DE2320923A1 - Vorrichtung zur erzeugung von codierten signalen, die durch stosswellen gebildet sind - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz _

Dr. Gertrud Hauser ·ο»μ·.«^μ. 25. April iy/j

Dipl.-lng. Gottfried Leiser

Patentanwälte 2320923

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Vorrichtung zur Erzeugung von codierten Signalen, die durch Stoßwellen gebildet sind

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von codierten Signalen, welche die Übertragung von Informationen durch Stoßwellen, insbesondere im Meerwasser ermöglicht.

Pur militärische Zwecke oder bei ozeanographischen Arbeiten sind verschiedene Verfahren zur Übertragung von Signalen im Meerwasser gebräuchlich; als Beispiele können die Echolote, die aktiven und passiven Sonargeräte und die Ultraschall-ITnterwassertelefone genannt werden. Diese Verfahren weisen gemeinsame Eigenschaften auf, die in bestimmten Fällen Nachteile darstellen: Signal ist verhältnismäßig lang oder wiederholt sich periodisch, wodurch die Ortung der Quelle begünstigt

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wird, und eine große Reichweite kann nur mit schweren und umfangreichen Ausrüstungen- erhalten werden.

Die Verwendung von kleinen Sprengladungen zur Übertragung von Informationen zu getauchten unterseebooten ist bereits im "Verlauf verschiedener Versuche durchgeführt worden, wenn die [Imstande (Kavitationserscheinungen bei großer Geschwindigkeit) die Verwendung von Unterwassertelefonen verbieten.

Die durch eine Sprengladung übertragene Information ist jedoch offensichtlich sehr elementar, da sie nur aus einem einzigen Impuls besteht.

Eine Reihe von getrennten Sprengladungen, die in bestimmten Zeitpunkten explodieren, ermöglicht die Aussendung einer komplizierteren Nachricht, doch ist die Gesamtdauer der Sendung verhältnismäßig lang, weil jede Sprengladung erst dann zur Explosion gebracht werden kann, wenn alle durch die vorhergehende Explosion verursachten Sekundärerscheinungen (reflektierte Wellen, Pseudo-Perioden usw.) ausreichend gedämpft sind; man ist daher in der. Praxis auf sehr einfache Nachrichten beschränkt, die durch zwei oder drei aufeinanderfolgende Explosionen ausgedrückt werden können.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, welche ohne die zuvor angegebenen Nachteile in der Lage ist, eine verhältnismäßig kurze Nachricht, die beispielsweise aus einigen zehn Bits besteht, über eine verhältnismäßig große Entfernung von beispielsweise einigen zehn Kilometern zu übertragen, und die zusätzlich den Vorteil aufweist_? daß sie keine Richtwirkung hat und demzufolge nicht die Kenntnis der Richtung des Empfängers erfordert.

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Nach der Erfindung ist eine Yorrichtung zur Erzeugung von codierten Signalen, die durch Stoßwellen gebildet sind, die in vorbestimmten Zeitpunkten ausgesendet werden und sich in einem flüssigen oder gasförmigen Ausbreitungsmedium, insbesondere in Wasser ausbreiten, gekennzeichnet durch eine einzige Sprengkette, die in wenigstens drei Abschnitte unterteilt ist, von denen wenigstens zwei Abschnitte derart in Eontakt mit dem Ausbreitungsmedium stehen, daß sie in das Ausbreitungs- · medium wenigstens zwei aufeinanderfolgende getrennte Stoßwellen aussenden, und die miteinander durch wenigstens einen weiteren Abschnitt der Sprengkette verbunden sind, der von dem Ausbreitungsmedium durch ein Material isoliert ist, das die durch, die Explosion der Sprengkette ausgesendeten Stoßwellen absorbiert, und durch Einrichtungen zur Abdichtung der Sprengkette gegen die Gase, die bei der die Stoßwellen erzeugenden Explosion freigesetzt werden.

