DE1766862B2 - Einrichtung zur darstellung der lage von unterwasserobjekten, insbesondere von fischschwaermen, zwischen meeresboden und wasseroberflaeche - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Einrichtung zur Darstellung der Lage von Unterwasserobjekten, insbesondere von Fischschwärmen, zwischen Meeresboden und Wasseroberfläche und deren winkelmäßiger. horizontaler und vertikaler Ablage von einer gegebenen Richtung auf Kathodenstrahlröhren mit Hilfe einer Sonaranlage. deren Kathodenstrahlröhren durch Echosignale hellgesteuert werden und deren vorzugsweise am Schleppnetz, befestigte Schwingerbasis horizontale und vertikale Unterteilungen definierten (akustischen) Schwerpunkiabstandes aufweist, aus denen mittels einer elektronischen Phasenmeßeinrichtung der vertikale Echoeinfallswinkel über die Messung der Phasendifferenz (f\_cn und der horizontale Echoeinfallswinkel über die Messung der Phasendifferenz </h.._r ermittelt werden, wobei die winkelmäßige horizontale und vertikale Ablage mittels den Einfallswinkeln proportionalen Spannungen auf einer einzigen Kathodenstrahlröhre senkrecht zueinander dargestellt sind und die Richtung

ίο der Schwingernormalen auf einen Punkt, vorzugsweise in der Mitte des Schirmes der Kathodenstrahlröhre, projiziert ist und wobei der Schallweg der Hellsteuerung der Kathodenstrahlröhre ein elektronisches Tor enthält, das auf bestimmte Bereiche der Laufzeiten der Echosignale einstellbar ist.

Die Erfindung bezweckt den Gegenstand des Hauptpatentes vorteilhaft weiter auszugestalten und besteht darin, daß die Kathodenstrahlröhre als Zweistrahlröhre ausgebildet ist, deren zweiter Kaihodenstrahl in an sich bekannter Weise zur Darstellung der Entfernung des Fischschwarmes von der Schwingerbasis mit umscha!;bar einstellbaren Meßbereichen herangezogen ist. Die Darstellung der Entfernung mit Hilfe der zweiten Kathodenstrahlröhre hat gegenüber der im Hauptpatent beschriebenen Entfernungsbestimmung mittels willkürlich auf bestimmte Bereiche der Laufzeiten der Echosignale einstellbarer Hellsteuerung des Kathodenstrahles bzw. eine auf Entfernung geeichten Zählwerkes für die Echolaufzeit den Vorteil, daß Slörechos als solche erkennbar sind, und daß dadurch Fehlanzeigen leichler vermieden werden. Infolgedessen eignet sich ein von Hand mit der Darstellung der Entfernung gekoppeltes, auf das Schwarmecho einstellbares Tor besonders gut dazu, um durch Freigabe der Hellsteuerung des anderen Kathodenstrahlsystems die horizontale und vertikale winkelmäßigc Ablage des Fischschwarmes störungsfrei zu erkennen.

Dabei ist es zweckmäßig, den Bündelungsgrad der Schwingerbasis veränderbar zu machen und so mit der Umschaltung der Meßbereiche zu koppeln, daß er etwa proportional zu deren größter Entfernung ist. Durch e^;nc derartige Kopplung des Bündelungsgrades mit dem Meßbereich wird erreicht, daß bei großen Entfernungen des Fischschwarmes durch den hohen Bündelungsgrad ein hohes Nutz/Stör-Verhältnis erzielt wird und daß sich der etwa aus der Beobachtungsrichtung auf die Schwingerbasis einfallende Störlärm der Schiffsschraube des Fischdampfers dadurch weniger auswirkt. Bei kleineren Entfernungen werden durch den kleineren Bündelungsgrad die horizontalen und vertikalen Beohachtungswinkel vergrößert und der in der Nähe breite: erscheinende Fischschwarm ist noch voll erfaßbar. Durch den mit der Entfernung r etwa um 40 Ig r abnehmenden Echopegel ist der Pegel des Nutzsignals bei kleineren Entfernungen so hoch, daß der geringere Bündelungsgrad ohne weiteres in Kauf genommen werden kann.

Die Schwingerbasis ist vorzugsweise am Netz in einem stromlinienförmigen, mit horizontalen und

*>° vertikalen Leitblechen versehenen, in der Wasserströmung frei beweglichen, am Netz befestigten Hüllkörper eingebaut.

Bei Übereinstimmung der Hauptachse der Richtkeulc der Schwingerbasis mit der Vorausachse des stromlinienfönnigen Körpers stellt sich die Bcobachtungsrichtung der Basis dabei in Richtung des dreidimensionalen Geschwindigkeitsvektors der Bewegung des Netzes relativ zum Medium ein.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hund eines Beispieles näher erläutert. Es zeigt

f- i g. 1 links die Darstellung eines Fischschwarmes nach dem Hauptpatent, rechts daneben die übliche Entfernungsdarstellung auf einer Z*eistrahlröhre und darunter das von Hand eip.ste'ibarc elektronische Tu, mit digitaler Anzeige der eingestellten Entfernung,

Fig. 2 den bei verschiedenen Entfernungen eines Fischschnarmes vom Schleppnetz veräiuL-rbar umunhaltbaren Bündelungsgrad.

