DE1516661A1 - Radio-akustisches Ortungssystem zur Bestimmung der Lage einer schwimmenden Anlage oder eines Unterwasserfahrzeugs - Google Patents

Description

p* Igen Miw

Dr. O«ftrurf HauMr ' ·οοο μ·»*!··».»«·!»«, ·*Νην 1966 DIpLIn₉. Gottfried Leiser ^¹'"·"¹"·»«" ■ - * ■ ■

n* ~ 1 5 j 6 0 Q J

19 1·

11ΛΛ

PRANCAIS DU PETROIjE, DES OARBURANTS ET LUBRIFIANTS,
1 * 4, Avenue de Bois-Preau, 92 RUEIL MALM4IS0N

Radio-akustisohes Ortungssystem zur Bestimmung der Lage einer schwimmenden Anlage oder eines Unterviasserfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein radio-akustisch.es Ortungssystem unter Verwendung von Seebaken mit Aussendung von elektromagnetischen Antwortsignalen auf eine Abfragung durch Ultraschallsignale hin, das es ermöglicht , die Lage einer beweglichen Anlage, beispielsweise einer schwimmenden Anlage oder eines Unterwaeserfahrzeugs, in Bezug auf ortsfeste Bebakungszeiohen festzustellen.

Es sind bereits radio-afcustisehe Seeortungssysteme bekannt, die eine Gruppe von an der Wasseroberfläche .befindlichen, sogenannten "Schallboden" aufweisen, von denen jede alt einem Ultraschallempfänger ausgestattet ist, der unter der Wasserlinie der Boj· liegt, sowie nit einem Funkiemder, der mit diesem Empfänger »o zusammenwirkt, dass er als Echo auf den Empfang von Ultrasohallsigaalen duroh

BAD OfHGiNAt \ 7

. den SepfInfer der Bojt ele"ktro»agne tische WtHfl lib·? d*r Wasseroberfläche aussendet.

• -

Bei derartigen Syst···· gehört su der BestiBBaag der lag· eiaer beweglichen Anlage, beispielsweise eine« Schiff·, die AusSendung τοά Ultra·chall-Abfragesignalen la Wasser von der Anlage aus und die Markierung des Sendeeeitpunkt· jedes dieser Signale.

Bas UltrasohalIbignal wird von dem Empfänger jeder der Schallbojen empfangen, und ihm entspricht die Aussendung eines Antworteignais auf elektromagnetischem Wege durch jede der Bojen, wobei jedes dieser Signale Kenneeichen (beispielsweise die SrSgerfrefuenz) aufweist,welche der Boje sugeordnet sind, von der es ausgesendet wird. Die verschiedenen einem gleichen Abfragesignal entsprechenden Antwortsignale werden auf der Anlage empfangen, und ihre jeweiligen Empfangszeitpunkte werden aufgezeichnet. Man leitet daraus die. Entfernungen zwischen der Anlage und jeder der. verschiedenen Bojen in einem bestimmten Zeitpunkt ab.

Zu den verschiedenen Nachteilen der Systeme dieser Art gehört insbesondere die Ungenauigkeit der lag· jeder Schallboje· Jede Sohallboje ist näalich durch eine leihe mit einea auf dem Grundaufliegenden Gewicht verbunden und kann sich daher in bestimmten Grenzen unter der Einwirkung • '..-- - der

«₍ 100040/0226

BADORIGiNAU

INllttt, 4·γ ¥ia4· aod dtr Ströeuof·α auf der Waiitrtttrflatfet Ytrtckitben* Wegen dieser Uaf enaulgkeit slid dltit Sytteafc uabrauehWr, wean ts erforderlich lot, dit I«ft tlatr ttvtgliohen Anlage in sehr engen Gtrtnstn aufrtoht-■tttrbmltta, iaibttoadtrt bti Burohftlhruaf το η Uattr««titr~ Ton di*e*r Anlage tat.

trfinAtn«i(t«l«et Syttetn «tiet diesen I»oht*il nicht auf· It ttrWtfidtt ntai$tttnt eine Btbakaogttinhtit«dit •in Hydrophon amfwtitt, da· fttt ait tint· Gewicht rtrbandtn itt, tat eint fette Lage auf de· öruad odtr inuneitttlbartr MIhI dtt ttrandtB hat» und in Verbindune nit dietea Hydrophon einen Oberfitehensendtr für elektromagnetische AntworitLgnale, dtr la tint Boje tingtbaut itt, weicht mit dtm Hydrophon imroh «la Kabtl rerbundea ist, dat tltktritoht leittr tnthmlt.

Sit btwtglloht Anlage, deren Lage festgestellt werden toll, (Obtrflachenanlage odtr Unttrwatttrfahr«tug) enthält tinen Stodtt iftr Ultraeeh*lliBpulie_f die τοη den Hytropken tapfangea werden. ": ■'. - ■ . '

It|a Aiyftnf tinet tntratohalliaptlttt «btrtrift dat

Hyfr#|bttt «a dta taftordatttn O^trfläehtnttader üttt ilt tl*ktritohta itittr tiatn eltktritehei laytlt , wtlotttr dat A^tttndtn tintt dta tnpfaagtntt Ültratchalliepult tnt-Bprtohtodtn elektroeafattitohtü Antwortsignal· tber dtr Watterottrfläohe aatlött. Dat Aatwerttlfnal wird τοη tin·«

i ■ ■ ■■'■■■"'"■' - '■ ' ■■ - . "

gt eignet en fanketpf lager auf ftf tagen,, dtr at dtr Katttr-

^. '., ~^r~'"'-- ±-" '- obtrfliokt

'" ·Ο0Ι4β/Ο2ί· "

BAD ORK&NÄC

oberfläche liegt und in einer Messstation angeordnet ist. Die Markierung des Empfangszeitpunkts dieses Antwortsignals, dient zur Bestimmung des Abstandes zwischen dem Hydrophon und dem Ultraschallsender, da man den Sendezeitpunkt des Ultraschallimpulses kennt. Dieser Sendezeitpunkt kann in der Messstation mit Hilfe einer elektrischen Kabelverbindung zwischen dieser Station und dem Ultraschallsender oder auch über eine Funkverbindung zwischen der Messstation und der die Ultraschallirapulse aussendenden beweglichen Anlage markiert werden.

Die Markierung des Sendezeitpunktsdes Ultraschallimpulses kann im übrigen entfallen, wenn man mehrere (wenigstens drei) Bebakungseinheiten nach der Erfindung verwendet, und die Zeitpunkte markiert, in. welchen an der Messstation die elektromagnetischen Antwortsignale dieser verschiedenen Einheiten markiert werden, die auf den gleichen von der beweglichen Anlage stammenden Ultraschallitnpiilo hin ausgesendet werden, wie später angegeben wird. Die mit dem I'unkempf anger ausgerüstete Messstation kann oich auf der beweglichen Anlage oder an einer anderen Stelle befinden. Ihre lage ist kaum von Bedeutung, solange sie in der Nähe der Bebakungseinheiten liegt, da die Laufzeit der Oberflächen-Jhmkwellen auf jeden I'all gegen die Laufzeit der Ultraschallsignale im Wasser vernachlässigbar ist..

