DE977944C - Verfahren zur Bestimmung der Tauchtiefe eines in grosser horizontaler Entfernung unter Wasser befindlichen Schallreflektors - Google Patents

Description

• In Fig. 1 der Zeichnung ist zur Erläuterung des eingangs geschilderten bekannten Verfahrens ein Wasserfahrzeug 1 dargestellt, das mit einem Echolotgerät 2 ausgestattet ist. Ein sich in der Schrägentfernung e' und der Tauchtiefe t' befindender Schallreflektor ist mit 3 bezeichnet. Durch Echolotung kann die Schrägentfernung e' bestimmt werden. Ist der Winkel os, den die Empfangsrichtung mit der Horizontalen einschließt, bekannt, dann kann die Tauchtiefe t errechnet werden.
• An Hand der F i g. 2 wird das Verfahren nach der Erfindung näher erläutert. Hier ist mit 4 ein Wasserfahrzeug bezeichnet, das mit einer Echolotvorrichtung 5 und mit einer Abschußvorrichtung 6 für den Hilfsschallgeber ausgestattet ist. Mit 7 ist ein in der Schrägentfernung e und der Tauchtiefe t befindlicher Schallreflektor bezeichnet.
• Zur Ermittlung der Tauchtiefe t des Schallreflektors 7 wird zunächst mittels Echolotung die Schrägentfernung e bestimmt. Dann wird in die Nähe des Schallreflektors ein Hilfsschallgeber geschossen, der selbständig zu Boden sinkt. Die Entfernung r der Einschußstelle 8 - also die Horizontalentfernung des Hilfsschallgebers - wird beispielsweise durch Anpeilung der Einschußfontäne über einen an sich bekannten optischen Entfernungsmesser oder durch Unterwasserschall-Echolotung gemessen. Der Hilfsschallgeber sendet beim Sinken in mehreren, mindestens in zwei verschiedenen Tauchtiefen t1 und t2 Schallsignale, vorzugsweise solche verschiedener Kennung, aus. Die Schallsignale werden durch die Empfangsvorrichtung des Echolotgerätes 5 sowohl direkt als auch nach Reflexion an dem Reflektor 7 empfangen. Aus den Laufzeitdifferenzen s1 und s2 der direkt und der nach Reflexion an dem Reflektor 7 empfangenen Schallsignale kann dann nach der Beziehung bei bekannter Entfernung r der Einschußstelle 8 und bei bekannter Schrägentfernung e des Reflektors 7 die Tauchtiefe t des Reflektors errechnet werden.
• Hierbei ist es gleichgültig, ob sich der Hilfsschallgeber vor oder seitlich neben dem Reflektor 7 befindet. Zur direkten Anzeige der Tauchtiefe t des Reflektors 7 kann man eine selbstrechnende Vorrichtung vorsehen.
• Sehr vorteilhaft ist es, einen Hilfsschallgeber vorzusehen, der während des Sinkens Schallsignale mit einer mit seiner Tauchtiefe zunehmenden oder abnehmenden Frequenz aussendet. In einem solchen Falle sieht man zweckmäßigerweise eine Empfangseinrichtung vor, welche die bei einer bestimmten Frequenz auftretende kürzeste Laufzeitdifferenz zwischen dem direkten und dem nach Reflexion am Reflektor empfangenen Unterwasserschall anzeigt. Die an dieser Vorrichtung gemessenen Laufzeitdifferenzen der verschiedenen Frequenzen sind beim Sinken des Hilfsschallgebers verschieden. Beim Eintauchen des Hilfsschallgebers besitzt zunächst die Laufzeitdifferenz einen sehr großen Wert, weil der Laufzeitunterschied zwischen dem direkten und dem am Reflektor 7 reflektierten Schall sehr groß ist. Nähert sich der sinkende Schallgeber dem Reflektor, dann wird die Laufzeitdifferenz immer kleiner, um anschließend, wenn sich der Hilfsschallgeber durch weiteres Sinken von dem Reflektor 7 entfernt, wieder zuzunehmen. Die Laufzeitdifferenz zwischen dem direkten und dem nach Reflexion an dem Reflektor 7 empfangenen Schall hat bei einer bestimmten Frequenz ein Minimum. Dies ist in F i g. 2 der Fall, wenn sich der Hilfssignalgeber im Punkt 9 befindet. Da dieser Frequenz eine bestimmte Tauchtiefe zugeordnet ist, ist hiermit die Tauchtiefe im Punkt 9 bekannt.
