DE1766005C3 - Einrichtung zur Darstellung der Lage von Unterwasserobjekten, insbesondere von Fischschwärmen, zwischen Meeresboden und Wasseroberflache - Google Patents

Description

^₈₅ auf bestimmte Bereiche der Laufzeiten der Echojjgnaie einstellbar ist, in denen jeweils Echosignale kpHgesteuert weiden. Mittels eines in Entfernungs- «jcbeiten geeichten Einstellgliedes, beispielsweise einer Drehskala, kann so der Entfernungsbereich, in ^gOJ ein Fischschwarmecho auftritt, besonders marjäert werden und die zunächst in der Darstellung !acht enthaltene Entfernung des Fischschwarmes vom Schleppnetz wiedergewonnen werden.

Ferner ist eine Meßeinrichtung für Phasenäade-Hingen vorgesehen, die die Hellsteuerung der Katho- ^enstrahlröh^ durch empfangene Echosignale nur freigibt, solange φ_ΑθΛ und <p_ver/ gleichzeitig etwa konstant sind.

Das gleichzeitige praktische Konstantbleiben der horizontalen und vertikalen Phasendifferenz bei Echosignalen ist ein für Fischschwärme typisches Merkmal; denn sowohl die Boden- wie die Meeres-

obexflächenechos haben diese Eigenschaft nicht. Dort Ist zwar die Phasendifferenz im Vertraten q>_vert ao praktisch dauernd für alle Echos konstant, dagegen springt die Phasendifferenz im Horizontalen <ρ_Λθ(.. Statistisch laufend über alle möglichen Werte des horizontalen Beobachtungsbereiches. Hat man einmal eine derartige Meßeinrichtung, dann wird nach »5 einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ein an sich bekanntes auf Entfernung geeichtes Zählwerk für die Laufzeit der Echosignale vorgesehen, das durch ein bevorzugtes Echo gestoppt wird.

Man bringt dazu unmittelbar neben oder vnter dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre den Zähler an und startet die Zählvorrichtung durch den Sendeimpuls, während sie durch das Echosignal des Fischschwarmes gestoppt wird, das durch die oben beschriebene Meßeinrichtung bevorzugt herausgehoben wird. Damit wird die Entfernung zwischen Fischschwarm und Schleppnetz automatisch festgehalten und angezeigt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 das Prinzipschaltbild der Einrichtung,

F i g. 2 die geometrische Lage eines Unterwasser-( >jektes zur Schwingerbasis,

Fig. 3 eine Darstellung auf dem Kathodenstrahlrohr in Parallelprojektion,

F i g. 4 eine Darstellung auf dem Kathodenstrahlrohr in Parallel-Zentralprojektion,

F i g. 5 eine Darstellung auf dem Kathodenstrahlrohr in Zentral-Projektion,

Fig. 6 die Anordnung der Schwingerbasis am Schleppnetz,

Fig. 7 eine Abänderung der Einrichtung nach

Fig. 1.

Nach Fig. 1 sind die Elemente einer Schwingerbasis 5 zu zwei vertikal unterteilten Giuppen 1 und mit dem Schwerpunktabstand d_vert und zwei horizontal unterteilten Gruppen 3 und 4 mit dem Schwerpunktabstand d_hor_ zusammengefaßt. In F i g. sind die Schwerpunkte der Gruppen dargestellt. Wird in bekannter Weise über die Schwingerbasis S oder eine ihrer Gruppen ein Schallimpuls definierter Dauer T ausgesendet und- nach F i g. 2 von einem Unterwasserobjekt Z reflektiert, dessen radiale Entfernung r von der Schwhigerbasis sehr groß ist gegenüber den Schwerpunktabständen d_verti und d_Aor,, so weisen die Echosignale an den beiden Ausgängen der zwei Schwingergruppen im allgemeinen Phasenverschiebungen auf. Die Phasenverschiebung gw. zwischen den Signalen aoi Ausgang der Gruppen ί und 2 ist dabei dem Sinus des vertikalen Einfallswinkels a_yert und dem Schwerpunktsabstand dy_trt. proportional; entsprechend ist die Phasenverschiebung q>_bor zwischen den Signalen am Ausgang der Gruppen 3 und 4 dem Sinus des horizontalen Echoeinfallswinkels <5_Ä„. und dem Schwerpunktsabstand d_hor proportional. Diese Phasenverschiebungen werden nach Fig. 1 in zwei PhasenmeSstufen 6 gemessen und als proportionale Spannungen U_vvert. und U₉ nor. zwei Multiplikatoren 8 zugeführt, in denen durch elektronische Multiplikation mit einer entfernungsproportionalen Spannung eines Sägezahngenerators 9 die Produktspannungen U_verl, und J7_tor. gebildet werden, die erfindungsgemäß den Ablenksystemen einer Kathodenstrahlröhre 11 zugeführt werden.

