DE589368C - - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
6. DEZEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M589368 KLASSE 74 d GRl(PPE 6 κ

G 79867 VIII al74 d Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 23. November

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Echoloteinrichtung mit selbsttätiger Meßschallsendung für Luftfahrzeuge

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Juni 1931 ab

Die Echoloteinrichtungen mit vollkommen selbsttätiger Meßschallsendung lassen sich im wesentlichen in zwei Arten unterscheiden. Bei der einen werden die einzelnen Meßschallimpulse in konstanten Zeitabständen ausgesendet. Der zeitliche Abstand zwischen der Aussendung zweier Meßschallimpulse ist dabei größer gewählt als die Laufzeit, die ein Meßschallimpuls von der Aussendung bis zur Rückkehr zur Echolotempfangseinrichtung bei den größten zu erwartenden Tiefen bzw. Höhen benötigt.

Die zweite Art der bekannten Echoloteinrichtungen beruht auf dem Gedanken, die Messung der Schallweglänge auf eine Frequenzmessung zurückzuführen, so daß ein üblicher Frequenzmesser als Anzeigegerät verwendet werden kann. Demgemäß wird bei dieser Einrichtung die Zahl der je Zeiteinheit ausgesendeten Meßschallimpulse mit abnehmender Höhe oder Tiefe vergrößert und mit Hilfe eines Frequenzmessers aus der Frequenz der Meßschallimpulse, d. h. aus der Zahl der je Zeiteinheit gesendeten Impulse, die Schallweglänge bestimmt.

Der Gegenstand der Erfindung ist eine Echoloteinrichtung, für die erfmdungsgemäß die Kombination der folgenden, je für sich m anderer Verbindung bekannten Merkmale wesentlich ist, nämlich daß einerseits der Meßschallsender derart selbsttätig gesteuert wird, daß — mindestens innerhalb eines bestimmten Bereiches — die Zahl der je Zeiteinheit ausgesendeten Meßschallimpulse mit abnehmender Höhe oder Tiefe selbsttätig zunimmt, und daß andererseits die jeweilige Höhe oder Tiefe aus der Laufzeit der einzelnen Meßschallimpulse bestimmt wird.

Die Vorzüge der neuen Echoloteinrichtuiig beruhen in der außerordentlichen Erhöhung der Meßgenauigkeit und der damit verbundenen Erhöhung der Fahrsicherheit bzw. der Sicherheit beim Landen; denn da im Gegensatz zu der erstgenannten Art der obenerwähnten bekannten Echoloteinrichtungen die Echolotungen (mindestens innerhalb eines bestimmten Bereiches) in um so kürzeren Zeitabständen aufeinanderfolgen, je geringer der Abstand von der schallreflektierenden Fläche ist, so wird das Anzeigegerät bei abnehmendem Abstand in immer kürzeren Zeitabständen auf den neuen Wert eingestellt und folgt daher in seiner Einstellung bei geringen Tiefen oder Höhen fast augenblicklich den jeweiligen Tiefen- oder Höhenänderungen. Das gilt auch gegenüber der zweiten Art der obenerwähnten Echoloteinrichtungen, denn da bei diesen die Echolotung nach der Fre-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

DipL-Ing. Helmut Rehm in Berlin-Charlottenburg, Dipl.-Ing. Hans Schuchmann in Berlin-Schmargendorf und Dipl.-Ing. Fritz Fischer in Berlin-Charlottenburg.

quenzmethode vor sich geht, indem ζ. Β. der rückkehrende Schall jeweils einen neuen Schallimpuls auslöst und die gesuchte Höhe oder Tiefe aus der Häufigkeit der Schallimpulse bestimmt wird, so benötigt man jeweils eine Mehrheit von Perioden, um die jeweilige Häufigkeit oder mit anderen Worten die jeweilige Frequenz der Meßschallimpulse feststellen zu können. Diese Methode erfordert also gegenüber der neuen Echoloteinrichtungen zur Ermittlung des jeweiligen Meßwertes das Mehrfache an Zeit. Außerdem lassen sich mit ihr nur Mittelwerte bestimmen, während bei der neuen Echoloteinrichtung die Bestimmung der jeweiligen Höhe oder Tiefe nur von der Laufzeit eines einzigen Impulses abhängig ist, also in der kürzestmöglichen Zeit vor sich geht und nahezu Augenblickswerte ergibt. Es ist mithin durch die für die Erfindung wesentliche Kombination der beiden obengenannten Merkmale erreicht, daß die Anzeige in geringstmöglichen Zeitabständen den wahren Werten folgt.

Als Anzeigevorrichtung wird vorzugsweise eine im Prinzip anderweitig bekannte Einrichtung benutzt, deren Angaben von der jeweiligen Änderung des Ladezustandes eines während der zu messenden Zeitspanne jeweils aufgeladenen oder entladenen Kondensators abgeleitet sind. Von dieser Meßeinrichtung kann in der Weise Gebrauch gemacht werden, daß für die Dauer der Laufzeit eines Meßschallimpulses der Kondensator über einen Widerstand an Spannung gelegt oder ein zuvor aufgeladener Kondensator über einen Widerstand entladen und die innerhalb dieser Dauer am Kondensator auftretende Spannungs- oder Ladungsänderung mittels eines Elektrometers, 2.. B. eines Fadenelektrometers, oder eines Röhrenvoltmeters bestimmt und als Maß für die zu ermittelnde Höhe oder Tiefe benutzt wird. Bei Verwendung einer derartigen Meßeinrichtung innerhalb der neuen Echoloteinrichtung ist es zweckmäßig, gemäß weiterer Erfindung¹ zwei Kondensatoren zu benutzen und während der Laufzeit eines Meßschallimpulses den einen Kondensator über einen Widerstand aus einer Stromquelle stets gleicher Spannung aufzuladen, wobei das Meßgerät an dem zweiten Kondensator liegt, und während der Laufzeit des nächsten Meßschallimpulses das Meßgerät an den ersten Kondensator zu legen und den zweiten, zuvor entladenen Kondensator über einen Widerstand aus der Stromquelle konstanter Spannung aufzuladen usf. Die Verwendung zweier Kondensatoren in der beschriebenen Art hat den Vorteil, daß das Anzeigegerät während der Laufzeit eines Impulses an demjenigen Kondensator liegenbleiben kann, der während der Laufzeit des vorhergehenden Impulses aufgeladen wurde. Das Meßgerät zeigt dann laufend, praktisch ohne Unterbrechung den jeweiligen Wert an.

