DE954294C - Einrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilen nach dem akustischen Echolotverfahren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilen nach dem akustischen Echolotverfahren Es ist bekannt, mit Hilfe eines registrierenden akustischen Echolotes die Tiefen von Wasserstraßen selbsttätig aufzuzeichnen. Beim Befahren der zu vermessenden Strecken wird der Boden mit hoher Lotfolge abgetastet und das zurückkehrende Echo vom Echographen registriert, so daß sich ein genaues Längsprofil des Flusses ergibt. Dieses übliche Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß nur die Tiefen unmittelbar unter dem Schiff registriert werden, daß aber die Tiefenverhältnisse seitlich des Fahrzeuges nicht oder nur beschränkt erfaßt werden können. Für die Vermessung ist es jedoch wichtig, das Querprofil der Wasserstraße aufzuzeichnen. Dabei hat man sich bisher so beholfen, daß das Meßfahrzeug von einem Ufer der Wasserstraße zum anderen fährt oder an einem ausgespannten Draht gezogen wird, was aber sehr zeitraubend und umständlich ist.
• Für die Vermessung von Eisenbahntunnels ist es bereits bekannt, den Abstand eines genormten Rahmens von den Tunnelwänden an vielen Punkten dieses Rahmens gleichzeitig nach dem Echolotverfahren zu messen und aufzuzeichnen und dabei die Schallsender und -empfänger so anzuordnen, daß ihre Sende- bzw. Empfangsrichtung senkrecht zu dem entsprechenden Teilstück des zu messenden Profils verläuft. Bei der Durchfahrt durch den Tunnel erhält man dann gleichzeitig eine Anzahl von Längsprofilen, aus denen jedoch die Querprofile erst durch Umzeichnung gewonnen werden können.
• Es ist ferner bei Schiffen bekannt, den Meeresboden oder Flußläufe mit Hilfe eines schwenkbaren Richtstrahles oder mehrerer verschieden gerichteter und wechselweise eingeschalteter Schwinger abzutasten und auf diese Weise einen Quersektor senkrecht zur Längsachse des Schiffes zu erfassen. Die zugehörige Schreib vorrichtung ist dabei in Abweichung von den üblichen Echographen so ausgebildet, daß das umlaufende Band mit dem Schreibstift auf einem besonderen Träger gelagert ist, der synchron mit dem Richtstrahl um eine gerätefeste Achse geschwenkt wird, so daß die gemessene Abstandsstrecke lagegetreu auf dem stillstehenden Schreibstreifen aufgezeichnet wird. Nach vollendeter Abtastung eines Querprofils wird der Schreibstreifen zum Aufzeichnen des nächsten Profilbildes um ein entsprechendes Stück vorgerückt. Man erhält auf diese Weise fortlaufende Aufzeichnungen der Querprofile des überfahrenen Grundes in Polarkoordinaten, die jedoch nicht immer ein naturgetreues Abbild des Bodens der Wasserstraße darstellen, da bei schrägem Einfall des Richtstrahles die im Schatten dieses Richtstrahles liegenden Punkte hinter steilen Erhebungen oder in Spalten nicht erfaßt werden. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens sind die von der Horizontallotung her bekannten unerwünschten Nebenechos, die mit zunehmender Abweichung von der senkrechten Lotrichtung in wachsendem Maße auftreten und die Messung stören. Das Schwenken des Richtstrahles geschieht dabei durch mechanisches Schwenken des scharf gerichteten Echolotsenders oder auch dadurch, daß mehrere wechselweise eingeschaltete Schwinger Verwendet werden, deren Richtcharakteristiken entsprechend gegeneinander versetzt sind.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilen nach dem akustischen Echolotverfahren mit Hilfe eines Fahrzeuges, bei der nacheinander Lotungen nach verschiedenen Profilpunkten ausgeführt werden und die von dem jeweils in Tätigkeit befindlichen Sender-Empfänger gemessene Abstandsstrecke in einer Aufzeichnungseinrichtung lagegetreu aufgezeichnet wird, bei der jedoch die vorstehend angeführten Nachteile erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß eine Mehrzahl senkrecht nach unten lotender Sender-Empfänger an einem die zu messende Profilbreite überdeckenden und mit dem Fahrzeug verbundenen Träger längs einer geraden Linie quer zur Fahrtrichtung verteilt angebracht sind.
• Dadurch, daß senkrecht nach unten gelotet wird und die Schallsender und -empfänger über die Breite des Profils verteilt sind, ergibt sich, wenn sie nacheinander mit der Aufzeichnungseinrichtung verbunden werden, automatisch eine richtige Aufzeichnung des Querprofils in kartesischen Koordinaten, die vollkommen naturgetreu ist und in der alle Tiefen richtig angegeben sind, da es keine im toten Winkel eines schrägen Strahles liegende Punkte gibt. Die Aufzeichnung ist außerdem klar und eindeutig, da sie infolge der senkrechten Lotung frei von Nebenechos ist, was für Vermessungszwecke besonders wertvoll ist.
