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Vorrichtung zum Messen von Tiefen oder Entfernungen mittels durch
Schlagsender erzeugter Schallwellen Die Erfindung betrifft eine Loteinrichtung,
die für jede Entfernungs- oder Abstandsmessung verwendet werden kann, insbesondere
aber zum Messen von Wassertiefen unterhalb eines Fahrzeuges geeignet ist.
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Bisher bekannte Einrichtungen dieser Art, die elektrisch betrieben
werden oder bei denen die Schallwellen als Mittel zur Abstandsmessung elektrisch
erzeugt wurden, wurden bisher unmittelbar durch - das Schiffsnetz oder von Generatoren
betrieben, die von dem Schiffsnetz angetrieben wurden. Bei. den bekannten Einrichtungen
war es üblich, als Schallquelle einen Schlagoszillator oder Schlaghammer zu gebrauchen,
der unmittelbar vom Schiffsnetz betrieben wurde. Bei diesem Verfahren zur Schallerzeugung
für die Tiefenmessung wird der Augenblick der Schallerzeugung gewöhnlich mit einer
Nullstellung des Anzeigegliedes synchronisiert. Die Synchronisierung wird auf verschiedene
Weise geregelt. Wohl die üblichste Einrichtung besteht aus einer Reihe von Kontakten
oder Schaltern, die nacheinander zum Auslösen der Schlagvorrichtung des Schlagoszillators
geschaltet werden, der vorher gegen die Wirkung einer Feder angehoben wurde. Gewöhnlich
wird der elel@trische Strom' des Solenoids zum Antreiben des Hammers so weit geschwächt,
daß der Hammer so lange gehalten wird, bis das Anzeigeglied bei vollständig. unterbrochenem
Strom und ausgelöstem Hammer die Nullstellung erreicht, nachdem die Schlageinrichtung
in die Arbeitsstellung gebracht ist.
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Es ist zu beachten, daß verschiedene Korrekturen ausgeführt werden
müssen, und zwar nicht nur für den Tiefgang des Schiffes, der natürlich unabhängig
von der Arbeitsweise der Schlageinrichtung ist. Es sind auch Korrekturen für die
Zeit nötig, die der Hammer braucht, um aus der ausgelösten Stellung bis zur Membran
zu gehen, und für das Nachschleppen des elektrischen Stromes zum Auslösen der Schlageinrichtung.
Diese Korrekturen sind nach der Anmeldung in bestimmter Weise vorgesehen und sind
sehr zuverlässig, während bei den älteren Einrichtungen die Schwierigkeit bestand,
den genauen Augenblick festzulegen, in dem das Schallsignal erzeugt wurde.
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Der Erfindungsgegenstand ist eine Abänderung der bekannten Einrichtung,
wie sie vorher beschrieben ist. Er ist insbesondere für Fahrzeuge geeignet, bei
denen der zur Betätigung der Loteinrichtung verfügbare Druck
oder
die Spannung niedrig ist. Bei kleineren Fahrzeugen, insbesondere bei Schleppnetzfischerfahrzeugen
und kleinen hölzernen Fahrzeugen, ist es. üblich, -für das Schiffsstromnetz eine
Akkumulatorenbatterie zu gebrauchen, die gegebenenfalls durch einen kleinen Ladegenerator
geladen wird. Bei Einrichtungen mit niedriger Spannung von z. B. 3 2 Volt ist es
sehr schwierig, einen Schlaghammer vorzusehen, der eine genügend starke Schallschwingung
erzeugt, um große Tiefen messen zu können, die von solchen kleinen Fahrzeugen beim
Fischen gemessen werden müssen. Dies gilt besonders für Schleppnetzfischdampfer
beim Fischen, bei denen es oft wünschenswert ist, eine Einrichtung vorzusehen, die
selbsttätig Tiefen von etwa 700 m mißt. In diesem Fall ist es besonders wünschenswert,
eine starke Kraftquelle vorzusehen, aber bei der an Bord der Schiffe vorhandenen
Spannung würde dies praktisch unmöglich sein oder würde wenigstens einen Schlaghammer
oder -oszillator von bedeutender Größe und Raumbedarf erfordern.