Fig ^ die .Schwingerbasis in einem frei beweglichen, stromlinienförmigen Hüllkörper in einer .Seitenansicht,

F i g. 4 den Hüllkörper in der Draufsicht.

Die im Hauptpalent beschriebene Darstellung der horizontalen und vertikalen Winkelablage eines Fischsch warmes 29 durch das Bild des Echos 22 auf der linken Seite 21 des Schirmes einer Zweistrahlkathodenstrahlröhre wird auf der rechten Seite 23 ergänzt durch die allgemein bekannte Enifernungsdar-.tellung des Zeitablaufes der Echolot vorgänge. Dargestcl/t ist das Echo jo 24 des Fischschwarmes 29 in einer Entfernung von etwa 850 Meiern. Als Gesamtmeßbereich ist ein 1000 m-Meßbereich eingeschaltet.

Mit Hilfe eines darunter angedeuteten Einsteilknopfes 26;i wird nun über den Gesamtmeßbereich von 1000 m in an sich bekannter Weise ein Tor mit einem Öffnungsbereich 25 von etwa 100 m Echolaufzeit auf das Echo des Fischschwarmes eingestellt. Damit wird erreicht, daß nur der Entfernungsbereich von etwa 800 bis 900 m im linken Teilbild der Zweistrahlkathoden-Strahlrohre aufgehellt wird. Diese Hcllsteuerung ist bereits Gegenstand des Hauptpatentes. Durch die zusätzliche Kopplung mit der Entfernungsdarstellung auf der rechten Seite 23 der Zweistrahlkathodenstrahlröhre wird nun jedoch die Einstellung wesentlich erleichtert und Irrtümer bei Fehleinsu-Düngen sind einfach erkennbar.

Das im Hauptpatent beschriebene Zählwerk 26 für die Laufzeit der Echosignale ist jetzt mit der über den Einstellknopf 26a vorzunehmenden Toreinstellung gckoppelt und zeigt die Mitte des Öffnungsbereiches'an.

Fig. 2 zeigt, daß für die Erfassung eines größeren Fischschwarmes 29 in verschiedenen Entfernungen vom Schleppnetz 40 unterschiedliche Öffnungswinkel 27, 28 der Richtcharakteristik der dort angebrachten Schwingerbasis 5 zweckmäßig sind. Für größere Entfernungen braucht man nur einen kleinen Öffnungswinkel 27, also einen hohen Bündelungsgrad. Für kleinere Entfernungen wird ein größerer Öffnungswinkel 28 erforderlich, d. h. es reicht ein kleinerer Dündelungsgrad aus.

Das kommt in geeigneter Weise den Nutz/Stör-Bedingungen bei der Echolotbeobachtung vom Schleppnetz 40 entgegen. Denn die Beobachtungsrichtung der im Schleppnetz befindlichen Schwingerbasis 5 liegt ttwa in Richtung zum Fischdampfer 41. dessen Schraubengeräusch ein ständig vorhandenes Stöigefäusch 42 für den Echoempfang ist. Jc höher der iJündelungsgrad ist, umso weniger wird aber die Störung von Einfluß sei¹: wenn man nicht gerade die 61: Achse der akustischen H.,.■■■. »tkeule der Schwingerbasis 5 direkt auf die Schraube 4 richtet. Das geschieht aber offensichtlich nicht, wie F i ^ 2 zeigt. Denn der Schwarm steht tiefer und die Beobachtungsrichtung der Schwingerbasis geht unter der Schraube hindurch, ganz abgesehen davon, daß durch Wind und Wasserströmung im Normalfall auch eine seitliche Versetzung vorhanden ist. Bei kleinerer Entfernung zwischen Fisehsohwarm 29 und Schleppnetz 40 sind die Echos des Schwarmes L-iiaiirungsgemäß so intensiv, daß sie die Störgeräusche 42 der Schraube 43 übertreffen, obgleich der nunmehr erforderliche breite Öffnungswinkel 28 auch in Richtung der Schraube 43 beobachtet. Da mit Näherkommen des Schleppnetzes 40 an den Fischschwarm 29 üblicherweise auch der Meßbereich umgeschaltet wird. /.B. von 1000 m auf 500 m. wird mit der Meßbereichunischaltung zugleich der Bündelungsgrad umgeschaltet, und zwar etwa proportional zur größten Meßbereichsentfernung. Das geschieht in an sich bekannter Weise durch Zu- oder Abschalten von Einzelschwingern der Schwingerbasis 5 und durch die damit verbundene Vergrößerung bzw. Verkleinerung ihrer Strahlfläche.

