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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilen,
insbesondere von Wasserstraßen, durch akustische Echolotung mit vielen, quer zur
Fahrtrichtung eines Meßfahrzeugs über eine breite Front im Abstand voneinander angeordneten
Schallschwingern (Basis), die, z. B. mittels eines rotierenden Sendeimpulsgebers,
mit Echolotserien über die ganze Breite in ununterbrochener Folge mit Speicherung
von den Lotentfernungen entsprechenden Spannungswerten in Speicherkondensatoren
und mit Aufzeichnung der Lotentfernung mit Hilfe mindestens eines Schreibgriffels
auf einer entsprechend der Fahrtbewegung des Meßfahrzeugs bewegten Schreibfläche
in Form von entsprechend der Lotentfernung unterschiedlichen Schwärzungsgraden arbeitet.
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Für die Wasserstraßenvermessung ist es wichtig, mit einer möglichst
ununterbrochenen Abtastung des Gewässerbodens zu arbeiten und deshalb die Echoloteinrichtung
mit Echolotserien über die ganze Basis in ununterbrochener Folge zu betreiben. Dabei
ergibt sich das Problem, wie diese in schneller Folge anfallenden Meßwerte in einer
für die Auswertung zweckmäßigen Weise mit nicht zu großem Aufwande durch Aufzeichnung
festgehalten werden können. Ein Echolotschreiber üblicher Bauart vermag die in schneller
Folge anfallenden Meßwerte nicht ausreichend schnell zu registrieren.
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Eine bekannte Vorrichtung zur Aufzeichnung von in schneller Folge
über eine ganze Basis durchgeführten Messungen arbeitet mit einer sehr aufwendigen
Schreibeinrichtung, die außerdem wegen des Vorhandenseins einer Vielzahl von Schreibgriffeln
besonders störanfällig ist und leicht zu ungleichmäßiger Aufzeichnung führt. Auch
eine Vorrichtung unter Verwendung von Speichern ist bekannt, die im Rhythmus der
Echolotfolge umgespeichert werden kann. Dadurch fällt allerdings eine Datenmenge
an, die wesentlich größer ist, als zu einer Aufzeichnung von Querprofilen erforderlich
ist.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, diese Daten, die Meßwerte der
ununterbrochenen Echolotserie, periodisch zu speichern, abzutasten und durch einen
Schreibgriffel auf einer Schreibfläche kartographisch in verschiedenen Schwärzungsgraden
zu registrieren.
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Es wäre aber wünschenswert, beispielsweise zur weiteren Interpretation
der genannten flächenhaften, kartographischen Darstellung, auch eine Zwei-Koordinaten-Aufzeichnung
des Querprofils in Liniendarstellung zur Verfügung zu haben. Der rasche Datenanfall
führt aber außer dem schon genannten Problem einer funktionstüchtigen Schreibeinrichtung
zu der Schwierigkeit, daß eine Zwei-Koordinaten-Darstellung zu enormem Papierverbrauch
führt und daß sie außerdem wegen des großen Anfalls von Registrierkurven eine Beobachtung
und Auswertung erschweren würde. Ein weiteres Problem ist die Ortsveränderung des
die Basis tragenden Meßfahrzeugs innerhalb der Zeitspanne, die zwischen Aussenden
und Empfangen der Meßimpulse und Aufzeichnen der Meßwerte der gesamten Basis verstreicht.
Man könnte daran denken, die Basis in einem Winkel proportional zur Fahrtgeschwindigkeit
des Meßfahrzeugs voraus, an Stelle querab, auszulegen. Ein solches Verfahren hätte
aber wesentliche bauliche Nachteile und wäre auch betrieblich kaum praktikabel.
