DE1957193A1 - Absenkbare Vorrichtung mit Wasserschallschwingern fuer Nachrichtenuebertragung an Ortungsgeraete eines Wasserfahrzeuges - Google Patents

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

Absenkbare Vorrichtung mit Wasserschallschwingern für Nachrichtenübertragung an Ortungsgeräte eines Wasserfahrzeuges

Die Erfindung bezieht sich auf eine absenkbare Vorrichtung mit Wasserschallschwingern für Nachrichtenübertragung an Ortungsgeräte eines Wasserfahrzeuges, vorzugsweise bei der Seefischerei.

Bekanntlich wird seit längerem die Möglichkeit einer Nachrichtenübertragung zwischen einem Schiff und einer oder mehreren Sonden, z.B. an einem Schleppnetz, mittels modulierten Wasserschalles untersucht. Eine gerätetechnische Ausführung dieser Art ist in dem DBP Nr. 1 255 004 beschrieben. Sonden am Schleppnetz, die dessen Trirarazustand bzw. dessen Neigung ermitteln, sind mit Patentanmeldung P 17 82 537·5 bzw. P 18 04 535.7 vorgeschlagen worden. Eine weitere Sonde, die außer der Ortung von Fischen der Ermittlung zusätzlicher Meßwerte,wie beispielsweise der Wassertemperatur in Netztiefe dient, ist in Patentanmeldung P 19 15 956.9 beschrieben worden.

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Eines der wichtigsten Probleme der drahtlosen Nachrichtenübermittlung unter Wasser besteht darin, das Nutz-Stör-Verhältnis auf dem Schallübertragungsweg zu verbessern.

Erfolgt die Schallübertragung, wie bei der Schleppnetzfischerei, ia achterlichen Bereich des Schiffes, so ist der Schiffs-P antrieb als eine der unangenehmsten Störquellen wirksam.

Die bekannten, meist waagerecht verlaufenden Temperaturschich— tungen des Wassers stellen ein weiteres Hindernis für Schallwellen dar. Verläuft der Schallübertragungsweg schLefwinklig durch Temperaturschichtungen, so kann hierbei die Nutzenergie vermindert oder sogar eine Fehlmessung ausgelöst werden.

In dem DBP Nr. 1 255 004 ist beispielsweise eine Vorrichtung fc beschrieben, bei welcher der mit den beschriebenen Nachteilen

behaftete direkte Schallübertragungsweg von der als Signalgeber ausgebildeten Netzsonde zu einem Empfänger im Schiffsboden benutzt wird.

Es ist zwar schon bekannt, Wasserschallsdiwinger in einem Hüilkörper anzuordnen, der sich am unteren Ende einer aus einem Schacht im Schiffsboden ausfahrbaren Säule befindet.

Wegen der starken Beanspruchung dieser SauLe durch Strömung

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und Seegangsbeschleunigung läßt sich für die damit auszufahrenden Wasserschallschwxnger aber nicht die Wassertiefe erreichen, die zur Erzielung einer von Schiffsgeräuschen und/oder Temperaturschichtungen unbeeinträchtigten Nachrichtenübertragung zum Schleppnetz notwendig ist.

Außerdem ist aus dem DBP 1 045 860 ein durch ein Schleppgewicht gestrecktes Halteseil bekannt; bei dieser Vorrichtung ist das Schleppgewicht aber so ausgebildet, daß es durch Leitflächen möglichst stets an den Grund des Gewässers gedrückt wird, damit eine am Halteseil befestigte und nachgeschleppte Schwingeranordnung stets möglichst gleiche Höhe über dem Grund einhält.

Ferner ist "aus der, US-Patentschrift Nr. 3.O3Ö.143 eine Vorrichtung bekannt, die einen an einem Tragseil eines Schleppgewichtes befehligten Wasserschal !sender und einen vertikal darüber an einem zweiten Seil unter der Wasseroberfläche nachgeschicpptcui Wasserschallempfanger aufweist.

Di..,«;» i;«;mU:j i f, \ jeüoch lediglich in der Lage, die Information seiin«-r < j/JfIiMi Schlepptif f<> zu übermitteln, von der man au! «ic !«-l/tiüfr; schließen Kann, und dor Empfänger wird nurei di( t.« k ui)ii (■> ){*ri Jächcnnahi'!) -il'u-ii U,i-beii Ntöreinflüsso L· — «·- j ) . ■ :« I ■ < i ι

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Diese und ähnliche Schleppvorrichtungen bringen, besonders bei wechselnden Fahrtzuständen,wie Kurs- und Geschwindigkeitsänderungen, große Gefahren für die Schiffsschraube mit sich.

Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile ^ eine Vorrichtung eingangs genannter Art zu schaffen, die bis

in von Störeinflüssen freier Wasserschichten unter dem Wasserfahrzeug absenkbar ist und aufgrund ihrer Gestaltung auch bei Fahrt und Seegangsbewegungen des Wasserfahrzeuges aus der veΓΙΟ tikalen Ruhelage nicht wesentlich ausweicht.

Diese Vorrichtung dient erfindungsgemäß der Befestigung einer Zwischenstation für mittels modulierten Wasserschalles übertragene Ortungsinformationen zwischen einem Wasserfahrzeug und k einem oder mehreren, in größerer Wassertiefe befindlichen,

schallaussendenden oder schallreflektierenden Körpern,aw übar-

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß ein an einem Tragseil befestigter Senkkörper vorgesehen ist, bei dem das Verhältnis von Strömungswiderstand W zu Tauchgewicht G möglichst klein, vorzugsweise nicht größer ist als It10.

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Zur Erzielung eines günstigen Formwiderstandes genügt bei den in Schleppnetzfischerei vorkommenden Geschwindigkeiten (bis etwa 4»5 Sm/h) die Kugelforra.

Die Zwischenstation in Form von einem oder mehreren Wasserschallschwingern kann im Senkkörper selbst untergebracht werden. Dann müssen in der Strömung wirksame Stabilisierungsflächen für eine konstante Ausrichtung der Sende- und Empfangscharakteristik sorgen«

Die Schallwandler der Zwischenstation können aber auch, räumlieh getrennt von dem schweren Senkkörper, in einem besonderen stromlinienförmigen Hüllkörper untergebracht sein, der durch

ein eigens kürzeres Schleppseil mit dem Tragseil verbunden ist. In DBP Nr. 1 102 016 ist eine zweckmäßige Gestaltung derartiger nachgeschleppter Hüllkörper beschrieben.

Das Tragseil, an dem die Vorrichtung hängt, kann durch eine eigene Winde an Bord des Schiffes bis in die Wassertiefe abgesenkt werden, die weitgehend frei von Störgeräuschen, Luftblasen und Temperaturschichtungen ist und somit eine störungsfreie Schallübertragung zum Netz und/oder anderen Unterwasser-Objekten zuläßt.

Zur unbehinderten Tragseilführung kann entweder ein das Schiff überragender Ausleger, oder ein senkrecht durch den Schiffs-

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körper hindurchführender Schacht benutzt werden; letzterer ist ia seinem Querschnitt so bemessen, daß die gesamte Vorrichtung auf diesem Wege eingeholt werden kann.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigt»

Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung im Einsatz beim pelagischen Fischen,

Fig. 2 eine Ausführungsform des in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendeten Senkkörpers mit den bei Schleppfahrt auf ihn einwirkenden Kräften,

Fig. 3 eine Abänderung der Vorrichtung nach Fig. 1., wobei Senkkörper und Zwischenstation räumlich getrennt sind,

W Fig. 4 eine Auslegeranordnung zum Ein- und Ausfahren der

Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 5 eine Schachtanordnung zum Ein- und Ausfahren der Vorrichtung nach Fig. 1.

Beim pelagischen Fischen wird unter FahrLgeschwindigkeit ν ein Netz 1 durch Ausstecken von Kurrleinen 2 auf eine Tiefe t ee-

bracht, die der Tiefe t„ eines georteten Fischisuhwarees 3 entspricht. Am Netz 1 befindet sich eine Netzsonde 4 zur Messung

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der Netztiefe t₁. Diese Tiefenmessung kann auf beliebige Weise erfolgen, z.B. durch Messung des hydrostatischen Druckes oder durch Echolotung nach oben gegen den Meeresspiegel. Die Netzsonde 4 kann ferner bereits vorgeschlagene oder an sich bekannte Meßeinrichtungen zur Bestimmung sonstiger, für die Beurteilung der Fangsituation interessierender Größen enthalten, wie z.B. zur Beurteilung der Netzlage, der Netzöffnung, zur Bestimmung des Bodenabstandes t , zur Ortung eines Fischschwarmes 3 durch Messung von Entfernung E und/oder der Richtung mittels eines in der Netzsonde 4 angeordneten Horizontalecholotes sowie auch zur Bestimmung des Netzfüllgrades. Alle diese für die Beurteilung der jeweiligen Situation und zum Manövrieren des Schiffes und Fanggerätes heranzuziehenden, an der Netzsonde 4 verfügbaren Meßdaten werden auf ein Beobachtungsgerät 5 an Bord eines Wasserfahrzeuges 6 übertragen. Diese Übertragung erfolgt durch Wasserschallsignale, jedoch nicht auf der direkten, geradlinigen Strecke 7, wie in dem eingangs erwähnten DBP Nr. 1 255 004 beschrieben, von der Netzsonde 4· ^su einer Bordwandstation des Beobachtungsgerätes 5» sondern auf dem Umweg über eine getauchte Zwischenstation 8. Diese Zwischenstation 8 befindet sich am unteren Ende eines Tragseiles 9 und kann mit Hilfe einer an Bord des Schiffes 6 angeordneten Winde 10 ein- und ausgefahren werden. Die Zwischenstation 8 ist bei der in Fig. und 2 dargestellten Ausführungsform in einem am unteren Ende

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-δι des Tragseiles 9 befestigten Senkkörper 11 untergebracht, der gleichzeitig als Hüllkörper zur Aufnahme der Zwischenstation 8 dient.

Der Senkkörper 11 stellt mit seinem Tragseil 9 ein Pendel dar, das bei ruhendem Wasserfahrzeug 6 vertikal unter diesem hängt. Bei Fahrt des Wasserfahrzeuges 6 durch das Wasser erfolgt eine Auslenkung des Pendels um einen Auslenkungswinkel Ol aufgrund des Strömungswiderstandes W, der auf den Senkkörper 11 einwirkt.

Das Tauchgewicht G einer Kugel errechnet sich bekanntlich nach G « * R . 7Γ «(Spez.Gew. der Kugel - Spez.Gew. des Wassers)

Der Strömungswiderstand W für eine Kugel errechnet sich bekanntlich nach

V > c · F . q

Hierbei ist

c m Widerstandsbeiwert für kennzahlempfindliche Körper im Wasser

F β größter Querschnitt des Körpers in Fahrtrichtung

w.
2g

q « Spez.Gew. dos Wassers 2

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ν» Fahrtgeschwindigkeit des Schiffes, bei Schleppnetzbetrieb, in der Regel maximal 4>5 Seemeilen/h

g « Erdbeschleunigung
R β Radius der Kugel

Wird der Senkkörper im einfachsten Fall als Kugel ausgebildet, so ist der Auslenkungswinkel bei vorgegebener Schleppgeschwindigkeit ν durch die Wahl des Verhältnisses

t β Strömungswiderstand W ,. , . , . -,, „, g ' ' direkt beeinflußbar. ^ö Tauchgewicht G

Da die Dimensionen des Senkkörpers 11 quer zur Fahrtrichtung mit dem Quadrat in den Strömungswiderstand W, aber mit der dritten Potenz in das Tauchgewicht G eingehen, ergibt sich bereits bei einem Verhältnis

W J.
G ⁼ 10

ein Winkelbebrag von weniger als 6 Auslenkung aus der Vertikalen.

Noch kleinere Winkelbeträge erreicht man entweder durch eine weitere Steigerung des Gewichtes G der Kugel, oder durch Umgestaltung des Senkkörpers 11 in Torpedoforra.

Bei höheren als den in der Seefischerei üblichen Fahrtgeschwin-

... 10

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-ιοί digkeiten empfiehlt sich zur Vermeidung turbulenter Strömung ohnehin die Torpedoform, wobei die Aufhängung des Senkkörpers 11 nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung im zusammenfallenden Form- und Gewichtsschwerpunkt erfolgt, um den Einfluß vertikaler Seegangsbewegungen des Schiffes 6 auf die Ausrichtung der Richtcharakteristiken auszuschalten.

Für die Ausrichtung der Richtcharakteristiken der nach Fig. 2 in den Senkkörper 11 eingebauten Zwischenstation 8 auf die Netzsonde 4 und den voraus georteten Fischschwarm 3 sind eine oder mehrere Stabilisierungsflächen 12 am Senkkörper 11 angebracht.

