DE977435C

DE977435C - Equipment for horizontal plumbing

Info

Publication number: DE977435C
Application number: DEF20585A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Phil Fahrentholz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-06-21
Filing date: 1956-06-21
Publication date: 1966-06-08

Description

Einrichtung zur Horizontallotung Es ist bereits mehrfach der Gedanke erwogen worden, auf dem Gebiet des Unterwasserschalis eine Einrichtung zu schaffen, welche dem Radarsystem auf dem Gebiete der Funktechnik entspricht, also sämtliche von einem schwenkbaren Richtstrahler erfaßbaren Reflektoren zur Anzeige bringt.Equipment for horizontal plumbing It is already the thought several times Consideration has been given to creating a facility in the area of the underwater shell, which corresponds to the radar system in the field of radio technology, i.e. all of them brings reflectors detectable by a swiveling directional spotlight to the display.

Ein solcher Plan scheitert aber an der geringen Geschwindigkeit des Wasserschalles, die um mehr als fünf Größenordnungen kleiner ist als diejenige von elektromagnetischen Wellen. Diese geringe Geschwindigkeit würde zu einer außerordentlich langsamen Drehgeschwindigkeit des Richtstrahlers zwingen, da sich dieser bei Aussendung des Impulses und beim Empfang des reflektierten Impulses praktisch in der gleichen Winkelstellung befinden muß.However, such a plan fails because of the slow speed of the Water-borne noise that is more than five orders of magnitude smaller than that of electromagnetic waves. This slow speed would become an extraordinary one force slow rotation speed of the directional source, as this is when emitted of the pulse and when receiving the reflected pulse practically in the same Must be angular position.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, mit einem Kranz von festen Sende- und Empfangsstrahlern zu arbeiten, den Sendeimpuls gleichzeitig nach allen Richtungen auszustrahlen und jeder Empfangsrichtung einen eigenen Verstärker und eine besondere Anzeigevorrichtung in Form einer längs eines Radius angeordneten Glimmlampenreihe zuzuordnen, die zusammen ein sektorförmiges Glimmlampenfeld ergeben, welches in seinem Winkel dem von den Strahlern erfaßten Gesamtwinkel entspricht. Auf jedem Radius leuchtet dann die dem betreffenden Reflektor entsprechende Glimmlampe im Feld auf. Eine solche Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie nur ein verhältnismäßig grobes Abbild der Reflektoren liefert und außerdem sämtliche Reflektoren mit der gleichen Intensität anzeigt, sofern sie nicht überhaupt unter die für eine Glimmlampe notwendige Reizschwelle fallen. It has therefore already been proposed with a wreath of Fixed transmitting and receiving radiators to work, the transmission pulse at the same time to broadcast in all directions and each receiving direction its own amplifier and a particular display device in the form of one arranged along a radius To be assigned to glow lamp rows, which together result in a sector-shaped glow lamp field, which corresponds in its angle to the total angle detected by the radiators. The glow lamp corresponding to the reflector in question then lights up on each radius in the field. However, such a device has the disadvantage that it is only a relatively provides a rough image of the reflectors and also all reflectors with the indicates the same intensity, provided it is not at all below that for a glow lamp necessary stimulus threshold fall.

Dieser Nachteil wird bei der Erfindung vermieden. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Horizontallotung nach allen Richtungen innerhalb eines Kreises oder eines größeren Sektors, bei der ein Sendeimpuls nach allen Richtungen gleichzeitig ausgesendet wird und die von den Lotobjekten re- flektierten Impulse von Schwingern aufgenommen werden, die auf einem Kreis, einer gekrümmten Linie oder auf den Seiten eines Vielecks angeordnet sind und eine in radialer Richtung gebündelte festliegende Charakteristik aufweisen, und zeichnet sich dadurch aus, daß jeder Schwingerausgang über einen besonderen Verstärker an eine Helligkeitssteuerelektrode einer Vielstrahl-Kathodenstrahlröhre geführt ist, deren Strahlerzeugersysteme und Ablenkorgane so angeordnet sind, daß die Kathodenstrahlen auf dem gemeinsamen Schirm gleichzeitig festliegende radiale Spuren beschreiben, auf denen die Lotobjekte als mehr oder minder helle Stellen sichtbar sind. This disadvantage is avoided in the invention. The invention relates to a device for horizontal plumbing in all directions within a circle or a larger sector in which a transmission pulse in all directions simultaneously is sent out and the re- inflected impulses be picked up by transducers that are on a circle, a curved line or are arranged on the sides of a polygon and one bundled in the radial direction have fixed characteristics, and is characterized by the fact that each Oscillator output via a special amplifier to a brightness control electrode a multi-beam cathode ray tube is guided, their beam generator systems and Deflectors are arranged so that the cathode rays on the common screen at the same time describe fixed radial tracks on which the solder objects as more or less bright spots are visible.

