DE660281C - Echoloteinrichtung, bei der die Zeit gemessen wird, die vom Augenblick der in regelmaessigen Abstaenden erfolgenden Aussendung des Signals bis zum Empfang des Echos verstreicht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Echoloteinrichtungen, bei denen die Zeit gemessen wird, die vom Augenblick der in regelmäßigen . Abständen erfolgenden Aussendung des Signals bis zum Empfang des Echos verstreicht. Bei den bisher bekannten Echoloteinrichtungen dieser Art hat man eine Anzeigevorrichtung benutzt, die aus einer sich ständig drehenden Scheibe mit einem radialen Schlitz besteht, welcher durch eine Neonlampe o. dgl. beleuchtet wird, wenn ein Echo empfangen wird. Die Tiefe der Lotung wird dann mit Hilfe einer Winkelskala abgelesen. Eine derartige Anordnung hat jedoch den Mangel,

»5 daß nur bei verhältnismäßig schneller Folge der Echoimpulse der von der Neonlampe erhellte Schlitz dauernd zu leuchten scheint. Da nämlich das Aufleuchten der Lampe nur sehr kurzzeitig erfolgt, würde z. B. bei einer

ao Folge von drei Echoimpulsen in der Sekunde der Schlitz nur dreimal in der Sekunde aufleuchten. Die Anzeige der gemessenen Tiefe erfolgt also nur flackernd.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Einrichtung zu schaffen, bei welcher, um eine ständig sichtbare Anzeige auch bei verhältnismäßig geringer Impulszahl zu erhalten, eine Anzeigevorrichtung verwandt wird, welche eine genügende Trägheit besitzt, um heftige Bewegungen zu verhindern, andererseits aber ausreichend empfindlich ist, um ein rasches und genaues Ansprechen bei jeder Änderung der für die Lötung erforderlichen Zeit sicherzustellen. Bei einer Echoloteinrichtung, bei der die Zeit gemessen wird, die vom Augenblick der in regelmäßigen Abständen erfolgenden Aussendung des Signals bis zum Empfang des Echos verstreicht, wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein in an sich bekannter Weise durch eine Folge von durch den Empfang des Echos erzeugten Stromstößen kurzzeitig erregtes und in einem festen Zeitverhältnis zu der Aussendung der Signale gedrehtes Magnetsystem einen Zeiger derart in Richtung der magnetischen Achse des Systems einstellt, daß bei konstanter zu messender Entfernung die Lage des Zeigers unverändert bleibt.

Vorteilhaft besteht das sich drehende elektromagnetische System aus einer Solenoidspule, die um eine zu dem magnetischen Fluß quer stehende Achse gedreht und durch die Folge von elektrischen Stromstößen erregt wird. Das elektrische Magnetsystem kann z. B. durch die Entladung eines elektrischen Kondensators elektrisch erregt werden, welcher

geladen wird, bevor ein Echo aufgenommen wird, und welcher bei der Aufnahme eines Echos durch ein Relais, vorzugsweise eine. Gasentladungsdreielektrodenröhre, entladen wird.

In den beiliegenden Zeichnungen ist eja·· Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung g&- mäß der Erfindung zur Sichtbarmachung der Entfernung dargestellt.

ίο Fig. ι zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsvorrichtung einer Anzeigevorrichtung, welche im Vergleich zu der ersten Ausführung über einen größeren Winkelbereich der Meßskala verfügt.

Fig. 3 stellt schematisch eine vollständige

Echotonanlage dar, die aus einem Sender, einem Empfänger und einem Verstärker in ^Verbindung mit einer Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung besteht.

Fig. 4 ist ein Schaltschema, welches die Verbindung der verschiedenen Einrichtungen zeigt.

Bei den Echotonanlagen gemäß der Erfindung wird ein elektromagnetisches Instrument benutzt, welches die gesuchte Entfernung als Winkelstellung mit Hilfe einer Skala und eines Zeigers anzeigt. Dieses elektromagnetische Instrument wird hierbei im allgemeinen mittels eines Relaissystems erregt, das durch den Echoimpuls in einem bestimmten Zeitverhältnis zu der Betätigung des Tonwellensenders mit Hilfe von mechanisch mit ihm verbundenen Schaltvorrichtungen gesteuert wird.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, besteht das Anzeigeinstrument aus einer Hauptwelle a, die mittels eines nicht dargestellten Motors, welcher in irgendeiner geeigneten Weise selbsttätig gesteuert wird, - mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird. Die Hauptwelle α dreht über eine Schnecke c und ein Schneckenrad d eine Achse b, welche eine Schaltwalze e und ein Zahnrad/ trägt. Dieses Zahnrad / steht in Eingriff mit einem weiteren gleich großen Zahnrad g, das auf einer Achse h sitzt. Diese trägt die Schaltwalzen i und k, so daß die Schaltwalzen e, i und k mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden.