• Als Träger der Sender-Empfänger dienen z. B. selbstschwimmende Ausleger, die seitlich angelegt oder nach oben hochgeklappt werden können. Die Ausleger können mit einem eigenen Antrieb versehen sein, der in besonderen Schwimmkörpern am Ende der Ausleger untergebracht ist und vom Peilfahrzeug aus gesteuert wird. Mit derartigen Auslegern ist es ohne weiteres möglich, Profilbreiten bis zu 50m zu erfassen, wobei die Ultraschallsender und -empfänger in Abständen von z. B.
• 50 cm oder I m angeordnet sind. Eine weitere Möglichkeit der Anordnung der Sender-Empfänger besteht darin, diese in einer großen Schwimmfläche unterzubringen, die zwischen zwei Peilschiffen geschleppt wird.
• Um die Sender-Empfänger der Reihe nach mit dem Aufzeichnungsorgan zu verbinden, kann ein umlaufender Schalter verwendet werden, so daß die Aufzeichnung, wenn sie z. B. auf der Steuerbordseite beendet ist, selbsttätig auf der Backbordseite wieder beginnt. Dabei muß natürlich der Umlauf des Schalters mit dem Vorschub der Aufzeichnung in der Abszissenrichtung synchron laufen, um eine eindeutige Zuordnung des Ortes des jeweiligen Sender-Empfängers zu einer bestimmten Abszisse zu erhalten. Diese Zuordnung ist besonders gut gewährleistet, wenn der Schlitten der Aufzeichnungseinrichtung, welcher den Vorschub in derAbszisseneinrichtung bewirkt, selbst die Umschaltung von einem Sender-Empfänger zum nächsten bewirkt, wie es weiter unten näher beschrieben wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abb. I im Prinzip dargestellt.
• Die mit den Sendern I und Empfängern 2 versehene Schwimmfläche 3 ist mit einem Stoßkreis 4 bzw. mit dem Verstärker 5 der Echolotanlage verbunden. Ein Registrierpapier ist so angeordnet, daß es von einer Abwickelu-alze 7 über einen Schreibtisch 8 von oben nach unten bewegt werden kann.
• Senkrecht zur Ablaufrichtung des Papiers, also in horizontaler Richtung ist ein Schlitten g beweglich, der das Schreibband mit der Schreibfeder und der Impulsauslöseeinrichtung trägt. Das Schreibband läuft, durch den Motor Io angetrieben, mit konstanter Geschwindigkeit um und zeichnet die Wassertiefe in vertikaler Richtung auf, und zwar derart, daß oben die Wasseroberfläche als Nullinie und unten der Grund abgebildet wird. Der Schlitten g mit dem Motor Io wird durch einen weiteren Motor 1 1 kontinuierlich über das Papier von rechts nach linsk und zurück bewegt, wobei Federn 12 auf den Kontaktschienen I3 immer entsprechende Sender- und Empfängerpaare an das Gerät anschalten. Während der Bewegung des Schlittens ist das Papier in Ruhe, und es entsteht so ein Querprofil in der Art, wie es Abb. 2 darstellt.
• Ist der Schlitten in eine der Endlagen ausgelaufen, so wird das Papier von einem weiteren Motor 14 um einen einstellbaren Betraga nach unten gezogen, und es kann bei einem neuen Durchlaufen des Schlittens ein neues Profil über die Breite ge- schrieben werden, die der Träger oder dieSchwimmfläche quer zur Fahrtrichtung überdeckt. Der Vorschubs wird zweckmäßig aus Gründen sparsamsten Papierverbrauchs nur wenig größer eingestellt, als es der jeweiligen Wassertiefe entspricht. Es entsteht automatisch eine Folge von übereinanderliegenden Querprofilen.
• Wird ein Echograph verwendet, der im Tiefenmaßstab I: : IOO die Wassertiefe registriert, und benutzt man ein 200 mm breites Registrierpapier, so können zweckmäßig 30 m Wasserbreite auf I5omm Papierbreite aufgezeichnet werden. Wenn etwa dreißig Lotungen pro Sekunde ausgeführt werden und der Schreibschlitten in etwa 5 Sekunden über -das Papier läuft, so lotet jeder Empfänger unter der Voraussetzung, daß alle Meter ein Sender-Empfängerpaar angeordnet ist, innerhalb einer Querprofilzeichnung etwa fünfmal. Die Kontaktschiene ist zweckmäßig so ausgebildet, daß die Umschaltung auf das nächste Sender-Empfängerpaar schleichend erfolgt und zwei benachbarte Sender-Empfängerpaare zeitweise gleichzeitig angeschlossen sind; wodurch die gesamte überfahrene Fläche kontinuierlich registriert wird.
