DE3742423A1 - Underwater navigation device - Google Patents

Underwater navigation device

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DE3742423A1 DE19873742423 DE3742423A DE3742423A1 DE 3742423 A1 DE3742423 A1 DE 3742423A1 DE 19873742423 DE19873742423 DE 19873742423 DE 3742423 A DE3742423 A DE 3742423A DE 3742423 A1 DE3742423 A1 DE 3742423A1
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    • B63C11/02—Divers' equipment
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Abstract

After resurfacing, divers are often a long distance from their starting position, so that they still have to swim back there in their tired state. In order to assist with this, the invention proposes an underwater navigation apparatus, consisting of an ultrasound transmitter, which is arranged in the water underneath the starting position, and a directional receiver which is carried by the diver and allows him to move in the direction of the starting position in the decompression phase, that is to say while resurfacing. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Navigationseinrich­ tung zum Auffinden eines bei der Wasseroberfläche liegenden Zieles durch Taucher, insbesondere zur Ziel-Richtungsbestim­ mung durch freischwimmende Sporttaucher während des Auf­ tauchens.The invention relates to an underwater navigation device device to find a lying on the water surface Target by divers, especially to determine the direction of the target free-floating recreational divers during the swim diving.

Die Entwicklung des Tauchsports hat in den letzten Jahren einen stürmischen Verlauf genommen. Gleichzeitig damit ist eine Perfektionierung der einzelnen Gerätschaften sowie die Forderung nach entsprechender Steigerung der Sicherheit für den Taucher zu beobachten.The development of diving has been in the past few years taken a stormy course. At the same time it is a perfecting of the individual devices as well as the Demand for a corresponding increase in security for to watch the diver.

Nachdem die Geräte eine zum Teil sehr lange Verweildauer unter Wasser zulassen, und auch die dadurch erforderliche exakte Einhaltung der sogenannten Dekompressionsphase mittels portabler, druckdichter Kleinkomputer gewährleistet ist, fehlt es bisher noch an einer technischen Einrichtung, die es dem Taucher am Ende der Verweilzeit unter Wasser ermöglicht, bereits während des Auftauchvorgangs selbst, sich in die Richtung seiner Startposition (Tauchschiff oder Festbasis) zu bewegen. Der erfolgreiche Einsatz einer solchen Einrichtung würde es vermeiden helfen, daß sich der nach dem Tieftauch­ gang ermüdete Taucher, an der Wasseroberfläche angekommen, nicht erst noch einige hunter Meter von seiner Basis entfernt vorfindet, und dann ermüdet mit der gesamten Ausrüstung diese Strecke noch zurückschwimmen muß.After the devices have a very long dwell time allow underwater, and also the required exact adherence to the so-called decompression phase by means of portable, pressure-tight small computer is guaranteed, So far, there is still a lack of technical equipment allows the diver to stay under water at the end of their stay  during the ascent process itself into the Direction of his starting position (diving ship or fixed base) move. The successful use of such a facility it would help to avoid that after deep diving gang tired divers, arrived at the water surface, not just a few hundred yards from its base finds and then tires with all the equipment Distance still has to swim back.

Damit eine derartige Einrichtung zum Einsatz kommen kann, muß sie ebenso perfektioniert sein wie die anderen Gerätschaften des Tauchers, und muß zudem auch wirtschaftlich herstellbar beziehungsweise preiswert zu beschaffen sein.So that such a device can be used, must they are as perfect as the other devices of the diver, and must also be economically producible or be inexpensive to procure.

Damit stellt sich die Aufgabe, ein Unterwasser-Navigations­ gerät für Taucher anzugeben, das preiswert herzustellen, ohne Umstände anzuwenden und zuverlässig ist, das es dem Taucher ermöglicht, bereits während der Dekompressionsphase sich in die Richtung seiner Startposition zu bewegen. Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß im Wasser unterhalb des Zieles ein halbkugelförmig abstrahlender Ultraschallsender an­ gebracht ist, dessen Abstrahlung durch ein vom Taucher mitzu­ führendes richtungsabhängiges Ultraschall-Empfangsgerät aufzu­ nehmen ist.So there is the task of an underwater navigation device for divers to specify that inexpensive to manufacture without Circumstances to apply and reliable, it is the diver allows you to get in during the decompression phase to move the direction of its starting position. Is achieved this according to the invention in that in the water below the Aiming at a hemispherical ultrasonic transmitter is brought, the radiation of which is brought in by the diver leading directional ultrasonic receiver take is.

