DE433714C - Vorrichtung zur Entfernungsbestimmung mittels reflektierter Schallwellen - Google Patents

Vorrichtung zur Entfernungsbestimmung mittels reflektierter Schallwellen

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DE433714C
DE433714C DES67596D DES0067596D DE433714C DE 433714 C DE433714 C DE 433714C DE S67596 D DES67596 D DE S67596D DE S0067596 D DES0067596 D DE S0067596D DE 433714 C DE433714 C DE 433714C
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    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
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Description

  • Vorrichtung zur Entfernungsbestimmung mittels reflektierter Schallwellen. Die Erfindung bezieht sich auf die Messung von Zeitabschnitten und betrifft Einrichtungen, bei welchen der zu messende Abstand zwischen dem Eintreten zweier aufeinanderfolgender Geschehnisse liegt, welche auf die Zeitmeßvorrichtung wirken, um eine Anzeige des zu messenden Zeitraumes vorzunehmen. In der besonderen Anwendung des Prinzips weist die Zeitmeßvorrichtung eine bewegte Fläche oder umlaufende Scheibe auf, an welcher die Anzeige oder das Signal eintritt. Es kann entweder der Abstand zwischen einem bestimmten Punkte, dem Nullpunkte, und der Stelle, an welcher das Signal eintritt, oder der Abstand zwischen den beiden Signaleingängen das Maß für den zu messenden Zeitabschnitt sein. Diese Art der Zeitmessung ist zweckmäßig bei der Bemessung sehr kurzer Zeiträume in der Ordnung von hundertstel Sekunden, wie auch etwas größerer Zeitabschnitte. Sie findet eine besonders wertvolle Anwendung bei der Bestimmung der Entfernung einer reflektierenden Fläche oder der Entfernung von Einrichtungen, die auf ein Signal ansprechen und es wieder zu der Sendestelle zurückgeben. Mit einer solchen Anordnung kann ein Schiff die Entfernung eines Eisberges, einer Felsküste, eines anderen Schiffes oder eines sonstigen großen Gegenstandes in seiner Nachbarschaft ermitteln. Die Einrichtung kann auch auf Tiefen-Schallmessung Anwendung finden, um die Wassertiefe unter einem Schiffsboden zu ermitteln.
  • In Verbindung mit dein Verfahren zur scharfen Anzeige der Signale ist eine Schaueinrichtung vorgesehen, die ein möglichst intensives Licht gibt, derart, daß, obgleich das Signal nur für eine sehr kurze Zeitdauer gegeben wird, sie doch für das menschliche Auge deutlich sichtbar ist.
  • Bei dem Verfahren zur Messung der Wassertiefe unter Schiffen, die als Schall-Tiefenmessung bekannt ist, hat sich eine Schwierigkeit nicht nur darin gezeigt, einen kurzen Impuls zu erzeugen, derart, daß die Wirkung des Impulses auf den Empfängern vollkommen vorüber ist, bevor das Echo eintrifft, sondern auch in der Reglung der empfangenden Einrichtung, derart, daß sie bereit und imstande ist, auf das eintreffende Echo anzusprechen, obgleich infolge der großen Geschwindigkeit der Druckwelle im Wasser das Echo unmittelbar nach Aussendung des Schalles eintrifft. Die Erscheinung bei der Schallübertragung im Wasser, die dem Experimentator als Nachhallen bekannt ist, ist eine der Schwierigkeiten, die in der Praxis alle Verfahren der Schall-Tiefenmessung durch Echo zu überwinden haben. Mit Nachhallen ist das allmähliche Verklingen der Schallquelle gemeint, welches andauert, nachdem-der Impuls dem Wasser mitgeteilt worden ist. Im vorliegenden Verfahren wird diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß ein sehr kurzer Impuls in einem stark gedämpften Sender erzeugt wird, oder durch die Verfahren der Schallabschirmung oder durch eine weitere Vorkehrung, welche bewirken kann, daß die Anzeigevorrichtung zu der Zeit unwirksam ist, wo der Impuls erzeugt wird. 'Wie die Beschreibung von Apparat und Verfahren zeigen wird, arbeiten alle Stromkreise und etwa angewendete Relais zwecks Zurwirkungbringens der Anzeigevorrichtung ohneZeitverzögerung gleichzeitig mit dem Eingang des Impulses, derart, claß das Anzeigesignal unmittelbar bei Rückkehr des Impulses zur Wirkung kommt. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt Abb. i zum Teil schematisch eine Anordnung der Stromkreise und Apparate für die Schall-Tiefenmessung, Abb. ia eine Abänderung eines zur Verwendung gelangenden Verstärkerkreises, Abb. 2 eine Einzeldarstellung der für die Ingangsetzung der Schallquelle dienenden elektrischen K=ontaktvorrichtung.
