DE2163932A1

DE2163932A1 - Elektronisches seefahrts-sicherheitssystem

Info

Publication number: DE2163932A1
Application number: DE2163932A
Authority: DE
Inventors: De La Torre Carlos Galan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-07
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1973-04-19
Also published as: ES395829A1

Description

Elektronisches Seefahrts-Sicherheitssystern Die Erfindung bezieht sich auf ein elekronisches Seefahrts-Sicherheitssystem zur Verwendung mit einer Radaranlage, zum Auslösen einer Warnung beim Eindringen eines Schiffes in eine wahlweise auf einen Radius von. beispielsweise einer Viertelmeile, einer halben oder einer ganzen Meile sowie auf Zwischenwerte oder auch größere Werte einstellbare Sicherheitszone und zum Erzeugen der Warnung während des Aufenthalts eines chiffes in der eingestellten Sicherheitszone.
Das erfindungsgemäße Sicherheitssystem ist dazu bestimmt, Schiffskollisionen bei der Seefahrt unter erschwerenden Bedingungen wie Nebel, menschlichem Versagen beim Ablesen und Auswerten der Radaranzeige oder Störungen an den Anzeigeeinrichtungen des Radars zu verhindern.
Dazu löst das erfindungsgemäße System einen Alarm bzw.
eine Warnung aus, sobald die gegenseitige Annäherung -zweier Schiffe es erforderlich macht, die Notwendigkeit einer Kursänderung zur Vermeidung einer Kollision zu überprüfen, wobei der Alarm so rechtzeitig erfolgt, daß ein solches Manöver noch-ohne Gefahr ausführbar ist.
Für das Auslösen der Warnung wird um ein mit dem System ausgerüstetes Schiff eine Sicherheitszone mit einem wahlweise auf eine Viertelmeile, eine halbe oder eine ganze Meile einstellbaren Radius gebildet, so daß ein in die Sicherheitszone eindringendes oder sich darin aufhaltendes Schiff den Alarm auslöst.
Für den Betrieb des Sicherheitssystems finden zwei von der Schiffsradaranlage abgezweigte Signale Anwendung.
Das eine Signal entspricht den Synchron-Sendeimpulsen der Radaranlage, und das andere ist an Ausgang des Radarempfängers vor dem Eingang der Bildröhrenschaltung abgenommen, entspricht also dem Echo.
Die Alarmeinrichtungen bestehen aus zwei an einer Frontplatte der Anlage angeordneten, intermittierend betätigbaren Warnanzeigen, von denen die eine akustisch und die andere optisch arbeitet, und aus einer dritten Warneinrichtung in Form der Schiffssirene, deren Betätigung in langsamerem Rythmus als die der anderen Warnanzeigen erfolgt. Die Betätigung der dritten Warneinrichtung erfüllt gleichzeitig den Zweck, die Schiffssirene in den Fällen, in denen dies durch die internationalen Schifffahrtgesetze vorgeschrieben ist, automatisch ertönen zu lassen.
Gemäß seiner Eigenschaft als Sioherheitsanlage enthält das erfindungsgemäße System zwei gleichzeitig nebeneinander wirksame Kanäle so daß es selbst bei Ausfall eines Kanals seinen Zweck mit Hilfe des anderen Kanals weiter erfüllen kann Ferner enthält das System Schaltungseinrichtungen zum fortlaufenden Uberwachen der Betriabsbereitschaft der beiden Kanäle. Tritt an einem der Kanäle aufgrund eines Schadens eine Betriebsstörung ein, so ermitteln diese Schaltungseinrichtungen die Art des Schadens -im Hinblick darauf, ob dadurch der ordnungsgemäße Betrieb auf dem nicht gestörten Kanal beeinträchtigt ist. Dabei wird ein aufgrund des Schadens abgegebenes Falsebsignal blockiert und das Vorhandensein des Schadens in jedem Falle angezeigt.
Vermag das System aufgrund von an beiden Kanälen gleichzeitig auftretenden Schäden seine Sicherungsauf gabe nicht zu erfüllen, so wird über den Betriebszustand überwachende Schaltungseinrichtungen eine Warnung in Form eines akustischen Signals ausgelöst.
Die der Überwachung dienenden Schaltungseinrichtungen erfüllen somit den Zweck, sicherzustellen, daß ein gegebenenfalls ausgelöstes Warnsignal der tatsächlichen Lage entspricht, das Auftreten eines Schadens anzuzeigen und im Falle von Störungen, welche die Abgabe einer echten Warnanzeige durch das System verhindern, eine dementsprechende Warnung auszulösen.
Zur weitestgehenden Erleichterung von Reparaturen und Einstellarbeiten, welche gegebenenfalls an den einzelnen Schaltungseinrichtungen des Systems vorzunehmen sind, enthält das System eine mittels Knopfdruck betätigbare Simulatoranordnung zum Erzeugen eines künstlichen Synchron-Sendesignals sowie eines Echosignals. Das Künstliche Echosignal. ist mittels dazu vorgesehener Einrichtungen derart steuerbr, daß sich die Annäherung eines Schiffes auf verschiedere Entfernungen oimLiercn läßt.
Im Betrieb des Systems werden die beiden Radarsignale, also der Sende- und der Echoimpuls, mittels der Ankopplungskreise auf die in dem System verwendeten logischen Schalt spannungen umgeformt und dem System zugeführt.
Die Steuerkreise für die Warnanzeige, also die beiden einander gleichen Kanäle, bilden aus dem Radar-Sendeimpuls ein logisches sogenanntes Zonensignal von der Dauer der bis zum Eintreffen des Echoimpulses von innerhalb der Sicherheitszone befindlichen Schiffen verstreichenden Zeitspanne.
