DE1126779B

DE1126779B - Registration device for echo sounders

Info

Publication number: DE1126779B
Application number: DEF22430A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Nat Siegfr Fahrentholz
Original assignee: PHIL NAT SIEGFRIED FAHRENTHOLZ
Current assignee: PHIL NAT SIEGFRIED FAHRENTHOLZ
Priority date: 1957-02-23
Filing date: 1957-02-23
Publication date: 1962-03-29

Description

Das Hauptpatent betrifft eine Registriereinrichtung für akustische Echolotung, bei der eine Schreibvorrichtung mit einem endlosen Band quer zur Bewegungsrichtung des Registrierpapiers über dieses hinwegbewegt wird, so daß das Registrierpapier bei 5 Echoeinfall eine Schwärzung erfährt, und bei der eine Kennzeichnung der Echoamplitude erfolgt. Gemäß dem Hauptpatent ist die Schreibvorrichtung in eine Anzahl von kammartig angeordneten Schreibfedern aufgelöst, die über getrennte Kontaktbahnen mit einer gleichen Anzahl von negativ vorgespannten Endstufen des Echoempfangsverstärkers verbunden sind, wobei die voneinander verschiedenen negativen Gittervorspannungen der Endstufen bewirken, daß immer nur diejenigen Schreibfedern des Kammes bei Echoeinfall eine Schwärzung des Papiers hervorrufen, bei denen die Verstärker-Endstufen eine negative Vorspannung übersteigende Echoamplitude abgeben, und wobei die mittlere Schreibfeder des Registrierkammes dazu benutzt wird, mittels einer konstanten Gleichspannung eine Bildmittellinie zu schreiben.The main patent relates to a registration device for acoustic echo sounding in which a writing device with an endless belt across the direction of movement of the recording paper over it is moved away so that the recording paper experiences a blackening when the echo is incident 5, and when one The echo amplitude is identified. According to the main patent, the writing device is in a Number of nibs arranged in a comb-like manner, which have separate contact tracks with a the same number of negatively biased output stages of the echo receiving amplifier are connected, wherein the mutually different negative grid biases of the output stages cause that always only those nibs of the comb cause the paper to blacken when an echo is incident which the amplifier output stages emit a negative bias voltage exceeding echo amplitude, and whereby the middle pen of the registration comb is used by means of a constant DC voltage to write a picture center line.

Die Erfindung stellt eine Weiterbildung dieser Einrichtung dar, die nicht nur die Entfernung und die Amplitude, sondern über das Hauptpatent hinaus auch die Richtung zu registrieren gestattet, aus der das Echo einfällt. Bei der Echolotung im Wasser, insbesondere bei der Horizontallotung zum Aufsuchen von U-Booten und anderen Zielen, ist es erforderlich, nicht nur die Entfernung aufzuzeichnen, wie dies bei den bekannten Echographen für Fischsuche und Vermessung geschieht, sondern auch den Einfallswinkel zu registrieren. Eine solche Einrichtung ist z. B. an Bord eines U-Bootes für die Abwehr eines Zerstörers oder umgekehrt an Bord eines Zerstörers zur Abwehr von U-Booten notwendig, um die notwendigen Unterlagen für den Abschuß einer Unterwasserwaffe zu erhalten.The invention represents a development of this device, which not only the distance and the Amplitude, but in addition to the main patent also allows to register the direction from the the echo occurs. For echo sounding in the water, especially for horizontal sounding for searching of submarines and other targets, it is necessary not only to record the distance, as is the case with the well-known echograph for fish search and measurement happens, but also the angle of incidence to register. Such a facility is z. B. on board a submarine for defense against a destroyer or vice versa on board a destroyer to defend against submarines necessary to the necessary documents for the downing of an underwater weapon.

Es ist bekannt, die Richtung eines einfallenden Echos mit Hilfe einer Kathodenstrahlröhre zu bestimmen. Zu diesem Zweck verwendet man für den Empfang der Echos zwei in einem bestimmten Basisabstand nebeneinander angeordnete Einzelempfänger, die zwei gleich große Spannungen abgeben. Bildet man von diesen beiden Spannungen einmal die vektorielle Summe und einmal die vektorielle Differenz, so erhält man zwei Spannungen unterschiedlicher Amplitude, die aufeinander senkrecht stehen. Durch Einführung einer Phasenverschiebung von 90° in einen der beiden Verstärker erhält man am Ausgang des Summen- und Differenzverstärkers zwei gleichphasige Spannungen verschiedener Amplitude, welche den beiden Plattensätzen der Kathodenstrahlröhre Registriereinrichtung für EcholoteIt is known to determine the direction of an incident echo with the aid of a cathode ray tube. For this purpose, two echoes at a certain base distance are used to receive the echoes Single receivers arranged next to one another, which emit two voltages of the same magnitude. Forms one of these two voltages is once the vector sum and once the vector difference, in this way two voltages of different amplitudes are obtained, which are perpendicular to one another. By Introduction of a phase shift of 90 ° in one of the two amplifiers is obtained at the output of the summing and differential amplifier two in-phase voltages of different amplitudes, which the two plate sets of the cathode ray tube registration device for echo sounders