  • Abb. 3 und d. zeigen Einzelheiten der Schalteinrichtung und eine Einrichtung zum Geschwindigkeitswechsel.
  • Abb. 5 gibt in Vorderansicht einen Teil der Vorrichtung zur Anzeige der Messung wieder. In der Abb, i ist ein Schnitt eines Schiffes bei i gezeigt, das in dem schallübertragenden Mittel z schwimmt. 3 ist der den Schall zurückwerfende Meeresgrund. Im Schiff i befindet sich eine Schallquelle q., z. B. ein Oscillator,wie er gewöhnlich für die Unterwasser-Schallsignale verwendet wird, oder irgendein anderer Schallsender. Dieser ist in einem Wasserbehälter 5 angebracht, so daß der Energieverlust bei der Übertragung zur Außenseite des Wassers so klein wie möglich ist. Es kann auch irgendeine andere Anbringung des Schallsenders verwendet werden, z. B. die Anordnung der Schallquelle starr auf der Außenseite des Schiffes durch einen Anbau am Kiel des Schiffes oder durch eine außenbords angebrachte Vorrichtung, die an einem Davit des Schiffes hängt. Der Schallempfänger, z. B. ein Mikrophon 15 o. dgl., befindet sich in einem anderen Behälter 6, der gegen unmittelbare Schalleinwirkung aus der Quelle d. durch einen Schallschirin 7 geschützt ist. Die Lage des Schallempfängers kann so sein, daß das Boot den Empfänger gegen unmittelbare Schalleinwirkung abschirmt. Die Schallsender und -einpfänger können in ihrer Lage akustisch auf mannigfach verschiedenen Wegen gegeneinander abgeschirmt sein, und sie können auch bisweilen ohne Abschirmung arbeiten. Es ist ja bekannt, daß manche Schallsender auch sehr gute Empfänger sind, insbesondere für Schall von ihrer Eigenfrequenz. Das einzige Erfordernis in solchem Falle ist, daß der Schallsender nicht mehr unter der Einwirkung seiner Sendung steht, so daß er imstande ist, das rückkehrende Signal im Augenblick der Ankunft aufzunehmen. Der Sender 4 wird durch eine Stromquelle wie den Generator 8 über Leitungen 9, 1o, I I erregt, mit denen die Kontaktvorrichtung 12 zusammenwirkt, die in der Schließstellung den elektrischen Stromkreis schließt.
  • Der Empfänger 15, der beispielsweise als :Mikrophon dargestellt ist, steht durch Leitungen 13, 14 in Verbindung mit der Batterie 16 und in Reihe damit mit der Transformatorwicklung 17, welche verhältnismäßig wenig, z. B. gegen ioo Windungen besitzt. Die Sekundärspule des Transformators 18 ist durch die Wicklung 1g dargestellt, welche eine große Windungszahl, gegen 25oo, aufweist. Der Transformator 18 hat einen Eisenkern, ebenso wie die Transformatoren 20, 21 und 22 in den anderen Teilen des Empfangskreises.
  • Die Teile des Empfangskreises A, B sind auf die Frequenz der ankommenden Signale abgestimmt, und zwar A durch einen Kondensator 23 und B durch einen Kondensator 24, welche in Brücke zum Sekundärkreis der Transformatoren 18 und 2o durch Leitungen 25, 25', 26, 26' und 27, 27', 28, 28' geschaltet sind. Die Stromkreise A, B der Empfängerapparatur dienen als Verstärker; sie enthalten die Vakuumröhren 29, 30 mit den üblichen drei Elektroden, Fadengitter und Platte. Der erste Abschnitt, der Kreis A, hat ein schwach negatives Gitterpotential, welches durch die Batterie 31 erzielt wird; beide Abschnitte haben ein positives Anodenpotential, welches durch die Batterien 32 und 33 geliefert wird. Das abgehende Ende des Verstärkerkreises A ist durch Leitungen 34, 35 mit der Primärspule des Transformators 20 verbunden; dies ist ein Eisenkerntransformator mit einer großen Anzahl von Wicklungen, sowohl für Primär- wie für Sekundärspulen. Die Sekundärspule 36 dient als Zuführung für den zweiten Verstärkerkreis B, der dem Kreise A ähnlich ist. Die Leistung des Stromkreises B, welche durch den Transformator 21 erfolgt, der dem Transformator 20 ähnlich ist, wird auf den Relaiskreis C übertragen, der dazu dient, das Relais 37 bei Eingang des rückkehrenden Signals zu erregen. -Der