Fig. ι veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. In der Darstellung der Fig. 1 sind als Bezugszeichen für die Kontakte der allgemein mit großen Buchstaben bezeichneten Relais die entsprechenden kleinen Buchstäben verwendet. Soweit ein Relais mehrere Kontakte besitzt, sind an die kleinen Buchstaben Indizes angefügt. Weiterhin ist durch zusätzliche Indizes a, r, zu angegeben, ob es sich bei dem betreffenden Kontakt um einen Arbeits-, Ruhe- oder Wechselkontakt handelt. So bedeutet z. B. b_lw einen Wechselkontakt des Relais B.

K₁ und K₂ sind die beiden Kondensatoren, die wechselweise für die Dauer der Laufzeiten aufeinanderfolgender Meßschallimpulse über einen Widerstand R₁ bzw. R₂ aus einer Gleichstromquelle stets gleicher Spannung aufgeladen werden. Die bei Empfang des Echos an dem Kondensator K₁ bzw. an dem Kondensator /C₂ jeweils erreichte Ladung gibt somit ein Mai3 für die Laufzeit des betreffenden Meßschallimpulses und damit für die zu messende Höhe oder Tiefe. M ist ein elektrostatisches Meßgerät, z. B. Elektrometer oder Röhrenvoltmeter, welches bei Empfang eines Echos an den zuvor aufgeladenen Kondensator gelegt wird und an diesem bis zum Empfang des nächsten Echos liegenbleibt. Die Umschaltung des Meßgerätes M von dem einen auf den anderen Kondensator erfolgt über einen Wechselkontakt b_lw.

Die Umschaltung der Kondensatoren Jv₁ und K₂ bezüglich der Gleichstromquelle Q₁ erfolgt über einen Wechselkontakt a_Zw. Vor jeder Aufladung wird der einzelne Kondensator K₁ bzw. K₂ über die Kontakte c_la und a_la bzw. b_ia und d_la kurzgeschlossen und dadurch entladen. Die gleichzeitig mit der Aussendung eines Meßschallimpulses verbundene Anschaltung des Kondensators K₁ bzw. K₂ an die Gleichstromquelle Q₁ erfolgt über die Kontaktlamelle t des neutral eingestellten Relais T, das zwei Wicklungen T₁ und T₂ besitzt, und dessen Kontaktlamelle die eine oder die no andere Stellung einnimmt, je nachdem ob die eine oder andere Erregerwicklung zuletzt eingeschaltet war. Die Wicklung T₁ ist über einen Verstärker V und eine Siebkette, die mit dem Verstärker verbunden sein kann, an die aus einer Mikrophonanordnung bestehende Schallempfangseinrichtung P angeschlossen. Die zweite Wicklung T₂ des Relais T liegt mit ihrer einen Klemme unmittelbar an dem positiven Pol der Stromquelle Q₂ und mit ihrer anderen Klemme über einen Kontakt S₁ an dem negativen Pol der Stromquelle Q₂.

Der Kontakt S₁ wird in Abhängigkeit von der Schallsendeeinrichtung 6" mechanisch gesteuert. Diese kann, wie dargestellt, eine Sirene sein, die eine mittels eines Elektromotors ο. dgl. mit konstanter Geschwindigkeit angetriebene Lochscheibe und eine der Scheibe zugeordnete Düse enthält, mittels der über einen Kanal S₁ Luft zugeführt oder abgesaugt wird. In dem Kanal S₁ befindet sich

