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Eine Stärke von Pulsinduktions-Metalldetektoren, nachfolgend PI Detektoren genannt, ist, dass für sie neben den bekannten Rundspulen von zumeist 10–50 cm Durchmesser auch Sonden in Form einer Kabelschlaufe von typisch 8 m Umfang, in Einzelfällen auch mit 12 m Umfang, angeboten werden. Diese werden Kabelsonde genannt. Um Kabelsonden handhaben zu können, ist es üblich, sie mit typisch 1 bis 3 Windungen auf einen Rahmen aus Kunststoffrohren anzubringen. Ein solcher Rahmen mit befestigter Kabelsonde wird Rahmensonde oder Suchrahmen oder Großschleife genannt. Nachfolgend wird ausschließlich der Begriff Rahmensonde benutzt. Rahmensonden sind üblicherweise von rechteckiger Gestalt mit einem Seitenverhältnis zwischen 1:1 und 3:1. Der Anwender kann somit aus einer einzigen Kabelschlaufe durch Variation der Windungsanzahl und des Seitenverhältnisses viele verschiedene Rahmensonden fertigen und daraus diejenige wählen, die für seine Ortungsaufgabe besonders geeignet ist. Beispielsweise kann aus der 8 m Kabelsonde mit 2 Windungen und folglich 4 m Umfang sowohl eine Rahmensonde von 1 m × 1 m als auch eine von 1,50 m × 0,50 m gefertigt werden. Die quadratische Version erleichtert die präzise Ortung, die breite Version erlaubt eine höhere Flächenleistung bei der Suche. Für besonders große Metallobjekte, ab etwa 20 × 20 cm Fläche, wird zumeist eine Rahmensonde mit nur 1 Windung und folglich 8 m Umfang gewählt. Besonders häufig wird die quadratische Form mit 2 Windungen mit 1 m Seitenlänge benötigt, weswegen die Detektorenhersteller diese als fertig konfektionierte Rahmensonde anbieten.
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Aus den vergleichsweise sehr großen Abmessungen der Rahmensonden ergibt sich das Problem, wie diese erdbodenparallel über das zu sondierende Areal geführt werden können. Dabei ist zu beachten, dass alle beteiligten Personen einen Sicherheitsabstand von etwa 0,8 bis 1 m von der Rahmensonde haben sollten, damit mitgeführte Metallteile nicht in das Wirkungsfeld der Sonde geraten. Das gilt insbesondere für die Person, die die Bedieneinheit des Metalldetektors bei sich führt. Diese Bedieneinheit hat etwa die Abmessungen einer Zigarrenschachtel, enthält bei einigen Modellen größere Metallteile wie z. B. den zum Betrieb notwendigen Akku und wird vom Bediener üblicherweise vor der Brust getragen.
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Die Detektorhersteller empfehlen dazu in der Bedienungsanleitung das Tragen der Rahmensonde mit 2 oder 3 Personen. Am gängigsten ist, dass 2 Personen die Rahmensonde zwischen sich tragen, wobei eine Person auf ihrer rahmenabgewandten Seite die Bedieneinheit des Metalldetektors trägt. Diese Methode hat den Nachteil, dass die Bedieneinheit immer noch relativ nahe an der Rahmensonde ist und daher durch ihre metallischen Komponenten Fehlsignale verursachen kann. Um dem entgegenzuwirken, wird die Bedieneinheit in einer modifizierten Methode von einer dritten Person hinterhergetragen. In einer weiteren Abwandlung der Methode wird der Rahmen von einer darin stehenden Person getragen, wobei eine zweite Person die Bedieneinheit trägt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass sich die Person, die die Rahmensonde trägt, im Zentrum der Spule und damit am Ort ihrer größten Empfindlichkeit aufhält, so dass schon relativ kleine Metallteile zu Fehlsignalen führen können bzw. eine Reduzierung der Empfindlichkeit des Detektors erfordern.
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Alle diese Methoden haben den Hauptnachteil, dass mehr als eine Person zu ihrer Durchführung notwendig ist.
