DE3807344A1 - Underwater measuring device - Google Patents

Underwater measuring device

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DE3807344A1 DE19883807344 DE3807344A DE3807344A1 DE 3807344 A1 DE3807344 A1 DE 3807344A1 DE 19883807344 DE19883807344 DE 19883807344 DE 3807344 A DE3807344 A DE 3807344A DE 3807344 A1 DE3807344 A1 DE 3807344A1
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Abstract

Underwater measuring device having a plurality of measuring sensors (18, 18'), which are permanently aligned in a defined fashion with respect to the horizontal, are situated at a constant separation relative to one another, are mounted with the use of universal joints, and are held in a prescribed position by means of a ballast weight and/or lift members (28). Elements (25, 25') which are arranged separately from the transmission cables (20, 20'), transmit the torque, and are rotationally locked and yet capable of flexible adjustment with respect to bending are arranged between the relatively rotating housing (2; 2') and the measuring sensors (18, 18') for the purpose of transmitting a compensating rotation. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasser-Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an underwater measuring device according to the preamble of claim 1.

Es ist beispielsweise bei Seegrundminen in Verbindung mit Schallmeßeinrichtungen zur horizontalen Abstandsbestimmung einer sich in vertikal definierter Entfernung zu den Senso­ ren befindlichen Signalquelle bekannt, die Sensoren karda­ nisch aufzuhängen, wobei als Sensoren Hydrofone dienen. Die Sensoren sind dabei zu beiden Seiten der Schwenkachsen des Kardangelenks, in einer gemeinsamen Ebene liegend und sich stets definiert zur Horizontalen ausrichtend, abstands­ konstant angeordnet.It is related to, for example, seabed mines Sound measuring devices for horizontal distance determination one in a vertically defined distance to the Senso Ren located signal source known, the sensors karda nisch hang up, using hydrophones as sensors. The Sensors are on both sides of the swivel axes of the Cardan joint, lying in a common plane and itself always defined to align with the horizontal, distance arranged constantly.

Zur Signalübertragung von den Hydrofonen zu dem die Sensoren aufnehmenden Gehäuse ist bereits eine schleifringlos arbei­ tende Ausbildung vorgeschlagen worden, deren Sensoren an ihrem kardanisch aufgehangenem Träger drehbar gelagert sind und die Signalübertragung von den Sensoren zur feststehenden Signalverarbeitungskomponente mittels Kabelwendeln bewirkt wird. Die Ausbildung erlaubt auch bei Mehrfachrotation des, die Sensoren unter Belassung mehrerer Freiheitsgrade, auf­ nehmenden Gerätes eine umweltbeständige Signalübertragung zwischen den Sensoren und dem Gehäuse.
For signal transmission from the hydrophones to the housing housing the sensors, a slip ring-free working design has already been proposed, the sensors of which are rotatably mounted on their gimbaled support and the signal transmission from the sensors to the fixed signal processing component is effected by means of cable coils. The training also allows for environmentally friendly signal transmission between the sensors and the housing when the device is rotated multiple times, with the sensors leaving several degrees of freedom.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktionsfähigkeit der­ artig ausgebildeter Schallmeßeinrichtungen zu verbessern und zu gewährleisten, daß auch dann eine einwandfreie Signalübertragung stattfindet, wenn das die Sensoren auf­ nehmende Gerät einseitig unendlich um die eigene Längsachse rotiert und/oder der Kippwinkel der Gerätelängsachse aus der horizontalen Lage abweicht.The object of the invention is to ensure the functionality of the to improve well-designed sound measuring devices and to ensure that even then a flawless Signal transmission takes place when the sensors are on device on one side infinite about its own longitudinal axis rotates and / or the tilt angle of the device longitudinal axis from the horizontal position deviates.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß nach den Merk­ malen des Anspruchs 1 und in vorteilhafter Ausgestaltung nach den Merkmalen der weiteren Ansprüche gelöst.The task is according to the invention paint the claim 1 and in an advantageous embodiment solved according to the features of the further claims.

Aus einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung resul­ tiert unter Einsatz des schleifringlosen Anschlusses der Kabel an den eine Relativbewegung zueinander ausführenden Elementen der Meßeinrichtung und mittels der Trennung der Signalübertragungskabel von den Elementen zur Übertragung des Drehmoments eine weitgehend von Umwelteinflüssen und mechanischen Belastungen der Einrichtung unabhängige, sichere Signalübertragung.Resul from a device designed according to the invention using the slip ringless connection of the Cables on which make a relative movement to each other Elements of the measuring device and by means of the separation of the Signal transmission cable from the elements to transmission of the torque is largely dependent on environmental influences and mechanical loads on the device independent, secure signal transmission.

