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Zeitmeßvorrichtung für Echolotanlagen In dem Patent 695 495 ist in
den Abb. 6 a und 6 b eine Zeitmeßvorrichtung für Echolotanlagen dargestellt, bei
der auf einer Skala durch einen Lichtstrahl, der infolge Ablenkung durch einen Kippspiegel
an einem Spalt vorüberstreicht, ein Lichtblitz erzeugt wird. Die Vorrichtung dreht
sich auf einer Scheibe vor der feststehenden Kreisskala und arbeitet derart, daß
der Spalt für die Lichtblitzerzeugung zu Beginn der Zeitmessung, bei Echolotger.äten
z. B. im Zeitpunkte der Schallimpulsaussendung, durch deri Nullpunkt der Skala geht.
Am Ende der Zeitmessung wird der gespannte Anker eines Schützes, auf dem sich der
Kippspiegel befindet, freigegeben, und der nunmehr am Spalt vorbeistreichende Lichtstrahl
erzeugt auf der Skala den Lichtblitz. Zweckmäßig wird man je Sekunde mehrere Messungen
vornehmen, damit die kurzzeitlich aufeinanderfolgenden Lichtblitze den Eindruck
eines stehenden Lichtzeigers hervorrufen. Damit das Gerät für die folgende Messung
aufnahmebereit ist, muß der Anker des Schützes wieder gespannt werden. Dabei streicht
der Lichtstrahl in entgegengesetzter Richtung am Spalt vorbei. Es würde also wieder
ein Lichtpunkt erzeugt und damit eine Messung vorgetäuscht werden. Um dies zu verhindern,
ist die Anordnung so getroffen, daß die Rückführung des Ankers beim Durchgang des
Spaltes durch den Nullpunkt oder etwas früher erfolgt und der Skalensektor, auf
dem der Rückstellblitz sonst erscheinen würde, undurchsichtig gemacht wird (Abb.
4 des Patents 695 495). Mit diesem Gerät kann also bei einer Umdrehung auch nur
eine Messung vorgenommen werden. Oft tritt aber die Forderung auf, während eines
Umlaufes mehrmalige Anzeigen zu erhalten, mit anderen Worten, das Gerät soll für
irgendwelche Beeinflussungen des Schallempfängers, der das Schütz steuert, ständig
aufnahmebereit sein. Bei der Echolotung im Wasser kann z. B. der Fall eintreten,
daß der Meeresboden mehrere Meter hoch mit Schlick bedeckt ist. Ein Teil der vom
Schallerzeuger ausgesandten Energie wird dann von der Schlickoberfläche zurückgeworfen,
der andere vom festen Meeresboden. Besitzt nun das Lichtzeigergerät die Eigenschaft
der ständigen Aufnahmebereitschaft, so werden auf der Skala kurz nacheinander zwei
Lichtblitze erzeugt, deren Abstand voneinander. die Dicke der Schlickschicht angibt,
wenn die Skala in Lotmetern geeicht ist.
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- Außer von dem zurückkehrenden Senderimpuls wird das Anzeigegerät
bei der Echolotung oft auch durch Störgeräusche erregt,
z. B. durch
den direkten Schall des Senders, und es «erden alsdann falsche Werte angezeigt.
Die ständige Aufnahmebereitschaft gibt nun die Möglichkeit, aus einer Mehrzahl von
richtigen und falschen Anzeigen die richtige herauszufinden.
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In dem Patent 695 4.95 ist bereits in der Abb. 5 a und 5 b und der
dazugehörigen Beschreibung die Möglichkeit angedeutet, das Lichtzeigergerät für
mehrmalige Anzeigen während einer Umdrehung auszubilden. Die dort vorgeschlagene
Verschließung des Spaltes durch eine Blende unmittelbar nach erfolgter Anzeige bei
gleichzeitiger Rückstellung des Ankers stellt eine sehr umständliche Lösung dar.
Die Trägheit der großen zu bewegenden Massen bewirkt, daß die erforderliche Mindestzeitdauer
zwischen zwei aufeinanderfolgenden zu messenden Vorgängen, die noch getrennt wahrgenommen
«erden können, verhältnismäßig groß ist. Das sog. Auflösungsvermögen dieser Anordnung
ist also nur gering.
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Gegenstand des vorliegenden Zusatzpatents ist ein Lichtzeigergerät
mit ständiger Aufnahmebereitschaft und mit hohem Auflösungsvermögen. Der wesentliche
Gedanke der Erfindung ist, daß für die Markierung eines und desselben Zeitpunktes
nicht nur der bei der Ablenkung des Kippspiegels aus seiner Ruhelage auftretende
Lichtblitz verwendet wird, sondern auch der bei der Rückstellung auftretende. Die
Ablenkung des Spiegels wird dabei zweckmäßig so vorgesehen, daß der Lichtstrahl
den Spalt der Blende höchstens bis zu seinem jenseitigen Rande überstreicht und
daß dann sofort die Rückstellung erfolgt. Die Lichtanzeige wird bei einer solchen
Ausführung zwar nicht ganz so scharf, wie wenn nur das einmalige Vorbeistreifen
des Lichtstrahles am Spalt ausgenutzt wird. Aber durch leichte Gestaltung des Schützankers
und zweckmäßige Ausbildung der Abschnellfeder läßt sich die Dauer des einzelnen
Lichtblitzes so gering halten, daß sich eine genügend scharfe Anzeige ergibt.