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Um einen starken Hammeroszillator zu erhalten, würde nicht nur das
Solenoid des Schlagoszillators sehr groß sein müssen, sonclern von dieser Einrichtung
würde auch so viel Strom verbraucht werden, daß andere von den Batterien angetriebene
Einrichtungen ernstlich gestört oder die Batterien sehr schnell erschöpft werden
würden.
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Nach der Erfindung wird der Schlaghaminer mechanisch durch eine Kurbel
in Arbeitsstellung gebracht, die über ein Untersetzungsgetriebe mittels eines vom
Schiffsnetz gespeisten Elektromotors angetrieben wird. Der Älotor ist ein Niederspannungsmotor
und besitzt eine derartige Leistung, daß kein starker Strom von ihm bei der Arbeit
verbraucht wird. Mittels des Untersetzungsgetriebes wird der Schlaghammer langsam
in Arbeitsstellung gebracht.-Ein Merkmal dieser Einrichtung besteht darin, daß der
Oszillator nicht einen Schall erzeugen kann, bis die Anzeigevorrichtung mit ihm
genau synchronisiert ist. Dieses Merkmal wird teilweise durch eine Reihe von Schaltern
und Kurvenscheiben erzielt, von denen ein Teil auf den das Anzeigeglied antreibenden
Motor und ein anderer Teil auf den den Schlagoszillator in Arbeitsstellung bringenden
Motor einwirkt. Ferner dient dazu eine nachgiebige Kupplung des Hubelementes des
Schlagoszillators selbst.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise
dargestellt; es zeigen Fig. i schematisch die Sendeeinrichtung und die Einrichtung
zum Synchronisieren mit dem Anzeigeglied, Fig.2 schaubildlich die Arbeitsweise des
Schlaghammers und die Steuernocken zum Steuern des Motors und der Auslösung der
Schlageinrichtung, Fig. 3 einen senkrechten Mittellängsschnitt durch den Schlagoszillator
oder -hammer, Fig. 4 eine Vorderansicht des Anzeigegliedes bei teilweise abgebrochenem
Deckel, Fig. 5 eine Teildraufsicht der Anzeigeeinrichtung und Fig.6 einen Schnitt
der Anzeigeeinrichtung nach Fig. 4.
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Fig. i zeigt schematisch das Schaltungsschema. Der Schall wird durch
eine Schlaghammereinrichtung 40 mittels Schwingungen einer Membran 5 erzeugt. Er
wird von einem Empfänger 66 aufgenommen, der die Anzeigeeinrichtung 64 über eine
Leitung 65 betätigt. Ein Verstärker 76 üblicher Art kann verwendet werden. Die Schlagoszillator-
oder -hainmereinrichtung 40 wird elektrisch mittels eines Elektromagneten 24 und
eines Solenoidkernes oder -polstückes 25 gesteuert, das innerhalb des Elektromagneten
oder Solenoides a4 arbeitet. Der Sender 40 wird mechanisch mittels eines Motors
49 betätigt, der eine Kurbel 44 über ein Untersetzungsgetriebe 5o antreibt. Die
Kurbel 44 dient zum Aufwinden eines Seiles 43, das über eine Feder 42 mit einem
Seil 41 verbunden ist und durch das an dem Seil 41 befestigte Polstück 25 arbeitet.
Der zunächst unmagnetisierte Kern 25 bewegt sich abwärts, bis mit einem Hammer 15
Berührung erfolgt. Im Augenblick der Berührung hält das Polstück 25, da die Solenoidspule
24 durch Schließen von Kontakten 48 oder 59 erregt ist, den Hammer 15
fest,
und beim folgenden Anheben des Kerns wird der Hammer gegen die Spannung einer Feder
16 zurückgezogen. Der Hammer i5 wird also bei Drehung der Kurbel 44 angehoben, bis
das Polstück 25 in den oberen Teil des Oszillatorgehäuses gelangt, worauf die Feder
42 etwas gestreckt wird, bis die Kurbel .44 ihre obereTotpunktlage erreicht. In
diesem Augenblick gestattet eine Kurvenscheibe 46, die auf derselben Welle wie die
Kurbel 44 sitzt, daß ein Schaltglied 47 geöffnet wird, da ein Vorsprung 77 in eine
Ausnehmung 78 der Kurvenscheibe 46 eintritt. Dadurch wird der Motorstromkreis geöffnet,
und die Kurbel wird in ihrer oberen Totpunktlage angehalten.
