DE2421878A1

DE2421878A1 - Einrichtung zum simultanbetrieb mehrerer verschiedener anlagen der wasserschalltechnik

Info

Publication number: DE2421878A1
Application number: DE2421878A
Authority: DE
Inventors: Carl Wilhelm Dr Rer Nat Busch; Wolfgang Dipl Ing Stedtnitz
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1974-05-07
Filing date: 1974-05-07
Publication date: 1975-11-27
Also published as: CA1005562A; US3974473A; NL7504789A; FR2270599A1; FR2270599B1; JPS50155257A; NO751461L

Description

FEIES. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

EINRICHTUNG ZUM SIMULTANBETRIEB MEHRERER VERSCHIEDENER ANLAGEN DER WASSERSCHALLTECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Simultanbetrieb mehrerer verschiedener Anlagen der Wasserschalltechnik auf einem Schiff insbesondere großer Abmessungen.

Derartige Anlagen der Wasserschalltechnik sind Echolote und Dopplerlogs. Sie werden insbesondere auf großen Schiffen wie Tankern, Containerschiffen und Frachtern verwendet. Sie bestehen aus mehreren Einheiten, nämlich aus den unter Wasser befindlichen akustischen Wandlern und den auf der Brücke installierten Elektronikgeräten. Diese Einheiten können beispielsweise 50 bis 500 m voneinander getrennt angeordnet werden, etwa die eine Einheit im Bug, die andere im Heck. Zur Verbindung dieser zu je einer Anlage gehörigen Einheiten sind daher elektrische Leitungsverbindungen erforderlich.

Es ist bekannt und üblich, als derartige Verbindungselemente für jedes installierte Gerät ein oder mehrere Koaxkabel zu benutzen. Solche Kabel unterliegen außerdem auf Schiffen, insbesondere auf Tankern, strengen Forderungen seitens der Klassifikationsgesellechaften, da die Schiffesicherheit gewährleistet sein muß. Solche Gesellschaften sind beispielsweise der Norddeutsche Lloyd oder Det Norske Veritas.

Dies führt dazu, daß große Aufwendungen entstehen. Sie setzen sich zusammen aus einmal den Kosten des Materials, also den Kabelkosten. Wegen der zu der erforderlichen Einhaltung der genannten Sicherheitsbestimmungen notwendigen Konstruktion der Kabel sind diese Kosten hoch. Weiterhin bestehen die großen Aufwendungen aus den Arbeitskosten, die bei der Verlegung und beim Anschluß dieser Kabel entstehen. Diese Aufwendungen und Arbeitskosten überschreiten nochmals stark die Materialkosten. Um die Arbeitskosten zu reduzieren, ist bekannt, mehrere Koaxkabel gemeinsam zu ummanteln. Die so entstehenden Spezialkabel sind ebenfalls teuer wegen der geringen Anwendungsbreite und der großen, für die Abschirmung benötigten Kupfermenge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Aufwendungen bei der Verbindung der räumlich weit voneinander entfernten einzelnen Einheiten der Anlage der Wasserschalltechnik auf

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großen Schiffen zu vermeiden,, dabei aber einen gleichzeitigen Betrieb dieser Anlage ohne gegenseitige Störung zu ermöglichen..

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für mehrere Anlagen ein gemeinsames Vieladerkabel verwendet wird, dessen Adern in einer üblichen, maschinengerechten und daher ,venig aufwendigen Art verseilt sind, i\robei diese Verseilung in einer entsprechenden Schaltung gleichzeitig eine ausreichende Entstörung bietet.

Insbesondere wird erfinäungsgemäß das Kabel aus sternviererverseilten Elementen aufgebaut. Ein Sternviererkabel wird dem Do.ppler-Sendewandler, ein zweiter Sternvierer dem Doppler-Empfangswandler zugeordnet, während ein Doppelleitungspaar dem Echolot zugeordnet ist.

Dabei wird im Ausbau dieses Erfindungsgedankens die Senderleistung zweiphasig mit einer Phasenverschiebung von +· 90 symmetrisch auf das. Kabel gekoppelt und über einen Scott-Transformator dreiphasig umgesetzt. In Weiterführung dieses Gedankens wird die Empfangsleistung von einem dreiphasigen Wandler über einen Scott-Transformator in ein symmetrisches Zweiphasensystem umgewandelt. Dieses vvrird in je zwei einander gegenüberliegenden Adern des .Sternvierers übertragen.

