DE869698C - Vorrichtung zum Vermessen von Gewaessern, insbesondere von Wasserstrassen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Vermessen von Gewässern, insbesondere von Wasserstraßen Zur genauen Vermessung des Profils von Wasserstraßen, z. B. von Flüssen, wird bisher so verfahren, daß jeweils für einen bestimmten Querschnitt ein Peildraht, z. B. -von einem zum anderen Ufer des Flusses gespannt wird, an dem entlang ein Boot fährt und Echolotungen zum Messen der Wassertiefe unter gleichzeitiger Ablesung der abgefahrenen Peildrahtlänge ausführt. Diese Art der Messung ist sehr umständlich und zeitraubend.
• Die Feststellung der richtigen Zugehörigkeit von Tiefenwerten und horizontalen Abstandswerten hängt von der zuverlässigen und genauen Beobachtung sowie Protokollführung ab und ist infolgedessen schwer kontrollierbaren Meßfehlern und Schwankungen der Meßgenauigkeit unterworfen.
• Diesem Mangel ist gemäß der Erfindung dadurch abgeholfen, daß ein Gerät zur Messung der Wassertiefe und ein Gerät zur Ortung so ausgebildet und miteinander verbunden sind, daß Tiefe und Ort zusammengehörig, so registriert werden, daß aus der Aufzeichnung die richtige Zugehörigkeit der Tiefen-und Ortswerte abzulesen ist. Sowohl für den Zweck gemeinsamer Registrierung als auch zur Vereinfachung des Meßverfahrens ist es vorteilhaft, die Ortsbestimmung nicht mit Hilfe eines über die ganze Meßstrecke gespannten Peildrahtes auszuführen, der die Meßstrecke für die Schiffahrt sperrt oder zur Freigabe der Schiffahrt jeweils abgesenkt werden muß, sondern das Ortungsgerät wie das Tiefenmeßgerät so auszubilden, daß es zur Messung durch Signalübertragung mittels im Raume sich frei ausbreitender Wellenenergie geeignet ist. So kann zur Ortung ein Horizontalecholot für Unterwasserschall vorgesehen sein, dem ein oder mehrere im Gewässer auszulegende und als Bezugspunkte für die Ortsbestimmung dienende Reflexionsbojen zugeordnet sind. Bei kleineren Entfernungen kann man zur horizontalen Entfernungsmessung auch ein Echolot für Luftschall verwenden in Verbindung mit einem oder mehreren, über Wasser an den gewünschten Bezugspunkten aufzustellenden Luftschall reflektierenden Wänden. Die Reichweite und Sicherheit der akustischen Laufzeitmessung läßt sich wesentlich dadurch vergrößern, daß an den Bezugspunkten Sender angeordnet werden, deren Signale durch von der Meßstelle ausgesendete Fernsteuersignale ausgelöst werden. Dabei können die Signale in beiden Richtungen Schallsignale in Wasser oder Luft sein, es können aber auch in der einen Richtung Funksignale und in der anderen Richtung akustische Signale verwendet werden.
• Der horizontale Abstand kann ferner mit Hilfe zweier, mit Hilfe verschiedener Geschwindigkeit sich ausbreitender Wellenbewegungen, z. B. von Wasserschall- und Luftschallsignalen oder von elektromagnetischen und akustischen Signalen bestimmt werden, die von dem Sender am Bezugspunkt gleichzeitig oder in bestimmtem Zeitabstand ausgesandt werden, während an der Meßstelle eine Einrichtung zur Messung der Zeitdifferenz zwischen der Ankunft der beiden Signale angeordnet ist.
• Zur Ortung kann auch in an sich bekannter Weise die Entfernung von drei festen Bezugspunkten, oder Entfernung und Richtung zugleich, gegebenenfalls von nur einem Bezugspunkt gemessen werden. Hierzu lassen sich die bekannten akustischen oder auch die Methoden derFunkortung verwenden.
• Um die richtige Zuordnung der Werte von Tiefenmessung und Ortsmessung zu erhalten, genügt es, wenn Tiefenmeßgerät und Ortungsgerät zwar getrennte Schreibvorrichtungen haben, die aber durch eine Einrichtung zur übereinstimmenden Zeitnotierung, beispielsweise durch Zeitmarkenregistrierung, so miteinander verbunden sind, daß aus den Aufzeichnungen jederzeit die zusammengehörigen Wertepaare entnommen werden können.
• Zu diesem Zweck kann auch ein gemeinsamer Antrieb für den Papiervorschub der beiden Schreibvorrichtungen vorgesehen sein.
• Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht, wie es in der Abbildung dargestellt ist.
