DE2229589C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Tiefe einer magnetischen Anomalie - Google Patents

Description

mit Hmax und (6 H/d u)_max gleich dem Maximum der Feldstörung H bzw. des Gradienten auf der »° verfolgten Bahn, m = 1/3,5, wenn die Bahn senkrecht zum Dipol verläuft, und m = 1, wenn die Bahn dazu parallel ist (F i g. 1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Bestimmung der Tiefe z₀ einer eingetauchten magnetischen *s Anomalie, die entlang der Hauptrichtung des Dipols beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung und der Gradient auf einer Kreisbahn um die Ausgangslage der Anomalie und mit einer im Vergleich zur Geschwindigkeit der Anomalie bedeutend größeren Kreisgeschwindigkeit bestimmt werden (Fig. 6).

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung der Tiefe z₀ einer eingetauchten stationären magnetischen Anomalie, dadurch gskennzeichnet, daß die Änderung und der Gradient entlang einer Bahn in Form eines vierblättrigen Kleeblatts um die Anomalie gemessen werden, wobei Durchgänge über der Anomalie entlang den beiden Hauptrichtungen des Dipols erfolgen (F i g. 7).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Gradienten durch Subtraktion der gemessenen Felder in regelmäßigen Zeitintervallen mittels eines entlang der Bahn bewegten Magnetometers erolgt.

5. Vorrichtung zu: Bestimmung der Tiefe r₀ einer magnetischen Anomalie, die mindestens näherungsweise durch einen horizontalen Dipol approximierbar ist, gekennzeichnet durch in einem in konstanter Höhe flugfähigen Trägerfahrzeug angeordnete folgende: Einrichtungen: eine Einrichtung (10, 14) zur Messung des gesamten Erdmagnetfelds, eine riltereinrichtung (22), die die von der Anomalie ver jrsachte Störung abgibt, eine Einrichtung zur Messung des Gradienten d H/d u entlang der vom Fahrzeug verfolgten Bahn, und eine den vorhergehenden Einrichtungen zugeordnete Einrichtung, um die Maxima H_max und (9 H/d u) max zu erlassen und die Tiefe nach folgender Formel zu berechnen:

3 · m ■ Hmax

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung des Gradienten Mittel hat, die automatisch dea Betrag der Differenz der Feldwerte oder der Siüiung in um gleiche Zeitintervalle getrennten Zeitpunkten bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen an die Filtereinrichtung angeschlossenen Abtaster (27) für die Feldstörung H in gleichen Zeitintervallen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Vergleicher (32) von aufeinanderfolgenden Abtastwerten der Feldstörung H zur Gewinnung des Störungsmaximums Hmax·

9. Vorrichtung nash Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34) zur automatischen Berechnung der Differenz Δ Η zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten der Störung H und durch einen Vergleicher (36) zur Abgabe des Maximums Δ Hmax von A H.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch ein von dem Abtaster (27) gespeistes Schieberegister (28).

(d H/d U) max

mit m = 1/3,5, wenn die Fluzeugbahn senkrecht zum Dipol verläuft, und m = 1, wenn die beiden Richtungen parallel sind (F i g. 1, 5).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Tiefe einer magnetischen Anomalie, die mindestens näherungsweise durch einen horizontalen Dipol, der eventuell einem vertikalen Dipol zugeordnet ist, approximiert werden kann.

Die Erfindung ist besonders geeignet zur Erkennung der Art einer magnetischen Anomalie, die unter der freien Wasseroberfläche durch ein oberhalb dieser bewegliches Magnetometer erfaßt wird. Zu den Anwendungsgebieten gehört insbesondere die Ermittlung und Identifizierung von Unterseebooten mit Hilfe eines Patrouillenflugzeuges, das ein Hochpräzisions-Magnetometer trägt: eine magnetische Anomalie, deren Tiefe größer als die der Wassermasse ist, ist im wesentlichen geomagnetischer Natur.

