DE961065C

DE961065C - Verfahren zur Tiefenmessung mit akustischer Echolotung

Info

Publication number: DE961065C
Application number: DEI5889A
Authority: DE
Inventors: Shinpei Nakano; Iku Yosano
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1951-05-24
Filing date: 1952-05-24
Publication date: 1957-05-16
Also published as: CH303317A; BE511621A; NL80579C; NL169772B; US2736000A

Description

AUSGEGEBEN AM 16. MAI 1957

15889 VIII d/ 74 d

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Tiefenmessung mittels akustischer Echolotgeräte, bei welchen eine ausgesandte Schwingung erst an der Wasseroberfläche und dann am Grund (oder umgekehrt erst am Grund und damn an der Wasseroberfläche) reflektiert wird und in welchen sich Fehler infolge Veränderungen des Tiefganges, der Neigung oder des Schlingerns befinden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Tiefenmessung mit akustischen) Echolotgeräten mit Anordnungen zur Messung geringer Tiefen, wobei es auf wenige Meter oder Dezimeter Tiefendifrerenzen ankommt. Die Erfindung besteht darin, daß infolge entsprechender Richtung bzw. Anordnung von Sender und Empfänger die gesendeten Zeichen erst nach doppelter Reflexion zunächst an der Wasseroberfläche, dann am Grund (oder umgekehrt) empfangen werden, und darin, daß zusätzlicheVer-¹ änderungen des Niveaus der Wasseroberfläche, die durch Seegang hervorgerufen werden, ausgeschaltet ' oder ausgeglichen werden.

Im allgemeinen wird, da eine solche Einrichtung zur Messung des Abstandes zwischen dem Grund des Wassers und der Sender- und Empfängereinheit im Schiff angebracht ist, ein Fehler dann in das M elßeirgebnis eingeführt, wenn eine Veränderung des Tiefganges oder Neigung oder Schlingern auftritt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die durch den Seegang hervorgerufenen Ungenauigkeiten in der Tiefenmessung dadurch zu kompensieren, daß aus dem Augenblickswert und dem Mittelwert der Tiefe eine Steuergröße abgeleitet wird, die zur Nullpunktsverschiebung oder Veränderung des Zeitmaßstabes herangezogen wird. Dieses Verfahren ist

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wohl bei Einflüssen des Seeganges, nicht aber bei verändertem Tiefgang des Schilffes, der durch Ladungsveränderungen hervorgerufen wird, anwendbar. Abgesehen davon ist seine Durchführung verhältnismäßig kompliziert und mit hohem Aufwand verbunden.

Dagegen können bei- anderen Verfahren, bei denen die NulL-Linie bei Veränderung des Tiefganges verschoben wird, Ungenauiigkeiten, die durch den ίο Wellengang hervorgerufen werden, nicht ausgeglichen werden. Durch sie wird lediglich die verschiedenartige Belastung des Schiffes berücksichtigt. Zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems und der Erfindung selbst dienen die Zeichnungen.

Fig. ι zeigt die Verhältnisse, die, beim Messen der Tiefe eines Gewässers auftreten, während sich die

Fig. 2 bis 5 auf das Verfahren nach der Erfindung ao beziehen.

In Fig. ι sind 1 der Bootskörper, 2 und 3 Sender und Empfänger, die am Körper 1 befestigt sind, 4 die Wasseroberfläche und 5 der Grund des Gewässers. Es werden ferner die Verhältnisse des Bootes in seiner Eintauchtiefe bei Wellengang oder Ladungsänderung und der Lauf der Unterwasserschallsignale dargestellt. Wenn die Tiefe mit D, der Abstand zwischen Wasseroberfläche und der Sender-Empfänger-Einheit mit d und die Länge des Laufweges mit 2 L bezeichnet wird, wird

oder D =

2 L = 2 (D — d) d

(2)

Somit wird die Tiefe D durch die Messung L und Hinzufügen von d erhalten. L wird folglich durch den Wert Δ d abnehmen, wenn· eine Vergrößerung von Δ d im Wert d auftritt. Dies ist der Abstand zwischen Wasseroberflächejund Sender—Empfänger. Wenn man also für die Tiefe D, wie aus der Gleichung (2) berechnet, den gemessenen Wert von L benutzt und das Anwachsen von d übersieht, wird der Wert von D um den Betrag Δά geringer, als der tatsächliche Wert erlangt. In derselben Weise wird, wenn eine Abnahme Δ d im Wertd auftritt, der gemessene Wert größer sein als der tatsächliche Wert. Insbesondere ist ersichtlich, daß, da der Betrag der vertikalen Veränderung der Sender-Empfänger-Lage durch Wellengang einige zehn Zentimeter beträgt und da dieser Wert an jedem. Zeitt-

So punkt schwankt, deren Kompensation sehr schwierig ist, Deshalb wird eine genaue Tiefenmessung unmöglich, wenn nicht die Wasseroberfläche sehr ruhig ist, weil der Fehler bis zu einigen zehn Zentimetern infolge Schlingerns oder Neigung des Bootes, beträgt-.