Das Zahnrad / treibt ferner über ein Zwischenrad m ein Zahnrad / an, das einen doppelt so großen Durchmesser wie das Rad / besitzt und auf einer Achsen sitzt, welche zwei Schleifringe q und r sowie eine zweiteilige Solenoidspule 0 trägt. Die beiden Teile dieser Spule sind in Reihe oder parallel geschaltet und Ende gegen Ende angeordnet, aber durch einen schmalen Zwischenraum

voneinander getrennt, durch den eine Achse p geführt ist.

Diese Achse p trägt an dem innerhalb des '.Kanals zwischen den Spulenteilen liegenden .'■Ende einen Weicheisenanker j und am anderen .jBnde einen Zeiger t, welcher mit einer z. B. 'in Faden geeichter Skala u zusammenarbeitet. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Spulen des Solenoides 0 sich mit der haiben Geschwindigkeit wie die Schaltwalzen e, i und k drehen.

Das mit der vorstehend beschriebenen Apparatur zusammenarbeitende Relaissystem kann aus elektromagnetischen Kontakt- oder Röhrenvorrichtungen bestehen und nach irgendeinem Prinzip ausgeführt werden, bei welchem die Ansprechzeit für die vorzunehmenden Messungen genügend kurz und konstant ist.

Im allgemeinen hat sich gezeigt, daß ein •Thermionen- oder Elektronenrelais geeignet ist, wenn es sich um die normalen Tiefen von ein- bis fünfhundert Faden handelt. In der nachfolgenden Beschreibung ist daher ein derartiges Relais zugrunde gelegt.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besteht das Relaissystem aus einer Dreielektrodengasentladungsröhre v, die eine Anode V₁, eine Kathode V₂, ein Gitter V₃ und eine Heizeinrichtung W₄ besitzt. Für die Gasfüllung kann z.B. Neon verwendet werden. Ferner gehört zu dem Relaissystem ein Kondensator w, eine Gitterbatterie x, eine Heiz batteriey und eine Hochspannungsbatterie 2.

Wie die Fig. 3 zeigt, arbeitet die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung in Verbindung mit einem Sender A und einem Empfänger B, die auf einem Schiffsboden C angeordnet sind, einem Tastrelais D und einem Echosignalverstärker E.

Die Wirkungsweise der Anlage während des Betriebes ist folgende:

Bei o° Drehung der Achse h in Fig. 1 befinden sich die Kontaktfinger k_x und k₂ in Kontakt mit dem Belag fe₃ an der Schaltwalze k (Fig. ι und 4) und schließen hierdurch die Ausgangsleistung des Verstärkers E kurz, um die Dreielektrodenröhre ν vor den Eingangsstörungen zu schützen, welche durch die vorhergehenden Schalthandlungen und den Sender A entstehen, wenn dieser unmittelbar den Empfänger^ in Schwingungen versetzt.

Bei beispielsweise 2° Drehung der Achse// kommen die Kontaktfinger i_t, i₂ in Berührung mit dem Kontaktbelag i_s an der Schaltwalze ι (Fig. ι und 4). Hierdurch wird der Kondensator u (Fig. 4) über den Widerstand 9 und die Leitungen 10, 11, 12 und 13 an die Hochspannungsbatterie ζ angeschlossen, so daß er aufgeladen wird.

