DE4039031C2 - Unterwasser-Schallboje - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasserschallboje mit wenigstens einem, vorzugsweise ringförmigen, elektro­ akustischen Wandler in einem zylindrischen Gehäuse. Zur Ver­ wendung in Bojen geeignete Wandler dieser Art sind beispiels­ weise aus DE-PS 38 12 244 sowie US-PS 48 23 327 bekannt.

Sonarbojen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Üblicherweise schwimmt der Auftriebskörper an der Gewässeroberfläche und trägt unter sich an einem Seil oder Kabel einen oder mehrere elektroakustische Wandler, wobei am Kabelende ein das Kabel streckendes Gewicht befestigt ist.

Die US-PS 27 90 186 zeigt eine schwimmende Sonarboje, deren Gehäuse in zwei Kammern unterteilt ist. In der oberen Kammer befindet sich ein Sender, welcher eine aus dem Schwimmkörper herausragende Antenne speist. In der unteren Kammer ist während des Verlegens ein Hydrophon untergebracht, welches über ein Tau mit einem Kolben in Verbindung steht. Vor dem Verlegen wird ein Deckel entfernt, so daß beim Eintauchen der Boje ins Wasser dieses in die Kammer eindringt und durch das Wasservolumen ein dynamischer Schwerpunkt gebildet wird, welcher unterhalb des Auftriebs-Schwerpunkts liegt. Hierdurch sowie durch das zugleich als Gewicht dienende, an einem Kabel unterhalb der Boje hängende Hydrophon wird die Boje in ihrer Lage stabilisiert.

Bei einer aus US-PS 32 75 976 bekannten weiteren Schwimmboje ist am Bojenkörper eine Bodenkappe abstoßbar befestigt, welche während des Verlegens ein Tau abdeckt, an welchem das Hydrophon und am unteren Ende ein Gewicht befestigt ist. Beim Auftauchen des Bojenkörpers wird eine Antenne ausgefahren.

In Fig. 9 der US-PS 30 93 808 ist eine Schwimmboje darge­ stellt, bei der ein Hydrophon mit aufgesetztem Verstärker einerseits über mehrere Seile mit einem Gewicht verbunden ist und andererseits über ein Kabel mit dem an der Wasser­ oberfläche schwimmenden Bojenkörper in Verbindung steht.

Die US-PS 33 68 480 zeigt eine aus einem Flugzeug abwerfbare Sonarboje, welche an ihrem oberen Ende mit einem den Abwurf verlangsamenden Schirm ausgestattet ist und nach dem Aufschlagen auf der Wasseroberfläche ein an einem Seil getragenes Hydrophon freigibt. Schließlich ist aus der US-PS 41 89 703 eine durch ein U-Boot verlegbare Hydrophon­ anordnung bekannt, bei der während des Betriebs der Hydrophonanordnung ein vom U-Boot ausgesetzter Behälter mit dem U-Boot über ein Kabel in Verbindung bleibt. Mehrere Hydrophone sind im Abstand voneinander an einem Hydrophon­ kabel befestigt, dessen oberes Ende an einem das Absinken der Hydrophonanordnung im Gewässer verlangsamenden Schirm befestigt ist und über ein Verbindungskabel mit dem Behälter und über diesen und das eingangs erwähnte Kabel mit dem U-Boot in Verbindung steht. Der Schirm bewirkt, daß sich die Hydrophonanordnung im Wasser senkrecht stellt und langsam nach unten sinkt. Sobald die gesamte im Behälter befindliche Kabellänge ausgebracht ist, wird der Behälter und mit ihm die Hydrophonanordnung abgesprengt und sinkt auf den Meeresboden.

Aus US-PS 48 34 684 ist eine in einem vorgegebenen Abstand über dem Gewässergrund gehaltene, als Transponder ausgebildete Boje bekannt, welche einerseits über eine erste Leine mit einem über ihr schwimmenden Auftriebskörper und andererseits über eine zweite Leine mit einem auf dem Gewässerboden ruhenden Anker verbunden ist. Der Abstand des Transponders vom Anker und damit vom Gewässerboden wird durch die Länge der Ankerleine bestimmt.

Mit der Erfindung soll eine Boje geschaffen werden, welche eine stabile, unabhängig von der Strömung nahezu senkrechte Lage im Wasser einnimmt, damit eine durch die Wandleranordnung in der Boje vorbestimmte, räumliche Sende-Empfangscharak­ teristik gewährleistet bleibt. Darüber hinaus soll die Boje in vorgegebener Höhe über Grund gehalten werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale. Würde man einen ortsfesten Anker verwenden, so bestünde die Gefahr, daß die Boje durch die Wasserströmung aus der verti­ kalen Lage abgelenkt wird und somit das Richtdiagramm, auf der der Strömung zugewandten Seite zur Gewässeroberfläche hin und auf der der Strömung abgewandten Seite zum Gewässerboden hin geneigt ist. Eine vielfach gewünschte gleichbleibende Rundum­ strahlung wäre nicht gewährleistet. Die Verwendung einer anker­ freien Schleppkette hingegen sorgt dafür, daß sich die Boje unabhängig von der Strömung nahezu senkrecht stellt und der Abstand der Boje vom Gewässergrund im wesentlichen durch die Länge der Schleppkette bestimmt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Sie wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung als achsparalleler Längsschnitt durch die Boje wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert.