Bei der erfindungsgemäßen "Vorrichtung sendet man mit einer einzigen Sprengladung eine Folge'von Impulsen aus, deren Anzahl ausreichend groß ist, daß die Nachricht eine brauchbare Länge hat, und die andererseits so nahe beieinander liegen, daß die ganze Nachricht empfangen wird, bevor die Sekundärerscheinungen ankommen (wobei diese Sekundärerscheinungen außerdem auf die reflektierten Wellen beschränkt sind, weil die von Gasblasen verursachten Schwingungen durch Verhinderung des Freiwerdens der Gase leicht unterdrückt werden können).

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Abstände zwischen den die Stoßwellen aussendenden Abschnitten so bemessen sind, daß die nacheinander ausgesendeten getrennten Stoßwellen nicht interferieren.

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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Sprengkette durch eine Sprengzündschnur gebildet ist, die in einem dichten Metallmantel enthalten ist, der gegen die Explosion beständig ist, und die der Länge nach in Segmente unterteilt ist, die in wenigstens einem Gehäuse untergebracht sind, das mit einem Material gefüllt ist, das die durch die Explosion der Sprengzündschnur ausgesendeten Stoßwellen absorbiert, sowie in Segmente, die in Zontakt mit dem Ausbreitungsmedium stehen.

Vorzugsweise ist die Sprengzündschnur vollkommen in dem mit absorbierendem Material gefüllten Gehäuse untergebracht und mit wenigstens zwei Sprengkörpern verbunden, die in Eontakt mit dem Ausbreitungsmedium stehen und so angeordnet sind, daß die von ihnen ausgesendeten Stoßwellen nicht interferieren.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Sprengkörper mit der Sprengzündschnur durch Anschlußstücke verbunden sind, die regelmäßig entlang der Sprengzündschnur derart verteilt sind, daß die von den Sprengkörpern ausgesendeten Stoßwellen nicht interferieren.

Die Codierung der zu übertragenden Information kann durch die Anzahl und durch die Abstände der Stoßwellen erfolgen.

Wenn kein geeigneter Empfänger vorhanden ist, wird die Erscheinung wie eine einzige Explosion wahrgenommen; ihre Kürze verhindert eineRichtungsortung, und nichts deutet darauf hin, daß eine Nachricht ausgesendet worden ist.

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Ausführungabeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Pig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Torrichtung nach der Erfindung, bei welcher die Sprengladung durch eine Sprengzündschnur gebildet ist,

Pig. 2 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform, bei welcher die Sprengzundschnur in einer Schraubenlinie angeordnet ist,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung für die Erzeugung eines Binärcodes und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der schematisch in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform.

Pig. 1 zeigt eine Torrichtung, bei der die Sprengstoff— ladung durch eine in einem dichten Metallmantel befindliche Sprengzündschnur 1 gebildet ist, die in Form einer Folge von Wellungen mit gleichen Amplituden angeordnet ist. Eine Ebene, die in gleichen Abständen von den Scheitelpunkten dieser V/eilungen liegt, unterteilt die Anordnung in zwei Teile: Der eine Teil ist in einem Behälter 2 eingeschlossen, der mit einem absorbierenden Material 3 gefüllt ist, während der andere Teil in Kontakt mit dem Wasser steht. Die ausgesendete Nachricht ist dann eine Folge von in gleichen Intervallen liegenden identischen Impulsen.

Es sind Tersuche mit Hexogen-Sprengzündschnüren handelsüblicher Art durchgeführt worden, doch kann auch jeder andere Sprengstoff geeignet sein.

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Das absorbierende Material kann ein Polyurethan-Schaumstoff sein, der besonders einfach anzuwenden ist, oder jedes andere Material mit zellenartiger Struktur mit geschlossenen Hohlräumen. Das Füllen des Behälters mit lockeren Materialien (Glaswolle, Asbestflocken) liefert weniger gute Ergebnisse, doch ist die Anwendung dieser Materialien nicht ausgeschlossen.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung ein praktisches Ausführungsbeispiel der Vorrichtung für den Fall, daß deren Länge begrenzt werden soll: Die Sprengzündschnur 1 ist dann in einer Schraubenlinie ' angeordnet, deren genaue Form im Hinblick auf die optimalen Proportionen gewählt wird.