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Der Lösung der beschriebenen Aufgabe liegt der
Gedanke zugrunde, daß
es zur Zwei-Koordinaten-Aufzeichnung von Querprofilen, insbesondere bei Anwendungen
in Verbindung mit der vorgeschlagenen kartographischen, flächenhaften Aufzeichnung,
genügt, von Zeit zu Zeit eine Serie von Echolotungen über das gesamte Querprofil
herauszugreifen und in Liniendarstellung zu registrieren. Dieser Lösungsweg wird
bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch verwirklicht,
daß den Schallschwingern der Basis zwei Gruppen von Speicherkondensatoren zugeordnet
sind, und zwar eine erste Gruppe von Schallschwingern, in welcher alle den Lotentfernungen
entsprechenden Meßwerte der ununterbrochenen Echolotserienfolge im Takt der Meßfolge
periodisch gespeichert, abgetastet, auf einer ersten Schreibfläche mittels eines
ersten Schreibgriffels aufgezeichnet und im Speicher wieder gelöscht werden, und
eine zweite Gruppe von Speicherkondensatoren, in welcher jeweils nur eine von vielen
der ununterbrochen aufeinanderfolgenden Echolotserien gespeichert, abgetastet, auf
einer zweiten Schreibfläche mittels eines zweiten Schreibgriffels aufgezeichnet
und wieder gelöscht wird, und daß der während der Abtastung der zweiten Gruppe von
Speicherkondensatoren ununterbrochen schreibende zweite Schreibgriffel in zwei Koordinaten
abgelenkt wird, und zwar während der ganzen Dauer der Abtastung mit gleichförmiger
Geschwindigkeit über eine die Basisausdehnung repräsentierende Strecke und gleichzeitig
senkrecht dazu entsprechend der Spannung des jeweils abgetasteten Speicherkondensators.
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Durch diese Kombination von zwei Speicher-, Abtast- und Aufzeichnungsvorrichtungen
werden die empfindlichen Nachteile bisher bekannter Querprofil-Registriereinrichtungen
überwunden, bei denen sich das Meßfahrzeug entweder nicht kontinuierlich fortbewegen
konnte oder die Fahrtgeschwindigkeit des Meßfahrzeugs den Verlauf eines versetzt
ausgemessenen Querprofils bestimmte. Statt dessen werden nun die laufend anfallenden
Meßwerte laufend registriert, während eine ausgewählte Serie gleichzeitig, also
querab zum Meßfahrzeug aufgenommener einzelner Meßwerte, besonders abgespeichert,
über Abtaster der Reihe nach abgefragt und in der Liniendarstellung einerZwei-Koordinaten-Aufzeichnung
aufgeschrieben wird. Nachdem derLinienzug eines Querprofils ausgeschrieben ist,
kann in diese Gruppe von Speicherkondensatoren die Meßwertserie eines weiteren Querprofiles
eingespeichert und ebenso ausgeschrieben werden. So können auf einfache Weise zur
detaillierteren Interpretation der kartographischen, flächenhaften Darstellung bei
geringem Papierverbrauch und ohne Zeitverlust einzelne Lotserien zur Liniendarstellung
eines besonders interessierenden Querprofils herausgegriffen werden. Trotz der ursprünglich
in schneller Folge anfallenden Meßwerte genügt für die Zwei-Koordinaten-Aufzeichnung
eine einfache Schreibeinrichtung mit nur einem einzigen Schreibgriffel, wodurch
diese Einrichtung nicht nur störunanfällig ist, sondern auch eine gleichmäßige Aufzeichnung
für alle Meßstellen der Basis gewährleistet wird. Diese bedeutende Vereinfachung
der gesamten Registriereinrichtung wurde durch die Erkenntnis ermöglicht, daß bei
der Arbeitsweise der gekennzeichneten kombinierten Vorrichtung die Pausen zwischen
dem Aufzeichnen zweier benachbarter Querprofile in Zwei-Koordinaten-Darstellung
keinen wesentlichen Verlust an Informationen bedeuten. In der Praxis wird man
ohnehin
nicht den kürzest möglichen Zeitabstand zwischen der Aufzeichnung zweier diskreter
Querprofile in Zwei-Koordinaten-Darstellung ausnutzen, da die Möglichkeit gegeben
ist, während der Beobachtung des entstehenden flächenhaften Bildes der kartographischen
Aufzeichnung nach Bedarf augenblicklich einzelne momentane Querprofile in die zweite
Gruppe von Speicherkondensatoren einzuspeichern und in Zwei-Koordinaten-Darstellung
ausschreiben zu lassen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Es zeigt F i g. 1 a das Blockschaltbild der an die Basis angeschlossenen Abtaster
und Speicherkondensatoren für kartographische, flächenhafte Registrierung in verschiedenen
Schwärzungsgraden, Fig. lb ein Schaltbild für die Speicherung zur Aufzeichnung von
einzelnen Querprofilen in Zwei-Koordinaten-Darstellung, F i g. 2 ein Schaltbild
des Kippspannungsgenerators zur Erzeugung kontinuierlich tiefenabhängiger Schreibspannungen.