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Die Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Magnetisierungswicklung
des Elektromagneten oder Schützes i liegt dauernd an einer Gleichstromspannung (Ruhestromprinzip).
Dadurch wird der drehbare Anker a angezogen und die Abschnellfeder 3, gegen die
sich der Anker legt, gespannt. Der von der Lichtquelle 4 erzeugte Lichtstrahl fällt
auf den auf dem Anker befestigten Kippspiegel 5, wird dort reflektiert und durch
den um .15' gegen die Grundebene geneigten Spiegel 6 senkrecht zur Zeichenebene
nach oben gegen die Blende 7 geworfen (s. auch Abb. a, wo die Anordnung der Spiegel
in der Seitenansicht dargestellt ist). Die Blende ist mit einem Spalt 8 versehen.
In der gezeichneten Lage des Ankers wird der Lichtstrahl vom Spiegel 5 in die Richtung
A zurückgeworfen. Dabei verhindert die Blende, daß der Strahl gegen die oberhalb
der Blende angeordnete Skala fällt. Wird jedoch durch den zu messenden Vorgang der
Magnetisierungsstrom des Schützes kurzzeitig geschwächt, so läßt die Zugkraft des
Magneten nach, und die Abscbnellfeder schleudert den Anker nach links. Zur Begrenzung
dieser Ankerdrehbewegung ist ein Anschlag g vorgesehen. Der vom Spiegel 5 reflektierte
Lichtstrahl dreht sich währenddessen aus der Lage A in die Lage B, überstreicht
dabei also den Spalt 8, und auf der Skala erscheint ein Lichtblitz. Unmittelbar
nach dem Abschleudern des Ankers fließt der Magnetisierungsstrom wieder in voller
Stärke, der Anker wird zurückgezogen, die Feder gespannt, und der Apparat ist für
eine neue Messung bzw. Anzeige aufnahmebereit.
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Um die Zeit für die Rückstellung des Drehankers, die für das Auflösungsvermögen
maßgebend ist, möglichst kurz zu halten, wird ererfindungsgemäß ein weiterer Anschlag
i o angeordnet, der den Federweg begrenzt, bevor noch der Anker in seine durch Anschlag
9 begrenzte Endstellung gekommen ist. Bei der Rückholung des Ankers wirkt nämlich
alsdann der Magnet auf dem ersten Teil des Rückstellweges mit seiner ganzen Zugkraft,
und erst nachdem der Anker schon eine ziemliche Beschleunigung erhalten hat, ist
die Gegenkraft der Abschnellfeder 3 zu überwinden.
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Eine andere Einrichtung für die Ankerrückstellung zeigt Abb.3. Läßt
die Zugkraft des Magneten nach, so wird der Anker durch die Abschnellfeder 3 gegen
eine Prellfeder 14 geschleudert, die dadurch gespannt wird. Gleich darauf entspannt
sie sich und unterstützt die rückziehende Kraft des wieder voll erregten Magneten.
Der Anschlag 15 dient zur Begrenzung der Feder 3 nach dem Abschnellen wie auch zur
Fixierung der Ruhelage der Feder 14.
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In Verbindung mit einer Echolotvorrichtung wirkt das Lichtzeigergerät
in bekannter Weise derart, daß beim Durchgang des Spaltes 8 durch den Nullpunkt
der Skala ein Schallimpuls ausgesandt wird. Der vom Erd- oder :Meeresboden zurückgeworfene
Schall erregt einen Schallempfänger, und die hierdurch er-. zeugte Wechselspannung
wird zur Schwächung oder Unterbrechung des Magnetisierungsstromes des Schützes benutzt,
wodurch die Lichtanzeige ausgelöst wird. Diese Auslösung der Lichtanzeige durch
das rückkehrende Echo kann auf verschiedene Weise erfolgen. In der in Abb. i dargestellten
Ausführungsform
dient dazu eine Elektronenröhre in Audionschaltung.
. Die vom 'Schallempfänger i i erzeugte Wechselspannung wirkt auf das Gitter der
Elektronenröhre 12. Durch die Gleichrichterwirkung der Röhre wird für die Zeitdauer
des Echoempfanges im Anodenstromkreis ein einseitig gerichteter Stromstoß hervorgerufen,
der über den Transformator 13 den Magnetisierungsstrom s_chw ächt. Eine andere für
den vorliegenden Fall sehr geeignete Art, den Magnetisierungsstrom zu schwächen,
liegt in der Verwendung von gasgefüllten Entladungsröhren mit unstetiger Steuerung
(Glimmrelais), die also von der dem Gitter zugeführten Steuerspannung @ein-oder
ausgeschaltet werden.
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Die 'Übertragung des .Stromstoßes im Empfängerstromkreis auf den Stromkreis
des Schützes durch einen Transformator hat den Vorteil, daß infolge der bekannten
differenzier reriden Wirkung des Transformators der Stromabfall sehr steil verläuft.
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Die praktische Ausführung des beschriebenen Lichtzeigergerätes kann
z. B. so geschehen, daß das Schütz, der Kippspiegel mit der Rückstellvorrichtung,
die Lichtquelle, der Schrägspiegel und die Blende gemeinsam auf einer Scheibe, angeordnet
werden, die sich vor der feststehenden Skalenscheibe dreht. Die Stromzuführung zur
Lichtquelle und zum Schütz erfolgt dabei in bekannter Weise über Schleifringe auf
der Achse der Drehscheibe.