Zur Hellsteuerung der Kathodenstrahlröhre 11 werden die Gruppensignale in einer Additionsstufe 7 addiert und über ein elektronisches Tor 13 auf das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre gegeben. Dieses Tor wird durch eine Differential-Vergleichsstufe 10 nur dann geöffnet, wenn die phasenproportionalen Spannungen U_9vert und tW. gleichzeitig konstant sind. Die Differential-Vergleichsstufe unterdruckt die Hellsteuerung des Elektronenstrahles während seines Weges zu der Stelle auf dem Bildschirm, die den Ablenkspannungen U_vert. und U_hof. entspricht. Das Objekt wird als Punkt geschrieben.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sind mehrere Darstellungen möglich. Werden die Produktspannungen U_verl und U_hor. auf die Ablenksysteme der Kathodenstrahlröhre 11 gegeben, so werden nach F i g. 3 der von einer Schwingergruppe erfaßte Unterwasserraum und die darin befindlichen Objekte in Parallelprojektion abgebildet. Der Vorteil dieser Darstellung liegt darin, daß bei ebenem Boden alle Boden- und Oberflächenechos auf je einer horizontalen Linie geschrieben werden und daß die Unterwasserobjekte, wie beispielsweise Fischschwärme, zwischen diesen Grenzlinien erscheinen und immer an derselben Stelle des Bildschirmes angezeigt werden, solange sie sich parallel zur Schwingerbasis, mit anderen Worten zur Bewegungsrichtung des Netzes be-

wcßcn

Werden auf die Ablenksysteme der Kathodenstrahlröhre die Ablenkspannungen U_vert. und W _ft?r. gegeben, so erscheinen die Objekte gemischt projiziert Die Parallelprojektion in der Vertikalen bleibt wie in Fig. 3 erhalten; demgegenüber wird die horizontale winkelmäßige Ablage der Objekte in Zentralprojektion dargestellt, wie Fig. 4 zeigt. Seitlich aufgefaßte Objekte wandern bei Annäherung parallel zur Bewegungsrichtung des Netzes seitlich aus der Darstellung heraus. Eine weitere Darstellung in Zentralprojektion ergibt sich, wenn die phasenproportionalen Spannungen U_vvert. und U^ direkt aut die Ablenksysteme gegeben werden (s. Fig. 5.) Me ist nicht besonders übersichtlich, da die Echos von Roden und Oberfläche sowie die Objektechos, also die von Fischschwärmen, sich überdecken. Durch Einfügen eines geeichten Rasters kann die Entfernung der Objekte bestimmt werden.