ίο ein Ventil, das über eine Steuerstange S₂ lediglich zur Aussendung eines Meßschallimpulses geöffnet wird, im übrigen aber gesperrt ist. Der obenerwähnte Kontakt S₁ ist mit der Steuerstange S₂ oder mit dem mit dieser gekuppelten Ventilteil derart mechanisch gekuppelt, daß er bei Öffnung des Ventils, also während der Aussendung eines Meßschallimpulses, geschlossen, im übrigen aber unterbrochen ist. In gleicher Weise wird über die Steuerstange S₂ ein zweiter Kontakt ^₂ gesteuert, über den jeweils während der Aussendung eines Meßschallimpulses die Empfangseinrichtung P kurzgeschlossen wird, so daß die bei der Schallaussendung unmittelbar auf die Empfangseinrichtung P treffenden Schallwellen unschädlich gemacht werden und nicht zur Auslösung der Einrichtung führen können. Die Steuerung der Antriebsstange S₂ erfolgt über einen drehbar gelager- ten Doppelhebel -S₃, den eine Feder Λ"₄ in der dargestellten Ruhestellung zu halten sucht und der bei Erregung des Elektromagneten U, dessen Anker mit dem einen Ende des Hebels S₃ gekuppelt ist, gedreht wird und hierbei durch Öffnung des Ventils über die Stange S₂ zur Aussendung eines Meßschallimpulses führt. Die Erregerwicklung des Elektromagneten U liegt mit ihrer einen Klemme unmittelbar an dem negativen Pol der Stromquelle Q₂ und ist mit ihrer anderen Klemme über die Kontakte o_la, f_2r und g_la an den positiven Pol der genannten Stromquelle angeschlossen. Die Steuerung der im Stromkreis des Elektromagneten U liegenden Kontakte erfolgt über eine unten noch näher beschriebene Prüfeinrichtung, mittels der nachgeprüft wird, ob die Zeitlänge des empfangenen Schalls der Zeitlänge des zuvor ausgesandten Meßschallimpulses entspricht. Nur wenn diese in sehr kurzer Zeit erfolgende Prüfung die Übereinstimmung der Zeitlängen des ausgesandten Meßschallimpulses und des empfangenen Schalles ergibt, wird der Stromkreis über den Elektromagneten U geschlossen und ein neuer Meßschallimpuls ausgesandt. Wie ersichtlich, führt diese Prüfung zu einer erhöhten Sicherheit und verhütet, daß ein zufällig auftretendes Fremdgeräusch, obwohl dessen Frequenz der des Meßschalters entspricht, zu einer Auslösung der Einrichtung führt.

Die bisher beschriebene Einrichtung arbeitet in folgender zeitlicher Reihenfolge: Nach Aussendung eines Meßschallimpulses möge die Einrichtung die in der Zeichnung dargestellte Schaltstellung einnehmen. Es wurde also gleichzeitig mit der Schallaussendung der zuvor vollkommen entladene Kontakt Tv₁ über den Widerstand R₁ an die Stromquelle Q₁, die stets gleiche Spannung besitzt, angeschlossen. Bei Empfang des Echos wird die Erregerwicklung T₁ des Relais T erregt; dieses schaltet um und unterbricht dadurch die Aufladung des Kondensators K₁. Gleichzeitig werden die Wechselkontakte a_2wundb_Uv umgelegt; durch den letzteren wird das Meßgerät M an den Kondensator K₂ gelegt. Das Meßgerät zeigt daraufhin den neuen Wert an. Verbunden mit diesen Vorgängen ist eine Schließung der Kontakte b_la und d_la, wodurch der Kondensator A'₂ kurzgeschlossen und entladen wird. Inzwischen erfolgt eine Prüfung des empfangenen Schalles auf die richtige Zeitlänge und, sofern die Zeitlänge richtig gefunden wurde, wird ein neuer Meßschallimpuls ausgesendet. Da hierbei der Kontakt S₁ geschlossen und dadurch die Wicklung T₂ erregt wird, wird der Anker t dieses Relais wieder umgelegt und dadurch der Kondensator K₂ über den Widerstand R₂ und den Wechselkontakt a_2w an die Stromquelle Q₁ angeschlossen, während gleichzeitig der über die Kontakte b_la und d_la verlaufende Kurzschlußkreis des Kondensators K₂ unterbrochen wird.

Bei Einlaufen eines Echos wird wiederum durch Umlegen des Ankers t des Relais T die Aufladung des Kondensators K₂ unterbrochen und durch Umlegung der Wechselkontakte a_2w und b_lw der nächste Vorgang vorbereitet bzw. durch den letztgenannten Kontakt das Meßgerät M an den Kondensator K₂ gelegt und der Kondensator K₁ über die Kontakte c_la und a_u kurzgeschlossen und entladen. Das Weitere folgt wie oben.

Die beschriebene Zeitfolge der verschiedenen Vorgänge kann in an sich beliebiger Weise herbeigeführt werden, z. B. durch Verwendung eines Vielfachschalters mit umlaufender Schaltachse o. dgl. Statt dessen kann aber auch eine Relaisschaltung verwendet werden. Hiervon ist bei dem Ausführungsbeispiel Gebrauch gemacht. Dem Meßgerät M und den Kondensatoren /C₁ und K₂ sind die Relais A, B, C und D zugeordnet. Nimmt die Einrichtung nach Aussendung eines Meßschallimpulses die in der Zeichnung veranschaulichte Schaltstellung ein, so sind die Relais B, C und D aberregt, während das Relais A über die Kontakte d_2n α_Άα und b,_r erregt ist. Trifft nun das Echo ein, so wird durch die damit verbundene Umschaltung des

Relais T das Relais D über die Kontakte a_ia und c_2r an Spannung gelegt und erregt und dadurch das Relais A über den Kontakt d_2r abgeschaltet und das Relais B über den Kontakt d_ha erregt. Die Ausschaltung des Relais A hat eine Umlegung des Wechselkontaktes ö_2u, zur Folge, wodurch die bei Aussendung des nächsten Meßschallimpulses erfolgende Aufladung des Kondensators K₂ vorbereitet wird. Die Erregung des Relais B führt zu einer Umlegung des Wechselkontaktes b_lw, wodurch das Meßgerät M an den Kondensator K₁ gelegt wird. Gleichzeitig wurden auch die Kontakte b_la und d_la ge-

^J5 schlossen, wodurch der Kondensator K₂ entladen wird. Bei Aussendung des nächsten Meßschallimpulses wird der Anker t des Relais T wieder in die dargestellte Lage gebracht. Hierdurch wird der Stromkreis des Relais D unterbrochen. Dieses fällt ab und öffnet über den Kontakt d_la den Kurzschlußkreis des Kondensators K₂. Es beginnt nunmehr die bis zum Eintreffen des nächsten Echos erfolgende Aufladung des Konden-