Stromkreis C ist durch den Kondensator 39 abgestimmt, der in Brücke zur Sekundärspule des Transformators 21 durch Leitungen 38, 40 geschaltet ist. Das Hauptmerkmal dieses Kreises ist, daß das Gitter der Vakuumröhre 41 ein hohes negatives Potential gegenüber dein Faden der Röhre aufweist. Der Stromkreis ist im übrigen ähnlich den Stromkreisen A und B. Das Relais 37 liegt an der Lieferungsseite des Kreises C im Anodenkreise, wie durch die Leitungen 42 und 43 zum Ausdruck gebracht ist. Normal ist der Anodenstrom, der auch der Strom durch die Relaiswicklung ist, gleich Null, und zwar infolge des hohen negativen Gitterpotentials, welches ein Fließen von Strom durch den Stromkreis der Anode und Kathode verhindert. Beim Eintreffen von Signalen aber wird diesem negativen Potential auf dem Gitter durch Verstärkung des Potentials des Signals entgegengeagbeutet, «-elches während der Hälfte des 'Signalarbeitsganges das Gitterpotential neutralisiert, und zwar teilweise oder ganz, so daß äußerst rasch ein Strom im Fadenanodenkreis entsteht, welcher das Relais enthält. Das Relais, welches durch diesen plötzlichen Stromstoß erregt wird, unterbricht den Kontakt 44 durch Anziehen seines Ankers 45 in deinKreise, der dieBatterie46und diePrimärwicklung 47 des Eisenkerntransformators 22 enthält. Wie schematisch in -,IM. i dargestellt ist, ist dieses ein Aufwärtstransformator, derart, daß das Potential in den Klemmen der Sekundärwicklung 49 im Tausend-Voltbereich liegt bzw. groß genug ist, um das bei 63 angedeutete Schausignal zur Z''irktiiig zu bringen.
  • Dieser Schauanzeiger kann mannigfache Formen annehmen, nämlich jede Form, welche mittelbar oder unmittelbar von dem erwähnten Kreise in Tätigkeit gesetzt werden kann. Er kann selbstleuchtend oder nichtleuchtend sein oder eine Daueraufzeichnung z. B. in Gestalt eines in ein Papierblatt eingestochenen Loches liefern oder sonst eine gebräuchliche Form haben.
  • Das vorzugsweise angewendete Schauzeichen ist aber eine gasgefüllte Röhre, z. B. eine Neonröhre mit niederem Druck, vorzugsweise am kritischen Punkt, welche zwei ; Elektroden enthält, die durch Leitungen 51, 52 den Transformator überbrücken.
  • Bei dieser Ausführung des Schauzeichens, «-elches ein rotleuchtendes Licht durch Einwirkung des Stromes ergibt, welcher zum Aufglühen des Gases führt, erfolgt die Betätigung bei etwa looo Volt durch den Strom, der infolge Unterbrechung des Relaiskreises induziert wird. Das Schauzeichen kann aber unmittelbar ohne Relais durch die Auslösewirkung des Kreises C herbeigeführt werden, der tatsächlich ein Relais ohne mechanisch bewegliche Teile darstellt.
  • Abb. 1a zeigt einen Kreis, der für den Kreis C eintreten kann, um eine rein elektrische Betätigung des Schauzeichens herbeizuführen. Die Sekundärwicklung des Trans formators 21 führt zu einer Seite eines Gitters 400 einer Vakuumröhre über einen Gitterkondensator 4o1 von etwa o.oooo2 mf., der durch einen Gitternebenschluß von etwa zwei \Tegohm überbrückt ist, Außerdem ist im Anodenkreis ein hoher Widerstand 403 von etwa 2oooo Olun in Reihe mit einer Batterie von etwa 5o Volt vorhanden, so daß die Platte 4o4 positiv gegenüber dem Faden 405 ist. Das Gitter der zweiten Röhre 4o6 ist mit der Anode 4o4 durch eine Spule 407 verbunden, die durch einen Abstimmkondensator 411 überbrückt ist und eine Batterie 408 in Reihenschaltung enthält, welche dem Gitter der Röhre 4o6 ein negatives Potential verleiht. Die zweite Spule 4o9 liegt im Anodenkreis der Röhre 4o6 mit dem Lieferungstransformator 22 und einer Batterie 410, welche für die Anode der Röhre 4o6 das positive Potential gegenüber dem Faden liefert. Ferner ist ein Kondensator 412 zwischen Faden und dem nagativeii Ende der Batterie 408 vorhanden, der verhindert, daß Schwingungen von der zweiten Röhre zur ersten zurückgelangen.