Diese Ausführungsform bietet eine sehr große Freiheit hinsichtlich der Wahl der Formen und ergibt den Vorteil, daß sie verhältnismäßig billig ist; jedoch sind die Möglichkeiten der Codierung begrenzt, da diese ausschließlich in der Anzahl der ausgesendeten Impulse besteht, deren Höchstzahl durch die Konstruktion festgelegt ist und nur durch Zerschneiden der Sprengzündschnur verringert werden kann.

Es ist auch möglich, eine kompliziertere Codierung dadurch zu erhalten, daß absorbierende Gehäuse vorgesehen werden, die jeweils um eine Schleife der Sprengzündschnur angebracht werden. Man kann dann einen Binärcode verwenden, doch läßt sich das gleiche Ergebnis sehr viel praktischer mit einer anderen Ausführungsform erhalten, die in Fig. 3 und 4 dargestellt ist.

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Bei der Anordnung von Pig. 3 ist eine Sprergzündschnur 1 vollkommen in einem dichten Gehäuse 2 untergebracht, das mit absorbierendem Material gefüllt ist. An in regelmäßigen Abständen der Sprengzündschnur liegenden Punkten sind Anschlußstücke 4 angebracht, in die entweder massive Pfropfen 5 oder Sprengladungen 6 eingeschraubt werden können, wobei nur die Pfropfen bzw. die Sprengladungen mit dem Wasser in Kontakt stehen. Die Abmessungen und die Beschaffenheit der Sprengladungen sind so gewählt, daß sich ihre jeweiligen Detonationen unter Berücksichtigung der Länge der dazwischenliegenden "Sprengzündschnur nicht überlappen.

Die ausgesendete Hachrieht entspricht in diesem lall einer Impulsgruppe mit in gleichen Abständen liegenden Impulsstellen, an denen entweder Impulse vorhanden sind oder fehlen, wodurch eine binäre Codierung möglich ist.

Pig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht ein praktisches Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung. Auch hier ist wieder eine große Vielzahl von Pormen möglich; beispielsweise kann die Sprengzündschnur in einer Spirale oder in einer Schraubenlinie angeordnet sein.

Diese Ausführungsform ermöglicht die Eingabe der auszusendenden Hachricht mit einfachen Werkzeugen wenige Minuten vor der Anwendung.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform werden die Zünd- und Sicherheitseinrichtungen nach den gleichen Kriterien wie bei den üblichen Sprengladungen gewählt.

Die maximale Reichweite, die durch die Fähigkeit des Übertragungsmediums (Meerwasser) begrenzt ist, die Porm

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der Signale aufrecht zu erhalten, wird für Sprengladungen mit einem Gewicht von einigen zehn bis zu einigen hundert Gramm, je nach der Länge der Nachricht, erreicht, wodurch es möglich i&t, die Vorrichtungen leicht und raumsparend auszubilden, so daß sie beispielsweise von Luftfahrzeugen verwendet werden können.

Unabhängig von der gewählten Ausführungsform ist die Länge der Nachricht durch die Schwierigkeiten begrenzt, die sich beim Empfang durch eine teilweise Überlappung der direkten Welle mit den am Grund oder an der Meeresoberfläche reflektierten Wellen ergeben wurden.

Je nach den Anwendungsbedingungen liegt diese Grenze, im allgemeinen bei einigen zehn Bits, Und sie kann nur dann merklich erhöht werden, wenn wesentlich kompliziertere Einrichtungen zum Empfang und zur Verarbeitung des Signals in Kauf genommen werden.