Zusatz zum Patent 1 033 107Addition to patent 1 033 107

Anmelder:Applicant:

Dr. phil. nat. Siegfried Fahrentholz,
Kiel, Grasweg 2-6Dr. phil. nat. Siegfried Fahrentholz,
Kiel, Grasweg 2-6

Dr. phil. nat. Siegfried Fahrentholz, Kiel,
ist als Erfinder genannt wordenDr. phil. nat. Siegfried Fahrentholz, Kiel,
has been named as the inventor

zugeführt werden und auf dem Schirm der Röhre einen Durchmesserstrich ergeben, dessen Neigung zur Horizontalen ein Maß für den Einfallswinkel des Echos ist. Die vorliegende Erfindung verwendet ebenfalls die Summen- und Differenzmethode, bringt aber die Amplitude der Summenspannung und die Amplitude der Differenzspannung getrennt untereinander zur Registrierung, wobei von der Registriereinrichtung des Hauptpatentes Gebrauch gemacht wird.are fed and result in a diameter line on the screen of the tube, the inclination of which to Horizontal is a measure of the angle of incidence of the echo. The present invention also uses the sum and difference method, but brings the amplitude of the sum voltage and the amplitude the differential voltage separated from each other for registration, whereby from the registration device the main patent is used.

Die Erfindung betrifft somit eine Registriereinrichtung für Echolote nach Patent 1 033 107, die sich dadurch auszeichnet, daß die Schreibfedern auf der einen Seite der Mittelfeder den Endstufen eines ersten Verstärkers und die Schreibfedern auf der anderen Seite der Mittelfeder den Endstufen eines zweiten Verstärkers zugeordnet sind und daß dem ersten Verstärker die vektorielle Summe und dem zweiten Verstärker die vektorielle Differenz zweier gleichgroßer Echoempfangsspannungen zugeführt wird, die aus zwei in festem Abstand voneinander angeordneten Empfangsorganen eintreffen.The invention thus relates to a registration device for echo sounders according to patent 1 033 107, which characterized in that the nibs on one side of the central nib are the output stages of a first The amplifier and the nibs on the other side of the middle nib are the output stages of a second Amplifier are assigned and that the first amplifier the vectorial sum and the second amplifier the vectorial difference between two equally large echo reception voltages is fed from two receiving organs arranged at a fixed distance from each other arrive.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend beschrieben. Über das Registrierpapier 3 (Fig. 1) wird ein an einem endlosen Band, das nicht mitgezeichnet ist, befestigter Arm 4 aus Isoliermaterial von links nach rechts in Pfeilrichtung bewegt. An dem Arm sind kammartig voneinanderAn embodiment of the invention is described below. Via the registration paper 3 (Fig. 1) is an on an endless band, which is not shown, attached arm 4 made of insulating material moved from left to right in the direction of the arrow. On the arm are comb-like from each other