Bei der Rotation des Gerätes um seine Längsachse erfahren die Sensoren am pendelnd und drehbar gelagerten und über Ballastgewichte und/oder Auftriebskörper sich definiert zur Horizontalen ausrichtenden Träger für einen Rotationsaus­ gleich eine Drehbewegung um ihre Mittelachse, die - vom Gehäuse ausgehend - über das vom Signalübertragungskabel getrennt arbeitende Element übertragen wird.Experience when rotating the device around its longitudinal axis the sensors on the pendulum and rotatably mounted and over Ballast weights and / or buoyancy defined Horizontal aligning beam for a rotational alignment immediately a rotation about its central axis, which - from Housing outgoing - via that of the signal transmission cable separately working element is transferred.

Das getrennt angeordnete Element zur Übertragung des Dreh­ moments kann weitgehend unabhängig vom elektrischen Über­ tragungskabel, entsprechend den systembedingten Anforderun­ gen, wie Torsions-, Biege- und Drehsteifigkeit, gestaltet werden.The separately arranged element for transmitting the rotation moments can be largely independent of the electrical over transmission cable, according to the system-related requirements conditions such as torsional, bending and torsional stiffness will.

Das frei innerhalb des Übertragungselementes liegende Signalübertragungskabel wird bei Drehung um seine Längs­ achse nur auf Biegewechsel beansprucht und kann damit, so­ wohl den Anforderungen betreffend die Signalübertragung, als auch bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen, Biegesteifigkeit und dergleichen, in günstiger Weise angepaßt werden.The one lying freely within the transmission element  Signal transmission cable is turned around its length axis is only subjected to bending changes and can therefore, so probably the requirements regarding signal transmission, as well as resistance to Environmental influences, bending stiffness and the like, in can be adapted favorably.

Infolge der Entkoppelung des Torsionsausgleichs von der Signalübertragung, lassen sich somit die Übertragungs­ elemente weitgehend voneinander unabhängig entsprechend den Anforderungen auch hinsichtlich der Ausrichtgenauig­ keit, der Rückstellkräfte und im Hinblick auf die Umwelt­ festigkeit dimensionieren, bei gleichzeitig verbesserter Funktionsfähigkeit.As a result of the decoupling of the torsional compensation from the Signal transmission, thus the transmission elements largely independent of each other the requirements also with regard to alignment restoring forces and with regard to the environment dimension strength, with improved at the same time Functionality.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Unterwasser-Meßeinrichtung in einer beispiels­ weisen Anordnung an einer Seegrundmine dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.In the drawing is an embodiment of the Invention appropriate underwater measuring device in an example have shown arrangement at a lake bottom mine and in the following description explained.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Unterwasser-Meß­ einrichtung in Verbindung mit einer Seegrund­ mine in schematisierter Darstellung, Fig. 1 shows a cross section through the underwater measuring device in connection with a mine lake bed in a schematic representation;

Fig. 2 in einem Ausschnitt einen Querschnitt der kar­ danischen Aufhängung nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 2 in a detail a cross section of the kar danish suspension along the line II-II of Fig. 1 and

Fig. 3 Einzelheiten der Kabelführung und der Dreh­ momentübertragung in einem Ausschnitt X der Fig. 1. Fig. 3 shows details of the cable guide and the rotational torque transmission in a detail X of FIG. 1,.

In den Fig. 1 bis 3 ist 1 eine Seegrundmine und 3 eine mit der Seegrundmine vereinigte Schallmeßeinrichtung. Das Gehäuse 2′ der Schallmeßeinrichtung 3 ist zusammenge­ flanscht mit dem Gehäuse 2 der Seegrundmine 1.In Figs. 1 to 3, 1 is a lake bottom mine and 3, a united with the lake bottom mine Schallmeßeinrichtung. The housing 2 'of the sound measuring device 3 is flanged together with the housing 2 of the bottom mine 1 .

Der Innenraum 6 des die Schallmeßeinrichtung 3 aufnehmenden Gehäuses 2′ ist über Öffnungen 5 mit dem die Einrichtung umgebenden Medium, zum Beispiel Seewasser, in ständiger Verbindung.The interior 6 of the housing 2 accommodating the sound measuring device 3 'is in openings 5 with the medium surrounding the device, for example sea water, in constant communication.

Es ist jedoch auch eine Ausbildung der Unterwasser-Schall­ meßeinrichtung denkbar, bei der der Innenraum 6 eine Kop­ pelflüssigkeit aufnimmt.However, it is also conceivable to design the underwater sound measuring device in which the interior 6 receives a head fluid.

Der Innenraum 6 des Gehäuses 2′ nimmt wie bereits ausgeführt die Schallmeßeinrichtung 3 mit ihren Schallmeßsensoren 18, 18′ auf, was später noch näher erläutert ist.The interior 6 of the housing 2 'takes, as already stated, the sound measuring device 3 with its sound measuring sensors 18 , 18 ', which will be explained in more detail later.

Die Sensoren 18, 18′ sind gegenüber dem Gehäuse 2′, 2 mit­ tels einer kardanischen Aufhängung 4 aufgenommen. Zur Lage­ rung der Sensoren 18, 18′ dient ein Trägerteil 15, das über eine Kardanachse B-B an einem Kardanrahmen 8 frei schwenk­ bar angeordnet ist. Der Kardanrahmen 8 ist mit dem Träger­ teil 15 um eine Achse A-A gegenüber dem Gehäuse 2′, 2 frei drehbar.The sensors 18 , 18 'are added to the housing 2 ', 2 by means of a gimbal 4 . To position tion of the sensors 18 , 18 'serves a support member 15 which is arranged on a gimbal BB on a gimbal 8 freely pivoting bar. The gimbal 8 is with the carrier part 15 about an axis AA relative to the housing 2 ', 2 freely rotatable.

Die Sensoren 18, 18′ sind bei dem beschriebenen Ausführungs­ beispiel als Hydrofone ausgebildet und weisen eine gemein­ same Lagerachse C-C auf. Die Hydrofone 18, 18′ sind bezüg­ lich der Kardanachse A-A auf einander gegenüberliegenden Seiten im Bereich der äußeren Enden des Trägerteiles 15 um ihre gemeinsame Achse C-C frei drehbar gelagert.The sensors 18 , 18 'are in the described embodiment, for example, designed as hydrophones and have a common bearing axis CC . The hydrophones 18 , 18 'are bezüg Lich the cardan shaft AA on opposite sides in the region of the outer ends of the support member 15 about their common axis CC freely rotatable.

Die Hydrofone 18, 18′ sind je mittels einer Ringmutter 23 und einer mit den Hydrofonen formschlüssig verbundenen Büchse 24, 24′ am Trägerteil 15 gehalten.The hydrophones 18 , 18 'are each held by means of a ring nut 23 and a sleeve 24 , 24 ' positively connected to the hydrophones on the carrier part 15 .

Zur schleifringlosen Signalübertragung von den um ihre ge­ meinsame Achse C-C drehbar angeordneten Hydrofonen 18, 18′ zu einer im Gehäuse 2, 2′ angeordneten, hier der Verein­ fachung halber nicht dargestellten Signalverarbeitung sind Kabel 20, 20′ vorgesehen, die mit den Hydrofonen fest ver­ bunden und am Gehäuse 2 mittels Flanschen 21, 21′ fixiert sind.For slip ring-less signal transmission from the rotatable about their common axis CC hydrophones 18 , 18 'to a housing 2 , 2 ' arranged, here for the sake of simplification, not shown signal processing cables 20 , 20 'are provided, which ver ver with the hydrophones bound and fixed to the housing 2 by means of flanges 21 , 21 '.

Die Kabel 20, 20′ liegen frei beweglich innerhalb von hohlen Elementen 25, 25′, die zum Torsionsausgleich zwischen dem Gehäuse 2, 2′ und den Sensoren 18, 18′ dienen. Die Elemente 25, 25′ sind einerseits mit den die Hydrofone 18, 18′ auf­ nehmenden Buchsen 24, 24′ und andererseits mit den Flanschen 21, 21′ des Gehäuses 2, 2′ formschlüssig verbunden.The cables 20 , 20 'are freely movable within hollow elements 25 , 25 ', which serve to compensate for torsion between the housing 2 , 2 'and the sensors 18 , 18 '. The elements 25 , 25 'are on the one hand with the hydrophones 18 , 18 ' on receiving sockets 24 , 24 'and on the other hand with the flanges 21 , 21 ' of the housing 2 , 2 'positively connected.

Die beim gezeigten Ausführungsbeispiel spiralfederförmigen Elemente 25, 25′ laufen an beiden Enden in einen rohrförmi­ gen Schaft 26, 26′ aus, der sternförmig geschlitzt und aus­ sen mit noppenartigen Segmenten bestückt ist. Die als Schnappverschluß ausgebildeten sternförmig angeordneten Zungen und die als Verdrehsicherung dienenden noppenartigen Segmente, greifen in entsprechende Ausnehmungen an den Buchsen 24, 24′ und den Flanschen 21, 21′ ein.The spiral spring-shaped elements 25 , 25 'in the exemplary embodiment shown run at both ends into a tubular shaft 26 , 26 ' which is slit in a star shape and is equipped with nub-like segments from sen. The designed as a snap lock star-shaped tongues and serving as anti-rotation knob-like segments engage in corresponding recesses on the bushes 24 , 24 'and the flanges 21 , 21 '.

Die Drehmomentübertragungselemente 25, 25′ sind in bezug auf ihre Längserstreckung elastisch und biegeweich, jedoch in Umfangsrichtung torsionssteif ausgebildet.The torque transmission elements 25 , 25 'are elastic and flexible with respect to their longitudinal extent, but torsionally rigid in the circumferential direction.

Im Bereich des äußeren Endes eines der Arme des Träger­ teils 15 ist ein Auftriebskörper 28 befestigt, mit dessen Hilfe die kardanisch frei pendelnd aufgehangenen Hydrofone 18, 18′ sich selbsttätig definiert zur Vertikalen ausrich­ ten.In the area of the outer end of one of the arms of the carrier part 15 , a buoyancy body 28 is fastened, with the aid of which the gimbal-free, suspended hydrophones 18 , 18 'are automatically aligned to the vertical alignment.

Anstelle oder in Verbindung mit dem Auftriebskörper 28 kann im Bereich des gegenüberliegenden Trägerteilendes ein Ballastgewicht angeordnet sein.Instead of or in connection with the buoyancy body 28 , a ballast weight can be arranged in the area of the opposite end of the carrier part.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Unterwasser-Schallmeß­ einrichtung 3 in Verbindung mit der Seegrundmine 1 ist wie nachfolgend beschrieben:The operation of the underwater sound measuring device 3 described in connection with the sea bed mine 1 is as described below:

Beim Einsatz der mit der Seegrundmine 1 vereinigten Schall­ meßeinrichtung 3 im Wasser, wird der Innenraum 6 des Gehäu­ ses 2′ über die Bohrungen 5 geflutet. Die beim Absinken zum Grund und während der Missionszeit auftretenden möglichen Bewegungen der Gesamteinheit 1; 3 um alle Achsen, werden über die kardanische Aufhängung 4 und das Trägerteil 15 mit Hilfe des Auftriebskörpers 28 und/oder eines Ballastgewichts kompensiert. Die am Trägerteil 15 angeordneten Hydrofone 18, 18′ werden hierbei stets definiert zur Vertikalen ausge­ richtet.When using the combined with the bottom mine 1 sound measuring device 3 in the water, the interior 6 of the hous ses 2 'is flooded through the holes 5 . The possible movements of the entire unit 1 ; 3 around all axes, are compensated for by the gimbal 4 and the carrier part 15 with the aid of the buoyancy body 28 and / or a ballast weight. The arranged on the support member 15 hydrophones 18 , 18 'are always defined directed to the vertical out.

Bei der Rotation der Gesamteinheit 1; 3 um die Längsachse A-A führen die drehbar gelagerten Hydrofone 18, 18′ der kardanisch gelagerten Schallmeßeinrichtung 3 zum Rotations­ ausgleich eine Drehbewegung um ihre gemeinsame Mittelachse C-C aus, die vom Gehäuse 2, 2′ ausgehend durch die zwischen dem Gehäuse 2, 2′ und den Hydrofonen 18, 18′ angeordneten spiralförmigen Drehmomentübertragungselemente 25, 25′ über­ tragen wird.When rotating the entire unit 1 ; 3 about the longitudinal axis AA, the rotatably mounted hydrophones 18 , 18 'of the gimbal-mounted sound measuring device 3 to compensate for rotation perform a rotary movement about their common central axis CC, which starts from the housing 2 , 2 ' through between the housing 2 , 2 'and the Hydrophones 18 , 18 'arranged spiral torque transmission elements 25 , 25 ' will carry over.

