DE1153302B - Echoloteinrichtung mit einem Schwimmkoerper - Google Patents

Description

• Echoloteinrichtung mit einem Schwimmkörper Zur Echolotung in Wasser wird ein sonorer oder ultrasonorer Schallimpuls von einem ins Wasser eintauchenden Sender abgestrahlt und das Echo des Bodens oder aller Reflektoren, die sich zwischen Oberfläche und Grund befinden, mittels bekannter Einrichtungen angezeigt oder registriert. Die in der Fischerei üblichen Echolote benutzen im allgemeinen die Frequenzen zwischen 15 und 100 kHz. Die magnetostriktiven oder piezoelektrischen Wandler sind bei diesen Geräten so ausgebildet, daß sie eine genügende Richtwirkung aufweisen, die einerseits möglichst groß sein muß, um eine scharfe und klare Registrierung des Meeresbodens zu bewirken, die andererseits aber auch klein genug sein muß, um eine Echolotung auch bei stark schlingerndem und krängendem Schiff sicherzustellen. Die Bündelung der Schallstrahler hängt von dem Verhältnis der Ausdehnung des Strahlers d zur Wellenlänge i in Wasser ab und ist um so größer, je größer d12 ist. Wird z. B. zur Echoregistrierung eine Frequenz von 60 kHz verwendet, so beträgt die Wellenlänge 2,5 cm. Vier Wellenlängen bedeuten also eine Ausdehnung der strahlenden Fläche des benötigten 60-KH2-Senders-Empfängers von d = 10 cm. Schwinger dieser Abmessungen lassen sich gut in den Boden eines Schiffes einbauen oder können auch, wie dies bei transportablen Vermessungsechographen üblich ist, seitlich mittels einer Halterung an der Reling des Meßschiffes aufgehängt werden (Fig. 1). Dabei ist der Schwinger in einem allseitig abgerundeten, strömungsgünstigen, schiffsähnlichen Körper eingebaut. Will man aber ganz tiefe Frequenzen zur Echolotung benutzen, z. B. Frequenzen kleiner als 15 kHz, wie dies zur Bestimmung von Schichtungen unter dem Meeresboden und zum Auffinden von versunkenen Gegenständen notwendig ist, so bedeuten vier Wellenlängen bei 6 kHz bereits eine Größe von d = 100 cm für den Sender-Empfänger. Die gewünschte Richtwirkung eines Schallstrahlers läßt sich bei ebenen Schwingem nur durch Vergrößerung der strahlenden Fläche erreichen, bei Ringschwingern durch Verwendung eines akustischen, sehr gut reflektierenden Schalltrichters entsprechenden Durchmessers. Die großen Abmessungen und hohen Gewichte eines derartigen Schall-Senders-Empfängers lassen sich in der eingnags geschilderten Weise nur schwer in den Schiffsboden einbauen und können auch nicht mit einfachen Mitteln seitlich am Meßschiff aufgehängt werden. Besonders schwierio, wird auch der Einbau und die Befestigung gerichteter Schallstrahler tiefer Frequenz bei der Anwendung zur Profil- und Flächenlotung von Wasserstraßen, bei der eine Vielzahl von Sendem-Erapfängem in gleichen Abständen an einem quer zur Fahrtrichtung des Schiffes angebrachten Träger vorhanden sind und bei der gleichzeitig oder nacheinander mit den einzelnen Meßstellen gesendet und empfangen wird und die Anzeige mit einer Vielzahl von Schauzeichen oder Registrierorganen erfolgt (Fig. 2). Schwinger tiefer Frequenz können nicht einfach wie solche hoher Frequenz an einem schwimmenden Ausleger angebracht werden, weil sie einerseits ein großes Gewicht und andererseits einen recht großen Strömungswiderstand bei der Bewegung durch das Wasser haben.
• Die Erfindung betrifft eine Echoloteinrichtung mit einem Schwimmkörper, der einen gerichteten Wasserschall-Sender-Empfänger insbesondere tiefer Frequenz trägt, und zeichnet sich dadurch aus, daß bei Verwendung eines reflektierenden Schalltrichters mit einem eingebauten Schwinger, insbesondere mit einem Ringschwinger, der Trichter Teil der Schwimmkörperwandung ist.
• Es ist bereits bekannt, einen Schwinger zusammen mit einem Trichter in einen Schwimmkörper einzubauen, jedoch ist der Trichter hier ein Einbauteil des Schwimmkörpers und kein Bestandteil seiner Wandung. Außerdem ist der Schwinger bei der bekannten Anordnung im Hals des Trichters eingebaut, so daß der Trichter nicht als Reflektor wirkt. Als Reflektor kann der Trichter nur dann wirken, wenn die Schallquelle von der Ebene der Austrittsöffnung einen Ab- stand hat, der kleiner ist als die Höhe des Trichterkegels.
• Fig. 3 zeigt als Beispiel eine Ausführungsform. In der Achse eines mit Luftwandung versehenen Trichters 1 ist ein Ringschwinger 2, abgestimmt auf eine Frequenz kleiner als 15 kHz, eingebaut. Dieser Trichter bildet eine Wandung des Schwimmkörpers 3 und hat Rohre 4, die dicht in den Schwinunkörper eingeschweißt sind und die zum Entweichen sich im Trichter sammelnder Luft dienen. Der Trichter kann mit einem schalldurchlässigen Blech 5, das einen Kranz von Bohrungen zum Eindringen des Seewassers aufweist, abgeschlossen sein. Ein solcher schwimmfähiger, großflächiger Strahler tiefer Frequenz läßt sich seitlich an der Bordwand eines Meßschiffes schleppen und ist mit dem Registrierapparat für Bodenuntersuchungen verbunden. Versieht man den Auftriebskörper unten mit mehreren öffnungen 7 und 8 und an der Oberseite mit einem Stutzen 6, so läßt sich über den Stutzen 6 Preßluft in den Körper blasen, der ein gesteuertes Absinken des großflächigeil Schallstrahlers bis in Bodennähe ermöglicht. Auch kann für leistungsstarke Echolotung im Meeresboden dieser Körper direkt auf den Boden gesetzt werden. Dies wird aber normalerweise nicht Anwendung finden, insbesondere wenn die Wassertiefen etwa 50 m betragen. Der Schwimmkörper mit Schallstrahler nach der Erfindung braucht nicht rund zu sein, sondern kann eine ovale oder schiffchenähnliche Form entsprechend Fig. 4 a besitzen, damit er an einem Ausleger für Profil- und Flächenlote befestigt werden kann. Viele derartige Schwimmkörper mit eingebautem Strahler bilden so einen schwimmenden oder auch durch Fluten absenkbaren Ausleger (Fig. 4), der durch die gerichtete akustische Echolotung mit sehr tiefer Frequenz bessere Registrierungen der Bodenschichtungen ermöglicht als die übhchen Echolote, die höhere Ultraschallfrequenzen verwenden. Derartige Ausleger können seitlich an einem Meßschiff ausgefahren oder vom Meßschiff geschoben oder gezogen werden. Der Einbau der Ringschwimmer in Schwinmikörpern mit Trichtern hat auch noch den Vorteil, daß mehrere verschiedene Frequenzen gleichzeitig im gleichen Trichter untergebracht a werden können, z. B. eine höhere Ultraschallfrequenz in der Nähe des Trichterbodens und die tiefe Frequenz mehr zur Trichteröffnung. Es lassen sich auf diese Weise auf gleichem Raum mehrere ganz verschiedene Frequenzen gleicher Richtwirkung vereinen, was bei Echoloten Bedeutung hat, die wahlweise oder gleichzeitig verschiedene Frequenzen zur Fischortung, zur Vermessung und Bodenuntersuchung zur Anwendung bringen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE-1. Echoloteinrichtung mit einem Schwimmkörper, der einen gerichteten Wasserschall-Sender-Empfänger insbesondere tiefer Frequenz trägt, dadurch gekennzeichne4 daß bei Verwendung eines reflektierenden Schalltrichters mit einem eingebauten Schwinger, insbesondere mit einem Ringschwinger, der Trichter Teil der Schwimmkörperwandung ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit Zwischenraum zwischen Trichterboden und Oberfläche des Schwinunkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß vom Trichterboden bis zur Oberfläche ein oder mehrere Rohre geführt sind. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise vertikal nach unten strahlende Trichter an seiner öffnung mit einem schalldurchlässigen Blech oder einer Kunststoffplatte abgedeckt ist, in der sich Löcher für das Eindringen des Wassers befinden. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinimkörper eine runde, ovale, schiffchenähnliche oder stromlinienförmige Form mit oder ohne Ruderblatt aufweist. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Antriebskörper bildende Teil des Schwimmkörpers im unteren Bereich mit Wassereintritts- bzw. -austrittsöffnungen und im oberen Bereich mit einer öffnung für den Luftaustritt bzw. den Anschluß von Preßluft versehen ist. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5 mit Ringschwinger, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Achse des Schalltrichters mehrere Ringschwinger verschiedener Frequenz befinden, die wahlweise oder gleichzeitig zur Echolotung benutzbar sind, und daß die Schwinger höherer Frequenz in der Nähe des Trichterbodens und die tiefer Frequenz in Richtung der Trichteröffnung so angebracht sind, daß sich für beide Frequenzen ähnliche, Richtkennlinien ergeben. 7. Einrichtung nach Ansprach 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für eine kardanische Aufhängung des Schwinimkörpers der Rand der Trichteröffnung mit Blei oder einem sonstigen schweren Material versehen ist, das dem Schwimmkörper eine große Stabilität in senkrechter Lage gibt. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einbau des SchallstraWers in einen stromlinienförmigen oder schiffehenähnlichen Körper dieser einen genügend schweren Kiel aufweist, der im Durchmesser des Trichters unterbrochen ist. 9. Anordnung von Einrichtungen nach Anspruch 1 bis 8 für Bodenuntersuchungen größerer Ausdehnung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schwimmkörpern in Abständen an einem Träger aufgereiht ist, der vom Meßschiff geschoben oder geschleppt wird oder einen Ausleger des Meßschiffes darstellt oder zwischen zwei für die Fortbewegung benutzbaren angetriebenen Booten gezogen wird. In Betracht gezogene, Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1681272; französische Patentschrift Nr. 829 920; USA.-Patentschrift Nr. 2 418 846.