Es ist zwar schon eine Einrichtung zur Horizontallotung bekannt, die sich einer Kathodenstrahlröhre zur Anzeige bedient. Bei dieser Einrichtung wird aber der Richtstrahl geschwenkt. Zur Erzeugung des Rundsichtbildes wird also hier, wie eingangs bereits erwähnt, eine relativ lange Zeit benötigt. Zur Verkürzung dieser Zeit ist es auch bereits bekannt, in mehreren Teil sektoren des Gesamtsektors je einen Richtstrahl gleichzeitig zu verschwenken. Die erzielte Verkürzung ist aber gering, verglichen mit derjenigen, die bei der Erfindung erzielt wird. Bei dieser ist die Zeit für das Zustandekommen eines Rundsichtbildes nicht größer als die Laufzeit eines Impulses bis zum weitest erreichbaren Lotobj ekt und zurück. A device for horizontal plumbing is already known, which uses a cathode ray tube for display. With this facility but the directional beam is swiveled. To generate the panoramic image, here, as already mentioned at the beginning, takes a relatively long time. To shorten this Time it is already known in several sub-sectors of the total sector each to swivel a directional beam at the same time. The shortening achieved is, however low compared to that achieved in the invention. At this the time for the creation of a panoramic image is not greater than the running time of an impulse to the furthest achievable Lotobj ekt and back.

In Abb. I ist eine halbkreisförmige Anordnung von Empfangsschwingern mit der jeweils zugehörigen Richtstrahlcharakteristik dargestellt. Wie eine solche scharfe Charakteristik zu erreichen ist, ist hinreichend bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung. Gegebenenfalls können die einzelnen Schwinger aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein. Eine solche halb- oder gegebenenfalls dreiviertelkreisförmige Anordnung kann z. B. unter dem Bug eines Schiffes in einer Kanzel angeordnet sein. Eine Ergänzung zu einem vollen Kreis ist zwar in Sonderfällen auch möglich, sie empfiehlt sich jedoch bei Schiffen nicht, da das Schraubenwasser bekanntlich die Lotung stört. Über die Empfangsschwinger kann auch der Sendeimpuls ausgestrahlt werden, wobei dann die Schwinger unmittelbar nach der Ausstrahlung des Impulses wieder auf Empfang geschaltet werden. Dies schließt jedoch nicht aus, daß der Sendeimpuls auch von einer besonderen Schwingeranordnung, beispielsweise von einem Ringschwinger mit Rundstrahlcharakteristik, ausgesendet werden kann. Es empfiehlt sich jedoch, für den Sender eine Vielzahl von gerichteten Schwingern zu verwenden und jedem Schwinger dabei einen besonderen Stoßgenerator zuzuordnen, die alle gleichzeitig ausgelöst werden. In Fig. I is a semicircular arrangement of receiving transducers shown with the respective directional beam characteristics. Like one sharp characteristics can be achieved is well known and does not require any further explanation. If necessary, the individual transducers can be selected from several Be composed of elements. Such a semicircular or possibly three-quarter circle Arrangement can e.g. B. be arranged under the bow of a ship in a pulpit. An addition to a full circle is also possible in special cases, they However, it is not recommended for ships, as the screw water is known to be the Plumbing bothers. The transmission pulse can also be transmitted via the receiving oscillator then the oscillator immediately after the emission of the impulse can be switched back to receive. However, this does not preclude the transmission pulse also from a special oscillator arrangement, for example from a ring oscillator with omnidirectional characteristics, can be emitted. However, it is recommended to use a large number of directional transducers for the transmitter and each transducer assign a special shock generator, all of which are triggered at the same time will.