^Z5 sators K₂. Während dieser Zeit liegt, wie oben schon erwähnt, das Meßgerät M an dem Kondensator K₁, und weiterhin ist das Relais B über die Kontakte c_Sn b_4a und a_5r erregt, während die Relais A, C und D aberregt sind. Trifft nun ein Echo ein, so wird durch Umlegung des Relais T das Relais C über die Kontakte fr_Sfl und d_är erregt. Dieses legt über den Kontakt c_4a das Relais A an Spannung und bringt durch Öffnung des Kontaktes c_Sr das Relais B zum Abfallen. Hiermit verbunden ist eine Umschaltung der Wechselkontakte O_2n, und b_lw, wodurch das Meßgerät M an den während der Laufzeit des zuletzt ausgesendeten Meßschallimpulses aufgeladenen Kondensator K₂ gelegt und die Aufladung des Kondensators K₁ für die nächste Meßperiode vorbereitet wird. Des weiteren ist über die Kontakte a_la und c_la der Kondensator K₁ kurzgeschlossen und wird dadurch entladen. Wird daraufhin nach erfolgter Prüfung der Länge des empfangenen Schalles auf seine Richtigkeit ein neuer Meßschallimpuls ausgesendet, so erfolgt wieder eine Umlegung des Relais T in die dargestellte Stellung. Das Relais C fällt wieder ab und öffnet über den Kontakt c_la den Kurzschlußkreis des Kondensators K₁, so daß dessen Aufladung beginnt. Das Relais A bleibt über die Kontakte d_Sr, a_Sa und b«_r erregt. Bei Eintreffen eines Echos wiederholen sich die Vorgänge in der beschriebenen Reihenfolge. Die Prüfung des eintreffenden Schalles erfolgt in folgender Weise: Parallel zu der Wicklung T₁ des Relais T liegt die Erregerwicklung eines Relais R, das eine Kontaktlamelle mit zwei Gegenkontakten r_r und r_a besitzt. In spannungslosem Zustand des Relais R liegt dessen Kontaktlamelle gegen den Kontakt r_r an und schließt dadurch einen Stromkreis über das verzögerte Relais G. Dieses Relais ist daher während der Laufzeit eines Schallimpulses jeweils erregt. Des weiteren ist das Relais N über den Ruhekontakt h_r des Relais H während der Laufzeit eines Meßschalles ebenfalls erregt. Das Relais N ist verzögert, aber weniger stark als das Relais G. Die Relais sind so gewählt, daß die Verzögerungszeit des Relais G etwas größer als die Zeitlänge der einzelnen stets gleich langen Meßschallimpulse und die Verzögerungszeit des Relais N etwas kürzer als die Zeitlänge der einzelnen Meßschallimpulse ist. Bei Eintreffen eines Schalles geht das Relais R für die Dauer des Schalles in Arbeit, öffnet den Kontakt r_r und schließt über den Kontakt r_a den Erregerkreis des Relais H. Dieses zieht an und öffnet über seinen Kontakt h_r den Erregerkreis des Relais N. Es werden also mit Beginn des Empfanges eines Schalles fast gleichzeitig die Erregerkreise der Relais G und N unterbrochen. Diese Relais steuern über die Kontakte g_2a und n_r das Relais O, welches wiederum über einen Kontakt o_la den Kreis des Auslösemagneten U der Schallsendeeinrichtung steuert. In diesem Kreis liegt, wie schon oben erwähnt, weiterhin ein Kontakt g_la des Relais G. Damit ein Einschalten des Elektromagneten U erfolgt, müssen notwendigerweise die Kontakte g_la und o_la geschlossen sein, außerdem auch noch der Kontakt f_2r, dessen Steuerung noch zu beschreiben ist. Ist die Zeitlänge eines aufgenommenen Schalles kurzer als die normale Zeitlänge der einzelnen Meßschallimpulse und damit kürzer als die Abfallzeit des Relais N, so kehrt die Lamelle des Relais R in die Ruhestellung zurück, bevor das Relais N abgefallen ist. Da gleichzeitig bei der Rückkehr des Relais R das Relais H abgeschaltet wird und dieses daher über seinen Ruhekontakt h den Erregerkreis des Relais N wieder schließt, so kommt dieses bei Empfang von Schallwellen, deren Dauer kürzer als die Zeitlänge der Meßschallimpulse ist, überhaupt nicht zum Abfallen und schließt infolgedessen auch nicht den Erregerkreis des Relais O, was wiederum zur Folge hat, daß der im Kreis des Auslösemagneten U liegende Kontakt o_la geöffnet bleibt. Trifft auf die Empfangseinrichtung ein Schall, dessen J₁^ Dauer länger als die der Mtßschallimpulse ist, so fällt das Relais N am Ende seiner Verzögerungszeit ab und schließt über den Kontakt n_r den Erregerkreis des Relais O, welches daraufhin den Kontakt o_la und weiterhin über seinen Kontakt o_2a und einen Kontakt e_la einen Selbsthaltekreis schließt. Am

Ende der Verzögerungszeit des Relais G öffnet dieses den Kontakt g. Es kann infolgedessen der Kreis des Auslösemagneten U ebenfalls nicht geschlossen werden.
Es sei nun angenommen, daß die Dauer eines aufgenommenen Schalles der normalen Dauer der Meßschallimpulse entspricht, also kürzer ist als die Verzögerungszeit des Relais G und langer ist als die des Relais A^r.

