DE2137074A1

DE2137074A1 - Verfahren und vorrichtung zum auffinden und verfolgen von schallabstrahlenden objekten im wasser

Info

Publication number: DE2137074A1
Application number: DE2137074A
Authority: DE
Inventors: Karl-Friedrich Dr Ing Triebold
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1971-07-24
Filing date: 1971-07-24
Publication date: 1974-05-22
Also published as: GB1360345A; IT966656B; NL7209602A; FR2211660A1; FR2211660B1

Description

GESELLSCHAFT MIT BISCHBlWKTSH HAFTUNG

in Essen

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Verfahren und Vorrichtungen zum Auffinden und Verfolgen von schallabstrahlenden Objekten im Wasser.

Die Erfindung betrifft eine varteilhafte weitere Ausgestaltung des Verfahrens zum Auffinden und Verfolgen von schallabstrahlenden Objekten im Wasser durch ein Flugzeug mittels Absetzens von schwimmfähigen Bojen, je mit Einrichtungen versehen zur akustischen Peilung des schallabstrahlenden Objektes bezogen auf eine vorgegebene Bezugsrichtung, vorzugsweise die Nordrichtung, und zum Signalisieren dieser Peilungen über Funkwellen als Peildaten zum Flugzeug, und im Flugzeug mit einer Signaleinrichtung für Angabe von Peildreiecken aus den horizontalen Peilwinkeln der Richtungen jeder der Bojen zum schallabstrahlenden Objekt einerseits und jeder der Bojen zum Flugzeug andererseits, mit Manövrieren des Flugzeuges derart, daß die flugzeug- und objektbezogenen Peildreiecke zueinander deckungsgleich werden, und Vorrichtungen zum Ausüben des Verfahrens, nach Patentanmeldung P 16 23 ^92.7.

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Von gewissem Nachteil ist die Vorrichtung gemäß der Hauptanmeldung insofern, als in jeder schwimmfähigen Boje (die ein Verlustobjekt darstellt, da sie nicht wieder vom Flugzeug aufgenommen wird) beträchtlicher schaltungstechniscner und apparativer Aufwand erforderlich ist, um die jeweils zwei Peilwinkel zur Definition eines Peildreieckes zu bestimmen und in einem Signalumsetzer dann derart aufeinander abzustimmen, daß sie mit ein und derselben Sendeeinrichtung ohne gegenseitige Störung zum Flugzeug hin übertragen werden können, wo dann in der Signaleinrichtung lediglich die Auswertung zur Angabe der Peildreiecke erfolgt. Der vorliegenden Weiterbildung jener Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es vorteilhafter ist, auch im Flugzeug eine Peilanordnung vorzusehen, mit der die Peilungen zwischen dem Flugzeug und den Bojen vorgenommen werden, so daß dann in jeder Boje lediglich die Peilung zum Objekt ermittelt und, ohne Notwendigkeit irgendwelcher Synchronisationsmaßnahmen mit weiteren Peildaten, über eine richtungsunabhängige Sendeanordnung als Peildaten an eine Empfangsanordnung des Flugzeuges übermittelt zu werden braucht.

Demgemäß besteht die Lösung dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß der Hauptanmeldung darin, daß

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jedes der Peildreiecke dadurch ermittelt wird, daß, zusätzlich zur akustischen Peilung des schallabstrahlenden Objektes von jeder der Bojen aus, eine, vorzugsweise elektromagnetische, Peilung jeder Boje vom Flugzeug aus vorgenommen wird.

Besonders zweckmäßig ist es, bereits den Empfang der von den Bojen auf elektromagnetischem Wege,über Funkwellen, übermittelten Daten über die Peilungen von jeder Boje zum Objekt richtungsabhängig vorzunehmen, so daß im Flugzeug keine aktive Peileinrichtung - etwa eine Funkmeßeinrichtung nach dem Prinzip einer Rückstrahlortungseinrichtung mit elektromagnetischen Wellen (Radar) oder Peilanordnung auf anderer Basis, z. B. eine optische - vorgesehen ist, sondern daß hier lediglich eine, als solche zum Beiepiel aus der Navigationstechnik bekannte, richtungsbestimmende Empfangsanordnung sowohl zur Aufnahme der von den Bojen gefunkten Peildaten als auch zur Richtungsbestimmung des Einfallswinkels der empfangenen Funkwellen, also zur Peilung vom Flugzeug zur gerade empfangenen Boje hin vorhanden ist. Zur Ermittlung eines flugzeugbe:zogenen Peildreieckes würde im allgemeinen Falle eine Bestimmung des Winkels zwischen den beiden Peilungen vom Flugzeug zu zwei Bojen hin ausreichen; im Interesse der Informationserhöhung ist