  • Die Wirkung der ersten dargestellten Röhre ist eine Gleichrichtung, obgleich sie auch einfach zur Verstärkung verwendet werden kann; in letzterem Falle würde das Schausignal unabhängig für jeden Kreisgang oder jede Schwingung des Signals arbeiten. Somit würde, wenn das Signal aus zehn Kreisgängen besteht, es zehn einzelne Male arbeiten. Im vorliegenden Kreise dient der Widerstand 403 dazu, die Potentialdifferenz des Gitters der Röhre 4o6 gegenüber Faden und Anode in den Augenblicken zu ändern, wenn das Signal eintrifft, und zwar durch Veränderung des Stromes durch den Widerstand 403.
  • Solange es an einem Signal fehlt, fließt ein Dauerstrom durch die Anode 4o4, den Faden 405 und den Widerstand 403. Trifft aber ein Signal ein, so erhält das Gitter 40o eine Ladung, die eine Ventilwirkung der Röhre zustande bringt, so daß der Strom durch den Widerstand 403 plötzlich vermindert wird mit dem Ergebnis, daß das Potential des Gitters 4o6 gegenüber seinem Faden anwächst; das Normalpotential dieses Gitters ist infolge der Anlegung einer Vorspannung durch die Batterie 408 gerade unter dem Schwingungspunkt für die Röhre. Trifft das Signal ein, so steigt das Potential des Gitters der Röhre 4o6 bis zu dem Punkt, auf dem der Kreis mit der Frequenz des Signals schwingt, so daß ein Schwingungsstrom durch diese Röhre entsteht, der über eine Seite des Transformators 22 verläuft, dessen Sekundärwicklung mit dem Entladungsanzeiger verbunden ist. Ist das Signal vorbei, so fällt das Potential des Gitters der Röhre 4o6 auf den Normalwert, und die Schwingungen hören auf. Da der Widerstand 403 groß ist, so verursacht eine sehr geringe Veränderung des Stromes durch die rechte Röhre und den Widerstand eine starke Potentialveränderung am Gitter der Röhre 4o6.
  • Die Einrichtung für das Sichtzeichen ist in dem Gehäuse 6o untergebracht. Hinter der Wand 61 befindet sich eine Scheibe 62, die vorzugsweise schwarz gefärbt ist. Diese Scheibe trägt nahe ihrem Umfang die gasgefüllte Röhre 63, und zwar an der Innenseite. Vor der Röhre 63 ist in der Scheibe bei 64 ein Schlitz angeordnet, durch den das Licht der Röhre 63 hindurchtreten kann. Zwei an die beiden Enden der Röhre angeschlossene Leitungsdrähte 65 und 66 -gehen zu zwei Bürstenhaltern 67 und 68, die gegeneinander isoliert sind. Die Bürsten 67' und 68', die mit den Leitungen 65, 66 verbunden sind, liegen gegen Ringe 69 und 7o an, -die isoliert voneinander auf der Scheibe 71 sitzen. Die Scheibe 71 steht auf der Grundplatte oder dem Lager 72 fest, so daß sie ständig in Ruhe verbleibt. Vom Ringe 69 geht ein Leiter 73 zum Schalter 74, und der Ring 7o ist mit der Kontaktvorrichtung 75 verbunden, die sich seitlich von der Scheibe 71 gegenüber den Schleifringen befindet. Die Arbeit dieser Unterbrechungsvorrichtung besteht darin, den Stromkreis der Röhre 63 in den Augenblicken zu unterbrechen, wo die Signalquelle arbeitet. Das wird mit Hilfe der Nockenscheibe 76 herbeigeführt, die fest auf der umlaufenden Welle 77 sitzt, die außer der Nockenscheibe 76 noch die Scheibe 62, die Nockenscheibe 78 und die Zahnräder 79, 80 trägt. Der Kontakt 75 ist während des Umlaufens der Scheibe 76 geschlossen, bis eine Aussparung des Scheibenumfanges unter die Feder 81 tritt, so daß diese zurückweichen und den Kontakt öffnen kann. In diesem Zeitpunkte schließt der- Vorsprung $3 (Abb.2) der Nockenfläche 78 den Kontakt 12, wodurch die Schallquelle unter Strom gesetzt wird. Der obere Kontakt 82 liegt unmittelbar an der Leitung 52. Der Leiter 73 führt zu den Kontaktteilen 87 und 84 und dann zu der Leitung 51 und durch die Schalterfeder 85 oder 86, je nach der Richtung, in welcher der Schalter eingestellt ist. Ersichtlich, wird durch diese Anordnung der Stromkreis nur unterbrochen, wenn der Schalter von der einen Seite zur anderen bewegt wird, daß aber an beiden Seiten der Röhrenstromkreis geschlossen ist.