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Vereinzelt erwähnen die Metalldetektorenhersteller daher auch die Möglichkeit, dass eine einzelne Person im Zentrum der Rahmensonde diese und die Bedieneinheit trägt, räumen aber ein, dass das eine Reduzierung der Empfindlichkeit des Metalldetektors erfordert. Das Zentrum einer Suchsonde ist der Punkt der höchsten Ortungsempfindlichkeit, deshalb sollte gerade hier keinerlei Metall und also auch keine Bedienperson positioniert sein. Aus Benutzersicht kann diese Methode daher allenfalls eine Notlösung sein. Wer viele tausend Euro für einen hochempfindlichen Detektor ausgegeben hat, will diese teuer erkaufte Empfindlichkeit nicht opfern.
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Ein weiterer Nachteil ist der erhöhte Platzbedarf bei jeder Variante außer der letztgenannten. Gerade bei der Suche in Waldgebieten ist der Platzbedarf aber ein wichtiger Punkt. In den meisten deutschen Wäldern kann keine Rahmensonde mit 8 m Umfang eingesetzt werden, was ein Grund dafür ist, dass der 1 m × 1 m Rahmen besonders häufig eingesetzt wird.
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Ein weiterer Nachteil jeder Lösung mit mehreren Personen ist, dass bei komplizierten Manövern Kommunikationsschwierigkeiten auftreten können.
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Eine weitere bekannte Variante zum Führen von Rahmensonden über Gewässer ist die Montage auf einem Gummiboot.
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Weiterhin bekannt sind räder- oder kufengelagerte Gestelle, auf denen die Rahmensonde befestigt wird und die von Fahrzeugen gezogen werden. Diese Methode hat den Nachteil, dass sie neben einem geeigneten Fahrzeug auch ebene, befahrbare, relativ große Flächen ohne Hindernisse erfordert. Für die Waldsuche ist sie unbrauchbar.
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Die bisherigen Ausführungen bezogen sich auf die Nichtpatentliteratur. Aus der Patentliteratur sind folgende Druckschriften mit Bezug auf Rahmensonden bekannt. Sie alle beschreiben primär Sonderformen von Rahmensonden (mit veränderbarer Geometrie, faltbar etc.):
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Druckschrift 1) beschreibt eine Sonderform der Rahmensonde, enthält aber keine Konstruktionselemente zu Ihrer Führung.
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Druckschrift 5) beschreibt ebenfalls eine Sonderform einer Rahmensonde. Diese wird mit Trageriemen (32) getragen, entweder von einer Person im Sondeninneren oder zwei Personen außerhalb der Sonde. Die bei diesen Führungsarten auftretenden Probleme wurden vorgehend beschrieben.
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Druckschrift 6) beschreibt eine Sonderform der Rahmensonde, die von einer Person in ihrem Inneren an einem Quersteg geführt wird. Auch hier tritt das oben beschriebene Problem auf, dass die Sonde die Metallobjekte an der Bedienperson – inklusive Detektor – ortet.
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Die Druckschriften 1), 5) und 6) beinhalten keine Lösung für das Problem, mit nur einer Person eine Rahmensonde mit ausreichendem Sicherheitsabstand vor sich herzutragen. Druckschrift 2) bietet als Lösung für dieses Problem eine nicht ausbalancierte Tragestange, an deren Ende eine Rahmensonde mit Seilen befestigt ist. Diese Lösung hat die Nachteile, dass 1) der Oberkörper der Bedienperson bei der Suche stark belastet ist, da er ständig das durch die Last verursachte Drehmoment kompensieren muss und 2) dass die Führung sehr instabil ist. Sobald sich die Bedienperson um ihre Hochachse dreht – und das geschieht bei der Waldsuche praktisch ständig, da sie Hindernissen ausweichen muss – schwingt die Rahmensonde an der Tragestange ungedämpft hin und her und sie ist nicht mehr erdbodenparallel. Das Gleiche passiert, wenn die Rahmensonde an einem Hindernis wie z. B. einer Pflanze hängenbleibt.