Auf diese Weise erzielt man eine wesentlich größere Sendeleistung als mit einem Rundstrahler und einem einzigen Sendegenerator.In this way, a significantly higher transmission power is achieved than with an omnidirectional radiator and a single transmitter generator.

Erfindungsgemäß werden nun die Ausgänge der Empfangsschwinger, die beispielsweise als magnetostriktive Schwinger ausgebildet sind und den von den Reflektoren herrührenden Echoimpuls in ein elektrisches Signal umwandeln, über getrennte Verstärker an die Helligkeitsteuerelektroden einer Mehrstrahlkathodenstrahlröhre geführt. According to the invention, the outputs of the receiving oscillators that are designed for example as magnetostrictive oscillators and that of the reflectors convert the resulting echo pulse into an electrical signal via separate amplifiers led to the brightness control electrodes of a multi-beam cathode ray tube.

Eine hierfür geeignete Elektronenstrahlröhre ist in Abb. 2 dargestellt. Ein etwa zylindrisches Gefäß 2I enthält in seiner Kopffläche den Leuchtschirm 22 und in seiner Bodenfläche die Strahlerzeugersysteme 24. Diese können, wie hier dargestellt, in besonderen Ansatz röhren untergebracht oder innerhalb des Gefäßes an gemeinsamen Haltevorrichtungen angebracht werden. Die Strahlerzeugersysteme sind bogenförmig nebeneinander angeordnet. Zur Ablenkung - können Plattenpaare dienen, deren Hauptebene senkrecht zur Richtung der zu schreibenden Radialspur verläuft. An die Stelle der einzelnen Plattenpaare kann auch ein gemeinsames, bogenförmiges Ablenksystem treten, wie es in der Abbildung mit 25 bezeichnet ist. Die Strahlerzeugersysteme werden zweckmäßig auf einem mittleren Bogen angeordnet, so daß die unabgelenkten Strahlen die zu schreibenden Radialspuren 26 in einem mittleren Punkt 27 treffen. Noch mehr Platz gewinnt man für die Strahlerzeugersysteme, wenn man sie auf einem größeren Bogen anordnet, so daß ihre Achsen die zu schreibenden Radialbahnen in ihren Endpunkten treffen. In beiden Fällen muß durch eine Gleichstromvorspannung dafür gesorgt werden, daß die durch die überlagerte Sägezahnspannung bewirkte Schreibbewegung im Zentrum der zu schreibenden Radialbahnen beginnt. A cathode ray tube suitable for this is shown in Fig. 2. An approximately cylindrical vessel 2I contains the luminescent screen 22 in its top surface and in its floor area the jet generator systems 24. These can, as shown here, housed in a special approach tubes or inside the vessel at common Holding devices are attached. The jet generator systems are arched arranged side by side. For deflection - pairs of plates can be used, their main plane runs perpendicular to the direction of the radial track to be written. In place of the individual pairs of plates can also have a common, arched deflection system, as indicated by 25 in the figure. The beam generator systems are expediently arranged on a central arch so that the undeflected rays the radial tracks 26 to be written meet at a central point 27. Even more You gain space for the beam generator systems if you place them on a larger one Arc arranges so that their axes the radial paths to be written in their end points meet. In both cases, a direct current bias must ensure that that the writing movement caused by the superimposed sawtooth voltage is in the center of the radial paths to be written begins.