  • Die Welle 77 wird durch zwei Lager 72 und 88 getragen, die auf der Grundplatte des Gehäuses 6o auf Füßen 89, 9o ruhen. Die Welle 77 mit den erwähnten Teilen kann in diesen Lagern unter Einwirkung eines Motors gi rüittels eines Getriebes in Drehung versetzt werden, das nunmehr beschrieben werden soll. Auf der Motorwelle sitzt eine Schnecke 92 fest, die in Eingriff mit dein Schneckenrad 93 steht, welches die Welle 94 und das darauf festsitzende Rad 95 in Drehung versetzt. Dieses treibt die Welle vermittels des darauf befestigten Rades 97 an. Die Welle 96- trägt eine Muffe 98 mit zwei Zahnrädern verschiedenen Durclunessers an ihren beiden Enden, und zwar einem großen Rade 99 und einem kleinen ioo. Die Muffe 98 dreht sich mit der Welle 96, kann aber durch nicht dargestellte Nut- und Federv erbindung-auf ihr verschoben werden, so daß 99 in Eingriff mit dem Zahnrade 79, oder ioo mit dem Zahnrade 8o in Eingriff kommt, je nachdem sich die Muffe 98 links oder rechts in Abb. i befindet. Zur Verschiebung der Muffe 98 dient eine in Lagern 1o2, 1o3 in ihrer Längsrichtung verschiebbare Stange ioi mit daran befestigter Gabel 104, die in eine Nut 1o5 der Muffe 98 eingreift, ohne jedoch sonst fest mit ihr verbunden zu sein. Die Welle 1o1 ist am einen Ende durchbohrt und trägt einen Querstift io6. Der Schalter 74 ist mit einem Gabelstück 107 ausgerüstet, das mit seinem gegabelten Ende den Stift io6 umgreift. Wenn der Teil 107 durch Drehung des Schalterhandgriffs 125 von einer Seite zur anderen gedreht wird, so wird die Stange ioi verschoben, und dadurch wird auch die Muffe 98 verschoben, so daß die Geschwindigkeit der Scheiben verändert wird. Steht das Stück 107 senkrecht, so kommen die Räder der Muffe 98 weder in Eingriff mit 79 noch rnit 8o; gleichfalls sind dann auch die Stromkreise durch den Schalter unterbrochen.
  • Dem Motor 9i wird Energie durch die Zuleitung E zugeführt, und zwar im vorliegenden Falle von i io Volt. Eine Leitung io8 der Zuführungsschienen führt unmittelbar zum Motor und verbindet ferner mit dem Potentiometer iog, während die andere Leitung i io zum Schalter 74 an den Kontakten i i i und 112 führt und über die Feder 113 und Leitung 114 zu der zweiten Klemme des Potentiometers iog gegenüber dem Anschluß der Leitung io8 weiter verbunden ist. Der bewegliche Anschlußteil des Potentiometers iog führt zum Draht 115, der an die Klemmen des Motorankers angeschlossen ist. Somit kann durch Drehung des Potentiometerarmes und Änderung des Anschlußpunktes für den Draht i 15 die an den Motor angelegte Spannung geändert und die Geschwindigkeit geregelt -,verden. Außer dieser Spannungsregelung des :Motors kann die übliche Widerstandsregelung für das Motorfeld vorgesehen sein, wodurch sehr feine Einstellungen der =Motorgeschwindigkeit erzielbar sind.
  • Wenn sich das Stück 107 in senkrechter Lage befindet, z. B. wenn eine Umschaltung von einer Geschwindigkeit auf die andere stattfindet, so würde der Motorstromkreis geöffnet werden bis auf den Widerstand 116, der dann in Reihe mit dem Motoranker gelangt, wodurch die Motorgeschwindigkeit herabgesetzt wird, ohne daß aber die Energiezufuhr zu ihm ganz aufhört.
