DE874423C

DE874423C - Method and device for echo sounding, in particular for fishing vessels

Info

Publication number: DE874423C
Application number: DEA12735A
Authority: DE
Inventors: Willy Dr Kunze
Original assignee: Atlas Werke AG
Current assignee: Atlas Werke AG
Priority date: 1949-11-18
Filing date: 1951-01-16
Publication date: 1953-10-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Echolotung, insbesondere für Fischereifahrzeuge Um bei der Echolotung auf Fischereifahrzeugen nicht nur das Gebiet unmittelbar unter dem Schiff, sondern auch seitab nach Fischschwärmen abzusuchen, ist im Patent 822 5i5 vorgeschlagen worden., auf beiden Seitendes Schiffes getrennt .zu loten und Backbord- und Steuerbordechos durch ein Braunsches Rohr oder eine Schreibvorrichtung getrennt nebeneinander abzubilden.Method and device for echo sounding, in particular for fishing vessels In order to use the echo sounder on fishing vessels not only the area immediately below Searching for schools of fish from the ship, but also from the side, is in patent 822 5i5 has been proposed. To sound and. To sound separately on both sides of the ship Port and starboard echoes through a brown tube or writing device to be shown separately next to each other.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen gewissen Sektor unter dem Schiff, und zwar vorzugsweise jeweils quer zur Fahrtrichtung, durch mehrere getrennte Echolotungen in ähnlicher Weise abzubilden, wie das mit elektromagnetischen Wellen beim Radarverfahren geschieht. Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, daß mehrere, und zwar mindestens drei Lotungen, die in einer zur Fahrtrichtung quer liegenden Ebene gegen verschiedene Punkte des Meeresbodens gerichtet sind, durchgeführt und daß die zugehörigen Echoanzeigen zu einem Gesamtbild des durch die Lotungen erfaßten Quersektors zusammengesetzt werden.The invention is based on the idea of a certain sector the ship, preferably across the direction of travel, through several to map separate echo sounders in a similar way as with electromagnetic Waves in the radar process happens. The essence of the present invention is thus the fact that several, and at least three plumbing, in one to the direction of travel transverse plane are directed towards different points on the seabed, carried out and that the associated echo displays to an overall picture of the through the plumbing detected transverse sector are put together.

Die Erfindung sei an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.The invention is illustrated using several exemplary embodiments.

Abb. i veranschaulicht die Verhältnisse beim Loten in einem Sektor a von ± 3o° quer zur Fahrtrichtung mit einem schwenkbaren Ric'htstra'hl b von etwa 3 bis 5° Bündelung. Eine scharfe Bündelung kann durch hohe Frequenz und große Schwingerflächen oder durch Schwingergruppen erzielt werden. Auch kann man .mit verhältnismäßig kleinen Schwingern eine scharfe Richtcharakteristik durch Anwendung von parabolischen Reflektoren winnen. Um diese Richtschärfe auszunutzen, ist es zweckmäßig, mindestens so oft zu loten, wie die Richtstrahlbreite von 5° .in dem Gesamtsektor von 6o° enthalten ist, d. h. also wenigstens sechs Lotungen auf jeder Seite durchzuführen. Um diese Lotungen bei z. B. Zoo m Meßbereich durchzuführen, wird eine Gesamtzeit von etwa 3 sec benötigt. Innerhalb dieser Zeit hat sich das Schiff nur so wenig weiterbewegt, daß sich die Verhältnisse im Quersektor a nicht wesentlich geändert haben werden. Es besteht daher die Möglichkeit, .die Zahl der Lotungen sogar noch weiter zu erhöhen.Fig. I illustrates the situation when plumbing in a sector a of ± 30 ° transversely to the direction of travel with a swiveling directional beam b of approx 3 to 5 ° bundling. A sharp focus can be achieved through high frequency and large transducer areas or by vibrating groups. You can also .with relatively small Swing through a sharp directional characteristic application of parabolic reflectors. In order to take advantage of this directivity, it is advisable to to be plumbed at least as often as the directional beam width of 5 ° in the entire sector of 60 ° is included, d. H. therefore carry out at least six plumbing on each side. To these soundings at z. B. Perform zoo m measurement area, a total time required of about 3 sec. During that time, the ship has changed so little moved further that the conditions in the transverse sector a do not change significantly will have. It is therefore possible to even increase the number of plumbing to increase further.

