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Echolot für große Tiefenunterschiede Die Erfindung beschäftigt sich
mit der Aufgabe, ein Echolotgerät zu- schaffen, das für große und kleine Lottiefen
gleich vorteilhaft verwendbar ist und bei dem die Umstellung von dem einen Lotbereich
auf .den anderen in einfachster und schnellster Art und Weise erfolgt. Diese Aufgabe
liegt in besonders dringender Form vor bei der Lotung -vom Flugzeug zum Zwecke der
Landung bei Nebel und Finsternis. Fliegt der Pilot in großer Höhe, so braucht er
nur langsame Lotfolge, aber große Lautstärke des ausgesandten Schallimpulses. Am
Empfänger ist für diesen Fall eine hohe Empfindlichkeit und wegen der großen Lautstärke
des schädlichen direkten Schalls eine relativ lange anhaltende Blockierung des Empfängerkreises
während und nach der Abgabe des Schallimpulses erforderlich. Umgekehrt liegt der
Fall bei geringer Lottiefe, insbesondere bei der Landung. Hierbei ist wegen des
relativ raschen Tiefenwechsels und der absoluten Nähe des Bodens eine möglichst
rasche Lotfolge notwendig. Dagegen kommt man mit geringerer Stärke des Impulses
und geringerer Empfindlichkeit des Empfängers aus und kann wegen der geringen Stärke
des Impulses mit einer sehr viel kürzeren Blockierungszeit des Empfangskreises arbeiten,
was der kurzen Echozeit wegen auch notwendig ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein .Schallsender angewendet
wird, der wahlweise mit größerer oder geringerer Intensität betrieben werden kann,
und ein Empfänger und Anzeigegerät mit zwei wahlweise einschaltbaren Blockierungsvorrichtungen
und einer Vorrichtung, um die Empfangsintensität für das Anzeigegerät nach Wunsch
größer oder kleiner zu machen.
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Damit große und kleine Tiefen gut angezeigt und abgelesen werden können,
ist weiterhin 'eine Vorkehrung getroffen, den Indikator, der vorzugsweise als über
eine Skala umlaufender Zeiger ausgeführt wird, mit kleiner Geschwindigkeit für große
Tiefen und großer Geschwindigkeit für kleine Tiefen umlaufen zu lassen. Das geschieht
zweckmäßig durch Verwendung umschaltbarer Antriebe verschiedener Geschwindigkeit
oder umschaltbarer Übersetzungen bei gemeinsamem Antrieh.
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Damit die Handhabung der Doppelanlage möglichst einfach wird, werden
die Umschaltmechanismen für die vorbeschriebenen Änderungen irgendwie mechanisch
oder elektrisch sämtlich miteinander gekuppelt, so daß sie mit einem Handgriff oder
Fußdruck bedienbar sind.
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In den Abb. z und z ist die Erfindung .schematisch dargestellt: Das
Gerät besteht in der Hauptsache aus einem an sich bekannten Kurzzeitmesser, welcher
erfindungsgemäß so eingerichtet ist, daß bei Betätigung eines gemeinsamen L7mschalters
die verschiedenen Meßbereiche eingeschaltet werden. Hierbei erfolgt in jedem Meßbereich
verschieden schnelle Folge der Lotungen, verschiedene Lautstärke der akustischen
Signale sowie verschiedene Länge derselben. Ebenso wird
die Empfindlichkeit
der Echoempfänger und deren Bereitschaftszeit bzw. Blockierung dem jeweiligen Bedürfnis
entsprechend geändert.
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Es bedeuten i und- 2 zwei ringförmige Elektromagneten. Zwischen beiden
befindet sich axial verschiebbar und drehbar der scheibenförmige Anker 3 des Kurzzeitmessers.
Derselbe ist mit der Zeigerachse 4 fest verbunden; letztere trägt am vorderen -Ende
den Zeiger 5, welcher auf der Höhenskala 6 .die Höhe anzeigt.
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Magnet i steht fest. Seine Magnetwicklung wird, da der Kontakt 8 in
seiner Ruhestellung geschlossen ist, vom .Strom der Batterie 7 durchflossen. Der
Magnet 2 ist drehbar angeordnet, und zwar wird derselbe durch den Elektromotor ix
in rasche, dagegen durch den Elektromotor io in langsame Umdrehungen versetzt. Der
Wechsel der Geschwindigkeiten erfolgt durch Umlegen des Umschalters g. In der dargestellten
Schalterstellung ist der Elektromotor io eingeschaltet. Derselbe treibt über die
zweifachen Zahnradvorgelege 12 und 13 die Welle. 14 langsam an. Ist dagegen der
Umschalter g nach rechts gelegt, so wird der Elektromotor i i eingesehal_-' tet,
welcher nun über das einfache Vorgelege 15 die Welle 14 mit größerer Geschwindigkeit
antreibt.
