DE966426C - Vorrichtung zur Abbildung der Lage von Gegenstaenden durch akustische Horizontallotung auf Schiffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Abbildung der Lage von Gegenständen durch akustische Horizontallotung auf Schiffen Es ist bekannt, mit Hilfe der sogenannten Horizontallotung, wobei Schallimpulse im Wasser scharfgerichtet ausgesandt und die Zeit bis zum Eintreffen der Echos von Gegenständen im Wasser gemessen wird, Ühersichtsbilder der Lage solcher Gegenstände zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung hierfür, bei der die empfangenen Echos auf einer Schreibfläche aufgezeichnet werden.
• Bei neueren Ausbildungsformen des Horizontallotverfahrens zur Abbildung des Umkreises stand das Ziel im Vordergrunde, die Absuchung des Umkreises zu beschleunigen. Bei einer bekannten Anordnung z. B. strahlt ein drehbarer Richtsender dauernd Schall ab, und die Echos aus den verschiedenen Richtungen und Abständen werden mittels eines wesentlich schneller gedrehten Richtempfängers innerhalb einer Umlaufperiode des Senders, d. h. in einer verhältnismäßig kurzen Zeit, empfangen und auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre entsprechend der Lage der erzeugenden Gegenstände angezeigt. Solche Anordnungen erfordern einen erheblichen Aufwand und können mit der mit einfacheren Mitteln arbeitenden Einrichtung nach der Erfindung nicht in Vergleich gesetzt werden. Bekannt ist ferner eine Horizontallotanlage, bei der bleibende Aufzeichnungen der Echoanzeigen aus einem breiten Sektor auf einem Aufzeichnungsblatt vorgenommen werden. Dabei ist ein allseitig strahlender Sender und eine Vielzahl von gerichteten Empfängern mit einer zugehörigen Vielzahl von Verstärkern vorgesehen, die in jeder Lotperiode gleichzeitig die aus den verschiedenen Richtungen kommenden Echos aufnehmen. Die Aufzeichnung erfolgt auf Einzelblättern, die von Zeit zu Zeit ausgewechsel+ wer- den, durch eine Vielzahl von den Empfängern zugeordneten Schreibgriffeln. Um echte Ziele von durch gelegentliche Störungen vorgetäuschten unterscheiden zu können, wird der Aufzeichnungsträger in seiner Ebene schwingend bewegt. Die große Zahl der hierbei benötigten Empfänger, die wegen der scharfen Richtwirkung gewisse Mindestabmessungen haben müssen, die eben so große Zahl von getrennten Empfangsverstärkern und das verwickelte Vielfachschreibgerät stellen einen erheblichen Aufwand dar.
• Bekannt ist weiter, auf beiden Seiten eines Schiffes Echolotungen in nach der einen und anderen Seite, unter Umständen auch nach voraus, schräg geneigten Richtungen vorzunehmen und die empfangenen Echos auf den beiden Hälften eines Schreibstreifens fortlaufend aufzuzeichnen.
• Zur Abbildung der Lage von schallstreuenden Gegenständen in einer Ebene quer zur Fahrtrichtung eines Schiffes ist bereits vorgeschlagen, nacheinander in verschieden zur Vertikalen geneigte Richtungen der Querebene zu loten und die Echos auf einer Aufzeichnungsfläche mittels einer Schreibeinrichtung aufzuzeichnen, die entsprechend der jeweiligen Lotrichtung um eine feste, durch den Anfangspunkt der Aufzeichnungen gehende Achse gedreht wird oder sich entsprechend der Änderung der Lotrichtung relativ zur Aufzeichnungsfläche parallel verschiebt. Eine derartige Einrichtung ist auch zur Erzeugung von Übersichtsbildern der Lage von Gegenständen in einem Sektor der Horizontalebene, insbesondere des Voraussektors eines fahrenden Schiffes, geeignet.
• Gemäß der Erfindung wird zur Erzeugung eines Übersichtsbildes der Lage von Gegenständen im Wasser durch Horizontallotung ein Sektor der Horizontalebene durch aufeinanderfolgende Lotungen in verschiedenen Richtungen mittels einer Sende-Empfangs-Anordnung zur Aussendung von Lotimpulsen mit veränderlicher Strahlrichtung abgesucht und die Aufzeichnung der bei jeder Lotung empfangenen Echos auf einem Abschnitt eines fortlaufenden Schreibstreifens durch einen längs einer geradlinigen Führung über eine geradlinige Bahn bewegten Schreibgriffel, der den Anfangspunkt der Bahn gleichzeitig mit der Impulsaussendung durchläuft, in der Weise vorgenommen, daß die Griffelführung entsprechend der jeweiligenLotrichtung innerhalb des abgesuchten Sektors relativ zur Aufzeichnungsfläche um den Anfangspunkt der Griffelbahn geschwenkt oder parallel verschoben wird, so daß jeder Lotstrahlrichtung eine bestimmte Lage der Griffelbahn im tbersichtshild zugeordnet ist.
