DE1033557B - Verfahren und Vorrichtung zur horizontalen Echolotung auf Schiffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur horizontalen Echolotung auf Schiffen Es ist bekannt, bei der Horizontalecholotung auf Schiffen, insbesondere zur Absuchung des Meeresgrundes bei flachem Wasser, mit Schwingern zu arbeiten, deren Richtcharakteristik in zwei zueinander senkrechten Ebenen verschieden scharf ist. Dabei verwendet man insbesondere Schwinger mit einer langgestreckten, im wesentlichen vertikal stehenden Strahlfläche, deren waagerechte, in Fahrtrichtung liegende größte Ausdehnung mehr als zehn Wellenlängen beträgt und die eine Breite bzw. vertikale Ausdehnung von etwa einer Wellenlänge hat. Die Strahlung eines solchen Schwingers ist in durch seine Längsachse gelegten Ebenen, insbesondere der Horizontalebene, scharf gebündelt, während sie sich in einer zur Längsachse des Schwingers senkrechten vertikalen Ebene, der Hauptstrahlebene des Schwingers, auf einen Winkelbereich von etwa 900 verteilt. neim Arbeiten mit einem solchen Schwinger verschiebt sich durch die Fahrt des Schiffes die Spur der Hauptstrahlehene auf dem Meeresgrunde parallel zu sich selbst, und die empfangenen Echos werden auf parallelen Linien entsprechend dem Abstand ihres Enstehungsortes schwarz auf weiß aufgezeichnet.
• Es hat sich gezeigt, daß dabei die Echos von kleinen Unebenheiten des Meeresgrundes mit in Abahängigkeit vom Echoabstande schwankender Stärke aufgezeichnet werden. so daß das Echogramm eine abwechselnd schwarze und weiße Streifung parallel zur Fahrtrichtung aufweist, wobei die Abstände der schwarzen Streifen mit zunehmender Lotentfernung immer größer werden. Diese zebraartige Streifung entsteht dadurch, daß der Schall auf zwei verschiedenen Wegen einmal direkt, einmal nach Spiegelung an der Meeresoberfläche, zum Meeresgrunde gelangt, wobei infolge der verschiedenen Weglänge Interferenz auftritt. Die streifige Abbildung des Meeresgrundes wirkt störend und kann die Abbildung bzw.
• Erkennung interessierender Objekte verhindern.
• Diesem Mangel läßt sich erfindungsgemäß dadurch abhelfen, daß die Längsachse des Schwingers zur Wasseroberfläche etwas geneigt angeordnet wird, so daß die Spuren der Hauptstrahlungsebene, d. h. die Schnittlinien der scheibenförmigen Richtcharakteristik des Schwingers mit der Oberfläche bzw. dem Grunde, nicht mehr in vertikaler Ebene übereinanderliegen, sondern seitlich gegeneinander versetzt sind.
• Dadurch wird erreicht, daß die an der Oberfläche reflektierten Schallstrahlen aus der Ebene der Richtcharakteristik herausgelenkt werden und infolgedessen nicht mehr mit den zur Basis zurückkehrenden Schall strahlen vom Grunde interferieren können.
• Es ist bekannt, mit gerichteten Schwingern schräg nach unten zu loten, wobei die Strahlflächennormale eine Neigung zur Horizontalen hat. Dabei handelt es sich um Schwinger, deren Strahlung um die Strahldächelmormale als Hauptstrahlrichtung konzentriert ist, während der bei der Erfindung benutzte Schwinger im wesentlichen eine Konzentration der Strahlung um die zu seiner Längsachse senkrechte Hauptstrahlebene aufweist. Bei der Schrägstellung des Schwingers nach der Erfindung bleibt die Richtung der Strahlflächennormale unverändert waagerecht, während die Hauptstrahlungsebene eine schräge Lage einnimmt.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur horizontalen Echolotung auf Schiffen mit einem Schwinger, dessen langgestreckte Strahlfläche in ihrer annähernd in Fahrtrichtung liegenden Richtung größten Ausdehnung mehr als zehn Wellenlängen lang ist und in der dazu senkrechten Richtung ihrer kleinsten Ausdehnung, die im wesentlichen vertikal angeordnet ist, eine Breite in der Größenordnung einer Wellenlänge hat, wodurch die Strahlung des Schwingers auf Richtungen konzentriert ist, die wenig von einer zur Längsrichtung des Schwingers senkrechten Ebene (Hauptstrahlungsebene) abweichen. die Strahlung in dieser Ebene aber nur eine mäßige Richtschärfe aufweist. Erfindungsgemäß weist die Längsrichtung des Schwingers eine Neigung zur Meeresoberfläche auf, derart, daß die in der Hauptstrahlungsebene schräg nach ollen verlaufenden, an der Nleeeresoherfläche reflektierten Strahlen bei der Reflexion seitlich aus der Hauptstrahlungsebene heraus abgelenkt werden, so daß sie nicht mehr mit den anderen in der Hauptstrahlungsebene verlaufenden Strahlen interferieren Die Wirkungsweise des Verfahrens nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.
