DE1766862C3 - Einrichtung zur Darstellung der Lage von Unterwasserobjekten, insbesondere von FiscYiscTiwäTmeTi, zwischen Meeresboden und Wasseroberfläche - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Einrichtung zur Darstellung der Lage von Unterwasserobjekten. do 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) Schwerpunktabstandes aufweist, aus denen mittels einer elektronischen Phasenmeßeinrichtung der vertikale Echoeinfallswinkel über die Messung der Phasendifferenz φνοπ und der horizontale Echoeinfallswinkel über die Messung der Phasendifferenz gw 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 der Schwingernormalen auf einen Punkt, vorzugsweise in der Mitte 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.

Die Erfindung bezweckt den Gegenstand des Hauptpatentes vorteilhaft weiter auszugestalten und besteht darin, daß die Kathodenstrahlröhre als Zweistrahlröhre ausgebildet ist, deren zweiter Kathodenstrahl in an sich bekannter Weise zur Darstellung der Entfernung des Fischschwarmes von der Schuingcrbasis mit umschaltbar 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 Störechos als solche erkennbar sind, und daß dadurch Fehlanzeigen leichter 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 Kathodcnstrahlsystems 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 eine 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 Beobachtungswinkel vergrößert und der in der Nähe breiter 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 Richtkeule der Schwingerbasis mit der Vorausachse des stromlinienförmigen Körpers stellt sich die Bcobachiungsrichtung der Basis dabei in Richtung des dreidimensionalen Geschwindigkeitsvekiors der Bewegung des Netzes relativ zum Medium ein.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand 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 Zweistrahlröhre und darunter das von Hand einstellbare elektronische Tor mit digitaler Anzeige der eingestellten Entfernung,

Fig.2 den bei verschiedenen Entfernungen eines Fischschwarmes vom Schleppnetz veränderbar umschaltbarer Bündelungsgrad,

F i g. 3 die Schwingerbasis in einem frei beweglichen, stromlinienförmigen Hüllkörper in einer Seitenansicht.

F i g. 4 den Hüllkör per in der Draufsicht.

Die im Hauptpatent beschriebene Darstellung der horizontalen und vertikalen Winkelablage eines Fisch- is schwarmes 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 Entfernungsdarstellung des Zeitabhiufes der Echolotvorgiinge. Dargestellt ist das Echo 24 des Fischschwarmes 29 in einer Entfernung von etwa 850 Metern. Als Gesamtmeßbereich isi ein 1000 m-Meßbereich eingeschaltet.

Mit Hilfe eines darunter angedeuteten Einstellknopfes 26.7 wird nun über den Gesanumeßbercich von 1000 m in an sich bekannter Weise ein Tor mit einem Öffnungsbereich 25 von etwa 100 m Echolauf zeit auf das Echo des Fischschwarmes eingestellt. Damit wird erreicht, daß nur der F.ntfernungsbereich von etwa 800 bis 400 m im linken Teilbild der Zweistrahlkathodcn-Strahlrohre aufgehellt wird. Diese I lellsteuerung ist bereits Gegenstand des Hauptpatentes. Durch die zusätzliche Kopplung mit der Entferniingsdarstellung auf der rechten Seite 23 der Zw eistrahlkathodenstrahlröhre wird nun jedoch die Einstellung wesentlich erleichtert und Irrtümer bei Feineinstellungen sind einfach erkennbar.

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

I- i g. 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 SchwingerbasL 5 zweckmäßig sind. Für größere Entfernungen braucht man nur einen kleinen Öffnungswinkel 27. also einen hohen Bündelungsgrad. Für kleinere Enifernungen wird ein größerer Öffnungswinkel 28 erforderlich, d. h. es reicht ein kleinerer Bündelungsgrad aus.