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Gemäß der Erfindung ist der Scott-Trsnsformator Teil eines Bandfilters. Er ist co dimensioniert, daß seine Eigeninduktivität die Wcindler-Parallelkapazität und die Kabelkapazität wegstimmt. Die Impedanz des Wandlers wird an den Kabelwellenwiderstand angepaßt. Schließlich wird die Bandbreite optimal der Wandlerbandbreite angepaßt.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird zwischen dem Empfangswandler mit dem Scott-Transformator auf der einen Seite und dem Kabel auf der anderen Seite ein Verstärker geschaltet. In anderer Ausführung wird ein Verstärker zwischen dem Empfangs wandler und dem Scott-Transformator zusammen mit dem Kabel geschaltet.

Die Gleichspannung für den Vorverstärker wird erfindungsgemäß in Phantomschaltung über den Sende-Sternvierer übertragen.

In anderer Ausführung v/ird die Sende-und Empfangsleistung dreiphasig in je einem Sternvierer übertragen und zwar mit oder ohne durchgeführten Sternpunkt.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken v/ird durch ein Bfndpaßfilter, das als Scott-Transformator ausgebildet ist, der Sendegenerator nur mit seiner Grundwelle an das sternviererverseilte Kabel angepaßt.

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Die 'mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen in der hohen Ubersprechdämpfung zwischen Sender und Empfänger ■der Doppleranlage einerseits sowie aber auch zwischen Doppleranlage und Echolot und umgekehrt sowie in einer Signal/Störverbesserung in den Empfängerkanälen der simultan betriebenen Geräte trotz Verwendung nur eines einzigen Vielfachkabels. Die im Betrieb erforderliche elektrische Ubersprechdämpfung zwischen unterschiedlichen Geräten liegt etwa im Bereich .von 130 - 150 dB. Durch Betrieb mit unterschiedlichen Frequenzen bei Übertragung der Sende- und Empfangssignale im gleichen Kabel" sind diese Werte aber nicht erreichbar, weil einerseits Filter sehr teuer und aufwendig wären, andererseits die Sendespektren auch weitab nicht so hohe Dämpfungswerte erreichen. Das erfindungsgemäß betriebene Kabel läßt zwischen Leitungspaaren übersprechdämpfungen von ca. 80 dB bei *t00 m Kabellänge zu. Dieser Wert ist zum Betrieb des Sende- und Empfangskanals des Dopplergeräts für sich allein bereits ausreichend. Zum gleichzeitigen Betrieb eines Echolotes genügt es nun, daß durch Frequenzversetzung eine zusätzliche Filterdämpfung von 50 - 70 dB erzielt wird, die mit geringem Aufwand zu verwirklichen ist.

Die Verwendung nur eines einzigen Kabels auf großen Schiffen bringt große wirtschaftliche Vorteile. Die Verlegungskosten

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berechnen sich pro verlegte Meter pro Kabel und liegen etwa beim 3- bis ^-fachen Materialpreis. Ein Kabel mit vielen Adern erfordert nicht mehr Verlegungskosten als ein einfaches Koaxkabel.

Ausführungebeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen

dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben; Es zeigen

Figur 1 einen mit einem Sternvierer verbundenen Doppler-Sendewandler und ein mit einem Doppelleitungspaar verbundenes Echolot,

Figur 2 übertragung für den Vorverstärker über den Sende-Sternvierer in Phantomschaltung,

Figur 3 die Einschaltung von Verstärkern zwischen Empfangswandler und Scott-Transformator einerseits und Kabel andererseits«

Figur h die Anpassung dee Sendegenerators über •in als Scott-Transformator ausgebildetes Bandfilter nur mit seiner Grundwelle an das Kabel mit Sternviererverseilung.

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Ein Doppler-Sendewandler 1 ist in Figur 1 mit einem Scott-Transformator 5 verbunden. Dieser setzt die dreiphasige Ausgangsspannung des Doppler-Sendewandlers 1 in zwei einphasige Spannungen um. Diese sind jeweils mit den beiden einander gegenüberliegenden Adern des Sternvierers 3 verbunden. Mit dem Sternvierer 3 zusammen verseilt ist ein Doppelleitungspaar k. Die beiden Ausgänge des Echolotes 2 sind mit diesem Doppelleitungspaar verbunden. Die gemeinsame Verseilung des Vierers mit dem Paar ist bei 7 und 8 angedeutet. Die Leistung der Stromversorgung wird in der gezeigten Art in den Scott-Transformator eingespeist. Anstelle des Doppelleitungspaares kann auch ein Paar eines weiteren Vierers benutzt werden.

In Figur 2 ist die Verwendung eines Doppler-Sendewandlers 11 mit einem Scott-Transformators 12 gezeigt, dessen Aüsgangstransformatoren 13 und 14 mit je zwei gegenüberliegenden Adern des Sternvierers 15 verbunden sind, die als Kabel 16 zum Ausgangsvierer 17 führen. Die gleichen Adern sind mit den beiden Transformatoren 18 und 19 verbunden, in deren einen die Sendeleistung mit einer Phasenverschiebung von 90 gegenüber dem anderen (0 ) in das Kabel gekoppelt ist. Die zweiphasig mit einer Phasenverschiebung von 90 symmetrisch auf das Kabel gekoppelte Sendeleistung wird also über den Scott-Transformator

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dreiphasig umgesetzt. Über ein Tiefpaßfilter 20 wird die Stromversorgung in Phantomschaltung symmetrisch in das Kabel eingespeist.

In Figur 3 ist wiederum ein Doppler-Empfangswandler 21 mit einem Scott-Transformator 22 verbunden. Die beiden einphasigen Ausgänge 23 und 2k des Transformators sind aber mit Verstärkern 25 und 26 verbunden. Die an den Ausgängen dieser Verstärker gewonnene Leistung ist mit je zwei gegenüberliegenden Adern des Sternvierers 27 verbunden. Der Sternvierer 27 wird im Kabel 28 weitergeführt bis zum Ausgang 29 des Sternvierers. Hier sind die den Verstärkern 25 und 26 entsprechenden einander gegenüberliegenden Adern des Sternvierers 29 mit den Ausgangstransformatoren 30 und 31 verbunden, aus deren Sekundärseite die Ausgangsleistung in die Verstärker 32 und 33 eingespeist wird.

Figur k deutet an, wie der Scott-Transformator als Teil des Bandfilters kO so dimensioniert ist, daß seine Eigeninduktivität die Wandlerkapazität sowie die Kabelkapazität C. wegstimmt, die Impedanz des Wandlers an den Wellenwiderstand Z des zweiten Kabels und die Bandbreite optimal der Wandlerbandbreite angepaßt ist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Einrichtung zum Simultanbetrieb mehrerer verschiedener Anlagen der Wasserschalltechnik auf einem Schiff insbesondere großer Abmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Anlagen ein gemeinsames Vieladerkabel verwendet wird, dessen Adern in einer üblichen maschinengerechten und daher wenig aufwendigen Art verseilt sind, wobei diese Verseilung in einer entsprechenden Schaltung gleichzeitig eine ausreichende Entstörung bietet.

2. Einrichtung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (7,8) aus sternviererverseilten Elementen (Sternvierer (3))aufgebaut ist, von denen eines einem Doppler-Sendewandler (1), ein zweites, ein Doppelleitungspaar (M₁ einem Echolot (2) zugeordnet ist.

3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Senderleistung zweiphasig (18, 19) mit einer Phasenverschiebung von 90 symmetrisch auf das Kabel (16) gekoppelt und über einen Scott-Transformator (12) dreiphasig umgesetzt wird.

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*4·. Einrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsleistung von je einem dreiphasigen Wandler über einen Scott-Transformator (12) in ein symmetrisches Zweiphasensystem (I3i 1¹O umgewandelt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Phasen durch jeweils zwei einander gegenüberstehende Adern des Sfernvierers (15) übertragen werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß der Scott-Transformator Teil eines Bandfilters ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigeninduktivität des Scott-Transformators (¹K)) so dimensioniert ist, daß damit die Wandler-Parallelkapazität und die Kabelkapazität (C, ) weggestimmt ist, wobei die Impedanz des Wandlers an den Kabelwellenwiderstand (Z ) des zweiten Kabels angepaßt und die Bandbreite

optimal der Wandlerbandbreite angepaßt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Empfangswandler (21) und dem Scott-Transformator (23, 2¹O auf der einen Seite und dem Kabel auf der anderen Seite Verstärker (25, 26) geschaltet sind.

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9- Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß.zwischen dem Empfangs-Wandler auf der einen Seite und dem' Scott-Transformator zusammen mit dem Kabel auf der anderen Seite ein Verstärker geschaltet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9ί dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung für den Vorver-

. stärker in Phantomschaltung über den Sende-Sternvierer übertragen wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsleistung dreiphasig in je einem Sternvierer ohne durchgeführten Sternpunkt übertragen wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsleistung dreiphasig in je einem Sternvierer mit durchgeführtem Sternpunkt übertragen wird.

13· Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendegenerator durch ein Bandpaßfilter mit seiner Grundwelle an das sternviererverseilte Kabel angepaßt ist.

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