DE660526C

DE660526C - Method and device for determining the location of sound sources in water

Info

Publication number: DE660526C
Application number: DEA68111D
Authority: DE
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1932-12-23
Filing date: 1932-12-23
Publication date: 1938-05-27

Description

Verfahren und Einrichtung zur Ortsbestimmung von Schallquellen im Wasser Bei der Ortsbestimmung von Schallquellen im Wasser, z. B. von Schiffen oder Tauchbooten, ist es vorteilhaft, zunächst die Richtung der Schallquelle zu bestimmen und danach die Entfernung zu ermitteln. Bei der Bestimmung der. Entfernung durch das Echoverfahren besteht nun bekanntlich die Notwendigkeit, sehr hohe Frequenzen zu benutzen, da die reflektierende Fläche meistens nur relativ klein ist und für die Erzielung einer guten Echowirkung Frequenzen verwendet werden müssen, deren Wellenlänge klein im Verhältnis zur Größe der reflektierenden Fläche ist.Method and device for determining the location of sound sources in Water When determining the location of sound sources in the water, e.g. B. of ships or Submersible boats, it is advantageous to first determine the direction of the sound source and then determine the distance. In determining the. Distance through As is well known, the echo method now requires very high frequencies to use, since the reflective surface is usually only relatively small and for To achieve a good echo effect, frequencies must be used whose Wavelength is small in relation to the size of the reflecting surface.

Es ist aber ohne weiteres klar, daß es sehr schwierig ist, ein Objekt im Wasser, welches an sich unsichtbar ist, mit Hilfe dieses Echoverfahrens zunächst einmal aufzufinden, in der gleichen Weise, wie es schv-ierig ist, z. B. ein Flugzeug durch einen Scheinwerfer bei Nacht zu erfassen. Zu bedenken ist hierbei vor allem auch, daß die Beobachtungsstation sich häufig auf einem Schiff befindet, welches im Seegang in dauernder Bewegung ist, so daß der ausgesandte Schallkegel beim Absuchen des Horizontes dauernd auf und nieder schwankt. Zudem haben die hochfrequenten Schallwellen nur eine verhältnismäßig geringe Reichweite im Vergleich zu den hörfrequenten Wellen.But it is immediately clear that it is very difficult to find an object in the water, which is invisible in itself, with the help of this echo method to be found once, in the same way as it is difficult, e.g. B. an airplane detected by a spotlight at night. The main thing to consider here is also that the observation station is often on a ship, which is in constant motion in the sea, so that the emitted cone of sound when searching the horizon is constantly swaying up and down. In addition, the high-frequency sound waves only a relatively short range compared to the acoustic waves.

Es sind nun schon Peilverfahren bekanntgeworden, bei denen zur Richtungsbestimtnung die von der Schallquelle ausgehenden hörfrequenten Schallwellen abgehorcht werden; verwendet man aber dieses Verfahren zur Richtungsbestimmung einerseits und das Echoverfahren mit hochfrequenten Schallwellen zur Entfernungsbestimmung andererseits, um sich die Vorteile dieser beiden Verfahren zunutze zu machen, dann nimmt die Ortsbestimmung der Schallquelle erhebliche Zeit in Anspruch, da nach der Richtungsbestimmung das Echogerät erst in die ermittelte Richtung eingestellt werden.muß.Directional finding methods have now become known in which the audible-frequency sound waves emanating from the sound source are listened to in order to determine the direction; If, however, this method is used to determine the direction on the one hand and the echo method with high-frequency sound waves to determine the distance on the other, in order to take advantage of the advantages of these two methods, then the determination of the location of the sound source takes a considerable amount of time, since the echo device only enters the determined direction after the determination of the direction Direction must be set.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ohne auf die Vorteile der beiden genannten Verfahren zur Richtungs- und Entfernungsbestimmung zu verzichten, wird bei einem Verfahren zur Ortsbestimmung von Schallquellen im Wasser, z. B. von Schiffen oder Tauchbooten, gemäß der Erfindung bei Bestimmung der Richtung der Schallquelle durch Abhorchen der von der Schallquelle ausgesandten hörfrequenten Schallwellen und nachfolgender Ermittlung der Entfernung nach dem Echoverfahren mittels sehr hoher Frequenzen, insbesondere Ultraschallfrequenzen, der Sender für die Aussendung der Ultraschallwellen bzw. der Empfänger für die an der Geräuschquelle reflektierten Ultraschallwellen jeweils zwangsläufig in die durch die Horchanlage bestimmte Richtung eingestellt.In order to avoid this disadvantage without missing out on the advantages of both to dispense with the above-mentioned procedure for determining the direction and distance in a method for determining the location of sound sources in the water, e.g. B. from ships or submersibles, according to the invention when determining the direction of the sound source by listening to the audio-frequency sound waves emitted by the sound source and subsequent determination of the distance according to the echo method using very high frequencies, especially ultrasonic frequencies, the transmitter for the transmission the ultrasonic waves or the receiver for those reflected at the noise source Ultrasonic waves always in the direction determined by the listening system set.

