-
Einrichtung zur Entfernungsmessung nach der Echolotmethode, insbesondere
zur Echolotung auf Schiffen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Entfernungsmessung
nach der Echolotmethode, insbesondere zur Echolotung auf Schiffen, wobei zusätzlich
zur eigentlichen optischen Entfernungsanzeige zur Anzeige des Überschreitens oder
Unterschreitens einer bestimmtem Entfernung eine Alarmvorrichtung vorgesehen ist
Hierbei bestand jedoch bisher der Nachteil, daß die Alarmvorrichtung häufig durch
Störechos oder Störgeräusche zum Ansprechen gebracht wird, da bei der Echolotung
neben den anzuzeigenden Echoimpulsen vielfach Störechos und Störgeräusche auftreten,
die in ihrer Amplitude den Nutzechos gleichkommen und sie sogar oftmals übertreffen.
Bei der optischen An zeige läßt sich das Nutzecho von den Störechos und Störgeräuschen
meist gut unterscheiden, weil die Anzeige des Nutzechos regelmäßig an derselben
bzw. einer unmittelbar benachbarten Stelle der Anzeigeskala wiedierkehrt, während
die Anzeige der Störgeräusche, die gewöhnlich in unregelmäßigen Zeiträumen aufeinanderfolgen,
über die ganze Entfernungsskala streut. Durch genügend schnelle Lotfolge läßt sich
unter Ausnutzung dieses Umstandes für das Nutzecho der Eindruck einer stehenden
Anzeige erzielen, während die Störgeräusche nur ein kurzes Aufblitzen des Schanzeichens
bald
an dieser, bald an jener Stelle der Skala bewirken.
-
Durch die akustische Anzeige läßt sich aber eine solche Unterscheidung
des Nutzechos von den Störgeräuschen nicht erzielen, und es besteht daher die Gefahr,
daß der Wecker häufig durch Störechos zum Ansprechen gebracht wird, wobei dann jedesmal
eine Kontrolle durch Beobachtung der Ti.efenanzeige durchgeführt werden muß.
-
Diesem Mangel ist erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, daß an den
Empfangskrelis ein Zeitschalter angeschlossen ist, der im Takt der Echo lotung betätigt
wird und die Empfangsimpulse zur Alarmvorrichtung nur durchläßt, wenn sie in einem
bestimmten, im voraus festgelegten Zeitintervall eintreffen, und daß zwischen den
Zeitschalter und die Alarmvorrichtung eine Zähl- oder Spelichervorrichtung gelegt
ist, die nur bei regelmäßig sich wiederholender Erregung durch mehrere, im Takt
der Lotungen aufeinanderfolgende Empfangsimpulse die Alarmvorrichtung auslöst. Der
Zeitschalter besteht dabei zweckmäßig aus einem umlaufenden Kollektor mit einem
Kontaktsegment und zwei Schleifbürsten, die vorzugsweise beide verstellbar und mit
je einem Zeiger verbunden sind, die an einer Entfernungsskala die Grenzen anzeigen,
oberhalb bzw. unterhalb deren das Alarmsignal in Tätigkeit tritt.
-
Die Speicheranordnung kann mit einem Kondensator arbeiten, der durch
jeden der ankommenden Schallimpulse (Nutzecho oder Störschall) eine elektrische
Ladung erhält, die vom Augenblick ihrer Erregung an über einen Entladewiderstand
in. einem solchen Maß abklingt, daß bei der nächsten Lotung noch eine merkliche
Restspannung bzw.
-
Restladung vorhanden ist, so daß für im Rhythmus der Lo,tungen wiederkehrende
Echos eine Summierung der Restspannungen bzw. Restladungen eintritt, während für
die normalerweise erst nach mehreren Lotungen an derselben Stelle wiedefkehrenden
Störimpulse praktisch nur die durch den jeweiligen Impuls selbst ausgelöste Einzelspannung
bzw. Ladung zur Wirkung kommt. Die Relaisanordnung spricht aber erst auf die durch
die Summierung erhöhte Spannung an. Dadurch wird erreicht, daß die Störgeränsche,
die gewöhnlich in unregelmäßigen Zeitzwischenräumen aufeinander= folgen, die Alarmvorrichtung
nicht zum Ansprechen bringen.
-
Es ist nunmehr auch möglich, deln Wecker nicht nur für einen ganiz
kleinen Tiefenbereich zu benutzen, sondern größere Entfernungs- oder Tiefenbereiche
mit dem Alarmsignal zu überwachen, denn solange die Zahl der die Relais anordnung
erregenden Störgeräusche aus dem betreffenden Bereich nicht die Zahl der Lotungen
erreicht, ist ein Ansprechen des Weckers auf die Störgeräusche nicht zu befürchten.