Eine für die Zwecke der Erfindung ebenfalls geeignete Ausführungsform der Kathodenstrahlröhre ist in Abb. 3 und 3 a dargestellt. Diese Röhre weicht insofern vom Herkömmlichen ab, als der Kathodenstrahl sich in einer Ebene bewegt, die parallel zum Schirm verläuft und lediglich das äußerste Strahlende gegen den Schirm abgelenkt wird. Ein Gefäß 3I, das etwa die Form einer Diskusscheibe besitzt, nimmt an seinem Rand die Elektronenstrahlerzeugersysteme 32 auf, die wiederum in besonderen Ansatzrohren oder auch innerhalb des Gefäßes untergebracht werden können. An embodiment that is also suitable for the purposes of the invention the cathode ray tube is shown in Fig. 3 and 3a. This tube gives way from the conventional as the cathode ray moves in a plane that is parallel runs to the screen and only deflects the outermost beam end towards the screen will. A vessel 3I, which has approximately the shape of a disc, takes on his Edge the electron gun systems 32, which in turn in special attachment tubes or can also be accommodated within the vessel.

Durch diese Anordnung der Strahlerzeugersysteme am äußersten Rand des Gefäßes wird relativ viel Platz für die Systeme gewonnen, so daß diese bequem untergebracht werden können. Die Achsen der Systeme liegen in der Mittelebene des diskusscheibenartigen oder linsenähnlichen Gefäßes. Parallel zu dieser Ebene befindet sich der transparente Schirmträger 33. In einer wiederum parallel dazu verlaufenden Ebene auf der anderen Seite der Hauptebene liegt eine Schar von bogenförmigen Elektroden 34, die beispielsweise die Form von leitenden Belägen auf einer Glasplatte haben. Diese Beläge sind an die Kontakte 35 eines umlaufenden Schalters geführt und gleichzeitig überhochohmige Widerstände 36 mit dem Schirm verbunden, der beispielsweise durch einen Aluminiumbelag leitend gemacht ist. Die Elektroden 34 befinden sich also im Normalzustand auf dem gleichen Potential wie der Schirm, so daß der in dem Zwischenraum zwischen dem Schirm und den Elektroden eintretende Kathodenstrahl zwischen den beiden Ebenen in einem feldfreien Raum geradlinig verläuft. Wird nun durch den umlaufenden Schleifer 37 an die einzelnen Elektroden, von unten (Abb. 3 a) beginnend, eine negative Spannung angelegt, so wird das Strahlende gegen den Schirm abgelenkt und prallt auf diesen auf, wo es einen Leuchtfleck erzeugt, der unter dem Einfluß des fortschreitend weitere bogenförmige Elektroden erfassenden negativen Potentials auf einem Radius von innen nach außen wandert.This arrangement of the beam generator systems at the outermost edge of the vessel, a relatively large amount of space is gained for the systems, so that they are convenient can be accommodated. The axes of the systems lie in the median plane of the disc-like or lens-like vessel. Located parallel to this plane the transparent faceplate 33. In a again running parallel to it On the other side of the main plane lies a group of arcuate electrodes 34, which for example have the form of conductive coatings on a glass plate. These pads are led to the contacts 35 of a rotating switch and at the same time over high resistance 36 connected to the screen, for example by an aluminum covering is made conductive. The electrodes 34 are therefore located in the Normal state at the same potential as the screen, so that the one in the gap Cathode ray entering between the screen and the electrodes between the two Layers in a field-free space runs in a straight line. Will now through the rotating grinder 37 to the individual electrodes, starting from below (Fig. 3 a), If a negative voltage is applied, the end of the beam is deflected towards the screen and hits this where it creates a light spot that is under the influence the progressively more arcuate electrodes sensing negative potential moves on a radius from the inside to the outside.

