausgleich der Inklination erklärt werden Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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 11/25/2020 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 wenn im Höhenmesser 1013, 2 hpa eingestellt ist, Flugfläche wird angezeigt. Dichtehöhe Höhe in der Standardatmosphäre, die der herrschenden Luftdichte entspricht Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

mw. N/MN rw. N/TN Kurse Test KN/CN 10 1 2 11 4 5 3 1 KK 2 mw. K 3 rw. K 4 KSK 5 mw. SK 6 rw. SK 7 W 8 WW 9 WE 10 Dev 11 var 6 8 7 9 Navigation 11/25/2020 Frank-Peter Schmidt-Lademann

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