Die beschriebenen Vorrichtungen können für militärische, wissenschaftliche oder gewerbliche Anwendungszweeke Verwendung finden.

In militärischer Hinsicht handelt es sich im wesentlichen um die Übertragung einer Nachricht zu einem getauchten Unterseeboot, wobei die Nachricht von einem Überwasserschiff, einem Unterseeboot, einem Luftfahrzeug oder einer Landstation ausgesendet werden kann. Der Sender kann auch eine Rakete oder ein Torpedo verwenden, um die Reichweite zu vergrößern. In allen Fällen kann wegen der Rundumcharakteristik und der Reichweite der Sendung eine sehr große Unsicherheit über den Ort des Empfängers zugelassen werden, oder man kann sogar absichtlich in ziemlich großer Entfernung

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von dem Empfänger senden, um zu vermeiden, daß dessen Ortung verursacht wird. Im übrigen ist auch die Kürze der Nachricht ein Sicherheitsfaktor.

In wissenschaftlicher und gewerblicher Hinsicht ergeben sich die hauptsächlichen Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Fernsteuerung von Unterwasseranlagen, wie automatischen Porschungs- oder Meßfahrzeugen, Tentilen von Erdölanlagen oder dergleichen. Durch Anwendung eines sehr einfachen Codes wäre es beispielsweise möglich, die Fernsteuerung von Mehrfach-Unterwasseranlagen von einer landstelle aus vorzunehmen, oder auch von einem Plugzeug aus, das sich mit einer sehr näherungsweisen Ortung begnügen könnte„

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   orrichtung zur Erzeugung von codierten Signalen, die durch Stoßwellen gebildet sind, die in verbestimmten Zeitpunkten ausgesendet werden und sich in einem flüssigen oder gasförmigen Ausbreitungsmedium, insbesondere in Wasser ausbreiten, gekennzeichnet durch eine einzige Sprengkette, die in wenigstens drei Abschnitte unterteilt ist, von denenwenigstens zwei Abschnitte derart in Kontakt mit dem Ausbreitungsmedium stehen, daß sie in das Ausbreitungsmedium wenigstens zwei aufeinanderfolgende getrennte' Stoßwellen aussenden, und die miteinander durch wenigstens einen weiteren Abschnitt der Sprengkette verbunden sind, der von dem Ausbreitungsmedium durch ein Material isoliert ist, das die durch die Explosion der Sprengkette ausgesendeten Stoßwellen absorbiert, und durch Einrichtungen zur Abdichtung der Sprengkette gegen die Gase, die bei der die Stoßwellen erzeugenden Explosion freigesetzt werden.

   Yorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen den die Stoßwellen aussendenden Abschnitten so bemessen sind, daß die nacheinander ausgesendeten getrennten Stoßwellen nicht interferieren.

   Vorrichtung nach Anspruch 1 oder.2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengkette durch eine Sprengzündschnur gebildet ist, die in einem dichten Metallmantel enthalten ist, der gegen die Explosion beständig ist, und die der Länge nach in Segmente unterteilt ist, die in wenigstens einem Gehäuse untergebracht sind, das

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   mit einem Material gefüllt ist, das die durch die Explosion der Sprengzündschnur ausgesendeten Stoßwellen absorbiert, sowie in Segmente, die in Kontakt mit dem Ausbreitungsmedium stehen.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengzündschnur vollkommen in dem mit absorbierendem Material gefüllten Gehäuse untergebracht und mit wenigstens zwei Sprengkörpern verbunden ist, die in Eontakt mit dem Ausbreitungsmedium stehen und so angeordnet sind, daß die von ihnen ausgesendeten Stoßwellen nicht interferieren.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengkörper mit der Sprengzündschnur durch Anschlußstücke verbunden sind, die regelmäßig entlang der Sprengzündschnur derart verteilt sind, daß die von den Sprengkörpern ausgesendeten Stoßwellen nicht interferieren.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengkörper in die Anschlußstücke eingeschraubt sind.

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