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Die Kurvenscheibe 46 und das Schaltglied 47 können so eingestellt
werden, daß der Motorstromkreis kurz vor dem Erreichen der oberen Totpunktlage der
Kurbel 44 geöffnet wird. Infolgedessen wird die Kurbel beim Motorstillstand . über
diese Stellung nicht hinausgehen. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Schaltgliedes
47 wird auch ein Schaltglied 48 geöffnet. Das Schaltglied 48 hat leitende
Verbindung
mit dem Schiffsnetz 55, und zwar mittels der Leiter 67 und 56. Es steuert den zur
Spule 24 über einen Leiter 53 und Rückleiter 54 fließenden Strom. Wird das Schaltglied
48 geöffnet, so würde die Spule 24 stromlos werden; aber sie ist mit dem Schaltglied
59 parallel geschaltet mittels Leiter 56 57. Wenn also die beiden Schaltglieder
59 und 48 nicht geöffnet sind, wird die Spule 24 erregt bleiben. Das Schaltglied
59 wird durch einen Nocken 61 geschaltet, der durch einen Motor 63 gesteuert wird,
wie im einzelnen in den Fig: q. und 6 dargestellt.
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Der Motor 63 treibt eine Scheibe 8o an, auf der ein Anzeigeglied 64
an einer Welle 7o befestigt ist. Der Motor 63 dreht auch Nocken 62 und 61 zum Steuern
von Schaltgliedern 6o und 59. Wenn ein Vorsprung 8i des Schaltgliedes 59 in eine
Ausnehmung 82 des Nockens 61 eintritt, so wird das Schaltglied 59 geöffnet, und
dadurch wird, vorausgesetzt, daß das Schaltglied 48 offen ist, der Hammer 15 des
Senders 40 ausgelöst, und ein Schall wird erzeugt, wenn der Hammer 15 auf die Membran
5 aufschlägt.
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Das Öffnen des Kontaktes 59 ist zeitlich abhängig vom Anzeigeglied
64 und der Skala 68, so daß im richtigen Augenblick der Umdrehung des Anzeigegliedes
eine Tiefenanzeige erfolgt, damit ein unmittelbares Anzeigen auf der Skala erfolgt,
wenn das Echo auf den Empfänger 66 auftrifft. Der Nocken 62 dreht sich bedeutend
schneller als der Nokken 46, und daraus kann man den Augenblick der Schallwellenerzeugung
viel genauer regulieren und synchronisieren.
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Das Schaltglied 6o liegt parallel zum Schaltglied 47 und ist immer
geöffnet, wenn es nicht der Vorsprung 83 des Nockens 62 für einen Augenblick schließt.
Das Schaltglied 6o wird ummittelbar nach dem Öffnen des Schaltgliedes 59 geschlossen.