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Die dargestellte Vorrichtung dient zur Aufzeichnung von nach der
Echomethode gemessenen Wassertiefen. Sie besteht im wesentlichen aus einer geraden,
quer zur Fahrtrichtung eines Meßfahrzeugs angeordneten Gruppe von z. B. 41 Schwingern
1 bis 41, die nacheinander mit einem Impulsgenerator 42 verbunden werden und dabei
kurze Schallimpulse von z. B.
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30 kHz gegen den Grund der Wasserstraße gerichtet abstrahlen. Die
vom Grund zurückkehrenden Echos werden von denselben Schwingern 1 bis 41 empfangen,
und die Echoimpulse werden nach Verstärkung in einem Verstärker 43 benutzt, um zwei,
den Schwingern 1 bis 41 der Basis zugeordnete, Gruppen von Speicherkondensatoren,
eine erste Gruppe umfassend die Speicherkondensatoren 1 a bis 41 a, 1 b bis 41 b,
und eine zweite Gruppe, umfassend die Speicherkondensatoren 1 c bis 41 c, auf Spannungen
aufzuladen, welche den Laufzeiten der Impulse und damit der Wassertiefe unter den
Schwingern 1 bis 41 entsprechen.
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Wie in dem eingangs erwähnten älteren Vorschlag dient die erste Gruppe,
umfassend die Speicherkondensatoren 1 a bis 41 a und 1 b bis 41 b, einer kartographischen,
flächenhaften Aufzeichnung der Wassertiefen mit unterschiedlichen Schwärzungsgraden
auf einer als Doppelschreibstreifen ausgeführten ersten Schreibfläche 44 a, 44 b.
Als Doppelschreibstreifen dient ein Registrierpapier mit elektrisch empfindlicher
Schicht, welche bei Stromdurchgang von einem darauf bewegten ersten Schreibgriffel
46 eine dem über letzteren fließenden Strom entsprechende Schwärzung erfährt. Die
Schwärzungsgrade auf dem Registrierpapier geben die gemessenen Tiefen unter den
Schwingern 1 bis 41, die in an sich bekannter Weise an mit dem Meßfahrzeug verbundenen
Auslegern angebracht sind, an.
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Die Schwinger 1 bis 41 sind einzeln mit den Lamellen eines rotierenden
Umschalters 47 verbunden, die durch einen mit einer Geschwindigkeit von einem Umlauf
pro Sekunde umlaufenden Kontaktarm 48 mit dem Impulsgenerator 42 und dem Verstärker
43 verbunden werden. In die Leitung vom Umschalter 47 zum Impulsgenerator 42 und
Verstärker 43 ist eine Weiche 49 eingeschaltet, die in bekannter Weise den Simultanbetrieb
von Sender und Empfänger ermöglicht.
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Neben der bereits vorgeschlagenen Vorrichtung zur flächenhaften,
kartographischen Aufzeichnung gemessener Tiefen mittels unterschiedlicher Schwärzung
auf einer als Doppelschreibstreifen ausgeführten ersten Schreibfläche 44 a, 44 b,
wobei die in der genannten ersten Gruppe von Speicherkondensatoren 1 a bis 41 a,
1 b bis 41 b gespeicherten Meßwerte über einen rotierenden Umschalter 90 a nacheinander
auf einen Wechselstromgenerator 45 zur meßwertproportionalen Schreibstromerzeugung
und Aufzeichnung über den ersten Schreibgriffel 46 geschaltet werden, ist eine Vorrichtung
zur Aufzeichnung einzelner, ausgewählter Querprofile 104 vorgesehen. Die zugehörige
Schreibeinrichtung ist mit einem zweiten Schreibgriffel 105 versehen, der von einem
Band 106 getragen und verhältnismäßig langsam über eine durch einen Motor 107 bewegte
zweite Schreibfläche 108 hinwegbewegt wird. Die Auslenkung des Griffels erfolgt
in Abhängigkeit von der jeweiligen Spannung der gemessenen Tiefe. Diese Spannung
wird von der zweiten Gruppe Speicherkondensatoren 1 c bis 41 c geliefert, welche
in gleicher Weise wie die erste Gruppe, bestehend aus den Speicherkondensatoren
la bis 41 a und 1 b bis 41 b, den Schwingern 1 bis 41 zugeordnet ist und über einen,
synchron mit den rotierenden Umschaltern 76 a und 76 b für die Ansteuerung der ersten
Gruppe von Speicherkondensatoren 1 a bis 41a, b bis 41 b umlaufen, rotierenden Umschalter
76 c durch die ankommenden Echos aufgeladen wird.