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Die geschilderten Probleme erschweren bislang in der Praxis die Sondierung mit Rahmensonden. Diese Situation hat der Erfinder immer als sehr unbefriedigend empfunden, weil Rahmensonden in Verbindungmit PI Detektoren schon seit Jahrzehnten in Hinsicht auf Flächen- und Tiefenleistung die bei weitem leistungsfähigste existierende Detektortechnik zum Aufspüren größerer Metallobjekte (ab 10 cm Durchmesser) ist, die für alle Metallarten funktioniert. Er hat deswegen die hier geschilderte Erfindung für seine eigenen Suchzwecke ersonnen, gebaut und intensiv getestet.
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Der hier vorgestellten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, es einer einzelnen Person zu ermöglichen, auch in unwegsamen Gelände, insbesondere Wald, eine Sondierung mit Rahmensonden durchzuführen, bei voller Empfindlichkeit des Detektors und so kräfteschonend, dass ein gesunder Erwachsener mit durchschnittlichen körperlichen Fähigkeiten einen vollen Arbeitstag lang auch die größten marktüblichen Rahmensonden führen kann. Voraussetzung ist lediglich, dass das Gelände begehbar ist und dass keine Hindernisse die Führung der Rahmensonde unmöglich machen.
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Diese Anforderungen aus Nutzersicht führen zu folgenden technischen Anforderungen. Um die geforderte Geländegängigkeit zu gewährleisten, wurde eine Lösung gewählt, die über den Erdboden getragen wird ohne ihn zu berühren. Um den Detektor mit voller Empfindlichkeit betreiben zu können, enthält die Vorrichtung keinerlei Metallteile, vor allem nicht im Wirkbereich der Rahmensonde, und gewährleistet den eingangs erwähnten Sicherheitsabstand von ca. 0,8–1 m zwischen Bedienperson und Rahmensonde. Um dem Benutzer die Flexibilität variierbarer Seitenverhältnisse zu erhalten, muss die Vorrichtung mit Rahmensonden aller gängigen Seitenverhältnisse betrieben werden können. Damit die Vorrichtung einen vollen Arbeitstag lang möglichst ermüdungsarm getragen werden kann, wird die Bedienperson keinerlei Drehmomenten ausgesetzt, die sie mit ihrer Körpermuskulatur kompensieren müsste. Dafür ist die Vorrichtung ausbalanciert, d. h. sie – und damit auch die Rahmensonde – nimmt von sich aus ohne Einflussnahme durch den Benutzer eine horizontale Position ein und wird in ihrem Schwerpunkt mit der Bedienperson verbunden. Weiterhin ruht die Last von Vorrichtung und Rahmensonde auf dem Becken der Bedienperson, so dass die Muskulatur des Oberkörpers nur für Dreh- und Kippbewegungen in Anspruch genommen wird. Die Haltung der Bedienperson ist aufrecht, mit senkrechten Oberarmen, während das Gewicht der Hände auf der Vorrichtung ruht.
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Diese technischen Anforderungen werden wie nachfolgend beschrieben erfindungsmäßig realisiert.
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Die Erfindung wird beispielsweise realisiert wie in 1 bis 4 dargestellt. Die gezeigte Variante ist für Rahmensonden mit maximal 4 m Umfang ausgelegt, da diese eine überragende praktische Bedeutung haben. Eine Variante für eine Rahmensonde mit 8 m Umfang ist prinzipiell genau gleich aufgebaut, sie ist lediglich einen Meter länger und die Rohre sind dicker. Siehe dazu auch die Tabelle mit den wichtigsten Daten am Ende der Beschreibung.
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1 zeigt die Erfindung samt Rahmensonde mit Bediener in der Seitenansicht
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2 zeigt die Erfindung samt Rahmensonde in der Draufsicht ohne Bediener und Tragseil
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3 zeigt die Erfindung samt Rahmensonde in der Vorderansicht ohne Bediener und Tragseil
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4 zeigt die Erfindung ohne Rahmensonde in Seitenansicht, wobei im Gegensatz zu 1 die einzelnen Bestandteile erkennbar sind
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Die Vorrichtung besteht aus einem Tragegestell 1 in Form eines Rechtecks mit Aufbauten. Das Tragegestell 1 besteht aus Kunststoffrohren. Der Bediener trägt das Tragegestell 1 und damit die Rahmensonde 2 über die zu sondierende Fläche. Der Metalldetektor 4 ist über ein Kabel (nicht eingezeichnet) mit der Rahmensonde 2 verbunden.