Dadurch wird der Motor 49 für einen Augenblick unter Strom gesetzt, weil der Motorstromkreis
mittels des Leiters 67, eines Leiters 84, Leiter 58 und 51 und Rückleitung 52 geschlossen
wird. Nachdem der Vorsprung 83 über die Schließstellung des Schaltgliedes 6o hinausgegangen
ist, hat der iLTocken 46 bereits eine volle Umdrehung ausgeführt, so daß das Schaltglied
47 geschlossen wird. Der Motor läuft also weiter, dreht die Kurbel 44 und windet
das Polstück 25 wieder hoch. Der Hammer 15 wird durch -das Polstück 25 festgehalten,
sobald der Nocken 46 sich bewegt, weil in diesem Augenblick das Schaltglied 48 geschlossen
wird. -Bei- der vor-beschriebenen Einrichtung ist es praktisch unmöglich, daß der
Hammer 15 einen falschen Impuls gibt, dies besonders aus dem Grunde, weil der Hammer
i S nicht eher ausgelöst werden kann, als bis er die höchste Stelle im Sender. .erreicht
hat. Die Schaltglieder 47 und 48 werden, wie zu beachten ist, erst geöffnet, wenn--der
Hammer 15 in der gehobenen Lage zum Stillstand gekommen ist. Selbst nach dem Öffnen
des Schaltgliedes q.8 wird ein Schallimpuls -erst dann erzeugt werden, wenn das
Schaltglied 59 geöffnet wird, um den Stromkreis der Spule 24 zu unterbrechen.
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Mittels der vorbeschriebenen Einrichtung wird eine Synchronisierung
des Anzeigegliedes mit dem Augenblick der Aussendung des Schallimpulses ein für
allemal und zuverlässig 'hergestellt. Die Einrichtung ergibt ferner einen sehr starken
Schallimpuls, weil der Motor 49 eine sehr geringe Leistung besitzen kann, und weil
der erforderliche Kraftaufwand zum Überwinden des Widerstandes der Feder 16 dadurch
erhalten werden kann, daß das Untersetzungsgetriebe 5o in mechanischer Hinsicht
sehr vorteilhaft ist.
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Der Erfindungsgegenstand weist in Kombination zwei wichtige Merkmale
auf, nämlich eine starke Schallquelle und gleichzeitig Aufrechterhaltung völliger
Synchronisierung der. Schallerzeugung mit der Anzeigeeinrichtung.
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In Fig.2 ist schaubildlich und teilweise etwas schematisch, insbesondere
bezüglich der Schaltglieder 47 und 48, der Antrieb des Senders 4o durch den Motor
49 dargestellt. Der Motor 49 kann das Untersetzungsgetriebe 50 mittels einer
nachgiebigen Verbindung 45 antreiben, und die Kurbel 44 und der Nocken .I6 können
auf dem langsam laufenden Wellenende des Untersetzungsgetriebes sitzen.
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In Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Sender dargestellt. Der Sender
kann fast auf jedem Fahrzeug aufgestellt werden, aber insbesondere ist er für hölzerne
Schiffe geeignet, bei denen die Schiffswand selbst nicht als Schallquelle oder als
Mittel zur Übertragung der Schallenergie auf das Wasser dienen kann. In diesem Fall
wird ein Gehäuse 8 des Senders durch ein -ziemlich kleines Loch in der hölzernen
Seitenwand i des Schiffes hindurchgeführt. Auf der Außenseite des Schiffes wird
eine große Platte :2 angebracht, die mit dem Gehäuse 8 mittels -Schraubbolzen 7,
7 verbunden wird. Ein Dichtungsring 86 kann in einer Nut zwischen dem Gehäuse 8
und der Platte 2 vorgesehen sein, um Wasserdichtheit herzustellen. An der Platte
2 ist die Membran 5 angebracht, die mit einem starken auf der Rückseite liegenden
Randteil 3 ein Stück bildet. Die Membran 5 kann an der Platte 2 mittels Bolzen 6,
6 befestigt werden, die am Rand der Membran 5 mit Abstand angeordnet sind. Die Membran
5 besitzt eine nach
innen zeigende Verstärkung, die dem Hammerkopf
13 des Hammers 15 gegenüberliegt. Der Hammer 15 besitzt einen Bund 14 neben dem
Kopf 13 von derartiger Größe, daß er als Führung für den Hammer 15 im Rohr i i dient.