Das auf die verwendete Schaltspannung gebrachte Echosignal wird in einer logischen Torschaltung mit dem Zonensignal verglichen. Stimmen dabei die beiden Signale miteinander überein, bzw. tritt eine Überschneidung ein, so erzeugt die Schaltung eine Ausgangsspannung und triggert damit einen bistabilen Multivibrator. Der betreffende Multivibrator registriert das Vorhandensein eines Echos aus der Sicherheitszone bis zum Eintreffen des darauffolgenden Synchron-Sendeimpulses und gibt dabei ein als Warnanzeige-Steuersignal bezeichnetes Signal ab. Dieses jeweils in den beiden Kanälen auftretende Signal wird den Warnanzeigekreisen zugeleitet und betätigt dort jeweils ein Zeitglied, welches die intermittierende Betätigung der verschiedenen Warneinrichtungen steuert.
Die Arbeitsweise des Systems ist somit auf der Bildung einer Sicherheitszone begründet. Die Zeitspanne, welche von der Aussendung eines Mikrowellensignals von einem Radargerät bis zum Eintreffen eines Echos am Gerät verstreicht, gibt bekanntlich die Entfernung an, in welcher sich der reflektierende Gegenstand, im vorliegenden Falle ein Schiff, befindet. Demgemäß läßt sich die Sicherheitszone mittels eines logischen Signals bestimmen, welches durch den Synchron-Sendeimpuls des Radargeräts ausgelöst wird und eine Dauer aufweist, die der bis zum Eintreffen eines von einem am Rand der Sicherheitszone angenommenen Schiff reflektierten Echos verstreichenden Zeitspanne entspricht. Die vom Radar auf gefangenen Echosignale werden in der Weise mit dem Zonensignal verglichen, daß während des Vorhandenseins des Zonen signal s eintreffende Echo signale eine Warnanzeige auslösen, während nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne eintreffende Echo signale ohne Wirkung bleiben. Die die Ausdehnung der Sicherheitszone bestimmende Dauer des Zonensignals beträgt für Radien von einer Viertelmeile, einer halben und einer ganzen Meile jeweils 3,8, 6,17 bzw. 12,34 ps.
Die Erfindung sieht bei einem Sicherheitssystem der eingangs genannten Art vor, daß es eine Anordnung von Ankopp lungskreisen, Steuerkreisen für eine Warnanzeige in einem ersten und einem zweiten Kanal, Warnanzeige-Auslöserkreisen, Simulatoreinrichtungen, Schalteinrichtungen zum Blockieren von falschen Warnanzeigen, Überwachungs oder PrüSeinrichzungen, Alarmeinrichtungen und Rückstelleinrichtungen enthält, wobei die verschiedenen Einrichtungen derart miteinander gekoppelt sind, daß zwei einem Sendeimpuls und einem Echoimpuls der Radaranlage entsprechende Signale mittels der Ankopplungskreise auf die in dem System verwendeten logischen Schalt spannungen umformbar und dem System zuleitbar sind, daß mittels der zwei einander gleiche Kanäle bildenden Steuerkreise für die Warnanzeige in Abhängigkeit vom Sendeimpuls der Radaranlage ein logisches Zonensignal erzeugbar ist, dessen Dauer der bis zum Eintreffen von von innerhalb der Sicherheitszone befindlichen Schiffen reflektierten Echos benötigten Zeit entspricht, daß durch Vergleichen des auf die logische Schalt spannung umgeformten Echoimpulses mit dem Zonensignal in einer Torschaltung bei gegenseitiger Überschneidung der beiden Signale bzw.
Impulse eine Ausgangrspannung zum trigger eines bistabilen Multivibrators erzeugbar ist, mittels dessen das Eintreffen eines in der Sicherheitszone reflektierten Echosignals bis zum Empfang des nächstfolgenden Synchron-Sendeimpulses registrierbar und dabei ein Warnanzeige-Steuersignal erzeugt bar ist und daß die Warnanzeige-Auslöserkreise mittels der von jedem der beiden Kanäle abgegebenen Warnanzeige-Steuersignale betäigbare Zeitgebereinrichtungen zum intermittierenden Betätigen und Stillsetzen von verschiedenen Warneinrichtungen aufweisen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungs beispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt: Fig. 1 ein Funktionsschema des AnkopplungskreiSes für das Synchron-Sendesignal bzw. eines diesem gleichen Ankopplungskreises für das Echosignal, Fig. 2 ein Schaltschema der einen ersten Esaal bildenden Steuerkreise für eine Warnanzeige, -Fig. 3 ein Schaltschema'der einen zweiten Kanal bildenden Steuerkreise für die Warnanzeige, Fig. 4 ein Schalt schema von Warnanzeige-Auslöserkreisen Fig. 5 ein Schalt schema von Simulatoreinrichtungen, Fig. 6 ein Schalt schema von Einrichtungen zum Blockieren von falschen Warnanzeigen, Fig. 7 ein Schalt schema von Uberwachungs- oder Prüfeinrichtungen, Fig. 8 ein Schaltschema von Alarmeinrichtungen und Fig. 9 ein Schaltschema von Regeleinrichtungen zum Einstellen verschiedener Radien der Sicherheitszone.
Die in Fig. 1 gezeigten Ankopplungskreise dienen dazu, die Synchron-Sendeimpulse bzw. die Bildsignale bzw. Echoimpulse der Radaranlage zu zwei logischen Signalen mit einer in dem System verwendeten Schaltspannung umzuformen. Die logischen Signale sind im folgenden als "Synchronsignal" bzw. "Echosignal" bezeichnet. Ihre logischen Schaltspannungen betragen jeweils OV und +6V entsprechend ihrem negativen bzw.
positiven Pegel.