Die drei Darstellungen sind dadurch gekennzeichnet daß die Bildachse, das ist die Richtung der Schwingernormalen, im Mittelpunkt des Bildschirmes der Kathodenstrahlröhre liegt. Deshalb ist em

Fadenkreuz auf dem Schirm der Kathodenstrahl- renzier-Vergleichsstufe 10 gibt nämlich dem Echo

rohre 11 angebracht. Befindet sich die Schwinger- des Fischschwarmes ein besonderes Gewicht gegen-

basis 5 an der Schleppnetzöffnung, wie es in Fig. 6 über den Boden- und Oberflächenechos, so daß das

dargestellt ist, so bewegt sich ein Fischschwarni so Stoppsignal für das Zählwerk hiervon besonders

lange auf die Netzöffnung zu, wie sich sein Zentrum 5 leicht zu gewinnen ist.

im Fadenkreuz befindet. Wandert das Zentrum des Die Schwingerbasis 5 weist kein hohes Bünde-Echobildes eines Schwarmes aus dem Fadenkreuz lungsmaß auf, solange man einen größeren Winkelaus, so ist durch Manövrieren des Trawlers das bereich erfassen will; die Auffaßreichweite ist da-Schleppnetz so zu lenken, daß das Zentrum wieder durch allerdings beeinträchtigt. Eine solche Einrichin die Schirmmitte zurückwandert. Die Darstellung io tung ist aber einfach und preiswert. Für höhere Annach der Erfindung ermöglicht das in besonders sinn- Sprüche wird die Einrichtung nach F i g. 7 erweitert, fälliger Weise. Die Schwingerelemente der vergrößerten Basis 16 Diese Art der Darstellung enthält zunächst noch sind dabei in zwei vertikal unterteilte Gruppen defikeine Entfernungsinformation nierten Schwerpunktsabstandes d_vert zusammengeht die Entfernung eines entdeckten Fischschwar- 15 faßt. Die Einzelstreifen der Gruppen sind in einem mes vom Schleppnetz von Interesse, so bietet sich richtungsbildenden Netzwerk 15 zusammengeführt, zur Entfernungsbestimmung eine entfernungsabhän- das in bekannter Weise mehrere vorkompensierte gige Hellsteuerung an. Dazu ist dem elektronischen Richtcharakteristiken aus der oberen und unteren Tor 13 eine Kippstufe 12 mit variabler einstellbarer Gruppe bildet In jede Richtung zweigen zwei dek-Ausgangsimpulsdauer At vorgeschaltet. Die Kipp- *» kungsgleicheRichtcharakteristiken.Dementsprechend stufe 12 wird gegenüber dem Zeitpunkt der Schall- hat das richtungsbildende Netzwerk mehrere Dopaussendung verzögert getriggert, so daß Echosignale pelausgänge, denen entsprechend der Einrichtung aus einem durch A t definierten Entfernungsbereich nach F i g. 1 je eine Phasenmeßstufe 6 zur Messung die sonst nur mäßig hellen Echosignale besonders des vertikalen Schalleinfallswinkels d_vert sowie je ein hellsteuern. Dabei ist die Zeit vom Aussenden eines as Multiplikator 8 folgt Die Produktspannungen U_vert. Schallimpulses bis zum Triggern der Kippstufe 12 ein eines jeden Ausganges sind einem elektronischen Ab-MaB für die Entfernung der Objekte. Eine solche taster 16 zugeführt, der jeweils innerhalb einer der Einrichtung legt es nahe, von Hand die entfernungs- Sendimpulsdauer gleichen Zeit ein oder mehrmals abhängige Hellsteuerung stets so einzustellen, daß die Ausgänge nacheinander auf das Vertikalablenkdadurch das Echo des Fischschwarmes besonders 30 system der Kathodenstrahlröhre 11 schaltet. Die hell hervorgehoben wird. Mit der Handeinstellung ist Summenspannungen der Doppelausgänge werden in zweckmäßig eine Entfernungsskala verbunden, aus den Additionsstufen 7 gebildet und über einen zweider man dann die Entfernung des Schwarmes vom ten elektronischen Abtaster 17 auf das Steuergitter Netz ablesen kann. Man kann aber auch an eine der Kathodenstrahlröhre 11 geschaltet In der Horiautomatische Entfernungsbestimmung des Fisch- 35 zontalen wird der Elektronenstrahl schrittweise übei schwarmes denken, bei der ein an sich bekanntes den elektronischen Abtaster 18 und den Spannungselektronisches auf die Entfernung geeichtes Zähl- teiler 19 abgelenkt, wobei jeder Schritt der Winkelwerk für die Laufzeit der Echosignale genommen differenz J_4fter zwischen den Mitteneinrichtunger wird. Die Zählanzeige wird neben dem Bildschirm zweier benachbarter vorkompensierter Richtcharak- oder unterhalb des Bildschirmes der Kathodenstrahl- 40 teristiken entspricht. Die elektronischen Abtaster 16, röhre angebracht; das Zählwerk selbst wird jeweils 17 und 18 arbeiten parallel. Die erweiterte Einrich durch die Sendeimpulse in Gang gesetzt und durch tung liefert eine Darstellung ähnlich der Darstellung das Echo des Fischschwarmes gestoppt Die Diffe- nach F i g. 4.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche: £2S^SSÄ der Phasendifferenz