  • Abb. 3 und 4 zeigen die wirkliche Ausführung des Schalters 74; er besitzt Messerschneidenarme 117, die in die entsprechenden Federgabeln 118 eingreifen können. Die Schneiden sind fest auf einem Stück 11g angebracht, welches auf Tragstücken 120 liegt; die Federgabeln 118 sind gleichfalls auf einer ähnlichen Grundplatte 121 angebracht, die ähnliche Tragstücke 122 trägt. Die Teile werden durch Stift 123, 124 so zusammengehalten, daß durch Drehen des Griffes 125 der Schalter nach links oder rechts je nach der Drehrichtung geschlossen werden kann. Auf dem Stift 123 sitzt das Stück io7, jedoch frei von ihm, wenn der Stift durch Drehung des Griffes 125 bewegt wird. Das Stück 107 wird von rechts nach links oder umgekehrt durch den Stift 126 mitgenommen, der sich im Schlitz 127 bewegt. Wenn der Handgriff gedreht wird, so wird der Stift in der gleichen Richtung mitgenommen, und wenn er an das Ende des Schlitzes 127 gelangt, so beginnt er, den Teil 107 mit sich zu nehmen.
  • Das Getriebe zum Anschließen der Energiequelle an das Signal wird durch die Nockenscheibe 78 mit dem Nocken 83 in der aus Abb. 2 ersichtlichen Weise zur Wirkung gebracht. Der Nocken trifft bei seinem Umgang gegen den Kopf 128, der an einer Feder 129 sitzt und auf eine Stange 13o einwirkt, welche in dem Lager 131 achsial verschiebbar ist und die Kontaktfläche 132 in leitende Berührung mit der Fläche 133 bringt, die durch die Gleitstange 134 gehalten wird, welche in einem ähnlichen Lager 135 gleitet, und auf deren hinteres Ende eine Feder 136 einwirkt, gerade so wie an dem anderen Ende des Kontaktwerkes.
  • An der Vorderwand 61 des Gehäuses 6o ist an der oberen linken Ecke ein Druckknopf angeordnet, durch den die Energiequelle E auf die Apparate geschaltet werden kann. In der rechten Ecke sitzt ein Frequenzmesser 59, der in Brücke zum Anker des Motors gi mit Hilfe von Schleifringen 57, 58 geschaltet ist, um die Frequenz des Motors und damit seine Geschwindigkeit erkennbar zu machen. Die Mitte der Vorderwand trägt eine kreisförmige Glasplatte mit undurchsichtig gemachter Mitte 136 und einen umschließenden Ring 139, dessen radiale Breite gleich der des Schlitzes 64 in der Scheibe 62 ist. Ihn umgibt ein zweiter undurchsichtiger Ring 140, auf welchem durch Aufschreiben oder in sonstiger Weise eine Skala zum Messen des gesuchten Zeitintervalles angebracht ist. Es können in der dargestellten Weise auf den Ringen zwei oder mehr Skalen nach Maßgabe des zu messenden Intervalles und der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 62 vorgesehen sein.
  • In der unteren rechten Ecke der Vorderwand ist das schon beschriebenePotentiometer log angeordnet. Die Wirkung der Einrichtung ergibt sich aus der vorangegangenen Beschreibung leicht, und der Druckknopf in der Vorderwand schließt den Stromkreis der Energiequelle E. Der Schalter 7¢ muß sich in geschlossener Stellung befinden; dann wird das Potentiomefer log gedreht, bis der Motor 9i nach Anzeige des Frequenzmessers die richtige Geschwindigkeit besitzt. Dann dreht sich die Scheibe 62 mit einer bestimmten Geschwindigkeit, und zwar schneller oder langsamer, je nach der Stellung der Getriebeeinrichtung 98. Infolgedessen wird die Röhre 63 mit dem Schlitz 6¢ um den Ring 139 mit konstanter Geschwindigkeit umlaufen. Da die Scheibe schwarz ist und - sich dahinter keine Lichtquelle weiter befindet, kann der Beobachter nicht erkennen, daß sich die Scheibe bewegt; - auch den Schlitz wird er nicht sehen. Die Verstärker- und Empfangskreise werden dann in der richtigen Weise eingestellt, und zwar kann dies durch Einstellung der Anodenspannungen, Gitterspannungen und Fadenströme bewirkt werden. Die Kondensatoren brauchen nach einer einmaligen Einstellung für einen besonderen Vorgang nicht weiter eingestellt zu werden.