In Fig. 1, welche sich sowohl auf den Ankopplungskreis für das Synchronsignal als auch auf den für das Echo signal bezieht, stellt der Abschnitt a die Kathode der betreffenden Elektronenröhre dar, der Abschnitt b ist der Radaranlage zugeordnet und der letzte Abschnitt c enthält die Eingangsstufen lT 01 und LT 014 der in Fig. 2 und 3 dargestellten Steuerkreise. Die in Fig. 1 mit d bezeichnete Einrichtung dient der Regelung der Ansprechempfindlichkeit.
Die der Radaranlage zugeordneten Teile der Ankopplungskreise und ihre dem eigentlichen Sicherheits- oder Warnsystem zugeordneten Teile sind mittels zweier in Fig. 1 im Abschnitt d dargestellter Koaxialleiter miteinander verbunden.
Die der Radaranlage zugeordneten Teile dienen dazu, die beiden für den Betrieb erforderlichen Signale abzunehmen und sie den dem eigentlichen Sicherheitssystem zugeordneten Teilen über die betreffenden Koaxialleiter zuzuleiten. Diese Teile der Ankopplungskreise liegen an den anderen Enden der Koaxialleiter in einem die verschiedenen Einrichtungen des erfindungsgemäßen Systems enthaltenden Gerät. Sie dienen dazu, die ihnen zugeleiteten Signale auf die vorstehend angeführten logischen Schaltspannungen umzuformen. In den Ankopplungskreisen für das Synchronsignal findet eine einstellbare monostabile SchalteilrichtullK Verwendung, um dem Signal eine der des ursprünglichen Padarsignals gleiche Dauer zu erteilen.
Die Ankopplung an die Schaltkreise des Radargeräts ist kapazitiv, so daß die Signale selbst an solchen Stellen abgenommen werden können, an denen die Synchron- und Echoimpulse einer kontinuierlichen Komponente überlagert sind.
Die an der Radaranlage abgenommenen Signale sind positiv und haben vorzugsweise Scheitel-ScheiteTWerte zwischen 1 und 50V. Zu diesem Zweck enthalten die zum Abnehmen des Signals an der Radaranlage angeordneten Teile der Ankopplungskreise ein Potentiometer in Verbindung mit einem Stromwender, mittels welcher die Spannung der am Radar abgenommenen Signale auf die Empfindlichkeit des Sicherheitssystems abstimmbar ist.
Die Ankopplungskreise für die Synchron- und Echo signale sind in Fig. 1 in Form eines vereinfachten Schaltungsschemas gezeigt.
Die Synchron- und Echo signale werden über die Ankopplungskreise von der Radaranlage her oder mittels Simulatoreiffrichtungen an die in'Fig. 2 und 3 gezeigten Steuerkreise CL 00 bzw. CL 01 für die Warnanzeige gelegt.
Beim Eintreffen eines Echosignals während des Vorhandenseins des auf drei verschiedene Zeitspannen einstellbaren Zonensignals erzeugen die Steuerkreise zwei logische Ausgangssignale, von denen das eine positiv und das andere negativ ist. Diese Ausgangssignale dienen zur Steuerung der eine Warnanzeige erzeugenden Kreise in den drei Einstellbereichen.
Die Schaltungsglieder NAND 03 und NAND 08 dienen zum Sperren der Synchron- bzw. Echo signale der Radaranlage im Betrieb des Systems mit den mit den beiden Schaltung gliedern verbundenen Simulatoreinrichtungen. ueber das Schaltungsglied NOR 04 wird eine monostabile Schaltungseinrichtung SS 05 getriggert, welche eine Verzögerung der Ansteuerung einer weiteren monostabilen Schalteinrichtung SS 06 für die Erzeugung des Zonensignals bewirkt.
Diese als"Abdunkelung"bezeichnete Verzögerung wird so eingestellt, daß das Zonensignal erst nach. dem Eintreffen des durch unvollständige Sperrung der Sendersperröhre bewirkten Sendeimpulsechos der Radaranlage einsetzt.
Das negative Zonensignal wird an einen Eingang einer Umkehr-Torschaltung NAND 11 gelegt, an deren zweiten Eingang das logische Echo signal gelegt wird. Solange die beiden Signale negativ sind, wie es der Fall ist, wenn ein von einem innerhalb der Sicherheitszone befindlichen Schiff refbktiertes Echo aufgefangen wird, triggert die Torschaltung NAND 11 nach Umkehrung des Signals einen bistabilen Multivibrator FF 13, welcher anschließend beim Eintreffen des nächsten Synchronsignals zurückgestellt wird.
Da die logischen Schaltglieder eine von ihrer Trägheit bei der Zustandsänderung abhängige Verzögerung der Signale bewirken, ist zu berücksichtigen, daß das Echosignal, ebenso wie das Synchronsignal, bis zum Eintreffen an der Torschaltung NAND 11 eine Verzögerung erfährt. Das Einregeln des monostabilen Schaltgliedes SS 06 für das Zonensignal muß daher in Bezug auf einen Punkt erfolgen, an welchem das Synchronsignal die gleiche Verzögerung erfahren hat wie das Echosignalbeim Eintreffen an der Torschaltung NAND 11.
Dieser Punkt befindet sich am Ausgang der logischen Torschaltung NAND 03.