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isoliert eine Vielzahl von Schreibfedern angebracht, die über von einander getrennten Schleifbahnen einer gleichen Zahl von Endstufen 5 des Summenverstärkers und des Differenzverstärkers zugeführt sind. Zweckmäßig wird das bekannte Kohle-Aluminium-Papier benutzt. Wenn z. B-. insgesamt einundvierzig einzelne Schreibfedern auf dem Kamm befestigt sind, so sollen 20 Schreibfedern dem Summenverstärker zugeordnet sein und 20 Schreibfedern dem Differenzverstärker. Eine Schreibfeder, die mit 0 bezeichnet ist, dient zum Registrieren einer Mittellinie und liegt an einer Gleichspannung. Die Endstufen 5 haben negative Vorspannungen, die von kleinem Wert zu größeren Werten in gleichen Schlitten zunehmen und einmal fest eingestellt werden. Die Endstufen 6 haben eine sehr kleine Vorspannung, die Endstufen 7 eine größere usw. bis zu der 20. Endstufe jedes Verstärkers. Die Amplitude des Echos aus dem Summenverstärker wird dadurch zur Anzeige gebracht, daß alle Endstufen mit ihren zugehörigen Federn eine Schwärzung erzielen, deren negative Vorspannung kleiner als die Echoamplitude ist. Das gleiche gilt für die Spannungen, die aus dem Differenzverstärker auf die Endstufen gelangen.insulated a multitude of nibs attached, the via mutually separate sliding tracks of an equal number of output stages 5 of the summing amplifier and the differential amplifier are supplied. The well-known carbon-aluminum paper is useful used. If z. B-. a total of forty-one individual nibs are attached to the comb, 20 pens should be assigned to the sum amplifier and 20 pens to the differential amplifier. A pen, which is designated with 0, is used to register a center line and lies at a DC voltage. The output stages 5 have negative bias voltages that range from a small value to a larger one Values increase in the same slide and are fixed once. The power amplifiers have 6 a very small bias, the output stages 7 a larger one, etc. up to the 20th output stage of each amplifier. The amplitude of the echo from the summing amplifier is indicated by the fact that all output stages with their associated springs achieve a blackening, their negative bias is smaller than the echo amplitude. The same goes for the voltages coming from the differential amplifier the power amplifiers arrive.

In bekannter Weise ist nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung parallel zu dieser Schreibeinrichtung die Anzeige auf einer Kathodenstrahlröhre angewendet, bei der z.B. die Echos auf einer Entfernungsskala, die aus zwei Teilskalen geschrieben wird, abgelesen werden können. Die Schreibvorrichtung nach der Erfindung erzeugt eine Darstellung nach Fig. 2. Das auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre bei 400 m sichtbare Echo fällt genau senkrecht zur Basisebene ein und ist deshalb als senkrechter Doppelstrich klar erkennbar. Auf dem Registrierpapier des Schreibgerätes ist das gleiche Echo bei 400 m nur auf der einen Seite der Mittellinie geschrieben, da die Registrierung nur von der Amplitude des Summenverstärkers her erfolgt, weil die Differenzspannung in diesem Augenblick gleich Null ist. Alle Summenspannungen werden also auf der einen Seite der Mittellinie und die Differenzspannungen auf der anderen Seite der Mittellinie in der richtigen Größe registriert. Die Lage des Echos zur Mittellinie ist das Maß für die Richtung, also für den Einfallswinkel. Das Echo auf dem Anzeigeschirm bei 800 m fällt schräg ein und wird durch die Schreibvorrichtung auf der einen und der anderen Seite der Mittellinie angezeigt. Das Echo bei 1100 m fällt so ein, daß das Echo auf der Braunschen Röhre unter einem Winkel von 45° beobachtet wird, so daß es auf dem Echographen in gleicher Länge auf beiden Seiten der Mittellinie aufgeschrieben wird.In a known manner, according to an expedient development, the invention is parallel to this Writing device applied the display on a cathode ray tube, in which e.g. the echoes on a distance scale, which is written from two partial scales, can be read. the Writing device according to the invention produces a representation according to FIG. 2. That on the luminescent screen The echo visible to the cathode ray tube at 400 m is incident exactly perpendicular to the base plane and is therefore clearly recognizable as a vertical double line. It is the same on the recording paper of the writing instrument Echo at 400 m only on one side of the center line written because the registration is only based on the amplitude of the summing amplifier, because the Differential voltage is zero at this moment. All total voltages are therefore on the one side of the center line and the differential voltages on the other side of the center line in the correct Size registered. The position of the echo to the center line is the measure for the direction, i.e. for the Angle of incidence. The echo on the display screen at 800 m is inclined and is generated by the writing device displayed on one side and the other of the center line. The echo at 1100 m falls like this one that the echo on the Braun tube is observed at an angle of 45 °, so that it is on is written on the echograph in the same length on both sides of the center line.

Nach einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung können auch mehrere aufeinanderfolgende Lotungen übereinander registriert werden, woraus sich das Auswandern der Ziele übersehen läßt. Fig. 3 zeigt, daß das Echo bei 400 m aus der Vorausrichtung nach Backbord oder Steuerbord bei gleichzeitiger Entfernungsverminderung ausgewandert ist. Die Schnelligkeit des Auswanderns ist durch den Winkel des entstehenden Parallelogramms aufgezeichnet. Die Richtung des Auswanderns aus der Vorausrichtung kann bei dieser Art der Darstellung nur bei Verwendung des parallel laufenden Anzeigegerätes mit Kathodenstrahlröhre erkannt werden.After another expedient further training According to the invention, several successive soundings can also be registered on top of one another, from which the migration of the goals can be overlooked. Fig. 3 shows that the echo at 400 m from the Moved ahead to port or starboard while reducing the distance is. The speed of the emigration is recorded by the angle of the parallelogram that is created. The direction of migration from the pre-alignment can only be determined with this type of representation Use of the parallel display device with cathode ray tube can be recognized.

Zur Auswertung von Amplitude, Richtung und Entfernung bzw. insbesondere zur Verwendung der beiden letzteren Meßwerte läßt sich Fahrtstufe und Kurs des angeloteten Zieles bestimmen, wenn man die Zeit zusätzlich mißt, in der die in Fig. 3 dargestellte Parallelogrammfläche entsteht. Die Arbeit der Auswertung wird erleichtert, wenn man in Weiterbildung der Erfindung um den Mittelpunkt der Skala eine durchsichtige Scheibe drehbar anordnet, die mit einem Strichgitter versehen ist, das mit den Parallelogrammseiten in Deckung gebracht werden kann. Auch wird dieses Strichgitter mit einer Marke versehen, die mit den Entfernungswerten in Deckung zu bringen ist, wodurch Verdrehen und Verschieben des Strichgitters dazu benutzt werden können, als Meßwerte in ein Koppel- und Rechengerät hineingegeben zu werden.For evaluating amplitude, direction and distance or, in particular, for using the the two latter measured values can be speed step and Determine the course of the plotted target if one also measures the time in which that shown in FIG Parallelogram surface is created. The work of evaluation is made easier when one is in further training the invention around the center of the scale a transparent disc rotatably arranged with the a line grid is provided, which can be brought into congruence with the parallelogram sides. This line grid is also provided with a mark that coincides with the distance values is bring, whereby twisting and shifting the grating can be used as measured values to be put into a coupling and computing device.

Zweckmäßig kann die Schreibvorrichtung bei vorsätzlicher Verwendung des Anzeigegerätes mit Kathodenstrahlröhre auch mit einer Einrichtung kombiniert werden, mit der durch Betätigung eines Druckknopfes nach Erkennen des Winkels auf dem Anzeigeschirm der Kathodenstrahlröhre die Auswanderungsrichtung auf der Schreibvorrichtung zusätzlich, z. B. mittels eines roten oder eines grünen Punktes, markiert werden kann. Diese zusätzliche Markierung kann auch z. B. automatisch dadurch erzeugt werden, daß der Phasensprung von Summe und Differenz bei Schalleinfallsrichtung senkrecht zur Basis zum Auslösen der Backbord- und Steuerbordmarkierung ausgenutzt wird.The writing device can expediently in the case of intentional Use of the display device with cathode ray tube also with a device can be combined with the by pressing a push button after recognizing the angle on the Display screen of the cathode ray tube the emigration direction on the writing device in addition, z. B. can be marked by means of a red or a green point. This additional Marking can also be e.g. B. can be generated automatically by the fact that the phase jump of sum and difference in the direction of sound incidence perpendicular to the base for triggering the port and starboard markings is exploited.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Registration device for echo sounders according to patent 1 033 107, characterized in that the nibs on one side of the central spring are assigned to the output stages of a first amplifier and the nibs on the other side of the central spring are assigned to the output stages of a second amplifier and that the first amplifier vectorial sum and the second amplifier is supplied with the vectorial difference of two equally large echo reception voltages which arrive from two receiving elements arranged at a fixed distance from one another.

2. Device according to claim 1, characterized in that the output stages are negatively biased are.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the negative grid biases of the output stages differ from each other by a fixed amount and become gradually larger the further the associated pen is removed from the center spring, which means that only those power amplifiers are blackened cause whose grating bias is less than the echo amplitude.

4. addition to the device according to claim 1 to 3, characterized in that parallel to Writing device with the registration comb a cathode ray tube is provided, all for Registration belonging echoes in a known manner on the luminescent screen after distance and makes direction visible.

5. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the echoes of several consecutive Plumb periods are registered on top of each other, so that the change in the

distance and direction of the plumb target is recognizable.

6. Device according to claim 1 to 3 and 5 with distance scale, characterized in that that above the recording paper, symmetrical to the center line and to the distance scale, a transparent one Disc rotatable and slidable, which is a network of parallel lines has, which is used to evaluate the change in distance and direction of the plotted target.

1 sheet of drawings