Es gibt bereits verschiedene Verfahren, die die Bestimmung der Tiefe einer magnetischen Anomalie beliebigen Ursprungs durch Untersuchung der Störung gestatten, die im Erdmagnetfeld verursacht wird, wobei diese Störung mittels eines Magnetometer-Meßgeräts erfaßt wird, das oberhalb der Anomalie bewegt wird (vergleiche z. B. die USA.-Patentschrift 3 263 161). Diese Verfahren erfordern jedoch die gleichzeitige Messung des Betrages des Felds und des vertikalen Gradienten in einem ausreichenden vertikalen Abstand vom Trägerfahrzeug, um nicht durch dieses gestört zu werden. In der Praxis bedeutet dies die Verwendung von zwei Magnetometern, die in »Körben« montiert sind, die mit geringer Geschwindigkeit von einem Hubschrauber geschleppt werden. Eine derartige Lösung ist für ein Patrouillenflugzeug ungeeignet. Das Verfahren erfordert außerdem, daß die beiden »Körbe« genau auf ein und derselben Vertikalen während der Überwachung gehalten werden, was schwierig zu gewährleisten ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Tiefe einer magnetischen Anomalie anzugeben, die die eben geschilderten Nachteile überwinden, insbesondere auf

eine Messung des vertikalen Gradienten verzichten das für theoretische Überlegungen zum besseren

können. Verständnis der Erfindung verwendet wird;

Ein Verfahren zur Bestimmung dei Tiefe z₀ einer F i g. 2 die theoretische Feldänderung entlang der

magnetischen Anomalie, die mindestens näherungs- Bahn eines Patrouillenflugzeugs, das das Maguetoweise durch einen horizontalen Dipol approximierbar 5 metergerät trägt, und zwar für verschiedene Kurse

ist, unterhalb eines Meßorgans für das gesamte oberhalb eines in Nord-Süd-Richtung orientierten

Magnetfeld, ist gemäß der Erfindung dadurch gekenn- horizontalen Dipols (die Kurven sind ohne das

zeichnet, daß die Änderung der durch die Am.malie Untergrundrauschen dargestellt, das sie in der Praxis

verursachiin Störung H des Magnetfeldes und die immer überlagert;

Änderung des Gradienten |* entlang einer horizon- ^{10 F} ** ^{3 die}, ^the°^rctische Feldänderung während des

du ° Durchflugs des Flugzeugs bei 135 magnetisch und

talen Bahn senkrecht zu einer Hauptrichtung des bei verschiedenen Höhen oberhalb eines unter 45°

Dipols erfaßt wird, und daß die Tiefe durch folgende orientierten Dipols,

Formel bestimmt wird: F i g. 4 die theoretische Feldänderung während des

15 Durchflugs des Flugzeugs bei 90° magnetisch (d. h.

_z __ 3 · ni · H_max Ostkurs) oberhalb von Dipolen mit verschiedener

° (3///3«W Orientierung (0, 45, 90°),

Fig. 5 ein Magnetometergerät mit einem Absolut-

mit Hmax und (3 H/d u) _max gleich dem Maximum magnetometer einschließlich Autokompensation, das

der Feldstörung H bzw. des Gradienten auf der *o zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

verfolgten Bahn, m = 1/3,5, wenn die Bahn senkrecht anwendbar ist,

zum Dipol verläuft, und m = 1, wenn die Bahn dazu Fig. 6 und 7 sehr schematisch Flugbahnen zur

parallel ist. Identifizierung von eingetauchten Anomalien, die

Man könnte daran denken, daß es genügt, zu mit »Jagdkreisen« bzw. »Vierblättriges Kleeblatt«

jedem Zeitpunkt den Wert von H und den von 3 /i/3 u *5 bezeichnet sind, und

zu messen und das Maximum zu speichern. Praktische F i g. 8 und 9 den allgemeinen Verlauf der Ände-

Überlegungen lassen jedoch dieses Vorgehen nicht rung des Gesamtfelds und des Feldgradienten entlang

ganz so geeignet erscheinen. Wenn nämlich das Magne- der Flugbahn für ein Flugzeug, das senkrecht zu emem

tometer von einem Flugzeug getragen wird, ist der horizontalen Dipol (F i g. 8) und parallel zu einem

