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Nach dem Echoimpulsverfahren arbeitendes Lotgerät zur Messung kurzer
Lotentfernungen Die Erfindung betrifft ein nach dem Echoimpulsverfahren arbeitendes
Lotgerät zur Messung kurzer Entfernungen, bestehend aus einem periodisch getasteten
Sender und einer Empfangsanordnung mit einem Registriergerät als Anzeigeorgan.
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Bei bekannten Echolotgeräten dieser Art arbeitet das Registriergerät
synchron mit dem Sendetaktgeber, wobei das Schreiborgan des Registriergerätes normalerweise
den Nullpunkt der Skala am Registrierstreifen durchläuft, wenn der Lotimpuls ausgesendet
wird. Die Periode des Schreiborgans kann auch ein ganzzahliges Vielfaches der Sendetaktperiode
sein.
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Das Schreiborgan maß sich bei diesen bekannten Echolotgeräten in derselben
Zeit neben der festen Meßskala über den Registnerstreifen bewegen, die der Lotimpuls
zum Durchlaufen der eingestellten Lotentfernung und zurück benötigt. Bei der Messung
kleiner Entfernungen führt diese Bedingung, wenn beispielsweise ein Lotbereich von
5 oder 10 m auf der gesamten Breite des Registrierstreifens abgebildet werden soll,
zu erheblichen Schwierigkeiten, da hier bei das Schreiborgan mit sehr hoher Geschwindigkeit
bewegt werden muß. Verwendet man beispielsweise einen Bandschreiber, das ist ein
solcher mit Führung des Schreibstiftes durch ein endloses Band, so sind die Fliehkräfte,
die auf das Band wirken, schwer zu be herrschen, so daß der Eingriff des Schreibstiftes
auf dem Papier nicht mehr einwandfrei funktioniert.
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Auch bei rotierenden Schreiborganen macht die hohe Geschwindigkeit
ähnliche Schwierigkeiten. Anderer seits besteht ein dringendes Bedürfnis, dieses
Problem zu lösen, da die Registrierung geringer Wassertiefen für viele Zwecke notwendig
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den
Empfangsverstärkern und das Registriergerät ein induktives, kapazitives, galvanisches
oder akustisches Koppelglied geschaltet ist, das aus zwei periodisch längs mechanisch
vorgegebenen parallelen Bahnen bewegten Organen besteht, von denen das eine, das
als Geber wirkt und mit dem Empfangsverstärker verbunden ist, seine Bahn mit hoher
Geschwindigkeit im Takt der Lotimpulsaussendungen durchläuft, während das andere,
das als Abtaster wirkt und mit dem Registriergerät verbunden ist, seine Bahn im
Takt der Bewegung der Aufzeichnungsorgane durchläuft, so daß eine Aufzeichnung nur
bei Koinzidenz von Geber, Abltaster und Lotimpulsempfang erfolgt.
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Falls das langsamer laufende Übertragungsorgan, das mit dem Anzeigeorgan
gekuppelt ist, in der Lage stillsteht, in der bei dem schnell bewegten Übertragungsorgan
als Geber die Echoimpulse eintreffen, so erfolgt dauernd eine Anzeige an einer Stelle.
Das langsame Organ kann also sogar die Geschwindigkeit Null haben. Ebenso ist es
möglich, daß das langsam bewegte Organ an einer beliebig wählbaren Stelle der Bahn
dauernd oder zeitweilig stillsteht. Hiermit kann man auch nur bestimmte Wassertiefen
beobachten.
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Die vorgegebene Bahn kann beispielsweise eine Kreisbahn sein oder
eine Gerade oder eine andere gekrümmte Bahn, z. B. eine Ellipse. Die Geschwindigkeit
des synchron mit der Sendetastfrequenz bewegten L'hertragungsorgans kannbeispielsweisekonstant
sein: oder veränderliche Geschwindigkeit längs der Bahn haben.
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Dadurch, daß eine während der Periode veränderliche Geschwindigkeit
des tibertragungsorgans vorgesehen wird, ändert sich der Entfernungsmaßstab. Er
kann benutzt werden, um bestimmte Lotbereiche hervorzuheben.
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Die Übertragung der Echoimpulse vom Geber auf den Abtaster kann beispielsweise
durch magnetische Kopplung erfolgen, wobei der Geber und Abtaster ähnlich wie die
Aufsprech- und Abnahmemagnetkreise der Magnetofontechnik ausgebildet sein können.
Statt der magnetischen Übertragung der Echoimpulse ist in gleicher Weise eine kapazitive,
galvanische oder auch akustische Übertragung möglich.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Gemäß Fig. list die vorgegebene Bahn, längs der sich Geber und Abtaster
bewegen, ein Kreis.
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Auf einer rotierenden Welle 1, deren Tourenzahl der Lotperiode entspricht,
also z. B. bei einem Meßbereich von 7,5 m Wassertiefe etwa 6000iT~T/min beträgt,
und die über ein Getriebe 2 durch den Motor 3 angetrieben wird, befindet sich ein
Tastorgan 9 zur
Tmpulstastung des Wechselstromgenerators 4, der
den Schallwandler 5 erregt. Das Tastorgan kann als Nocken ausgebildet sein, der
bei jedem Umlauf der Achse 1 einen elektrischen Kontakt 6 schließt und damit den
Generator 4 periodisch tastet. Nach Reflexion der vom Schallwandler 5 ausgesandten
Schallwellen am angeloteten Objekt, z. B. am Meeresboden, gelangt der reflektierte
Schallimpuls auf den Empfängerwandler 7 und nach Verstärkung im Verstärker 8 über
die Schleifringkontakte 26 und 27 zur Erregerspule des magnetischen Gebers 10, der
sich am Ende des auf der Welle 1 befestigten Hebels 16 befindet. Konzentrisch zur
Welle 1 befindet sich eine rotierende Welle 11, die als Hohlrohr ausgebildet sein
kann und konzentrisch über der Welle 1 liegen kann. Die Welle 11 wird über ein Getriebe
12 durch den Motorl3 mit einer Tourenzahl von etwa 30 Umdrehungen pro Minute, also
wesentlich langsamer als Welle 1, angetrieben. Auf der Welle 11 befindet sich der
Hebel 14, der den magnetischen Abtaster 15 trägt und die gleiche Länge wie der Hebel
16 hat. Die Luftspalte der als geschlitzte Magnetkreise ausgebildeten Geber 10 und
Abtaster 15 sind einander zugewandt. Sie sind derart ausgebildet, daß eine Übertragung
der Echosignale vom Geber 10 auf den Abtaster 15 bei der Rotation beider Hebel 14
und 16 nur dann erfolgt, wenn sich die Luftspalte beider Magnetkreise auf einen
Abstand genähert haben, der gleich oder kleiner ist als 10/o der Länge der Kreisbahn,
längs der sich der Geber und der Abtaster bewegen. Die Eingriffbreite ist also 1010
der Kreisbogenlänge. Die von den Echoimpulsen bei Gegenüberstellung von Geber und
Abtaster in der Spule erregte Spannung wird über den Schleifring 19, die Kontaktschiene
22, die Schreibfeder 18 sowie über den Schleifring 23 und die Gegenelektrode 20
an das Registrierpapier gelegt, das bei Eintreffen eines Spannungsimpulses eine
Echomarkierung zeigt. Das Registrierpapier wird hierbei langsam in Pfeilrichtung
bewegt, so daß außer der Aufzeichnung des Nullechos eine kontinuierlich forschreitende
Echospur entsteht. Die Schreibfeder ist auf dem endlosen Band 24 befestigt, das
über die Antriebsrolle 25 von der Achse 11 über das Getriebe 17 derart bewegt wird,
daß die Schreibfeder auf dem Registrierpapier einmal von oben nach unten wandert,
wenn der Hebel 14 sich einmal um die Achse 11 gedreht hat Dabei ist der Hebel 15
gegen über der Schreibfeder 18 so justiert, daß der Nulischall am oberen Rand des
Registrierpapiers aufgezeichnet wird.
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In Fig. 2 ist der Aufbau des Gebers und des A tasters näher dargestellt,
wobei die spezielle gegenseitige Lage beider Übertragungsorgane gezeichnet ist,
bei der die Luftspalte beider Magnetkreise den kleinsten Abstand haben. Hierbei
kann der Geber aus einem mit einem Schlitz versehenen Magnetkreis aus weichmagnetischem
Material bestehen, der durch eine von den Echoimpulsströmen durchflossene Spule
erregt wird. Der Abtaster kann in gleicher Weise als geschlitzter Magnetkreis ausgebildet
sein, wobei jedes mal, wenn die einander zugewandten Streuschlifze sich nahe gegenüberstehen,
ein magnetischer Fluß vom Geberkreis in den Abtasterkreis übertragen wird, der hier
von einer durch den Magnetkern des Abtasters gelegten Spule abgenommen und gegebenenfalls
nach weiterer Verstärkung dem Anzeigeorgan zugeführt wird. Die Übertragung des Impulses
kann gemäß Fig. 3 auch kapazitiv sein, indem an Stelle der Magnete die Plattenpaare
eines Kondensators treten. In gleicher Weise ist eine galvanische Übertragung gemäß
Fig. 4 mit Platte und Feder möglich. Auch eine
optische Übertragung mit einer Lampe
als Geber und einer Fotozelle oder einem Fotowiderstand auf der Abtastseite ist
möglich. Auch kann die Übertragung mit elektroakustischen Wandlern akustisch erfolgen.
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Die zu dem Ausführungsbeispiel gewählte Umdrehungszahl entspricht
einer Lotfolgefrequenz von 100 Impulsen pro Sekunde oder einer maximalen Lotentfernung,
innerhalb der eine eindeutige Anzeige erfolgt, von 7,5 m. Da sich der Abtaster mit
einer Umdrehung von 0,5 in der Sekunde dreht, hat er sich während einer Lotperiode
um t/200 des Umfangs bewegt. Bei einer Eingriffbreite von Geber und Abtaster von
10/o des von ihnen beschriebenen Kreisumfangs werden also an der Stelle des Kreises,
an der bei irgendeiner bestimmten Wassertiefe innerhalb des Meßbereiches von 7,5
m die Echos auftreten, bei dem langsamen Vorbeigang des Abtasters an dieser Stelle
mindestens zwei Echos auf den Abtaster treffen, bevor er diese Stelle verlassen
hat, um fortschreitend die übrigen Teile des ganzen Kreisumfangs stetig nacheinander
abzutasten. An das Anzeigeorgan der registrierenden Anzeigevorrichtung, das im wesentlichen
aus dem Band 24 und der Schreibfeder 18 besteht, werden trotz des extrem kleinen
Meßbereichs von 7,5 m keinerlei mechanische Anforderungen gestellt, da seine Geschwindigkeit
sehr gering ist. Naturgemäß wird bei diesem Verfahren, z. B. bei einer Eingriffbreite
des zweiten Übertragungsorgans von t °/o, nur 1 O/o der insgesamt zur Verfügung
stehenden Lotungen ausgenutzt. Dieses spielt jedoch für den akuten Anwendungsfall
keine Rolle, da einerseits geringe Wassertiefen nur geringe Senderleistung erfordern
und andererseits eine sehr große Zahl von Lotungen pro Sekunde ausgeführt werden
kann, so daß selbst die entsprechend der geforderten Genauigkeit reduzierte, ausgenutzte
Echozahl genügend groß ist, um eine sichere Anzeige zu gestatten. Man kann diese
Schwierigkeit auch dadurch beheben, daß man nicht ein Abtastorgan, sondern zwei
oder mehrere Abtastorgane längs des Umfangs auf derselben langsam rotierenden Achse
anbringt, wobei jedem Abtaster ein Schreibstift zugeordnet ist, die derart geometrisch
versetzt angebracht sind, daß die von den verschiedenen Abtastern herrührenden Echoanzeigen,
die einer be stimmten Wassertiefe entsprechen, alle an derselben Stelle des Registrierpapiers
aufgezeichnet werden.
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Vertauscht man bei dem angeführten Beispiel die Anschlüsse an die
Schleifringe von 26 und 27 mit denen von 19 und 23, so erfolgt auf dem Registrierpapier
ebenfalls eine Anzeige.
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Außerdem ist die Erfindung nicht auf registrierende Anzeigegeräte
beschränkt, sondern kann ebenfalls verwendet werden bei einem Gerät mit umlaufender
Glimmlampe.