Dieser Kontakt wird so lange aufrechterhalten, bis beispielsweise I2° der Drehung erreicht sind. Sobald dann die Achse h etwa 14⁰ Drehung zurückgelegt hat, läuft der Kontaktbelag i₃ von den Kontaktfingern I₁ und ig ab. Weiterhin kommen bei Drehung der Achse b um etwa 2° von der Anfangsstellung aus gerechnet die Kontaktfinger ^₁ und e₂ in Berührung mit dem Kontaktbelag e₃ an der Schaltwalze e (Fig. 1 und 4), so daß das Tastrelais innerhalb des Gehäuses D in Gang gesetzt wird und bei ungefähr 14⁰ Drehung der Achse h den Sender A in bekannter Weise betätigt. Der Kontaktbelag e_a läuft jetzt von den Kontaktfingern e₁ und e₂ ab, so daß der Stromfluß über das Tastrelais unterbrochen wird.

Bei etwa 50⁰ Drehung der Achse h läuft der Kontaktbelag fe₃ von den Kontaktfingern k_±

ao und Jk₂ ab, wodurch die Gasentladungsröhre ν in die Lage versetzt wird, einen Echosignalimpuls unter Vermittlung des Verstärkers B aufzunehmen.

Wenn das Signal von dem ' Verstärker E empfangen wird, verringert dieser die negative Vorspannung der Gasentladungsröhre», so daß sich der Kondensator w rasch über die Spulen des Solenoides 0, die Leitungen 13, 14 und 15 und den Entladungsweg zwisehen der Anode V₁ und der Kathode V₂ entlädt.

Sobald der Kondensator entladen ist, erlischt die Entladung in der Röhre ν sofort, da an dem Anodenkreis keinerlei EMK liegt, um die Entladung aufrechtzuerhalten.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Spulen des Solenoides 0 nur während des Zeitabschnittes elektrisch erregt sind, in dem der Impuls des Verstärkers E das Gitter V₃ erreicht, ohne daß eine Beeinflussung durch die Nachschwingungen erfolgt, so daß die Magnetachse des zeitweiligen Kraftfkisses, welcher in den Spulen des Solenoides erzeugt wird, mit großer Genauigkeit durch die Winkelstellung zu der Nullage der Achsel bestimmt wird. Wiederholt man nun diese Kraftflußimpulse ständig, beispielsweise dreimal pro Sekunde, so stellt sich der Weicheisenanker unter dem Einfluß des magnetischen Kraftflusses derart ein, daß die Zeitdauer, die zwischen dem Augenblick der Einleitung des Signals durch die Schaltelemente e, e_lt e₂ und e₃ und der Entladung der Röhret» durch das Echosignal vergeht, durch eine Winkelstellung zum Ausdruck gebracht wird. 'Die Skala kann also linear, z. B. in Faden, geeicht werden.

LTm auch bei seichtem Wasser von weniger als beispielsweise etwa 15 Faden Messungen vornehmen zu können, sind die Kontaktfinger It₁ und k, an einem gezahnten Sektor &₄ befestigt, welcher um irgendeinen gewünschten Winkel um die Achsen der Walze k mittels des Zahnrades fe₅ und des gerändelten Rades k_e gedreht werden kann, wodurch die Kontaktfinger k_x und L· so verschiebbar sind, daß die Röhre z> durch das Echo eines Signals erregt werden kann, das nur einen kurzen Weg, beispielsweise 1 oder 2 Faden, zurückgelegt hat. Diese Inanspruchnahme der Röhre ν für ein früher ankommendes Echo macht eine Verringerung der Empfindlichkeit des Verstärkers E erforderlich, welche selbsttätig durch irgendeine geeignete nicht mitgezeichnete Verstärkersteuerung erreicht werden kann, die z. B. mit dem Handrad k_a gekuppelt wird.

Da das Zeigersystem bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht polarisiert ist, kann die Winkelverschiebung des Zeigers t i8o° nicht überschreiten. Der Zeiger t muß daher zweiseitig sein, da der Weicheisenanker s durch den magnetischen Kraftfluß in dem Solenoid 0 in wechselnde axiale Stellungen gebracht werden kann. Wenn nun ein größerer Skalenbereich erforderlich ist, kann man diesen erzielen, indem an Stelle des Weicheisenankers s ein astatisches magnetisches System benutzt wird.

Wie in Fig. 2 dargestellt, drehen sich die Welle α und die Achsen b, h und η mit der gleichen Geschwindigkeit, so daß die Spulen des Solenoides 0 mit der gleichen Drehzahl wie die Schaltwalzen e, i und k gedreht werden.