1. Einrichtung,zur Da^eUung der Lage von %^^el^Ä fischerei sind verschiedene

Unterwasserobjekten, insbesondere von Fisch- 5 Fur die !"»£"?* _wordei, „m die gegenseitige

schwännen, zwischen Meeresboden und Wasser- Methoden an£"«*^fgSAn*» ^Sund dls

oberfläche und deren winkelmäßiger horizontaler Lage ^J^jfS^ „ad das Netz so zu

und vertikaler Ablage von einer vorgegebenen ScUeppne^^ b^bac^una

Richtung auf Kathodenstrahlröhren mit Hilfe dir^eren, ^ßderSchw*g£|£ ^ _ώ ^ ^.

einer Sonaranlage, deren Kathodenstrahlröhren *« Bei ^ei«^r'«^^,r^entschrift 847370 be-

durch Echosignale hellgesteuert werden und sie etwa in de*J«J»j^P£^i al eiektrl

deren vorzugsweise am Schleppnetz befestigte ^^ *£_h?^_b^ines Jn übrigen an Bord

Schwmgerbasis horizontale und vertikale Unter- fische Schwwgwb^ em ^^angebracht

teüungen definierten Schwerpunktabstandes auf- ^de? ^F^.^chdan2^PS_n~Ss wird dtreh Umschalten

weistTaus denen mittels einer elektronischen 15 Mit dieser Schwmgerbaas Wim ™^^^?£°

Phasenmeßeinrichtung der vertikale Echoeinfalls- über eine Fernsteuerung JÄäfSK

winkel über die Messung der Phasendifferenz mit einemnachtunten-

i d hritl Ehifllikel über schwinger der Abfandd

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el über die Messung der Phasendifferenz mit einemnachtunten-JJ^ «W uwi der horizontale Echoeinfallswinkel über schwinger der Abfanddes^^^ ^Messung der Phasendifferenz ^. ermittelt mit einem nachdben genuteten gg werden, dadurch gekennzeichnet, daß *> schwinger der Abstanaaes "^" «ericnteten

die winkelmäßige horizontale und vertikale Ab- oberfläche und mit euiem^nach ν,raus gncnteten lage mittels den EinfaUswinkeln proportionaler Sendeempfang^chwinger der Abstand des Msch Spannungen auf einer einzigen Kathodenstratd- ^s^™fXf^_nS horizontalen Echolotung röhre senkrecht zueinander dargestellt ist und Bei der zu»"²; ^^ΠΓΤ' .. _aiicu _im Zusammen

die Richtung der Schwingenden auf einen a₅ ist es an sich bekannt wenn es auch »m Rammen-Pkt si i d Mitt ds Schirmes der hang nut der Pichen J^^^J^Z

die Richtung der Schwingenden auf einen a₅ ist es an sich be Punkt vorzugsweise in der Mitte des Schirmes der hang nut der Pichen Kathodenstrahlröhre projiziert ist. unmittelbar durchgeführt ^^^ΑΓ«ϊ3