Unterwasser-Ultraschallgeräte haben sich in der Praxis schon weitgehend als Echolot, Fischlupe oder auch als Geschwindig­ keits-Meßgerät bewährt. Die Anwendung von Ultraschall unter Wasser für die verschiedensten Vorrichtungen ist also be­ kannt. Für militärische Zwecke ist ebenfalls ein Suchgerät bekannt, das Unterwasser-Objekte aufspüren und die Richtung dorthin angeben kann. Derartige, ebenfalls auf Ultraschall basierende Suchgeräte, sind jedoch Präzisionsgeräte, entspre­ chend teuer und auch voluminös. Die Einrichtung nach der Er­ findung hingegen erfordert nur einen sehr geringen Aufwand, schon bereits dadurch, daß nur die Richtung zum Ziel gegeben werden muß, ohne Angabe des Höhenwinkels hierzu. Daher genügt die halbkugelförmige Abstrahlung des Ultraschallsenders, um mit dem richtungsabhängigen Ultraschall-Empfangsgerät die Richtung zum Ziel, also zur Startposition, bestimmen zu können.Underwater ultrasound devices have already been used in practice largely as an echo sounder, fish magnifying glass or as a speed proven measuring device. The application of ultrasound under Water for various devices is therefore knows. A search device is also used for military purposes known to track underwater objects and their direction can indicate there. Such, also on ultrasound based search devices, but are precision devices, correspond Very expensive and also voluminous. The establishment after the Er finding, on the other hand, requires very little effort, if only given the direction to the goal must be done without specifying the elevation angle. Therefore, it is enough the hemispherical radiation of the ultrasound transmitter in order  with the directional ultrasound receiver Determine the direction to the goal, i.e. the starting position can.

Im einfachsten Falle kann der Ultraschallsender ein mit einer Übertragungsflüssigkeit gefüllter kugelkappenförmigen Hohl­ körper sein, in dessen Inneren ein Ultraschallwandler für eine Sendefrequenz zwischen 30 kHz und 300 kHz, bevorzugt zwischen 100 kHz und 200 kHz untergebracht ist. Hierbei ge­ nügt es, wenn der Ultraschallsender, beispielsweise beginnend bei einem Winkel von 15° oder mehr, zur Wasseroberfläche abstrahlt, so daß die Ultraschallenergie nur in einem flachen Trichter mit einem maximalen Radius von etwa 2000 m zur Gel­ tung kommt. Dadurch wird nur eine verhältnismäßig geringe Ultraschalleistung und auch eine entsprechend einfache Anlage zur Erzeugung dieser Ultraschall-Abstrahlung benötigt.In the simplest case, the ultrasound transmitter can be used with a Transfer fluid filled spherical cap-shaped hollow be a body with an ultrasonic transducer inside a transmission frequency between 30 kHz and 300 kHz, preferred between 100 kHz and 200 kHz. Here ge it is sufficient if the ultrasound transmitter starts, for example at an angle of 15 ° or more, to the water surface radiates so that the ultrasonic energy is only in a flat Funnel with a maximum radius of about 2000 m to the gel tung is coming. As a result, only a relatively small Ultrasonic power and also a correspondingly simple system needed to generate this ultrasound radiation.