to In diesem Falle wird wieder mit Beginn des Eintreffens des Schalles das Relais R erregt und über dieses der Erregerkreis des Relais G unterbrochen und der des Relais H geschlossen, welches wiederum den Erregerkreis des Relais N unterbricht. Dieses fällt am Ende seiner Verzögerungszeit ab und schließt über den Kontakt n_r den Erregerkreis des Relais O, das daraufhin seinen Selbsthaltekreis und den Kontakt o_la im Kreise des Auslöseelektromagneten U schließt. Da die Dauer des eingetroffenen Echos noch vor dem Ende der Verzögerungszeit des Relais G abläuft und daher noch vor dem Abfallen des Relais G dessen Erregerkreis wieder geschlossen wird, so kommt das Relais G nicht zum Abfallen und hält daher auch den im Kreise des Auslösemagneten U liegenden Kontakt g_la geschlossen.

•Zur Auslösung der Meßschallsendeeinrichtung braucht nun nur noch der Kontakt f_2r des Relais F geschlossen zu werden. Die Steuerung dieses Relais erfolgt über das Relais E. Wie oben erwähnt, wird bei Eintreffen eines Schalles jeweils eines der Relais C und D erregt. Hierdurch wird gleichzeitig über den Kontakt c_5u bzw. über den Kontakt d_ea das Relais E erregt, welches daraufhin über seinen Ruhekontakt e_2r den Erregerkreis des Relais F unterbricht. Dieses

4.0 Relais besitzt Abfallverzögerung, die etwas größer gewählt ist als die des Relais G. ist also in der zuvor beschriebenen Weise die Dauer des aufgenommenen Schalles geprüft und für richtig befunden, so sind am Ende der Echodauer die Kontakte g_Ul und o_Ul im Kreise des Auslösemagneten U geschlossen. Beim kurzzeitig darauffolgenden Abfall des Relais F legt dieses über seinen Kontakt f_2r die Erregerwicklung des Auslösemagneten U an Spannung, woraufhin in der oben beschriebenen Weise ein neuer Meßschall impuls ausgesendet wird.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, hat die Aufnahme eines von einem Meßschal 1-impuls herrührenden Echos immer wieder die Aussendung eines neuen Meßschallimpulses zur Folge, und zwar fast unmittelbar, da die Prüfung des aufgenommenen Schallimpulses auf seine richtige Länge nur sehr kurze Zeit in Anspruch nimmt. Es folgen somit bei der neuen Einrichtung die Meßschallimpulse in größtmöglicher Häufigkeit aufeinander, und zwar steigt die Häufigkeit naturgemäß mit abnehmender Größe der zu ermittelnden Höhe oder Tiefe. Die hierdurch bedingten Vorteile sind in der Einleitung des näheren erörtert.

Die beschriebene, auch sonst mit Vorteil verwendbare Zeitlängenprüfeinrichtung ist bei der neuen Echoloteinrichtung insofern von besonderer Bedeutung, als durch die neue Einrichtung insbesondere die Meßgenauigkeit erhöht werden soll, und es ist hierzu notwendig, Fehlerquellen sorgfältig zu beseitigen.

Zur Inbetriebsetzung der Einrichtung dient ein Druckknopfschalter W₁, über den bei Betätigung zunächst das Relais C und dadurch die Relais A und E erregt werden. Die weitere Folge" der Vorgänge ergibt sich aus obiger Beschreibung.

Erfolgt durch Aufnahme eines nicht von einem Schallimpuls herrührenden Schalles ein Stillsetzen der Einrichtung, so ist diese zunächst durch Betätigung des Druckknopfschalters W₂ in die Ausgangsstellung zurückzuführen.

Um unabhängig von der Relaisschaltung Schallimpulse, z. B. zur Prüfung der Schallsendeeinrichtung, aussenden zu können, ist ein Druckknopfschalter W_z vorgesehen, der die Einschaltung des Auslösemagneten U von Hand ermöglicht.

Wenn in der Beschreibung und in den Patentansprüchen von zu bestimmenden Höhen oder Tiefen die Rede ist, so ist mit diesen Ausdrücken ganz allgemein der Abstand der Einrichtung, von der aus die Meßschallimpulse ausgesendet werden, gegenüber einem Hindernis zu verstehen, also auch z. B. bei der Fahrt von Flugzeugen durch Gebirge der seitliche Abstand von irgendwelchen benachbarten Gebirgswänden. Wenn derartige Verhältnisse vorliegen, ist es zweckmäßig, nach unten und nach den Seiten gerichtete Empfänger zu verwenden. Die Aussendung neuer Impulse wird hierbei vorteilhaft von dem Empfang aller Echos eines Meßschallimpulses abhängig gemacht.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Schallsendeeinrichtung in Abhängigkeit von der Echoempfangseinrichtung ge- steuert. Statt dessen könnte man selbstverständlich auch die Schallsendeeinrichtung in Abhängigkeit von der jeweiligen Anzeige des Meßgerätes steuern.

Die Häufigkeit der in der Zeiteinheit ausgesendeten Meßschallimpulse ist bei der beschriebenen Ausführungsform allgemein von der Größe der zu bestimmenden Höhe oder Fiefe abhängig. Für manchen Zweck kann es genügen und gegebenenfalls von besonderem Vorteil sein, die Häufigkeit der in der Zeiteinheit ausgesendeten Meßschallimpulse nur

innerhalb eines bestimmten Höhen- oder Tiefenbereiches von der Größe der Höhe oder Tiefe abhängig zu machen. So wird es z. B. bei Verwendung der Echoloteinrichtung bei Flugzeugen, Luftschiffen u. dgl. im allgemeinen genügen, wenn die Häufigkeit der Meßschallimpulse nur in niedrigen Höhen mit abnehmender Höhe zunimmt.