• Da man nach jeder Aussendung eines Einzelimpulses die Rückkehr des Echos abwarten muß, ist besonders bei einer größeren Zahl von Lotrichtungen die Abtastperiode, d. h. die Zeit zwischen Lotungen in gleicher Richtung, verhältnismäßig groß. Zur besseren Unterscheidung der Nutzechos von zufälligen Anzeigen ist es außerdem erwünscht, daß mehrere Echoanzeigen eines in bestimmter Richtung liegenden Zieles -gleichzeitig sichtbar werden. Diese Forderung kann nur durch bleibende Aufzeichnung der Echo<nzeigen in befriedigender Weise erfüllt werden. Eine Kathodenstrahlröhre eignet sich nicht zur Sichtbarmachung der Echos über die zum mehrfachen Absuchen eines Hori- -zontalsektors mit nacheinander in verschiedenen Richtungen ausgesandten Einzelimpulsen erforderliche Zeit, da die Nachleuchtdauer hierfür zu gering ist und der Nachleuchtschirm außerdem nur im verdunkelten Raum beobachtet werden kann.
• Da beim Loten von einem fahrenden Schiff Abstand und Richtung eines zu findenden Zieles sich dauernd verändern, erscheinen aufeinanderfolgende Echoaufzeichnungen von einem Lotziel nebeneinander und schließen sich zu Linien oder Kurven zusammen. Dies ermöglicht die Unterscheidung von Nutz- und Störechos ohne besondere Hilfsmittel.
• Besonders zweckmäßig ist es, bei wiederholtem Absuchen eines Winkelbereiches durch gerichtete Lotungen die verschiedenen Lotrichtungen stets in der gleichen Reihenfolge einzustellen, d. h. beim Absuchen des Sektors immer nur gleichsinnige Schwenkbewegungen des Senders und Empfängers zu benutzen. Dadurch ist der zeitliche Abstand wiederholter Aufzeichnungen eines bestimmten Lotzieles immer der gleiche.
• Die Erfindung sei an einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
• Abb. 1 veranschaulicht die Verhältnisse beim Loten in einem Sektor a von + 300 in der Vorausrichtung mit einem schwenkbaren Richtstrahl von etwa 3 bis 50 Strahlbreite. Zweckmäßig wird so oft gelotet, wie die Richtstrahlbreite von 50 in dem Gesamtsektor von 600 enthalten ist, d. h. also wenigstens sechsmal auf der Backbord- nd sechsmal auf der Steuerbordseite. Um diese Lotungen bei z. B. 500 m Meßbereich durchzuführen, wird eine Gesamtzeit von 8 Sekunden benötigt.
• Das Schwenken des Richtstrahles kann auf verschiedene Weise geschehen, z. B. durch Drehen eines scharfgerichteten Senders oder Empfängers oder auf elektrischem Wege, indem als Sende- bzw.
• Empfangsanordnung eine Schwingergruppe in Verbindung mit veränderlichen elektrischen Verzögerungsketten vorgesehen ist. Schließlich können auch mehrere wechselweise einschaltbare Schwinger verwendet werden, deren Richtcharakteristiken entsprechend gegeneinander versetzt sind.
• Das Absuchen des Voraussektors kann stets im gleichen Sinne, z. B. von Backbord nach Steuerbord, oder in pendelnder Hin- und Herbewegung geschehen.
• Abb. 2 zeigt eine Schreibvorrichtung, mit der sich eine unverzerrte Echoabbildung des Sektors erzielen läßt. Hierbei wird ein Schreibstifth von einem umlaufenden Band i im Takt der Echolotungen in wechselnder, der jeweiligen Lotrichtung entsprechender Richtung über einen Schreibstreifen hinweggeführt, indem das deri Griffel tragende Band i um eine Achse ru synchron mit der Lotrichtung geschwenkt wird. In den äußeren Winkelstellungen können vom Schreibstift Linien es zur Kennzeichnung des erfaßten Sektors aufgezeichnet werden. Nach ein- oder mehrmaliger Abtastung eines Sektors a kann der Schreibstreifen zum Aufzeichnen eines neuen Sektorbildes um z. B. 10 cm in Pfeilrichtung vorgerückt werden. Dieser Vorschub kann selbsttätig oder von Hand geschehen.
• Abb. 3 zeigt eine in dieser Weise erhaltene, einen längeren Zeitraum umfassende Aufzeichnung.