Die Bedienung der zur Durchführung dieses Verfahrens dienenden Geräte kann von nur einem Beobachter in einfacher Weise ausgeführt werden, wenn die Richtungsbestinnnung der Geräuschquelle durch Abhören mittels der Horchanlage erfolgt, die Abstandsmes- sing darlegen durch automatisch -#vlrkende 1?inrichtungen mit optischer Anzeige vorgenommen wird, wie sie an sich durch die Echolotanlagen bekanntgeworden sind.The operation of the components used to carry out this process equipment can be run from a single observer in a simple manner when the Richtungsbestinnnung the noise source is done by listening using the Horch plant that Abstandsmes- sing explain by automatically - # vlrkende 1 acilities is made with optical display , as they have become known by the echo sounder systems.

1)1e Richtungsbestimlnm@ durch Abhören der von der Geräuschquelle erzeugten Geräusche kann nach deal 11axitllutn-, llinitnutnocler Binauralverfahren bewirkt werden, und zwar entweder nach dein bekannten Drehbasisverfahren oder mit Hilfe eines Kompensators. Wird das Drehbasisverfahren für die Richtun -sbestinlinung angewandt, so ist es -zweckmäßig, den Ultraschallsender oder -empfänger finit der drehbaren Empfangseinrichtung so zu verbinden, daß deren Strahlungsrichtung jeweils mit der Schallrichtung zusammenfällt, auf die die Drehbasis eingestellt ist. Wird das Kompensatorverfahren für die Richtungsbestimmung benutzt, so kann auch hierbei die Einstellung des Ultraschallsenders bzw. -empfängers auf die erforderliche Richtung durch eine Kupplung mit dem Triebwerk des Kornpensators zwangsläufig bewirkt werden.1) 1e direction determination @ by listening to the noise source Noises generated can be deal 11axitllutn, llinitnutnocler binaural method be effected, either according to the known rotary base method or with Using a compensator. Becomes the basic turning method for direction determination When applied, it is expedient to use the ultrasonic transmitter or receiver finitely to connect rotatable receiving device so that the direction of radiation in each case coincides with the direction of sound to which the pivot base is set. Will If the compensator method is used to determine the direction, this can also be done here the adjustment of the ultrasonic transmitter or receiver to the required direction inevitably caused by a coupling with the drive mechanism of the compensator.

Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise und schematisch veranschaulicht.Apparatus for carrying out the method is shown in the enclosed document Drawing exemplarily and schematically illustrated.

Es stellt i den vorderen Teil eines Tauchbootes dar. Eine lotrechte Welle a ist vom Bootsinnern durch das Deck herausgeführt. An ihrem oberen Ende befindet sich an einem Querträger 3 eine Gruppe von beispielsweise sechs Schallempfängern 4. Oberhalb derselben ist ein Schallsender bzw. -empfänger 5 für Ultraschallwellen derart angeordnet, daß seine Strahlungsrichtung senkrecht zu dein l:illpfiitlgerträger 3 steht. Am unteren Ende der Achse,2 befindet sich im Bootsinnern ein Bewegungsmittel, z. B. Handrad (i, illit welchem die Einrichtung beliebig gedreht werden kann. Die Verdrehung ist an einer Skala; relativ zur Lä ngsschifsrichtung ablesbar. Die sechs Empfänger .4 sind über einen Verstärlcer 8 nlit einem Hörtelefon g verbunden, während der Ultraschallsender 5 111t einem Hochfrequenzgenerator io bzw. einem Abstandsmeßgerät i i durch eine Kabelleitung verbunden werden kann.It represents the front part of a submersible. A vertical one Shaft a is led out from the inside of the boat through the deck. Located at its upper end A group of, for example, six sound receivers is located on a cross member 3 4. Above the same is a sound transmitter or receiver 5 for ultrasonic waves arranged in such a way that its direction of radiation is perpendicular to the l: illpfiitlgerträger 3 stands. At the lower end of the axle, 2 there is a means of movement inside the boat, z. B. Handwheel (i, with which the device can be rotated as desired. The Twist is on a scale; readable relative to the longitudinal direction. The six Receiver .4 are connected via an amplifier 8 nl to a handset g while the ultrasonic transmitter 5 111t a high frequency generator io or a distance measuring device i i can be connected by a cable line.