Feldgradient, der in der Nähe des Flugzeugs entlang 3< > horizontalen Dipol in Ost-West-Richtung (F i g. 9)

der von diesem verfolgten Bahn gemessen wird, im fliegt.

wesentlichen auf das Flugzeug in dessen Nähe zurück- Eine Störung H des Erdmagnetfelds, die durch eine

zuführen. Es ist daher zweckmäßig, die aufeinander- magnetische Anomalie verursacht wird, die einge-

folgenden Werte des Felds zu speichern, die in regel- taucht oder unterirdisch ist, ist gegeben durch folgende

mäßigen Zeitintervallen erfaßt werden (entsprechend 35 Formel:

gleichen Strecken, wenn das Flugzeug mit konstanter H — Krⁿ . (2) Geschwindigkeit fliegt), und 3 H/d u zu approximieren durch Δ Η/Δ u (wobei Δ H die Differenz In dieser Formel bezeichnet r den Abstand zwischen zwischen den Meßwerten in zwei um den Abstand Λ u der Störung und dem Zentrum der Anomalie, K eine entfernten Punkten ist). 40 Konstante und η den Grad der Abnahme.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin- Ein eingetauchtes Unterseeboot ist durch einen

dungsgemäßen Verfahrens ist gemäß der Erfindung horizontalen Dipol approximierbar, dem ein vertikaler

gekennzeichnet durch in einem in konstanter Höhe Dipol zugeordnet ist, dessen Moment viel schwächer

flugfähigen Trägerfahrzeug angeordnete folgende Ein- und dessen Wirkung vernachlässigbar ist im Vergleich

richtungen: eine Einrichtung zur Messung des ge- 45 zu der des ersten Dipols jenseits eines Abstands von

samten Erdmagnetfelds, eine Filtereinrichtung, die etwa 100 m. In der Formel (2) ist also η = 3, so daß

die von der Anomalie verursachte Störung abgibt, man im Achsensystem von F i g. 1 (wobei z₀ vertikal

eine Einrichtung zur Messung des Gradienten 3 H/d u ist) schreibt: entlang der vom Fahrzeug verfolgten Bahn, und eine

den vorhergehenden Einrichtungen zugeordnete Ein- 50 9 // 9 // 9 //

richtung, um die Maxima H_max und (3 H/d u) _max ^xo H )>o ■- 1- 'o - — = — 3 H. (3)

zu erfassen und die Tiefe nach folgender Formel zu "^x ° ^ " ^z berechnen:

_ 3 · m · Hmax In dieser Formel bezeichnet X₀, y_w Z₀ die Koordi ^Z° (3 HId u) ^{55 naten} des Meßpunkts der Störung, bezogen auf di<

** Anomalie, und H die Störungsamplitude.

Die obige Gleichung ist leicht zu integrieren be

mit m — 1/3,5, wenn die Flugzeugbahn senkrecht zum Messung von z₀ und 3 Η/ξ ζ, wenn das Flugzeug dii

Dipol verläuft, und m — 1, wenn die beiden Richtun- Vertikale der Anomalie überfliegt. Tatsächlich is gen parallel sind. 60 3 H/d ζ sehr gut approximierbar durch Δ Η/Δ

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher (wobei A H die Feldänderung über eine Höhe Δ ζ ist]

erläutert, wobei ein Verfahren und eine Vorrichtung wenn Δ ζ beträchtlich kleiner als Z₀ ist. Es ist jedocl

zur Bestimmung der Tiefe einer magnetischen Anomalie oben gezeigt worden, daß die Messung des vertikalei

beschrieben werden, die durch ein Unterseeboot Gradienten in zahlreichen Fällen unzulässige Be gebildet sein kann, und zwar mittels eines Magneto- 65 schränkungen mit sich bringt,

metergerätes in einem Patrouillenflugzeug. Im einzelnen Die Integration der obigen partiellen Differential

zeigt: gleichung (3) führt im allgemeinen Fall zu einer korn

F i g. 1 ein Prinzipbild mit einem Achsensystem, plexen Lösung. Diese Lösung vereinfacht sich abe

in besonderen Fällen, die jetzt betrachtet werden bestehen, und zwar ohne große Abwandlung der Form sollen und die Bestimmung von z„ allein aus den und daher ohne Einführung eines merklichen Fehlers. Messungen von H und von 9 ///3 u (Gradient entlang Die praktisch obere Grenze des Meßbereichs entspricht einer horizontalen Bahn) gestatten. fast z₀ = 500m (der abgeflachtesten in Fig. 3).