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Ein Zapfen 87 geht durch den Bund 14 und ist in einem Schlitz 12 des
Rohres i i geführt. Er dient ferner dazu, den Hammer in der gleichen Stellung zu
halten. Die unteren Windungen 18 der Feder 16 liegen in Nuten einer Schulter 17
des Hammers derart, daß die Feder fest in den Nuten liegt. Etwa in halber Höhe des
Gehäuses ist ein nach innen zeigender Flansch 1o vorgesehen, in den ein Bolzen 9
eingesetzt ist, an dem die ganze Inneneinrichtung des Senders befestigt ist. Auf
dem Flansch 1o liegt eine Schulter 19 des Rohres i i auf. Auf dieser liegt ein Flansch
23 eines Teiles 2o, der den unteren Teil des magnetischen Teiles des Solenoides
abschließt, wie nunmehr beschrieben wird. Der Teil 2o ist in ähnlicher. Weise mit
Einschnitten oder :guten versehen wie die Schulter 17 und nimmt die obere Windung
21 der Feder 16 auf. Der Hammer 15 reicht in seiner -Normalstellung etwas über den
unteren Teil 2o der Magnetspule hinaus und etwas in den Luftraum des Kernes der
Spule 24 hinein. Eine Hülse 37 mit einem Oberteil 27, der. auch einen oberen Anschlag
88 für das Polstück 25 bildet, schließt den magnetischen Teil um die Spule 24 ab.
Die Hülse 37 und der untere magnetische Teil23 sowie der Flansch 19 des Rohres werden
durch Schraubbolzen 2z, wie in Fig. 3 dargestellt, zusammengehalten. Innerhalb des
Kernes der Spule 24 wird das Polstück 25 auf und nieder mittels eines an ihm befestigten
Seiles 35 bewegt. Das untere Ende des Polstückes 25 kann ein Kissen 26 zum Dämpfen
des Geräusches besitzen, das entsteht, wenn der Hammer 15 und der Teil 25 beim Erregen
der Spule 24 sich gegenseitig anziehen. Um zu verhindern, daß der Hammer 15 am Polstück
25 haftet, kann ein nicht magnetisches Zwischenstück vorgesehen sein.
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Der obere Teil des Gehäuses 29 besitzt einen Flansch 3o, durch den
mittels Bolzen 31 eine wasserdichte Verbindung mit der unteren Hälfte des Gehäuses
hergestellt wird. Das Gehäuse 8 kann bei 89 Gewinde besitzen, und ein Ring 28 kann
daraufgeschraubt sein. Mit diesem Ring kann der Flansch 3o durch Schrauben verbunden
sein. Eine Stopfbüchse 32 ist am oberen Teil des Gehäuses für das elektrische Kabel
33 vorgesehen. Das Seil 35 kann eine lange Hülse 36 besitzen, die in ein
oberes Loch des Gehäuses eingekeilt ist, und in dieser Hülse 36 kann sich das Seil
35 bewegen. In den Fig. 4, 5 und 6 ist die Anzeigeeinrichtung dargestellt. Aus diesen
Figuren ist es ersichtlich, daß das Anzeigeglied 64 dauernd um die Skala umläuft
und betätigt wird, um ein Licht im Augenblick des Empfanges von Schallwellen zu
erzeugen. Die Skala kann kreisförmig sein, wie bei 68 angedeutet. Wie vorher bei
der Arbeitsweise der Einrichtung angegeben, betätigt der Motor 63 die Schaltglieder
59 und 6o in Abhängigkeit vom Anzeigegliede 64 und der Skala 68. ' Ein Geschwindigkeitsregler
9o ist vorgesehen, um eine bestimmte Motordrehzahl entsprechend der Skaleneinteilung
vorzusehen. Ein Potentiometer 73 kann vorgesehen sein, um den Mikrophonstrom des
Empfängers 66 zu steuern. Mit 72 ist ein Schalter bezeichnet, damit die bedienende
Person auf ein Ersatzmikrophon umschalten kann. Die N okken 62 und 61 werden durch
ein Schneckengetriebe 69 betätigt, das eine Welle 7o des Anzeigegliedes antreibt.
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Die Gestalt des Anzeigegliedes und des Empfängers können im Rahmen
der Erfindung Abänderungen erfahren, und ebenso können auch andere als in der Beschreibung
erwähnte Typen verwendet werden.