Der Schleifer überdeckt dabei mehrere Kontakte gleichzeitig, so daß ein relativ breites Querfeld konzentrisch von innen nach außen wandert und dabei den Leuchtfleck in radialer Richtung vor sich her schiebt. Der den Schleifer tragende Arm wird zweckmäßig auch zur Auslösung des Sendeimpulses ausgenutzt, was durch die Kontakte 38 angedeutet ist. Da sich die Zeigerlänge des Kathodenstrahls ändert, ist es zweckmäßig, die Konzentration des Strahles über den umlaufenden Arm zu steuern, indem man mit diesem z. B. den Schleifer eines Potentiometers kuppelt, der mit den Fokussierelektroden der Strahlerzeugersysteme verbunden ist. Zwecks besserer Raumausnutzung können die Ansatzrohre 32 mit den Strahlerzeugersystemen nach hinten (Abb. 3) rechtwinklig abgebogen werden, so daß sie senkrecht zur Zeichenebene stehen.The wiper covers several contacts at the same time, so that a relatively broad transverse field migrates concentrically from the inside to the outside and thereby pushes the light spot in the radial direction in front of it. The one wearing the grinder Arm is expediently also used to trigger the transmission pulse, which is achieved by the Contacts 38 is indicated. Since the pointer length of the cathode ray changes, it is advisable to control the concentration of the beam via the rotating arm, by using this z. B. couples the wiper of a potentiometer with the Focusing electrodes of the beam generator systems is connected. For better use of space the extension tubes 32 with the jet generator systems can be at right angles to the rear (Fig. 3) be bent so that they are perpendicular to the plane of the drawing.

Die Kathodenstrahlen müssen dann durch ein zum Gefäß tangentiales Magnetfeld in die Hauptebene zurückgebogen werden.The cathode rays must then pass through a tangential to the vessel Magnetic field can be bent back into the main plane.

In Abb. 4 und 4a ist eine weitere Anzeigeeinrichtung dargestellt, die von dem Prinzip der Kathodenstrahlröhre insofern abweicht, als sie nicht mehr von einem Kathodenstrahl Gebrauch macht und auch kein Vakuum benötigt, sondern nur noch von einem Leuchtschirm Gebrauch macht. Diese Anordnung nutzt den bekannten Effekt der Elektroluminiszenz aus, der darin besteht, daß gewisse Leuchtstoffe als Dielektrikum im Kondensatorfeld unter dem Einfluß von Wechselspannungen zum Aufleuchten gebracht werden können. Eine solche Anzeigevorrichtung ist in Abb. 4 und 4a dargestellt. In Fig. 4 and 4a another display device is shown, which deviates from the principle of the cathode ray tube in that it is no more makes use of a cathode ray and also does not require a vacuum, only still makes use of a fluorescent screen. This arrangement uses the known Effect of electroluminescence, which consists in the fact that certain phosphors as Dielectric in the capacitor field under the influence of alternating voltages to light up can be brought. Such a display device is shown in Figs. 4 and 4a.

Auf einer Trägerplatte 41 aus Glas ist eine Schar transparenter Radialleiter 42 angebracht, die mit einer Schicht elektroluminiszierenden Materials 43 bedeckt ist. Auf dieser Schicht sind bogenförmige Elektroden 44 angeordnet, die zu einem Schalter 45 führen. Durch diesen Schalter werden die bogenförmigen Elektroden von innen nach außen fortschreitend an die Erregerspannung U gelegt. Die Radialleiter sind an die einzelnen Empfänger angeschlossen. Kommt zu irgendeinem Zeitpunkt auf diesen Radialleitern ein Echoimpuls an, so verursackt dieser Impuls am Kreuzungspunkt des Radialleiters mit dem im Augenblick gerade erregten Bogenleiter einen Leuchtpunkt, dessen Intensität von der Stärke des Empfangssignals abhängt.A group of transparent radial conductors is on a carrier plate 41 made of glass 42 attached, which is covered with a layer of electroluminescent material 43 is. On this layer arc-shaped electrodes 44 are arranged, which to a Switch 45 lead. This switch activates the arcuate electrodes from applied to the excitation voltage U progressively inwards outwards. The radial ladder are connected to the individual receivers. Occurs at some point an echo pulse to these radial conductors causes this pulse at the intersection of the radial conductor with the arc conductor just excited at the moment a luminous point, the intensity of which depends on the strength of the received signal.