Durch die Ausgleichsdrehbewegung der Hydrofone 18, 18′ bei einer Relativbewegung um die Achse A-A zwischen dem Träger­ teil 15 mit den Hydrofonen 18, 18′ und dem Gehäuse 2, 2′, beziehungsweise den mit diesem verbundenen Einrichtungs­ komponenten, wird verhindert, daß sich die Signalübertra­ gungskabel 20, 20′ verdrillen und beschädigt oder abgedreht werden. Die Signalübertragungskabel 20, 20′ sind hierbei von der Drehmomentübertragung auf die Hydrofone 18, 18′ ent­ lastet und können entsprechend den Forderungen der Signal­ übertragung ausgebildet und bemessen werden. Ausbildungen der Drehmomentübertragungsglieder 25, 25′ können auch biegsame, sich aus Einzelelementen zusammen­ setzende Metall- oder Kunststoffschläuche sein, deren Einzelelemente formschlüssig ineinander eingreifen oder auch elastisch biegsame Stäbe mit rundem oder eckigem Quer­ schnitt aus faserverstärktem Kunststoff oder aus Metall.By the compensating rotary movement of the hydrophones 18 , 18 'with a relative movement about the axis AA between the carrier part 15 with the hydrophones 18 , 18 ' and the housing 2 , 2 ', or the device components connected to it, is prevented that the Signal transmission cable 20 , 20 'twisted and damaged or turned off. The signal transmission cables 20 , 20 'are relieved of the torque transmission to the hydrophones 18 , 18 ' ent and can be designed and dimensioned according to the requirements of the signal transmission. Formations of the torque transmission members 25 , 25 'can also be flexible, composed of individual elements made of metal or plastic hoses, the individual elements engage in a form-fitting manner or also elastically flexible rods with a round or angular cross section made of fiber-reinforced plastic or metal.

Claims (5)

1. Unterwasser-Meßeinrichtung zur Bestimmung des Abstandes von einer Signalquelle, enthaltend
  • - ein oder mehrere kardanisch aufgehangene, mit ein­ richtungsfesten Signalübertragungskabeln verbundene Meßsensoren, definiert ausrichtbar zur Horizontalen mittels einer Ballastanordnung und
  • - eine Ausgleichsdrehbewegung gegenüber der Einrichtung zulassende Sensorlagerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeweils vom Signalübertragungskabel (20; 20′) ge­ trennt angeordnetes, an die Sensoren (18; 18′) und die Einrichtung (1, 2; 3, 2′) drehfest anschließendes, zur Drehmomentübertragung drehsteifes, jedoch in bezug auf Biegung nachgiebiges Übertragungselement (25; 25′) an­ geordnet ist.
1. Underwater measuring device for determining the distance from a signal source, containing
  • - One or more gimbal-mounted measuring sensors connected to a directionally fixed signal transmission cable, defined to be aligned with the horizontal by means of a ballast arrangement and
  • - A compensating rotary movement relative to the device permitting sensor mounting, characterized in that a separate from the signal transmission cable ( 20 ; 20 ') arranged separately, to the sensors ( 18 ; 18 ') and the device ( 1 , 2 ; 3 , 2 ') rotatably subsequent, for torque transmission torsionally stiff, but in relation to bending flexible transmission element ( 25 ; 25 ') is arranged on.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungselement (25; 25′) in bezug auf Biegung elastisch federnd ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the torque transmission element ( 25 ; 25 ') is elastically resilient with respect to bending. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Übertragungselement (25, 25′) in der Art einer Spiralfeder ausgebildet ist und mit einem Ende an der Einrichtung (1, 2; 3, 2′) und dem anderen Ende am frei drehbaren Sensor (18; 18′) drehfest angreift.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission element ( 25 , 25 ') is designed in the manner of a spiral spring and with one end to the device ( 1 , 2 ; 3 , 2 ') and the other end on the freely rotatable sensor ( 18 ; 18 ') non-rotatably engages. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Element (25; 25′) aus einzelnen in bezug auf die Drehmomentübertragung formschlüssig ineinander eingreifenden, jedoch Biegung zulassenden Gliedern in der Art der Glieder eines Metallschlauches besteht.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the element ( 25 ; 25 ') consists of individual interlocking with respect to the torque transmission, but allow bending members in the manner of the links of a metal hose. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Signalübertragungskabel (20; 20′) vom Über­ tragungselement (25; 25′) unter freier Beweglichkeit umschlossen ist.5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the signal transmission cable ( 20 ; 20 ') from the transmission element ( 25 ; 25 ') is enclosed with free mobility.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4132964C1 (en) * 1991-10-04 1992-07-30 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Den Bundesminister Der Verteidigung, Dieser Vertreten Durch Den Praesidenten Des Bundesamtes Fuer Wehrtechnik Und Beschaffung, 5400 Koblenz, De Registering acoustic near field of marine vessel - using platform for hydrophones and distance sensors at set spacing to locate dominant sources e.g. engine, generator

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DE3035544C1 (en) * 1980-09-20 1986-07-17 Dornier Gmbh, 7990 Friedrichshafen Cardanic suspension for microphones for sound measurement in water

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