Wenn hier und in den Patentansprüchen

ίο davon die Rede ist, daß die Häufigkeit der Meßschallimpulse mit abnehmender Höhe oder Tiefe 'zunimmt, so ist das in weitestem Sinne zu verstehen, umfaßt also sowohl eine derartige Abhängigkeit, daß mit abnehmender Höhe oder Tiefe die Häufigkeit der Meßschallimpulse ständig zunimmt, als auch den Fall, daß die Häufigkeit der Meßschallimpulse jeweils nur zunimmt, nachdem sich die Höhe oder Tiefe um einen größeren oder geringeren

so Betrag verringert hat, beispielsweise um iom. Dieser letztere Fall kann praktisch von Bedeutung sein, wenn die Steuerung der Schallsendeeinrichtung in Abhängigkeit von der Anzeige des Meßgerätes erfolgt und zu diesem Zweck an dem Meßgerät Kontakte angebracht werden, die naturgemäß bei einfacher Ausbildung eine Änderung der Häufigkeit nur nach stufenweisen Änderungen der gemessenen Höhe oder Tiefe ermöglichen.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, das hinsichtlich seiner Wirkungsweise dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, bei dem jedoch die Umschaltung der Anzeigevorrichtung und die Steuerung der Schallsendeeinrichtung mittels einer Schaltwalze erfolgt. Eine Abwicklung dieser Schaltwalze ist in Fig. 3 dargestellt.

Die Schaltwalze 20 ist über eine Schrittkupplung 21 und ein geeignetes Getriebe mit einem ständig umlaufenden Motor gekuppelt. Zweckmäßig wird, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, die Schaltwalze 20 über die Schrittkupplung 21 mit dem gleichen Motor 22 gekuppelt, der auch zum Antrieb der Sirene 23 oder sonstigen Schallsendevorrichtung dient. Die Schrittkupplung 21, die man wohl auch als Start-Stop-Kupplung bezeichnet, besitzt ein in Fig. 2 schematisch angedeutetes Sperrad 2i_fl, das die Drehung des über die Schrittkupplung angekoppelten Teiles, also im vorliegenden Falle der Schaltwalze 20, verhindert, sofern die Sperrklinke 2i_b unter der Wirkung der an ihrem anderen Ende angreifenden Feder 21 _c in die Sperrscheibe eingreift.

An der Sperrscheibe 2i_a be'finden sich vier Sperrzähne, von denen je zwei einander diametral gegenüberliegen. Hierdurch sind vier Stopstellungen der Sperrscheibe und dementsprechend auch der Schaltwalze 20 bedingt.

In der Darstellung nach Fig. 3 sind die Stopstellungen durch gestrichelte lotrechteLiniena, b, c, d angedeutet. Durch die Schaltwalze 20 werden zwölf Kontakte 1 bis 12 betätigt, deren Stellungen in Fig. 3 oberhalb der zugehörigen Nockenscheiben angedeutet sind. Durch die schraffierten Stellen der Fig. 3 sind die Nocken angedeutet, mittels der jeweils die zugehörigen Kontakte geschlossen werden, sobald die Nocken sich unter ihnen herbewegen.

In dem Schaltschema nach Fig. 2 sind K₁ und K₂ wieder die beiden Kondensatoren, die in Verbindung mit dem Meßgerät M₁ das ein Röhrenvoltmeter oder ein anderes elektrostatisches Meßgerät sein kann, die Zeitlängenmeßeinrichtung bilden und in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gesteuert werden. Und zwar erfolgt die wechselweise Aufladung der Kondensatoren während der Laufzeiten aufeinanderfolgender Meßschallimpulse über die Kontakte 2 und 4 · und über die Kontaktlamelle t des Empfangsrelais T, dessen eine Wicklung T₁ über den selektiven Verstärker V an die Echoempfangseinrichtung P angeschlossen ist. Die Kontakte 6 und 7 schließen jeweils den Kondensator K₁ oder K₂ vor erneuter Aufladung kurz. Zum Anschluß des Meßgerätes M an den Kondensator K₁ bzw. K₂ dienen die Kontakte 3 und 5. Die zeitliche Folge der einzelnen Vorgänge ist die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und braucht daher nicht mehr erläutert zu werden, zumal sie auch aus der Darstellung nach Fig. 3 eindeutig zu entnehmen ist.

Mit R ist ein zweites an die Echoempfangseinrichtung angeschlossenes Relais bezeichnet, dessen Kontaktlamelle bei Nichterregung des Relais stets gegen den Kontakt r_r und bei Erregung gegen den Kontakt r_a anliegt. Die Prüfung eines aufgenommenen Schalles auf Übereinstimmung seiner Zeitlänge mit der normalen Zeitlänge der Meßschallimpulse erfolgt mittels der Kontakte 8 und 9 in folgender Weise: Es möge die Schaltwalze 20 in der Stopstellung α stehen und ein Meßschall ausgesendet sein. Es nimmt dabei das Relais T die dargestellte Stellung ein. Der Kondensator K₁ wird aufgeladen, daß Meßgerät M liegt an den Klemmen des während der Laufzeit des vorhergehenden Meßschallimpulses aufgeladenen Kondensators K₂. Trifft nunmehr ein Schall auf die Empfangseinrichtung P, so wird mit Beginn desselben der Anker des Relais Γ umgelegt und dadurch die Aufladung des Kondensators K₁ unterbrochen. Des weiteren wird der Kontakt r_a des zweiten Empfangsrelais R geschlossen und dadurch über die Kontaktlamelle t, den Kontakt r_a und den Kontakt 9 der Auslösemagnet 24 an Spannung gelegt, der daraufhin die Klinke 21₆ abhebt. Die Schaltwalze 20 beginnt sich nun-