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es aber zweckmäßig, wie bei der akustischen Peilung im Wasser zur Ermittlung des objektbezogenen Peildreieckes auch vom Flugzeug aus jeden Peilwinkel gegen eine Bezugsrichtung, beispielsweise die erdmagnetische Nordrichtung, zu ermitteln, um auch bei Ausfall einer Boje noch eine verwertbare Information, nämlich die Peilung vom Flugzeug zur anderen Boje als Standlinie, zu behaltene

Diese Weiterbildungen der Erfindung gemäß der Hauptanmeldung sind nachstehend mittels der Zeichnung an einem Prinzipbeispiel näher erläutert. Eb zeigt:

Fig. 1 zwei von je einer zweier Bojen zum schallabstrahlenden Objekt im Wasser einerseits und vom Flugzeug zu jeder der beiden Bojen andererseits aufgespannte und in die Horizontalebene projezierte Peildreiecke,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Informationsflusses innerhalb einer Boje und zur Signaleinrichtung im Flugzeug.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 erfolgt die Ortsbestimmung eines interessierenden schallabstrahlenden Objektes 13 im Wasser, beispielsweise eines Transponders, eines Schiffes

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oder eines zu Forschungszwecken mit einem Kleinsender versehenen Fisches eines Fischschwarmes, dessen Wanderungsgewohnheiten beobachtet werden sollen, von einem Flugzeug 1 ^f aus in der Weise, daß zunächst von jeder mindestens zweier, etwa vom Flugzeug 1*f abgesetzter, Bojen 11 und 12 aus zum schallabstrahlenden Objekt 13 gegen eine Bezugsrichtung, vorzugsweise gegen die erdmagnetische Nordrichtung N, je ein horizontaler Peilwinkel 01 und 03 gemessen werden. Aus diesen beiden Peilwinkeln 01 und 03 ergibt sich ein, in die Horizontalebene projiziert dargestelltes, objektbezogenes Peildreieck DW mit den beiden Bojen 11, 12 undrfem Objekt 13 als seinen Eckpunkten. Dieses so definierte Peildreieck DW ist gerade dann deckungsgleich mit einem entsprechenden flugzeugbezogenen Peildreieck DF zwischen dem Flugzeug 1*f und den beiden Bojen 11, 12, wenn das Flugzeug 1*f sich über dem gesuchten Objekt 13 befindet.

Die Ermittlung des flugzeugbezogenen Peildreieckes DF erfolgt, zum Unterschied gegenüber dem Vorgehen gemäß der Hauptanmeldung, nun nicht mehr von den Bojen 11, 12, sondern vom Flugzeug 1^ aus. Dazu wird, beispielsweise mit Hilfe . der Hückstrahlortungstechnxk nach dem Hadarprinzip, vom Flugzeug 14 aus jede der beiden Bojen 11, 12, die dazu vorzugsweise mit einem sog. Badarreflektor versehen sind,

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angepeilt. Die Differenz dieser beiden Peilungen vom Flugzeug 1^f zu den beiden Bojen 11, 12 stellt unmittelbar den Differenzwinkel OF für das flugzeugbezogene Peildreieck DF dar, d.h.y diese Peilungen brauchen nicht gegen eine Bezugsrichtung wie beispielsweise die Nordrichtung N zu erfolgen.

Apparativ vorteilhafter da weniger aufwendig ist es, nicht mit Hilfe aktiver Peiltechnik (wie z.B. Radar) das zweite, flugzeugbezogene Peildreieck DF zu bestimmen, sondern unmittelbar den Empfang der von den beiden Bojen 11 und 12 über Funkwellen 37 zum Flugzeug 1*f signalisierten Peildaten richtungsabhängig zu vollziehen, was in Fig. 1 symbolisch durch eine richtungsempfindliche Antenne als Empfangsanordnung nach Art einer aus der Navigationstechnik geläufigen Rahmen-Peilantenne J>k angedeutet ist. Auch andere bekannte richtungsempfindliche Empfangsanordnungen sind hierfür verwendbar, je nach dem Frequenzbereich der von den Bojen 11, 12 über Funkwellen 37 signalisierten Peildaten beispielsweise eine Ferritstabantenne oder eine Dipol^Richtantenne.

Die Empfangsanordnung des Flugzeuges 14 nimmt somit die von den Bojen 11, 12 über die Funkwellen 37 übermittelten

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Peildaten auf und liefert gleichzeitig eine Information darüber, aus welchen Richtungen die Informationsübertragungen von den Bojen 11, 12 her erfolgen, d. h., welcher Diffe renzwinkel QF für das flugzeugbezogene Peildreieck DF vorliegt. Immer, wenn die Peildreiecke DF und DW identisch sind, befindet sich das Flugzeug 1*l· über dem gesuchten Objekt 13.

In Fig. 2 ist apparativ skizziert, wie die Datenübertragung innerhalb der Bojen 11, 12 und von ihnen zum Flugzeug 1*f erfolgt. Die vom gesuchten schallabstrahlenden Objekt 13 im Wasser herrührenden akustischen Signale S werden von einem akustisch-elektrischen Wandlersystem .21 in an sich bekannter Weise richtungsempfindlich empfangen und einem Peilauswertegerät 27 zugeführt, das diese empfangenen Signale S, in ebenfalls bekannter Weise, in eine nach einer Bezugsrichtung orientierte Hichtungsinformation, beispielsweise in Peildaten über die Peilwinkel 01 bzw. 03 bezüglich der Nordrichtung N gemäß Fig. 1, umwandelt und diese ggf. dabei auch mit einer Kennung zur Angabe der Herkunft (von Boje 11 oder 12) versehen kann. Ein Datenübertrager 28 übernimmt diese Peilwinkelinformationen (Peildaten) und vollzieht die Umwandlung in über eine ungerichtete Rundstrahlantenne 23 abzustrahlende elektromagnetische Signale, die Funkwellen 37· Letztere werden im Flugzeug i'+ von der

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richtungsabhängigen Empfangsanordnung, beispielsweise in Form einer Bahmen-Peilantenne 3^₅ empfangen und in einem Empfangsentschlüssler 35 in eine auf dem Anzeigegerät 36 dargebotene Information über die Peildreiecke DW und DF umgewandelt.

Diese Darbietung kann beispielsweise anschaulich, d.h. graphisch nach Art der Peilliniendarstellung der Hadartechnik, erfolgen, so daß dem Piloten des Flugzeuges 14 zwei Peildreiecke DF, DW graphisch gezeigt werden, die er zur Deckung bringen muß; diese Darbietung kann aber auch rein zahlenwertmäßig oder anderweitig kodiert erfolgen, indem etwa lediglich eine Angabe über jeden der beiden Differenzwinkel OF, GW erfolgt, die identisch sind, wenn der Pilot das Flugzeug 14 über das gesuchte schallabstrahlende Objekt 13 im Wasser gesteuert hat.

In einer Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Lösung ist es vorteilhaft, im Flugzeug 1*f, anstelle lediglich unmittelbar des Differenzwinkels 6F gemäß den Empfangsrichtungen, für die Einfallsrichtungen der Funkwellen 37 nordbezogene Peilwinkel 02, 0k zur Auswertung des flugzeugbezogenen Peildreieckes DF zu bestimmen (vergl. Fig. 1). Das hat den Vorteil, daß bei Ausfall einer der Bojen 11 (oder 12) immer noch der Peilwinkel 0Koder 02.) zur anderen Boje 12 (oder 11)

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als Standlinieninformation vorhanden bleibt, um die ausgefallene Boje 11 (oder 12) durch eine Ersatzboje in einer für die Wiederaufbau wenigstens je eines Peildreieckes DF, DW in der Luft und im Wasser günstigen Position vornehmen zu können. Bei nordbezogener Peilwinkelbestimmung im Flugzeug 1*f ist außerdem eine gewisse apparative Einsparung an Auswertungsschaltungen im Empfangsentschlüssler 35 möglich, weil dann von selbst gewährleistet ist, daß das Flugzeug 1^ nicht auf einen Dreieckseckpunkt symmetrisch zur gedachten Verbindungslinie 38 zwischen den zwei die momentan maßgeblichen Peildreiecke DF und DW bestimmenden Bojen 11 und 12, bezüglich des gesuchten Objektes.13 jenseits dieser Verbindungslinie 381 gesteuert wird. Der Stapfangsentschlüssler 351 eier das Anzeigegerät 36 ansteurt, ist dann mit einem Peilauswertegerät ausgestattet, wie es auch in den Bojen 11,12 zur Gewinnung der nordbezogenen Peildaten enthalten ist.