Die Tiefenmessung der seichten See, deren Tiefe wenige Meter oder noch nicht 20 cm, wie in einem Hafen, ist, muß mit der Genauigkeit von einigen zehn Zentimetern oder weniger durchgeführt werden.

Die Erfindung beseitigt diese Unzulänglichkeiten

ßo in den bekannten Einrichtungen dadurch, daß infolge entsprechender Richtung bzw. Anordnung vom Sender und Empfänger die gesendeten Zeichen erst nach doppelter Reflexion zunächst an der Wasseroberfläche und dann am Grund (oder umgekehrt) empfangen werden, und dadurch, daß zusätzliche Veränderungen des Niveaus der Wasser-' oberfläche, die durch den Seegang hervorgerufen werden, ausgeschaltet oder ausgeglichen werden.

Nach einem- weiteren Gegenstand der Erfindung werden die akustischen Zeichen auf einem an der Wasseroberfläche schwimmenden Reflexionskörper und am Grunde des Gewässers reflektiert. Daneben können Zeichengeber und Empfänger auch in einem senkrecht stehenden rohrförmigen Körper untergebracht sein, in welchen das Wasser eindringt.

Es kann aber auch ebenso· die Seruder-Empfänger-Einheit umgedreht werden, so daß die Impulse vom S'ender 2 nach dem Grund 5 gesendet und dann nach der Wasseroberfläche 4 reflektiert und sehließdich vom Empfänger 3 empfangen werden.

Fig. 3 zeigt den Fall, in dem Sender und Empfänger in vertikaler Richtung gegeneinander versetzt befestigt sind. In diesem Fall können der ge^- samte Abstand durch o, der Abstand zwischen -Wasseroberfläche 4 und Sender 2 durch d und die Tiefe durch D dargestellt werden. Es ergibt sich dann die gesamte Länge des Weges der Impulse zu:

zL = d + D
das ist D = L —

(D — d — a) (5)

(6) go

Obgleich die Subtraktion von α notwendigerweise den Wert D der Tiefe vom angemessenen Wert L in vorliegendem Fall ergibt, werden keine Fehler eingeführt, weil α ein konstanter Wert ist.

Da die beschriebene Methode die natürliche Wasseroberfläche als reflektierende Oberfläche-'-ausnutzt, wird der Fehler der Tiefenmessung der Wellenhöhe oder der Abnahme der Zeichenstärke durch Streuen der Zeichen entsprechen. Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Einrichtungen zur Verhinderung dieser Mangel. In Fig. 4 ist ein Verfahren dargestellt, nach dem ein -schwimmender Reflektor mit flachem Boden durch das Boot gezogen wird und oberhalb des Senders angeordnet ist. Der Impuls geht vom Sender 2 über den schwimmenden Reflektor 6 und Grund 5 zum Empfänger 3. Dieser Fall ist ähnlich wie in Fig. 2 dargestellt, und der Einfluß des Wellenganges kann in geringen Grenzen gehalten werden. Fig. 5 zeigt die Anordnung eines zylindri- no sehen Körpers 6 im Boot, dessen Achse ungefähr mit der vertikalen Linie übereinstimmt und an beiden Enden zwecks Luft- und Wassereintritts offen ist. Sender 2 und Empfänger 3 sind in dem zylindrischen Körper befestigt, und zwar ersterer auf- iif wärts und letzterer abwärts gerichtet. Die Wasseroberfläche 4 außerhalb des Zylinders 6 ist mit 4 und innerhalb mit 7 bezeichnet. Wenn die Tiefe außerhalb des Zy linder körpers 6 im wesentlichen so groß wie der hydraulische Druck am unteren Ende und unabhängig vom Wellengang ist und einen Wert des durchschnittlichen Pegelwertes hat, wird die Oberfläche 7 im Zylinder 6 vom Wellengang unabhängig sein und einen Durchschnittswert zeigen. Darüber hinaus ist der Durchschnittspegelstand unabhängig von Tiefgang, Neigung usw. Der Impuls

wird vom Geber 2 aufwärts gerichtet, an der Oberfläche 7 und darauf am Grund 5 reflektiert und dann vom Empfänger 3 empfangen. Die Verfahren nach der Fig. 4 oder S sind frei von Streuimpulsen oder Einführung von Fehlern infolge des Wellenganges.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Tiefenmessung mit akustischen Echolotgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß infolge entsprechender Richtung bzw. Anordnung von Sender und Empfänger die gesendeten Zeichen erst nach doppelter Reflexion, zunächst an der Wasseroberfläche, dann am Grund (oder umgekehrt) empfangen werden, und dadurch, daß zusätzlich Veränderungen des Niveaus der Meeresoberfläche, die.durch den Seegang hervorgerufen werden, ausgeschaltet oder ausgeglichen werden.
2. Verfahren zur Tiefenmessung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die akustischen Zeichen auf einem an der Wasseroberfläche schwimmenden Reflexionskörper und am Grunde des Gewässers reflektiert werden.
3. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zeichengeber und .Empfänger in einem senkrecht stehenden rohrförmigen Körper unter-, gebracht sind, in welchen das Wasser eindringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©609576/100 7.56 (709514/139 5.57)