Das erfindungsgeraässe System ergibt die ügenden Vorteile:

1. Die Aussendung der Ultraschallimpulse erfolgt von der schwimmenden Anlage oder von dem Unterwasserfahrzeug zum

909848/0226 _6rlinä

BAD ORIGINAL.,,-.,. ,!

Grund hin und nicht umgekehrt.Jas -.ist offensichtlich vorteilhafter, die für. diese Aussendung erforderliche Energiequelle an einer Stelle anzuordnen, ati der die'Energie leicht verfügbar ist, anstatt sie am, Grund in Porm von Batterien beschränkter Kapazität anzubringen, deren Erneuerung schwierig ist.

2. Die Aussendung erfolgt von einer lärmerfüllfen Umgebung aus (Schiff,Unterwasserfahrzeug), in der man aber über eine ausreichende Energie verfügt,·um einen annehmbaren Störabstand des U]_traBchallimpul3e£j zu erhalten, und man empfängt diesen Ultraschallimpuls in einer lärmfreien Umgebung (am Grund), ohne dass eine Ultraschilsendung zurück zu. der lärmerfüllten Umgebung stattfindet. .Dagegen wäre es bei einer Ultraschallsendung vom G-rund zu der lärmerfüllten Umgebung hin wegen der begrenzten leistung eines bätteriegespeiateÄ Grundsenders schwierig, beim^ Empfang eineη ausreichenden Störabstand zu erhalten.

3. Da der Empfang des UltraschallsignalB am Grund erfolgt, kann das empfangene Signal nicht durch parasitäre . Reflexionen am Grund gestört werden, wie dies der Fall wäre, wenn der Detektor an einer Oberflächenboje angebracht

'909848/0220 BAD

4· Da die Aussendung des elektromagnetischen Antwortsignals von einer Oberflächenboje aus erfolgt, ist der Antworte ignalsender leicht zugänglich, beispielsweise zur Erneuerung der ihn speisenden Batterie oder zur Veränderung der Kennzeichen des elektromagnetischen Antwortsignals, insbesondere zu dem Zweck, diesem Antwortsignal eine codierte JBOrm zu geben, welche die lage des Hydrophons kennzeichnet, dem der elektromagnetische Überflächensender zugeordnet ist.

5. Bei dem erfindungsgemässeri System wird die Ortung der schwimmenden Anlage oder des Unterwasserfahrzeugs nicht in Bezug auf oberflächenbojen durchgeführt, deren Lage sich unter der Wirkung der Strömungen, der Gezeiten usw„ mehr oder weniger ändern kann, sondern in Bezug auf ein oder mehrere Unterwasser-Hydrophone, welche feste Orte am Grund oder in dessen unmittelbarer üuhe einnehmen.

Bei dem erfindungsgemässen System ißt die Verlagerung einer uberflächenboje ohne Bedeutung, denn die Laufzeit der elektromagnetischen Antwortgignale von der Oberflächenboje zu der Messstation addiert zu der Laufzeit der Übertragung zwischen dem Hydrophon und der Boje über die elektrischen Leitungen ist stets völlig vernachlässigbar gegen die Laufzeit der Ultraschallimpulse von der schwimmenden Anlage oder dem Unterwasserfahrzeug zu dem Hydrophon, so dass diese letzte Lafzeit durch das Zeitintervall zwischen der Ultraschallsendung und- dem Empfang des entsprechenden elektromagnetischen

Antwortsignals

909848/0226 BADORlOiNAt

Antwortsignals gültig gemessen werden kann und dieser Empfang Ton einer beliebigen Messstation aus erfolgen kann, die nicht notwendigerweise die bewegliche Sendestation der Ultraschallimpulse iet₅ vorausgesetzt, dass diese Messstation keinen zu*grοssen-Abstand von den Bebakungseinheiten hat, wie zuvor angegeben wurde.

Die Messstation kann auf der beweglichen Anlage selbst angeordnet sein,oder im -Falle einer Flotte von Schiffen und/oder Wasserfahrzeugen auf einem Zentralschiff, Μθ übrigen Schiffe können mit dem Zentralschiff über -elektrische Kabel, verbunden sein, wenn man in der -Messfvtafcion den Sende-Zeitpunkt jedes Steuerimpulses von einem irnterwaßserfalirzeug. aus anteigen möchte, doch ist diese Verbindung nicht uner-■ lässlich, wenn man das später angegebene "DifferenEverfahreu" anwendet.

Die Messstation kann auch eine ortsfeste Station sein, analog einem leuchtturm oder einem Luftfahrtkoritrollturm, welche von verschiedenen Behakungaeitüieiton nach der Erfindung die 3?unkantwortQ.ignale empfängt, welche der Aussendung des gleichen Ultraoohallimpuloes durch die zu ortende bewegliehe, Station entsprechen, und die Messstation berechnet-die L'ige der beweglichen Station, auf Grund der jeweiligen EmxjfangsZeitpunkte dieser Funk '.-antwortsignale und übermittelt auf dem Funkweg zu der beweglichen Station deren Lage.

Einß 9 09 8 A 8/022 6 —

Eine erste Anwendung des erfindungsgemässen Systems "besteht darin, dass im Meer isolierte Bebakungseinheiten angeordnet werden, von denen jede aus der Verbindung einer einen Punksender enthaltenden Oberflächen^boje und eines mit der Boje über ein Kabel verbundenen versenkten Hydrophons besteht.Der genaue Ort, an welchem das Hydrophon versenkt worden ist, kann auf irgendeine geeignete Weise nach der Versenkung bestimmt werden, worauf eine Einstellung des Oberflächen-Funksenders erfolgt, damit dieser codierte Impulse in einer Form aussendet, welche die so bestimmte geographische Lage des Hydrophons kennzeichnet.

Eine zweite vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemässen Systems besteht in der sehr genauen Bebakung eines Fahrwassers durch Anordnung von Bebakungseinheiten «lach der Erfindung entlang jeder Seite des Fahrwassers.

Man bildet somit zwei Ketten von Hydrophonen und dementsprechend von zugeordneten Oberflächenbojen.

Jeder der Oberflächensender kann seine elektromagnetischen Antwortsignale in einem Code aussenden, der ihm zugeordnet ist und beispielsweise den Ort des zugehörigen Hydrophone kennzeichnet. Man kann auch gleichartige elektromagnetische Antwortsignal von den entlang der gleichen Seite des Fahrwassers liegenden Bojen aussenden lassen, während die Bojender anderen Fahrwasserseite andersartige Antwortsignale aussenden.