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Diese Aufladung erfolgt in Abhängigkeit von der jeweiligen Tiefe unter
Zuhilfenahme eines Kippspannungsgenerators 109.
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Der in F i g. 2 dargestellte Kippspannungsgenerator 109 wird durch
einen bei Schallaussendung auf das Gitter der ersten Röhre 110 gegebenen Impuls
gestartet, so daß diese Röhre gesperrt wird. Die zweite Röhre 111 wird dadurch leitend
und eine dritte Röhre 112, die mit der Anode der zweiten Röhre 111 gekoppelt ist,
gesperrt. Dadurch wird das Potential der Anode dieser Röhre angehoben und eine Ausgangsröhre
113 geöffnet. Die Kathode dieser Röhre ist über einen Kondensatorll4 mit dem Gitter
der dritten Röhre 112 verbunden, so daß die Kathodenspannung der Ausgangsröhre 113
linear ansteigt. Diese Spannung wird über einen Gleichrichter 115 und eine Ausgangsleitung
116 auf den Kontaktarm 75 c gegeben.
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Da sich dieser Vorgang des Spannungsanstiegs ebensooft wiederholt
wie die Lotvorgänge, und andererseits der Kontaktarm 75 c sich von Lotperiode zu
Lotperiode von einer zur nächsten Lamelle bewegt, wird die zweite Gruppe von Speicherkondensatoren
1 c bis 41 c, ebensooft wie die erste Gruppe für die kartographische Aufzeichnung,
jeweils auf die am Ausgang des Kippspannungsgenerators 109 liegende Spannung aufgeladen.
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Die Spannung am Ausgang des Kippspannungsgenerators 109 steigt so
lange an, bis das Echo eintrifft. Der Echoimpuls wird über eine Leitung 117 auf
das Gitter der zweiten Röhre 111 gegeben. Dadurch wird diese zweite Röhre 111 gesperrt,
und der Ladevorgang des Kondensators 114 wird gestoppt.
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An der Ausgangsleitung 116 ist in F i g. 2 graphisch der Verlauf der
Kippspannung skizziert. Diese zweite Gruppe von Speicherkondensatoren 1 c bis 41
c wird nicht, wie die erste Gruppe, schnell, sondern wesentlich langsamer abgetastet,
beispielsweise einmal innerhalb von 20 sec. Diese Abtastung erfolgt über einen rotierenden
Umschalter 118 mit Kontaktarm 119, der
von einem Motor 120 angetrieben
wird. Der Motor 120 wird nach dem Drücken einer Taste 121 über eine Relaisschaltung
an Spannung gelegt, und zwar jeweils so lange, bis der Kontaktarm 119 einmal umgelaufen
ist. Dabei werden sämtliche der zweiten Gruppe zugehörigen Speicherkondensatoren
1 c bis 41c nacheinander abgetastet und ihre Spannungen mit dem zweiten Schreibgriffel
105 aufgezeichnet.
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Der Kontaktarm 75 c läuft zwar ständig um, jedoch werden die tiefenabhängigen
Ausgangsspannungen des Kippspannungsgenerators 109 ebenfalls nur nach Betätigung
der Taste 121 eines einzigen Umlaufs des Kontaktarms 75c auf die zweite Gruppe von
Kondensatoren 1 c bis 41 c geschaltet. Hierzu ist zwischen dem rotierenden Umschalter
76 c und dem Kippspannungsgenerator 109 ein Kontaktsatz 123 c eines Startrelais
123 eingeschaltet, dessen Stromkreis mit Hilfe eines von der Taste 121 eingeschalteten
Tastrelais 124 über. einen Kontaktsatzl24a geschaltet wird. In dem Stromkreis des
Startrelais 123 ist ferner ein Startkontakt 125 eingeschaltet, der auf der Welle
des rotierenden Umschalters 76 c angeordnet ist und bei Nulldurchgang oder bei Einschaltung
des Schwingers 1 geschlossen wird. Auf derselben Welle sitzt ein Stoppkontakt 126,
der nach Einschaltung des Schwingers 41 das Startrelais 123 kurzzeitig kurzschließt
und dadurch den Meßvorgang beendet.