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Im Falle des Antriebes durch Motor io erfolgt eine Umdrehung des Drehmagneten
2 beispielsweise in i.o Sekunden. Von dieser Zeit werden 6 Sekunden für den eigentlichen
Lotvorgang ausgenutzt. Diese Zeit genügt für einen Schallweg von rund 2ooo m; mithin
zur Messung von Flughöhen von iooo m. -i Sekunde bleibt der Zeiger 5 .auf der gemessenen
Höhe stehen. Der Rest von 3 Sekunden ist für die Rückstellung -des Zeigers in die
Nullstellung vorgesehen.
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Gleichzeitig mit der Drehung der Welle 14 wird über ein weiteres Vorgelege
16 ein Daumen 17 so gedreht, daß derselbe in Arbeitsstellung die Kontaktfeder i8
für" eine kurze Zeit schließt. Hierdurch wird vqn der Batterie i9 ein kurzer Stromstoß
über die Wicklung des Elektromagneten 2o gesendet und dieser erregt. Der letztere
wirkt dabei so auf ein-Ventil 21 ein, daß die Luftzuführung zur Pfeife 23 kurzzeitig
geöffnet wird. Je nach der Stellung -des Dreiwegehähnes 24 gelangt über das Reduzierventi151
.oder 52 und den Hilfsluftbehälter 25 oder 26 Preßluft zum Pfeifenventil 2i und
zur Pfeife 23. Die beiden Hilfsluftbehäl,ter 25 und 2.6 sind in bekannter Weise
so eingerichtet, daß je nach der Einstellung der darin befindlichen Ventilfedern
hoher oder niedriger Luftdruck in denselben herrscht. Beide Hilfsluftbehälter sind
an die Vorratflasche 27 mit stark komprimierter Luft, .Kohlensäure oder einem anderen
geeigneten Gas angeschlossen. Bei der in der Zeichnung dargestellten Stellung des
Hahnes 2¢ ist der linke Hilfsluftbehälter z5 mit hoch eingestelltem Druck an das
elektromagnetischbetätigteVentil21 angeschaltet.
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Die aus der Pfeife austretende Luft erzeugt, wie bereits erwähnt,
einen kurzen, scharf einsetzenden Ton; gleichzeitig wird aber auch durch den Luftstrom
der Kontakt 8 den Bruchteil einer Sekunde lang geöffnet und dadurch der von der
Batterie 7 durch -den stillstehenden Magneten i fließende Strom kurz unterkrochen.
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In der Nullstellung der ganzen Einrichtung befand. sich die Ankerscheibe
3 im Kraftfelde dieses Magneten i und wurde von diesem festgehalten. Nun, nachdem
der Stromfluß durch die Öffnung des Kontaktes 8 unterbrochen wurde, wird, gleichzeitig
mit der Abgabe des Schallimpulses, die Ankerscheibe 3 losgelassen und von dem Drehmagneten
:2 angezogen und mitgenommen. Der Zeiger 5 beginnt.dabei sich im Uhrzeigersinne
zu drehen und, von der Nullstellung aus beginnend, über die Skala zu laufen. Von
der Pfeife 23 laufen inzwischen Schallwellen nach allen Richtungen. Durch geeignete
Anordnung kann erreicht werden, daß das Hauptbündel derselben, zur Erde und, nachdem
es dort reflektiert wurde, zurück zum Mikrophon 30 gelangt. Ein Teil der
Schallwellen läuft indessen auf dem, direkten Wege von der Pfeife zum Mikrophon.
Die unerwünschte Einwirkung dieses direkten Schalles wird durch einen zeitweiligen
Kurzschluß der Empfangseinrichtung unschädlich gemacht. Zu diesem Zwecke sind zwei
Kontaktfederpaare 31 und 32 vorhanden, welche über den Umschalter g wahlweise an
die Sekundärseite 36 des Mikrophontransformators geschaltet werden können. In den
Darstellung ist das Federpaar 31 wirksam. Letzteres schließt in Nullstellung und
auch noch eine kurze Zeit nach Beginn der Zeigerdrehung die Sekundärseite des Transformators
36 kurz. Die Länge der Zeit ist durch die Länge des Segments 34 bestimmt. Es ist
das längere Segment; die Blockierung des Empfangskreises dauert also länger als
bei Einstellung des Segments 35.
