DD300762A7 - Verfahren für die Erfassung magnetischer Schiffsfelder - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Erfassung magnetischer Schiffsfelder bzw. Felder von Minenräumgeräten, wobei die Meßobjekte ruhen oder sich bewegen können. Sie hat die Senkung des Aufwandes bei der Erfassung magnetischer Schiffsfelder und Felder von Minenräumgeräten zum Ziel. Aufgabe ist es, ein Verfahren für die magnetische Schiffsfelderfassung zu entwickeln. Hierzu werden in einer Wassertiefe Meßwertgeber in Abständen zueinander verlegt. Nur ein einziger Meßwertgeber wird eingemessen und justiert. Die übrigen Meßwertgeber werden nur eingemessen und bei einer Aufnahme des magnetischen Schiffsfeldes die Meßwerte nach bekannter Koordinatentransformationsbeziehung für jeden der Meßwertgeber gebildet. Fig.1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Erfassung magnetischer Schiffafelder bzw. Felder von Minenräumgeräten, wobei die Meßobjekte ruhen oder sich bewegen können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im Rahmen des passiven Schutzes gegen die Zerstörung des Schiffes durch Sprengkörper mit magnetischer Zündung ist es netwendig, diese hinsichtlich ihres magnetischen Feldes zu vermessen

Das magnetische Schiffsfeld setzt sich zusammen aus

- einem permanenten Anteil

- einem induzierten Anteil und

- einem Wechselfeldanteil.

Bekannt ist eine vertäute Meßeinrichtung zur Messung des Magnetfeldes und dessen Gradienten auf See. - US-PS 4,010,706 Sie besteht aus zwei Schwimmkörpern, die eine Meßapparatur tragen, wobei die Meßeinrichtung während der Messungen vertikal ausgerichtet bleiben muß. Die Meßeinrichtung umfaßt ein Schleppkabel, das an einem Relaisschwimmkörper befestigt ist. Der Schwimmkörper, der die Meßapparatur trägt, ist an dem Kabel befestigt, wobei eine Vielzahl von Stabilisierungsflächen über dem Kabel zur Verbesserung des Zuges angeordnet sind. Ein Tauchgewicht zieht das Kabel, so daß die Meßeinrichtung vertikal bleibt.

Diese bekannte Meßeinrichtung ist wegen der Größe des Meßobjektes bei der Erfassung des Schiffsmagnetfeldes nur mit sehr großem Aufwand verwendbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Senkung des Aufwandes bei der Erfassung magnetischer Schiffsfelder und Felder von Minenräumgeräten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die magnetische Schiffsfelderfassung zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer Wassertiefe Meßwertgeber in Abständen zueinander verlegt werden. Ein einziger Meßwertgeber wird eingemessen und justiert. Die übrigen Meßwertgeber werden nur eingemessen, und bei einer Aufnahme des magnetischem Schiffsfeldes werden die Meßwerte für jeden der Meßwertgeber gebildet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: ein Meßwertgeberfeld für die Erfassung des Magnetfeldes eines ruhenden Schiffes

Fig. 2: ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung für die Erfassung des Magnetfeldes eines ruhenden Schiffes

Fig. 3: ein Meßwertgeberfeld für die Erfassung des Magnetfeldes eines fahrenden Schiffes

Fig.4: ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung für die Erfassung des Magnetfeldes eines fahrenden Schiffes.

Nach Fig. 1 werden zur Vermessung in den 4 Hauptkursen Meßwertgeber MO, M11,..., Mn1,Min,..., Mnn in Kreuzform in einer Wasseriiefe b von 10m angeordnet, wobei die Abstände a^..., a_n gleich lang zu je 5m gewählt werden. Die Meßwertgeber MO, M11,..., Mn1, M1n,..., Mnn sind zu fünft und zu siebent auf 31 Meßwertträgern und 28 Trägerelementen für die Mittelfeldlinie (Kiellinie) befestigt. Insgesamt sind das Meßwertgeberfeld in Nord-Süd-Richtung MF-NS und das Meßwertgeberfeld in West-Ost-Richtung MF-WO mit den Teillängen in Nord-Süd-Richtung L1, !.2, in West-Ost-Richtung L3, L4 und den Teilbreiten in Nord-Süd-Richtung B1, B 2, in West-Ost-Richtung B 3, B4 aus 229 Meßwertgebern aufgebaut und an dem