Das Schwenken des Richtstrahles kann auf verschiedene Weise geschehen, z. B. .durch Schwenken des scharf gerichteten Echolotsenders oder -empfängers oder beider Echolotschwinger, sofern nicht ein und derselbe Schwinger als Sender und Empfänger benutzt wird. Das Schwenken der Richtcharakteristik kann .aber auch auf elektrischem Weg geschehen, indem als Sende- bzw. Empfangsanordnung eine Schwingergruppe -in Verbindung mit veränderlichen elektrischen Verzögerungsketten zur Anwendung des bekannten Kompensationsverfahrens vorgesehen ist. Schließlich können auch mehrere wechselweise eingeschaltete Schwinger verwendet wenden, deren Richtcharakteristiken entsprechend gegeneinander versetzt sind.The directional beam can be swiveled in different ways, z. B. By swiveling the sharp echo sounder transmitter or receiver or both echo sounder transducers, unless one and the same transducer is used as a transmitter and Receiver is used. The swiveling of the directional characteristic can .aber also on electrical way done by a transducer group as a transmitting or receiving arrangement -in connection with variable electrical delay chains for use the known compensation method is provided. Finally, several alternately switched on transducers used turn their directional characteristics are offset from one another accordingly.

Das Pendeln der Charakteristik kann stets in derselben Richtung, z. B. von Backbord nach Steuerbord, oder in Hinundherbewegung geschehen, letzteres insbesondere dann, wenn mit schwenkbaren Schwingeranordnungen gearbeitet wird. Um Störungen durch Mehrfachechos zu vermeiden, kann man die .aufeinanderfolgenden Lotungen auch -in weiter auseinanderliegende Richtungen legen, z. B. immer in den übernächsten Teilsektor, und den ganzen Sektor durch mehrmaliges Überfahren abtasten. Schließlich wäre es auch zur schnelleren Abtastung möglich, .gleichzeitig in mehreren Richtungen zu loten, wobei die Trennung durch Verwendung mehrerer scharf gerichteter Schwingeranordnungen, gegebenenfalls unter Benutzung verschiedener Sendefrequenzen erreicht werden kann.The oscillation of the characteristic can always be in the same direction, e.g. B. from port to starboard, or done in a reciprocating motion, the latter especially when working with swiveling transducer assemblies. Around To avoid interference from multiple echoes, one can use the successive soundings also-place in further apart directions, z. B. always in the next but one Scan sub-sector and the entire sector by moving over it several times. In the end it would also be possible for faster scanning. Simultaneously in several directions to plumb, whereby the separation by using several sharply directed transducer arrangements, can optionally be achieved using different transmission frequencies.

Um Störungen bzw. Schwankungen der Anzeige durch den Seegang zu vermeiden, kann in an sich bekannter Weise von einer pendelnden Aufhängung der Schwingeranordnung Gebrauch, gemacht werden. Dabei muß, sofern die Sghwingeranordnung selbst schwenkbar ist, die Schwenkeinrichtung ebenfalls mit pendelnd aufgehängt werden. Auch bei ,starrer Anordnung der Schwinger im Schiff kann man Störungeri durch den Seegang vermeiden, indem der Richtstrahl durch elektrische, von. einem Pendel gesteuerte Verzögerungsketten von Schwankungen durch den,Seegang frei gehalten xvird. Wenn hierbei auch das Schwenken der Richtcharakteristik nach der Kompensationsmethode erfolgen soll, erhält man eineüberlagerung von. zwei verschiedenen Kompensationsvorgängen, nämlich einer ersten Kompensation, die abhängig ist von den Seegangsschwankungen und durch eine Pendelanordnung gesteuert wird, und einer zweiten Kompensation, die der ersten überlagert ist und durch einen Motor in vorgegebener Folge betätigt wird.To avoid disruptions or fluctuations in the display due to the sea, can in a manner known per se from an oscillating suspension of the oscillator arrangement Use to be made. It must be pivotable, provided the Sghwinger arrangement itself is, the swivel device can also be hung with a pendulum. Even with, more rigid Arrangement of the transducers in the ship can be used to avoid disturbances caused by the sea, by the directional beam through electrical, from. Deceleration chains controlled by a pendulum kept free of fluctuations caused by the swell. If this also includes the swiveling the directional characteristic should take place according to the compensation method, one obtains an overlay of. two different compensation processes, namely a first Compensation, which depends on the sea state fluctuations and a pendulum arrangement is controlled, and a second compensation which is superimposed on the first and is operated by a motor in a predetermined sequence.