• Der Vorteil des beschriebenen Verfahrens liegt darin, daß bei langsamer Fahrt auf den zu vermessenden Kanälen oder Flüssen eine Folge von Querprofilen automatisch aufgezeichnet wird und dadurch die sehr zeitraubenden und ungenauen früheren Methoden zur Aufnahme der Querprofile überholt werden. Bei Verwendung der oben angeführten Werte kann bei einer Eigenfahrt des Peilfahrzeuges von etwa 5 km pro Stunde etwa alle IO m ein Querprofil aufgezeichnet werden.
• Die Erfindung ist auf die dargestellte Ausführungsform nicht beschränkt. So ist es z. B. möglich, an Stelle der vielen einzelnen Sender-Empfänger nur einen einzigen Sender-Empfänger zu verwenden, der mittels eines Motors oder auch von Hand senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Fahrzeuges hin- und herbewegt wird. Ferner ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung auch möglich, ein gedachtes Profil zu schreiben, das durch eine Anzahl von ortsfesten Pegelmessern dargestellt wird. Dabei sind an verschiedenen Punkten einer Wasserstraße Sender-Empfänger eingebaut, die vom Grunde aus die Wasseroberfläche anloten oder aber auch oberhalb der Wasserfläche angebracht sind und in Luft den Abstand bis zur Wasseroberfläche messen. Werden diese Sender-Empfänger der Reihe nach in der erfindungsgemäßen Weise mit dem Schreiborgan verbunden, so entstehen »Profilkurven«, die einen Überblick über die örtlichen und zeitlichen Schwankungen des Wasserstandes an den verschiedenen Stellungen der Wasserstraße ergeben. Der Querprdfilschreiber dient also in diesem Falle als Vielfachpegelschreiber und überwacht viele Pegelstellen gleichzeitig.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilen nach dem akustischen Echolotverfahren mit Hilfe eines Fahrzeuges, bei der nacheinander Lotungen nach verschiedenen Profilpunkten ausgeführt werden und die von dem jeweils in Tätigkeit befindlichen Sender-Empfänger gemessene Abstandsstrecke in einer Aufzeichnungseinrichtung lagegetreu aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl senkrecht nach- unten lotender Sender-Empfänger an einem die zu messende Profilbreite überdeckenden und mit dem Fahrzeug verbundenen Träger längs einer geraden Linie quer zur Fahrtrichtung verteilt angebracht sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender-Empfänger an schwimmenden Auslegern eines Schiffes angebracht sind, die hochgeklappt oder seitlich angelegt werden können.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausleger zusätzlich Schwimmkörper aufweisen.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmkörper mit einem eigenen Antrieb ausgerüstet sind, der vom Schiff aus gesteuert wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufender Schalter die Sender-Empfänger der Reihe nach mit der Aufzeichnungseinrichtung verbindet.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibvorrichtung aus einem endlosen Band besteht, das mit .einer Schreibfeder und einer Auslöseeinrichtung für den Sendeimpuls versehen ist.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das endlose Band auf einem Schlitten angebracht ist, der über das ruhende Aufzeichnungspapier hinwegbewegt wird und dabei mit den einzelnen Sender-Empfängern der Reihe nach in Verbindung tritt.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender-Empfänger an ortsfeste Kontakte längs der Bahn des Schlittens angeschlossen sind, die von dem Schlitten abgetastet werden, so daß eine definierte Zuordnung des Ortes des jeweiligen Sender-Empfängers zur x-Koordinate der Aufzeichnung gegeben ist.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier zwischen zwei Aufzeichnungsvorgängen senkrecht zur Vorschubrichtung des Schlittens um ein vorbestimmtes Stück weitertransportiert wird.

   IO. Einrichtung nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Überwachung von ortsfesten akustischen Pegeln benutzt wird, welche die Wasseroberfläche von unten oder von oben anloten, so daß die Registriereinrichtung eine Abbildung des durch die Pegel dargestellten Profils liefert.

   II. Einrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilen nach dem akustischen Echolotverfahren mit Hilfe eines Fahrzeuges, bei der nacheinander Lotungen nach verschiedenen Profilpunkten ausgeführt werden und die ion dem jeweils in Tätigkeit befindlichen Sender-EP-fänger gemessene Abstandsstrecke in einer Aufzeichnungseinrichtung lagegetreu aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Sender-Empfänger synchron mit dem Vorschub des Aufzeichnungsorgans an einem die zu messende Profilbreite überdeckenden und mit dem Fahrzeug verbundenen Träger längs einer geraden Linie quer zur Fahrtrichtung hin- und herbewegt wird.

   In Betracht~gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 358 678, 874423; Allg. Vermessungs-Nachrichten I95I, S. 90 bis 94 (Nottarp: Bericht über den Entwurf eines Tunnelmeßgerätes) .