• Die dargestellte Meßeinrichtung besteht aus einem akustischen Echolot zur Messung der Wassertiefe und einer kombinierten elektromagnetisch-akustischen Signalübertragungsanlage zur horizontalen Abstandsbestimmung. Das Echolot zur Messung der Wassertiefe arbeitet mit Unterwasserschallschwingern I und 2 zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen in vertikaler Richtung.
• Der Sender I des Echolotes wird von einem umlaufenden Sendenocken 3 in regelmäßigen Zeitabständen von z. B. i/3 Sekunde getastet. Die vom Boden des Gewässers zurückkehrenden Echos werden vom Schwinger 2 über einen Verstärker 4 dem Griffel 5 einer Schreibvorrichtung zugeführt und auf dem Schreib streifen 6 registriert. Der Griffel wird von einem gleichförmig umlaufenden Band 7 getragen. Die Bandgeschwindigkeit ist z. B. so gewählt, daß der Griffel während der einer Wassertiefe von 25 m entsprechenden Schallaufzeit vom Sender I zum Boden und zurück zum Empfänger 2 einmal über die Breite des Schreibstreifens hinwegläuft, so daß an einer Skala 8 die jeweilige Wassertiefe abgelesen werden kann, die von dem Schreibgriffel 5 im Verlauf der Messung aufgezeichnet wird.
• Zur Abstandsmessung ist an einem festen Bezugspunkt, z. B. am Ufer des zu vermessenden Flusses, eine Boje ausgelegt, die einen Sender 9 zum Aussenden von Unterwasserschallsignalen trägt. Dieser Sender wird von der Meßstelle, d. h. vom Vermessungsfahrzeug aus durch Funksignale getastet. Hierzu ist auf dem Vermessungsboot ein Sender 10 angeordnet, der, von dem Nocken 3 gesteuert, in bestimmten Zeitabständen von z. B.
• I Sekunde elektromagnetische Steuersignale aussendet, die von einem Empfänger ii der Boje aufgefangen werden und jeweils die Aussendung eines Unterwasserschallsignals durch den Sender g bewirken. Diese Unterwassersignale werden durch einen geeigneten ETnpfänger, z. B. einen piezoelektrischen Empfänger 12 empfangen und über den Verstärker 4 der Schreibvorrichtung des Echolotes zugeführt.
• Da die horizontale Strecke vom Ufer zum Vermessungsboot mehrfach größer ist als die Wassertiefe, ist der Maßstab I3 der Aufzeichnung für den Horizontalabstand z. B. zehnfach kleiner gewählt als der Maßstab 8 für die Wassertiefe, so daß also die Breite des Schreibstreifens für die Abstandsmessung einer Strecke von 250 m entspricht. Hierzu könnte ein zweites Schreibsystem vorgesehen sein, das mit zehnfach geringerer Geschwindigkeit umläuft. Man kann aber auch, wie im dargestellten Beispiel, dasselbe Schreibgerät wechselweise zur Aufzeichnung der Wassertiefe mit hoher Geschwindigkeit des Schreibgriffels und des Horizontalabstandes mit niedriger Geschwindigkeit des Schreibgriffels benutzen. Hierzu ist ein Umschalter I4 vorgesehen, der in bestimmter Zeitfolge von Tiefenmessung auf Abstandsmessung umschaltet, indem er zur Tiefenmessung den Sender I des Echolotes und die hohe Geschwindigkeit des Schreibbandes einschaltet, etwa durch Andern der Drehzahl des antreibenden Motors 15 oder durch Umschaltung eines Wechselgetriebes I6, während er zur Abstandsmessung den Sender I abschaltet und statt dessen den Sender 10 für das elektromagnetische Steuersignal einschaltet und gleichzeitig die Schreibvorrichtung auf die zehnfach kleinere (Geschwindigkeit umiegt. Beim Umschalten kann gegebenenfalls eine kurze Meßpause eingefügt werden, bis sich die Schreibvorrichtung vollständig auf die neue Geschwindigkeit umgestellt hat. Wenn die Massen klein sind, kann aber auch die Rücklaufzeit des Schreibgriffels schon zur Umstellung ausreichen. Der Wechsel kann so gewählt werden, daß z. B. 30 Sekunden Tiefenmessung mit 5 Sekunden A,bstandsmesssung abwechseln. Es ergeben sich dann bei abnehmender Entfernung Aufzeichnungen von Wassertiefe und Horizontalabstand etwa nach den Kurvenzügen T (Tiefe) und E (Entfernung). Natürlich können auch andere, gegebenenfalls veränderliche Wirkzeiten und Schreibgeschwindigkeiten gewählt werden, insbesondere wenn mehrere Bezugspunkte vorgesehen sind, deren Abstand nacheinander gemessen wird. Soll gleichzeitig vertikal und horizontal gemessen werden, so ist dafür Sorge zu tragen, daß zumindest die rasch aufeinanderfolgenden Echoimpulse für die Tiefenmessung keine Störanzeigen der Horizontalmessung hervorrufen, was z. B. durch Abschirmung des Empfängers 12 oder durch Wahl einer anderen Schallfrequenz geschehen kann. Ferner ist es möglich, bei der Horizontalmessung UltraschallimLulse nach der Boje hin auszusenden, die dort einen UKW-Sender tasten, und das an der Meßstelle empfangene UKW-Signal zum Schreiben zu benutzen. Damit hierbei die Ultraschallimpulse der Horizontalmessung keine Störanzeigen der Tiefenmessung verursachen, kann man sie gleichzeitig mit einem der Echolotimpulse aussenden.