Legt man für die maximale Reichweite der Anordnung einen Wert von 7,5 km zugrunde, der bei gutem Lotwetter ohne weiteres erreichbar ist, so wird für das Zustandekommen des Schirmbildes eine Zeit von 10 sec benötigt. Diese Zeit liegt in der Größenordnung der Umlaufzeit einer Radarantenne, so daß beide Anordnungen vergleichbare Ergebnisse liefern. So wie bei Radaranlagen empfiehlt sich die Verwendung von nachleuchtendem Schirmmaterial, damit das Schirmbild genügend lange beobachtet werden kann. Zur Erreichung dieses Zieles können auch Doppelschichtschirme verwendet werden, bei denen bekanntlich eine erste Schicht durch den Kathodenstrahl bzw. die Elektrolumineszenz kurzzeitig erregt wird und eine zweite lang nachleuchtende Schicht unter dem Einfluß des in der ersten Schicht erzeugten Lichtes zu Phosphoreszenz angeregt wird. If you set a value of for the maximum range of the arrangement 7.5 km, which can be easily reached in good soldering weather, is used for the creation of the screen takes a time of 10 seconds. That time lies of the order of magnitude of the revolution time of a radar antenna, so that both arrangements deliver comparable results. As with radar systems, it is recommended to use it of photoluminescent screen material so that the screen image can be observed for a long enough time can be. Double-layer screens can also be used to achieve this goal are known to have a first layer through the cathode ray or the Electroluminescence is briefly excited and a second long afterglow layer to phosphorescence under the influence of the light generated in the first layer is stimulated.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for horizontal plumbing in all directions within a circle or a larger sector, in which a transmission pulse after is emitted in all directions at the same time and those reflected by the solder objects Pulses are picked up by oscillators, which are on a circle, a curved one Line or are arranged on the sides of a polygon and one in the radial direction have bundled fixed characteristics, characterized in that each Oscillator output via a special amplifier to a brightness control electrode a multi-beam cathode ray tube is guided, their beam generator systems and Deflectors are arranged so that the cathode rays on the common screen at the same time describe radial fixed tracks on which the solder objects as more or less bright spots become visible at the same time.

2. Cathode ray tube for a device according to claim I, characterized by an essentially cylindrical vessel, the top surface of which accommodates the screen and its bottom surface is a ring-shaped or arched arrangement of jet generator systems absorbs that are located inside the vessel or in special attachment tubes, and that tangentially oriented plate sets are provided for deflecting the beam which cause a radial deflection of the beam.

3. Cathode ray tube according to claim 2, characterized in that instead of separate pairs of plates for each system, two common arched plates Kick deflection electrodes.

4. Cathode ray tube according to claim 2, characterized in that the jet generator systems are arranged on an arc of such a radius, that their axes touch the screen approximately in the middle of the radial tracks to be described meet.

5. Cathode ray tube for an arrangement according to claim I, characterized by a lenticular or disc-like vessel, the edge of which the - with respect to the center of the radii to be written - radially arranged and optionally accommodates jet generators housed in special attachment tubes, one to the main level the parallel plane of the vessel in which the luminescent screen is attached, one this parallel plane on the other side of the main plane, in which a flock of arched conductors which, when attached to one opposite the one made conductive Negative voltage is placed on the shield, a deflection of the tip of the between the two Layers of the electron beam against the screen cause the location of impact migrates along a radius when the zone shifted negative potential will.

6. Cathode ray tube according to claim 5, characterized in that the arched conductors are connected to a ring of contacts through which it is covered by a circumferential, preferably several contacts at the same time Arm received a negative voltage compared to the screen.

7. Cathode ray tube according to claim 5 and 6, characterized in that that the concentration of the cathode rays in accordance with the changing pointer length is controlled.

8. Cathode ray tube according to claim 7, characterized in that the wiper of a potentiometer is coupled to the rotating switch, which a variable voltage to the concentration electrodes of the beam generator systems feeds.

9. Modification of the arrangement according to claim I, characterized in that that the amplified echo pulses instead of the brightness control electrode of the Braunsche Tube a flat set of radial conductors are fed, to which a flat Set of arched ladders opposite that the two sets of conductors one Include a layer of electroluminescent material and that conductors of the arched flock, progressing from the inside out, one after the other in tension be placed.

Documents considered: German Patent No. 874423.