DE4132964C1 - 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 - Google Patents

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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DE4132964C1
DE4132964C1 DE19914132964 DE4132964A DE4132964C1 DE 4132964 C1 DE4132964 C1 DE 4132964C1 DE 19914132964 DE19914132964 DE 19914132964 DE 4132964 A DE4132964 A DE 4132964A DE 4132964 C1 DE4132964 C1 DE 4132964C1
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hydrophones
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Lothar Dipl.-Ing. 5417 Urbar De Tillack
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    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G10K11/006—Transducer mounting in underwater equipment, e.g. sonobuoys
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
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    • G01H3/12—Amplitude; Power by electric means
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Abstract

The acoustic fields developed by the on-board equipment of watercraft, e.g. submarines (11), are plotted using a hydraulically actuated platform (7) capable of three-dimensional orientation and carrying hydrophones and proximity sensors. The platform is coupled by a telescopic mounting (6) to a drive unit (V) which provides vertical travel w.r.t. a rail (2). Longtudinal travel is effected by a horizontal drive unit (H) w.r.t. another rail (1). Acoustic scanning of the whole outer shell of the craft is controlled by a stored topographic programme enabling identification of sensitive areas. USE/ADVANTAGE - Readily applicable to waterborne craft in drydock or at quayside without need for complex support structures. Equipmetn is commerically available and minimises otherwise labour-intensive and costly operation leading to effective damping where required. Enabling effective countermeasures to be taken to avoid detection by enemy of detonation of acoustic mines.

Description

Jedes Wasserfahrzeug strahlt aufgrund von Schallerzeugern, wie An­ triebsmaschine, Generatoren etc., Schallwellen mit unterschiedlichem Pegel und unterschiedlicher Frequenz aus. Die ausgestrahlten Schall­ wellen stellen jedoch eine Gefahr für das Wasserfahrzeug dar, weil sie sowohl dem Gegner eine gute Ortungsmöglichkeit geben als auch Akustikzündgeräte von insbesondere Seegrundminen beim Überlauf zum Ansprechen bringen, so ihr Schallpegel hoch genug ist. Es ist zur Sicherheit des Wasserfahrzeuges daher unbedingt erforderlich, der­ artige Schallquellen ausfindig und unschädlich zu machen.Every watercraft radiates due to sound generators like An engine, generators etc., sound waves with different Level and different frequency. The emitted sound however, waves pose a danger to the watercraft because they both give the opponent a good location possibility as well Acoustic igniters from seabed mines in particular when overflowing to Bring in response if their sound level is high enough. It is for Safety of the watercraft is therefore absolutely necessary locate sound sources and render them harmless.

Hierzu muß ein Zielpegelspektrum des Wasserfahrzeuges erstellt werden, welches sich aus der Summe aller an Bord befindlichen Schallquellen zusammensetzt. Die maximalen Pegel in diesem Spektrum müssen dann den entsprechenden Schallquellen und den für die Abstrahlung in das Wasser relevanten Bereichen der Außenhaut zugeordnet werden, um durch entsprechende Dämpfungsmaßnahmen eine Signalreduzierung zu bewirken.For this, a target level spectrum of the watercraft must be created, which is the sum of all sound sources on board put together. The maximum levels in this spectrum must then the corresponding sound sources and those for the radiation into the Water relevant areas of the outer skin can be assigned to appropriate signal attenuation to reduce the signal cause.

Zum Auffinden dieser starken Schallquellen, vor allen Dingen der Be­ reiche maximaler Abstrahlung, ist eine sehr arbeitsintensive Suche erforderlich zumal weder hierzu geeignete Verfahren noch Meßvorrich­ tungen existieren.To find these strong sound sources, especially the Be rich maximum radiation is a very labor-intensive search Necessary, especially since neither a suitable method nor a measuring device conditions exist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zum Auffinden derarti­ ger Bereiche und Schallquellen, ein Verfahren und eine akustische Vor­ richtung zu schaffen, womit schnell und präzise die Zuordnung von dominanten Quellen zu den Abstrahlbereichen und zu signifikanten Be­ reichen des Zielpegelspektrums möglich sind. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches bzw. durch die Merkmale des Anspruches 2 gelöst. The invention is therefore based on the object to find suchi areas and sound sources, a procedure and an acoustic pre creating direction, with which the assignment of dominant sources on the radiation areas and significant Be range of the target level spectrum are possible. This task will by the features of the main claim or by the features of Claim 2 solved.  

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach aufgebaut und kann überwiegend aus handelsüblichen Bauteilen hergestellt werden. Sie ist grundsätzlich an jeder beliebigen Dalbenkette anbringbar. Es ist also nicht erforderlich, eine spezielle Dalbenkette hierfür aufzubauen.The device according to the invention is simple and can are mainly made from commercially available components. they can basically be attached to any dolphin chain. It So a special chain of dolphins is not necessary build up.