Die in Fig. 2 und 3 gezeigten Steuerkreise für die Warnanzeige steuern die in Fig. 4 gezeigten Warnanzeigekreise zum Abgeben einer Warnanzeige auf dreierlei Weise. Für die zeitliche Steuerung der Abgabe der Warnanzeige weisen diese Kreise vier Zeitglieder auf. Die Zeitglieder TEMP 27 und TEMP 29 steuern die Betätigungszeiten bzw. Abschaltzeiter, der Schiffssirene, wobei vorgesehen ist, daß beim Simulatorbetrieb des Systems keine Betätigung der Sirene erfolgen kann. Das Zeitglied TEMP 34 steuert die Betätigungszeiten für die optischen und akustischen Warnanzeigen, während das Zeitglied TEMP 39 beim Simulatorbetrieb des Systems die Abschaltzeiten der Warnanzeigen steuert. Im Normalbetrieb des Systems ist die letztere Steuerung nicht notwendig, da dann die Abschaltzeiten durch die Umlaufzeit der Radarantenne gegeben sind.
Die Umkehr-Torschaltungen NAND 31 und NAND 37 dienen zum Sperren von über den ersten bzw. den zweiten Kanal zugeführten Steuersignalen für eine Warnanzeige bei Erkennen einer möglicherweise zu einer Fehlanzeige führenden Störung in einem der Kanäle durch die in Fig. 6 gezeigten Sperr- und Überwachungseinrichtungen.
Für die Dauer der Betätigungszeit des Zeitgliedes TEMP 34 erzeugt ein astabiler Multivibrator AM 35 ein Niederfrequenzsignal, welches in einem Verstärker AMPL 36 verstärkt und zur Abgabe eines akustischen Warnsignals einem Lautsprecher zugeführt wird. Gleichzeitig mit der Betätigung des Lautsprechers wird einer Warnlampe über einen Speisekreis DR 41 ein Strom zugeführt.
Die in Fig. 5 gezeigten Simulatoreinrichtungen ermöglichen die künstliche-Erzeugung von in dem System verwendeten Radarsignalen und damit, in Verbindung mit den {ober~ wachungs- und Prüfeinrichtungen, die Vornahme von Reparaturen auf See ohne besondere Kenntnisse oder Spezial werkzeuge durch einfaches Austauschen von einzeln einschiebbaren Schaltungskreisen.
Die Simulatoreinricht-ungen enthalten einen gesteuerten astabilen Multivibrator AM 47,welcher eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 kHz erzeugt. Diese entspricht etwa der Wiederholfrequenz der Sendeimpulse der gobräuch lichen Navigations-Radaranlagen. Der Astabile Multivibrator AM 47 triggert das monostabile Schaltglied SS 48 zum Abgeben Jeweils eines Impulses pro ms. Die Dauer der einzelnen Impulse wird so eingestellt, daß sie der der Radar-Synchronsignale entspricht. Somit bildet das Ausgangssignal des Schaltgliedes 55 48 ein künstliches Synchronsignal. Ferner-triggert das monostabile Schaltglied SS 48 ein weiteres monostabiles Schaltglied SS 50 mit einer mittels einer an der Frontplatte des Geräts angeordneten Bedienungseinrichtung an einem monostabilen Schalt glied SS 49 einstellbaren Verzögerung. Das Ausgangssignal des Schaltgliedes SS 50 bildet nach seiner Umkehrung das künstliche Echosignal.
Für die Erzeugung der künstlichen Signale mittels dieser Schaltungseinrichtungen ist ein Simulator-Druck schalt er zu betätigen. Dabei wird eine Spannung von +6V an die umkehrende Oder-Schaltung NOR 42 gelegt, welche zusammen mit der Torschaltung NAND 43 einen Sperrkreis bildet.
Zur Entsperrung ist ein Rückstell-Druckschalter zu betätigen, worauf die Spannung von +6V an die logische Torschaltung NAND 43 gelegt.wird.
Die logischen Schaltglieder NESP 44 und NESP 45 dienen zum Erzeugen von logischen Simulatorsignalen für die Steuerung des Systems, und ein Speisekreis DR 46 dient zur Stromspeisung einer in Fig. 5 gezeigten Leuchtanzeige.
Die in Fig. 6 gezeigte Schaltungsanordnung CE04 dient zum Sperren eines durch den ersten oder zweiten Kanal oder beide Kanäle abgegebenen Warnanzeige-Steuersignals beim Auftreten einer Störung in einem der Kanäle bzw. in beiden, durch welche eine falsche Warnanzeige ausgelöst werden könnte.
Es gibt zwei Arten von Störungen, welche eine falsche oder Fehlanzeige auslösen können und auf welche die Sperreinrichtungen ansprechen. Bei der einen Art von Störung kehren die durch die bistabilen Multivibratoren FF 13 und FF26 ebgegebenen Anzeige-Steuersignale beim Eintreffen eines Synchronsignals nicht auf ihren negativen Ausgangswert zurück. Bei der anderen Art der Störung erfolgt die Beendigung der durch die monostabilen Schaltglieder SS 06 und SS 19 abgegebenen negativen Zonensignale, also ihre Rückkehr zur positiven Schaltspannung, erst einige 115 nach der maximalen Dauer des Zonensignals.
Erhält eine Oder-Schaltung NOR 58 vom ersten und/oder zweiten Kanal ein negatives Synchronsignal oder einen künstlichen Synchronimpuls zugeführt, so erscheint an ihrem Ausgang ein positiver Impuls, welcher das monostabile Schaltglied SS 61 triggert. Dadurch wird das Ausgangssignal des Schalt gliedes SS 61 negativ und behält diesen Zustand um einige 115 länger bei als der maximal einstellbaren Dauer des Zonensignals entspricht. Wird das Ausgangssignal des Schaltgliedes SS 61 positiv, so triggert er das monostabile Schaltglied SS 62, dessen Ausgangssignal daraufhin für eine Dauer von drei Mikrosekunden negativ wird. Der negative Ausgangsimpuls des Schaltgliedes SS 62 wird an die Tor schaltungen NAND 59 und NAND 63 gelegt und darin mit den vom ersten bzw. zweiten Kanal ausgehenden Zonensignalen verglichen.
Während der Abgabe des negativen Impulses durch das monostabile Schaltglied 62 müssen die Zonensignale der beiden Kanäle bereits positiv sein. Ist Jedoch beispielsweise das Zonensignal aus dem ersten Kanal negativ, so ergibt sich an der logischen Torschaltung NAND 59 ein positives Ausgangssignal. Das positive Auegangssignal der Torschaltung NAND 59 triggert über dic logischen Schaltglieder NOT 60, NOR und NOT 55- einen bistabilen Multivibrator FF 56. Tritt -das gleiche in Verbindung mit dem zweiten Kanal auf, so wird ein bistabiler Multivibrator FF 69 über die logischen Schaltglieder NAND 63, NOT 64, NOR 67 und NOT 68 getriggert.
Das positive Ausgangssignal der logischen Oder-Schaltung 58 wird ferner an die logischen Tor schaltungen NAND 52 und NAND 65 gelegt, welche außerdem die negativen Abdunkelungs signale des ersten bzw. des zweiten Kanals zugeführt erhalten.
Trifft das negative Ausgangssignal des logischen Schaltgliedes NOR 58 mit dem ebenfalls negativen Abdunkelungssignal aus dem Kanal 1 zusammen, so erscheint am Ausgang der logischen Torschaltung NAND 52 ein positiver Impuls, dessen Dauer der der Überschneidung der an den beiden Eingängen liegenden negativen Signale entspricht. Solange die Torschaltung NAND 52~dieses positive Signal abgibt, soll das Anzeige-Steuersignal aus dem ersten Kanal negativ sein.-Die beiden Signale werden an die logische Torschaltung NAND 53 gelegt. Ist dabei das Steuersignal positiv, so erscheint am Ausgang der Torschaltung NAND 53 ein negatives Signal, welches den bistabilen Multivibrator FF 56 über die logischen Schaltglieder NOR 54 und NOT 55 triggert.
In Bezug auf den Kanal 2 wird unter den entsprechenden Umständen der bistabile Multivibrator FF 69 über die Schaltglieder NAND 65, NAND 66, NOR 67 und NOT 68 getriggert.
In ihrem getriggerten Zustand geben die bistabilen Multivibratorschaltungen FF 56 und FF 69 Sperrsignale für den ersten bzw. den zweiten Kanal ab. Diese Signale bewirken ferner die Erregung von Speisekreisen DR 57 bzw. DR 70 für die Stromspeisung der in Fig. 6 gezeigten Anzeigeleuchten.
Das positive Ausgangssignal der logischen Oder-Schaltung NOR 58 wird außerdem an ein in den in Fig. 7 gezeigten überwachungs oder Prüfkreisen enthaltenes monostabiles Schaltglied 55 71 gelegt. Dieses Schaltglied bewirkt eine Verzögerung beim Triggern eines weiteren monostabilen Schaltgliedes SS 72, so daß ein durch dieses abgegebenes Entsperrsignal um 0,5 ps später einsetzt als das Zonensignal der beiden Kanäle. Die Dauer, für welche das durch das monostabile Schaltglied SS 72 erzeugte Signal negativ ist, wird beim Einstellen einer anderen Sicherheitszone automatisch mit geändert, so daß die Entsperrzeit in Jedem Falle um 0,5 ps kürzer ist als die Dauer des gewählten Zonensignals.
Die logische Oder-Schaltung NOR 76 erzeugt ein negatives Ausgangssignal, sobald wenigstens eines der drei daran gelegten Signale, beispielsweise beim Eintreffen eines Echosignals, positiv wird.
Die von dem monostabilen Schaltglied SS 72 und der Oder-Schaltung NOR 76 erzeugten Signale werden an eine logische Torschaltung NAND 73 gelegt, Sind die beiden Signale gleichzeitig negativ, was beim Eintreffen eines Echosignals während der Entsperrzeit der Fall ist, erscheint am Ausgang der Torschaltung NAND 73 ein positives Ausgangssignal, welches ein-monostabiles Schaltglied SS 74 und über dieses mit einer Verzögerung ein monostabiles Schaltglied SS 75 triggert. Das Schaltglied SS 75 erzeugt daraufhin einen negativen Impuls von drei Mikrosekunden Dauer. Während der Dauer dieses Impulses sollen die Anzeige-Steuersignale beider Kanäle positiv sein. Sie werden in den logischen Torschaltungen NAND 77 und NAND 81 mit dem vom Schaltglied SS 75 abgegebenen negativen Impuls verglichen. Ist dabei das Steuersignal des ersten Kanals, welches mit dem negativen Impuls vom Schaltglied 75 zussmmentrifft, ebenfalls negativ, so erscheint am Ausgang der Torschaltung NAND 77 ein positives Signal, durch welches einen aus der Oder-Schaltung NOR 78 und der Torschaltung NAND 79 gebildeten Sperrkreis erregt und die Abgabe einer Fehleranzeige auslöst. Bei Vorhandensein eines negativen Steuersignals aus dem zweiten Kanal treten die logischen Schaltglieder NAND 81, NOR 82 und NAND 83 in entsprechender Weise in Wirkung.
