DE767520C

DE767520C - Horizontallotanlage mit nacheilender Empfangsrichtcharakteristik

Info

Publication number: DE767520C
Application number: DEE52238D
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr John
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1939-02-19
Filing date: 1939-02-19
Publication date: 1952-09-15

Description

Horizontallotanlage mit nacheilender Empfangsrichtcharakteristilk Es ist bekannt, durch Aussenden gerichteter akustischer Impulse sonorer oder ultrasonorer Frequenz schallreflektierende Gegenstände aufzusuchen und aus der Laufzeitmessung des Impulses die Entfernung dieser Gegenstände zu bestimmen. Zu diesem Zweck sind Unterwasserschallanlagen konstruiert worden, die im wesentlichen aus je einem oder mehreren getrennten Empfängern und Sendern oder auls Schwingern bestehen, die wahlweise als Sender oder Empfänger verwendet werden kennen. Die scharf gerichtete Charakteristik des Empfängers und die des Senders liegen koaxial zueinander und sind im Fall der Verwendung eines wahlweise als Sender und Empfänger verwendbaren Schwingers gleich breit. Verwendet man getrennte Empfänger und Sender, so wird die Empfangsrichtcharakteristik breiter als die Senderichtcharakteristik gewählt. Zum Absuchen des Horizont wird nun entweder die ganze Schwingeranlage mechanisch oder die Sende-und Empfangsrichtcharakteristik der Schwingeranlage elektrisch gedreht. Da der Horizont möglichst schnell abgesucht werden muß, wird die Schwingeranlage bzw. die Richtcharakteristik der Schwinger verhältnismäßig schnell gedreht. Damit tritt nun der Nachteil auf, das ein von einem neit entfernt liegenden Gegenstand reflektierter Schall impuls auf einen ungünstigen Bereich der Empfangsrichtcharakteristik trifft. Es wird dann gar kein Echo oder nur ein sehr schwaches wahrgenommen. Im letzteren Fall ist dann die Anzeige von Richtung und Entfernung gefälscht. Bewegt sich gar noch der schallreflektierende Gegenstand. so kann der Fehler in der Entfernungsanzeige sehr große Werte. beispielsweise 50% annehmen.
Dieser Nachteil wird durch die Einrichtung nach der Erfindung vermieden. die darin besteht, daß die Empfänger bzw. die wahlweise als Empfänger oder Sender verwendbaren Schwinger derart angeordnet bzw. in bekannter Weise unter Verwendung bekannter phasenschiebender oder zeitverzögernder Älittel derart geschaltet und ausgebildet sind, daß während der Drehung der Richtcharakteristiken die Empfangsrichtcharakteristik um einen konstanten Winkelbatrag 4 r # r s (Pe ) Ps) 2n der Senderichtcharakteristik nacheilt, wobei r gleich einer mittleren Entfernung eines schallreflektieren den Gegenstandes, # gleich einer mittleren Geschwindigkeit der sich drehenden Richtcharakteristiken, a gleich der Schallgeschwindigkeit im umgebenden Medium und ßc bzw. ßs gleich der Breite der Empfangs-bzw. Senderichtcharakteristik ist.
An Hand der Abb. I und 2 sei die Eriindung näher erläutert.
In Abb. 1 ist die Verwendung eines wahlweise als Empfänger oder Sender verwendbaren Schwingers 1 vorausgesetzt, dessen Empfangsrichtcharakteristik ßc und Senderichtcharakteristik ßs gleich breit sind. also ßc = ßs. In der Entfernung # vom Schwinger 1 befindet sich eine schallreflektierender Gegenstand 2. Ein vom Schwinger 1 ausgesandter Impuls braucht. wenn a die Schallgeschwindigkeit im umgebenden Medium ist. die Zeit 2 r t = . a um die Entfernung r des Schwingers 1 vom schallreflektierenden Gegenstand 2 zweimal zurückzulegen. In dieser Zeit t hat sich die Empfangs- und Senderichtcharakteristik ßc bzw. ßs um einen Winkel α gedreht. Ist # die Winkelgeschwindigkeit, mit der sich die Richtcharakteristik der Schwingeranordnung dreht. so ist 2 r- .
α = # t = . a nach Ablauf der Zeit t überdeckt der Sektor der Empfängerrichtcharakteristik ßc nur noch einen Winkel ße - ßc ßs - ße 2 r # 2 2 a des Sendesektors, in dem der Impuls aus gesandt worden ist. Diese Winkel γ wird gleich Null, wenn die Entfernung r gleich der Entfernung a ß@-ße γn = .
# 4 geworden ist. wird nun der ÄVinkel ße um einen Winkel entgegengesetzt der Drehrichtung der Schwingercharakteristik zurückgedreht, so wird der Winkel ßs + ßc 2 r # γ = - - @.
2 a dann ergibt sich unter Berücksichtigung der Bedingung, daß γ nicht größer als ßs werden kann, für # der Wert 2 r # ßc - ß@ # = -a 2 oder. da im vorliegenden Fall ß@ = ßs ist.
2 r # # = = a. a Um diesem Winkel # wird also die Empfangsrichtcharakteristik des Schwingers gegenüber der Senderichtcharakteristik zurückgedreht.
Dieser Winkel # ist scheinbar von der Entfernung des schallreflektierenden Gegenstandes und von der Drehgeschwindigkeit der Richtcharakteristik der Schwingeranordnung abhängig. Da jedoch mit zunehmender Entiernulia die Drehgeschwindigkeit kleiiier werden muß, da mit Rücksicht auf die Eindeutigkeit der Anzeige weniger Impulse in der Zeiteinheit ausgesandt werden dürfen, kommt man praktisch mit einem konstanten Sacheilwinkel # aus. Man wählt zweckmäßig eine mittlere Entfernung r und eine mittlere Winkelgeschwindigkeit #, dann ist auch r.# eine Konstante.
In Abb. 2, in der die Bezeichnungen dieselben sind wie in Abb. I, ist der Fall dargestellt, daß ßg kleiner als ße ist. Es ergibt sich für y die Gleichung ße - ßs ß s + ße y = ßs + - a + # = - a + # 2 2 oder für y = ßs die Gleichung 2 r # ~ ße - ßs a 2 oder # = 4 r # - a.(ße - ßs) 2a Die notwendige Nacheilung läßt sich am einfachsten dadurch erreichen, daß getrennte Sender und Empfänger verwendet werden, die mit entsprechender Nacheilung gedreht werden. Man kann jedoch auch die gleichen Schwinger als Sender und als Empfänger verwenden, nur muß man dann die Schwinger in eine Anzahl Einzelschwinger aufteilen, deren resultierende Empfangsrichtcharakteristik durch elektrische Kompensation in der gewünschten Richtung zurückgedreht wird.
Diese Rückdrehung kann bekanntlich erreicht werden durch Kondensatoren, Drosseln, LC-Ketten oder andere phasenschiebende oder zeitverzögernde Mittel.
Die gewünschte Kompensation wird zweckmäßig durch ein von der Drehvorrichtung der Schwingeranlage gesteuertes Relais ein-, ab-oder umgeschaltet, so daß beispielsweise bei Stillstand keine, bei Rechtslauf die Kompensation in der einen und bei Linkslauf in der anderen Richtung stattfindet.
In der Abb. 3 ist eine Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es ist 1 ein Schwinger, der wahlweise als Empfänger und Sender verwendet wird.
Dieser Schwinger I ist in mehrere Einzelschwinger 3, 4, 5, 6 aufgeteilt. Diese Einzelschwinger sind nach einem Sende-Empfangs-Umschalter 7 geführt, dessen Eingang einmal mit dem Generator 8, das andere Mal mit einer Kompensationseinrichtung 9 verbunden ist. An die Kompensationseinrichtung 9 ist das ANzeigeinstrument 10 angeschlossen. Die Kompensationseinrichtung 9 ist umschaltbar und wird durch ein Relais 11 betätigt, das selbst wieder in Verbindung mit der Dreheinrichtung 12 der Schwingeranlage steht, Das Relais 11 und die Kompensationseinrichtung 9 sid dabei derart geschaltet, daß bei Linkslauf der Dreheinrichtung I2 die Kompensation in einem Sinne, bei Rechtslauf im anderen Sinne wirkt und bei Stillstand der Drehvorrichtung 12 die Kompensation vollständig ausgeschaltet ist. Wird die Schwingeranlage beispielsweise in Richtung des Pfeiles I3 gedreht, so ist 14 die Senderichtcharakteristik, hinter der die Empfangsrichtcharakteristik 15 um den Winkel # nacheilt.