Das richtungsabhängige Ultraschall-Empfangsgerät kann ebenso sehr einfach durch zwei mit Abstand voneinander angeordnete und gegenseitig sowie in eine Horizontalrichtung abgeschirmte Sensoren (elektroakustische Wandler) dargestellt sein. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades können die Sensoren auch im Brennpunkt parabolisch geformter Reflektoren angeordnet werden. Die gegenseite Abschirmung sowie auch die Unterbrin­ gung der Sensoren in parabolisch geformten Reflektoren ergibt stets eine Richtwirkung, die zur Bestimmung der Richtung zum Ziel ausgenutzt werden kann. Eine gleiche Wirkung ergibt sich auch dann, wenn der Sensor in einem kurzen Rohrstück, das selbstverständlich parabolisch geformt sein kann, unterge­ bracht ist. Wird beispielsweise dieses kurze Rohrstück mit dem darin untergebrachten Sensor oder werden die Sensoren beidseits an einem Taucherhelm oder entsprechend an einem Stirnband befestigt, so kann der Taucher durch eine Kopfbewe­ gung die Sensoren in eine solche Lage bringen, daß sie beide mit gleicher Amplitude die Ultraschallquelle empfangen, wo­ durch signalisiert wird, daß sich nunmehr der Taucher in Richtung auf das Ziel befindet. Als Indikatoren können hier­ bei elektrooptische oder elektroakustische Wandler dienen, wobei die elektrooptischen Wandler am Rand einer Taucherbril­ le angeordnete Leuchtdioden, die elektroakustischen Wandler Kopfhörer sein können. Im zugehörigen Empfangsgerät können auch Schwellwertdiskriminatoren vorgesehen sein, die entwe­ der, je nach der Intensität des empfangenen Signals bezie­ hungsweise nach der Entfernung zur Startposition, einen lei­ sen bis lauten Ton abgeben oder eine oder mehrere Leuchtdio­ den aufleuchten lassen. Bei der Verwendung von Leuchtdioden empfiehlt es sich, die jedem Taucher bekannte Farbkombination links (backbord) = rot, rechts (steuerbord) = grün zu verwen­ den, wie auch noch eine weitere, beispielsweise gelbe Diode beziehungsweise eine Reihe dieser Dioden zur Signalisierung, daß sich der Taucher exakt in der Richtung auf seine Start­ position befindet.The directional ultrasound receiver can also very easily by two spaced apart and shielded from each other and in a horizontal direction Sensors (electroacoustic transducers) are shown. To The sensors can also improve efficiency Focal point of parabolic reflectors arranged will. The opposite shield as well as the Unterbrin tion of the sensors in parabolically shaped reflectors always a directional effect, which is used to determine the direction to Target can be exploited. The effect is the same even if the sensor is in a short piece of pipe, that can of course be parabolically shaped, below is brought. For example, this short piece of pipe the sensor housed therein or become the sensors on both sides of a diving helmet or accordingly on one Headband attached, so the diver can move through a head supply the sensors in such a position that they both receive the ultrasound source with the same amplitude, where is signaled by that the diver is now in Direction to the destination. As indicators here serve with electro-optical or electro-acoustic transducers,  being the electro-optical converter on the edge of a diving mask le arranged LEDs, the electroacoustic transducers Can be headphones. Can in the associated receiving device threshold discriminators may also be provided, which may which, depending on the intensity of the received signal approximately after the distance to the starting position, a lei emit to loud sound or one or more light emitting diodes let it light up. When using light emitting diodes it is recommended to use the color combination known to every diver left (port) = red, right (starboard) = green the, as well as another, for example yellow diode or a series of these diodes for signaling, that the diver is exactly in the direction of his start position.

Auf der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:In the drawing, an embodiment of the is schematically Invention shown, namely show:

Fig. 1 einen abstrahlenden Ultraschallsender, Fig. 1 shows a radiating ultrasonic transmitter,

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Taucherhelm und Fig. 2 is a top view of a diving helmet and

Fig. 3 die Durchsicht durch eine Taucherbrille. Fig. 3 the view through a mask.