• Bei Aufzeichnung der gleichen Echos wie in Abb. 3 mit einem normalen Echographen auf einem fortlaufenden Schreibstreifenf, der gegenüber der feststehenden, quer zur Längsrichtung des Streifens angeordneten Schreibstiftbahn entsprechend der Änderung der Lotrichtung nach links oder nach rechts bewegt wird, erhält man ein Echobild wie in Abb. 4 dargestellt. Vom Echolotschreiber gezogene Linien bezeichnen die Grenzen der Richtstrahlschwenkung. Wie bei Abb. 3 sind in Abb. 4 die Echobilder mehrerer aufeinanderfolgender Abtastungen des Sektors a überlagert, indem der gleiche Abschnitt des Schreibstreifens mehrfach unter der Schreibstiftbahn hinweggeführt wurde.
• Um die Aufzeichnungen auf einem neuen Abschnitt des Schreibstreifens f fortzusetzen, wird dieser in Pfeilrichtung um ein dem Abstand der Linien g-g entsprechendes Stück vorgerückt. Man erhält so eine Kette von fortlaufend aneinandergereihten Echobildern des abgetasteten Sektors.
• In Abb. 3 und 4 sind die Echoaufzeichnungen I', 2', 3' von drei Minen I, 2> 3 veranschaulicht, die sich bei Registrierung mehrerer aufeinanderfolgender Abtastvorgänge bei einer gleichbleibenden Fahrtrichtung k des Schiffes ergeben. Die Echos von den Minen schließen sich zu charakteristischen Linien zusammen, die sich von den unregelmäßig verstreuten Störechos 4 klar abheben und ein sicheres Bild über Lage und Lageänderung der Minen zum Schiff geben. Bei der angenommenen Fahrtrichtung k wandern die Echos der Minen nacheinander bei Erreichen der Punkte I", 2", 3" aus dem Abbildungssektor aus.
• Die Abbildungsfläche kann mit einer Entfernungsskala d versehen sein, so daß die Lage der reflektierenden Objekte im Sektor a nach Entfernung und Richtung bzw. Abweichung von der Voraus richtung abgelesen werden kann.
• Das neue Meßverfahren ist sowohl für die Fischerei zum Aufsuchen von nahe der Meeresoberfläche stehenden Fischschwärmen als auch für die Navigation und zum Aufsuchen von Minen von Interesse.
• Vorteilhaft wird man die Einrichtung so ausbilden, daß der Sektor seiner Größe und Lage nach verändert werden kann.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur Erzeugung eines Übersichtsbildes der Lage von Gegenständen im Wasser durch Horizontallotung mittels einer Sende-Empfangs-Anordnung zum Loten mit Einzelimpulsen in verschiedenen Richtungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sektor der Horizontalebene durch aufeinanderfolgende Lotungen in benachbarten Richtungen fortlaufend abgetastet wird und die Aufzeichnung der bei jeder Lotung empfangenen Echos auf einem Abschnitt eines fortlaufenden Schreibstreifens durch einen längs einer Führung über eine geradlinige Bahn bewegten Schreibgriffel, der den Anfangspunkt der Bahn gleichzeitig mit der Impulsaussendung durchläuft, in der Weise erfolgt, daß die Griffelführung entsprechend der jeweiligen Lotrichtung innerhalb des abgesuchten Sektors relativ zur Aufzeichnungsfläche um den Anfangspunkt der Griffelbahn geschwenkt oder parallel verschoben wird, so daß jeder Lotstrahlrichtung eine bestimmte Lage der Griffelbahn im Übersichtsbild zugeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufzeichnungsgriffel an einem über zwei Rollen synchron zur Impulsaussendung umlaufenden Band angebracht ist und beim Umlauf des Bandes periodisch eine gerade Bahn im Übersichtsbilde durchläuft, wobei die gesamte Führungseinrichtung um eine durch den Anfangspunkt der Griffelbahnen gehende, zur Aufzeichnungsfläche senkrechte Achse schwenkbar ist und entsprechend der jeweiligen Lotrichtung eingestellt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine feststehende, quer zur Längsrichtung des Schreibstreifens angeordnete Griffelführung vorgesehen ist, gegenüber der der benutzte Teilabschuitt des Schreibstreifens entsprechend den Änderungen der Lotrichtung verschoben wird und bei mehrfacher Abtastung des abzubildenden Sektors gegebenenfalls wiederholt zurückgeführt wird;
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur willkürlichen oder selbsttätigen Verschiebung des Schreibstreifens um einen der Größe des Bildabschuittes entsprechenden Betrag nach einmaliger oder mehrfacher Abtastung des abzutastenden Sektors vorgesehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotrichtung und entsprechend die Griffelführung beim Absuchen des abzubildenden Sektors über diesen pendelnd hin- und herbewegt werden.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Absuchen des abzubildenden Sektors und der Aufzeichnung der Echos in Lotrichtung und entsprechend die Griffelführung in gleichbleibendem Sinne über den Abbildungsbereich geschwenkt bzw. bewegt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 822 515, 874 423; USA.-Patentschriften Nr. 2 536 77I, 2 408 035, 2 528 726, 2 488 37I, 2 4I8 846-