Claims

PATENTANSPRUCHE I. Unterwasserschal lanlage zum Aufsuchen und zur Bestimmung der Entfernung schallreflektierender Gegenstände unter Verwendung von getrennten Sendern und Empfängern odr von wahlweise als Empfänger oder Sender verwendbaren Schwingern für sonore oder ultrasonore Frequenzen mit mechanisch oder elektrisch gedrehten Richtcharakteristiken, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfänger bzw. die wahlweise als Empfänger oder Sender verwendbaren 5 Schwinger derart angeordnet bzw. in bekannter Weise unter Verwendung bekannter phasenschiebender oder zeitverzögernder Mittel derart geschaltet und ansgebildet sind, daß während der Drehung der Richtcharakteristiken die Empfangsrichtcharakteristik um einen konstanten Winkelbetrag # = 4 r # - a.(ß@ - ß@) 2a der Senderichtcharakteristik nacheilt, wo bei r gleich einer mittleren Entfernung eines schallreflektierenden Gegenstandes, # gleich einer mittleren Winkelgeschwindigkeit der sich drehenden Richtcharakteristiken, a gleich der Schallgeschwindigkeit im umgebenden Medium und ße bzw.

ßs gleich der Breite der Empfangs- bzw.

Senderichtcharakteristik ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der mechanischen oder elektrischen Drehungseinrichtung der Richtcharakteristiken betätigtes Relais oder sonstiges Steuerorgan vorgesehen ist, das in bekannter Weise bei Drehung der Richtcharakteristiken die Verzögerung der Empfangsrichtcharakteristik einschaltet, bei Stillstand diese Verzögerung abschaltet und bei Umkehrung der Drehvorrichtung die Verzögerung umschaltet.