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Auf dem vorderen Teil des Tragegestells 1 wird die Rahmensonde 2 befestigt. Der Benutzer steht im hinteren Teil des Tragegestells 1 und trägt es mit Hilfe zweier Trageriemen 7, die am Beckengurt 5 seines Rucksacks befestigt sind. Die Trageriemen 7 sind am Tragegestell 1 im Bereich des Schwerpunkts befestigt, wobei die Befestigung verschiebbar gestaltet ist. Ein Gegengewicht 6 kompensiert das hauptsächlich von der Rahmensonde 2 verursachte Drehmoment, so dass das Tragestell von sich aus eine horizontale Lage einnimmt, wenn es vom Bediener nicht berührt wird. Auf beiden Seiten des Tragegestells 1 ist ein Tragseil 3 ist mit den Pylonen 10 verbunden und verhindert ein Durchbiegen des Tragegestells 1. Für mehr Bodenfreiheit sollte das Tragseil 3 soweit vorgespannt sein, dass sich das Tragegestell 1 geringfügig konvex durchbiegt.
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Der Bediener manövriert das Tragegestell 1 mit Hilfe der Manövrierstange 9. Damit sich auch bei schnellen Schwenkbewegungen der vordere Teil des Tragegestells 1 nicht verzieht, wird er von kreuzförmig gespannten Spannseilen 8 stabilisiert. Eine solche Stabilisierung ist auch bei der eigentlichen Rahmensonde sinnvoll, sofern deren Umfang 8 m oder größer ist. Für die in den Zeichnungen dargestellte 1 m × 1 m Sonde ist sie nicht erforderlich.
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In der Praxis wird man das Gegengewicht 6 so wählen, dass der ausbalancierte Zustand erreicht ist, wenn der Bediener die Manövrierstange 9 bequem greifen kann ohne sich nach vorne oder hinten beugen zu müssen.
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Die Länge der Trageriemen 7 wird so gewählt, dass die Rahmensonde 2 ca. 10 cm–50 cm über dem Boden schwebt, je nach Bewuchs und Ortungssituation. Das entspricht den Vorgaben der Detektorhersteller.
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Die Befestigung mit zwei seitlichen Trageriemen 7 bietet neben der Einfachheit den Vorteil, dass horizontale Bewegungen des Bedieners sich nur abgemildert auf das Tragegestell 1 übertragen, so dass Erschütterungen und damit Fehlsignale vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass man durch Einstellen von unterschiedlichen Trageriemenlängen eine Schrägstellung der Rahmensonde 2 bewirken kann. So kann z. B. bei der Sondierung quer zu einem Hang die Rahmensonde parallel zum Erdboden bleiben. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Bediener das Tragegestell 1 auf einfachste Weise durch Ergreifen der Trageriemen 7 anheben und somit den Bodenabstand der Rahmensonde 2 vergrößern kann. Das ist eine gängige Methode die Größe eines georteten Metallobjektes abschätzen zu können – das Ortungssignal nimmt bei kleinen Objekten bei zunehmender Entfernung schneller ab als bei großen – und kommt daher im Suchalltag häufig vor.
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Die Pylone 10 haben neben ihrer Hauptaufgabe, dem Stützen des Tragegestells 1 über die Tragseile 3, auch eine Nebenfunktion. Der Bediener kann einen Pylonen 10 nach vorne schieben und den anderen nach hinten ziehen, was bewirkt, dass die Rahmensonde 2 auf einer Seite etwas abgesenkt und auf der anderen Seite etwas angehoben wird. Auf diese Weise können auch während der Sondierung geringfügige Schräglagen der Rahmensonde 2 korrigiert werden, was insbesondere bei sehr breiten Rahmensonden von 2,50 m Breite und mehr praxisrelevant werden kann.