Eine

909848/0226 BAD OBlGiNAL

Eine andere Anwendung der Erfindung bezieht sich auf die Feststellung der jeweiligen Lage von verschiedenen schwimmenden - Anlagen und/oder Unterwasserfahrzeugen von einer Messstation, ■beispielsweise einem Zenträlschiff aus unter Bezugnahme auf mehrere Bebakungseinheiten nach der Erfindung. In diesem Fall müssen Ultraschallimpulse von dem oder den Schiffen und dem oder den Unterwasserfahrzeugen aus in regelmässigen Intervallen sequentiell'ausgesendet werden. Die elektromagnetischen Antwortsignale werden in der Messstation empfangen und zeigen somit nacheinander die jeweiligen Lagen des bzw. der Schiffe und des bzw. der Unterwasserfahrzeuge an.

Eine sehr wichtige Anwendung der Erfindung ist ihre Verwendung in Kombination mit einem automatischen dynamischen Verankerungssystem.

Diese Anwendung soll nachstehend insbesondere beschrieben werden, wobei es selbstverständlich ösb-,dass die Erfindung darauf nicht beschränkt ist.

Bekanntlich besteht das Verfahren der dynamischen Verankerung einer beweglichen Anlage darin, dass diese Anlage an einem gegebenen !Punkt der Wasseroberfläche allein durch die Wirkung von wenigstens zwei Antriebsvorrichtungen festgelegt

ird, welche eine resultierende Schubkraft und ein resultierendes Drehmmment von einstellbarer Stärke und Richtung erzeugen.

Ein

909848/0226

Jri '-

Ein System zur automatischen dynamischen Verankerung enthält im wesentlichen Einrichtungen, welche in Form elektrischer Signale den Abstand zwischen der Ist-Stellung der beweglichen Anlage in einem gegebenen Zeitpunk't und der Soll-Stellung dieser-Anlage bestimmen, eine elektronische Anordnung (mit dem allgemeinen Ausdruck "Rechenanordnung¹¹ bezeichnet), welche aus den so erhaltenen Stellungsdaten die Richtung und/oder die Stärke der Schubkräfte ableitet, welche die Antriebsvorrichtungen ausüben müssen, damit die schwimmende Anlage in die Soll-Stellung gebracht wird und Regeleinrichtungen zur Hachregelung der Richtung und/oder der Stärke dieser Schubkräfte entsprechend den von der xiechenanordnung gelieferten Werten.

Die den Abstand zwischen der Ist-Stellung der beweglichen Anlage in einem gegebenen Zeitpunkt und der Soll-Stellung darstellenden elektrischen Signale bestehen beispielsweise aus einer elektrischen Spannung, welche dem Unterschied zwischen dem gemessenen Kurs der Anlage und einem eingestellten Kurs (Sollkurs) proportional ist, und aus zwei elektrischen Spannungen, welche die Koordinaten χ und y iri einem^-Koordinatensystem darstellen, das von einem Bezugspunkt am Grund aus mit der schwimmenden Anlage verknüpft ist.

Nach

909848/0226

Nach der Erfindung ist es möglich, ein System zur automatischen dynamischen Verankerung einer schwimmenden Anlage zu realisieren, bei welchem die Einrichtungen zur Bestimmung der Stellung der Anlage folgende Teile enthalten:

a) eine Anordnung zur Aussendung von Ultraschallimpulsen kurzer Dauer im Wasser von der schwimmenden Anlage aus;

b) eine Anzahl von Ultraschall-Hydrophonen, welche durch Ultraschallimpulsempfänger gebildet sind, die fest mit Gewichten verbunden sind und die auf dem Grund oder in unmittelbarer Nähe des Grundes angeordnet sind und beim Empfang jedes von der beweglichen Anlage aus gesendeten Ultraschallimpulses einen elektrischen Impuls erzeugen; jedes Hydrophon ist einem elektromagnetischen Oberflächen-Sender zugeordnet, der an einer Boje angebracht ist, die mit dem betreffenden Hydrophon über ein Kabel verbunden ist, das elektrische, leitungen zur Übertragung der von dem zugeordneten Hydrophon erzeugten elektrischen Impulse zu diesem Sender enthält; jeder elektromagnetische Sender ist mit Steuereinrichtungen versehen, welche das Aussenden des Antwortsignals durch die vom zugeordneten Hydrophon erzeugten und über die Leitungen übertragenen elektrischen Impulse auslöst, so dass das Aussenden eines elektromagnetischen AntwortBignals an der Oberfläche durch jeden Sender von dem elektrischen Imx>uls ausgelöst wird, der von dem zugeordneten Hydrophon übertragen wird, sobald

/ ■ dieses

909848/Q226

BAD ORIGINAU

dieses einen Ultraschallimpuls empfangen hat, dem dann das betreffende elektromagnetische Antwortsignal entspricht;

c) eine Empfangsanordnung für elektromagnetische Antwortsignale, die auf der beweglichen Anlage angebracht ist und einen Diskriminator für die von den verschiedenen elektromagnetischen Oberflächensenäsrn stammenden Antwortsignale enthält;

d) die Anordnung zur Jlussendung von Ultraschallimpulsen und die E_mpfangsanordnung für die entsprechenden elektromagnetischen Antwortsignale sind auf der beweglichen Anlage mit Einrichtungen verbunden, welche, in einem mit den auf dem Grund angeordneten Hydrophonen verbundenen absoluten geographischen Koordinatensystem die horizontalen Koordinaten X und Y des von dem UltrascbaMimpulssender eingenommenen Punktes der beweglichen Anlage als Funktion der Zeitpunkte bestimmen, in welchen auf der Anlage die elektromagnetischen Antwortsignale empfangen werden, die von den verschiedenen Oberflächensendern entsprechend einem gleichen, von der beweglichen Anlage stammenden Ultraschallimpuls ausgesendet werden;

e)gegebenenfalls eine Anordnung klassischer Art, die es ermöglicht, die absoluten Koordinaten X, Y in entsprechende relative Koordinaten x, y in Bezug auf ein mit der beweglichen Anlage verknüpftes Koordinatensystem umzuformen.

Die 909 84 8/0226

BAD OR(QiNAt,

Die Erfindung wird nachstehend beispielshalber insbesondere .für den lall, ihrer Anwendung bei der automatischen dynamischen •Verankerung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

lig.2 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

lig.3 ein Ausführungsbeispiel,bei welchem die Hydrophone an einem starren Sockel angebracht sind,

Pig-. 4 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltungen, welche die schwimmende Anlage bei der Anwendung de3 ersten Ausführungsbeispiels der .Erfindung- bei einem System zur automatischen dynamischen Verankerung dieser Anlage aufweist und

Fig.5 die KoordinatentransformatiOn, mit welcher&ie Angaben des erfindungsgemässen Systems auf ein mit der schwimmenden Anlage verknüpftes Koordinatensystem übertragen werden.

Bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf dem Grund vier Hydrophone EL , H₂, H,. H. angeordnet.

