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Publication number: DEI0005889MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 23. Mai 1952 Bekanntgemacht am 26. Juli 1956Registration date: May 23, 1952. Advertised on July 26, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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 dann an der Wasseroberfläche) reflektiert wird und in wellchen sich Fehler infolge Veränderungen des Tiefganges, der Neigung oder des Schlingerns befinden.The invention relates to a method for depth measurement by means of acoustic echo sounders, in which an emitted oscillation first hits the surface of the water and then hits the bottom (or conversely, first on the bottom and then on the water surface) is reflected and in waves Errors as a result of changes in draft, inclination or lurching.

Die Erfindung betrifft eitti Verfahren der Tiefenmessung mit akustischen Echolotgeräten mit Anordnungen zur Messung geringer Tiefen, wobei es auf wenige Meter oder Dezimeter Tiefendifferenzen ankömmt. The invention relates to methods of depth measurement with acoustic echo sounders with arrangements for measuring shallow depths, with it on a few meters or decimetres of depth differences arrives.

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.eißergebnis eingeführt, wenn eine Veränderung des Tiefganges oder Neigung oder Schlingern auftritt.In general, as such a device is used to measure the distance between the ground of the water and the transmitter and receiver unit is installed in the ship, an error then appears in the M. white result introduced when a change in the Depth or tilt or lurching occurs.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die durch den Seegang hervorgerufenen Ungenauigkeiten in der Tiefenmessung dadurch zu kompensieren, daß aus dem Augenbliekswert und dem Mittelwert der Tiefe eine Steuergröße abgeleitet wird, die zur Nullpunktsverschiebung oder Veränderung des Zeitmaß Stabes herangezogen wird. Dieses Verfahren istIt has already been suggested that the inaccuracies caused by the sea conditions in to compensate for the depth measurement, that from the eyebrow value and the mean value of the Depth a control variable is derived, which is used to shift the zero point or change the time measure Rod is used. This procedure is

609 576/100'609 576/100 '

I5889VIIId/74dI5889VIIId / 74d

wohl bei Einflüssen des Seeganges, nicht aber bei verändertem Tiefgang des Schiffes, der durch Ladungsveränderungen hervorgerufen wird, anwendbar. Abgesehen davon, ist seine Durchführung verhältnismäßig kompliziert und mit hohem Aufwand verbunden.probably with the influence of the sea, but not with the changed draft of the ship passing through Charge changes is caused, applicable. Apart from that, its implementation relatively complicated and associated with a lot of effort.

Dagegen können bei anderen Verfahren, bei denen die NulKLinie bei Veränderung des Tiefganges verschoben wird, Ungenauigkeiten, die durch denOn the other hand, with other methods in which the zero line is shifted when the draft changes will, inaccuracies caused by the

ίο ~" Wellengang hervorgerufen werden, nicht ausgeglichen werden. Durch siie wird lediglich die verschiedenartige Belastung des Schiffes berücksichtigt. Zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems und der Erfindung selbst dienen die Zeichnungen.ίο ~ "waves are caused, not balanced will. It only takes into account the various types of load on the ship. Serve to explain the problem on which the invention is based and the invention itself the painting.

Fig. ι zeigt die Verhältnisse, die beim Messen der Tiefe eines Gewässers auftreten, während sich dieFig. Ι shows the relationships that occur when measuring the depth of a body of water while the

Fig., 2 bis 5 auf das Verfahren nach der Erfindung beziehen.2 to 5 of the method according to the invention relate.

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 Unterwasser schallsignale 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, wirdIn Fig. Ι 1 of the boat body, 2 and 3 transmitters and receivers, which are attached to the body 1. are, 4 the surface of the water and 5 the bottom of the body of water. There are also the conditions of the boat in its immersion depth in waves or change in load and the course of the underwater sound signals shown. If the depth is denoted by D, the distance between the surface of the water and the transmitter-receiver unit is denoted by d and the length of the path is denoted by 2 L, then

oderor

2 L = 2 (D — d) D=L+ d 2 L = 2 (D - d) D = L + d

(2)(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 Wasseroberflacheund 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' Zeiltpunkt 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 Schlikigerns oder Neigung des Bootes-beträgt.Thus, the depth D is obtained by measuring L and adding d . L will consequently decrease by the value Δ d when there is an increase in Δ d in the value d . This is the distance between the surface of the water and the transmitter-receiver. If one uses the measured value of L for the depth D, as calculated from equation (2), and overlooks the increase in d , the value of D is lower by the amount Δά than the actual value obtained. In the same way, the measured value is when a decrease Δ d occurs in the value D may be greater than the actual value. In particular, it can be seen that since the amount of vertical change in the transmitter-receiver position due to swell is a few tens of centimeters and since this value fluctuates at every line point, it is very difficult to compensate for it. Therefore, an accurate depth measurement becomes impossible if the water surface is not very calm, because the error is up to a few tens of centimeters due to the boat slipping or tilting.