Es ist damit der Vorteil gegeben, den Wirkbereich nach der Seekarte auf eine bestimmte,
noch zu überfahrende Tiefe einzustellen, und der Wecker macht dann selbsttätig darauf
aufmerksam, sobald die betreffende Stelle vam Schiff erreicht ist.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel in
schematischer Darstellung veranschaulicht.
-
Durch einen an das Bordnetz angeschlossenen kleinen. Motor wird eine
Welle b mit bestimmter Drehzahl angetrieben. Auf dieser Welle ist eine Nockenscheibe
c befestigt, die bei jeder Umdrehung der Welle einmal einen Kontakt d im Stromkreis
eines Schallsenlderslf, der in der Schiffswand oder einem besonderen, aus der Schiffswand
ausfahrbaren Träger eingebaut sein, kann, ein- bzw. ausschalten. Am Ende der vom
Motor angetriebenen Welle b ist eine Scheibe g befestigt, die hinter einer feststehenden
Tiefeskala h umläuft. In der Scheibe g ist hinter einem radialen, alls Lichtzeiger
dienenden Schlitz ein Neonrohr i angebracht, das über zwei Schleifringe mit einem
Verstärker j verhunden isti, an dessen Eingang der Echoempfänger k, der ebenfalls
in der Schiffswand oder einem besonderen in das Wasser ragenden Träger befestigt
ist, angeschlossen ist. Die Energie für den Betrieb des Schall senders kann entweder
dem Bordnetz diirekt oder einem vom Bordnetz unter Zwischenschaltung eines Hochspannungsgenerators
geladenen Kondensator m entnommen werden.
-
Der zum Loten benutzte Schallimpuls wird durch Betätigung des Schalters
d genau in dem Augenblick ausgesandt, in dem das Neonrohr i durch den Anfangspunkt
der Entfernungsskala hindurchgeht. In der Zeit, diie der Schall für dias Zurücklegen
des Weges im Wasser, also vom Schallsend.erblils zu. dem reflektierenden Gegenstand,
z. B. dem Meeresboden oder fremden Schiff, und von dort als Echo zurück zum Empfänger
benötigt. hat sich das Neonrohr i um einen bestimmten Winkel ani der Skala weiterbewegt.
In delm Augenblick, in dem das Echo am Empfänger k eintrifft, wird im Verstärker
ein Induktionsstoß erzeugt, der das Neonirohr plötzlich aufblitzen läßt, so daß
sich ein deutlich ablesbarer Lichtzeiger an der betreffenden Stelle der Skala ergibt'.
Die Skala. ist unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit im Wasser und der
Umlaufgeschwindigkeit des Neonrohres. in Metern geeichte, so daß man die Entfernung
jederzeit an der Stelle, an der der rote Lichtzeiger aufblitzt, ohne weiteres ablesen
kann.
-
Der Lotvorgang wiederholt sich selbsttätig in regelmäßigen Zeitabständen.
Diese Abstände müssen so gewählt werden, daß das Echo vor der nächsten Schallaussendung
zurückgekehrt ist, sind also von dem jeweiligen Meßbereich, di. h. der maximal zu
erfassenden Entfernung abhängig. Bei kleinen Entfernungen ist es möglich, die Lotfolge
derart zu steigern, dlaß das Neonrohr mehrmals; in der Sekunde aufblitzt und so
der Eindruck einer stehenden Anzeige erzielt wird; be!i größeren Entfernungen kann
durch Verwendung einer kurzzeitig nachleuchtenden Skala eine Unterbrechung der Anzeige
vermieden werden.
-
Neben, den Nutzechos treten bei der TieSfenlotung meist Störechos
auf, die das Neonlrolhr ebenfalls zum Aufleuchten bringen. Eine stehende Anzeige
wie die' Nutzechos vermögen diese Stör-
geräusche jedoch nicht hervorzurufen,
weil sie gewöhnlich in unregelmäßigen, Zwisc:henräumen aufeinanderfolgen und daher
nur ein kurzes Aufblitzen des Neonrohres bald an dieser, bald an jener Stelle der
Skala bewirken, so daß sich die stehende Nutzanzeiige klar aus d'en etwaigen Störanzeigen
hervorhebt.
-
Um den Benutzer auf das. Über- oder Unterschreiten einer bestimmten
Entfernung bzw. Tiefe besonders aufmerksam zu machen, ist ein Wecker n vorgesehen.
Dieser Wecker n bzw. ein Relais v zur Betätigung des Weckers. liiegtl im Anodenkreis
einer gittergesteuerten gasgefüllten Röhre o, die vom Echo über einen im Takt der
Lotungen umlaufenden Kollektor mit einem über einen Halbkreis sich erstreckenden
Kontaktsegment p und zwei im Kreis verstellbaren Bürsten q1, q2 gesteuert wird.