Das kommt in geeigneter Weise den Nutz/Stör-Bedingungen bei der Echolotbeobachtung vom Schleppnetz 40 entgegen. Denn die Beobachtungsrichtung der am Schleppnetz befindlichen Schwingerbasis 5 liegt etwa in Richtung zum Fischdampfer 41. dessen Schiaubengeräusch ein ständig vorhandenes Störgeräusch 42 für den Echoempfang ist. |e höher der BiindeWingsgrad ist. umso weniger wird aber die Störung von Einfluß sein, wenn man nicht gerade die «1 Achse der akustischen I-lauptkciile der .Schwingerbasis 5 direkt auf die Schraube 43 richtet. Das geschieht aber offensichtlich nicht, wie F i g. 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 Fischschwarm 29 ui.d Schleppnetz 40 sind die Echos des Schwarmes erfahrungsgemäß 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, z. B. von 1000 m auf 500 m. wird mit der Meßbereichumschaltung zugleich der Bündelungsgrad umgeschaltet, und zwar etwa proportional zur größten Meßbereichsentfcrnung. 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 unJ Schleppnetz 40 durch Wind und Wasserströmung ist es wichtig, am Schleppnetz 40 die Hauptkeule der Schwingerbasis 5. d. h. also die Beobachtungsrichtung, so auszurichten, daß sic in Richtung des dreidimensionalen Geschw indigkeitsv ektors der Bewegung des Schleppnetzes 40 relativ zum Medium liegt. Denn dann wird ein Fischschwarm 24. der als solcher zunächst mit dem stromenden Medium unbeeinflußt feibt. so im linken Teil der Zw eisti ahlkathodenstrahlröhre dargestellt, daß er, vom Schleppnetz 40 aus beobachtet, richtige Korrekturen für die Einsteuerung der Netztiefe bzw. seitlichen Versetzung ermöglicht. Das in der Mitte 44 der Darstellung i'uf der linken Seite des Schirmes 21 der Zweistrahlkathoden strahlröhre erscheinende Echo eines Fischschwarmes 29 zeigt an, daß dieser geradewegs ms Schleppnetz 40 hineinmanö\ riert wird.

Um die Hauptkeule der Schwingerbasis 5 m die genannte Richtung zu bringen, wird die Schwingerbasis 5 fest in einem stromlinienförmigen, frei in tier Strömung beweglichen Hüllkörper 30 eingebaut (Fig. 3). Dieser enthält vertikale l.eitblcnden 31 und horizontale Lcitblenden 32. Mittels einer Befestigungsplatte 33 ist er am Schleppnetz befestigt. Auf der Befestigungsplate 33 befindet sich eine senkrechte Achse 34. auf der drehbar eine Hülse 35 gelagert ist. Die vertikale Leitblende 31 ist mit der Hülse 35 starr verbunden. Am Kopf der Hülse 35 ist eine Achse 36 angebracht. Um diese Achse 36 kann sich in Lagern 37 der fest mit den horizontalen Lcitblenden 32 verbundene, stromlinienförmige Hüllkörper 30 drehen. Die elektrischen Zuleitungen zur .Schwingerbasis 5 sind über ein frei bewegliches Zuleitungskabcl 38 durch die Achsen 34 und 36 zur Befcstigungsplatte 33 geführt und W'.'rden dort in üblicher Weise an die von Bord kommenden Signalkabel 39 angeschlossen.

Die frei bewegliche Anbringung des stromhnienlörmigen Hüllkörpers läßt sich auch beispielsweise in ähnlicher Art wie die Ein-Knopf-Gclenkkupplung eif.es Autoanhängers ausführen. Die Umschaltung des Bündelungsgrades kann auch durch Umschaltung der Arheiiv frequenz der Echolotsignale bei gleicher DimeiiMonicrting der .Strahlfläche der Schwingerbasis erfolgen, wobei dann der Bündelungsgrad quadratisch mit der Arbeitsfreqtienz ansteigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. 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 Kathodenstrahl·Öhren durch Echosignale hellgesteuert werden und deren vorzugsweise am Schleppnetz befestigte Schwingerbasis horizontale und vertikale Unterteilungen definierten (akustischen) Schwerpunktabstandes aufweist, aus denen mittels einer elektronischen Phasenmeßeinrichtung der vertikale Echoeinfallswinkel über die Messung der Phasendifferenz <p_VCn tmd der horizontale Einfallswinkel über die Messung liier Phasendifferenz <j>hor ermittelt werden, wobei die winkelmäßige horizontale und vertikale Ablage mittels den Einfallswinkeln proportionalen Spannungen auf einer einzigen Kathodenstrahlröhre lenkrecht zueinander dargestellt sind und die Richtung der Schwingernormalen auf einen Punkt, vorzugsweise in der Mitte des Schirmes der Kathodenstrahlröhre, projiziert ist, und wobei tier Schaltweg der Hellsteuerung der Kathodenstrahlröhre ein elektronisches Tor enthält, das auf bestimmte Bereiche der Laufzeiten der Echosignale einstellbar ist, gemäß Anspruch 3 des Patents 17 6b005, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhre als Zweisirahlröhre ausgebildet ist. deren zweiter Kathodenstrahl in an sich bekannter Weise zur Darstellung der [Entfernung des Fischschwarmes (29) von der Schwingerbasis (5) mit umschaltbar einstellbaren Meßbereichen herangelogen 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 1, 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 Schleppnet'(40)befestigt ist.

55