Im allgemeinen Nvird man mit einem System auskommen, das in der Richtung quer zum Schiff schärfer gebündelt ist als in der Fahrtrichtung, und wird sich auf die Kompensation der seitlichen Winkelbewegungen des Schiffes beschränken können.In general, one can get by with a system that goes in the direction of is more sharply bundled across the ship than in the direction of travel, and will focus on limit the compensation of the lateral angular movements of the ship.

D.i.e Abbildung des Sektors a kann, wie Abb. 2 zeigt, an einem der Form des Sektors entsprechenden Schirm c erfolgen., an dem jeder Strahlrichtung der Echolotung eine bestimmte Stelle bzw. Alr bildungszone zugeordnet ist. Wenn man zur Abbildung ein Braunsches Rohr benutzt, dient der Leuchtfleck des Kathodenstrahls als Echozeiger und wird synchron mit dem Richtstrahl b des. Echolotes über !den Schirm c geschwenkt und im Rhythmus der Echolotungen in einem der jeweiligen Strahlrichtung entsprechenden Winkel über den Schirm abgelenkt. Der Abbildungsschirm kann mit einer Tiefenskala d versehen sein, so daß die Lage der reflektierenden Objekte im Sektor a nach Tiefe und Richtung bzw. Abweichung von der Mittschiffsebene abgelesen werden kann. Bei einem Profil des Meeresbodens nach A'bb. i und Durchführung von zwölf getrennten Lotungen im Sektor ergibt sich am Schirm des Braunsehen Rohres aus zwölf Anzeigepunkten oder -strichen klar erkennbar die Bodenlinie. Im Sektor a vorhandene Fischschwärme S, und S2 werden mit etwas geringerer Intensität ebenfalls durch Aufleuchten des Fleckes am Schirm des Braunschen Rohres abgebildet.D.i.e illustration of the sector a can, as Fig. 2 shows, at one of the Form of the sector corresponding screen c., On which each beam direction the echo sounder is assigned to a specific location or alerting zone. if if a brown tube is used for imaging, the light spot of the cathode ray is used as an echo pointer and is synchronized with the directional beam b of the echo sounder Screen c pivoted and in the rhythm of the echo sounding in one of the respective beam directions corresponding angle deflected over the screen. The display screen can be equipped with a Depth scale d be provided so that the position of the reflective objects in the sector a can be read off according to depth and direction or deviation from the midship plane can. With a profile of the sea floor according to A'bb. i and performing twelve separate plumbing in the sector results from twelve on the screen of the Braunsehen tube Display points or lines clearly discern the floor line. Existing in sector a Schools of fish S, and S2 are also illuminated with a slightly lower intensity of the spot on the umbrella of the Braun tube.

Zweckmäßig wird ein nachleuchtender Schirm verwendet, !dessen Nadhleuchtdauer so bemessen ist, daß sie die Zeit von einer zur nächsten. folgenden Abtastung des Sektors überbrückt.A luminescent screen is expediently used, the duration of which is illuminated by the needle is so measured that it moves the time from one to the next. following scanning of the Bridged sector.