Fig. 1 zeigt einen Ultraschallsender (1), der eine Ultra­ schallfrequenz (dargestellt durch die Strahlen 2) von einem kugelkappenförmig geformten Hohlkörper abstrahlt. Eingezeich­ net in diese Fig. 1 sind Sensoren (3) mit einer T-förmigen Abschirmung (4), die die Sensoren (3) sowohl gegenseitig wie auch in eine Horizontalrichtung abschirmen. Dieses so gebil­ dete, richtungsabhängige Ultraschall-Empfangsgerät (5, 6, 7) kann sich hierbei, wie bei den Geräten (5, 6) ersichtlich, in Richtung auf den Ultraschallsender befinden, oder in einem Winkel hierzu, wie bei dem Gerät mit dem Bezugszeichen 7. Bei den Geräten mit den Bezugszeichen 5 und 6, die sich also in Richtung auf den Ultraschallsender (1) befinden, erhalten beide Sensoren, gleichzeitig das gleiche Empfangssignal des Ultraschallsenders (1), während bei dem Gerät mit dem Bezugs­ zeichen 7 nur einer der Sensoren ein Empfangssignal erhält, der andere Sensor jedoch durch die Abschirmung (4) abgeschat­ tet ist. Durch Drehung des Kopfes kann auch dieses Gerät (7) in Richtung auf den Ultraschallsender (1) gebracht werden, wodurch dem Taucher die einzunehmende Richtung signalisiert wird. Fig. 1 shows an ultrasonic transmitter ( 1 ) which emits an ultrasonic frequency (represented by the rays 2 ) from a spherical cap-shaped hollow body. Significant turned net in this FIG. 1 are sensors (3) having a T-shaped shield (4), which shield the sensors (3) both mutually as well as in a horizontal direction. This thus formed, direction-dependent ultrasound receiving device ( 5 , 6 , 7 ) can be, as can be seen in the devices ( 5 , 6 ), in the direction of the ultrasound transmitter, or at an angle to it, as in the device with the Reference numeral 7 . In the devices with the reference numerals 5 and 6 , which are located in the direction of the ultrasonic transmitter ( 1 ), both sensors receive the same received signal from the ultrasonic transmitter ( 1 ) at the same time, while in the device with the reference character 7 only one of the sensors receives a received signal, but the other sensor is shielded by the shield ( 4 ). By turning the head, this device ( 7 ) can also be brought towards the ultrasound transmitter ( 1 ), whereby the diver is signaled the direction to be taken.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Sensoren (3) an einem Taucher­ helm (8), wobei sich hier die Sensoren (3) im Brennpunkt para­ bolisch geformten Reflektoren (9) befinden. Durch diese para­ bolisch geformten Reflektoren ergibt sich nicht nur auf ein­ fachste Weise eine Verstärkung der Empfangssignale, sondern auch eine deutlich verbesserte Richtungsempfindlichkeit. Fig. 2 shows the arrangement of the sensors ( 3 ) on a diving helmet ( 8 ), here the sensors ( 3 ) are in the focal point para bolically shaped reflectors ( 9 ). These para-bolically shaped reflectors not only result in an amplification of the received signals in the simplest way, but also a significantly improved directional sensitivity.

Fig. 3 zeigt schließlich den Ausschnitt einer Taucherbril­ le (10), an deren Rand links und rechts sowie oben Leucht­ dioden (11, 12, 13) angeordnet sind. Eine linke (backbord) rote Diode (11) zeigt an, daß sich der Taucher nach backbord drehen muß. Entsprechend signalisiert dies eine rechte (steuerbord) grüne Diode (12). Befindet sich der Taucher in der korrekten Richtung auf sein Ziel, so leuchten je nach der Intensität des empfangenen Signals die vorzugsweise gelben Leuchtdioden auf. Fig. 3 shows the detail of a diving glasses le ( 10 ), at the edge of the left and right and above light emitting diodes ( 11 , 12 , 13 ) are arranged. A left (port) red diode ( 11 ) indicates that the diver must turn to port. This is signaled accordingly by a right (starboard) green diode ( 12 ). If the diver is in the correct direction to his destination, the preferably yellow LEDs light up depending on the intensity of the received signal.