• Diese Frequenz kann an der Meßstelle beobachtet und bestimmt werden; sie ist bei großer Schrägentfernung e und kleinem Abstand a des Hilfsschallgebers vom Reflektor 7 annähernd gleich der gesuchten Tauchtiefe t des Reflektors 7.
• Man kann auch aus den Differenzen der Empfangsamplituden der vom Hilfsschallgeber direkt und der am Reflektor 7 reflektierten Schallimpulse die Tauchtiefe t bestimmen. Zu diesem Zweck sieht man einen Hilfsschallgeber vor, der beim Sinken in vorzugsweise äquidistanten Abständen Signale aussendet.
• Die Empfangsamplitude des am Reflektor 7 reflektierten Schallsignals, das von dem Hilfsschallgeber ausgesendet wurde, als dieser sich dem Reflektor 7 am nächsten befand, ist infolge des kürzeren Schallweges größer als die Empfangs amplitude aller anderen am Reflektor 7 reflektierten Schallsignale. Durch Amplitudenvergleich kann dieses ausgezeichnete Schallsignal ermittelt werden; aus der beispielsweise durch die besondere Kennung dieses Schallsignals ermittelten Tauchtiefe des Hilfsschallgebers beim Aussenden dieses Schallsignals kann dann auf die gesuchte Tauchtiefe t des Reflektors geschlossen werden, sofern diese wesentlich kleiner als die Schrägentfernung e ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Bestimmung der Tauchtiefe eines in großer horizontaler Entfernung unter Wasser befindlichen Schallreflektors unter Verwendung eines in dessen Nähe gebrachten Hilfsschallgebers, dadurch gekennzeichnet, daß dieser nach Bestimmung der ungefähren Lage des Schallreflektors mittels Echolotung in dessen Nähe auf die Wasseroberfläche gebracht, vorzugsweise geschossen, und seine Entfernung gemessen wird, wobei der Hilfsschallgeber so konstruiert ist, daß er sinkt und in mehreren voreingestellten Tauchtiefen Schallsignale vorzugsweise verschiedener Kennung aussendet, und daß die Differenzen der Laufzeiten zwischen den Schallsignalen, die vom Hilfsschallgeber direkt bzw. nach Reflexion am Schallreflektor zur Meßstelle gelangen, gemessen werden und zusammen mit der Entfernung und Richtung des Schallreflektors zur Bestimmung der Tauchtiefe desselben dienen.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein selbständig sinkender Hilfsschallgeber vorgesehen ist, für den eine Abschußvorrichtung (6) und eine Vorrichtung zur Messung der Horizontalentfernung vorgesehen ist und der in bekannten Tauchtiefen (tut, t2) Schallsignale, vorzugsweise solche bestimmter Kennung, aussendet, und daß ein Echolotgerät (5) zur Messung der Schrägentfernung (e) des Reflektors (7) und ein zur Messung der Laufzeit- oder Empfangsamplitudendifferenz zwischen den direkt und den nach Reflexion an dem Reflektor (7) eintreffenden Schallsignalen dienender Unterwasserschallempfänger vorzugsweise mit einer selbstrechnenden Vorrichtung zur automatischen Anzeige der Tauchtiefe (t) des Reflektors (7) vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsschallgeber vorgesehen ist, der während des Sinkens Unterwasserschall mit einer mit der Tauchtiefe zunehmenden oder abnehmenden Frequenz aussendet.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Tauchtiefe eines in großer horizontaler Entfernung unter Wasser befindlichen Schallreflektors unter Verwendung eines in dessen Nähe gebrachten Hilfsschallgebers.