Infolge der bereits erwähnten seitlichen Versetzung zwischen Fischdampfer 41 und Schleppnet/ 40 durch Wind und Wasserströmung ist es wichtig, am Schleppnetz 40 die Hauptkeule der Schwingerbasis 5. d. h. also die Beobachtungsrichiung, s(j auszurichten, daß sie in Richtung des dreidimensionalen Geschwindigkeitsvektors der Bewegung des Schleppnetzes 40 relativ zinn Medium liegt. Denn dann wird ein Fischschwarm 29. der als solcher zunächst mit dem strömenden Medium unbeeinflußt treibt, so im linken Teil der Zweistrahlkathodensirahlröhre dargestellt, daß er, vom Schleppnetz 40 aus beobachtet, richtige Korrekturen für die Einsteuerung der Netzliefe bzw. seitlichen Versetzung ermöglicht. Das in der Mitte 44 eier Darstellung auf der linken Seite des Schirmes 21 der Zweistrahlkathodenstrahlröhre erscheinende EcIx ■ eines Fisch.schwarmes 29 zeigt an. daß dieser geradewegs ins Schleppnetz 40 hineinmanövriert wird.

Um die Haupikeule der SchwingerhaMS "5 in die genannte Richtung zu bringen, wird die Schwingerbasis 5 fest in einem stromlinienförmigen, frei iti der Strömung beweglichen Hüllkörper 30 eingebaut (Fig. 3). Dieser enthält vertikale Leitblendcn 31 und horizontale Leitblendcn 32. Mittels einer Befcstigungsplatte 33 ist er am Schleppnetz befestigt. Auf der Befestigungsplane 33 befindet sich eine senkrechte Achse 34, auf der drehbar eine Hülse 35 gelagert ist. Die vertikale Leitblende 3) ist mit der Hülse 35 starr verbunden. Am Kopf der Hülse 35 ist eine Achse 36 angebracht. Um diese Achse }6 kann sich in Lagern 37 der fest mit den horizontalen Leitblenden 32 verbundene, stromlinienförmige Hüllkörper 30 drehen. Die elektrischen Zuleitungen zur Schwingerbasis 5 sind über ein frei bewegliches Zuleitungskabel 38 durch die Achsen 54 und 36 zur Befestigungsplaite 33 geführt und werden dort in üblicher Weise an die von Bord kommenden Signalkabel 39 angeschlossen.

Die frei bewegliche Anbringung des stromlinienförmigen Hüllkörpers läßt sich auch beispielsweise in ähnlicher Art wie die Ein-Knopf-Gelenkkupplung eines Autoanhangcrs ausführen. Die Umschaltung des Bündelungsgrades kann auch durch Umschaltung der Arbeitsfrequenz der Echolotsignale bei gleicher Dimensionierung der .Strahlfläche der Schwingerbasis erfolgen, wobei dann der Bündelungsgrad quadratisch mit der Arbeitsfrequenz ansteigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuneen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Darstellung der La^e von Unterwasserobjekten, insbesondere von Fisdischwärmen, zwischen Meeresboden und Wasseroberfläche und deren winkelmäßiger. horizontaler und vertikaler Ablage von einer gegebenen Richlung auf Kathodenstrahlröhren mit Hilfe einer Sonaranlage. deren Kathodenstrahlröhren durch Echosignale hellgesteuert werden und deren vorzugsweise am Schleppnetz befestigte Schwingerbasis horizontale und vertikale Unterteilungen definierten (akustischen) Schwerpunktabsuindcs aufweist, aus denen mittels einer elektronischen Phasenmeßeinrichi.ung der vertikale Echoeinfallswinkel über die Messung der Phasendifferenz f/v,, und der horizontale Einfallswinkel über die Messung der Phasendifferenz φ\,_Μ ermittelt werden, wobei die winkelmiißigc horizontale und vertikale Ablage mittels den Einfallswinkeln proportionalen Spannungen auf einer einzigen Kathodenstrahlröhre senkrecht zueinander dargestellt sind und die Richtung der Schwingernormalen auf einen Punkt, vorzugsweise in der Mine des Schirmes der Kathodenstrahlröhre, projiziert ist, und wobei der Schaltweg der Hellsteuerung der Kathodenstrahlröhre ein elektronisches Tor enthält, das auf bestimmte Bereiche der Laufzeiten der Echosignale einstellbar ist, gemäß Anspruch 3 des Patents !7 66 005. dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre als Zweistrahlröhre ausgebildet ist, deren zweiter Kaihodenstrahl in an sich bekannter Weise zur Darstellung der Entfernung des Fischschwarmes (29) von der Schwingerbasis (5) mit umschaltbar einstellbaren Meßbereichen herangezogen und daß die Schwingerbasis (5) in einem stromlinienförmigen Hüllkörper (30) eingebaut ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Tor auf die vom zweiten Kathodenstrahl angezeigte Entfernung von Hand einstellbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bündelungsgrad der Schwingerbasis (5) veränderbar und so mit der Umschaltung der Meßbereiche gekoppelt ist. daß er etwa proportional zu deren jeweils größter Entfernung ist.

4. Einrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der die Schwingerbasis (5) tragende stromlinienförmige Hüllkörper (30) mit vertikalen und horizontalen Leitblenden (31 und 32) versehen und in der Wasserströmung frei beweglich am Schleppnetz (40) befestigt ist.