Die Wirkung der Einrichtung ist folgende: Der Beobachter schaltet zunächst die sechs Empfänger 4 der Horchanlage ein und nimmt die Teleplionhörer g ans Ohr. Durch Drellen des Handrades 6 sucht er den Horizont nach Schallduellen ab, und zwar entweder nach dein bekannten Maximum- bzw. Minimumverfahren oder nach dein Binauralverfahren. Hat er Schallquellen in bestimmter Richtung festgestellt, so läßt er das Gerät in dieser betreffenden Richtung stehen und schaltet ntit Hilfe eines Tasters o. dgl. den Generator to zwecks Abgabe eines Schallimpulses auf den Ultraschallsender j. Da die Strahltutgsrichtung dieses Senders niit der Richtung der von der Geräuschquelle kommenden Schallwellen zusammenfällt, treffen die von ihm ausgehenden Ultraschallwellen auf die (@e@ätt:chquelle, werden dort reflektiert und kehren zum Ausgangspunkt zurück. In der Zwischenzeit ist der Sender 5, z. B. durch selbsttätig wirkende Vorrichtmlgen, umgeschaltet und wirkt als Empfänger auf das Anzeigegerät i I. Dieses mißt die Zeit. welche -zwischen Aussendung des Schallimpulses und Rückkehr des Echos vergangen ist und ergibt eine olr tische Anzeige an einer Skala, die unmittelbar in Längeneinheiten der Entfernung geeicht ist. Der Beobachter kann also die Richtung der Schallquelle an der Skala ; und den Abstand an der Skala des Anzeigegerätes I i ablesen. Der Vorgang wird naturgemäß mehrinals wiederholt, wobei der Beobachter die Möglichkeit hat, die Ultraschalleinrichtung jeweils in der richtigen Richtung zu halten, indem er durch Horchbeobachtung dauernd die Richtung kontrolliert. Naturgemäß können für die Durchführung der Beobachtung auch zwei getrennte Beobachter verwendet werden, von denen der eine die Horchanlage, der andere die Anlage zur Abstandsbemessung bedient.The effect of the device is as follows: The observer switches first the six receivers 4 of the listening system and takes the teleplion receiver g to the ear. By turning the handwheel 6, he searches the horizon for sound duels either according to your known maximum or minimum method or according to your binaural method. If he has determined sound sources in a certain direction, so he leaves the device in the relevant direction and switches with help a button or the like. The generator to for the purpose of emitting a sound pulse to the Ultrasonic transmitter j. Since the beam direction of this transmitter differs from the direction the sound waves coming from the noise source coincide, hit those from Ultrasonic waves emanating from it on the (@ e @ ätt: ch source, are reflected there and return to the starting point. In the meantime, the transmitter 5, e.g. B. by automatically acting devices, switched and acts as a receiver the display device i I. This measures the time. which -between emission of the sound pulse and return of the echo has passed and gives an olr tical display on one Scale that is directly calibrated in units of length of the distance. The Observer so can the direction of the sound source on the scale; and the distance on the scale of the display device I i. The process is of course repeated several times, whereby the observer has the possibility to use the ultrasound device in each case in the right direction by constantly listening to the direction controlled. Naturally, two separate ones can also be used to carry out the observation Observers are used, one of whom the listening system, the other the System for distance measurement operated.

An Stelle des gleichzeitig als Sender und Empfänger dienenden Gerätes 5 können auch ein getrennter Sender und Empfänger beiltit7t werden.Instead of the device serving as transmitter and receiver at the same time 5 a separate transmitter and receiver can also be added.

Selbstverständlich ist das Verfahren nach der Erfindung nicht auf die gezeichnete Ausführungsform und die Verwendung an Bord von Schiffen beschränkt, sondern kann auch 1111t anderen Mitteln betrieben werden. Auch ein auf dem llee resboden aufgestelltes Grundgestell kann derart ausgestaltet werden, dalli es zur Durchführung des Verfahrens dienen kann.Of course, the method according to the invention does not apply the drawn embodiment and the use on board ships are restricted, but can also be operated by other means. Also one on the llee resboden erected base frame can be designed in such a way that it is used for Implementation of the procedure can serve.

Claims

YATENTANSI'RÜCIIIL: i. Procedure for the location of sound sources ini U'asser, e.g. B. of ships or diving boats, characterized in that at Determination of the direction of the sound source by eavesdropping on the direction of the sound source emitted auditory-frequency sound waves and subsequent determination of the distance according to the echo method using very high frequencies, especially ultrasound frequencies, the transmitter for the transmission of the ultrasonic waves or the receiver for the Ultrasonic waves reflected at the source of the noise at least two times the direction determined by the listening system is set.

2. Device for carrying out the method according to claim i, characterized by the use of a listening system known per se to determine the direction, the a-also known per se, with very high frequenciesi4 z. B. Ultrasonic waves, working device for distance determination according to the echo method to the desired Setting direction.

3. Device according to claims i and 2, characterized in that A device that works according to the rotary base method is used to determine the direction is provided, with which an ultrasonic transmitter or receiver or both are so connected are that their direction of radiation coincides with the direction of sound, to which the swivel base is set. d .. device according to claims i and 2, characterized in that a listening system is used to determine the direction Compensator is provided, and when it is set, the ultrasonic transmitter must be used or receiver is set in the corresponding direction with.