Wenn die Flugbahn, entlang der man das Feld mißt 5 Die untere Grenze entspricht etwa z„ = 100 m, jedoch (Achse M₀ in Fi g. 1), senkrecht auf der Haupt- ist für einen derartig niedrigen Wert die Wirkung des richtung des horizontalen Dipols steht, der die vertikalen Dipols nur schwierig zu vernachlässigen, magnetische Anomalie bildet, ist die Feldänderung als vor allem, wenn der horizontale Dipol in Ost-West-Funktion vom Abstand eine gerade Funktion Richtung orientiert ist und eine theoretisch ver- [f (—x) = /(*)]. Dies ist der Fall für die Kurve von io scheindende Störung liefert, wenn das Meßmanometer F i g. 2, die die Änderung der Störung angibt, wenn sich senkrecht zum Dipol befindet. Der häufigste Fall ist das Flugzeug auf einem Kurs von 90° magnetisch in F i g. 2 durch die Kurve entsprechend z₀ = 300 m oberhalb eines Nord-Süd-Dipols fliegt, und für die abgebildet (die Suche nach Unterseebooten, die Kurven von Fig. 3 (Dipol unter 45°, Kurs unter zwischen—250 und—200 m eingetaucht sind, mittels 135° magnetisch). 15 eines Flugzeugs, das zwischen +50 und 4-100 m

Es kann leicht verifiziert werden, daß man sich in fliegt).

diesem Fall befindet, weil er einer geraden Reaktions- Zur Anwendung der Erfindung und der Gleichungen

kurve des Felds entspricht, und die Rechnung zeigt, (1) und (4) ist es notwendig, über Änderungen der daß die Tiefe z₀ der Anomalie unterhalb des Punkts, Störung H des Erdmagnetfelds entlang spezieller wo die Störung gemessen wird, mit der Störung H ao horozontaler Bahnen und Änderungen seines Gra- und seiner partiellen Ableitung entlang der Bahn, dienten 8 H/d u zu verfügen. Die erfindungsgemäße die vom Magnetometer eingeschlagen wird, durch Vorrichtung hat zu diesem Zweck ein Magnetometerfolgende Gleichung gegeben ist: gerät zur Absolutmessung hoher Präzision, das mit

einer Filtereinrichtung versehen ist, die die gemessene »5 Gleichfeldkomponente unterdrückt (ein Magneto-

3 Umax ,γ. meter in einem Flugzeug muß außerdem aufweisen eine

° ~~ 3,5 (9 Hß u) max ' Einrichtung zur Kompensation der Wirkung der

Magnetmasse des Flugzeugs), und eine Einrichtung zur Gewinnung von H max und (9 H/d u) max aus den

