DE1283129B - Echolotgeraet - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIs

Deutsche KL: 74 d - 6/15

P 12 83 129.7-35 (S 94214)

17. November 1964

14. November 1968

Die Erfindung bezieht sich auf Echolotgeräte für Unterwasserschall mit einer Signalspeichervorrichtung für aus einem Bereich in der Nähe des Meeresgrundes empfangene Echos und einer in Abhängigkeit von den Meeresgrundechos ausgelösten Auf-Zeichnungsvorrichtung zur Wiedergabe der gespeicherten Signale.

Bei bekannten Echolotgeräten dieser Gattung ist die Speichervorrichtung, ζ. Β. eine Magnettrommel, im wesentlichen eine zyklisch betätigte Vorrichtung insofern, als die Perioden der Speicherung und Wiedergabe zu festgesetzten, unveränderlichen Zeitpunkten in einem wiederkehrenden Zyklus stattfinden. Unter diesen Umständen ist es notwendig, die Betätigung der Aufzeichnungsvorrichtung zur Wiedergabeperiode in einem festgelegten Zyklus zu synchronisieren. Es hat sich dabei herausgestellt, daß — dadurch eine übermäßige Kompliziertheit hervorgerufen wird, wenn eine permanente Aufzeichnung der Echosignale an Stelle einer Kathodenstrahlrohr- so wiedergabe vorgesehen werden soll. Insbesondere dann, wenn ein Papier-Aufzeichner mit einem sich bewegenden Schreibstift verwendet würde, würde sich die Forderung, die Bewegung des Schreibstiftes mit dem Zyklus der Speichervorrichtung zu synchronisieren, als äußerst schwierig herausstellen, um einen zufriedenstellenden Betrieb zu gewährleisten, da sie eine Unterbrechung der Bewegung des Schreibstiftes und ein Wiederanlaufen der Bewegung mit Präzision bedingt, wenn die Speichervorrichtung in die festgesetzte Wiedergabeperiode eintritt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Echolotgerät der genannten Gattung zu schaffen, durch welches die obigen Schwierigkeiten auf einfache Weise überwunden werden können.

Erfindungsgemäß ist ein Echolotgerät der genannten Gattung dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Speicherung von Echosignalen bekannte elektronische Ladungsspeicherröhre als Speichervorrichtung verwendet wird, daß ein erster Steuerkreis den Elektronenstrahl der Röhre während der Wiedergabe der gespeicherten Signale mit einer geringeren Geschwindigkeit als während deren Speicherung ablenkt, daß die Aufzeichnungsvorrichtung ein an sich bekanntes ?n Registriergerät mit einem sich mit gleichmäßiger Ge- ^ schwindigkeit in regelmäßiger Folge über die -¹ Schreibfläche bewegenden Schreibstift ist, und daß O ein zweiter Steuerkreis nach Emfang des Meeresgrundechos das Speichern von Echosignalen durch ^ die Röhre in Vorbereitung ihrer Wiedergabe wäh-™* rend des nachfolgenden Schreibvorganges beendet. η Bei dem erfindungsgemäßen Gerät bringt die Ver-Echolotgerät

Anmelder:

S. Smith & Sons (England) Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

5900 Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:

Peter Roy Hopkin,

Hadleigh, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 19. November 1963 (45 590)

wendung der Ladungsspeicherröhre, die für die Speicherung von Echosignalen bei Radaranlagen bereits bekannt ist, die Möglichkeit mit sich, die Speichervorrichtung leicht mit dem Aufzeichner zu synchronisieren, da die Ladungsspeicherröhre nach Wunsch und fast augenblicklich zwischen der Speicherung und der Wiedergabe der Signale geschaltet werden kann. Es ist ersichtlich einfacher, die elektronische Ladungsspeicherröhre mit einem mechanisch betätigten Registriergerät zu synchronisieren als eine mechanische Bewegung mit einem wiederkehrenden Zeitzyklus zu synchronisieren, wie es bei bekannten Echolotgeräten erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung schafft demgemäß bei Verwendung einer Ladungsspeicherröhre als Speichervorrichtung die Möglichkeit, einen einfachen Papier-Aufzeichner als Registriergerät zu verwenden, bei welchem ein Schreibstift, beispielsweise durch ein Endlosband getragen, sich kontinuierlich bewegt, um eine Papierkarte wiederholt in regelmäßiger Folge zu überqueren, wobei die Ladungsspeicherröhre geschaltet wird, um jedesmal dann gespeicherte Signale wiederzugeben, wenn der Schreibstift mit der Papierkarte in Wirkverbindung kommt. Darüber hinaus ist das Gerät ohne weiteres in der Lage, die Speicherung der Echosignale mit dem Empfang der Meeresgrundechos zu synchronisieren, wobei eine Veränderung der Verzögerung, die zwischen dem Empfang jedes Meeresgrundechos und dem Einleiten der Speicherung verwendet wird, einen einfachen Weg für die Einregelung des durch den Papier-Aufzeichner abgedeckten Bereiches bietet.