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Der von dem Endboden zurückgelangende Echoschall trifft ,das Mikrophon
3o. Der Zeiger 5 ist inzwischen weiter im Uhrzeigersinn gelaufen, und dadurch ist
das Federpaar 31 geöffnet und damit die Empfangseinrichtung empfangsbereit. Der
Verstärker 40 verstärkt den von den Schallwellen im Empfänger 30 erzeugten elektrischen
Impuls, und der verstärkte Strom vermag das Relais 37 zu betätigen und dessen Ruhekontakt
39 zu unterbrechen. Dieser Kontakt und die Batterie 38
liegen
im Stromkreis des umlaufenden Elektromagneten 2. Die Stromzuführung zu letzterem
erfolgt in bekannter Weise über Schleifringe und Bürsten. Sobald der Drehmagnet
2 stromlos wird, läßt er die Ankerscheibe 3 los, und diese gelangt nun wieder in
das Kraftfeld des feststehenden Magneten i. Die Skala 6 ist so geeicht, daß die
Teilstriche die Höhe in Metern anzeigen. Auf der angezeigten Höhe bleibt, wie bereits
erwähnt, der Zeiger eine für bequeme Ablesung genügende Zeit stehen, um dann durch
abermalige kurze Unterbrechung des Magneten i in die Ausgangs- oder Nullstellung
zu gelangen. Die für diese Unterbrechung und für die Rückstellung notwendigen Schaltelemente
sind als für, die Erfindung unwesentlich nicht dargestellt.
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Soll nun bei geringer Flughöhe in schnellerer Folge gelotet werden,
so ist jetzt notwendig, den Schalter 9 in die andere Stellung zu legen.
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Beim Umlegen des Schalters 9 wird der Elektromotor i i eingeschaltet
und dadurch die Welle 14 mit größerer Geschwindigkeit angetrieben, so daß sich dieselbe
etwa einmal in i Sekunde herumdreht. Diese kurze Zeit ist für Flughöhen bis 5o m
noch ausreichend.
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Durch Umlegen des Dreiwegehahnes 24 mit Hilfe des ebenfalls über den
Schalter 9 geführten Relais 29 wird der Hilfsluftbehälter 26 an das Pfeifenventil
2i angeschlossen. Derselbe enthält Luft geringeren Drucks, welche einen dementsprechend
schwächeren Ton erzeugt, der bei der kleinen Flughöhe zur Erzeugung eines Echos
ausreicht. Die direkte unerwünschte Einwirkung auf das Mikrophon 30 ist bei
dem schwachen Ton entsprechend geringer, so daß. nun die Außerbetriebsetzung oder
Blockierung eine kürzere Zeit andauern darf. Dementsprechend ist in der rechten
Stellung des Schalters 9 das Federpaar 32 mit dem Nocken 35 in Wirksamkeit, welches
kürzere Zeit die Empfangseinrichtung außer Bereitschaft hält. Da bei der geringen
Lottiefe trotz verminderter Senderenergie noch reichlich starke Echoimpulse erzielt
werden, kann man bei dieser Einstellung des Geräts noch einen Schwächungswiderstand
33 über Schalter 9 parallel zum Transformator 36 legen, wodurch man höhere Störungsfreiheit
erzielt.
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Zweckmäßig verbindet man mit der Umstellung auf die verschiedenen
Lotbereiche noch eine Vorrichtung, um die Dauer des Senderimpulses bei großer Tiefe
länger und bei kleiner Tiefe kürzer zu machen. Das kann 7. B. dadurch geschehen,
daß man bei großer Tiefe eine große Pfeife mit großem Luftverbrauch (also größerer
Zeitdauer), bei kleiner Tiefe eine kleine Pfeife mit kleinerem Luftverbrauch (also
kleinerer Zeitdauer) verwendet.
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Die Apparaturen können naturgemäß in Einzelheiten auch abgeändert
werden. Wesentlich ist aber, daß die Anlage so ausgeführt ist, daß in erster Linie
die Impulsfolge und Laufgeschwindigkeit des Echozeitmessers, dann aber auch Lautstärke
und Blockierungszeit des Echoempfängers der wechselnden Tiefe angepaßt werden können.