Wenn die Bahn, entlang der man das Feld mißt, 30 vom Magnetometer gelieferten Daten,
nicht mehr senkrecht auf der Hauptrichtung des Obwohl auch andere Magnetometergeräte anwendhorizontalen Dipols steht, hat die Kurve der Feld- bar sind (insbesondere mit optischem Pumpen), ist änderung als Funktion des Abstands ungerade Terme. besonders zweckmäßig, das in der französischen F i g. 2 zeigt, daß die ungeraden Terme sehr schnell Patentschrift 1 591129 (angemeldet am 17. Oktober dominierend werden, sobald man die Orthogonalität 35 1968 durch die Anmelderin), beschriebene, das eine verläßt, da die Kurven der Störungsänderung für Einrichtung zur automatischen Kompensation der Durchflüge bei 135 und 0° über einem Nord-Süd-Dipol Einwirkung des Trägerflugzeugs hat. Es soll daher hier bereits äußerst ähnlich sind. F i g. 4 zeigt ebenfalls, nur eine kurze Beschreibung der Teile dieser vordaß die Dominanz sehr schnell erreicht wird, wenn bekannten Anordnung gegeben werden,
die Orientierung eines Dipols, oberhalb dem ein 40 Das Magnetometer hat zwei Kernmagnetresonanz-Flugzeug mit dem Kurs 90° magnetisch fliegt, sich von Filter 10 und 12 (die Kerne sind im allgemeinen der Nord-Süd-Achse entfernt. Diese F i g. 4 zeigt Protonen), die auf einer Verlängerung des Flugzeugaußerdem, daß allein die ungeraden Terme übrig- hecks montiert sind, wobei die beiden Filter identisch bleiben (d. h., daß die Änderungskurve von H unge- und auf der Längsachse des Flugzeugs ausgerichtet rade ist), wenn der Dipol in Ost-West-Richtung orien- 45 sind. Das Filter 10 bildet mit einem rückgekoppelten tiert ist, und daß man die Störungsänderungen von H Verstärker 14 ein Absolutmagnetometer zur Messung parallel zum Dipol mißt. des Gesamtfelds (infolge der Überlagerung des

Wenn die Richtung, in der man das Feld mißt, Erdfelds und der Einwirkung des Flugzeugs, das einem parallel zum Dipol verläuft, kann die partielle Differen- Magnetdipol von kleinen Abmessungen vergleichbai tialgleichung (3) ebenfalls integriert werden, was 50 ist). Das zweite Kernmagnetresonanz-Filter 12 empfolgende Beziehung ergibt: fängt das Ausgangssignal des Verstärkers 14 mit dei

Kernresonanzfrequenz. Das Ausgangssignal des Verstärkers 12 wird bei 15 verstärkt, und die durch das

_z _ 3H_max Filter 12 erzeugte Phasenverschiebung wird durch

° (3 Hß u) max 55 einen Phasenmesser 16 gemessen. Die Frequenz dei

Kernresonanz wird durch einen Frequenzmesser It gemessen, und das Ausgangssignal des Frequenz

Zusammenfassend ist also zu sagen, daß die Berech- messers wird durch einen Subtrahierer 20 um eine nung der Tiefe darauf beruht, daß, wie schematisch Größe proportional dem bei 21 verstärkten Phasen F i g. 3 zeigt, eine Erhöhung von z₀ sich im wesent- 60 Verschiebungssignal korrigiert. Ein Bandpaßfilter 2J liehen in einer merklichen Verringerung der maxi- unterdrückt die Gleichfeldkomponente und gestatte malen Amplitude des Signals und einer merklichen die Registrierung allein der Störung H auf einen Streckung oder Verbreiterung der Änderungskurve Bandgerät 24.

auswirkt. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn die Zum Magnetometergerät gehört auch eine Anlag*

vom Magnetometergerät eingeschlagene Bahn nicht 65 26, die die Bestimmung des Maximums H_max de; durch das Dipolzentrum verläuft, die Abwandlungen Störung H des angenäherten Maximums des Gra der Störungsänderungskurven im wesentlichen in dienten gestattet. Ein Abtaster 27, der an den Aus «iner Translation der Kurven entlang der Achse «₀ gang des Filters 22 angeschlossen ist, erzeugt ai

seinem Ausgang den Wert von H mit konstanter Frequenz: Wenn das Patrouillenflugzeug mit 360 km/h fliegt, kann man z. B. eine Periode von 0,1 s wählen, was einer Abtastung oder Erfassung alle 10 m entspricht. Der Abtaster 27 erzeugt ein digitales Ausgangssignal. Er speist ein Schieberegister 28, das von einem Taktgeber 30 gesteuert ist, der ebenfalls den Abtaster 27 triggert. Dem Schieberegister ist zugeordnet ein Vergleicher 32, der einen an sich bekannten Aufbau haben kann, zur Bestimmung des Maximums Umax von H. Der Vergleicher 32 registriert ab dem Zeitpunkt, in dem er einen Rücksetzimpuls von einer (nicht gezeigten) Schwellenschaltung empfängt, die durch das Ausgangssignal des Filters 22 getriggert ist, das Maximum von H_maz für eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten. Wenn z. B. ein Abtasiwert alle 10 m genommen wird, genügt es, daß die Auswahl aus 1000 m, also 1000 Abtastwerten, vorgenommen wird. Wegen des vorhandenen Schieberegisters 28 beginnt man den Vergleich der Abtastwerte entsprechend einer Lage des Flugzeugs, in der die Störung noch unterhalb des Schwellenwerts ist, jedoch ist dieses Merkmal nicht notwendig.