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Der Umstand, daß der Elektronenstrahl der ist. Der Amplitudenbegrenzer 25 weist Mittel auf,

Ladungsspeicherröhre mit einer geringeren Ge- durch die verhindert wird, daß er durch das Sende-

schwindigkeit während der Wiedergabe als während signale oder durch ein sekundäres Meeresgrund-

der Speicherung abgelenkt wird, bringt eine gedehnte echo (d. h. ein Echo, welches von der Meeresober-Aufzeichnung mit sich. Die Geschwindigkeiten des 5 fläche zurück zum Meeresgrund und von diesem

Speicherns und des Wiedergebens können leicht ver- zum Wandler 21 reflektiert wird) betätigt wird. Diese

ändert werden, und dies gestattet eine einfache Ver- Mittel sind in der britischen Patentschrift 785 001

änderung des erzielten Ausmaßes der Dehnung. und in der Druckschrift »J. Brit. I.R.E.«, Vol. 25,

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der sie bei- Nr. 1, Seite 78, beschrieben. Der Wellenzug b wird spielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläu- io einer monostabilen Schaltung 26 zugeführt, welche

tert, und zwar zeigt ein Spannungssignal (Wellenzug c) erzeugt, das ein

Fig. 1 ein Schaltbild des Echolotgerätes, während negativer Impuls mit einer Länge von ungefähr 25 m/s

F i g. 2 die Wellenzüge darstellt, die an den ver- weniger als die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden

schiedenen Punkten der Schaltung auftreten. Sendungen von Impulsen -ist. Der Wellenzug c wird

Das erfindungsgemäße Echolotgerät weist ein Re- i5 einem Signalerzeuger 27 zugeführt, welcher durch

gistriergerät auf, in dem ein Paar Papierzuführrollen die ansteigende Flanke des Wellenzugs c getriggert

oder -walzen 1 eine Schreibfläche 3 von einer Rolle 2 wird. Der Signalerzeuger 27 erzeugt ein negatives

über eine Walze 4 und eine geerdete Druckrolle S Potential (Wellenform Ii), welches an die Kathode

abzieht. Ein Arm 6, der auf einer Welle 7 sitzt, wel- der Röhre 23 gegeben wird, wodurch Signale auf den

ehe mit konstanter Geschwindigkeit von einem nicht 20 Schirm 28 geschrieben und von diesem abgelesen

gezeigten Motor angetrieben wird, trägt einen werden können.

Schreibstift 8, welcher auf die Schreibfläche 3 auf- Der Signalerzeuger 27 erzeugt, wenn er von dem setzt, die während eines Teils ihres kreisförmigen Wellenzug c getriggert wird, ein Spannungssignal Weges auf der Druckwalze 5 ruht. Signale können (Wellenzug g), welches ein linear abfallendes Potendem Schreibstifte über einen Schleifring9, der auf 25 tial ist und den Ablenkplatten29 der Röhre23 zuder Welle 7 sitzt, und eine mit diesem zusammenwir- geführt wird. Der Elektronenstrahl der Röhre 23 kende Bürste 10 zugeführt werden. Wenn dem wird durch den Wellenzug g so abgelenkt, daß die Schreibstift 8 ein Signal übermittelt wird, fließt ein empfangenen Echosignale α in Form eines Ladungs-Strom durch die Schreibfläche 3 zur Druckrolle 5, Speichermusters auf den Schirm 28 geschrieben werwodurch die Schreibfläche 3 markiert wird. Die 30 den können.

Welle 7 trägt einen nicht gezeigten Nocken, welcher Die empfangenen Echosignale α werden außerdem mit einem Kontaktpaar, das ebenfalls nicht darge- einem Steigungs/Amplituden-Tor 30 zugeführt, das stellt ist, zusammenarbeitet, welches seinerseits eine die in der britischen Patentschrift 878111 beschrie-Sende-Empfangsvorrichtung 20 steuert. Wenn die bene Bauweise hat und einen schmalen Impuls bei Kontakte betätigt werden, erzeugt die Sende-Emp- 35 jedem Meeresgrundechosignal (Wellenzug/) erzeugt, fangsvorrichtung 20 einen Impuls von akustischer Der Wellenzug / wird dem Signalerzeuger 27 zuge- oder Ultraschallenergie, welcher von einem Sende- führt, wodurch das negative Potential des Wellen-Empfangs-Wandler 21 ausgesendet wird. Echosignale, zugs h beendet und wodurch verhindert wird, daß das die von dem Wandler 21 empfangen werden, werden Potential des Wellenzugs g noch weiter abfällt. Der durch die Sende-Empfangsvorrichtung 20 verstärkt, 4° Signalerzeuger 27 wird auch getriggert, wenn ein um einen Wellenzug α (Fig. 2) zu ergeben, worin A Kontaktpaar 31, welches mit einem Nocken 32 auf dem gesendeten Impuls, B einem Fisch-Echosignal der Welle 7 zusammenarbeitet, geschlossen wird. Die und C dem Meeresgrund-Echosignal entspricht. Kontakte 31 werden durch den Nocken 32 jedesmal