Ab. 3 zeigt eine Anzeige entsprechend der im Patent 822,515 in Fig. 3 dargestellten Form der Anzeige. Wie dort werden hierbei die Echos auf einem in Pfeilrichtung fortlaufendem Schreibstreifen f aufgezeichnet, so daß sich die Echos sowohl der einzelnen. Abtastungen des Sektors a. als auch der einander folgenden Sektorbilder fortlaufend aneinanderreihen. Um hierbei eineTrennung zwischen den einzelnen Sektorenbildern zu ermöglichen., kann eine besondere Markierung .durch den Echolotschreiber selbst vorgesehen sein, z. B. in Form von Querlinien g, die vom Schreiber jeweils beim Übergang von einer :zur anderen Abtastung gezogen werden.From. 3 shows a display corresponding to that in patent 822,515 in Fig. 3 shown form of the display. As there, the echoes on an in Direction of arrow continuous writing strip f recorded so that the echoes both of the individual. Samples of the sector a. as well as the successive ones Line up sector images consecutively. In order to achieve a separation between the to enable individual sector images., a special marking .by the echosounder itself may be provided, e.g. B. in the form of transverse lines g, the by the recorder at the transition from one: to the other sampling.

Erfolgt die Pendelung des Richtsträhles b stets in derselben Richtung. von Backbord nach Steuerbord und Trimmt man weiter an, daß das Schiff von dem tiefer liegenden ebenen Teil des Meeresbodens allmählich über den in Abb. i dargestellten Hang fährt, so .ergibt sich das inAbb. 3 dargestellte Bild der Echoaufzeichnung. Es ist aus dieser Aufzeichnung klar zu erkennen, daß das Schiff zunächst Tiber .den ebenen Teil des Meeresbodens fährt, bei dem kein Tiefensprung beim Übergang von einer zur nächsrenAbtastung des'Sektors a vorhanden ist. Nachdem das Schiff über den ebenen Teil des Meeresbodens hinweggefahren .ist und über den Hang :gelangt, erfolgt beim Übergang von der Steuerbordseite zur nächsten Abtastung, die wieder auf .der Backbordseite beginnt, ein plötzlicher Tiefensprung, woraus zu erkennen ist, ,daß der Meeresboden an der Steuerbordseite wesentlich höher liegt als an der Backbordseite. Bei der geneigten Lotung ist die Laufstrecke für das Echo natürlich größer als :bei der vertikalen Lotung. Dadurch kommt es, daß die Bodenechos aus dem Sektor ca sich bei ebenem Meeresboden zu einem sattelförmigen Echobild ergänzen. Aus :dem Echobild der Abb. 3 ist weiterhin zu erkennen, daß das Schift .allmählich aus dem Bereich des Fischschwarmes S2 herauskommt, während der Fischschwarm S1 mehr und mehr von dem Sektor a erfaßt wird. .If the swinging of the straightening beam b always takes place in the same direction. from port to starboard and if you continue to trim, the ship is lower than that lying flat part of the sea floor gradually above that shown in Fig. i Slope drives, as shown in Fig. 3 is the image of the echo recording. It can be clearly seen from this record that the ship initially crossed the Tiber is a flat part of the seabed where there is no depth jump when passing from one is available for the next scanning of the sector a. After this the ship has passed over the flat part of the sea floor and over the Slope: reached, takes place at the transition from the starboard side to the next scan, which begins again on the port side, a sudden deep jump, from which it can be seen that the seabed is much higher on the starboard side than on the port side. With the inclined sounding, the path is for the echo naturally larger than: with vertical plumbing. As a result, the bottom echoes from the sector ca complement each other to form a saddle-shaped echo image if the sea floor is flat. From: the echo image in Fig. 3 can also be seen that the shift comes out of the area of the school of fish S2, while the school of fish S1 more and more of the sector a is covered. .