Diese Hydrophone werderi dadurch in ,ihrer Lage gehalten, dass sie an G-ewichteh befestigt sind., und sie liegen bei dem dargestellten Beispiel im wesentlichen auf den Ecken

eines Quadrat!» -

909840/0228

BADORiGlNAt.

Den Hydrophonen.sind Oberflächenbojen B₁, B₉, B,,, B zugeordnet, von denen jede mit dem zugeordneten Hydrpphon über ein Kabel 1, 2, 3 bzw. 4 verbunden ist, welches elektrische Leiter enthält, die das Hydrophon mit einem in der Boje untergebrachten Funksender, verbinden.

Eine schwimmende Anlage bzw. .ein" Schiff N enthält einen Ultraschailsender (Sonar-Sender) E, der in regelmässigen Intervallen (beispielsweise von 1 Sekunde) Ultraschallimpulse kurzer Dauer (beispielsweise von einer Millisekunde) aussendet.

Jeder dieser Impulse wird von der Gruppe von Hydrophonen E,, Hn)H,, H. empfangen, von denen jedes zu der zugeordneten Boje beim Empfang des Ultraschallimpulses einen elektrischen Impuls über das das Hydrophon mit der Boje verbindende Kabel überträgt.

Der Empfang dieses Impulses in der Boje löst auf irgendeine an sich bekannte Weise das Aussenden eines elektromagnetischen Antwortsignals an der Oberfläche durch den Funksender der Boje auf einer für die betreffende Boje kennzeichnenden Trägerfrequenz aus.

Dieses Antwortsignal breitet sich in der Luft bis zu dem Schiff U aus, wo es von der Antenne S aufgefangen und zu einem Funkempfänger geschickt wird, nachdem es durch einen Diskriminator von an sich bekannter Art hindurchgegangen ist, welcher die Hydrophon-Bojen-Anordnung, weicherer Ißipuls entspricht,

nach 909848/0226

BAD #&

'nach dessen Trägerfrequenz identifiziert. Bei diesem Beispiel liegt also die Messstation auf dem Schiff seihst.

Mit der allgemeinen Bezeichnung I wird das Zeitintervall bezeichnet;, 4as zwischen der Ausseadung eines Ultraschallimpulses vom Schiff aus und dem Augenblick des Empfangs des entsprecheaden elektromagnetischen Antwortsignals von der einem gegebenen Hydrophon zugeordneten Boje aus verstreicht.

Wenn man mit T- ,Tp, T~, T. die Zeitintervalle bezeichnet, welche den vier Hydrophonen für den gleichen tlltraschalliiopuls entsprechen, und wenn man setzt:

kann man im wesentlichen schreiben:

Dabei ist c die AusbreitungsgeBchwindlgkeit des Ultraschalls im "Wasser..

Da nämlich die Ausbreitungsgesehwindigfceit der elektrischen Impulse in den Kabeln 1, 2, 3, 4 sowie die Ausbreitung0~ geschwindigkeit der elelrtromagnetiachen Antwortaignale an der Oberfläche sehr gross gegen die Ausbreitungsgeöchwinaigfe des Ultraschalls im Wassöi^sind, kann man annehmen, dass die

einem 48/Q22 6

BAD

einem gegebenen Ultraschallimpuls entsprechenden elektromagnetischen Antwortsignale auf der schwimmenden Anlage empfangen werden, sobald dieser Ultraschallimpuls von den verschiedenen Hydrophonen empfangen ist.

Gemäss einer ersten Ausführungsform bestimmt man die Differenzen oder "Verzögerungen" :

und Δ ^Ty = ^T2 * ^T

4.

Die Rechnung zeigt, dass im wesentlichen folgendes gilt, wenn r.j - r, sehr klein gegen H.. H, und r^, - r. sehr klein gegen H₂ H, sind:

X = ΚΔ ^T _x

Darin sind X und Y die algebraisch gemessenen Entfernungen zwischen dem Sender E des Schiffes und den mittelsenkrechten Ebenen der Strecken H₁ 1L· bzw. H« H* , wobei X und Y kleiner als obere Grenzwerte bleiben müssen, die ihrerseits klein gegen die ¥assertiefe sind.

Die Koeffizienten K bsw. E^f lauten:

909848/0226

B.

K, .0

H- Hp H

₁ p

darin sind h die Wassertiefe und a = —* r,- b - «

2 (unter der Annahme, dass Ή, Hp E, H, ein Quadrat ist,

gilt a = b und K * Kf)-*

Falls Β*.'. Hp H, H. nicht genau ein Quadrat ist, stehen die mittelsenkreehten Ebenen der Strecken HV Ή_ bzw, Hp Ea nicht notwendigerweise senkrecht aufeinander, doch

liefert sogar in diesem Pail die Messung von /^ ¹S ' und /\ T.

ein umkehrbar eindeutiges Koordinatensystem (X, Ϊ) des Punktes E, Wenn ferner die mittelsenkrechten Ebenen der Strecken H. H^ bzw, S₉ H. nicht senkrecht aufeinander stehen, ist es

..■■■■■« 4 ' . - ■■.■■■■■.■■... . ■■■"-■■

bei Kenntnis des Winkels OJ zwischen diesen beiden nilttel-Benkreehten Ebenen möglich, auf sehr einfache Weise aus den Koordinaten X und X des Punktes E in diesem Ebenensystem die Koordinaten X' und I¹ des Punktes Ein dem rechtwinkligen Ebenensystem zu bestimmen, welches die Winkelhalbierenden Ebenen des eräten Systems von Koordinatenebenen bilden.

Hierzu werden die folgenden Koordinatentransformationsformen angewendetί

_ΪΙ;=

Y - XL-2 coä

9 O BB 4 8/ 0226

Das vorstehende "Differenzverfahren" ermöglich den Fortfall der AufZeichnung des Sendezeitpunktes des Ultraschallimpulses, da;

worin t^, tp, t·*, t. die Zeitpunkte sind", an denen in der Mess station Funkantwort signale empfangen werden, welche--der" Aussendung eines gleichen Ultraschallimpulses entsprechen,

Gemäss einer anderen Ausführungsform bestimmt man die Differenzen:-⁷ ' ^: '

(T₁)²' - (T₅)² und (T₂)² - (T₄)²

aus denen man die Koordinaten X und T des Punktes T in dem System der mitfcelsenkrechten Ebenen der Strecken IL EL und'HpH durch die folgenden Gleichungen ableitet;

Q² (^ - 4 ) o²(t| r

4a 4b

Darin haben a und b die zuvor angegebene Bedeutung,

Diese zweite Ausftihrungsform erscheint besonders in dem ,.,, bereits angegebenen Fall geeignet, in welchem unter Bezugnahme auf ein System von mehreren Bebakungseinheiten nach der .