mehr zu drehen. Gleich zu Beginn der Drehung wird der Kontakt 6 geöffnet und nach einiger Zeit wieder geschlossen und kurz darauf der Kontakt 9 geöffnet. Die den Kontakten 8 und 9 zugeordneten Nocken sind so bemessen, daß die Zeitdauer von Beginn der Drehung der Schaltwalze 20 bis zu dem Zeitpunkt, in dem sich der Kontakt 8 wieder schließt, kürzer und die Zeitdauer von dem Beginn der Drehung der Schaltwalze 20 bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Kontakt 9 geöffnet wird, langer als die Zeitlänge der ausgesandten Meßschallimpulse ist. Trifft demnach ein Schall auf die Empfangseinrichtung, dessen Zeitlänge kurzer als die normale Zeitlänge der Meßschallimpulse ist, so ist am Ende der Dauer des empfangenen Schalles der Kontakt 8 noch geöffnet, so daß, sobald mit dem Aufhören des Schalles das Empfangsrelais R abfallt und der Kontakt r_r geschlossen wird, der Auslösemagnet 24 spannungslos wird und die Sperrklinke 2ΐ_ύ einfällt. Das hat zur Folge, daß die Schaltwalze 20 in der - Störstopstellung c angehalten wird. In diesem Falle wird über den Kontakt 2^_lr und den Kontakt 11 eine Signallampe 25 eingeschaltet. Eine Aussendung eines Meßschallimpulses erfolgt nicht.

Trifft auf die Empfangseinrichtung ein Schall, dessen Dauer langer als die konstante Dauer der ausgesandten Meßschallimpulse ist, so hat das zur Folge, daß der Kontakt 9 geöffnet wird, bevor das Relais R den Kontakt r_u geöffnet und den Kontakt r_r geschlossen hat. Infolgedessen wird ebenfalls der Stromkreis über das Relais 24 unterbrochen, wodurch die gleichen Vorgänge wie bei dem zuvor beschriebenen Fall ausgelöst werden.
Stimmt die Dauer des auf die Empfangseinrichtung treffenden Schalles mit der Dauer der Meßschallimpulse überein, so wird von dem Relais R der Kontakt r_a geöffnet, bevor der Kontakt 9 unterbrochen ist, und gleichzeitig der Kontakt r_r geschlossen, und zwar nachdem bereits der Kontakt 8 geschlossen ist. Infolgedessen bleibt der Stromkreis über das Relais 24 aufrechterhalten. Die Schaltwalze 20 läuft von der Stopstellung α über die Störstopstellung c hinaus in die normale Stopstellung b. Mit der Schaltwalze 20 ist eine nicht näher dargestellte Scheibe verbunden, mittels der das Ventil der Sirene 23 gesteuert wird, und zwar so, daß es kurzzeitig geöffnet wird, wenn die Schaltwalze 20 die Stopstellung α bzw. die Stopstellung b erreicht. Mit dem Ventil wird der z. B. mit ihm mechanisch verbundene Kontakt 23_t geöffnet und geschlossen. Das hat zur Folge, daß bei Aussendung des Meßschallimpulses die Erregerwicklung T₂ des Relais T an Spannung gelegt und dadurch der Anker t in die dargestellte Stellung umgelegt wird. Hiermit beginnt die Aufladung des Kondensators K₁ oder K₂, während gleichzeitig über die Kontaktlamelle t der Stromkreis über die Erregerwicklung des Auslosemagneten 24 unterbrochen wird und infolgedessen die Schaltwalze in der Stopstellung b stehenbleibt. Des weiteren öffnet sich der Kontakt 11, so daß die Signallampe 25 trotz Schließens des Kontaktes 24_lr nicht aufleuchten kann. Außerdem wird mit Beginn der Aussendung des Meßschallimpulses für dessen Dauer über den Kontakt 1 die Empfangseinrichtung" P kurzgeschlossen, so daß von der Schallsendeein- richtung unmittelbar auf die Empfangseinrichtung auftreffende Schallwellen nicht in den Verstärker V gelangen und zu einer Auslösung der Einrichtung führen können.

Fällt infolge Auftreffens eines nicht das Echo eines Meßschallimpulses bildenden Schalles der Auslösemagnet 24 ab, so bleibt die Schaltwalze 20 in der Störstopstellung c bzw. in der Störstopstellung d stehen, wodurch das Aussenden eines neuen Impulses verhindert wird. Die Inbetriebsetzung in einem derartigen Fall erfolgt durch Drücken des Druckknopfschalters W₁. Die Betätigung dieses Schalters hat die Aussendung eines Meßschallimpulscs und gleichzeitig die Dre- go hung der Schaltwalze 20 aus der Stopstellung c in die Anfangsstellung b bzw. aus der Stopstellung d in die Anfangsstellung· α zur Folge. Über den Druckknopfschalter W₂ und den Kontakt 12 kann die Einrichtung in irgendeiner normalen Stopstellung, also in der Stellung α oder b, erstmalig in Betrieb genommen werden. Die Wiederinbetriebsetzung der Einrichtung nach Aufnahme eines Schalles unrichtiger Zeitlänge kann in beiden Ausführungsbeispielen selbsttätig erfolgen, z. B. mittels eines Zeitrelais o. dgl., das bei der Ausführung nach Fig. 2 dem Druckknopfschalter W₁ zugeordnet wird.