Auch kann die Vorrichtung an einer Kaimauer oder auch an der Sei­ tenwand eines Trockendocks montiert und betrieben werden.The device can also be on a quay wall or on the screen wall of a dry dock can be installed and operated.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und von Figuren soll die Erfindung näher beschrieben werden.Using an exemplary embodiment and figures, the invention is intended are described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung (Skizze), Fig. 1, the device according to the invention (diagram),

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung am Einsatzort, Fig. 2 shows the device according to the invention in the field,

Fig. 3 Meßraster. Fig. 3 grid.

Fig. 1 beschreibt die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch. Fig. 1 describes the device according to the invention schematically.

Ein Horizontalantrieb H läuft dabei mit einem seitlich angebrachten Antriebsrad auf einer an einer Dalbenkette 12, Kaimauer o. ä. angebrachten Horizontalschiene 1. Er beinhaltet neben einer nicht näher beschriebenen Steuerelektronik einen Antrieb, welcher das seit­ lich angebrachte Rad so bewegt, daß ein Fahren der Vorrichtung in horizontaler Richtung möglich ist. An der dem Laufrad entgegenge­ setzten Seite des Horizontalantriebs H ist eine Vertikalschiene 2 rechtwinklig zur Horizontalschiene 1 befestigt. Hieran ist ein Vertikalantrieb V derart angebracht, daß er aufgrund eines eigenen Antriebs auf und ab bewegt werden kann. Die Vertikalschiene 2 ist mit einer rechtwinkligen Stütze 3 versehen, mittels derer sie gegen ein Verschwenken gesichert ist.A horizontal drive H runs with a drive wheel attached to the side on a horizontal rail 1 attached to a dolphin chain 12 , quay wall or the like. In addition to control electronics (not described in more detail), it contains a drive which moves the wheel attached since that the device can be driven in a horizontal direction. On the side opposite the impeller of the horizontal drive H, a vertical rail 2 is attached at right angles to the horizontal rail 1 . A vertical drive V is attached to it in such a way that it can be moved up and down due to its own drive. The vertical rail 2 is provided with a right-angled support 3 , by means of which it is secured against pivoting.

Am Ende der Stütze 3 ist ein Abrollmechanismus 4 angeordnet. Die Aus­ bildung des Abrollmechanismus 4 ist davon abhängig, ob die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung an einer Dalbenkette oder auf flachem Unter­ grund, wie Kaimauer, Rückwand o. ä., betrieben wird. Im letztgenannten Fall könnte der Abrollmechanismus 4 aus einem einfachen Laufrad mit elastischer Bereifung bestehen, im Falle des Betreibens von einer Dalbenkette wäre eine Schienenführung vorteilhaft, wobei eine Stütz­ schiene 5 parallel zur Horizontalschiene 1 anzuordnen ist, worauf ein nicht näher beschriebenes Stützrad abrollen kann.At the end of the support 3 , a rolling mechanism 4 is arranged. From the formation of the rolling mechanism 4 depends on whether the device according to the invention is operated on a dolphin chain or on a flat underground, such as a quay wall, rear wall or the like. In the latter case, the rolling mechanism 4 could consist of a simple impeller with elastic tires, in the case of operation of a dolphin chain, a rail guide would be advantageous, with a support rail 5 being arranged parallel to the horizontal rail 1 , whereupon a support wheel (not described in more detail) can roll.

Der Vertikalantrieb V ist mit einer Teleskopzylinderanordnung 6 ausge­ rüstet, welche zum Führen und Verschwenken einer Plattform 7 dient, auf wel­ chen Hydrophone 8 und Abstandssensoren 9 angebracht sind. Die Platt­ form 7 ist dabei so mit der Teleskopzylindervorrichtung 6 verbunden, daß die Plattform 7 in jede Richtung schwenkbar ist.The vertical drive V is equipped with a telescopic cylinder assembly 6 , which is used for guiding and pivoting a platform 7 on which hydrophones 8 and distance sensors 9 are attached. The plat form 7 is connected to the telescopic cylinder device 6 that the platform 7 is pivotable in any direction.

Erreicht wird diese allseitige Verschwenkung entweder durch drei ein­ zelne Teleskopzylinder, welche im Dreieck zueinander stehen und alle an der Plattform 7 angreifen, oder durch nur zwei Teleskopzylinder, welche auf einer im Vertikalantrieb V eingebauten Drehscheibe gegen­ überliegend angeordnet sind und ebenfalls beide an der Plattform 7 angreifen.This all-round pivoting is achieved either by three individual telescopic cylinders, which are triangular to each other and all attack on the platform 7 , or by only two telescopic cylinders, which are arranged opposite each other on a turntable installed in the vertical drive V and also both on the platform 7 attack.

Als Antrieb bietet sich eine Hydraulik an, da hiermit sowohl die Bewe­ gungen des Horizontal- und Vertikalantriebs als auch die Bewegungen der Teleskopzylindervorrichtung 6 vorgenommen werden kann. Über eine Schlauchkabelschleppe 10 erfolgt die Energieversorgung sowie der Datenaustausch. A hydraulic system is suitable as the drive, since this allows both the movements of the horizontal and vertical drive and the movements of the telescopic cylinder device 6 to be carried out. The power supply and data exchange take place via a hose cable train 10 .