■ ■ Erfindung

90 9'8 4 8/02 28

Erfindung die Stellung eines mit einer Oberflächenanlage verbundenen Unterwasserfahrzeugs sowie die Stellung der Oberflächenanlage selbst dadurch festgestellt werden sollen, dass Ultraschallimpulse abwechselnd von der Oberflächenanlage und von dem Unterwasserfahrzeug ausgesendet und auf der Oberflächenanlage die verschiedenen auf elektromagnetischem Wege übertragenen Antwortimpulse empfangen werden. Die Anwendung der zuvor angegebenen Formeln erübrigt nämlich die Kenntnis der Wassertiefe unter der Oberflächenanlage sowie unter dem Unterwasserfahrzeug.

Bei einer besonderen Ausftitarungsform der Erfindung verwendet man wenigstens drei Bebakungseinheiten, deren Hydrophone auf den Meeresgrund an absolut beliebigen (jedoch nicht in einer linie liegenden) Punkten in der Nähe des Punktes versenkt sind, über welchem die schwimmende Anlage gehalten werden soll.

Man misst ein für allemal die Zeiten T_q1, ^t ₀2» ^t ₀3 ^v" ^Toi^trf welche der UitraschallimpulB zum Erreichen der verschiedenen Hydrophone braucht (wobei die Indices 1,2, 3... i.»■den verschiedenen Hydrophonen Hy, H₂1 Hv ... H. .. entsprechen), wenn das Schiff die Soll-Stellung einnimmt, welche mit H₀ bezeichnet werden soll.

Wenn sich das Schiff von der Stellung N_Q entfernt und in eine Stellung N kommt, werden aus den zuvor gültigen Antwortzeiten T_q1 , T_q2 ... T_oi ... die Zeiten T|,- Tg.... T.

9,098/,8/0226 _Es

Es seien mit X, Y die Koordinaten des Punktes K in Bezug auf ein festes und willkürliches Koordinatensystem bezeichnet, dessen Ursprung jedoch im Punkt N liegt. Wenn die Abweichung W₀IJ des, Schiffs unter einem Höchstwert liegt, der von der geometrischen Anordnung der Hydrophone sowie von der lage des Punktes N_Q abhängt, kann man zeigen, dass die Koordinaten X, Y des Punktes N lineare Punktionen der Werte /\, I₁= T^- T _i sind:

χ = J₁

Darin sind η die Zahl der Hydrophone und λ . bzw. u-j, Koeffizienten, die von der geometrischen Anordnung der Hydrophone sowie τίοη dem Punkt N abhängen.

Die Messung der Differenzen ^ T^ in federn Zeitpunkt macht es also möglich, wenn die verschiedenen Koeffizienten ^ und η . bekannt sind, die Koordinaten X und Y des Schiffs unter der zuvor angegebenen Bedingung zu bestimmen, dass die Abweichung NK des Schiffs ausreichend klein ist.

Die Bestimmung der Koeffizienten ^ . uud ja. kann durch Messungen und iiaclifolgende geeignete Berechnungen erfolgen, ohne dass es erforderlich ist, die Anordnung der Hydrophone genau zu kennen. Beispielsweise misst man einerseits die

Werte

909848/0226

1516861

Werte (A E.) η, welche einer Verschiebung NN-

1 O- u-

entsprechen, wobei N_n nördlich von N_Q und in einer bekannten Entfernung davon liegt, und andrerseits die

Werte (A Ti?)_Ä, welche einer Verschiebung NN entsprechen, ie oe

wobei N östlich von N₀ und in einer bekannten Entfernung

davon liegt.I&bei sind die Verschiebungen N_N und NN ■ . on, ο β

die grösättöglichen, die aber kleiner als der zuvor angegebene Höchstwert sind. Die Werte A^ und ix^ sind nicht lineare Ausdrücke dieser Werte (A !,·)„ u^ad

J- Ix ^:

Pig:.2 zeigt bei dieser Ausführungsform der Erfindung und in dem Pail, dass drei Bebakungseinheiten verwendet werden, das sehr einfache Eechengerät, das es ermöglicht, die Abszisse X des Schiffes in einem beliebigen festen Koordinatensystem bei Kenntnis der Werte

Γ, zu

X = Y,. Δ; ^Tr ^{+ X}2^ ^T2 + '

βί) 984 8/022·

A_Qist ein gegengekoppelter Operationsverstärker, und die Koeffizienten λ*, ^₂» ^3 werden mit Hilfe von einstellbaren Widerständen in der dargestellten Weise eingestellt.

Bei einer anderen, in Pig.3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verwendet man einen auf den Grund gelegten starren Sockel, an dem drei Hydrophone H₀, H_x, H_y so befestigt sind, dass sie an den Ecken eines rechtwinkligen, Ψ gleichschenkligen Dreiecks liegen, dessen Kathete die Länge d hat, so dass sie ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit dem Scheitel H definieren.

Diese drei Hydrophone sind elektrisch über ein Kabel mit einer gemeinsamen Oberflächenboje B verbunden, die drei Funksender enthält, von denen jeder auf einer Frequenz sendet, welche für das zugeordnete Hydrophon kennzeichnend ist.

Die erfindungsgemässe Bestimmung der Laufzeiten T₀, T_%f T des Ultraschalls zwischen dem Schiff und den Hydrophonen

durch Messaug der Zeitintervalle zwischen der Aussendung eines Ultraschallimpulses und den jeweiligen EmpfangsZeitpunkten der drei von den drei Funksendern, der Boje stammenden elektromagnetischen Antworteignale auf dem Schiff ermöglicht die Bestimmung der Koordinaten X und Y des Schiffe in dem suror definierten Koordinatensystem (genauer die Koordinaten

der Projektion des Schiffs auf die Ebene dieses Koordinaten systems). ■ ' V

Hierzu werden die folgenden Formeln verwendet:

X =

2d

Es soll nun an Hand von Fig.1-, 4 und 5 ein praktisches Ausführungsbeispiel der -cirfindung beschrieben werden.

Eig.4 zeigt schematisch die Einrichtungen, welche auf der schwimmenden Anlage eingebaut sind, wenn das zuvor an Hand von Fig*1 erläuterte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise für die automatische dynamische Verankerung angewendet wird, wobei vier Hydrophone IL,Hp, H,, U. im wesentlichen auf den Ecken eines Quadrats angeordnet sind:

^s H₁H. = 2a

H₂II₄ = 2b
wobei im wesentlichen gilt: b = a.

Ein !Taktgeber G steuert in an sich bekannter -Weise über eine Leitung 5 die Aussendung von Ultraschallimpulseu geringer Dauer (beispielsweise etwa 1 Millisekunde) im

Wasser in regelmässigen Zeitintervallen (beispielsweise

in der Grössenordnung von 1 Sekunde)· ■ ,

Bei der Aussendung eines Ultraschallimpulses steuert der !Taktgeber O über Leitungen 14» 15» 16, 17 die Löschung von vier gleichen bistabilen Kippschaltungen b^, b₂» b-, b..

