DE589368C - - Google Patents
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- DE589368C DE589368C DENDAT589368D DE589368DA DE589368C DE 589368 C DE589368 C DE 589368C DE NDAT589368 D DENDAT589368 D DE NDAT589368D DE 589368D A DE589368D A DE 589368DA DE 589368 C DE589368 C DE 589368C
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Description
DEUTSCHES REICH
AUSGEGEBEN AM
6. DEZEMBER 1933
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. blw 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 blw.
Die Umschaltung der Kondensatoren Jv1
und K2 bezüglich der Gleichstromquelle Q1
erfolgt über einen Wechselkontakt aZw. Vor
jeder Aufladung wird der einzelne Kondensator K1 bzw. K2 über die Kontakte cla und ala
bzw. bia und dla 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 ola, f2r und gla 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 a2wundbUv
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 bla und dla, 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 a2w an die Stromquelle Q1
angeschlossen, während gleichzeitig der über die Kontakte bla und dla 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
a2w und blw der nächste Vorgang
vorbereitet bzw. durch den letztgenannten Kontakt das Meßgerät M an den Kondensator
K2 gelegt und der Kondensator K1 über
die Kontakte cla und au 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 d2n αΆα 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 aia
und c2r an Spannung gelegt und erregt und
dadurch das Relais A über den Kontakt d2r
abgeschaltet und das Relais B über den Kontakt dha erregt. Die Ausschaltung des Relais
A hat eine Umlegung des Wechselkontaktes ö2u, 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
blw, wodurch das Meßgerät M an den
Kondensator K1 gelegt wird. Gleichzeitig wurden auch die Kontakte bla und dla 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 dla 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 cSn b4a und a5r 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 frSfl und där erregt. Dieses
legt über den Kontakt c4a das Relais A an
Spannung und bringt durch Öffnung des Kontaktes cSr das Relais B zum Abfallen.
Hiermit verbunden ist eine Umschaltung der Wechselkontakte O2n, und blw, 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 ala und cla 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 cla den Kurzschlußkreis
des Kondensators K1, so daß dessen Aufladung beginnt. Das Relais A bleibt
über die Kontakte dSr, aSa 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 rr und ra
besitzt. In spannungslosem Zustand des Relais R liegt dessen Kontaktlamelle gegen den
Kontakt rr 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 hr 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 rr und schließt über den Kontakt ra den Erregerkreis des Relais H.
Dieses zieht an und öffnet über seinen Kontakt hr 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 g2a und nr das
Relais O, welches wiederum über einen Kontakt ola den Kreis des Auslösemagneten U
der Schallsendeeinrichtung steuert. In diesem Kreis liegt, wie schon oben erwähnt, weiterhin
ein Kontakt gla des Relais G. Damit ein
Einschalten des Elektromagneten U erfolgt, müssen notwendigerweise die Kontakte gla
und ola geschlossen sein, außerdem auch noch
der Kontakt f2r, 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 ola 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 nr den Erregerkreis des Relais O, welches
daraufhin den Kontakt ola und weiterhin
über seinen Kontakt o2a und einen Kontakt ela 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 Ar.
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 Ar.
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 nr den Erregerkreis des Relais O, das daraufhin seinen
Selbsthaltekreis und den Kontakt ola 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 gla geschlossen.
•Zur Auslösung der Meßschallsendeeinrichtung braucht nun nur noch der Kontakt f2r
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 c5u bzw. über den
Kontakt dea das Relais E erregt, welches daraufhin
über seinen Ruhekontakt e2r 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 gUl und oUl im
Kreise des Auslösemagneten U geschlossen. Beim kurzzeitig darauffolgenden Abfall des
Relais F legt dieses über seinen Kontakt f2r
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 Wz 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 2ifl, das die Drehung des über
die Schrittkupplung angekoppelten Teiles, also im vorliegenden Falle der Schaltwalze 20, verhindert,
sofern die Sperrklinke 2ib unter der
Wirkung der an ihrem anderen Ende angreifenden Feder 21 c in die Sperrscheibe eingreift.
An der Sperrscheibe 2ia 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 rr und bei Erregung
gegen den Kontakt ra 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 ra des zweiten Empfangsrelais
R geschlossen und dadurch über die Kontaktlamelle t, den Kontakt ra 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 rr geschlossen
wird, der Auslösemagnet 24 spannungslos wird und die Sperrklinke 2ΐύ 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 ru geöffnet und den Kontakt rr 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 ra geöffnet, bevor der Kontakt 9 unterbrochen ist, und gleichzeitig der Kontakt rr 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 23t 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 24lr 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.
Stimmt die Dauer des auf die Empfangseinrichtung treffenden Schalles mit der Dauer der Meßschallimpulse überein, so wird von dem Relais R der Kontakt ra geöffnet, bevor der Kontakt 9 unterbrochen ist, und gleichzeitig der Kontakt rr 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 23t 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 24lr 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)
- 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Echoloteinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallsendeeinrichtung und die Schaltwalze o. dgl. mit dem gleichen Antrieb gekuppelt sind.
- 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.
- 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. 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
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE589368C true DE589368C (de) |
Family
ID=575756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT589368D Active DE589368C (de) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE589368C (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2415119A (en) * | 1938-07-08 | 1947-02-04 | Wellenstein Robert | Apparatus for measuring distances |
DE2646541A1 (de) * | 1976-10-15 | 1978-04-20 | Krautkraemer Gmbh | Verfahren zur sendeimpulsausloesung bei der laufzeitmessung von elektronisch erzeugten impulsen, insbesondere zur dickenmessung von pruefstuecken mit ultraschallimpulsen |
-
0
- DE DENDAT589368D patent/DE589368C/de active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2415119A (en) * | 1938-07-08 | 1947-02-04 | Wellenstein Robert | Apparatus for measuring distances |
DE2646541A1 (de) * | 1976-10-15 | 1978-04-20 | Krautkraemer Gmbh | Verfahren zur sendeimpulsausloesung bei der laufzeitmessung von elektronisch erzeugten impulsen, insbesondere zur dickenmessung von pruefstuecken mit ultraschallimpulsen |
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