Claims (11)

1. Unterwasser-Navigationseinrichtung zum Auffinden eines bei der Wasseroberfläche liegenden Zieles durch Taucher, insbesondere zur Ziel-Richtungsbestimmung durch freischwimmende Sporttaucher während des Auf­ tauchens, dadurch gekennzeichnet, daß im Wasser unterhalb des Zieles ein halbkugelför­ mig abstrahlender Ultraschallsender (1) angebracht ist, dessen Abstrahlung (2) durch ein vom Taucher mit­ zuführendes, richtungsabhängiges Ultraschall-Empfangs­ gerät (5, 6, 7) aufzunehmen ist.1. Underwater navigation device to find a target lying on the water surface by divers, in particular to determine the direction of the target by free-swimming recreational divers during diving, characterized in that a hemispherical ultrasonic transmitter ( 1 ) is attached in the water below the target, the Radiation ( 2 ) is to be picked up by a direction-dependent ultrasound receiver ( 5 , 6 , 7 ) that is supplied by the diver. 2. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsender (1) ein mit einer Übertra­ gungsflüssigkeit gefüllter, kugelkappenförmiger Hohl­ körper ist, in dessen Inneren ein Ultraschallwandler untergebracht ist.2. Underwater navigation device according to claim 1, characterized in that the ultrasonic transmitter ( 1 ) is a transmission fluid filled with a transmission fluid, spherical cap-shaped hollow body, inside which an ultrasonic transducer is housed. 3. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkappe unterhalb des Kugeläquators endet.3. Underwater navigation device after Claim 2, characterized, that the spherical cap ends below the spherical equator. 4. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz des Ultraschallsenders (1) zwischen 30 kHz und 300 kHz, bevorzugt zwischen 100 kHz und 200 kHz liegt. 4. Underwater navigation device according to claim 1, characterized in that the transmission frequency of the ultrasonic transmitter ( 1 ) is between 30 kHz and 300 kHz, preferably between 100 kHz and 200 kHz. 5. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das richtungsabhängige Ultraschall-Empfangsge­ rät (5, 6, 7) im Abstand voneinander angeordnete und gegenseitig sowie in eine Horizontalrichtung abge­ schirmte (4) Sensoren (3) (elektroakustische Wandler) aufweist.5. Underwater navigation device according to claim 1, characterized in that the direction-dependent ultrasound receiver ( 5 , 6 , 7 ) arranged at a distance from one another and shielded from one another and in a horizontal direction (4) sensors ( 3 ) (electroacoustic transducer) . 6. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (3) im Brennpunkt parabolisch geform­ ter Reflektoren (9) angeordnet sind.6. underwater navigation device according to claim 5, characterized in that the sensors ( 3 ) in the focal point parabolically shaped ter reflectors ( 9 ) are arranged. 7. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (3) beidseits an einem Taucher­ helm (8) oder entsprechend an einem Stirnband ange­ bracht sind.7. underwater navigation device according to claim 5 or 6, characterized in that the sensors ( 3 ) on both sides of a diving helmet ( 8 ) or are accordingly brought on a headband. 8. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das richtungsabhängige Ultraschall-Empfangsgerät ein in einem abschirmenden Rohrstück angeordneter Sensor (3) (elektroakustischer Wandler) ist. 8. Underwater navigation device according to claim 1, characterized in that the direction-dependent ultrasound receiving device is a sensor ( 3 ) arranged in a shielding tube piece (electro-acoustic transducer). 9. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß elektrooptische (11, 12, 13) oder elektroakusti­ sche Wandler zur Anzeige der verstärkten Empfangssig­ nale der Sensoren (3) vorgesehen sind.9. Underwater navigation device according to one or more of the preceding claims, characterized in that electro-optical ( 11, 12, 13 ) or electroacoustic transducers for displaying the amplified received signals of the sensors ( 3 ) are provided. 10. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Wandler am Rand einer Taucherbrille (10) angeordnete Leuchtdioden (11, 12, 13) sind.10. Underwater navigation device according to claim 9, characterized in that the electro-optical transducers on the edge of a diving mask ( 10 ) are arranged light-emitting diodes ( 11 , 12 , 13 ). 11. Unterwasser-Navigationseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nebeneinander angeordnete Leuchtdio­ den (13) vorgesehen sind, die mit auf die Intensität (Amplitude) der verstärkten Empfangssignale anspre­ chenden Schwellwertdiskriminatoren (Spannungsdiskrimi­ natoren) verbunden sind.11. Underwater navigation device according to claim 9, characterized in that a plurality of juxtaposed light emitting diodes ( 13 ) are provided, which are connected to the intensity (amplitude) of the amplified received signals responsive threshold discriminators (voltage discriminators).
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