• PATENTANSPRCHE: I. Vorrichtung zum Vermessen von Gewässern, insbesondere von Wasserstraßen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gerät zur Messung der Wassertiefe und ein Gerät zur Ortung so ausgebildet und miteinander verbunden sind, daß Tiefe und Ort zusammengehörig so registriert werden, daß aus der Aufzeichnung die richtige Zugehörigkeit der Tiefen- und Ortswerte abzulesen ist.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Tiefenmeßgerät und Ortungsgerät zur Messung durch Signalübertragung mittels im Raume sich frei ausbreitender Wellenenergie eingerichtet sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Tiefenmeßgerät und Ortungsgerät getrennte Schreibvorrichtungen haben, die durch eine Einrichtung zur übereinstimmenden Zeitnotierung, beispielsweise durch Zeitmarkenregistrierung, miteinander verbunden sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Papiervorschub der beiden Schreibvorrichtungen ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch I bis 4, in der sowohl Tiefenmeßgerät als auch Ortungsgerät mit einer Kurzzeitmessung von im Raume sich ausbreitenden Signalen arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß für Tiefenmeßgerät und Ortungsgerät eine gemeinsame Einrichtung zur Kurzzeitmessung mit einer Anzeige der gemessenen Zeit- bzw. Entfernungswerte in verschiedenem Maßstab für die Tiefeuwerte einerseits und für die horizontalen Abstandswerte andererseits versehen ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufzeichnung von Tiefe und Horizontal abstand getrennte, mit verschiedenen, aber zueinander proportionalen Geschwindigkeiten bewegte Schreibgriffel od. dgl. vorgesehen sind.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Eurzzeitmessung wechselweise mit verschiedenem Zeitmaßstab der Registrierung arbeitet.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufzeichnung von Tiefe und Horizontalabstand ein gemeinsamer, wechselweise mit verschieden schneller Zeitablenkung arbeitender Schreibgriffel oder sonstiger registrierender Zeiger vorgesehen ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch I bis 8, da durch gekennzeichnet, daß zur Ortung ein Horizontalecholot für Unterwasserschall vorgesehen ist, dem ein oder mehrere, im Gewässer auszulegende und als Bezugspunkte der Ortsbestimmung dienende Reflexionsbojen zugeordnet sind.

   IO. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ortung ein Echolot für Luftschall vorgesehen ist, dem ein oder mehrere über Wasser aufzustellende Reflexionswände als Bezugspunkte zugeordnet sind.

   II. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Bezugspunkte durch Sender gebildet werden, die bestimmte Ortungssignale zur Meßstelle hin aussenden.

   12. Vorrichtung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bezugspunkte vorgesehenen Sender zur gleichzeitigen Aussendung zweier mit verschiedener Geschwindigkeit sich ausbreitender Wellenbewegungen z. B. von Wasserschall- und Luftschallsignalen oder von elektromagnetischen und akustischen Signalen eingerichtet sind und daß an der Beobachtungsstelle eine Einrichtung zur Messung der Zeitdifferenz zwischen der Ankunft der verschiedenartigen Signale vorgesehen ist.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendesignale an den Bezugspunkten durch von der Meßstelle ausgesendete Fernsteuersignale ausgelöst werden.

   14. Vorrichtung nach Anspruch I3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aussendung von akustischen Fernsteuersignalen für die Betätigung der Sender an den Bezugspunkten.

   15. Vorrichtung nach Anspruch I3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aussendung von elektromagnetischen Fernsteuersignalen für die Betätigung der Sender an den Bezugspunkten.