Die Zwischenstation 8 kann auch, wie Fig. 3 zeLjt, In einem besonderen, mit dem Tragseil 9 gelenkig verbundenen und durch ein besonderes Schleppseil 16 nachgeschleppten Hiillkörper 15 untergebracht sein, der zweckmäßig strömungsgünstig gestaltet und mib Mitteln zu seiner Stabilisierung versehen 1st.

Mit Hilfe der Winde 10 wird die Zwischenstation 8 mit dem Senkkörper II an dem Tragseil ^c) bis aai" eine WasserbLefe t₂ abgesenkt, wo die für eine störungsfreie Schallübertragung günstigen Wasserschichten erreicht sind und die Richtcharakteristiken der Zwischenstab lon 8 sowohl die Hatzsonde 4 als auch den Fischschwarm 3 erfassen.

Zum ungehinderten Ein- und Ausfahren des Tragseiles 9 durch die Winde 10 bedient man sich entwtJM· nach Flg. 4 eines Auslegers 20 mlfc einer Um lenkrolle 17* oder nach FLg. 5 eines Schachtes 18, der du« Einholen der gesamten Vorrichtung durch das Schiff 6 hindurch erlaubt..

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Als Abwandlung der vorstehend beschriebenen Erfindung kann die Zwischenstation 8 auch als Echolotbasis zur Entfernungs- und/oder Richtungsbestxmmung ausgebildet sein, wodurch die Posfition de;; Netzes 1 übor Strecke 14 und des Fischschwarraes über Strecke IQ gegenüber dor Zwischenstation 8 festgestellt werden kann.

Die in der Zwischenstation 8 verfügbaren Signale werden erfin™ dungsgeniäß durch ein Kabel 13 übertragen. Sie können auch in an sich bekannter Heise durch modulierten Hasserschall über einen Empfänger im Schiffsboden auf die Beobachtungsstation 5 übertragen werden, da die Strecke zwischen Zwischenstation 8 und Hasserfahrzeuß 6 relativ frei von akustischen Störungen ist, denn dieser Übertragungsweg vermeidet jetzt die Gräuschzone in der Umgebung der Schraube und durchläuft die Temperaturschichtungen im Wasser annäherned senkrecht und somit praktisch ungebrochen.

Außerdem läßt sich bei Bedarf in der Zwischenstation 8 ein Vertikallot aIa weiteres Ortungsmittel unterbringen.

...12

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ( 1.JAbsenkbare Vorrichtung rait Wasserschallschwingern für Nachrichtenübertragung an Ortungsgeräte eines Wasserfahrzeuges, vorzugsweise bei der Seefischerei, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einem Tragseil (9) befestigter Senkkörper (li) vorgesehen ist, bei dem das Verhältnis von Strömungswiderstand (W) zu Tauchgewicht (G) möglichst klein, vorzugsweise nicht großer als XsIO -ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Senkkörper (ll) selbst als Hüllkörper für eine aus Wasserschallschwingern bestehende Zwischenstation (8) ausgebildet ist.

   3· Vorrichtung nach Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, daß der Senkkörper (ll) kugelförmig ausgebildet ist.

   4· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Senkkörper (ll) mit einer " oder mehreren Stabilisierungsflossen (12) versehen ist.

   5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4_f dadurch gckennzeichnet, daß ein elektrisches Kabel (I3) in

   ... 13

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   1957793 '

   das Tragseil (9) eingearbeitet ist, vorzugsweise in Form eines für Netzsonden üblichen Kabels.

   G.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein besonderer stromlinienförmig gestalteter und mib an sich bekannten Mitteln zur Lagestabilisierung versehener Hüllkörper (15) für die Zwischenstation (8) vorgesehen ist, der mit dem Tragseil (9) durch ein Schleppseil (16) verbunden ist.

   7.Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragseil (9) mit dem Senkkörper (11) mittels eines über das Wasserfahrzeug (6) hinausragenden Auslegers (20) absenkbar ist.

   8.Vorrichtung nach einem oder mehreren eier Ansprüche 1 biis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragseil (9) mit dom Sankkörper (11) durch einen im Schiffsrumpf vorgenf.'hfinon '/ortikrileri Schacht (18) absenkbar ist.

   '). Vorrichtung, nach ';irifm oder mehreren der vorgenannten Ari.'jprüohf-, 'ifuiurch gekennzeichnet;, daß die Zwischen-· .'.(.••it ion (*',) mi.'j Ku.'jHhzl Lchos Ortungsmittel Wasserschalli;c;hwirn;"r· für cirif Vorl. Lknl Io fco In richtung a

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