Der Empfang des Ultraschallitnpulses durch die Hydrophone H₁, H₂, H,, H. löst die Aussendung von entsprechenden elektromagstischen Antwortsignalen durch die in den Bojen B^, B₂, B-, Βλ (Pig.1) eingebauten Punksender aus. Es wird angenommen, dass die Antwortsignale durch Impulse 1^, I₂, I,, Ii gebildet sind, mit denen Trägerfrequenzen moduliert sind, die jeweils für die zugeordnete Hydrophon-Bojen-Anordnung kennzeichnend sind

Diese Impulse werden auf der schwimmenden Anlage über die Antenne S von einer Empfangsanordnung R empfangen, die einen Diskriminator für die verschiedenen Trägerfrequenzen enthält. .

Das Eintreffen der vorderen Flanke des Impulses I.. an der Empfangeanordnung R wird in an sich tekannter Weise durch einen positiven Rechteckimpuls ausgedrückt, der an der Klemme 6a dieser Anordnung erscheint. Dieser positive I_mpuls wird über die Leitung 6 übertragen und betätigt die bistabile Kippschaltung b|» die ein positives Rechtecksignal liefert,

909848/022*

das bis zu ihrer Löschung durch den !Taktgeber C .dauert.

Das Eintreffen der vorderen Hanke des Impulses I, wird durch einen negativen Recheckimpuls ausgedrückt, der an der Klemme 7a erscheint, und dessen Amplitude den gleichen Absolutwert wie die Amplitude des an der Klemme 6a beim Empfang des Impulses I. erscheinenden Impulses hat.

Dieser negative Impuls wird über die Leitung 7 zu der bistabilen Kippschaltung b, übertragen, die ein negatives Recht-

eekslgnal liefert, welches die gleiche Höhe wie das von der Kippschaltung b.| abgegebene Rechtecksignal hat und bis zur Löschung der Kippschaltung b, durch den Taktgeber dauert.

In %naloger Weise wird das Eintreffen der vorderen Hanke des Impulses I^ durch einen positiven RecidBckimpuls ausgedrückt, der an der Klemme 8a der Anordnung R ersdeint und über die Leitung 8 zu der bistabilen Kippschaltung bg übertragen wird, an derea Ausgang er ein positives Reohtecksignal erzeugt, und det Empfang der vorderen Hanke des Impulses I* wird durch einen negativen Rechteck« impuls ausgedrückt, dessen Amplitude den? gleichen AbaaLut« wert wie der zuvor ermähnte Impuls hat» Dieser letzte Impuls erscheint an der Klemme 9a der Anordnung R und wircH Über die Leitung 9.au iäer bistabilen Kippschaltung b^ übartragen» - die ein enteprecheniies negative» Rechtecksignal erzeugt·,

Wenn man unter diesen Bedingungen die Ausgangsklemmen 10 und 11 der bistabilen Kippschaltungen b.j und b~ miteinander verbindet, werden die an diesen Ausgängen erzeugten Reohtecicimpulse voneinander abgezogen , wodurch ein resultierender Rechteckimpuls entsteht, der positiv,NuLl oder negativ ist, je nachdem,ob der Impuls I₁ vor dem, gleichzeitig mit dem oder nach dem Impuls I, ankommt, und dessen Breite dem Zeitintervall ^X ^_x proportional ist, das zwischen der Ankunft der Vorderflanke des Impulses I₁ und der Ankunft der Vorderflanke des Impulses I_ verstreicht.

Dieses resultierende RechtecteLgnal wird in einen Operationsverstärker Xa eingegeben, der eine Spannung abgibt, die dem Produkt aus der (die Verzögerung £$ 3? , darstellenden) Breite dieses Rechtecksignals und dem am Potentiometer R₁ eingestellten IBewertungskoeffizient P₁ proportional dst, wobei dieser Bewertungskoeffizient dem folgendenWert entspricht:

HH,
Darin sinds a die Strecke —*■

Z ■■.■■:. ---...-■

h die Wassertiefe

ο die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultra schalls im Wasser.

9QS84Ö/Q22S

In analoger Weise erhält man durch Zusammenschaltung der Ausgänge 12 und 13 der !bistabilen Kippschaltungen b₂ und l·, ein Rechtecksignal, dessen Breite proportional dem Zeitintervall jQ^ T zwischen dem Eintreffen der Vorderflanke des

Impulses I₂ und dem Eintreffen der Vörderflanke des Impulses I, ist.

Dieses Rechtecksignal wird in einen Operationsverstärker eingegeben, der eine Spannung abgibt, die dem Produkt aus

der (die Verzögerung J\^ T darstellenden) Breite dieses

Rechtecksignals und dem am Potentiomter R₂ eingestellten

.."."* ■ ■ .■■ -..■"■■( ■ - '"·'■. - ■■ ^: ■ Beviertungskoefflzient P₂ ist, wobei dieser Bewertungskoeffizient dem folgenden Wert entspricht:

b ■; —/ftf a.

Die Ton den Operationsverstärkern A .und A. abgegebenen Spannungen sind also den Koordinaten Σ bzw· Y des Schiffe (genauer des in einer vertikalen Linie mit dem Ultraschallimpul-esender E liegenden Bezugspunkts 0 dieses Schiffs) in dem festen System der mittelsenkreohten Ebenen der Strecken H₁ H- und H_g H- (Fig.1) proportional.

Die JübDluten Koordinaten X, Y der schwimmenden Anlage in einem System fester Ebenen können in relative Koordinaten x, y des gevtählten Festlegungspunktes in einem mit der

schwimmenden

schwimmenden Anlage verknüpften beweglichen horizontalen rechtwinkligen Koordinatensystem umgeformt werden, das durch den Bezugspunkt 0 der schwimmenden Anlage geht, der als sein Drehpunkt angenommen wird.

Spannungen, die den Werten χ und y proportional sind, können aus den von den Verstärkern A- und Ag aufgegebenen, den Werten X und Y proportionalen Spannungen unter Verwendung eines Koordinatentransformators oder "Resolvers" Rg von an sich bekannter Art (Pig.4) erhalten werden.

Zur Vereinfachung wird angenommen, dass die vier Hydrophone H₁, Hg» H,, H, so angeordnet worden sind, dass die Schnittlinien der mittelsenkrechten Ebenen der Strecken H₁H, und H₂H. mit der Wasseroberfläche sich in dem gewählten Festlegungepunkt A schneiden, und dass ferner die Streckie _ H₂H, in der Nord-Süd-Richtung liegt.

Sie Koordinatentransformationsformeln, welche den Übergang von den Koordinaten X, Y zu den Koordinaten x_t y ermöglichen, lauten:

χ = - X sin θ + Y cos θ

y = - X cos θ - Y sin θ

Darin stellt θ den Kurs der schwimmenden Anlage dar·

Palis die Hydrophone H₁, H₂, H,, H, so angeordnet sind,

dass

90 98 48/022 6

dass die.Schnittlinie der mittelsenkrechten Ebenen der Diagonalen H..H, bzw* H₂ H. nicht vertikal ist, muss eine Korrektur angewendet werden, um die Neigung dieser Geraden in Bezug auf die Vertikale bei der Koordinatentransformation zu berücksichtigen.