Das Maximum des Gradienten d H/d u wird durch Approximation mittels Λ HjA u bestimmt, wobei Λ u die Länge eines Segments bezeichnet, das im Meßpunkt zentriert ist (F i g. 1), und Λ H die Differenz zwischen den Beträgen des Felds an den beiden Enden des Segments. Im oben betrachteten Ausführungsbeispiel nimmt man vorteilhafterweise Δ u — 20 m, obwohl dierer Wert überhaupt nicht zwingend ist.

Das System zur Messung von Λ Η/Δ u hat einen Subtrahierer 34, der in Absolutwerten die Differenz der gespeicherten Feldabtastwerte in zwei Zuständen des Schieberegisters 28 angibt, die in der Lage unterschiedlich sind, in der der Wert H der Störung abgenommen wird. Das Ausgangssignal des Subtrahierers 34 wird in einen Vergleicher 36 eingespeist, der das Maximum unter denjenigen Signalen bestimmt, die ihm seit dem Zeitpunkt zugeführt worden sind, zu dem er einen Rücksetzimpuls auf Null von der bereits erwähnten Schwellenschaltung erhalten hat.

Die Ausgangssignale der Vergleicher 32 und 36, die die Maxima H_max und Δ H _max darstellen, werden in einen Dividierer 38 eingespeist, der mit Einstellorganen zur Anzeige des Werts von m und des konstanten Werts von Δ u (proportional der Geschwindigkeit) ausgestattet ist, so daß m der Wert 1 oder 1/3,5 gegeben werden kann. Eine (nicht gezeigte) Verzögerungsschaltung erzeugt am Schluß der Abtastzeii (0,1 s im weiter oben betrachteten Fall) ein Trigger- oder Ansteuersignal, das beim Dividierer 38 die Anzeige von z₀ hervorruft, die für orthogonale Bahnen beträgt:

3 H_n

(ΔΗΙΔύ)_ηαχ

Die beschriebene Schaltung arbeitet digital, es versteht sich jedoch, daß ebensogut eine Schaltung verwendet werden könnte, deren Rechenelemente analog arbeiten, ohne an der Funktionsweise etwas zu verändern.

Es könnte daran gedacht werden, daß es nicht notwendig ist, eine besondere Schaltung zur Messung des Gradienten über die Differenz der in regelmäßigen Zeitintervallen gemessenen Werte von H vorzusehen, da das Magnetometergerät selbst den Gradienten auf der Verlängerung des Flugzeughecks liefert. Dieser Gradient in der Nähe des Flugzeugs ist jedoch im wesentlichen zurückzuführen auf die Magnetmassen des Flugzeugs und daher nicht zur Berechnung von z₀ brauchbar.

In der Praxis wird die Vorrichtung zur Bestimmung der Eintauchtiefe eines Unterseeboots folgendermaßen

ίο angewendet: Wenn das Patrouillenflugzeug in irgendeiner Weise (z. B. durch eine magnetische oder akustische Einrichtung) eine Anomalie ermittelt, führt die Mannschaft das Suchverfahren durch, das mit »Jagdkreisen« bezeichnet und schematisch in F i g. 6 abgebildet ist (Kreise mit 30° Neigung bei einer Geschwindigkeit von etwa 180 Knoten).