• Abb. 1 ist eine Ansicht in Fahrtrichtung, die sowohl für waagerechte wie für schräge Lage der größten Ausdehnung des Schwingers Gültigkeit hat, Abb. 2 eine Ansicht quer zur Fahrtrichtung in Richtung des Pfeiles 6 in Abb. 1 für den FalI einer horizontalen Anordnung der Längsachse des Schwingers, wie bisher üblich, Abb. 3 ebenfalls eine Ansicht quer zur Fahrtrichtung in Richtung des Pfeiles 6 in Abb. 1 für den Fall einer geneigten Anordnung der Längsachse des Schwingers nach der Erfin/dung.
• Es bezeichnet 1 den Meeresgrund, 2 die Meeresoberfläche, 3 den Schwinger, der in. Abb. 1 im Querschnitt dargestellt ist, 4 einen auf direktem Wege schräg auf den Meeresgrund auftreffenden Schallstrahl in der Hauptstrahlungsebene des Schwingers, 5' einen zweiten Schallstrahl in dieser Ebene, der den Schwinger in einer Richtung symmetrisch zum ersten Schallstrahl in bezug auf die Horizontalebene verläßt und den Meeresgrund erst nach Reflexion an der Meeresoberfläche (Bezeichnung des reflektierten Strahles 5") und auf längerem Wege als der erste Schall strahl erreicht. Bei waagerechter Längsachse des Schwingers ist entsprechend Abb. 2 die Hauptstrahlebene vertikal und gleichzeitig Reflexionsebene für den Strahl 5, der demnach auf seiner ganzen Länge in dieser Ebene verläuft. Der direkte und der reflektierte Strahl, die in Abb. 2 deutlichkeitshalber etwas neben der in der Mitte zwischen beiden liegenden Hauptstrahlebene gezeichnet sind, treffen beide die gleiche Stelle des Meeresgrund es, und die davon zurückkehrenden Echos interferieren entsprechend dem Wegunterschied in wechselnder Weise je nach der Lotentfernung.
• In Abb. 3 hat die Hauptstrahlungsebene eine schräge Lage. Der ebenso wie Strahl 4 in dieser Ebene verlaufene Strahl 5' wird bei der Reflexion an der Meeresoberfläche aus der Hauptstrahlebene herausgelenkt und trifft als Strahl 5" den Meeeresgrund an einer anderen Stelle als der Strahl 4. Die entstehenden Echos sind nicht mehr interferenzfähig.
• Die Erfindung läßt sich nicht nur bei ausgesprochenen Horizontallotungen anwenden, sondern auch bei Lotungen, die mehr oder weniger geneigt zur Wasseroberfläche bzw. zum Grunde erfolgen. Ferner läßt sich die Erfindung sinngemäß auch auf die Echolotung im Luftraum anwenden, da dort eine Interferenzerscheinung durch die Spiegelung an der Erdoberfläche auftreten kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur horizontalen Echolotung auf Schiffen mit einem Schwinger, dessen langgestreckte Strahlfläche in ihrer annähernd in Fahrtrichtung liegenden Richtung größter Ausdehnung mehr als zehn Wellenlängen lang ist und in der dazu senkrechten Richtung ihrer kleinsten Ausdehnung, die im wesentlichen vertikal angeordnet ist, eine Breite in der Größenordnung einer Wellenlänge hat, wodurch die Strahlung des Schwingers auf Richtungen konzentriert ist, die wenig von einer zur Längsrichtung des Schwingers senkrechten Ebene (Hauptstrahlungsebene) abweichen, die Strahlung in dieser Ebene aber nur eine mäßige Richtschärfe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrichtung des Schwingers eine Neigung zur Meeresoberfläche aufweist, derart, daß die in der Hauptstrahlungsebene schräg nach oben verlaufenden, an der Meeresoberfläche reflektierten Strahlen bei der Reflexion seitlich aus der Hauptstrahlungsebene heraus abgelenkt werden, so daß sie nicht mehr mit den anderen in der Hauptstrahlungsrichtung verlaufenden Strahlen interferieren.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Echolotschwingers mit einer größten Ausdehnung (Längsachse) von mehr als zehn Wellenlängen und einer kleinsten, dazu senkrechten, in der Größenordnung von einer Wellenlänge an einem Schiff mit zur Meeresoberfläche geneigter Längsachse und im wesentlichen vertikaler Strahlfläche.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 822 515.