Im Inneren eines im wesentlichen zylindrischen Gehäuses 1 ist über gleichzeitig der Körperschallentkopplung dienende Schockabsorber 2 ein hier nur schematisch dargestellter ringförmiger Wandler 3 angeordnet. Er umgibt ein zentrales Tragrohr 4, welches den oberen Gehäuseteil 5 und den unteren Gehäuseteil 6 miteinander verbindet und zugleich als axiale Kabeldurchführung sowie den Kabeleinführungen 7 für die Wandleranschlüsse als Träger dient. Als Schockabsorber kann ein Elastomer, Gummi oder eine Silikonmasse dienen. Im unteren Gehäuseteil 6 ist außer einer Batterie 8 und einem Ventil 9 zum Selbstversenken der Boje nach Abschluß ihrer Tätigkeit die zum Betrieb des Wandlers erforderliche Sende-Empfangselektronik 10 untergebracht. Im oberen Gehäuseteil 5 befinden sich beispielsweise der Sendeverstärker 11 sowie ein weiterer Wandler 12, mit dem die Schallabstrahlung des Ringwandlers 3 aufgenommen und überwacht werden kann. Haltevorrichtungen 13 dienen der Befestigung der Boje, beispielsweise an der Abwurfvorrichtung eines Flugzeuges oder Hubschraubers. Zusätzlich kann am oberen Ende der Boje eine Haltevorrichtung 14 für die Anbringung eines Fallschirms oder einer Seilhaltevorrichtung oder zum Ansetzen eines Torpedoantriebs vorgesehen sein. Sie ist mit dem oberen Gehäuseteil 5 über einen zugleich als Deckel dienenden Kupplungsflansch 15 verbunden. Das Gehäuse 1 ist mit Kühlwasseröffnungen 16 versehen, durch welche das den Sendeverstärker 11 und den Wandler 3 kühlende Meerwasser in die Kühlkanäle 17 strömt.

Am Bodenteil 18 des Gehäuses 1 ist eine Schleppkette 19 ab­ stoßbar oder absprengbar befestigt. Sie wird während des Transports und während des Auslegens der Boje durch eine Kappe 20 abgedeckt. Die Schleppkette 19 weist keinen, sich in den Gewässerboden eingrabenden Anker auf, sondern ist entweder an ihrem freien Ende offen oder mit der abgerundeten und folglich über den Gewässerboden und etwaige Unebenheiten hinweggleiten­ den Kappe 20 verbunden. Diese dient dann als zusätzliches Schleppgewicht. Im abgeworfenen Zustand wird somit die Boje in einem von der Schleppkettenlänge bestimmten Abstand über Grund gehalten. Da sich das Schleppkettenende, mit oder ohne Kappe 20 nicht in den Gewässerboden eingräbt, kann dieses Schlepp­ kettenende der Bewegung der Boje mit der Strömung folgen, so daß die Boje sich kaum schrägstellt, sondern eine im wesentlichen vertikale Lage einnimmt und auch dann beibehält, wenn sie mit der Strömung abtreibt. Dadurch ist gewährleistet, daß das ringförmige Richtdiagramm des Wandlers 3 stets mit seiner Mittelachse nahezu senkrecht steht und dadurch in allen Richtungen eine gleichförmige Abstrahlung oder Empfangscharakteristik gewährleistet ist.

Die Schutzkappe 20 wird beim Aufsetzen auf die Bodenplatte 18 gegen starke Druckfederpakete 21 gedrückt, womit diesen Druckfedern eine Vorspannung erteilt wird. In dieser Stellung wird die Schutzkappe während des Transports und während des Verlegens der Boje durch eine bewegliche, mechanische Rastung 22 gesichert. Sobald ein Tiefensensor oder ein Aufschlagsensor das Erreichen des Gewässerbodens meldet, löst er diese Rastung aus, und die Rastvorrichtung wird, beispielsweise mit Hilfe eines Drehmagneten oder Schrittschaltmotors oder einer kleinen Explosivladung, entriegelt. Die Federpakete 21 drücken dann die Schutzkappe 20 vom Bodenteil 18 ab, und die Schleppkette 19 wird frei. Ist die Schleppkette 19 mit der Schutzkappe 20 verbunden, so entfaltet sich die Schleppkette zwischen Kappe 20 und Bodenteil 18, wobei die Kappe 20 auf dem Gewässerboden aufliegt. Besteht keine Verbindung zwischen Schleppkette 19 und Schutzkappe 20, so wird die Schutzkappe 20 durch das Federpaket oder auf andere Weise abgesprengt, und die Schleppkette 19 schleift mit ihrem freien Ende auf dem Gewässerboden.