  • Wenn, um ein Beispiel für die Anwendung des beschriebenen Apparates zu geben, eine Tiefenmessung erfolgen soll, so wird der Generator 8 durch eine nicht dargestellte Energiequelle zur Wirkung gebracht und drückt Energie den Klemmen der elektrischen Schallquelle ,4 auf, wenn der Vorsprung 83 der Scheibe 78 den Kontakt 12 schließt. Der erzeugte Impuls wandert zu dein reflektierenden Meeresgrunde, kehrt zurück und wird durch den Empfänger 15 aufgenommen. Dieser aufgenommene Impuls wirkt durch die Verstärkerkreise A, B, C und setzt den Relais- oder Auslösekreis in Wirkung und drückt der Röhre 63 eine hohe Spannung auf, an welcher sich infolgedessen eine Entladung infolge eines außerordentlich kurzen, blitzartigen Aufleuchtens zeigt, so kurz, daß tatsächlich die Drehung der Scheibe mit der größeren Geschwindigkeit nicht zu einer merklicheren Verbreiterung des Lichtstreifens führt, als sie auch beobachtet wird, wenn die geringere Umlaufgeschwindigkeit eingestellt ist. Zwischen der Aussendung des Signals und der Rückkehr des Echos - dieser Ab-:stand bedeutet die Zeit, die das Signal braucht, um zum Ozeanboden und wieder zurück zu wandern - ist die Röhre 63 auf der Scheibe 62 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit um eine Strecke vorgerückt, welche das Maß der zu messenden Tiefe ist.
  • Wenn aus irgendeinem Grunde zweckmäßig erscheint, ein längeres Aufleuchten zu erhalten, beispielsweise um die Dauer des Signals oder einen kurzen Zeitraum anzuzeigen, so kann das leicht dadurch herbeigeführt werden, daß man -den erwähnten Anlaßkreis während der Zeit der Signalgebung schwingen läßt; in diesem Falle kann ein Lichtband erzeugt werden. Jedenfalls wird dieses Band scharf anfangen und plötzlich aufhören, weil die Leuchtstrecke so schnell auf die Entladung anspricht, daß sie als gleichzeitig mit ihr betrachtet werden kann.
  • Während des Zeitraumes, während welchem <ler Schall ausgeschickt wird, ist der Kontakt 75 offen, - und es wird sich kein Überschlag auf -der Schaufläche zeigen., obgleich der Schlitz -sich dann bei geeigneter Stellung des Vorsprungs 83 in der Nullage befindet. Wenn das Echo zurückkommt, so hat sich die Scheibe inzwischen um eine bestimmte Strecke, je nach der Zeit, die der Schall für das Durchlaufen des Weges zum Boden und zurück zum Empfänger verbraucht hat, gedreht. Wenn der Schall aufgenommen wird, so- wirkt er durch die Empfangs- und Verstärkerkreise und beeinflußt die Leuchtstrecke, die augenblicklich- aufleuchten möge, wenn sich der Schlitz an der Skalenstellung io befindet. Somit wird eine hell leuchtende Marke io anzeigen, welches dann das Maß des Zeitabschnittes und auch der Tiefe ist.
  • Es ist nicht notwendig, den Empfangskreis ausgeschaltet zu haben, während das Signal ausgesendet wird. Nach Abb. i kann der Empfänger 15 das unmittelbare Signal aufnehmen, obgleich eine Abschirmung zwischen Empfänger und Sender vorhanden ist, weil man einem kleinen Teil der Energie des unmittelbaren Signals den Durchgang durch den Empfänger gestatten kann. Wird der Kontakt 75 dauernd geschlossen gestaltet, so wirkt der Anzeigekreis immer, und zuerst wird dann das Signal angezeigt und dann sein zurückkommendes Echo.
  • Die Anwendung der Apparatur für andere Zwecke, die angedeutet wurden, ergibt sich aus der Beschreibung ohne weiteres. Da bei einem Schall, der von einer Art eines schallleitenden Mediums auf eine andere Art übergeht, immer ein Teil des Energieinhaltes zurückgeworfen wird, so kann die Reflektion in der oben beschriebenen Weise dazu benutzt werden, um mannigfach verschiedene Aufschlüsse zu erhalten, die alle von der Bewegungszeit des Schalles in 'dem leitenden Medium abhängen. Ist die Schallgeschwindigkeit bekannt, so kann der Abstand bestimmt werden, und wenn die Entfernung bekannt ist, so kann die Art des übertragenden Mediums ermittelt werden. Wenn die Benutzung nur für das Messen von Zeitabschnitten erfolgen soll, so ist es lediglich notwendig, ein Signal bei Beginn des Zeitabschnittes und an seinem Ende zu geben. Das zweite Signal kann derart sein, daß es ein Aufblitzen des Sichtzeichens in diesem Augenblick herbeiführt, oder daß es ein bandförmiges Aufleuchten, welches mit dein ersten Signal begann, plötzlich zu Ende bringt. Dies kann leicht dadurch erzielt «erden, daß man entweder das Signal durch ein Wechselstromrelais zur Wirkung bringt, welches durch das erste Signal eingeschaltet und durch das zweite Signal ausgeschaltet wird, oder durch ein Verfahren, das sich als vorteilhaft erwiesen hat, nämlich durch Anwendung eines Auslösekreises C, wie er oben bei der ersten Röhre beschrieben ist, der aber auf einen anderen Teil der Röhre charakteristisch einwirkt. Der auf der Schauscheibe vor der umlaufenden Scheibe angezeigte Raum, entweder zwischen den Leuchtstellen oder zwischen Beginn und Ende des Lichtbandes, ist ein Maß für den Zeitraum.