Die empfangenen Signale werden einem Gleich- dann geschlossen, wenn der Schreibstift 8 mit der richter und Verstärker 22 zugeführt, welcher ein 45 Schreibfläche 3 in Wirkverbindung gebracht wird. Spannungssignal (Wellenzug d) erzeugt, das einer Wenn der Signalerzeuger 27 in dieser Weise getrigelektronischen Ladungsspeicherröhre 23 zugeführt gert wird, dann ergibt sich ein Anstieg des Wellenwird, wo sie auf einen Schirm 28 geschrieben wer- zugs g und ein Abfallen des Wellenzugs h auf einen den. Ein Ablese/Schreibe-Umschalter 24 wird durch negativen Wert. Durch das negative Potential des ein nicht gezeigtes Paar von Kontakten gesteuert, die 5° Wellenzugs h, welches der Kathode der Röhre 23 zuvon einem nicht gezeigten, auf der Welle 7 sitzenden geführt wird, wird diese in Betrieb gesetzt, während Nocken betätigt werden, und liefert an Elektroden der Schreibstift 8 an der Schreibfläche 3 angreift und der Röhre 23 Signale, damit sie elektrische Signale der Wellenzug g nunmehr ein linear ansteigendes speichern oder wiedergeben kann, wobei die Signal- Potential aufweist, welches den Ablenkplatten 29 der speicherung mit »Schreiben« und die Signalwieder- 55 Röhre 23 übermittelt wird. Dieses ansteigende Potengabe mit »Ablesen« bezeichnet wird. Die Anordnung tial lenkt den Strahl in der Richtung ab, die der Richist so getroffen, daß der Ablese/Schreibe-Umschalter tung entgegengesetzt ist, wenn der Wellenzug g ein 24 die Röhre 23 in die Ablese-Betriebsweise um- linear abfallendes Potential hat. Die Signale an dem schaltet, unmittelbar bevor der Schreibstift 8 auf der Schirm 28 werden durch einen Ableseverstärker 33 Schreibfläche 3 aufsetzt, und die Röhre 23 in die 6° abgelesen und der Bürste 10 zugeführt (Wellenzug i). Schreibe-Betriebsweise umschaltet, unmittelbar nach- Das Potential des Wellenzugs g steigt an, bis es seidem der Schreibstift 8 wieder von der Schreibfläche 3 nen Grundwert erreicht, wo das Potential des WeI-abhebt. Die empfangenen Signale werden außerdem lenzugs h unmittelbar auf seinen Grundwert gebracht einem Amplitudenbegrenzertor 25 zugeführt, welches wird.

nur auf Echosignale über einem vorbestimmten 6g Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise des

Niveau anspricht und nur von dem Meeresgrund- erfindungsgemäßen Echolotgerätes: Jedes Meeres-

Echosignal C betätigt wird, um ein Spannungssignal grundsignal wird von dem Amplitudenbegrenzertor

(Wellenzug b) zu erzeugen, das ein negativer Impuls 25 ausgewählt und dazu verwendet, die monostabile

Schaltung 26 zu triggern bzw. auszulösen. Der Ausgangswellenzug der monostabilen Schaltung 26 triggert den Signalerzeuger 27, welcher die Spannungssignale der Wellenzüge g und h erzeugt, die den Elektronenstrahl der Röhre 23 ablenken bzw. die Röhre 23 außer Betrieb setzen. Die Echosignale (die von der Sendung von Energie herrühren, die folgt, nachdem das Meeresgrundechosignal erzeugt worden ist, welches von dem Amplitudenbegrenzer 25 ausgewählt wird) werden auf den Schirm 28 während der Zeitspanne, wo der Strahl abgelenkt wird, geschrieben, bis das Meeresgrundechosignal empfangen wird. Durch den Empfang dieses Meeresgrund-Echosignals wird der Begrenzer 30 getriggert, der seinerseits den Signalerzeuger 27 triggert. Der Elektronenstrahl bleibt konstant, wobei ein schmales Signal auf dem Schirm 28 das Meeresgrund-Echosignal darstellt (Wellenzug e). Wenn der Nocken 32 die Kontakte 31 schließt, wird der Signalerzeuger 27 wieder getriggert, was dazu führt, daß der Elektronenstrahl in ent- ao gegengesetzter Richtung abgelenkt wird und die Signale, welche in dem Schirm 18 gespeichert sind, abgelesen und dem Schreibstift 8 über den Verstärker 33 und die Bürste 10 übermittelt werden. Das erste der Schreibfläche 3 übermittelte Signal ist das as Meeresgrund-Echosignal, worauf ein Signal B folgt (Wellenzug /), welches das Fisch-Echosignal B ist, das in dem Wellenzug α gezeigt ist.