Meßstellenumschalter MU angeschlossen. Der Meßstellenumschalter MU - Fig. 2 - gestattet die Abfrage des Meßwertgeberfeldes in Nord-Süd-Richtung MF-NS und des Meßwertgeberfeldes in West-Ost-Richtung MF-WO und die Übergabe der 3 Analogsignale der Komponenten X, Y und Z der Meßwertgeber MO,..., Mn1, M1n,..., Mnn auf die digitale Meßwertverarbeitungseinheit DVE oder auf die analoge Meßwertverarbeitungseinheit AVE, die zusammen die Auswerteeinheit AWE bilden. In der digitalen Meßwertverarbeitungseinheit DVE werden die 3 Analogsignale angezeigt und durch das Serialisiorungssystem SR mittels des Lochstreifenstanzers LS auf einen Lochstreifen LST ausgestanzt. Dieser Lochstreifen LST wird dann zur weiteren Bearbeitung in dem Organisationsautomaten OA umgesetzt und ein Druckprotokoll auf dem Schreibbogen SB ausgegeben.

In der analogen Meßwertverarbeitungseinheit AVE werden die 3 Analogsignale über die Analogschreiber PSX, PSYund PSZ für jede Komponente getrennt auf den Schreibbögen SBX, SBY und SBZ ausgegeben. Die Meßbereichsumschalter MBX, MBY und MBZ garantieren eine optimale Aufzeichnungsgenauigkeit. Das UND-Glied U synchronisiert die Arbeit der Analogschreiber MBX, MBY und MBZ, des Steuerteils ST und des Meßstellenumschalters MU. Zur exakten Laysbestimmung des zu vermessenden Objektes wird das elektrooptische Tachymeter EOT, das dem Steuerteil ST und dem Serialisierungssystem SR verknüpft ist, eingesetzt. Die digitale Meßwertverarbeitungseinheit DVE kann als Mikrorechner mit der bekannten Peripherie ausgeführt sein. Als Meßwertgeber MO, M11,..., Mn1, M1n,..., Mnn findet insbesondere folgende Ausführung Anwendung:

- die Sonde ist als Zweistiftsaturationskernsonde in Feldmeßschaltung aufgebaut,

- am Ausgang des Meßwertgebers MO, M11,..., Mn1, M1n,..., Mnn liegen feldstärkeproportionale Meßwerte der X-, Y- und Z-Komponente des erfaßten Magnetfeldes vor,

- für die Kompensation des Erdmagnetleides sind im Meßwertgeber MO, M11,..., Mn1, M1n, ...,Mnn Kompensationswicklungen für die X-, Y- und Z-Komponente angebracht,

- Sonde und Elektronik sind in einem Gefäß untergebrach't.

Erfolgt bei einem der 229 verlegten Meßwertgeber MO, M11,..., Mn1, M1n,..., Mnn eine Drehung der Z-Achse um nur 1°, ändert sich im ungestörten Erdfeld die Y-Komponente um einige mA/m. Die X-Komponente bleibt annähernd gleich. Hieraue ist zu erkennen, welche Bedeutung der Justierung der Meßwertgeber zukommt.

Das Gefäß des Meßwertgebers MO ist so konstruiert, daß unter Wasser die entsprechenden Justierarbeiten durchgeführt werden können. Unter Hinzuziehung der Auswerteeinheit AWE erfolgen die elektrische Einmessung und danach die Einjustierung des Meßwertgebers MO. Er muß dabei so lange gedreht werden, bis sich die bekannten Erdfeldwerte eingestellt haben. Die übrigen Meßwertgeber M11,..., MnI, M1 n,..., Mnn werden nur eingemessen. Bei der Erfassung bzw. Aufnahme des magnetischen Schiffsfeldes messen der einjustierte Meßwertgeberden Meßwert PE (XE, YE, ZE) und die übrigen Meßwertgeber M11,..., Mn1, M1n,..., Mnn jeweils den Meßwert PM (XM, YM, ZM).