Die Stromspeisung der in Fig. 7 gezeigten Lampen für die Fehleranzeige am ersten und zweiten Kanal erfolgt über Speisekreise DR 80 bzw. DR 84. An die Torschaltungen NAND 78 und NAND 82 sind ferner die dem ersten bzw. zweiten Kanal zugeordneten Sperrsignale gelegt.
Man erkennt also, daß die Wirkung der Uberwachungs- oder Prüfkreise darauf beruht, daß sie für jedes der drei verschiedenen Radien der Sicherheitszone entsprechenden Zonensignale eine bestimmte Entsperrzeit vorgeben und überwachen, ob während dieser Entsperrzeit ein Echo eintrifft. Trifft ein solches Echo ein, so erscheinen in beiden Kanälen Anzeige-Steuersignale. Die Überwachungskreise erzeugen zum gegebenen Zeitpunkt einen Impuls mit der entsprechenden Schalt spannung und vergleichen diesen in den Torschaltungen NAND mit den zu prüfenden Steuersignalen. Hat ein Steuersignal zum gegebenen Zeitpunkt nicht die vorgesehene Schalt spannung, so erregt ein Ausgangssignal der betreffenden Torschaltung einen Sperrkreis zum Abgeben einer Fehleranzeige.
Während also die in Fig. 6 gezeigten Sperrkreise dahingehend wirken, daß eine Warnanzeige nicht ununterbrochen oder dauernd abgegeben wird, dienen die tberwachungskreise nach Fig. 7 zum Überprüfen der Warnanzeige in Bezug auf den richtigen Zeitpunkt. außerdem dienen sie dazu, in Abhängigkeit von einem Sperrsignal eine Fehleranzeige abzugeben.
Die in Fig. 8 gezeigte Schaltungsanordnung dient dazu, bei einem Ausfall des Systems, durch den die Abgabe einer Warnanzeige gänzlich verhindert ist, ein Steuersignal zum Auslösen eines akustischen Alarmsignals zu erzeugen. Zu diesem Zweck werden die zu überwachenden Signale an drei logische Torschaltungen NAND 85, NAND 87 und NAND 91 gelegt, wobei ein Sperrsignal erzeugt wird, sofern a) in einem der beiden Kanäle eine Störung vorhanden ist, b) die Steuersignale beider Kanäle gesperrt sind und/oder c) die Uberwachungs- und Prüfkreise in einem Fall und zu einem Zeitpunkt, wo dies erforderlich wäre, keine Warnanzeige abgeben.
Erscheinen an beiden Kanälen negative Fehleranzeigen, wie dies bei Störungen in beiden Kanälen der Fall ist, so erzeugt die logische Torschaltung NAND 85 ein positives Ausgangssignal, welches einen durch die Oder-Schaltung NOR 88 und die Torschaltung NAND 89 gebildeten Sperrkreis erregt.
Sind beide Kanäle gesperrt, so tritt über die Taschaltung NAND 87 die gleiche Wirkung ein.
Das von der Oder-Schaltung NOR 32 der in Fig. 4 gezeigten Warnanzeige-Auslöserkreise abgegebene Warnanzeigesignal wird in einem logischen Umkehr-Schaltglied NOT 90 umgekehrt. Das Ausgangssignal des Schaltglieds NOT 90 wird in einer Torschaltung NAND 91 mit dem von dem monostabilen Schaltglied SS 75 der Überwachungskreise abgegebenen negativen Impuls verglichen. Sind die beiden Signale gleichzeitig negativ, so erscheint am Ausgang der Torschaltung NAND 91 ein positives Signal, welches den Sperrkreis aus den Schaltgliedern NOR 88 und NAND 89 ebenfalls zum Ansprechen bringt. Bei Erregung des Sperrkreises über wenigstens eine der drei Torschaltungen NAND 85, 87 und/oder 91 erzeugt die logische Oder-Schaltung NOR 88 ein negatives Ausgangssignal, welches einer Torschaltung NAND 86 zugeführt wird. Zum Sperren des Alarmsignals kann über einen Unterbrecherschalter ein Signal mit einer Schaltspannung von +6V an den anderen Eingang der Torschaltung NAND 86 gelegt sein. Bei entsperrtem Alarmsignal ist dieses Eingang signal somit negativ. Wird dem ersten Eingang der Torschaltung NAND 86 in diesem Zustand das negative Ausgangssignal der Oder-Schaltung NOR 88 zugeführt, so erscheint an ihrem Ausgang ein positives Signal, welches an einen Speisekreis DR 92 für die Stromspeisung einer akustischen Alarmeinrichtung gelegt wird.
Das System enthält ferner Speise-.und Rückstellkreise. Die Speisekreise speisen die verschiedenen Schaltungsanordnungen mit Betriebsstrom mit den erforderlichen Spannungen.
Die verwendeten Spannungen sind +12, -12 und +6V Gleichspannung und 24V Wechselspannung. Die jeweiligen Spanmingsquellen sind so st-abilisiert, daß sie unabhängig von Schwankungen der Belastung oder der Speisespannung eine gleichbleibende Spannung liefern.
Beim Einschalten der Strom spei sung für die Multivibratorschaltungen, die bistabilen Schaltglieder und die Zeitglieder können diese einen beliebigen Zustand annehmen.
Um dies zu vermeiden, legen die vorstehend angeführten Rückstellkreise während einer Dauer von 4 s ' nach dem Ein schalten eine Spannung von +6V an diese Schaltglieder. Diese Zeitspanne reicht für die Stabilisierung der Speisespannungsquellen aus.
Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Claims

Patentansprüche:

Elektronisches Seefahrts-Sicherheitssystem zur Verwendung insbesondere mit einer Radaranlage, zum Auslösen einer Warnung beim Eindringen eines Schiffes in eine wahlweise auf einen Radius von beispielsweise einer Viertelmeile, einer halben oder einer ganzen Meile sowie auf Zwischenwerte oder auch größere Werte einstellbare Sicherheitszone und zum Erzeugen der Warnung während des Aufenthalts eines Schiffes in der eingestellten Sicherheitszone, dadurch g e k e n n z e i c h n e daß es eine Anordnung aus Ankoppiungskreisen (Fig. 1), Steuerkreisen für die Warnanzeige in einem ersten und einem zweiten Kanal (Fig. 2 bzw. 3)> Warnanzeige-Aus löserkreisen (Fig. 4),Simulatoreinrichtungen (Fig. 5), Schalteinrichtungen zum Sperren von falschen Warnanzeigen (Fig. 6), Uberwachungs- oder Prüfeinrichtungen (Fig. 7)> Alarmeinrichtungen (Fig. 8) und Rückstelleinrichtungen enthält, wobei die verschiedenen Einrichtungen derart miteinander gekoppelt sind, daß zwei einem Sendeimpuls und einem Echoimpuls der Radaranlage mittels der Ankopplungskreise auf die in dem System verwendeten logischen Schalt spannungen umformbar und dem System zuleitbar sind, daß mittels der zwei einander gleiche Kanal bildenden Steuerkreise für die Warnanzeige in Abhängigkeit vom Sendeimpuls der Radaranlage ein logisches Zonensignal erzeugbar ist, dessen Dauer der bis zum Eintreffen von von innerhalb der Sicherheitszone befindlichen Schiffen reflektierten Echos benötigten Zeit entspricht, daß durch Vergleichen des auf die logische Schalt spannung umgeformten Echoimpulses mit dem Zonensignal in einer Torschaltung bei gegenseitiger Überschneidung der beiden Signale bzw. Impulse eine Ausgangsspannung zum Triggern eines bistabilen Multivibrators (FF 13 bzw. FF 26) erzeugbar ist, mittels dessen das Eintreffen eines in der Sicherheitszone reflektierten Echosignals bis zum Empfang des nächstfolgenden Synchron-S endcimpul se s regi strierbar und dabei ein Warnanzeige-Steuersignal erzeugbar ist und daß die Warnanzeige-Auslöserkreiso mittels der von jedem der beiden Kanäle abgegebenen Warnanzeige-Steuersignale betätigbare Zeitgebereinrichtungen (TEMP 27, 28, 34, 39) zum intermittierenden Betätigen und Still setzen von verschiedenen Warneinrichtungen aufweisen.
2 Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die an der Radaranlage ausgekoppelten Signale der Synchron-Sendeimpuls und das Bild-Ausgangssignal des Empfängerteils, also der Echoimpuls, sind und daß die Warneinrichtungen eine akustische und eine optische, jeweils intermittierend betätigbare, sowie eine dritte, durch die Schiffssirene gebildete und in einem langsameren Rythmus betätigbare Warneinrichtung umfassen.
3. Sicherheitssystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die durch Umformung der Sende- und Echoimpulse mittels der Ankopplungskreise erzeugten Synchron-Sende signale und Echo signale die in dem System verwendeten logischen Schalt spannungen von Null und +6V haben, wobei ersterer Wert die negative und letzterer Wert die positive Schalt spannung darstellt.
4. Sicherheitssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ankopplungskreis für das Synchron-Sendesignal vor seinem Ausgang ein monostabiles Schaltglied (SS 18) enthält, welches derart einstellbar ist, daß das Signal die gleiche Daue iufweist wie der es hervorrufende Sendeimpuls.
5. Sicherheitssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 biE tS, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ankopplung an die Schaltungseinrichtungen der Radaranlunge kapazitiv ist.
6. Sicherheitssystem wenigstens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e .i c h n e t, daß die beiden einen ersten und einen zweiten Kanal bildenden Steuerkreise für die Warnanzeige untereinander gleich sind und jeweils zwei logische NOR-Schaltungen (04,10; 17, 23), drei logische- WAND-Schaltungen (03, 08, 11;16, 21, 24) drei logische NOT-Schaltungen (03, 09, 12; 15, 22, 25) zwei monostabile Schaltglieder (SS 05, 06; 18, 19) einen bistabilen Multivibrator (FF1 3; 26) sowie zwei Eingangsstufen (LT 01, 07; 14, 20) aufweisen.
7. Sicherheitssystem wenigstens Anspruch 1 und/oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, das'die Umkehr-Torschaltungen (NAND 03, 08 bzw. 16, 21) zum Sperren der von der Radaranlage angekoppelten Synchron- und Echo signale beim Simulatorbetrieb des Systems vorgesehen sind.
8. Sicherheitssystem wenigstens nach einem der Ansprüche 1, 6 und 7 dadurch g e-k e n n z e i c h n e t, daß die logische Umkehrschaltung fOR 04 bzw. 17) zum trigger des monostabilen Schaltglieds (SS 05 bzw. 18) für eine als "A8dunkelungszeit'.' bezeichnete Verzögerung beim Triggern des monostabilen Schaltglieds (SS 06 bzw. 19) vorgesehen ist.
9. Sicherheitssystem wenigstens nach einem der Ansprüche 1 und 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das logische Zonensignal einerseits und das logische Echosignal andererseits an die logische Umkehr-Torschaltung (NAND 11 bzw. 24) anlegbar sind, wobei~~deren Ausgangssignal positiv ist, wenn beide angelegten Signale negativ sind, und daß der bistabile Multivibrator (FF 13 bzw. 26) mittels des positiven Ausgangssignals triggerbar und mittels eines nachfolgenden neuen Synchron-Sendesignals rückstellbar ist.
10. Sicherheitssystem! wenigstens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Warnanzeige-Auslöseschaltungsanordnung aus vier Zeitgliedern (TEMP 27, 29, 34, 39), fünf logischen Umkehr-Torschaltungen (NAND 28, 31, 33, 37, 38)> eint logischenUmkehrschaltung (NOR 32), einer logisch Nein-Schaltung (NOT 40) zwei Speisekreise (DR 30, 41), einem Verstärker (AMPL 36) und einen astabilen Multivibrator (AM 35) gebildet ist, welche untereinander derart verbunden sind, daß durch Steuerung über die Steuerkreise für die Warnanzeige die Abgabe der Warnanzeige in ihren drei Formen bewirkbar ist.
11. Sicherheitssystem wenigstens nach Anspruch 1 und/oder 10 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zeitglieder (TEMP 29, 27 bzw. 4, 39) zum Steuern der Betätigungszeiten bzw. der Abschaltzeiten der Warneinrichtungen vorgesehen sind.
12. Sicherheitssystem wenigstens nach einem der Ansprüche 1, 10 und 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die logischen Umkehr-Torschaltungen (NAND 31 37) zum Sperren von von den beiden Kanälen abgegebenen Warnanzeige-Steuersignalen bei Ermittlung von gegebenenfalls eine Fehl-Warnanzeige hervorrufenden Störungen in einem Kanal oder in beiden Kanälen durch die Schalteinrichtungen zum Sperren von falschen Warnanzeigen vorgesehen sind.
13. Sicherheitssystem wenigstens nach einem der Ansprüche 1 und 10 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß das über das Zeitglied (TEMP 34) gesteuerte Ausgangssignal des astabilen Multivibrators (AM 35) eine Auiofreouenz aufweist, welche nach Verstärkung im Verstärker (AMPL 36) dem Lautsprecher zum Hervorbringen einer akustischen Warnanzeige zuführbar ist, während gleichzeitig die optische Warnanzeigeeinrichtung über die Speiseschaltung (DR 41) gespeist ist.
14. Sicherheitssystem wenigstens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Simulatoreinriclitung aus einer logischen Umkehrschaltung (NOR 42-), einer logischen Umkebr-Torschaltung (NAND 43), drei Nein-Schaltungen (NESP 4ts, 45, NOT 51), drei monostabilen Schaltgliedern (SS 48, 49, 50), einem astabilen Multivibrator (AM 47) und ein Speiseanordnung (DR 46) für die Speisung einer optische n Anzeigeeinrichtung gebildet ist.
15. Sicherheitssystem wenigstens Anspruch. 1 und/oder 14, dadurch g e k e n n z e i G h n e t, daß im Simulatorbetrieb des Systems mittels des astabilen Multivibrators (AM 47) eine Rechteckwelle mit einer Frequenz von 1 kHz erzeugbar und dem monostabilen Schaltglied (SS 48) zum Erzeugen eines Impulses pro Millisekunde zuführbar ist, wobei die-Dauer des Impulses gleich der eines Synchronsendeimpulses der Radaranlage ist und das Ausgangssignal des Schaltgliedes ein künstliches Synchron-Sendesignal bildet.
16. Sicherheitssystem wenigstens nach einem der Ansprüche 1, 14 und 15, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß das monostabile Schaltglied (SS 50) von dem monostabilen Schaltglied (SS 48) mit einer durch das mono stabile Schaltglied (SS 49) bewirkten einstellbaren Verzögerung triggerbar ist, wobei der Ausgang des monostabilen Schaltgliedes (SS 50)-nach Umkehrung ein künstliches Echosignal bildet.
17. Sicherheitssystem wenigstens nach einem der Ansprüche 1 und 14 bis 16, dadurch gek e n n z ei c h -n e t, daß die Umkehrschaltung (NOR 42) beim wahlweisen Anlegen einer Spannung von +6V daran zusammen mit der Umkehr-Torschaltung (NAND 43) einen Sperrkreis bildet.
18. Sicherheitssystem wenigstens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schalteinrichtungen zum Sperren von falschen Signalen für jeden der beiden Kanäle jeweils einen Kreis aufweisen, welche einander gleich sind und jeweils drei logische Umkehr-Torschaltungen (NAND 5?, 53, 59; 63, 65, 66), zwei logische Umkehrschaltungen (NOR 54, 58; 58, 67), zwei logische Nein-Schaltungen (NOT 55, 60; 64, 68), einen bistabilen MUltivibråtor (FF56, 69) und eine Speiseschaltung (DR 57, 70) für eine optische Anzeigeeinrichtung aufweisen.
19. Sicherheitssystem wenigstens nach Anspruch1 und/oder 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die logische Umkehrschaltung (NOR 58) kapazitiv gekoppelt ist.
20. Sicherheitssystem wenigstens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Überwachungs und Prüfeinrichtungen aus vier monostabilen Schaltgliedern (SS 71, 72, 74, 75), fünf logischen Umkehr-Torschaltungen (NAND 73, 77, 79, 81, 83), drei logischen Umkehrschaltungen (NOR 76, 78, 82) und zwei Speiseschaltungen (DR 80, 84) für optische Anzeigeeinrichtungen gebildet sind.
21. Sicherheitssystem wenigstens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Alarmeinrichtungen aus fünf logischen Umkehr-Torschaltungen (NAND 85, 86, 87, 89, 91), einer logischen Umkehrschaltung einer (NOR 88) und einer logischen Nein-Schaltung (NOT 90) gebildet sind.

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