2 Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch ge- basis zu verwenden, die eine homontale und

l ausist mA

Kathodenstrahlröhre projiziert ist. ^^^ΑΓ«ϊ

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- basis zu verwenden, die eine homontale u kennzeichnet, daß mindesteL eine der Spannun- vertikale Gruppenunterteilung ausist mA ^J gen dem Produkt aus dem Einfallswinkel und der 30 Hilfe man über d* Messung der ^^ ™^d Laufzeit der Echosignale proportional ist vertikalen Phasendifferenzen dhe hwBon^« »™»

3. Einrichtung nadi Anspruch 1 oder 2, dadurch vertikalen Echoei^allswuikelbesünmit Be₁ den^begekennzeichnet, daß der Schaltweg der Hell- kannten Honzontal-Echota wer«^^ej£™£ Steuerung der Kathodenstrahlröhre ein elektro- talen und vertika en Einfallswinkel1 «izwe. ^rennten nisches Tor enthält, das auf bestimmte Bereiche 35 Darstellungen auf denB^i¹™»**"" ^fÄ" der Laufzeiten der Echosignale einsteUber ist, in strahlröhren oder auf dem Bddsdtom emer Zwe denen jeweils Echosignale besonders hellgesteuert strahlröhre wiedergegeben ^*^^'.^ werden. lagerung einer die Echoentfernung beinhaltenden

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- Zeitinformation. _{H Λρη} durch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung 4» Der Erfindung hegt die Aufgabe ζugnmde, den für PhTsenänderungen vorgesehen ist, die die Fischschwarm mittels einer ™ «ete ^bradhten Hellsteuerung der Kathodenstrahlröhre durch Schwingerbasis und der von dieser_zum Schiff uberempfangene Echosignale nur freigibt, solange tragenen Information auf dem Schirm emer einzigen φΖ und<p_ve„ gleichzeitig etwa konstant sind. Kathodenstrahlröhre in seiner Lage^zum ,Meeres-

5.· EinrShiiing nach eiSem der vorhergehenden 45 boden und zur W^roberfl^e _sow» ui se ner Ansprüche, instesondere nach Anspruch 4, da- winkelmäßigen vertikalen und borazen Ablage durch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes von der Bewegungsrichtung des Schleppnetzes bildauf Entfernung geeichtes Zählwerk für die Lauf- lieh darzustellen. .... — vHt,,™ h«

zeit der Echosignale vorgesehen ist, das durch Die Erfindung besteht bei einer ^Euir?cht^ung de

ein bevorzugtes Echo gestoppt wird. 50 eingangs genannten Art dann daß die winkelmaßige

horizontale und vertikale Ablage mittels den Echoeinfallswinkeln proportionaler Spannungen auf einei einzigen Kathodenstrahlröhre senkrecht zueinandei

dargestellt ist und die Richtung der Schwinger-

55 normalen auf einen Punkt vorzugsweise der Mitte de!

Schirmes der Kathodenstrahlröhre projiziert ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Dar- Sie bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung

ttellung der Lage von Unterwasserobjekten, insbe- bei der mindestens eine der Spannungen dem Produk sondere von Fischschwärmen, zwischen Meeresboden aus dem Einfallswinkel und der Laufzeit der Echo und Wasseroberfläche, und deren winkelmäßiger 60 signale proportional ist, und zwar vor allem die zu horizontaler und vertikaler Ablage von einer vor- Vertikalablenkung dienende Spannung. Dadurc gegebenen Richtung auf Kathodenstrahlröhren mit wird jedenfdis bei ebenem Meeresboden erreicht Hilfe einer Sonaranlage, deren Kathodenstrahlröhren daß sowohl die Bodenechos wie die Oberflachen durch Echosignale hellgesteuert werden und deren echos aus alien Entfernungen praktisch als je ein vorzugsweise& Schleppnetz befestigte Schwinger- 65 horizontale Linie dargestellt werden. Weiter ist nacl basis horizontale und vertikale Unterteilungen defi- einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindun; nierten Schwerpunktabstandes aufgreift, aus denen vorgesehen, daß der Schaltweg der Hellsteuerung de mittels einer elektronischen Phasenmeßeinrichtung Kathodenstrahlröhre em elektronisches Tor enthali