Unter Anwendung der Koordinatentransformationsbeziehung:

XE \	/ n11	n12	n13
YE	= I n21	n22	n23
ZE /	\ n31	n32	n33

/xm\

YM \ ZM /

lassen sich die Meßwerte so korrigieren, als ob sie mit „einjustierten" Meßwertgebern M11,.... Mn1, M1n,..., Mnn gemessen worden wären. Die Koeffizienten n11, n12, n13, n21, n22, n23, n31, n32 und n33 der Drehungsmp.mx sind Funktionen der Winkel φ, ψ und χ.

φ entsteht, wenn einer der Meßwertgeber M11,...,Mn1,M1n,..., Mnn um die X-Achse ψ entsteht, wenn der Meßwertgeber um die Y-Achse χ entsteht, wenn der Meßwertgeber um die Z-Achse

gedreht wird.

Bei Kenntnis des Meßwertes PE (XE, YE, ZE) des einjustierten Meßwertgebers MO und des Meßwertes PM (XM, YM, ZM) eines der Meßwertgeber M11,..., Mn1, M1 n,..., Mnn lassen sich für jeden die Koeffizienten n11, n12, n13, n21, n22, n23, n31, n32 und n33 bestimmen, indem die Winkel φ, ψ und χ mittels des nachfolgend beschriebenen Iterationsverfahrens berechnet werden. Die Winkelbestimmung erfolgt in der Art und Weise, daß ein Hilfsmeßwert PH (XH, YH, ZH) vom Meßwert PE (XE, YE, ZE) zum Meßwert PM (XM, YM, ZM) läuft. Dazu durchlaufen zunächst die Winkel mit der Schrittweite SW1 das Intervall

A < φ < B, C < ψ < D, E < χ < F

dessen Abstand zum Meßwert PE bei der Schrittweite SW lein Minimum ergibt. Danach durchlaufen die Winkel φ, ψ und χ mit einer verringerten Schrittweite SW2 die entsprechenden Intervalle, bis ein neuer Hilfsmeßwert PH 2 gefunden wurde, dessen Abstand zum Meßwert PE ein Minimum ergibt. Unterschreitet der Abstand die Grenze ε, beendet das Verfahren die Rechnung, im anderen Fall wird der obige Zyklus mit einer neuen Schrittweite SW3 durchlaufen.

Das Meßwertgeberfeld für die Erfassung des Magnetfeldes eines fahrenden Schiffes- Fig.3- ist aus einem Meßwertgeberfeld in Nord-Süd-Richtung MF-NS und einem Meßwertgeberfeld in West-Ost-Richtung MF-WO mit Meßwertgebern MO, M1,..., Mn, die zu neunt auf einem Träger angebracht sind, aufgebaut. Die Abstände a_l(..., a_n sind gleich groß zu je 3m gewählt. Beide Träger sind L-förmig zueinander angeordnet. Sämtliche Meßwertgeber MO, M1,..., Mn befinden sich in einer Wassertiefe b von 10m, wobei ihre Ausgangssignale am Meßwertgeberreihenumschalter MGU anstehen, dem die Schalter S1 und S 2 nachgeordnet sind.-Fig.4-

Folgende Auswertungsmöglichkeiten bestehen:

- Der Lichtstrahloszillograph LO stellt die Ausgangssignale in einem Diagramm auf einem Schreibbogen SB2 dar. Der Meßbereichsumschalter MB3 realisiert die vorgegebenen Meßbereiche. Die Markierung wesentlicher Schiffspunkte erfolgt auf einem zusätzlichen Kanal durch die Markierungseinrichtung ME 2.

