DE977814C - Verfahren zur Standortbestimmung unter Wasser mittels gesendeter und empfangener elektrischer Wechselfelder - Google Patents

Description

• Verfahren zur Standortbestimmung unter Wasser mittels gesendeter und empfangener elektrischer Wechselfelder Die Bestimmung des eigenen Standortes unter Wasser - beispielsweise in Unterwasserfahrzeugen - durch Anpeilung innerhalb oder außerhalb des Wassers aufgestellter Hochfrequenzsender ist bekanntlich wegen der geringen Reichweite von Hochfrequenzwellen in Wasser, vor allem in salzhaltigem Wasser, praktisch nicht oder nur auf kürzeste Entfernung durchführbar. Es ist aber bekannt, daß man mittels in Wasser eingetauchter, Spannung führender Elektroden in an sich beliebig großem Umkreis elektrische Felder erzeugen kann, deren Feldlinien von dem positiven zu dem negativen Pol in der aus der Elektrostatik (oder dem Feld eines Permanentmagneten) bekannten Form verlaufen. Dieser normale Feldlinienverlauf ergibt sich jedoch nur dann, wenn keine störenden Einflüsse vorliegen. In der See kann - wie durch Versuche bestätigt wurde - mit einer ungestörten Ausbreitung der Feldlinien nicht gerechnet werden. Die Ungleichmäßigkeit der Wassertiefen, die Leitfähigkeit des Meeresbodens und vor allem auch eine durch Strömungen begünstigte örtliche Verschiedenheit des Salzgehaltes des Meereswassers sind solche den normalen Kraftl in ienverlauf störenden Faktoren. Infolge der Unkenntnis dieser Faktoren läßt sich daher der tatsächliche Kraftliriienverlauf eines unter der Meeresoberfläche erregten elektrischen Feldes weder voraussetzen noch vorausberechnen, sondern nur durch Messung von Ort zu Ort bestimmen. Dementsprechend können auch nicht die Linien gleicher Feldrichtung (Isoklinen) als etwa strahlenförmig von der Erregerquelle (Sender) ausgehende gerade Linien dargestellt werden; sie werden vielmehr durch die genannten Stö- einflüsse unregelmäßig gekrümmt verlaufende Kurvenzüge bilden. Zu beachten ist ferner, daß in dem infolge des Salzgehaltes elektrisch leitenden Meereswassers der Vektor der elektrischen Feldstärke E mit dem Vektor einer elektrischen Stromdichte i durch die Beziehung i k E gekoppelt ist, wobei k die Leitfähigkeit bedeutet. Da andererseits auch salzhaltiges Wasser als isotropes Medium angesehen werden muß, so fallen die Stromlinien i mit den Feldlinien E zusammen; ebenso die Isoklinen für den E-Vektor mit den Isoklinen für den i-Vektor. Bei einem elektrischen Wechselfeld kann somit die Richtung des Feldvektors E auch durch Bestimmung der Richtung des Stromlinien-Vektors i, d. h. durch Bestimmung der Richtung des mit dem Stromlinien-Vektor i verknüpften Magnetfeldes. bestimmt werden.
• Um durch Anwendung von Verstärkereinrichtungen eine leichte Meßbarkeit des Feldes auch in größeren Entfernungen zu ermöglichen, wird man praktisch ein elektrisches Wechselfeld erregen. Dem eingangs Gesagten zufolge wird man aber keine hochfrequenten, sondern niederfrequente Wechselfelder, beispielsweise mit einer Frequenz von etwa 800 bis IOOOHZ, für den Zweck der Standortbestimmung verwenden.
• Zur Standortbestimmung unter Wasser wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, am Standort die Richtungen der Feld- oder Stromlinienvektoren der Wechselfelder zweier ortsfest und in genügendem Abstand voneinander aufgestellter Wechselspannungsquellen (Sender) in an sich bekannter Weise durch Peilmessungen zu ermitteln und an Hand empirisch festgestellter und kartografisch niedergelegter Isoklinenscharen der beiden Wechselfelder den Standort als Schnittpunkt zweier der jeweils gemessenen Feld- oder Stromlinienrichtung zugeordneter Isoklinen beider Sender abzulesen.