Das Flugzeug begibt sich auf eine Kreisbahn 40, deren Mittelpunkt die Lage der Anomalie im Zeitpunkt des Kontakts ist. Die Geschwindigkeit des Flugzeugs (z. B. 180 Knoten) ist bedeutend größer als die des Unterseeboots (größenordnungsmäßig 20 Knoten), so daß das Unterseeboot, wenn es weiter sich auf seiner Bahn 42 entsprechend einem konstanten Kurs bewegt, orthogonal die Flugzeugbahn schneiden wird. Das Flugzeug wird dann, selbst bei einer leichten Verschiebung in der Ebene, im Registrierer 24 eine gerade Kurve erfassen, die zu verifizieren erlaubt, daß die Gültigkeitsbedingungen der Formel (1) von oben erfüllt sind. Infolgedessen wird der Abstand z₀ am Dividierer 38 auftreten, und es genügt, von z₀ die Höhe des Flugzeugs zu subtrahieren, um die Eintauchtiefe des Unterseeboots zu bestimmen. Diese Operation kann außerdem automatisch durchgeführt werden, indem an den Dividierer 38 ein Subtrahierorgan angeschlossen ist, das vom Höhenmesser des Flugzeugs über einen Eingang 44 gespeist ist (F i g. 5). Wenn das Unterseeboot seinen Kurs ändert (Bahn 46 in F i g. 6), erscheint die Abweichung von der Orthogonalität in der Registrierung des Felds H, was sofort dominante ungerade Terme ergibt. Die Flugzeugbahn muß also korrigiert werden, um neuen Jagdkreisen zu entsprechen, die um den neuen Erfassungspunkt zentriert sind.
Das oben beschriebene Vorgehen kann in bestimmten Fällen unangebracht sein, entweder wenn das Unterseeboot einen im wesentlichen Ost- oder West-Kurs einschlägt oder wenn die Anomalie ortsfest ist (im Fall von F i g. 7). Wenn das Unterseeboot ir Ost-West-Richtung fährt, ist das beobachtete magne tische Signal, wenn das Flugzeug in Nord-Süd Richtung fliegt, sehr schwach, und es wird sogar Null wenn das Unterseeboot vollkommen mit einen einfachen horizontalen Dipol vergleichbar ist. Ii diesen Fällen versucht die Mannschaft des Patrouillen flugzeuge, die Hauptrichtung der Anomalie durcl Entwicklungen zu bestimmen, während deren es siel auf die Erfassung der Felder und der Gradient« verläßt. Wenn das Flugzeug sich senkrecht zum Dipc ausgerichtet hat, ist die Störungsänderungskurvegeradi während die Gradientenänderungskurve ungerade ii (im Fall von F i g. 8, wo das Flugzeug in 300 m obe! halb des Unterseeboots fliegt). Im Gegensatz dazi wenn das Flugzeug parallel zum Unterseeboot flieg enthält die Feldkurve im wesentlichen ungerade Term während die Gradientenänderungskurve vor alle gerade Terme aufweist. Im Fall von F i g. 9, wo d Dipol in Ost-West-Richtung orientiert ist, sind d Feldkurve und die Gradientenkurve ungerade br

ίο

erade. In diesem Fall tritt außerdem überhaupt kein blatts kreisen, so daß das Flugzeug im wesentlichen

iignal auf Grund des horizontalen Dipols während senkrecht und parallel zur Hauptrichtung 50 des

les Durchflugs für orthogonale Bahnen auf. Dipols fliegt. Bei jedem Überfliegen wird die Tiefe

Sobald die Hauptrichtungen des Dipols bestimmt automatisch durch die Vorrichtung von F i g. 5

ind, läßt die Mannschaft des Flugzeugs dieses auf 5 bestimmt, wobei m wahlweise 1/3,5 bzw. 1 gewählt

iner Flugbahn 48 in Form eines vierblättrigen Klee- werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Tiefe z₀ einer magnetischen Anomalie, die mindestens näherungsweise durch einen horizontalen Dipol approximier- S bar ist, unterhalb eines Meßorgans für das gesamte Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der durch die Anomalie verursachten Störung H des Magnetfelds und die

Änderung des Gradienten -5— entlang einer

au

horizontalen Bahn senkrecht zu einer Hauptrichtung des Dipols erfaßt wird und daß die Tiefe durch folgende Formel bestimmt wird·

»5 3 · m · Hmax

^Z"~ (dH/du)_mex