Bei der in Fig.4 dargestellten Schaltung wird mit den von den Te^rs"fcärkern A^ und Ap abgegebenen Spannungen ein Irägerfrequenzwechselstrom in den Modulatoren M0D1 bzw. MOD2 moduliert, und die modulierten Ströme werden ■--den zueinander senkrechten Statorwicklungen b5 bzw. b6 des Resolvers R« zugeführt.

Die Winkelstellung des Stators wird dem jEurs θ der schwimmenden Anlage durch den'Motor M nachgesteuert, ^; der beispielsweise durch einen Kreiselkompass gesteuert wird*· : - - ' .'■-■ -.-■""-■·■■■■-.- ■'-.-■■"■

Die an den Klemmen der beiden zueinander senkrecht stehenden Rotorwicklungen b? und b8 ersöheinehden ¥echselspannungen liefern naoh dem Durchgang durch ■ · Deffiodülätiötis- und Pilteranordnungen Di bzw* D2 . Ö-leichspannungeh, die den Koordinaten χ bzw* y proportionai i3ind*Diese letzten Spannungen können von der elektronisöhen Rechenänordnung eines dynamise Verankerungssystems direkt verwertet werden*

late nta nsprüohe

Claims (1)

1. Pat e η t ä η s ρ r ü c h e

   Radio-akustisches Ortungssystem zur Bestimmung der lage einer beweglichen Anlage auf dem" Wasser von einer Messstation aus in Bezug auf wenigstens eine Bebakungseinhöit, die eine Unterwasserempfangsanordnung für von der "beweglichen Anlage im Wasser ausgesendete akustische Signale und eine Überwassersendeanordnung für elektromagnetische Antwortsignale enthält, wobei die elektromagnetischen Antwortsignale den von der Empfangsanordnung aufgefangenen akustischen Signalen entsprechen und ihre Aussendung beim Empfang eines akustischen Signals ausgelöst wird, und wobei die Sendeanordnung an der Wasseroberfläche angeordnet ist und mit einem in der Messstation angeordneten lunkempfanger für die Antwortsignale zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass · die Schallsignal-Empfangsanordnung der Bebakungseinhelt· " am Grund fest angebracht und mit der an der Wasseroberfläche befindlichen Sendeanordnung für elektromagnetische Signale elektrisch verbunden ist. ; . .

   2, Radio-akustisches Ortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsanordnung der Bebaküngseinheit an einem auf dem Grund aufliegenden Gewicht fest angebracht und über ein leitendes Kabel mit einer Oberflächenboje verbunden ist, die mit der Sendeanordnung für

   die

   909848/0228

   die elektromagnetischen Antwortsignale ausgestattet ist.

   3. Badio-akustisches Ortungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei Bebafcungseinheiten, deren Empfangsanordnungen für akustische Signale an einem auf dem Grund aufliegenden starren Sockel so befestigt sind» dass sie auf den Ecken eines rechtwinkligen gleichschenkligen Dreiecks liegen, und dass die Empfangsanordnungen mit wenigstens einer Oberflächensendeanördnung für elektromagnetische Antwortsignale elektrisch verbunden sind.

   4. Radio-akustisches Ortungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Tier Bebakungeeinheiten, deren Empfangsanordnungen für akustische Signale im wesentlichen auf den Ecken eines Quadrats auf dem Grund angeordnet sind.

   5. Badio-akustisches Ortungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Bebakungsefnheiten, deren Empfangsanordnungen für akustische Signale auf dem Grund in zwei im wesentlichen zueinander parallelen, ein Fahrwasser begrenzenden Ketten angeordnet sind.

   909 8 48/0226

   Radio-akustisches Ortungssystem nach Anspruch 4, "bei welchem die Sendeanordnung jeder Bebakungseinheit so ausgebildet ist, dass sie Antwortsignale aussendet, welche die Einheit kennzeichnen, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Anlage eine Sendeinrichtung (0, E) enthält, welche in regelmässigen Intervallen akustische Impulse kurzer Dauer im Wasser aussendet, vier elektronische Kippschaltungen (b.. bis bj), von denen jede einer der vier Bebakungseinheiten zugeordnet ist und zwei Eingänge aufweist, von denen der erste mit der Sendeanordnung so verbunden ist, dass die ffippschaltungen bei der Aussendung eines akustischen Impulses gleichzeitig gelöscht werden, sowie einen Empfänger (R) , für die elektromagnetischen Antwortsignale mit einem Diskriminator für .die Antwortsignale mit vier Ausgangsklemmen (6a bis 9a), von denen jede einer der Bebakungeeinheiten zugeordnet und mit dem zweiten Eingang der entsprechenden elektronischen Kippschaltung verbunden ist, dass der Diskriminator so ausgeführt ist, dass er an jeder Ausgangsklemme beim Empfang eines von der dieser Klemme entsprechenden Bebakungseinheit stammenden Antwortsignals as Impfanger (R) einen Impuls erzeugt, dass die Impulse, welche an den beiden Klemmen eines Klemmenpaares (6a, 7a bzw. 8a, 9a) erzeugt werden, dass zwei an den Enden der gleichen Diagonale (Ep H₃ bzw. H_g H) des Quadrats angeordneten

   Bebakungs einheit en

   909848/0226

   BebalcungseiTiheliien entsprechen, entgegengesetzte Polaritäten haben, dass die Ausgänge der den Klemmen des gleichen . Klemmenpaares zugeordneten Kippschaltungen (Ij₁ ,^; to,-'bzw.. to₂, to.) miteinander und mit einem Operationsverstärker (A_{1 f}Ä_o) verbunden sind, welcher im wesentlichen den

   IC. . ■ ■ . ■ I ■ .--'■■■-. -. ■ . '

   V I ν. ά

   Verstärkungsfaktor w W=V+ that, worin h die Wassertiefe,

   Nj a
   a die halbe Diagonale des Quadrats und c die Austoreitungsgeschwindigkeit der Schallsignale im Wasser darstellen, ■ und dass die beiden mit den beiden Klemmenpaaren verbundenen Verstärker elektrische Ausgangsspannungen (Xf Y) erzeugen, welche die beiden Koordinaten der beweglichen Station in dem System der mittelsenkrechtett Ebenen der Quadratdiagonalen darstellen.