Abb. q. zeigt .eine Schreibvorrichtung, mit der sich wie bei der Anzeige am Brau.nschen Rohr nach Abb.2 eine getreue Echoaufzeichnung aus dem Sektor d erzielen läßt. Hierbei wird ein Schreibstift la von einem umlaufenden Band i im Takt der Echolotungen in wechselnder, der jeweiligen Lotrichtun;g entsprechender Richtung über einen Schreibstreifen hinweggeführt, indem das Band i mit dem Schreibstift h um eine Achse m synchron mit der Lotrichtung geschwenkt wird. In den äußeren Winkelstellungen. können vom Schreibstift Linien z2, n zur Kennzeichnung des erfaßten Sektors aufgezeichnet werden. Nach A'btastung eines Sektors d kann der Schreibstreifen zum Aufzeichnen. :des nächsten Sektorbildes um z. B. io cm in Pfeilrichtung vorgerückt werden. Dieser Vorschub kann selbsttätig oder von Hand geschehen. Bei Vorschub von Hand ist dafür zu sorgen, daß die Schreibvorrichtung ;sich nach Abtastung :des ganzen Sektors selbsttätig wieder abschaltet.Fig.q. shows .a writing device with which, as in the case of the display on the Brau.nschen tube as shown in Fig. 2, achieve an accurate echo recording from sector d leaves. Here, a pen la is from a rotating band i in time with the Echosounding in alternating directions corresponding to the respective vertical direction passed over a writing strip by pulling the tape i with the pen h is pivoted about an axis m in synchronism with the perpendicular direction. In the outer angular positions. lines z2, n can be drawn by the pen to identify the sector covered will. After a sector d has been scanned, the writing strip can be used for recording. : of the next sector image by z. B. io cm advanced in the direction of the arrow. This Feed can be done automatically or by hand. For manual feed, this is the case to ensure that the writing device; after scanning: the whole sector automatically turns off again.

Der Vorschub kann auch kleiner sein als es der Meerestiefe entspricht, wenn nur ein .bestimmter Tiefenbereich iinteressiert, und man kann ferner :durch Vergrößerung der Schrei'bstift.geschwindigke-it für :den interessierenden Tiefenbereich eine schärfere Abbildung nach Art der Fischlupenmethode bekommen. Will man hierbei die getreue Winkelabbildung erhalten, so muß die Schwenlcachse m entsprechend relativ zum Schreibstiftband verschoben werden. Gegebenenfalls kann aber auch ,die Winkelverzerrung :in Kauf genommen oder herbeigeführt werden, um z. B. :den interessierenden Teil des Echobildes auf die Breite des Schreibbandes auseinanderzuziehen.The feed can also be smaller than it corresponds to the depth of the sea, if only a certain depth range is of interest, and one can further: through Enlargement of the writing pen speed for: the depth range of interest get a sharper image like the fish magnifier method. Do you want this get the true angle mapping, the Schwenlcachse m must be correspondingly relative moved to the pen tape. If necessary, however, the angular distortion can also : be accepted or brought about in order to z. B.: the part of interest to pull apart the echo image to the width of the writing tape.

Das neue Meßverfahren ist nicht nur für die Fischerei, sondern auch für die Navigation von Interesse. Man kann es auch gut zur Profilmessung von Flußläufen verwenden.The new measurement method is not only for fishing, but also of interest for navigation. It can also be used to measure the profile of rivers use.