  • Bei Schalltiefenmessung kann das Arbeiten fortgesetzt ausgeführt werden; es kann für jeden Umgang der das Signal herbeiführendenNockenscheibe ein rückkommendes Echo zur Anzeige gebracht werden, und es kann somit, wenn ein Schift auf Fahrt ist, eine fortgesetzte Anzeige der Wassertiefe unter dein Schiffe erfolgen. In ähnlicher Weise kann jedes Instrument mit periodischer Anzeige den Zeitabschnitt zwischen diesen Anzeigen durch Arbeiten des Schausignals in der oben beschriebenen Weise veranlassen. Zeitabschnitte, . die sich in ähnlicher Weise än-<lern, können in dieser Weise durch Vergrößerung oder Verringerung des Abstandes zwischen den auf der feststehenden Skala abgelesenen Signalerscheinungen erkannt werden.
  • Wenn somit ein gegebenes Signal, welches in einer bestimmten, bekannten Zeit gegeben un(l periodisch in l)estiininten und bekannten Zeitabschnitten wiederholt wird, sowie ein -zweites Signal, welches sich periodisch zu näherungsweise den gleichen Zeitabschnitten, jedoch veränderlich, wiederholt, sichtbar werden, so wird das zweite Signal sich von dem ersten entfernen oder ihm nähern.

Claims (5)

  1. PATENT-ANSPRÜcFIE: i. Vorrichtung zur Entfernungsbestimmutig mittels reflektierter, durch Aussendung von Schallsignalen erzeugter Schallwellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale im Gleichgang mit einem umlaufenden Schauzeichengeber bei einer bestimmten Stellung desselben ausgesendet werden und daß das zurückkehrende Echo den inzwischen weitergelaufenen Schauzeichengeber zur Wirkung bringt, so daß das Zeichen auf einer Skala die gerade erreichte Stellung und damit -das Maß für die vom Signal durchlaufene Weglänge ablesbar macht.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Echo durch eine Leuchtentladung (z. B. in einer Gasröhre) am umlaufenden Teil angezeigt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß das Schauzeichen auch zu Beginn des zu messenden Zeitabschnittes, also bei der Signalabgabe, sichtbar gemacht wird, so daß der Abstand zwischen den Augenblicksanzeigen zu Beginn und zu Ende des Zeitabschnittes <las Maß für den Zeitabschnitt ergibt. .I.
  4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leuchtentladung in einer gasgefüllten Röhre hinter dem Schlitz einer umlaufenden Scheibe hervorgerufen wird, der sich über die feststehende Skala hinwegbewegt.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch i und den Unteransprüchen mit Anordnung zur Potentialverändernug im Empfängerkreise, gekennzeichnet durch Zwischenkreise, die eine derartige Potentialveränderung im Schauzeichenkreise hervorruft, daß eine Leuchtröhre zum augenblicklichen Aufleuchten gebracht werden kann.
DES67596D 1923-12-22 1924-11-08 Vorrichtung zur Entfernungsbestimmung mittels reflektierter Schallwellen Expired DE433714C (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US433714XA 1923-12-22 1923-12-22

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DE433714C true DE433714C (de) 1926-09-10

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DES67596D Expired DE433714C (de) 1923-12-22 1924-11-08 Vorrichtung zur Entfernungsbestimmung mittels reflektierter Schallwellen

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DE (1) DE433714C (de)
NL (1) NL19253C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE977290C (de) * 1955-04-01 1965-10-07 Siegfried Dr Fahrentholz Anzeigende Echoloteinrichtung zur Messung zweier Lotentfernungen und ihrer Differenz
DE977678C (de) * 1955-04-01 1968-04-04 Siegfried Dr Phil Fahrentholz Flaechenecholot zur Anzeige des momentanen Querprofils einer Wasserstrasse

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DE977290C (de) * 1955-04-01 1965-10-07 Siegfried Dr Fahrentholz Anzeigende Echoloteinrichtung zur Messung zweier Lotentfernungen und ihrer Differenz
DE977678C (de) * 1955-04-01 1968-04-04 Siegfried Dr Phil Fahrentholz Flaechenecholot zur Anzeige des momentanen Querprofils einer Wasserstrasse

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NL19253C (de)

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