   7. Radio-akustisches Örtungssystem nach Anspruch 6, bei welchem die Empfangsanordnungen für akustische Signale in zwei von vornherein gewählten, zueinander rechtwinkligen Richtungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Anlage ferner ein Instrument zur Messung des Kurswinkels (θ) der. Anlage und einen Koordinatentranslormatör (Rg) enthält, der zwei zueinander senkrechte Statorwicklungen (bc, bg) » an welche die Ausgangsspannungen der beiden Operationsverstärker angelegt werden, und einen dein Kürswinkel (Θ) der Anlage in Bezug auf eine der gewählten Richtungen nachgeregelten Rotor aufweist und zwei recht- "." winklige Rotorwicklungen (b*,, tog).enthält, an dö3?e.n

   . . Klemmen zwei elektrische Spamlungen abgenommen Wird0.ti| die den Koordinaten (x* y) des Schnittpunktes (A) der Seimi1;"fc-\

   \. linie der toeidsn mittelsenkreöhten Etoeneißt mit dör Bbsnt äe* ~

   909848/0226

   • Koordinatensystem in einem mit der beweglichen Anlage ·

   • verknüpften Koordinatensystem proportional sind.

   8. Radio-akustisches Ortungsverfahren zur Bestimmung der Lage einer beweglichen Anlage auf dem Wasser von einer Messstation aus in Bezug auf zwei feste rechtwinklige Bezugsebenen mit Hilfe von zwei Paaren von Bebakungseinheiten, von denen jede eine Unterwassererapfängsanordnung für von der beweglichen Anlage im Wasser ausgesendete *■ akustische Signale und neine Überwassersendeanordnung für elektromagnetische Antwortsignale enthält, wobei die elektromagnetischen Antwortsignale den von der Empfangsahordnung aufgefangenen akustischen Signalen entsprechen j und ihre Aussendung beim Empfang eines akustischen Signals , ausgelöst wird, und wobei die Settdeanordnung an der Wasseroberfläche angeordnet ist und mit einem in der Messstation ' angeordneten Funkempfänger für die Antwortsignale zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass man die Empfangsanordnungen (IL, H,) des einen Paares von Bebakungseinheiten in einer der Bezugsebenen und die Empfangsanordnungen (Hg, H.) des anderen Paares in der anderen Bezugsebene derart anordnet, dass die EmpfangsanOrdnungen ί jedes Paares in gleichen Abständen von der das andere Paar enthaltenden Bezugsebene liegen, dass man im Wasser von der beweglichen Anlage aus ein akustisches Signal aussendet, dass man an der Hessstation die von den Bebakungseinheiten stammenden Antwortsignale empfängt,

   welche ^f# , 909848/0226

   welche diesem akustischen Signal entsprechen, dass man an der Messtation für jedes Paar von Bebakungseinheiten das Zeitintervall (£± Ι_χ, ^ ■!_) zwischen den Empfangszeitpunkten der Antwortsignale der Bebakungseinheiten dieses Paares bestimmt, und dass man aus diesem Zeitintervall die Koordinaten der beweglichen Anlage in Bezug auf die beiden Bezugsebenen ableitet,

   9. Radio-akustisches Ortungsverfahren zur Bestimmung der Lage einer beweglichen Anlage auf dem Wasser von einer Messtation aus in Bezug auf zwei feste rechtwinklige Bezugsebenen mit Hilfe von zwei Paaren von Bebakungseinheiten, von denen jede eine Unterwasserenipfangsanordnung für von der beweglichen Anlage im Wasser ausgesendete akustische Signale und eine tiberwassersendeanordnung für elektromagnetische Antwortsignale enthält, wobei die elektromagnetischen Antwortsignale den von der Empfangsanordnung aufgefangenett akustischen Signalen, entsprechen und ihre Aussendung beim Empfang eines akustischen Signals ausgelöst wird, und wobei die Sendeanordnung an der Wasseroberfläche angeordnet ist und mit einem in der Messstation angeordneten Punkempfänger für die Antwortsignale zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass man die Empfangsanordnungen (H₁, ^Hg) des einen Paares von Bebakungseinheiten in einer der Bezugsebenen und die jümpfangsanOrdnungen (Hg» H^) des

   anderen

   909848/02 2

   anderen Paares in der anderen Bezugsebene derart anordnet, dass die Empfangsanordnung jedes Paares in gleichen Abständen von der das andere Paar enthaltenden Bezugsebene liegen, dass man im Wasser von der beweglichen Anlage aus ein akustisches Signal aussendet, dass man an der Messstation die von den Bebakungseinheiten stammenden Antwortsignale empfängt, welche diesem akustischen Signal entsprechen, dass, man für jede Einheit (H₁, B₁; H₂, B₂,¹ H₅, B₅,* H., Bj das Zeitintervall (T₁, T₂, T₅ bzw. T.) zwischen dem Zeitpunkt des Empfangs des von der Bebakungseinheit stammenden Antwortsignals an der Messtation und dem Zeitpunkt der Aussendung des entsprechenden akustischen Signals durch die bewegliche Anlage bestimmt, dass man die Differenzen /" ( T₁)² - (T₃)² bzw. (T₂)² - (T₄)²Jf der Quadrate der den Bebakungseinheiten jedes Paares entsprechenden Zeitintervalle bestimmt, und dass man aus diesen Differenzen die Koordinaten der beweglichen Anlage in Bezug auf die beiden Bezugsebenen ableitet.

   10. Radio-akustisches Ortungsverfahren zur Bestimmung der Lage einer beweglichen Anlage auf dem Wasser von einer Messstation aus in Bezug auf zwei willkürliche, durch eine Ursprungslage gehende feste Koordinatenachse mit Hilfe von wenigstens drei Bebakungseinheiten, von denen jede eine Unterwasserempfangsanordnung für von der beweglichen Anordnung im Wasser ausgesendete akustische Signale und eine Oberwassersendeanordnung für

   elektromagnetische

   90984 8/0226

   elektromagnetische Antworteignale enthält, wobei die elektromagnetischen Antwortsignale den von der Ihnpfangsanordnung aufgefangenen akustischen Signalen entsprechen und ihre Aussendung beim Empfang eines akustischen Signals ausgelöst wird, und wobei die" Sendeanordnung an der Wasseroberfläche angeordnet ist und mit einem in der Messstation angeordneten 3?unkempfanger für die Antwortsignale zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass man die Empfangsanordnüngen (EL > EL, H, ....) der Bebakungs- „. einheiten an beliebigen, am Meeresgrund festliegenden Stellen anordnet, dass man die ersten Zeitintervalle (^₀-J j ^₀2» ^o3 ^##* ^ zwischen, der Aussendung eines akustischen Signals· von der beweglichen Anlage und > dem Empfang der entsprechenden, von den verschiedenen lebakungseinheiten stammenden Antwortsignale an der Messstation misst, wenn die bewegliche Anlage die Ursprungslage einnimmt, dass man die entsprechenden zweiten Zeitintersalle (ϊ,, L, IT^ .,.) für eine zweite lage der beweglichen Anlage misst, und dass man aus den verschiedenen Differenzen zwischen diesen zweiten und diesen ersten Zeitintervalleη die Koordinaten der zweiten Iiage in Bezug auf die Koordinatenachsen ableitet. ,

   909848/0228