Das bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 1.05 verwendete Meßgerät kann, wie schon erwähnt, ein Röhrenvoltmeter an sich bekannter Bauart sein, wie es z. B. in Fig. 5 dargestellt ist.

Wenn in der Beschreibung und den An- no Sprüchen von A-ießschallimpulsen die Rede ist, so sind darunter nicht nur eigentliche Schallimpulse, sondern alle für die Zwecke der Lotung geeigneten, wellenförmig sich fortpflanzenden und reflektierfähigen Impulsarten zu verstehen.

Claims (12)

1. Patentansprüche:

   t. Echoloteinrichtung mit selbsttätiger Meßschallsendung für Luftfahrzeuge, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden, je für sich bekannten Merk-

   male, nämlich daß einerseits der Meßschallsender derart selbsttätig gesteuert wird, daß — mindestens innerhalb eines bestimmten Meßbereiches — die Zahl der je Zeiteinheit ausgesendeten Meßschallimpulse mit abnehmender Höhe oder Tiefe selbsttätig zunimmt, und daß anderseits die jeweilige Höhe oder Tiefe aus der Laufzeit des einzelnen Meßschallimpulses to bestimmt wird.
2. 2. Echoloteinrichtung nach Anspruch τ mit einer Anzeigevorrichtung, deren Angaben vQn__der_J£wjgiÜgen_ Änderung des Ladezustandes eines während der zu messencTen Zeitspanne aufgeladenen oder entladenen Kondensators abgeleitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung aus einem elektrostatischen Meßgerät und zwei Kondensatoren besteht in Verbindung mit Schaltmitteln, über die jeweils der eine Kondensator für die Dauer der Laufzeit eines Meßschallimpulses über einen Widerstand entladen oder aufgeladen und das Meßgerät an den anderen, während der Laufzeit des vorhergehenden Meßschallimpulses aufgeladenen oder entladenen Kondensator gelegt wird.
3. 3. Echoloteinrichtung nach Anspruch τ oder 2, gekennzeichnet durch eine Prüfeinrichtung, mittels der die Zeitlänge jedes von der Empfangseinrichtung aufgenommenen Schalles auf Übereinstimmung mit der Zeitlänge des zuvor ausgesandten Meßschalles geprüft und bei Nichtübereinstimmung die Auslösung eines Meßschallimpulses durch den aufgenommenen Schall verhindert oder eine sonstige Sicherung getroffen wird.
4. 4. Echoloteinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallsendeeinrichtung in an sich bekannter Weise Meßschallimpulse stets gleicher Zeitlänge aussendet und die Prüfeinrichtung die Zeitlänge eines aufgenommenen Schalles mit konstanten, durch die A^erzögerung von Relais, durch mechanische Vorrichtungen o. dgl. gegebenen und im bestimmten Verhältnis zur Sendezeit stehenden Zeitlängen vergleicht.
5. 5. Echoloteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung zwei Vorrichtungen verschiedener Laufzeit besitzt zum Vergleich des aufgenommenen Schalles mit zwei durch die genannten Vorrichtungen gegebenen Zeitlängen, deren eine etwas kürzer und deren andere etwas langer ist als die des einzelnen Meßschallimpulses.
6. 6. Echoloteinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Verwendung zweier verschieden stark verzögerter Relais, deren Verzögerung etwas kleiner bzw. etwas größer als die Zeitlänge der einzelnen Meßschallimpulse ist.
7. 7. Echoloteinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Meß- und Prüfeinrichtung ein schrittweise bewegter Vielfachschalter oder Schaltwalze 0. dgl. dient.
8. 8. Echoloteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vielfachschalter oder die Schaltwalze über eine von der Empfangseinrichtung und der Prüfeinrichtung gesteuerte Schrittkupplung (Start-Stop-Kupplungj mit einem dauernd laufenden Antrieb gekuppelt ist.
9. 9. Echoloteinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallsendeeinrichtung und die Schaltwalze o. dgl. mit dem gleichen Antrieb gekuppelt sind.
10. 10. Echoloteinrichtung nach Anspruch 7 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalze o. dgl. zwei normale Stopstellungen und zwei Störstopstellungen enthält, derart, daß beim Übergang von der einen in die andere der normalen Stopstellungen eine Störstopstellung durchlaufen wird und die nach Echoempfang erforderlichen Schaltvorgänge einschließlich erneuter Schallaussendung erfolgen, wobei diese auf dem Wege zwischen Störstopstellungen und der normalen Stopstellung bewirkt wird, so daß beim durch die Prüfeinrichtung veranlaßten Anhalten in einer Störstopstellung infolge Empfanges eines Schalles unrichtiger Zeitlänge zunächst keine Aussendung eines weiteren Schalles erfolgt.
11. ι τ. Echoloteinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Schaltmittel, die bei Betätigung die Schaltwalze o. dgl. zur Bewegung aus der Störstopstellung in die normale Stopstellung freigeben.
12. 12. Echoloteinrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Zeitrelais o. dgl., das beim Anhalten der Schaltwalze o. dgl. an einer Störstopstellung nach einer bestimmten Zeit selbsttätig die Weiterbewegung der Schaltwalze o. dgl. in die normale Stopstellung veranlaßt.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen