DE2803617B2 - Wandler-Nachführeinrichtung für eine Unterwasser-Ultraschall-Ortungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wandler-Nachführeinrichtung für eine Unterwasser-Ultraschallortungsanordnung der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 genannten Art.

Derartige Ortungsanordnungen dienen beispielsweise zum Feststellen der Anwesenheit und Position von Fischschwärmen und Einzelheiten am Gewässergrund in der Umgebung des Schiffes. Durch die Stabilisierungsmittel wird der Wandler gegenüber Stampf- und Rollbewegungen des Schiffes stabilisiert.

Dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 entsprechende Wandler-Nachführeinrichtungen sind beispielsweise aus der US-PS 28 32 944 oder dem JP-Gm 47-6381 bekannt. Zu deren Stabilisierungsmitteln gehören Bewegungsabtasteinrichtungen wie Kreiselgeräte, welche der jeweiligen Größe des Roll- und Stampfwinkels proportionale Ausgangssignale abgeben, die verstärkt und in einen Azimutantriebsmotor bzw. einen Neigungsantriebsmotor eingespeist werden, um den durch die Stampf- und Rollbewegungen verursachten Lagefehler des Schiffes bzw. der Plattform zu kompensieren.

Die bekannten Stabilisierungsmittel haben die Eigenheit, daß sie eine aufwendige und kostspielige Technik enthalten und bei der Herstellung, Installierung, Justage und Wartung hochgradige technische Kenntnisse und Informationen erfordern. Die ausgeklügelte Stabilisierungstechnik schließt eine Verwendung von damit ausgestatteten Wandler- Nachführeinrichtungen auf kleinen Schiffen wie Fischereifahrzeugen aus.

Daneben ist aus der DE-AS 10 20262 noch eine andere Wandler-Nachführeinrichtung bekannt, welche — da sie keinerlei Stabilisierungsmittel enthält — relativ einfach gestaltet werden konnie. Hier ist die Neigungstriebwelle, wie im Oberbegriff von Patentanspruch 1 angegeben, durch eine hohle Azimuteinstellwelle hindurchgeführt Die übrige Ausgestaltung des Neigungsantriebs ist bei dieser bekannten Einrichtung mit Hilfsgabel und Zapfen kinematisch jedoch unbefriedigend. Eine präzise Ortung ist mit einer derartigen nichtstabilisierten Anlüge auch nicht möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Wandler-Nachführeinrichtung mit unkomplizierten und wenig aufwendigen Stabilisierungsmitteln zu schaffen, die auch für den Einbau auf kleinen Schiffen geeignet ist.

Die durch die im Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmale gebildete erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe erlaubt die Stabilisierung des Wandlers mit ausschließlich mechanischen Mitteln unter Ausnutzung der Schwerkraft Die Stabilisierungselemente sind einfach und billig herstellbar, und sie können auf engem Raum, insbesondere im üblichen Wandlergehäuse, untergebracht werden. Die Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß die durch Stampf- und Rollbewegungen eines Schiffes auf einen mittels Kreuzgelenk an einem vertikalen Wellenabschnitt pendelnd aufgehängten Wandler übertragenen Kräfte in zwei zueinander senkrechte Komponenten zerlegbar sind, so daß sich der Wandler frei in diese zueinander senkrechten Richtungen bewegen und auf den Schwerkraftvektor einstellen kann, bis Gleichgewicht herrscht. Nachstehend wird ein die Merkmale der Erfindung enthaltendes bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. IA eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht der zu beschreibenden Wandler-Nachführeinrichtung,

F i g. 1B eine Einzelheit daraus, und
F i g. 2 eine grafische Darstellung zur Funktion der schwerkraftstabilisierten Nachführeinrichtung.

Die nachstehend beschriebene Wandier-Nachführeinrichtung ist von einem nicht dargestellten Gehäuse umgeben, welches seinerseits am unteren Ende einer fest an einem Schiff montierten Hubwelle angebracht ist, so daß das Gehäuse in einem Abstand unter dem Schiffskiel freiliegend angebracht ist und ein zur Nachführeinrichtung gehörenden Wandler 19 in Abtastposition bringbar ist. In der Mitte einer fest an dem nicht dargestellten Gehäuse angebrachten Plattform 1 befindet sich eine Aufnahmebohrung für eine darin drehbar gelagerte hohle Azimut-Einstellwelle 2. Ein am oberen Teil dieser Welle befestigtes Zahnrad 3 mit relativ großem Durchmesser steht im Eingriff mit einem an einer Triebwelle 5 eines Azimut-Steuermotors 6 befestigten kleineren Zahnrad 4. Der Azirnut-Steuermotor 6 selbst ist fest mit der Plattform 1 verbunden. Am unteren Ende der Azimut-Einstellwelle 2 ist ein Klotz 7 befestigt, an dem wiederum zwei Führungsplatten 8 symmetrisch befestigt sind. Mit dem unteren Ende der Führungsplatten 8 ist je ein Zapfen 9 fest verbunden.

In der hohlen Azimut-Einstellwelle 2 ist eine Neigungstriebwelle 10 drehbar gelagert, sie wird durch einen fest mit der Azimut-Einsteiiweiie 2 verbundenen

Neigungs-Steuermotor 11 angetrieben, und das untere Ende der Welle 10 ist über ein Kreuzgelenk 12 mit einer Pendeltriebwelle 13 verbunden. Ein fcst mit dem unteren Ende der Pendeltriebwelle 13 verbundenes Kegelrad 14 greift in ein Zahnsegment 17 ein, welches seinerseits mittels eines Winkelstückes 18 an dem Wandler 19 befestigt ist. In den oberen Enden von vertikal verlaufenden Führungsplatten 16 sind (siehe F i g. 1 B) Schlitze 20 eingearbeitet, in deren Längsrichtung sich die Zapfen 9 frei bewegen können. Die Aufhängeplatten 16 sind durch einen Träger J5 fest miteinander verbunden, in welchem die Pendeltriebwelle 13 drehbar gelagert ist An den Tragansätzen 21 des Wandlers 19 sind Drehzapfen 22 schwenkbar aufgehängt. Von zwei zueinander senkrecht stehenden Kreuzgelenkstiften liegen die Achsen in gleicher Höhe mit und in der Flucht der horizontalen Achse der Zapfen 9, und beim Auslenken der PendeltriebweJ'e 13 mit dem Wandler 19 um die eine und/oder andere Kreuzgelenkstiftachse können die Zapfen 9 innerhalb ihres zugeordneten Schlitzes 20 vertikal ausweichen.

Soll der Neigungswinkel des Wandlers 19 gegenüber einer vertikalen Achse verändert werden, dann wird der Neigungs-Steuermotor 11 eingeschaltet, damit dieser die Triebwelle 13 mit dem Kegelrad 14 antreibt und auf diesem Wege das Zahnsegment 17 um die durch die beiden Drehzapfen 22 gebildete horizontale Achse zu verdrehen. Dabei schwenkt der Wandler 19 um diese horizontale Achse und nimmt einen gewünschten Neigungswinkel ein. Um den Azimutwinkel des Wandlers 19 um eine vertikale Achse zu verändern, wird der Azimut-Steuermotor 6 eingeschaltet, um über das Zahnradpaar 4, 3 die Azimut-Einstellwelle 2 zu verdrehen und diese Drehung auf die Führungsplatten 8 und die Aufhängeplatten 16 zu übertragen. Auf diese Weise wird der Wandler 19 um die vertikale Achse verdreht und in einen gewünschten Azimutwinkel gebracht. Dabei werden das Kegelrad 14, die Neigungs-Triebwellt 13 und die Neigungs-Einstellwelle 10 mitverdreht, weil das Kegelrad 14 mit dem Zahnsegment 17 im Eingriff steht. Durch Kombinieren dieser beiden Operationen läßt sich die Wandlerebene und damit dessen Abtastkeule in jede gewünschte Horizontal- und/oder Vertikalrichtung bringen, wenn man beide Steuermotoren 6 und 11 simultan in Betrieb setzt.

Es sei angenommen, daß die in F i g. 1 dargestellte Nachführeinrichtung parallel zur Stampfachse des nicht dargestellten Schiffes steht Aufgrund einer Rollbewegung des Schiffes, siehe grafische Darstellung von F i g. 2, nehmen die Plattform 1 gegenüber der w Horizontalebene (Linie 25) und die Neigungs-Einstellwelle 10 eine Neigung gegenüber der Vertikalachse (Linie 26) ein. Der Wandler 19 nimmt dagegen keinen Neigungswinkel ein, sondern richtet sich nach dem Schwerkraftvektor aus, weil der Wandler 19 mit Neigungs-Triebwelle 13 und Aufhängeplatten 16 gegenüber der Neigungs-Einstellwelle 10 am Kreuzgelenk 12 pendelnd aufgehängt ist und die Zapfen 9 sich innerhalb der Schlitze 20 verschieben können.

In ähnlicher Weise verursacht eine Stampfbewegung des Schiffes ein Verkippen der Plattform 1 nach dem vorderen oder hinteren Ende des Schiffes, und dabei neigt sich auch die Neigungs-Einstellwelle 10 gegenüber der Vertikalachse. Der Wandler 19 nimmt wiederum nicht an der Neigung teil, sondern richtet sich nach dem Schwerkraftvektor aus, weil sich der Wandler 19 mit der Triebwelle 13 und den Aufhängeplatten 16 um die Horizontalachse des Kreuzgelenkstiftes dreht, welcher auf die Achse der als Führung dienenden Zapfen 9 ausgerichtet ist. Nun sei angenommen, daß der Wandler 19 im Uhrzeigersinn um die Vertikalachse verdreht wird, beispielsweise um 45° gegenüber der Rollachse. Eine durch eine Rollbewegung des Schiffes verursachte Neigung der Plattform 1 führt zur Übertragung einer Kraft auf den Wandler, die man sich in zwei zueinander senkrecht stehende Kraftkomponenten zerlegt denken kann, von denen die eine Komponente in die 45°-Richtung gegenüber der Rollachse zeigt. Auf diese Weise schwenkt der Wandler 19 um die betreffenden Achsen der beiden Stifte des Kreuzgelenkes 12 aus, es findet eine Ausrichtung nach dem Schwerkraftvektor statt. In gleicher Weise kann sich der Wandler 19, ganz gleich welchem Azimutwinkel er gegenüber der Stampf- und/oder Rollbewegung des Schiffes einnimmt, stabilisieren. Es ist leicht einzusehen, daß der Wandler 19 immer seine Ausrichtung auf den Schwerkraftvektor beibehalten und somit stabilisiert sein wird, auch wenn der Neigungs-Steuermotor 11 angestellt wird und durch Verdrehen der Neigungs-Einstellwelle 10 und der Neigungs-Triebwelle 13 den Neigungswinkel des Wandlers verändert. Das bedeutet, man kann die Front des Wandlers 19 und damit dessen Abtastkeule sowohl nach Azimut- als auch nach Neigungswinkel in jede gewünschte Richtung bringen, indem man Azimut- und Neigungs-Steuermotoren entsprechend ansteuert, und dabei wird der Wandler diese Richtung ohne Rücksicht auf Stampf- und/oder Rollbewegungen des Schiffes beibehalten.

Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Wandler-Nachführeinrichtung mit stabilisiertem Wandler läßt sich kompakt herstellen und mechanisch antreiben. Hochgradige technische Kenntnisse und Informationen sind nicht erforderlich, weder bei der Herstellung noch beim Einbau, der Justagc und/oder Wartung. Damit ist die Einrichtung auch für kleine Schiffe geeignet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wandler-Nachführeinrichtung für eine Unterwasser-Ultraschailortungsanordnung mit einer an einem Schiff befestigbaren und normalerweise parallel zur Horizontalebene liegenden Plattform, einem unterhalb der Plattform angeordneten und mittels einer durch die Plattform hindurchgeführten Azimuteinstellwelle um eine vertikale Achse sowie mittels einer durch eine Axialbohrung der Azimuteinstellwelle hindurchgeführten Neigungstriebwelle mit Wandlerneigungsantrieb um eine durch eine Gabel gebildete horizontale Achse schwenkbaren Wandler, und mit Mitteln zum Stabilisieren des Wandlers, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungstriebwelle durch ein Kreuzgelenk (12) in einen plattformorientierten oberen Triebwellenabschnitt (10) und einen mit dem Wandlerneigungsantrieb (14, 17) in Verbindung stehenden Pendel-Triebwellenabschnitt (13), von dem die den Wandler (19) tragende, durch Führungselemente (9,20) gegen Verdrehung gesicherte Gabel (16) relativ verdrehbar gehalten ist, unterteilt ist und den Wandler schwerkraftabhängig stabilisiert.

2. Wandler-Nachführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Wandlerneigungsantrieb (14, 17) ein am unteren Ende des Pendel-Triebwellenabschnitts (13) befestigtes Kegelzahnrad (14), ein in dieses eingreifendes und am Wandler (19) befestigtes Zahnradsegment (17) und eine das Verdrehen des Wandlers (19) um die Horizontalachse des Zahnradsegmentes (17) erlaubende Wandleraufhängung (16,22) gehören.

3. Wandler-Nachführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente durch zwei fest mit der Azimuteinstellwelle (2) verbundene und in Höhe der Kreuzgelenkstifte angeordnete Führungszapfen (9) gebildet sind, welche in vertikal ausgerichtete Schütze (20) der Gabel (16) eingreifen.