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Das in den Zeichnungen abgebildete Tragegestell 1 hat eine Breite von 70 cm, damit die kleinsten passenden Kabelsonden mit 3 Windungen, die z. B. die ungefähren Maße 70 cm × 70 cm haben, auch ohne eigenen Rahmen montiert werden können. Aus dem gleichen Grund hat die große Variante des Tragegestells (siehe Tabelle am Ende der Beschreibung) eine Breite von 1 m, um die 1 m × 1 m Kabelsonde ohne eigenen Rahmen montieren zu können.
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Ein Vorteil der Konstruktion ist, dass sie sehr preisgünstig gefertigt werden kann. Sie besteht aus Bauteilen, die man jeweils für einige Euro in jedem Baumarkt kaufen kann, insbesondere aus Plastikrohren, wie sie im Sanitärbereich üblich sind. 4 zeigt die einzelnen Bestandteile des Tragegestells 1 wie Rohre, 90 Grad Eckstücke, 67 Grad Winkel und 87,5 Grad T-Stücke in Seitenansicht.
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Die vordere Hälfte des Tragegestells 1 besteht aus Rohren mit einem kleineren Durchmesser als die hintere Hälfte, da im hinteren Teil die Kräfte und Biegemomente größer sind. Das hat neben der Gewichtsersparnis den Vorteil, dass die Rohre zum platzsparenden Transport ineinander geschoben werden können.
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Die Abmessungen des Tragegestells 1 und die Rohrdurchmesser wurden so gewählt, dass sie den bestmöglichen Kompromiss zwischen möglichst geringer Masse, möglichst kleinen Abmessungen und der notwendigen Robustheit (es muss z. B. möglich sein, Gräser bei der Sondierung niederzudrücken) gewährleisten. Bei den Tests im Wald ging nie etwas kaputt.
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Das Tragegestell 1 wird in zerlegter Form in einer langen Tragetasche, z. B. einer Surfsegeltasche, zum Einsatzort getragen. Bei entsprechender Befüllung ist auch diese ausbalanciert und kann z. B. mit ihrem Henkel am Beckengurt eines Rucksacks ins Suchgebiet getragen werden ohne den Träger zu behindern. Der Zusammenbau eines Tragegestells dauert – unabhängig vom Modell – für eine geübte Person etwa 10 Minuten.
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Das Gegengewicht kann auch ohne separates Bauteil dadurch realisiert werden, dass der Benutzer sonstige Ausrüstungsgegenstände wie z. B. Grabwerkzeug, Proviant etc. aus seinem Rucksack entnimmt und in geeigneter Form am hinteren Ende des Tragrahmens fixiert. Dadurch wird die Gesamtlast des Bedieners minimiert. Denkbar ist z. B. ein Plastikkorb zum Hineinlegen der Gegenstände.
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Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Daten:
| Modell des Tragegestells 1 | Mittel | Groß |
| Geeignet für Rahmensonden mit Umfang | Bis 4 m. Verhältnis Breite zu Tiefe 1:1 bis 3:1 | Bis 8 m, mit Modifikationen bis 12 m. Verhältnis Breite zu Tiefe 1:1 bis 3:1 |
| Länge und Breite des Tragegestells 1 | 3 m × 0,7 m | 4 m × 1 m |
| Ca. Masse von
a) Tragegestell 1
b) größtmöglicher Rahmensonde 2
c) Gegengewicht 6
d) Gesamt | a) 4 Kg
b) 0,75 Kg
c) 3–4 Kg
d) 7,75–8,75 Kg | a) 7 Kg
b) 1,3 Kg
c) 5–6 Kg
d) 13,4–14,3 Kg |
| Abmessungen Transporttasche Länge × Durchmesser | 1,85 m × 0,25 m | 2,30 m × 0,35 m |
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tragegestell
- 2
- Rahmensonde
- 3
- Tragseil
- 4
- Haupteinheit Metalldetektor
- 5
- Beckengurt Rucksack
- 6
- Gegengewicht
- 7
- Trageriemen
- 8
- Spannseile
- 9
- Manövrierstange
- 10
- Pylon