Die Magnete S₁ und S₂ des astatischen Systems sind an der drehbaren WeIIe^ befestigt. Der Magnet S₁ liegt hierbei innerhalb des Zwischenraumes zwischen den Spulen des Solenoides 0, während der Magnet J₂ und. der Zeiger t außerhalb des Solenoides 0 angeordnet sind, so daß, obwohl in bekannter Weise das aus den Magneten ^₁ und S₂ bestehende astatische System nicht durch fremde Magnetfelder beeinflußt wird, die Polarität der einzelnen Magnete derart ist, daß das ganze System in einer besonders wirkungsvollen Weise durch den magnetischen Kraftfluß gesteuert wird, welcher erzeugt wird, wenn die Spulen des Solenoides 0 elektrisch erregt werden.

Die verschiedenen Wellen, Achsen usw., die aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich sind, werden in geeigneter Weise in Lagern gelagert, damit eine mechanisch brauchbare Konstruktion für die einzelnen, sich drehenden Teile entsteht. Um eine ruhig bleibende Anzeige des Zeigers ί zu erhalten, wenn die magnetisch beeinflußten, mit dem Zeiger zusammenarbeitenden Teile nicht ständig durch die niagnetischen Kraftflußimpulse angezogen werden, kann man Reibungsmittel, z. B. eine schmale

Scheibe I₁ an der Welle/» sowie eine gegabelte Blattfeder t₂, vorsehen, welche einen gewissen Reibwiderstand bildet, der mit Hilfe einer Stellschraube f₃ geregelt werden kann.
Die Erfindung kann selbstverständlich auch in Verbindung mit Wellensendern und Echoempfängern benutzt werden, die sich auf Luftfahrzeugen befinden und in irgendeiner Richtung arbeiten. In einzelnen Fällen wird es

ίο auch zweckmäßig sein, die Solenoidspulen durch einen Elektromagneten zu ersetzen.

Bei der Durchführung des Erfindungsgedankens können zahlreiche Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den eigentlichen Erfindungsgedanken zu verlassen. Die vorstehende Beschreibung ist daher lediglich als Ausführungsbeispiel anzusehen, das nach verschiedenen Richtungen hin erweitert werden kann. Zum Beispiel kann man eine besondere Warnsignaleinrichtung oder ein Registrierinstrument vorsehen, das durch die eigentliche Anzeige- oder Meßvorrichtung betätigt wird.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Echoloteinrichtung, bei der die Zeit gemessen wird, die vom Augenblick der in regelmäßigen Abständen erfolgenden Aussendung des Signals bis zum Empfang des Echos verstreicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter Weise durch eine Folge von durch den Empfang der Echos erzeugten Stromstößen kurzzeitig erregtes und in einem festen Zeitverhältnis zu der Aussendung der Signale gedrehtes Magnetsystem ein Magnetfeld mit quer zu der Drehachse des Magnetsystems verlaufenden Kraftlinien erzeugt, das einen Zeiger derart in die Richtung der magnetischen Achse des Systems einstellt, daß bei konstanter zu messender Entfernung die Lage des Zeigers unverändert bleibt.
2. 2. Echoloteinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Magnetsystem verstellte Zeiger entsprechend der räumlichen Lage der magnetischen Achse des Systems im Augenblick der Erregung des Systems durch die Stromstöße eingestellt wird.
3. 3. Echoloteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das sich drehende elektromagnetische System aus einer Solenoidspule besteht, die um eine zu dem magnetischen Fluß quer stehende Achse gedreht und durch die Folge von elektrischen Stromstößen erregt wird.
4. 4. Echoloteinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Zeigers durch das Magnetsystem mittels eines astatischen Nadelpaares erfolgt, dessen eine Nadel in dem Spalt der Solenoidspule angeordnet ist.
5. 5. Echoloteinrichtung nach Anspruch 1 und/oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Magnetsystem durch die Entladung eines elektrischen Kondensators elektrisch erregt wird, welcher geladen wird, bevor ein Echo aufgenommen wird, und welcher bei der Aufnahme eines Echos durch ein Relais, vorzugsweise eine Gasentladungsdreielektrodenröhre, entladen wird.
6. 6. Echoloteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Dreielektrodenröhre bei Aussendung eines Signales so lange kurzgeschlossen wird, daß der Kondensator nicht durch die vom Sender unmittelbar auf den Empfänger treffenden Störgeräusche entladen werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen