DE1087052B - Nach dem Echoimpulsverfahren arbeitendes Lotgeraet zur Messung kurzer Lotentfernungen - Google Patents

Nach dem Echoimpulsverfahren arbeitendes Lotgeraet zur Messung kurzer Lotentfernungen

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DE1087052B
DE1087052B DEE13263A DEE0013263A DE1087052B DE 1087052 B DE1087052 B DE 1087052B DE E13263 A DEE13263 A DE E13263A DE E0013263 A DEE0013263 A DE E0013263A DE 1087052 B DE1087052 B DE 1087052B
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Germany
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organ
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Application number
DEE13263A
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English (en)
Inventor
Dr Phil Erhard Ahrens
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ELAC Electroacustic GmbH
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ELAC Electroacustic GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/72Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Dadurch, daß eine während der Periode veränderliche Geschwindigkeit des tibertragungsorgans vorgesehen wird, ändert sich der Entfernungsmaßstab. Er kann benutzt werden, um bestimmte Lotbereiche hervorzuheben.
  • 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.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Gemäß Fig. list die vorgegebene Bahn, längs der sich Geber und Abtaster bewegen, ein Kreis.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Außerdem ist die Erfindung nicht auf registrierende Anzeigegeräte beschränkt, sondern kann ebenfalls verwendet werden bei einem Gerät mit umlaufender Glimmlampe.

Claims (8)

  1. PATENTANSPROCHE: 1. Nach dem Echoimpulsverfahren arbeitendes Lotgerät zur Messung kurzer Lotentfernungen, bestehend aus einem periodisch getasteten Sender und einer Empfangs anordnung mit einem Registriergerät als Anzeigeorgan, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Empfangsverstärker 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, Abtaster und Lotimpuls empfang erfolgt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das langsam bewegte Organ nur längs eines beschränkten, hinsichtlich seiner Lage und Länge willkürlich wählbaren Teils der Gesamtbahn bewegt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das langsam bewegte Organ an einer beliebig wählbaren Stelle der Bahn dauernd oder zeitweilig stillsteht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das synchron mit der Lotfolgefrequenz der Sendeimpulse längs der vorgegebenen Bahn bewegte Übertragungsorgan mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des langsam bewegten Organs mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn eine Ereisbahn ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn eine Gerade ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das langsam bewegte Organ periodisch längs der vorgegebenen Bahn bewegt wird.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1 036126.
DEE13263A 1956-11-21 1956-11-21 Nach dem Echoimpulsverfahren arbeitendes Lotgeraet zur Messung kurzer Lotentfernungen Pending DE1087052B (de)

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