- Die neun Ausgangssignale werden parallel auf die Extremwertauswahl-Minimum-Einheit EMI und die Extremwertauswahl-Maximum-Einheit EMA geführt, woboi in dem einen Zweig das jeweilige Minimum und in dem anderen Zweig das jeweilige Maximum angewählt werden. Diese werden dann über die Meßbereichsumschalter MB1 bzw. MB 2 und die dazugehörigen Meßvorverstärker MV1 und MV 2 mit dem 2-Kanal-Registriergerät RS auf dem Schreibbogen SB 1 aufgezeichnet. Die Markierung wesentlicher Schiffspunkte wird durch die Markierungseinrichtung ME2 vorgenommen. Die Betätigung der Markierungseinrichtungen ME1 und ME 2 erfolgt manuell im Zusammenwirken mit der Peileinrichtung PE.

Als Meßwertgeber MO, M1,..., Mn kommt die bereits beschriebene Ausführungsform zur Anwendung, wobei allerdings im Meßwertgebertrakt nur die Z-Komponente genutzt wird.

Auch die Einmessung und Einjustierung erfolgen in analoger Weise wie bereits vorher beschrieben. Die Meßwertkorrektur erfolgt während der Messung im Echtzeitbetrieb in vorteilhafter Weise mit einem Mikrorechner, der

- im Blockschaltbild der Gesamtanordnung für die Erfassung des Magnetfeldes - Fig. 2 - eines ruhenden Schiffes durch die digitale Meßwertveraibeitungseinheit DVE realisiert und

- ein Blockschaltbild - Fig.4 - der Gesamtanordnung für die Erfassung des Magnetfeldes eines fahrenden Schiffes durch den Digitalrechner DR realisiert wird.

Die Koeffizienten n11₍n12,n13,n21,n22,n23,n31,n32,n33 werden für jeden der Meßwertgeber MO, M11,...,Mn1,M1n,...,Mnn gespeichert und nach folgendem Ablaufdiagramm jeweils zur Berechnung harangezogen.

Start

Anwahl des Meßwertgebers I

Eingabe des Meßwertes PMI (XMI, YMI, ZMI)

Bereohnen dea Meßwertes PEI (XEI, YEI, ZEI) mittels der Koeffizienten n11, n12, n13, n21, n22, n23, n31, n32, n33

Ausgabe des Meßwertes PEI (XEI, YEI, ZEI)

1=1+1

Meßzyklus beendet

In einem Abstand E vom Nullpunktmeßwertgeber MO ist das Kompensationsmeßwertgeberfeld MF-K angeordnet. Es besteht aus Kompensationsmeßwertgebern MK1,.... MKn, die in einer Tiefe β und Abständen al,..., an verankert sind und der Kompensation des störenden Erdmagnetfeldes dienen. Sie sichern zusammen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Messung exakter und reproduzierbarer Ergebnisse

Darüber hinaus bestehen folgende Vorteile:

- bei der konstruktiven Gestaltung des Meßwertgebergehäuses braucht in der Meßanordnung nur bei jeweils einem einzigen eine Justiermöglichkeit vorgesehen werden;

- die Justierarbeiten unter Wasser entfallen;

- Nachjustierungen entfallen;

- Meßanordnungen können sehr schnell aufgebaut werden, was hauptsächlich im Ernstfall von Bedeutung ist.

Claims (1)

1. Verfahren für die Erfassung magnetischer Schiffsfelder, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Wassertiefe (b) Meßwertgeber (MO, M11;...; Mn1, M1n;...; Mnn) in Abständen Ia₁;...; a_n) zueinander verlegt werden, ein einziger Meßwertgeber (MO) eingemessen und justiert wird, die übrigen Meßwertgeber (M11;...; Mn1, M1n;...; Mnn) nur aingemessen werden und bei einer Aufnahme des magnetischen Schiffsfeldes die Meßwerte PE (XE, YE, ZE); PM (XM, YM, ZM) für jeden der Meßwertgeber (M11;...; Mn1, M1n;...; Mnn) gebildet werden.

   Hierzu 4 Seiten Zeichnungen