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Durch das Startrelais 123 wird über einen Kontaktsatz 123 d ein Folgerelais
127 mit Kontaktsätzen 127 a, 127 b eingeschaltet. Durch Ansprechen dieses Folgerelais
127 wird über den Kontaktsatz 127 b der Stromkreis des Motors 107 für den Transport
der zweiten Schreibfläche 108 und der Motor 120 für den rotierenden Umschalter 118
eingeschaltet. Durch den Kontaktsatz 127 a werden bei eingeschaltetem Folgerelais
127 ein Haltestromkreis für das Relais und im Ruhestand ein Stromkreis mit Widerstand
128 zur Entladung der zweiten Gruppe der Speicherkondensatoren 1 c bis 41 c, nach
einmaligem Durchlauf ihrer Reihenfolge, eingeschaltet.
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Durch den Kontaktsatz 124 a wird nach Betätigung des Tastrelais 124
durch Drücken der Taste 121 der Stromkreis des Startrelais 123 eingeschaltet und
im Ruhestand, d. h. nach Abfallen des Tastrelais 124, der Stromkreis des Stoppkontakts
126 über den Kontaktsatz 123 b geschlossen. Damit wird das Startrelais 123 kurzgeschlossen,
und es fällt wieder ab.
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Der Kontaktsatz 124 b des Tastrelais 124 dient zum Einschalten eines
Haltestromkreises für das Tastrelais 124 über den Kontaktsatz 123 a und einen Widerstand
129. Nachdem das Startrelais 123 angesprochen hat, wird der Haltestromkreis durch
den Kontaktsatz 123 a unterbrochen und dadurch das Tastrelais 124 zum Abfallen gebracht.
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Durch den Kontaktsatz 123 d wird am Ende der Aufzeichnung durch einen
mit dem rotierenden Umschalter 118 umlaufenden Kurzschlußkontakt 137 das Folgerelais
127 kurzgeschlossen und zum Abfallen gebracht, weil das Startrelais 123, wie schon
erwähnt, abgefallen ist. Mit dem Abfallen des Folgerelais 127 werden die Motoren
107 und 120 stromlos.
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Die Aufzeichnung der Querprofile 104 auf der zweiten Schreibfläche
108 erfolgt, wie schon oben angedeutet, durch Ablenkungen in zwei Koordinaten, nämlich
durch eine erste Ablenkung durch den Motor 107 entsprechend der Ausdehnung der Schwingerbasis
und eine dazu senkrechte Ablenkung des zweiten Schreibgriffels 105 entsprechend
den Span-
nungen an der zweiten Gruppe von Speicherkondensatoren 1 c bis 41 c, die
über den rotierenden Umschalterll8 abgetastet und auf eine Brückenschaltung mit
Nullmotor 130 gegeben werden. Die Brückenschaltung besteht aus zwei Röhren 131,
132, zwei Widerständen 133, 134 und einem Ausgleichspotentiometer 135 sowie einem
im Brückenzweig liegenden Relais 136 mit dem Relaiskontakt 136 a, der bei abgeglichener
Brücke in Nullstellung liegt und bei Abweichung zur einen oder anderen Seite den
Nullmotor 130 im Rechts- oder Linksgang einschaltet.
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Dann wird der Schleifer 135 a des Ausgleichspotentiometers 135 verstellt,
bis der Brückenabgleich hergestellt und der Nullmotor 130 wieder abgeschaltet ist.
Diese Bewegungen des Schleifers 135 a sind infolgedessen proportional den an das
Gitter der Röhre 131 gelegten Spannungen der Speicherkondensatoren 1 c bis 41 c,
so daß durch den mit dem Schleifer 135 a gekoppelten zweiten Schreibgriffel 105
die Spannungen der zweiten Gruppe von Speicherkondensatoren 1 c bis 41c und damit
die unter den Schwingern 1 bis 41 beim Drücken der Taste 121 jeweils vorliegenden
Tiefen nacheinander aufgezeichnet werden.
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Im Rahmen der Erfindung läßt sich die Aufzeichnung von Profilkurven
durch Herausgreifen einer einzelnen Serie von Echolotungen auch unabhängig davon
anwenden, ob außerdem eine ununterbrochene Echolotung und getrennte, fortlaufende
Aufzeichnung in einem Flächensehreiber oder Anzeige an einem sonstigen Anzeigegerät
erfolgt, obwohl gerade die Kombination eines Profilkurvenschreibers mit einem Flächenschreiber
für kartographische Aufzeichnung besonders vorteilhaft ist.