Der Schwenkwinkel für die Lotrichtung kann bis maximal 18o° erhöht werden; im allgemeinen wird man :nicht über i2o° hinausgehen. Gegebenenfalls mag es auch vorteilhaft sein, :den Sektor unsymmetrisch zur Lotrechten, etwa: ganz auf die Backbord-oder Steuerbordseite zu legen. Man wird daher vorteilhaft die Einrichtung ,so ausbilden, daß der Sektor seiner Größe bzw. Läge nach verändert werden kann; auch könnte eine selbsttätige Einstellung der Sektorbreite .durch .die jeweilige Wassertiefe bzw. den umschaltbaren Tiefenmeßbereich bei vorzugsweise gleichzeitiger tiefenabhängiger Regelung der Lotfolge vorgesehen sein. Die Abbildungsebene kann auch eine andere Lage zur Fahrtrichtung oder Lotrechten haben oder durch Einstellung bekommen.The swivel angle for the plumb direction can be increased up to a maximum of 18o ° will; in general one will: not go beyond i2o °. Possibly like it can also be advantageous: the sector asymmetrical to the vertical, for example: all the way up to lay the port or starboard side. The device is therefore advantageous , train so that the sector can be changed according to its size or length; an automatic setting of the sector width .by .the respective Water depth or the switchable depth measuring range with preferably simultaneous Depth-dependent regulation of the soldering sequence can be provided. The mapping plane can also have a different position to the direction of travel or perpendicular or by setting receive.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Echo sounding procedures, in particular for fishing vessels, according to patent 822: 515,: characterized in that in a preferably transverse to Several levels lying in the direction of travel, at least three at a distance from each other points of the sea floor lying apart from each other directed by straightening carried out separate soldering and that their displays to a total picture of the transverse sector covered by them are put together. 2: device for exercising : the method according to claim i, characterized in that the echo sounder system for Carrying out soundings that are separated from one another by sharp bundling of beams against at least three different points on the sea floor in one preferably Set up transversely to the ship level and provided with a display device is that the readings of these plumbing side by side as a mapping of the through them captured transverse sector brings to the display. 3. Apparatus make claim 2: thereby characterized in that: that the beam direction of the echo sounder device in regular time sequence over a given sector of e.g. B. -I- 30 ° starboard to -3o 'port steadily or can be pivoted step by step and: that in each movement period at least three Soundings are carried out. q. Device according to claim 3, characterized in that that the beam direction of the echo sounder by pendular suspension or: by electrical, Compensation of fluctuations in the ship in sea conditions controlled by a pendulum is independent. 5. Apparatus according to claim 2 to q., Characterized in that a writing device is provided in the .die echoes according to their spatial Position in the transverse sector next to each other for recording, so that they are together each result in an image of the transverse sector. 6. Apparatus according to claim 5, characterized: by using a writing device with a continuous writing strip for lining up the individual plumbing. to the transverse sector image in right-angled Coordinates as well as for the continuous stringing of the individual cross-sector images and by means to separate the individual images -by special Identification or type of recording. . 7. Apparatus according to claim 2 to 4, characterized in that the display device is provided with a display screen is, at which each beam direction of the echo sounder in the transverse sector a certain point or mapping zone is assigned. B. Apparatus according to claim 7, characterized by using a Braun tube, Üessen light spot in the rhythm of the Edholotungen make a coordinate and in the rhythm of the pendulum movements: the direction of the echo beam is deflected after a second coordinate. G. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the display device .by appropriate choice the deflection coordinate of its echo pointer: the transverse sector essentially true to the real position of the echo beam directions and distances to the shield 'brings. ok Apparatus according to claim 2 to g, characterized in that with great sharpness of direction the echo sounder radiation in the transverse sector carried out at least as much echo sounding are like: the beam width of the echo sounder is included in the transverse sector. i i. contraption according to claims 2 to g, characterized in that a pen on a registration surface according to two different coordinates according to the echo transit time and the directional beam migration is distracted. 12. The device according to claim ii, characterized by a straight line, preferably caused by a circumferential band deflection of the pen to Illustration of the echo transit time, combined with a pivoting movement of the pen holder or the registration area allowed 13. Device according to claim 2 to 12, there-. characterized in that the transverse sector is its width after. is adjustable. 14. Apparatus according to claim 2 to 13, characterized by: that the transverse sector is adjustable according to its position. 15. Apparatus according to claim 2 to 14, characterized: by applying a variable that is known per se Depth measuring range with the corresponding plumb line. 16. Apparatus according to claim 13 to 15, characterized in that the width of the cross sector is automatically in Dependence on the depth measuring range can be changed in such a way that with a small depth a large angle and at great depth a small angle is detected.