Die Schreibfläche 3 wird mit einer schmalen schwarzen Linie 34 markiert, welche den Meeresgrand (gemäß der britischen Patentschrift 865 111) darstellt, sowie mit verschiedenen Markierungen 35, die Fische darstellen. Die Echosignale aus dem Bereich nahe dem Meeresgrund werden aufgezeichnet, und die Signale können aus der Röhre 23 z. B. fünfzehnmal langsamer als die Geschwindigkeit, mit der sie auf den Schirm 28 geschrieben worden sind, abgelesen werden, was eine gedehnte Aufzeichnung bedeutet. Eine Linie 36 deutet die obere Grenze des Bereiches an. Die Stellung der Kontakte, die die Sende-Empfangsvorrichtung 20 betätigen, ist so einstellbar, daß die Ladungsspeicherröhre sich ungeachtet der Wassertiefe in der Schreibe-Betriebsweise befinden kann, wenn das Meeresgrundechosignal ankommt. Der Bereich, aus welchem Echosignale auf den Schirm 28 geschrieben werden, kann somit geändert werden.

Bei dem beschriebenen Gerät werden die Signale auf der Schreibfläche 3 umgekehrt zu derjenigen Richtung aufgezeichnet, in der sie empfangen wurden. Bei einer Abänderungsform, wo der Begrenzer 30 ein Signal erzeugt, hört das Potential des Wellenzugs g nicht nur zu fallen auf, sondern wird rasch über ein feststehendes Potential verstärkt, wodurch der Strahl um eine feststehende Länge zurück abgelenkt wird.

Wenn die Kontakte 31 in Betrieb sind, hat die Wellenform g ein abfallendes Potential, und die Signale werden aus der Röhre 23 in der gleichen Reihenfolge, wie sie eingeschrieben worden sind, herausgelesen. Die Fisch-Markierungen 35 werden daher vor der Linie 34 aufgezeichnet. Nachdem die Signale auf der Schreibfläche 3 aufgezeichnet worden sind, wird das Potential des Wellenzugs g für den nächsten Satz Echosignale wieder auf seinen Grundwert gebracht.

Fig. 2 zeigt in gestrichelten Linien, wie sich die Wellenzüge unterscheiden, wenn sich die Tiefe des Meerwassers ändert.

Bei dem beschriebenen Gerät wird eine Ladungsspeicherröhre mit elektrostatischer Ablenkung verwendet. Es kann aber auch zweckmäßig eine Ladungsspeicherröhre mit elektromagnetischer Ablenkung verwendet werden. Außerdem kann auch eine gewöhnliche Kathodenstrahlröhre als Ladungsspeicherröhre verwendet werden, wie sie in Kapitel 21 des Buches »Waveform«, Vol. 19, der bei McGraw Hill verlegten MIT-Serie beschrieben ist. Weiterhin kann eine Ladungsspeicherröhre verwendet werden, bei der der Strahl ablenkmoduliert wird, anstatt einer solchen, bei der der Strahl intensitätsmoduliert wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Echolotgerät für Unterwasserschall mit einer Signalspeichervorrichtung für aus einem Bereich in der Nähe des Meeresgrundes empfangene Echos und einer in Abhängigkeit von den Meeresgrundechos ausgelösten Aufzeichnungsvorrichtung zur Wiedergabe der gespeicherten Signale, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Speicherung von Echosignalen bekannte elektronische Ladungsspeicherröhre (23) als Speichervorrichtung verwendet wird, daß ein erster Steuerkreis (24 bis 27) den Elektronenstrahl der Röhre (23) während der Wiedergabe der gespeicherten Signale mit einer geringeren Geschwindigkeit als während deren Speicherung ablenkt, daß die Aufzeichnungsvorrichtung ein an sich bekanntes Registriergerät mit einem sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in regelmäßiger Folge über die Schreibfläche (3) bewegenden Schreibstift (8) ist, und daß ein zweiter Steuerkreis (30) nach Empfang des Meeresgrundechos das Speichern von Echosignalen durch die Röhre (23) in Vorbereitung ihrer Wiedergabe während des nachfolgenden Schreibvorganges beendet.

2. Echolotgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerkreis (24 bis 27) bei Empfang des Meeresgrundechos das Speichern von Echosignalen durch die Ladungsspeicherröhre (23) nach einer vorbestimmten Verzögerungsperiode einleitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 785 001;
»NTZ« 1962, Heft 6, S. 279 bis 287.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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