   Es ist bereits eine Vorrichtung an Schiffen zur Bestimmung der Meerestiefen und Untersuchung auf gefahrbringende Hindernisse bekannt, mittels welcher vom Schiff mit einer Knallkapsel versehene Lotpfeile abgeschossen werden, die beim Zusammenstoß mit einem unter Wasser befindlichen Körper explodieren; das in diesem Fall erzeugte Schallsignal wird von einer am Schiff angebrachten Empfangseinrichtung aufgenommen und zusammen mit dem aus den Schußwerten ermittelten Weg des Lotpfeils zur Anzeige der Entfernung und Tiefe des Körpers verwertet.

   Mit dieser Vorrichtung ist allenfalls eine grobe Bestimmung dieser Größen möglich, da man es, insbesondere bei unruhiger See, nicht in der Hand hat, den Weg des Lotpfeils unter Wasser, dessen Kenntnis zur Auswertung nötig ist, auch nur annähernd genau aus den Schußwerten zu bestimmen. Es ist auch bekannt, mittels eines in der Nähe eines Schallempfängers an der Schiffswand angeordneten Hilfsschallgebers den Empfänger auf seine Güte zu prüfen.

   Ferner ist es bekannt, auf See zum Zwecke der Signalisierung von Unfällen an entfernte hub er wachungsstationen von einem Flugzeug oder von einem Schiff aus Signalgeber abzuwerfen, die in einer bestimmten voreingestellten Tiefe durch Auslösung vermittels des hydrostatischen Druckes explodieren.

   Diese Signalgeber dienen jedoch nicht zur Messung der Tiefe eines anzulotenden Objekts; vielmehr soll der Signalgeber jeweils nur in einer Tiefenschicht zur Explosion gebracht werden, in welcher der Schall zur Erzielung einer möglichst großen Reichweite die günstigsten Ausbreitungsbedingungen findet. Auf eine exakte Einhaltung der Tiefe kommt es hierbei nicht an.

   Man hat ferner einen in großer horizontaler Entfernung unter Wasser befindlichen Schallreflektor mit Schallwellen angelotet und aus der Meßentfernung und dem Winkel zwischen der Richtung der empfangenen Schallwellen und der Horizontalen die Tauchtiefe trigonometrisch bestimmt. Um genaue Ergebnisse zu erhalten, muß man bei diesem Verfahren eine breite Empfangsbasis verwenden, was insbesondere bei kleineren Schiffen schwierig oder undurchführbar ist.

   Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine exakte Messung der Tauchtiefe eines unter Wasser befindlichen Schallreflektors ohne Verwendung einer solchen Basis zu ermöglichen.

   Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art der Hilfsschallgeber nach Bestimmung der ungefähren Lage des Schalreflektors mittels Echolotung in dessen Nähe auf die Wasseroberfläche gebracht, vorzugsweise geschossen, und seine Entfernung gemessen wird, wobei der Hilfsschallgeber so konstruiert ist, daß er sinkt und in mehreren voreingestellten Tauchtiefen Schallsignale vorzugsweise verschiedener Kennung aussendet, und daß die Differenzen der Laufzeiten zwischen den Schallsignalen, die vom Hilfsschallgeber direkt beziehungsweise nach Reflexion am Schallreflektor zur Meßstelle gelangen, gemessen werden und zusammen mit der Entfernung und Richtung des Schallreflektors zur Bestimmung der Tauchtiefe desselben dienen. Der Hilfsschallgeber sendet vorzugsweise ungebündelte Signale aus. Zur Messung der horizontalen Entfernung des Refiektors und zur Messung der Laufzeitdifferenzen zwischen den direkt und den nach Reflexion an dem Reflektor eintreffenden Schallsignalen dient ein Echolotgerät, welches vorzugsweise mit einer selbstrechnenden Vorrichtung zur automatischen Anzeige der Tauchtiefe des Reflektors verbunden ist.