• Um eine Unterscheidbarkeit der beiden Erregerquellen (Sender) zu ermöglichen, kann man deren Sendefrequenz verschieden wählen und auf der Empfangsseite entsprechende Siebmittel vorsehen; die Kennung kann aber auch durch andere bekannte Mittel erreicht werden.
• Zur kartografischen Festlegung der Isoklinen des Feld- oder Stromlinienvektors ist es erforderlich, das Gebiet, innerhalb dessen das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar sein soll, vorher zu vermessen, wobei zur jeweiligen Standortbestimmung irgendeine beliebige (beispielsweise rein optische) überwasserpeilmethode herangezogen werden kann.
• Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung als Kurvenscharen die Linien gleicher Feldrichtung (Isoklinen) dargestellt, die aus den ausgemessenen Stromlinienfeldern zweier im Abstand b aufgestellter Wechselspannungsquellen S1 und S2 ermittelt wurden. Die Messungen wurden in einem Versuchsbecken von 2,75 X 2,75 m Grundfläche und 0,75 m Tiefe vorgenommen. Der Salzgehalt der Wasserfüllung im Becken entsprach dem mittleren Salzgehalt von Seewasser. Der Abstand 2a zwischen den Elektroden jeder der beiden Wechselspannungsquellen betrug 60 mm.
• Bei einer Aufstellung der Sender im offenen Gewässer ist zu erwarten, daß die Deformationen der Kurve weniger stark sein werden, da dort der störende Einfluß des Beckenrandes entfällt.
• Die dem Sender zugeordneten Isoklinen sind gestrichelt, die dem Sender S2 zugeordneten Isoklinen dagegen durchgehend gezeichnet.
• Die neben den einzelnen Kurven angeschriebenen Gradzahlen geben an, in welchem Winkel der Feldvektor dieser Isokline zu der Bezugsrichtung (X-Achse) steht. In der Praxis wird man als Bezugsrichtung im einfachsten Falle die Nord-Süd-Richtung wählen.
• Zum Zwecke der Standortbestimmung werden, wie es aus der Funkpeilung an sich bekannt ist, die Richtungen der beiden den Sendern S1 und S2 zu geordneten Feldvektoren ausgepeilt. Diese Peilung möge für den Sender Sj 400 und für den SenderS2 1800 ergeben. Da jedoch diese Winkelwerte, im Gegensatz zur Funkpeilung, von den optischen Richtungen, in denen sich die Sender (vom Standort aus) befinden, erheblich abweichen können, bedarf es einer Seekarte, in welche die für das betreffende Gewässer ausgemessenen Isoklinen eingezeichnet sind. Aus dieser Karte wird sodann der geografische Standort GS als Schnittpunkt der Isoklinen, im Beispielsfalle der S-Isokline für 400 und der S2-Isokline für ISoO, festgestellt. ~~ Falls die Messungen Winkelwerte ergeben, die zwischen zwei Werten liegen, für welche Isoklinen eingezeichnet sind, so wird man die diesen Winkelwerten entsprechenden Isoklinen durch Interpolation ermitteln.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Standortbestimmung unter Wasser mittels unter Wasser gesendeter und empfangener elektrischer Wechselfelder, dadurch gekennzeichnet, daß am Standort die Richtungen der Feld- oder Stromlinienvektoren der Wechselfelder zweier ortsfest und in genügendem Abstand voneinander aufgestellter Wechselspannungsquellen (Sender) in an sich bekannter Weise durch Peilmessungen ermittelt werden und an Hand empirisch festgestellter und kartografisch niedergelegter Isoklinenscharen der beiden Wechselfelder der Standort als Schnittpunkt zweier der jeweils gemessenen Feld- oder Stromlinienrichtung zugeordneter Isoklinen beider Sender abgelesen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sender mit Niederfrequenz, vorzugsweise unter I000 Hz, betrieben werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sender mit verschiedenen Frequenzen betrieben werden.