Nach Fig. 2 ist die Vorrichtung einem U-Boot 11 zugeordnet.According to FIG. 2, the device a submarine 11 is associated.

Zur Durchführung des Verfahrens ist das Schiff unterhalb der Wasser­ linie in ein Rasterschema eingeteilt, welches in die Steuerelektro­ nik im Horizontalantrieb H einprogrammiert ist (Fig. 3).To carry out the method, the ship is divided below the water line into a grid scheme, which is programmed into the control electronics in the horizontal drive H ( Fig. 3).

Aufgrund des eingegebenen Programmes werden der Horizontalantrieb H sowie der Vertikalantrieb V so bewegt, daß die Plattform 7 mit den darauf befindlichen Hydrophonen 8 und Abstandssensoren 9 an den jeweiligen Rasterlinien entlanggeführt wird. Dabei wird die Teleskop­ zylindervorrichtung 6 von der Steuerelektronik so bewegt, daß sie immer gleichbeabstandet den Kanten der Schiffsaußenhaut 13 folgt, wofür die Abstandssensoren 9 kontinuierlich Signale an die Steuer­ elektronik liefern.Based on the program entered, the horizontal drive H and the vertical drive V are moved such that the platform 7 with the hydrophones 8 and distance sensors 9 located thereon is guided along the respective grid lines. The telescopic cylinder device 6 is moved by the control electronics so that it always follows the edges of the ship's outer skin 13 equally spaced, for which the distance sensors 9 continuously deliver signals to the control electronics.

Die von den Hydrophonen 8 gelieferten Signale werden in der Steuer­ elektronik gespeichert und können zu einem späteren Zeitpunkt zwecks Auswertung abgerufen werden.The signals supplied by the hydrophones 8 are stored in the control electronics and can be called up at a later time for evaluation.

Claims (2)

1. Verfahren zur Erfassung des akustischen Nahfeldes von Wasser­ fahrzeugen dadurch gekennzeichnet, daß eine Plattform (7) mit einem oder mehreren Hydrophonen (8) sowie Abstandssensoren (9) in einem bestimmten Abstand, einem vorprogrammierten Ablauf folgend, von der Außenhaut des Wasserfahrzeuges (11) zwecks kon­ tinuierlicher Messung von Schallwerten entlang bewegt wird, so daß aus den aufgenommenen Schallwerten durch geeignete Soft­ ware für maximale Summenpegel oder diskrete Frequenzen ein Tommogramm erstellt werden kann.1. A method for detecting the acoustic near field of water vehicles, characterized in that a platform ( 7 ) with one or more hydrophones ( 8 ) and distance sensors ( 9 ) at a certain distance, following a preprogrammed sequence, from the outer skin of the watercraft ( 11 ) is moved along for the purpose of continuous measurement of sound values, so that a tomogram can be created from the sound values recorded by suitable software for maximum sum levels or discrete frequencies. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
  • - daß an einer an einer Dalbenkette (12) befestigten Horizontal­ schiene (1) ein mit einer Steuerelektronik und Vertikalschie­ ne (2) versehener Horizontalantrieb (H) horizontalverfahrbar angeordnet ist,
  • - daß an der Vertikalschiene (2) ein Vertikalantriebsteil (V) vertikalverfahrbar angeordnet ist,
  • - daß der Vertikalantrieb (V) mit einer Teleskopzylindervorrich­ tung (6) ausgerüstet ist, an deren Ende sich eine dreidimen­ sional bewegliche Plattform (7) mit Hydrophonen (8) und da­ zwischen angeordneten Abstandssensoren (9) befindet,
  • - daß die Vertikalschiene (2) an einer ebenfalls an der Dalben­ kette (12) befestigten unteren Stützschiene (5) aufgestützt horizontalverfahrbar angeordnet ist,
  • - daß der Antrieb hydraulisch erfolgt.
2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in
  • - That on a on a dolphin chain ( 12 ) attached horizontal rail ( 1 ) with a control electronics and vertical slide ne ( 2 ) provided horizontal drive (H) is arranged horizontally movable,
  • - That a vertical drive part (V) is arranged vertically movable on the vertical rail ( 2 ),
  • - That the vertical drive (V) with a Teleskopzylindervorrich device ( 6 ) is equipped, at the end of which is a three-dimensionally movable platform ( 7 ) with hydrophones ( 8 ) and since there are arranged distance sensors ( 9 ),
  • - That the vertical rail ( 2 ) is arranged on a chain on the dolphin ( 12 ) attached lower support rail ( 5 ) supported horizontally movable,
  • - That the drive is hydraulic.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108414625A (en) * 2018-05-30 2018-08-17 广东工业大学 A kind of acoustic characteristic measuring device and system

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DE3531230C2 (en) * 1985-08-31 1989-04-13 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen, De
DE3807344A1 (en) * 1987-10-15 1989-06-29 Dornier Gmbh Underwater measuring device

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