-
Es ist klar, daß der Steuerstromkreis nur dann geschlossen ist wenn
sich das Kontaktsegment p und die Bürsten q1 und q2 berühren. Durch Verstellen der
Bürsten läßt sich sowohl die Größe als auch die Lage des Wirkbereiches der Alarmanlage
in weiten Grenzen ändern. Entspricht z. B. eine volle Umdrehung einem Bereich von
100 m, so läßt sich ein maximaler Wirkbereich von 50 m durch vollständiges Zusammenrücken
der Bürsten erzielen. Je! weiter die Bürsten voneinander entfernt werden, um so
kleiner ist die Zeit des Kontaktschlosses bzw. der von der Alarmvorrichtung erfaßte
Tiefenbereich. Durch die im Uhrzeigersinn hintere Bürste q1 wird die obere Grenze
und durch die Bürste q2 die untere Grenze des Wirkbereiches eingestellt, mit Hilfe
von Zeigern r1 und r2, die an einer gemeinsamen Tiefenskala die eingestellten Grenzwerte
abzulesen gestatten Damit der Wecker nicht auch auf jeden stärkeren Störimpuls anspricht,
ist eine besondere Relaisschaltung vorgesehen. Das Rohr o wird durch einen Kondensator
s gesteuert. Dieser liegt im Anodenkreis einer Röhre t, die im Ruhezustand nur einen
schwachen Strom führt und deren; Gitter bei Ankunft eines Echos kurzzeitige Spannungsimpulse
erhält, so daß Stromstöße im Anodenkreis der Röhre t erzeugt werden. Dadurch wird
eine Aufladung des Kondensators s bewirkt. Die auf den Kondensator s gekommene Ladung
wird über einen Widerstand u wieder abgeleitet. Die Größe des Widerstandes u ist
dabei so bemessen, daß in dem Zeitraum zwischen zwei Lotungen nur ein Teil derjenigen
Ladung abzufließen, vermag, die durch einen einmaligen Echoimpuls auf den Kondensator
gegeben wird. Trifft somit nach Ablauf einer Lotperiode erneut ein Echo ein, wie
das für die Nutzechos regelmäßig der Fall ist, so addiert sich die neue' Teilladung
zu der vom vorhergehenden Echo verbleibenden Restladung. Auf diese Weise wird die
Ladung und damit die Spannung des Kondensators s schrittweise gesteigert und erreicht
schließlich diejenige Höhe, die zu.r Zündung des; Rohres o erforderlich ist.
-
Störimpulse vermögen im allgemeinen den. Kondensator nicht auf die
zur Zündung des Rohres. o erforderliche Spannung zu bringen, weil die Störimpulse,
im Gegensatz zu den Echos, über den gesa.mten Meßbereich streuen. Sind d'ie Störimpulse
häufiger, so daß die Gefahr besteht, daß in zweli aufeinanderfolgenden Lotperioden
jedesmal ein Störimpuls in den Wirkbereich der Alarmvorrichtung hineinfällt, so
kann man die Selektion dadurch erhöhen, daß man zum Ansprechen der Aiarmvorrichtung
mehr als zwei, z. B. fünf oder zehn, im Abstand der Lotperiode wiederkehrende, in
den vorgeschriebenen Wirkbereich hineinfallende Empfangsimpulse vorschreibt. Dies
läßt sich bei der dargestellten Schaltung beispielsweise dadurch erreichen, daß
die Kapazität des Kondensators s vergrößert oder der Entladewiderstand u für den
Kondensator s verkleinert wird, so daß der Kondensator s erst durch eine größere
Zahl von Stromimpulsen auf die zum Zünden des Rohres o erforderliche Spannung gebracht
wird Weiter läßt sich die Störbefreiung dadurch verbessern, daß der Wirkbereich
für die Alarmvorrichtung verkleinert wird. Die Verwendung eines genügend schmalen.
-
Wirkberciches in Verbindung mit der beschriebenen Einrichtung zur
Vermeidung von Störanzeigen ist somit von besonderer Bedeutung für die Wirksamkeit
der Alarmvorrichtung.
-
Das im Anodenkreis des gittergesteuerten. Gasentladungsrohres o liegende
Relais zur Betätigung des Weckers n kann auch so ausgebildet sein, daß es nur kurzzeitig
eingeschaltet, so daß auch nur ein kurzes Wecksignal gegeben wird, das sich jedesmal
nach Wiederaufladung des Kondensators u auf die Zündspannung des Gasentladungsrohres
wiederholt. Es kann aber auch ein Relais verwendet werden, das den; Wecker dauernd
einschaltet. Dieser wird sodann von Hand, z. B. durch Öffnen eines Schalters w,
wieder in seine Ausschaltstellung gebracht. Gegebenenfalls, z. B. auf Fischereifahrzeugen,
kann es vorteilhaft sein, die Größe des Tiefenbereiches oder eine oder beide Grenzen
für den Tiefenbereich der Alarmvorrichtung fest einzustellen.