Das an Hand der Zeichnung skizzierte Ausführungsbeispiel für diese Erfindung geht der Einfachheit der Darstellung wegen vom Absetzen nur zweier Bojen 11 und 12 aus. In der Praxis ist es vorteilhaft, weitere Bojen zum Gewinnen weiterer objekt- und flugzeugbezogener Peildreiecke abzusetzen und somit einerseits eine genauewEinpeilung des Ortes des gesuchten Objektes 13 zu'ermöglichen und anderer-

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seits bei Verlust des Funkkontaktes vo« Flugzeug 1/l· zu einer von nur zwei abgesetzten Bojen 11, 12 nicht sofort zum Absetzen einer neuen Boje gezwungen zu sein, da die übrigen, verbliebenen Funkkontakte zu anderen Bojen eine Anzahl weiterer objekt- und flugzeugbezogener Peildreiecke für die Navigation zur Verfügung stellen.

- Ansprüche -

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Claims

- 11 ANSPRÜCHE

Verfahren zum Auffinden und Verfolgen von schallabstrahlenden Objekten im Wasser durch ein Flugzeug mittels Absetzens von schwimmfähigen Bojen, je mit Einrichtungen versehen zur akustischen Peilung des schallabstrahlenden Objektes bezogen auf eine vorgegebene Bezugsrichtung,vorzugsweise die Nordrichtung, und zum Signalisieren dieser Peilungen über Funkwellen als Peildaten zum Flugzeug, und im Flugzeug mit einer Signaleinrichtung für Angabe von Peildreiecken aus den horizontalen Peilwinkeln der Sichtungen jeder der Bojen zum schallabstrahlenden Objekt einerseits und jeder der Bojen zum Flugzeug andererseits, mit Manövrieren des Flugzeuges derart, daß die flugzeug- und objektbezogenen Peildreiecke zueinander deckungsgleich werden, nach Patentanmeldung P 16 23 ^92.7j dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Peildreiecke (DW, DF) dadurch ermittelt wird, daß, zusätzlich zur akustischen Peilung des schallabstrahlenden Objektes (13) von jeder der Bojen (11, 12) aus, eine, vorzugsweise elektromagnetische, Peilung jeder Boje (11, 12) vom Flugzeug (1*0 aus vorgenommen wird.
2. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1 mit in schwimmfähige Bojen eingebauten, an sich bekannten

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richtungsempfindlichen akustischen Empfangsanordnungen (Wandlersystemen) im Wasser und einem Datenübertrager zum Speisen einer richtungsunabhängigen Sendeanordnung (Rundstrahlantenne) mit den Peildaten der akustischen Peilung, nach Patentanmeldung P 16 23 492.7, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Boje (11, 12) nur eine akustische Empfangsanordnung (Wandlersystem 21) und im Flugzeug (1*1·) eine elektromagnetische Peilanordnung zum Bestimmen des horizontalen Differenzwinkels (6F) vom Flugzeug (14) zu je zwei Bojen (11, 12) vorhanden sind, wobei die elektromagnetische Peilanordnung im Flugzeug (1*0 mit der Signaleinrichtung (Anzeigegerät 36) für Angabe beider Peildreiecke (DW, DF) 'elektrisch verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Peilanordnung im Flugzeug (i4) eine richtungsbestimmende Empfangsanordnung, beispielsweise eine Rahmen-Peilantenne (3*0, für richtungsabhängigen Empfang der von zwei Bojen (11, 12) übermittelten Peildaten der akustischen Peilung ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Peilanordnung im Flugzeug (14) für die Peilung (Peilwinkel 02, 04) zu zwei Bojen (11, 12) gegen eine gemeinsame Bezugsrichtung, vorzugsweise auf die

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erdmagnetische Nordrichtung (N) bezogen, ein an sich bekanntes rxchtungsabhängxges Peilauswertegerät in einem Erapfangsentschlüssler (35) enthält, dem das Anzeigegerät (36) nachgeschaltet ist.

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