Die Schleppkette 19 ist am Gehäuseboden 18 durch einen beweglichen Bolzen 23 gehalten. Ausgelöst durch einen Zeitgeber oder auf andere Weise kann die Schleppkette vom Bodenteil 18 getrennt, beispielsweise abgesprengt werden. Dies läßt sich erreichen, wenn der genannte Haltebolzen mittels eines Hubmagneten 24 aus seinen Führungsbohrungen 25 gezogen wird und somit die Schleppkette 19 freigibt. Sie löst sich dann aufgrund ihres Eigengewichts von der Boje. Damit steigt die Boje auf und kann entweder durch eine dann ausfahrende Teleskopantenne oder eine Rollantenne Signale abgeben, welche das Ende ihrer Mission einer Empfangsstation mitteilen. Anschließend wird über einen weiteren Zeitgeber das Ventil 9 zur Selbstversenkung der Boje geöffnet.

Das Verlegen der Boje kann nicht nur durch Abwurf aus einem Flugzeug oder Hubschrauber bzw. aus einem Oberflächenschiff erfolgen, sondern auch mit Hilfe eines am Kupplungsflansch 15 befestigten Torpedoantriebs mit zugehöriger Steuerung. Die Überwachung der vom Ringwandler 3 abgestrahlten elektroakustischen Wellen kann entweder, unmittelbar durch einen Überwachungswandler 12 oder indirekt durch Messung der dem Wandler 3 zugeführten elektrischen Energie erfolgen.

Claims (17)

1. Unterwasser-Schallboje mit:

• a) wenigstens einem, vorzugsweise ringförmigen, elektroakustischen Wandler in einem zylindrischen Gehäuse; sowie
• b) einer am Gehäuseboden (18) befestigten, den Abstand der Boje vom Gewässerboden bestimmenden Kette (19);

dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrieb der Boje und das Gewicht der Kette derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Kette (19) als Schleppkette zumindest mit ihrem Endteil auf dem Gewässerboden aufliegt und im Falle einer Wasserströmung über den Gewässerboden gleitet und dabei die Längsachse des zylindrischen Gehäuses in vertikaler Ausrichtung gehalten wird.

2. Boje nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Gehäuseboden (18) und Schleppkette (19) beim Verlegen der Boje durch eine abstoßbare Kappe (20) abgedeckt sind.

3. Boje nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kappe (20) abgerundet und als zusätzliches Gewicht mit der Schleppkette (19) verbunden ist und daß der Auftrieb der Boje einerseits und das Gewicht von Schleppkette (19) und Kappe (20) andererseits derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Kappe (20) auf dem Gewässerboden aufliegt und im Falle einer Wasserströmung über den Gewässerboden gleitet und dabei die Längsachse des zylindrischen Gehäuses in vertikaler Ausrichtung gehalten wird.

4. Boje nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppkette (19) abstoßbar am Gehäuseboden (18) befestigt ist.

5. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (3) zumindest in Fallrichtung der Boje durch einen Schockabsorber (2) im Gehäuse (1) abgestützt ist.

6. Boje nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schockabsorber aus einem Elastomer, Gummi oder Silikonmasse besteht.

7. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (3) körperschallentkoppelt im Gehäuse (1, 5, 6) gehalten ist.

8. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Schleppkette (19) abgewandten Ende des Gehäuses (1, 5, 6) eine Kupplungsvorrichtung (15) für einen Antrieb vorgesehen ist.

9. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Schleppkette (19) abgewandten Ende des Gehäuses (1, 5, 6) eine Haltevorrichtung zum Befestigen der Boje an einem Seil oder Fallschirm vorgesehen ist.

10. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (1) eine Tragvorrichtung (13) zur Außenbordbefestigung der Boje an einem Flugzeug oder Schiff angebracht ist.

11. Boje nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrales Rohr (4) der Verbindung oberhalb und unterhalb des Wandlers (3) angeordneter Gehäuseteile (5, 6) sowie als Durchführung für die Verkabelung dieser Gehäuseteile dient.

12. Boje nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Teleskopantenne durch das zentrale Rohr hindurchragt.

13. Boje nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß im Gehäuse ein zweiter elektroakustischer Wandler (12) als Empfangswandler angeordnet ist.

14. Boje nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Wandler (12) in dem der Schleppkette (19) abgewandten Gehäuseteil (5) vorgesehen ist.

15. Boje nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1, 6) mit einer steuerbaren Einrichtung (9) zum Selbstversenken der Boje ausgestattet ist.

16. Boje nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) mit Kühlkanälen (16, 17) für die Durchleitung von Umgebungswasser zwecks Kühlung von Sendeverstärker (11) und Ringwandler (3) versehen ist.