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 werfen.The depth measurement of the shallow sea, whose depth is a few meters or not yet 20 cm, as in one Port, is, must throw carried out with the accuracy of tens of centimeters or less.

Die Erfindung beseitigt diese Unzulänglichkeiten 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 zusatzliehe Veränderungen des Niveaus der Wasseroberfläche, die durch den Seegang hervorgerufen werden, ausgeschaltet oder ausgeglichen werden.The invention overcomes these shortcomings in the known devices in that the sent characters as a result of the corresponding direction or arrangement of the sender and receiver only after double reflection first on the water surface and then on the bottom or vice versa be received, and by the fact that additional loans Changes in the level of the water surface caused by the swell, turned off or balanced.

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.According to a further object of the invention, the acoustic characters on one of the Water surface floating reflection body and reflected at the bottom of the water. Besides The transmitter and receiver can also be accommodated in a vertical tubular body into which the water penetrates.

Es kann aber auch ebenso die Sender-Empfänger-Einheit umgedreht werden, so daß die Impulse vom Sender 2 nach dem Grund 5 gesendet und dann nach der Wasseroberfläche 4 reflektiert und schließlich vom Empfänger 3 empfangen werden.But it can also be the transmitter-receiver unit be reversed so that the pulses from transmitter 2 are sent after reason 5 and then after the water surface 4 are reflected and finally received by the receiver 3.

Fig. 3 zeigt den Fall, in dem Sender und Empfänger in vertikaler Richtung gegeneinander versetzt befestigt sind. In diesem Fall können der gesamte Abstand durch a, 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:Fig. 3 shows the case in which the transmitter and receiver are attached offset from one another in the vertical direction. In this case the total distance can be represented by a, the distance between water surface 4 and transmitter 2 by d and the depth by D. The total length of the path of the impulses then results in:

2L = d + D+(D —,2L = d + D + (D -,

das ist D = L —that is D = L -

— a) (5) (6) - a) (5) (6)

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.Although the subtraction of α necessarily gives the value D of the depth from the appropriate value L- in the present case, no errors are introduced because α is a constant value.

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 zylindrisehen 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 aufwärts und letzterer abwärts gerichtet,. Die Wasseroberfläche 4 außerhalb des Zylinders 6 ist mit 4 und innerhalb mit 7 bezeichnet. Wenn die Tiefe außerhalb des Zzlinderkörperis 6 im wesentlichen so groß wie der hydraulische Dnuck 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 ImpulsSince the described method uses the natural water surface as a reflective surface, becomes the error of depth measurement of the wave height or the decrease in character strength by scattering the characters. Fig. 4 and Fig. 5 show devices for preventing this Defect. In Fig. 4, a method is shown, according to which a floating reflector with flat The bottom is pulled through the boat and is located above the transmitter. The impulse comes from Transmitter 2 via the floating reflector 6 and base 5 to the receiver 3. This case is similar as shown in Fig. 2, and the influence of the swell can be kept within small limits will. Fig. 5 shows the arrangement of a cylindrical body 6 in the boat, the axis of which is approximately coincides with the vertical line and is open at both ends to allow air and water to enter is. Transmitter 2 and receiver 3 are fixed in the cylindrical body, the former upwards and the latter directed downwards. The water surface 4 outside the cylinder 6 is marked 4 and denoted by 7 within. If the depth outside the cylinder body 6 is essentially so as big as the hydraulic pressure at the lower end and independent of the swell and one Value of the average level value, the surface 7 in the cylinder 6 is independent of the swell and show an average value. In addition, the average level is independent of draft, inclination, etc. The momentum

576/100576/100

I5889VIIId/74dI5889VIIId / 74d

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 5 sind frei, von Streuimpulsen oder Einführung von Fehlern infolge des Wellenganges.is directed upwards by encoder 2, on the surface 7 and then reflected on the ground 5 and then received by the receiver 3. The procedures according to 4 or 5 are free from stray pulses or the introduction of errors as a result of the swell.

Claims

Patent claims:

i. Procedure for depth measurement with acoustic Echosounders, characterized in that as a result of a corresponding direction or arrangement sent by sender and receiver. Sign only after double reflection initially be received at the surface of the water, then at the bottom or vice versa, and thereby, that in addition changes in the level of the sea surface, which are caused by the swell, eliminated or be balanced.

2. A method for depth measurement according to claim i, characterized in that the acoustic Marks on a reflection body floating on the water surface and on Reasons of the water are reflected.

3. A method for depth measurement according to claim i, characterized in that the signal generator and receivers are housed in an upright tubular body, in which the water penetrates.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings