EP2951610A1 - Underwater sound signal, underwater transmitter or underwater receiver, underwater sonar, underwater vehicle and retrofitting kit - Google Patents

Underwater sound signal, underwater transmitter or underwater receiver, underwater sonar, underwater vehicle and retrofitting kit

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Publication number
EP2951610A1
EP2951610A1 EP14703520.8A EP14703520A EP2951610A1 EP 2951610 A1 EP2951610 A1 EP 2951610A1 EP 14703520 A EP14703520 A EP 14703520A EP 2951610 A1 EP2951610 A1 EP 2951610A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
underwater
transmitter
receiver
sound signal
angle
Prior art date
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Ceased
Application number
EP14703520.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nils Theuerkauf
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Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
Atlas Elektronik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Elektronik GmbH filed Critical Atlas Elektronik GmbH
Publication of EP2951610A1 publication Critical patent/EP2951610A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491Details of non-pulse systems
    • G01S7/4911Transmitters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912Receivers
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341Circuits therefor
    • G10K11/346Circuits therefor using phase variation
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G10K11/18Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341Circuits therefor
    • G10K11/348Circuits therefor using amplitude variation

Definitions

  • the invention relates to an underwater sound signal which has a first time difference and / or a first intensity difference along a first radiation angle and an underwater transmitter or receiver, and an underwater sonar
  • Underwater vehicle a watercraft and a retrofit kit.
  • the object of the invention is to improve the disadvantages of the prior art.
  • the transmitter can be made in smaller designs, as cooling and
  • Energy supply can be dimensioned smaller or designed. In addition, a lower cooling capacity is necessary. Also under the same energy supply underwater sound signals can be sent over a longer period of time than in the prior art. In particular, the transmission power can be reduced by up to 80%.
  • the receivers can be used with high sensitivity in order to be able to detect objects that are far away, while at the same time highly-sensitive reflected signals from the near range can be measured.
  • Underwater sound signals includes, which are used in a sonar (sound navigation and ranging). Underwater ultrasound signals in the range from 10 kHz to 1000 kHz are particularly preferred. Present underwater sound signals are generated in particular by means of piezoceramics under water.
  • a "runtime difference" includes both a delayed and a premature emission with respect to an unaffected underwater sound signal.
  • Both the intensity difference and the delay difference can be selected via the aperture of the antenna angle-dependent so that they are adapted to the task. In particular, you can
  • Intensity difference and time difference are adapted to the angle-dependent seabed removal.
  • the aperture of the antenna designates the free, active opening through which the sound waves are sent or received.
  • An "angle of radiation" can be described in particular by a mathematical line angle, which in turn can be described by a mathematical angular measure Alternatively, the line angle can be called a one-dimensional angle Degrees between 0 ° and 360 ° and assume a value between Ogon and 400gon in the geodesic angle measure.
  • the emission angle extends in particular along the aperture.
  • Imprinting involves a technical influence on the underwater sound signal, which results in a corresponding difference in transit time and / or an intensity difference compared to an uninfluenced signal, which can occur during the actual transmission as well as at the reception This can be done, in particular, by passing an already emitted signal first through water, then passing it through diffraction to layers of different thicknesses or different acoustic impedance before it reaches the actual signal Receiver reached.
  • the underwater scarf signal has a second transit time difference and / or a second intensity difference along a second emission angle, wherein the first emission angle and the second emission angle are not parallel to one another such that the first emission angle and the second emission angle form a solid angle, the second transit time difference and / or the second
  • an underwater sound signal can be provided which is suitable to scan areal areas.
  • Orthogonality of the first and second emission angles includes, for example, an emitted cone of sound .Furthermore, non-parallelism comprises both perpendicular line angles and other angles.
  • the "solid angle” describes in particular the size of a spatial area, which is spanned by a conical shell.
  • one of the emission angles can have a value between 0 ° and 360 °, in particular between 0 ° and 180 ° or between 0 ° and 90 ° or between 10 ° and 80 ° , Even smaller angles, for example, between 20 ° and 40 ° can be realized.
  • the angle value of 0 ° to 360 ° can be achieved, for example, by a signal emitted by a piezoceramic ball or a piezoceramic ring. Even with small distances from each other spaced transmission elements can fill such radiation angle, it is harmless that small areas are recessed. Small distances in this context include values from 1 mm to values of a few centimeters, depending in particular on the transmission wavelength. Roughly, the higher the transmission frequency the smaller the distance can be selected (eg 1000kHz corresponds to approx. 1mm distance).
  • the imprinting of the running time difference and / or the intensity difference takes place by means of a damping element and / or by means of a transmitter and / or receiver geometry and / or by means of an electronic circuit.
  • a “damping element” comprises a material which has a different velocity of propagation for sound than water, thus allowing both “decelerations” and “accelerations.”
  • Propagation direction of the water sound have different thicknesses, through which the underwater sound signal can be modeled technically.
  • the imprinting by means of a "transmitter and / or receiver geometry" is effected, for example, by arranging several individual underwater sound transmitters not flat, but curved relative to one another Level differing structure are included.
  • Electrodes Single transmitter or individual receiver are so controlled electronically that they premature or delayed sending or receiving to neighboring individual transmitters or receivers.
  • the object is achieved by an underwater transmitter or an underwater receiver, which emits or receives a previously described underwater sound signal.
  • an underwater transmitter having a better range, lower volume reverberation, lower surface echo, lower multipath, lower transmission power, less cooling, lower power consumption, and a smaller size can be provided.
  • the object can be achieved by an underwater transmitter or an underwater receiver, wherein the underwater transmitter or the underwater receiver is set up such that the underwater transmitter or the Underwater receiver an underwater sound signal actively and / or passively a first time difference and / or a first intensity difference along a first radiation angle and / or that the underwater transmitter or underwater receiver the underwater sound signal actively and / or passively imposes a second delay difference or a second intensity difference along a second radiation angle.
  • This underwater transmitter or underwater receiver also has the advantages of the above-described underwater transmitter or underwater receiver.
  • the underwater transmitter has two or more subsenders and / or the underwater receiver has two or more sub-receivers.
  • Underwater sound signal a time difference or an intensity difference can be impressed. It is particularly advantageous that any desired time differences and intensity differences can be realized.
  • the intensity and / or transit time can be impressed on the transmitter or receiver as a function of a distance of a seabed to be examined.
  • the subsenders include both (piezo) ceramic filaments as well as planar (piezo) ceramic elements or arranged on a curved path (piezo) ceramic elements.
  • the active impingement can take place electronically.
  • individual subscribers or sub-receivers can prematurely and / or late send or receive a sound signal.
  • the big advantage in this case is in particular that an adaptation of the existing sonar to a system according to the invention can be easily implemented by a software update.
  • the passive imposition is effected by a geometric arrangement of the underwater transmitter and / or by a geometric arrangement of the underwater receiver and / or by a damping element.
  • the object is achieved by an underwater sonar, which has a previously described underwater transmitter and / or a previously described underwater receiver.
  • the object is achieved by an underwater vehicle which has a previously described Underwater transmitter and / or a previously described underwater receiver and / or a previously described underwater sonar has.
  • the "underwater vehicle” includes both submarines (remotely controlled, autonomous, with and without crew) as well as buoys, torpedoes, or towing sonars.
  • the object is achieved by a watercraft which has a previously described underwater transmitter and / or a previously described underwater receiver and / or a previously described underwater sonar and / or a previously described underwater vehicle.
  • Watercraft as used herein includes all ships, platforms or other objects moving or lingering on the water.
  • the object can be achieved by a retrofit kit for retrofitting a sonar, wherein the retrofit kit emitted by a sonar or received underwater sound signal a first time difference and / or a first intensity difference along a first angle of radiation and / or that the underwater transmitter or underwater receiver the underwater sound signal a second transit time difference and / or a second intensity difference along a second
  • retrofit kit In a related form of expression of the retrofit kit is designed passive and / or active. Thus, alternative retrofit sets can be provided.
  • Figure 1 is a highly schematic representation of a
  • FIG. 2 shows a highly schematic representation of a conventional, flat underwater sound transmitter
  • FIG. 3 shows a highly schematic illustration of a curved underwater sound transmitter with several sub-underwater sounders
  • Figure 4 is a schematic representation of a
  • Figure 5 is a graphical representation of a
  • Figure 6 is a schematic representation of an under
  • Underwater sounder 101 has a first
  • Underwater sounder 101 a variety of
  • Ceramic filaments 105 which are arranged on a carrier layer 103.
  • the ceramic filaments 105 are made of piezoceramics, which are driven with a voltage perform a change in space, whereby a water column is impressed underwater sound signal.
  • the ceramic filaments 105 are juxtaposed and filled by means of a resin. Subsequently, the ceramic block is cured and then enclosed with
  • Ceramic filaments 105 machined by means of a milling cutter. By the cutter, a defined surface, such as a curved surface, the ceramic block is impressed.
  • the present first underwater sounder 101 is used differently. On the one hand, all ceramic filaments 105 are simultaneously subjected to voltage. Due to the different position of the Keramikfilêt 1 05 an underwater sound signal corresponding to the surface profile is emitted.
  • Another alternative is to coat each individual ceramic filament individually. By corresponding earlier or later BeSlten a desired waveform with a corresponding desired signal intensity and or with an angle-dependent delay and / or intensity difference can be provided.
  • a second underwater sounder 2 0 1 with flat, flat ceramic plates 2 05 configured.
  • the ceramic plates 2 05 are spaced from each other (not shown).
  • the geometric arrangement is the simultaneous activation of the piezoceramics 3 05 the Underwater sound signal imprinted on a runtime difference.
  • the individual piezoceramics 305 are connected in such a way that different intensities are emitted in different directions.
  • a delay difference and / or an intensity difference can be impressed on a subsonic sound signal by time-delayed activation or by different activation.
  • Each of the alternative underwater sounders 101, 201, 301 described above can be used in a sidescan sonar.
  • this side scan sonar 411 the bottom of the sea is scanned 415 on the left and 413 on the right.
  • the scanned areas 413, 415 have a spacing 421, with the left area 415 having a width 418 and the right area 413 having a width 417.
  • the seabed can be scanned over a total width of 423 and over a covered distance of 419.
  • a sidescan sonar 611 with one of the previous underwater sounders 101, 201, 301 is below one Water surface 650 and arranged above the seabed.
  • the distance 652 to the seabed is 10m, this can be less in shallow water and more in deep water.
  • the wiring is as follows.
  • the transmitted signals are modeled such that substantially similar intensities of intensity of the reflected sound signals are received at the side scan sonar 611.

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Abstract

In particular in the case of a side-scan sonar, large intensities with respect to the sound pressure under water are emitted in order to be able to detect objects at large distances, with the result that the reflected signal of very distant objects can be detected well. This procedure has some disadvantages. In order to be able to achieve the high sound pressure, high-performance energy sources such as batteries are necessary. In addition, (interference) signals are also reflected at the surface of the water. Furthermore, reflections of objects in the vicinity are very strong, with the result that the sensitivity of underwater microphones has to be reduced. The invention therefore relates to an underwater sound signal which has a first transit time difference and/or a first intensity difference along a first irradiation angle, wherein the first transit time difference and/or the first intensity difference are/is impressed on the underwater sound signal and this impressing process occurs, in particular, during transmission or reception.

Description

Unterwasserschallsignal, Unterwassersender oder  Underwater sound signal, underwater transmitter or
Unterwasserempfänger, Unterwassersonar , Unterwasserfahrzeug und Nachrüstsatz Underwater receiver, underwater sonar, underwater vehicle and retrofit kit
[Ol] Die Erfindung betrifft ein Unterwasserschallsignal, welches einen ersten Laufzeitunterschied und oder einen ersten Intensitätsunterschied entlang eines ersten Abstrahlwinkels aufweist und einen Unterwassersender oder - empfänger, sowie ein Unterwassersonar, eineThe invention relates to an underwater sound signal which has a first time difference and / or a first intensity difference along a first radiation angle and an underwater transmitter or receiver, and an underwater sonar
Unterwasserfahrzeug, ein Wasserfahrzeug und einen Nachrüstsatz . Underwater vehicle, a watercraft and a retrofit kit.
[02] Insbesondere bei einem Sidescan-Sonar werden, um [02] Especially with a side scan sonar, um
[03] Objekte in großen Entfernungen detektieren zu können, große Intensitäten in Bezug auf den Schalldruck unter Wasser in einen weiten Sektor ausgesendet, sodass das reflektierte Signal sowohl von nahe liegenden als auch von weit entfernten Objekten gut detektierbar ist. [03] To be able to detect objects at great distances, emitted large intensities with respect to the sound pressure under water in a wide sector, so that the reflected signal is well detectable both from nearby and distant objects.
[04] Dieses Vorgehen hat einige Nachteile. Um den hohen Schalldruck in einem großen Sektor erreichen zu können, sind leistungsfähige Energiequellen wie Batterien notwendig. Zudem werden an der Wasseroberfläche ebenfalls ( Stör- ) Signale reflektiert (Multipathausbreitung) .[04] This procedure has some disadvantages. In order to achieve the high sound pressure in a large sector, powerful energy sources such as batteries are necessary. In addition, (interfering) signals are also reflected on the water surface (multipath propagation).
Weiterhin sind die Echos nahliegender Objekte im Vergleich zu Objekten in großen Entfernungen sehr stark, woraus sich hohe Anforderungen an die Dynamik des Empfängers ergeben. [05] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu verbessern. Furthermore, the echoes of nahliegender objects are very strong compared to objects in long distances, resulting in high demands on the dynamics of the receiver. [05] The object of the invention is to improve the disadvantages of the prior art.
[06] Gelöst wird die Aufgabe durch ein[06] The task is solved by a
Unterwasserschallsignal, welches einen erstenUnderwater sound signal, which is a first
Laufzeitunterschied und/oder einen erstenDelay difference and / or a first
Intensitätsunterschied entlang eines ersten Abstrahlwinkels aufweist, wobei der erste Laufzeitunterschied und/oder der erste Intensitätsunterschied dem Unterwasserschallsignal aufgeprägt ist und diese Aufprägen insbesondere bei einem Senden oder einem Empfangen erfolgt. Having intensity difference along a first emission angle, wherein the first time difference and / or the first intensity difference is impressed on the underwater sound signal and these impositions takes place in particular when sending or receiving.
[07] Durch das Aussenden derartiger[07] By sending such
Unterwasserschallsignale können die Sender in kleineren Bauformen hergestellt werden, da Kühlung undUnderwater sound signals, the transmitter can be made in smaller designs, as cooling and
Energieversorgung geringer dimensioniert oder ausgelegt werden können. Zudem ist eine geringere Kühlleistung notwendig. Auch können bei gleicher Energieversorgung Unterwasserschallsignale über einen längeren Zeitraum als nach dem Stand der Technik ausgesandt werden. Insbesondere kann die Sendeleistung bis zu 80% reduziert werden. Energy supply can be dimensioned smaller or designed. In addition, a lower cooling capacity is necessary. Also under the same energy supply underwater sound signals can be sent over a longer period of time than in the prior art. In particular, the transmission power can be reduced by up to 80%.
[08] Empfängerseitig können die Empfänger mit hoher Sensibilität eingesetzt werden, um weit entfernte Objekte detektieren zu können, wobei gleichzeitig reflektierte Signale aus dem Nahbereich mit großer Empfindlichkeit messbar sind. On the receiver side, the receivers can be used with high sensitivity in order to be able to detect objects that are far away, while at the same time highly-sensitive reflected signals from the near range can be measured.
[09] Zudem erfolgt ein geringerer Volumennachhall als auch Oberflächennachhall. Auch Multipatheffekte, welche insbesondere durch das zusätzliche Reflektieren an der Wasseroberfläche entstehen, können minimiert werden. [10] Folgendes Begriffliche sei erläutert: [09] In addition, there is less volume reverberation as well as surface reverberation. Also multipath effects, which arise in particular by the additional reflection on the water surface, can be minimized. [10] The following terminology is explained:
[11] „Unterwasserschallsignale", im Folgenden auch[11] "Underwater sound signals", hereinafter also
Unterwassersignale genannt, umfassen sämtlicheUnderwater signals called include all
Schallsignale, die zum Orten von Gegenständen unter Wasser verwendet werden. Insbesondere sind dieSound signals used to locate objects underwater. In particular, the
Unterwasserschallsignale umfasst, welche bei einem Sonar (sound navigation and ranging) eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden Unterwasserultraschallsignale im Bereich vom 10kHz bis 1000kHz. Vorliegende Unterwasserschallsignale werden insbesondere mittels Piezokeramiken unter Wasser erzeugt . Underwater sound signals includes, which are used in a sonar (sound navigation and ranging). Underwater ultrasound signals in the range from 10 kHz to 1000 kHz are particularly preferred. Present underwater sound signals are generated in particular by means of piezoceramics under water.
[12] Ein „Laufzeitunterschied" umfasst sowohl ein verspätetes als auch ein verfrühtes Aussenden in Bezug auf ein unbeeinflusstes Unterwasserschallsignal. [12] A "runtime difference" includes both a delayed and a premature emission with respect to an unaffected underwater sound signal.
[13] Ein „Intensitätsunterschied" ist dann gegeben, wenn die Intensität von der Intensität eines Referenzsignals abweicht, wobei das Referenzsignal eine im Wesentlichen einheitliche und über einen ( Sende- ) Winkel φ konstante Intensität aufweist. [13] An "intensity difference" is given when the intensity deviates from the intensity of a reference signal, wherein the reference signal has a substantially uniform and over a (transmission) angle φ constant intensity.
[14] Sowohl der Intensitätsunterschied als auch der Laufzeitunterschied können über die Apertur der Antenne winkelabhängig so gewählt werden, dass diese an die Aufgabe angepasst werden. Insbesondere könnenBoth the intensity difference and the delay difference can be selected via the aperture of the antenna angle-dependent so that they are adapted to the task. In particular, you can
Intensitätsunterschied und Laufzeitunterschied an die winkelabhängige Meeresbodenentfernung angepasst werden. [15] Die Apertur der Antenne bezeichnet die freie, aktive Öffnung, durch welche die Schallwellen ausgesendet oder empfangen werden. Intensity difference and time difference are adapted to the angle-dependent seabed removal. The aperture of the antenna designates the free, active opening through which the sound waves are sent or received.
[16] Ein „Abstrahlwinkel" kann insbesondere durch einen mathematischen Linienwinkel beschrieben werden, welcher wiederum durch ein mathematisches Winkelmaß beschreibbar ist. Der Linienwinkel kann alternativ als eindimensionaler Winkel bezeichnet werden. In Bogenmaß kann dieser (eindimensionale) Abstrahlwinkel Werte zwischen 0 und 2n, im Gradmaß zwischen 0° und 360° und im geodätischen Winkelmaß einen Wert zwischen Ogon und 400gon annehmen. Der Abstrahlwinkel erstreckt sich insbesondere entlang der Apertur . [16] An "angle of radiation" can be described in particular by a mathematical line angle, which in turn can be described by a mathematical angular measure Alternatively, the line angle can be called a one-dimensional angle Degrees between 0 ° and 360 ° and assume a value between Ogon and 400gon in the geodesic angle measure.The emission angle extends in particular along the aperture.
[17] „Aufprägen" umfasst eine technisch bedingte Einflussnahme auf das Unterwasserschallsignal, sodass sich ein entsprechender Laufzeitunterschied und/oder ein Intensitätsunterschied gegenüber einem unbeeinflussten Signal ergeben. Dies kann sowohl beim eigentlichen Senden als auch beim Empfangen erfolgen. Dennoch sind auch Fälle umfasst, in denen technisch auf ein ausgesandtes Signal nach dem Senden und vor dem Empfangen eingewirkt wird. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass ein bereits ausgesandtes Signal erst durch Wasser geleitet, anschließend durch Beugung an Schichten unterschiedlicher Dicke oder unterschiedlicher akustischer Impedanz geführt wird, bevor es den eigentlichen Empfänger erreicht. [17] "Imprinting" involves a technical influence on the underwater sound signal, which results in a corresponding difference in transit time and / or an intensity difference compared to an uninfluenced signal, which can occur during the actual transmission as well as at the reception This can be done, in particular, by passing an already emitted signal first through water, then passing it through diffraction to layers of different thicknesses or different acoustic impedance before it reaches the actual signal Receiver reached.
[18] In einer weitern Ausführungsform weist das Unterwasserschalsignal einen zweiten Laufzeitunterschied und/oder einen zweiten Intensitätsunterschied entlang eines zweiten Abstrahlwinkels auf, wobei der erste Abstrahlwinkel und der zweite Abstrahlwinkel nicht parallel zueinander sind, sodass der erste Abstrahlwinkel und der zweite Abstrahlwinkel einen Raumwinkel bilden, wobei der zweite Laufzeitunterschied und/oder der zweite[18] In another embodiment, the underwater scarf signal has a second transit time difference and / or a second intensity difference along a second emission angle, wherein the first emission angle and the second emission angle are not parallel to one another such that the first emission angle and the second emission angle form a solid angle, the second transit time difference and / or the second
Intensitätsunterschied dem Unterwasserschallsignal aufgeprägt ist und dieses Aufprägen insbesondere beim Senden oder beim Empfangen erfolgt. Intensitätsunterschied the underwater sound signal is impressed and this imprinting is done especially when sending or receiving.
[19] Somit kann ein Unterwasserschallsignal bereitgestellt werden, welches geeignet ist, flächige Bereiche zu scannen. [19] Thus, an underwater sound signal can be provided which is suitable to scan areal areas.
[20] Durch die „Nichtparallelität" oder die[20] By the "non-parallelism" or the
„Orthogonalität" des ersten und zweiten Abstrahlwinkels ist beispielsweise ein ausgesandter Schallkegel mit umfasst. Weiterhin umfasst die Nichtparallelität sowohl rechtwinklig zueinander stehende Linienwinkel als auch andere Winkel. Charakteristisch dabei ist jeweils immer, dass ein flächiges Scannen realisierbar ist. "Orthogonality" of the first and second emission angles includes, for example, an emitted cone of sound .Furthermore, non-parallelism comprises both perpendicular line angles and other angles.
[21] Der „Raumwinkel" beschreibt insbesondere die Größe eines Raumbereichs, der von einem Kegelmantel aufgespannt wird . [21] The "solid angle" describes in particular the size of a spatial area, which is spanned by a conical shell.
[22] Um für Sonare unterschiedliche Unterwasserschallsignale mit unterschiedlichen Ausbreitungscharakteristiken bereitstellen zu können, kann einer der Abstrahlwinkel einen Wert zwischen 0° und 360°, insbesondere zwischen 0° und 180° oder zwischen 0° und 90° oder zwischen 10° und 80° aufweisen. Auch kleinere Winkel beispielsweise zwischen 20° und 40° sind realisierbar. [23] Der Winkelwert von 0° bis 360° kann beispielsweise durch ein durch eine Piezokeramikkugel oder einen Piezokeramikring ausgesandtes Signal erreicht werden. Auch mit kleinen Abständen zueinander beabstandete Sendeelemente können derartige Abstrahlwinkel ausfüllen, wobei es unschädlich ist, dass kleine Bereiche ausgespart werden. Kleine Abstände in diesem Zusammenhang umfassen Werte von 1mm bis zu Werten von einigen Zentimetern, wobei dies insbesondere von der Sendewellenlänge abhängt. Grob gilt je höher die Sendefrequenz desto kleiner kann der Abstand gewählt werden (z.B. 1000kHz entspricht ca. 1mm Abstand) . [22] In order to be able to provide different underwater sound signals with different propagation characteristics for sonars, one of the emission angles can have a value between 0 ° and 360 °, in particular between 0 ° and 180 ° or between 0 ° and 90 ° or between 10 ° and 80 ° , Even smaller angles, for example, between 20 ° and 40 ° can be realized. [23] The angle value of 0 ° to 360 ° can be achieved, for example, by a signal emitted by a piezoceramic ball or a piezoceramic ring. Even with small distances from each other spaced transmission elements can fill such radiation angle, it is harmless that small areas are recessed. Small distances in this context include values from 1 mm to values of a few centimeters, depending in particular on the transmission wavelength. Roughly, the higher the transmission frequency the smaller the distance can be selected (eg 1000kHz corresponds to approx. 1mm distance).
[24] In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Aufprägen des LaufZeitunterschieds und/oder des Intensitätsunterschieds mittels eines Dämpfungselements und/oder mittels einer Sender- und/oder Empfangsgeometrie und/oder mittels einer elektronischen Schaltung. [24] In a further embodiment, the imprinting of the running time difference and / or the intensity difference takes place by means of a damping element and / or by means of a transmitter and / or receiver geometry and / or by means of an electronic circuit.
[25] Somit können alternative Erzeugungsmethoden für erfindungsgemäße Unterwasserschallsignale bereitgestellt werden . [25] Thus, alternative generation methods for underwater sound signals according to the invention can be provided.
[26] Folgendes Begriffliche sei erläutert: [26] The following terminology is explained:
[27] Ein „Dämpfungselement" umfasst insbesondere einen Werkstoff, welcher eine andere Ausbreitungsgeschwindigkeit für den Schall als Wasser aufweist. Somit sind sowohl „Verzögerungen" als auch „Beschleunigungen" möglich. Insbesondere kann das Dämpfungselement in[27] In particular, a "damping element" comprises a material which has a different velocity of propagation for sound than water, thus allowing both "decelerations" and "accelerations." In particular, the damping element in
Ausbreitungsrichtung des Wasserschalls unterschiedliche Dicken aufweisen, durch die das Unterwasserschallsignal technisch modelliert werden kann. [28] Das Aufprägen mittels einer „Sender- und/oder Empfangsgeometrie" erfolgt beispielsweise dadurch, dass mehrere einzelne Unterwasserschallsender nicht eben, sondern gekrümmt zueinander angeordnet sind. Insbesondere Unterwasserschallsender mit Keramikfilamenten, welche in einer Harzstruktur angeordnet sind und welche mittels Fräse eine von einer Ebene abweichende Struktur aufweisen, sind mit umfasst . Propagation direction of the water sound have different thicknesses, through which the underwater sound signal can be modeled technically. The imprinting by means of a "transmitter and / or receiver geometry" is effected, for example, by arranging several individual underwater sound transmitters not flat, but curved relative to one another Level differing structure are included.
[29] Bei dem Aufprägen eines LaufZeitunterschieds oder eines Intensitätsunterschiedes mittels einer[29] When imposing a running time difference or an intensity difference by means of a
„elektronischen Schaltung" werden Einzelsender oder Einzelempfänger derart elektronisch angesteuert, dass sie gegenüber benachbarten Einzelsendern oder -empfängern verfrüht oder verspätet Senden oder Empfangen. "Electronic circuit" single transmitter or individual receiver are so controlled electronically that they premature or delayed sending or receiving to neighboring individual transmitters or receivers.
[30] Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch einen Unterwassersender oder einen Unterwasserempfänger, welcher ein zuvor beschriebenes Unterwasserschallsignal aussendet oder empfängt. Furthermore, the object is achieved by an underwater transmitter or an underwater receiver, which emits or receives a previously described underwater sound signal.
[31] Somit kann ein Unterwassersender mit einer besseren Reichweite, mit geringerem Volumennachhall, mit geringerem Oberflächennachhall, mit geringerem Multipatheinflüssen, mit einer geringeren Sendeleistung, mit einer geringeren Kühlung, mit einem geringeren Energieverbrauch und in kleinerer Bauform bereitgestellt werden. [31] Thus, an underwater transmitter having a better range, lower volume reverberation, lower surface echo, lower multipath, lower transmission power, less cooling, lower power consumption, and a smaller size can be provided.
[32] Weiterhin kann die Aufgabe gelöst werden durch einen Unterwassersender oder einen Unterwasserempfänger, wobei der Unterwassersender oder der Unterwasserempfänger derart eingerichtet ist, dass der Unterwassersender oder der Unterwasserempfänger einem Unterwasserschallsignal aktiv und/oder passiv einen ersten Laufzeitunterschied und/oder einen ersten Intensitätsunterscheid entlang eines ersten Abstrahlwinkels und/oder dass der Unterwassersender oder der Unterwasserempfänger dem Unterwasserschallsignal aktiv und/oder passiv einen zweiten Laufzeitunterschied oder einen zweiten Intensitätsunterschied entlang eines zweiten Abstrahlwinkels aufprägt. [32] Furthermore, the object can be achieved by an underwater transmitter or an underwater receiver, wherein the underwater transmitter or the underwater receiver is set up such that the underwater transmitter or the Underwater receiver an underwater sound signal actively and / or passively a first time difference and / or a first intensity difference along a first radiation angle and / or that the underwater transmitter or underwater receiver the underwater sound signal actively and / or passively imposes a second delay difference or a second intensity difference along a second radiation angle.
[33] Dieser Unterwassersender oder Unterwasserempfänger weist ebenfalls die Vorteile des zuvor beschriebenen Unterwassersender oder Unterwasserempfängers auf. [33] This underwater transmitter or underwater receiver also has the advantages of the above-described underwater transmitter or underwater receiver.
[34] In einer diesbezüglichen Ausprägungsform weist der Unterwassersender zwei oder mehr Subsender und/oder der Unterwasserempfänger zwei oder mehr Subempfänger auf. [34] In one embodiment, the underwater transmitter has two or more subsenders and / or the underwater receiver has two or more sub-receivers.
[35] Dadurch kann besonders effektiv einemThis makes a particularly effective one
Unterwasserschallsignal ein Laufzeitunterschied oder ein Intensitätsunterschied aufgeprägt werden. Ganz besonders vorteilhaft dabei ist, dass beliebig angepasste Laufzeitunterschiede und Intensitätsunterschiede realisierbar sind. So kann beispielsweise die Intensität und/oder Laufzeit als Funktion eines Abstands eines zu untersuchenden Meeresbodens dem Sender oder Empfänger aufgeprägt werden. Underwater sound signal a time difference or an intensity difference can be impressed. It is particularly advantageous that any desired time differences and intensity differences can be realized. Thus, for example, the intensity and / or transit time can be impressed on the transmitter or receiver as a function of a distance of a seabed to be examined.
[36] Dabei umfassen die Subsender sowohl (Piezo-) Keramikfilamente als auch flächig angeordnete (Piezo-) Keramikelemente oder auf einer gekrümmten Bahn angeordnete (Piezo-) Keramikelemente. [37] Um insbesondere mit bestehenden Sonaren erfindungsgemäße Unterwasserschallsignale aussenden zu können, kann das aktive Aufprägen elektronisch erfolgen. Insbesondere können einzelne Subsender oder Subempfänger verfrüht und/oder verspätet ein Schallsignal aussenden oder empfangen . [36] In this case, the subsenders include both (piezo) ceramic filaments as well as planar (piezo) ceramic elements or arranged on a curved path (piezo) ceramic elements. In order to be able to emit underwater sound signals according to the invention, in particular with existing sonars, the active impingement can take place electronically. In particular, individual subscribers or sub-receivers can prematurely and / or late send or receive a sound signal.
[38] Der große Vorteil in diesem Fall besteht insbesondere darin, dass eine Adaption des bestehenden Sonars zu einem erfindungsgemäßen System leicht durch ein Software-Update umsetzbar ist. [38] The big advantage in this case is in particular that an adaptation of the existing sonar to a system according to the invention can be easily implemented by a software update.
[39] In einer weiteren Ausprägungsform erfolgt das passive Aufprägen durch eine geometrische Anordnung des Unterwassersenders und/oder durch eine geometrische Anordnung des Unterwasserempfängers und/oder durch ein Dämpfungselement . [39] In another embodiment, the passive imposition is effected by a geometric arrangement of the underwater transmitter and / or by a geometric arrangement of the underwater receiver and / or by a damping element.
[40] Bezüglich der Realisierungen und Definitionen der geometrischen Anordnung und des Dämpfungselements wird auf vorherige Ausführungen, welche analog gelten, verwiesen. [40] With regard to the realizations and definitions of the geometric arrangement and the damping element is made to previous versions, which apply analogously.
[41] In einer weiteren Ausgestaltung wird die Aufgabe gelöst durch ein Unterwassersonar , welches einen zuvor beschriebenen Unterwassersender und/oder einen zuvor beschriebenen Unterwasserempfänger aufweist. [41] In a further embodiment, the object is achieved by an underwater sonar, which has a previously described underwater transmitter and / or a previously described underwater receiver.
[42] Somit können leistungsfähige Ortungsgeräte zum Detektieren von Unterwasserobjekten bereitgestellt werden. [42] Thus powerful locating devices for detecting underwater objects can be provided.
[43] Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Unterwasserfahrzeug, welches einen zuvor beschriebenen Unterwassersender und/oder einen zuvor beschriebenen Unterwasserempfänger und/oder ein zuvor beschriebenes Unterwassersonar aufweist. [43] Furthermore, the object is achieved by an underwater vehicle which has a previously described Underwater transmitter and / or a previously described underwater receiver and / or a previously described underwater sonar has.
[44] Das „Unterwasserfahrzeug" umfasst sowohl U-Boote (ferngesteuert, autonom, mit und ohne Besatzung) als auch Bojen, Torpedos, oder auch Schlepp-Sonare . The "underwater vehicle" includes both submarines (remotely controlled, autonomous, with and without crew) as well as buoys, torpedoes, or towing sonars.
[45] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Wasserfahrzeug, welches einen zuvor beschriebenen Unterwassersender und/oder einen zuvor beschriebenen Unterwasserempfänger und/oder ein zuvor beschriebenes Unterwassersonar und/oder ein zuvor beschriebenes Unterwasserfahrzeug aufweist. [45] In a further embodiment of the invention, the object is achieved by a watercraft which has a previously described underwater transmitter and / or a previously described underwater receiver and / or a previously described underwater sonar and / or a previously described underwater vehicle.
[46] „Wasserfahrzeuge" im vorliegenden Sinne umfasst sämtliche Schiffe, Plattformen oder sonstige auf dem Wasser fahrende oder verweilende Objekte. [46] "Watercraft" as used herein includes all ships, platforms or other objects moving or lingering on the water.
[47] Abschließend kann die Aufgabe gelöst werden durch einen Nachrüstsatz zum Nachrüsten eines Sonars, wobei der Nachrüstsatz einem vom Sonar ausgesandten oder empfangenen Unterwasserschallsignal einen erste Laufzeitunterschied und/oder einen ersten Intensitätsunterschied entlang eines ersten Abstrahlwinkels und/oder dass der Unterwassersender oder Unterwasserempfänger dem Unterwasserschallsignal einen zweiten Laufzeitunterschied und/oder einen zweiten Intensitätsunterschied entlang eines zweitenFinally, the object can be achieved by a retrofit kit for retrofitting a sonar, wherein the retrofit kit emitted by a sonar or received underwater sound signal a first time difference and / or a first intensity difference along a first angle of radiation and / or that the underwater transmitter or underwater receiver the underwater sound signal a second transit time difference and / or a second intensity difference along a second
Abstrahlwinkels aufprägt, wobei dieses Aufprägen insbesondere beim Senden oder Empfangen erfolgt. [48] Somit kann ein Bauteil oder ein Software-Update bereitgestellt werden, welches im Einsatz befindliche Sonare derart einrichtet, dass diese Sonare ein zuvor beschriebenes Unterwasserschallsignal senden oder empfangen. Dies führt bei geringen Kosten zu hohen Effizienzsteigerungen bestehender Sonar-Systeme. Imprints beam angle, this imprinting is done in particular when sending or receiving. [48] Thus, a component or a software update can be provided which sets in-use sonars such that these sonars send or receive a previously described underwater sound signal. This leads to high efficiency increases of existing sonar systems at low cost.
[49] In einer diesbezüglichen Ausprägungsform ist der Nachrüstsatz passiv und/oder aktiv ausgestaltet. Somit können alternative Nachrüstsät ze bereitgestellt werden. In a related form of expression of the retrofit kit is designed passive and / or active. Thus, alternative retrofit sets can be provided.
[50] Zur Definition der Begrifflichkeiten „passiv" und „aktiv" wird auf die vorherigen Ausführungen verwiesen. [50] For the definition of the terms "passive" and "active", reference is made to the previous remarks.
[51] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen [51] In the following, the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments. Show it
Figur 1 eine stark schematische Darstellung eines Figure 1 is a highly schematic representation of a
Unterwasserschallsenders mit Keramikfil- amenten,  Underwater sounder with ceramic films,
Figur 2 eine stark schematische Darstellung eines üblichen, flächigen Unterwasserschallsenders, FIG. 2 shows a highly schematic representation of a conventional, flat underwater sound transmitter,
Figur 3 eine stark schematische Darstellung eines gekrümmten Unterwasserschallsenders mit mehreren Subunterwasserschallsender , FIG. 3 shows a highly schematic illustration of a curved underwater sound transmitter with several sub-underwater sounders,
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Figure 4 is a schematic representation of a
Sidescan-Sonars mit abscannbarer Fläche, Figur 5 eine graphische Darstellung einesSidescan sonar with abscannable surface, Figure 5 is a graphical representation of a
Intensitätsverlaufes als Funktion des Abstandes und Intensity curve as a function of distance and
Figur 6 eine schematische Darstellung eines unter Figure 6 is a schematic representation of an under
Wasser befindlichen Sidescan-Sonars .  Water side scan sonar.
[52] In einer ersten Alternative des[52] In a first alternative of the
Unterwasserschallsenders 101, weist ein ersterUnderwater sounder 101, has a first
Unterwasserschallsender 101 eine Vielzahl vonUnderwater sounder 101 a variety of
Keramikfilamenten 105 auf, welche auf einer Trägerschicht 103 angeordnet sind. Die Keramikfilamente 105 bestehen aus Piezokeramiken, welche mit einer Spannung angesteuert eine Raumveränderung durchführen, wodurch einer Wassersäule ein Unterwasserschallsignal aufgeprägt wird. Ceramic filaments 105, which are arranged on a carrier layer 103. The ceramic filaments 105 are made of piezoceramics, which are driven with a voltage perform a change in space, whereby a water column is impressed underwater sound signal.
[53] Bei einem einfachen Herstellungsverfahren für den vorliegenden Unterwasserschallsender 101 werden die Keramikfilamente 105 nebeneinander angeordnet und mittels eines Harzes verfüllt. Anschließend wird der Keramikblock ausgehärtet und anschließend mit eingefassten[53] In a simple manufacturing method of the present underwater sounder 101, the ceramic filaments 105 are juxtaposed and filled by means of a resin. Subsequently, the ceramic block is cured and then enclosed with
Keramikfilamenten 105 spanend mittels einer Fräse bearbeitet. Durch die Fräse wird eine definierte Oberfläche, beispielsweise eine gewölbte Oberfläche, dem Keramikblock aufgeprägt. Ceramic filaments 105 machined by means of a milling cutter. By the cutter, a defined surface, such as a curved surface, the ceramic block is impressed.
[54] Vorliegender erster Unterwasserschallsender 101 wird unterschiedlich eingesetzt. Zum einen werden alle Keramikfilamente 105 gleichzeitig mit Spannung beaufschlagt. Aufgrund der unterschiedlichen Position der Keramikfilamente 1 05 wird ein Unterwasserschallsignal entsprechend des Oberflächenverlaufs ausgesandt. [54] The present first underwater sounder 101 is used differently. On the one hand, all ceramic filaments 105 are simultaneously subjected to voltage. Due to the different position of the Keramikfilamente 1 05 an underwater sound signal corresponding to the surface profile is emitted.
[ 55 ] Eine weitere Alternative besteht darin, jedes einzelne Keramikfilament einzeln zu beschälten. Durch entsprechendes früheres oder späteres Beschälten kann eine gewünschte Signalform mit entsprechender gewünschter Signalintensität und oder mit einem winkelabhängigen Laufzeit- und/oder Intensitätsunterschied bereitgestellt werden. [55] Another alternative is to coat each individual ceramic filament individually. By corresponding earlier or later Beschälten a desired waveform with a corresponding desired signal intensity and or with an angle-dependent delay and / or intensity difference can be provided.
[ 56 ] In einer zweiten Alternative ist ein zweiter Unterwasserschallsender 2 0 1 mit ebenen, flachen Keramikplatten 2 05 ausgestaltet. Die Keramikplatten 2 05 sind zueinander beabstandet (nicht dargestellt) . In a second alternative, a second underwater sounder 2 0 1 with flat, flat ceramic plates 2 05 configured. The ceramic plates 2 05 are spaced from each other (not shown).
[ 57 ] Dadurch dass die Keramikplatten 2 05 von Innen ( φ=0 ) nach Außen ( cp= cpmax ) beschaltet werden, ergibt sich ein Laufzeitunterschied in Abhängigkeit des Winkels cp, welcher eine gekrümmte Schallwellenform 2 0 7 aussendet. Durch einen zeitlich anderen Ablauf der Beschaltung können unterschiedliche Unterwasserschallwellenformen ausgesandt werden. Alternativ oder ergänzend werden die einzelnen Keramikplatten 2 05 derart beschaltet, dass unterschiedliche Intensitäten in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden . [57] Because the ceramic plates 2 05 are connected from the inside (φ = 0) to the outside (cp = cp max ), there is a transit time difference as a function of the angle cp, which emits a curved sound wave form 2 0 7. By a different timing of the wiring different underwater sound waveforms can be emitted. Alternatively or additionally, the individual ceramic plates 2 05 are connected such that different intensities are emitted in different directions.
[ 58 ] In einer dritten Alternative weist ein dritter Unterwasserschallsender 3 0 1 gekrümmte - auf einer Trägerstruktur 3 03 angeordnete - Piezokeramiken 3 05 auf. In a third alternative, a third underwater sounder 3 0 1 curved - arranged on a support structure 3 03 - piezoceramic 3 05 on.
[ 59 ] Durch die geometrische Anordnung (Wölbung) wird bei gleichzeitigen Ansteuerungen der Piezokeramiken 3 05 dem Unterwasserschallsignal ein Laufzeitunterschied aufgeprägt. Alternativ oder ergänzend werden die einzelnen Piezokeramiken 305 derart beschaltet, dass unterschiedliche Intensitäten in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden . The geometric arrangement (curvature) is the simultaneous activation of the piezoceramics 3 05 the Underwater sound signal imprinted on a runtime difference. Alternatively or additionally, the individual piezoceramics 305 are connected in such a way that different intensities are emitted in different directions.
[60] Wie auch in den vorherigen Beispielen, kann durch zeitversetztes Ansteuern oder durch unterschiedliches Ansteuern ein Laufzeitunterschied und/oder ein Intensitätsunterschied einem Unterwasserschallsignal aufgeprägt werden. [60] As in the previous examples, a delay difference and / or an intensity difference can be impressed on a subsonic sound signal by time-delayed activation or by different activation.
[61] Jeder der zuvor beschriebenen alternativen Unterwasserschallsender 101, 201, 301 kann in einem Sidescan-Sonar eingesetzt werden. Bei diesem Sidescan-Sonar 411 wird jeweils links 415 und rechts 413 der Meeresboden abgescannt . [61] Each of the alternative underwater sounders 101, 201, 301 described above can be used in a sidescan sonar. In this side scan sonar 411, the bottom of the sea is scanned 415 on the left and 413 on the right.
[62] Um gegenseitiges Stören zu minimieren oder zu vermeiden, weisen die gescannten Flächen 413, 415 einen Abstand 421 auf, wobei die linke Fläche 415 eine Breite 418 und die rechte Fläche 413 eine Breite 417 aufweist. Insgesamt kann der Meeresboden über eine Gesamtbreite 423 und über eine zurückgelegte Strecke 419 abgescannt werden. [62] In order to minimize or avoid mutual interference, the scanned areas 413, 415 have a spacing 421, with the left area 415 having a width 418 and the right area 413 having a width 417. Overall, the seabed can be scanned over a total width of 423 and over a covered distance of 419.
[63] Dadurch dass das Sidescan-Sonar 411 sich unter Wasser bewegt, kann ein gesamtes „Bild" der Meeresoberfläche und etwaige darauf befindliche Objekte 641, 643 ermittelt werden . [63] The fact that the sidescan sonar 411 moves under water, a whole "image" of the sea surface and any objects 641, 643 thereon can be determined.
[64] Ein Sidescan-Sonar 611 mit einem der vorherigen Unterwasserschallsender 101, 201, 301 ist unterhalb einer Wasseroberfläche 650 und oberhalb des Meeresbodens angeordnet. Der Abstand 652 zum Meeresboden beträgt 10m, dies kann im flachen Wasser duchaus weniger und im tiefen Wasser mehr sein. [64] A sidescan sonar 611 with one of the previous underwater sounders 101, 201, 301 is below one Water surface 650 and arranged above the seabed. The distance 652 to the seabed is 10m, this can be less in shallow water and more in deep water.
[65] Grundsätzlich erfolgt die Beschaltung wie folgt. [65] Basically, the wiring is as follows.
[66] Es wird der Unterwasserschallsender 101, 201, 301 derart beschaltet, dass das Schallsignal in Richtung der maximal zu scannenden Reichweite Rmax 663 mit maximaler Intensität ausgesandt wird (cp=0) . Mit anwachsendem Winkel φ werden weitere Signale mit jeweils abschwächender Intensität ausgesandt und letztlich erfolgt das Aussenden mit der Minimalintensität bei minimal zu scannenden Reichweite Rmin 661 (cp=cpmax) . [66] The underwater sounder 101, 201, 301 is connected in such a way that the sound signal is emitted in the direction of the maximum range R max 663 to be scanned with maximum intensity (cp = 0). As the angle φ increases, further signals are emitted, each with attenuating intensity, and finally the emission with the minimum intensity takes place with a minimum range R m i n 661 (cp = cp max ) to be scanned.
[67] Durch Anpassen (in Abhängigkeit von der Höhe 652) der Unterwasserschallsender 101, 201, 301 werden die ausgesandten Signale derart modelliert, dass im Wesentlichen ähnliche Intensitätsstärken der reflektierten Schallsignale am Sidescan-Sonar 611 empfangen werden. By matching (depending on the height 652) of the underwater sound transmitters 101, 201, 301, the transmitted signals are modeled such that substantially similar intensities of intensity of the reflected sound signals are received at the side scan sonar 611.
[68] Dadurch können insbesondere Objekte 641, 643, welche sich im unterschiedlichen Abstand zum Sidescan-Sonar befinden ähnlich gut detektiert werden. As a result, in particular objects 641, 643, which are located at different distances from the sidescan sonar, can be detected similarly well.
[69] Ein typischer Intensitätsverlauf in Abhängigkeit von der Defektionsrichtung ist in Figur 5 dargestellt. Der Bereich 531 entspricht dabei der Oberfläche und der Bereich 533 ist der Verlauf des Unterwassersignals. Bezugs zeichenliste : [69] A typical intensity curve as a function of the direction of defection is shown in FIG. The area 531 corresponds to the surface and the area 533 is the course of the underwater signal. Reference sign list:
101 erster Unterwasserschallsender101 first underwater sounder
103 Trägerschicht 103 carrier layer
105 Keramikfilament  105 ceramic filament
201 zweiter Unterwasserschallsender 201 second underwater sounder
203 Trägerschicht 203 carrier layer
205 ebene Piezoelemente  205 level piezo elements
207 Signalfront  207 signal front
301 dritter Unterwasserschallsender 301 third underwater sounder
303 Trägerschicht 303 carrier layer
305 gekrümmte Piezoelement  305 curved piezo element
411 Side Scan Sonar  411 Side Scan Sonar
413 rechte Scanfläche  413 right scanning area
415 linke Scanfläche  415 left scan area
417 Scanweite R  417 Scan width R
418 Scanweite R  418 Scan width R
419 Scanbreite  419 scan width
421 Scanlücke  421 scan gap
423 Scanausdehnung  423 Scan expansion
531 Oberfläche  531 surface
533 Unterwassersignal  533 Underwater signal
611 Side Scan Sonar  611 Side Scan Sonar
641 erster Gegenstand  641 first item
643 zweiter Gegenstand  643 second subject
650 Wasseroberfl che  650 water surface
652 vertikaler Bodenabstand  652 vertical ground clearance
661 erste Schallregelbegrenzung 661 first sound control limit
662 zweite Schallregelbegrenzung 662 second sound control limit

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Unterwasserschallsignal 207, welches einen ersten Laufzeitunterschied und/oder einen ersten Intensitätsunterschied entlang eines ersten Abstrahlwinkels (cp) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Laufzeitunterschied und/oder der erste Intensitätsunterschied dem Unterwasserschallsignal aufgeprägt ist und dieses Aufprägen insbesondere bei einem Senden oder einem Empfangen erfolgt. 1. Underwater sound signal 207, which has a first time difference and / or a first intensity difference along a first radiation angle (cp), characterized in that the first time difference and / or the first intensity difference is impressed on the underwater sound signal and this imprinting in particular at a transmission or a Received takes place.
2. Unterwasserschallsignal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterwasserschallsignal einen zweiten Laufzeitunterschied und/oder einen zweiten Intensitätsunterschied entlang eines zweiten Abstrahlwinkels aufweist, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel nicht parallel zueinander sind, sodass der erste Linienwinkel und der zweite Linienwinkel einen Raumwinkel bilden, wobei der zweite Laufzeitunterschied und/oder der zweite Intensitätsunterschied dem Unterwasserschallsignal aufgeprägt ist und dieses Aufprägen insbesondere bei dem Senden oder dem Empfangen erfolgt . 2. Underwater sound signal according to claim 1, characterized in that the underwater sound signal has a second transit time difference and / or a second intensity difference along a second radiation angle, wherein the first angle and the second angle are not parallel to each other, so that the first line angle and the second line angle a Form solid angle, wherein the second time difference and / or the second intensity difference is impressed on the underwater sound signal and this imprinting takes place in particular during the transmission or reception.
3. Unterwasserschallsignal nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Abstrahlwinkel einen Winkelwert zwischen 0° und 360°, insbesondere zwischen 0° und 180° oder zwischen 0° und 90° oder zwischen 10° und 80°, aufweist. 3. Underwater sound signal according to one of the preceding claims, characterized in that one of the emission angle has an angle value between 0 ° and 360 °, in particular between 0 ° and 180 ° or between 0 ° and 90 ° or between 10 ° and 80 °.
4. Unterwasserschallsignal nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufprägen des Lauf zeitunterschieds und/oder das Aufprägen des Intensitätsunterschiedes mittels eines Dämpfungselements und/oder mittels einer Sender- und/oder Empfangsgeometrie und/oder mittels einer elektronischen Schaltung erfolgt. 4. Underwater sound signal according to one of the preceding claims, characterized in that the imprinting of the running time difference and / or the impressing of the intensity difference by means of a damping element and / or by means of a transmitter and / or receiving geometry and / or by means of an electronic circuit.
5. Unterwassersender oder -empfänger, welcher ein Unterwasserschallsignal nach einem der vorherigen Ansprüche aussendet oder empfängt. 5. Underwater transmitter or receiver which emits or receives an underwater sound signal according to one of the preceding claims.
6. Unterwassersender oder -empfänger, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterwassersender oder -empfänger derart eingerichtet ist, dass der Unterwassersender oder -empfänger einem Unterwassersignal aktiv und/oder passiv einen ersten Laufzeitunterschied und/oder einen ersten Intensitätsunterschied entlang eines ersten6. underwater transmitter or receiver, characterized in that the underwater transmitter or receiver is set up such that the underwater transmitter or receiver an underwater signal active and / or passive a first time difference and / or a first intensity difference along a first
Abstrahlwinkels und/oder dass der Unterwassersender oder -empfänger dem Unterwassersignal aktiv und/oder oder passiv einen zweiten Laufzeitunterschied und/oder einen zweiten Intensitätsunterschied entlang eines zweiten Abstrahlwinkels aufprägt. Abstrahlwinkels and / or that the underwater transmitter or receiver the submarine signal active and / or passive imposes a second delay difference and / or a second intensity difference along a second radiation angle.
7. Unterwassersender (101,201, 301) oder -empfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der7. underwater transmitter (101,201, 301) or receiver according to claim 6, characterized in that the
Unterwassersender zwei oder mehr Subsender (105, 205,Underwater transmitter two or more subsenders (105, 205,
305) und/oder der Unterwasserempfänger zwei oder mehr Subempfänger aufweist. 305) and / or the underwater receiver has two or more sub-receivers.
8. Unterwassersender oder -empfänger nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Aufprägen elektronisch erfolgt. 8. underwater transmitter or receiver according to one of claims 6 or 7, characterized in that the active impingement is carried out electronically.
9. Unterwassersender oder -empfänger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das passive Aufprägen durch eine geometrische Anordnung des Unterwassersenders und/oder durch eine geometrische Anordnung des Unterwasserempfängers und/oder durch ein Dämpfungselement erfolgt. 9. Underwater transmitter or receiver according to one of claims 6 to 8, characterized in that the passive impingement is effected by a geometric arrangement of the underwater transmitter and / or by a geometric arrangement of the underwater receiver and / or by a damping element.
10. Unterwassersonar , welches einen Unterwassersender und/oder einen Unterwasserempfänger nach einem der Ansprüche 5 bis 9 aufweist. 10. Underwater sonar comprising an underwater transmitter and / or an underwater receiver according to one of claims 5 to 9.
11. Unterwasserfahrzeug (441, 611), welches einen Unterwassersender und/oder einen Unterwasserempfänger nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und/oder Unterwassersonar nach Anspruch 10 aufweist. An underwater vehicle (441, 611) comprising an underwater transmitter and / or an underwater receiver according to any one of claims 5 to 9 and / or underwater sonar according to claim 10.
12. Wasserfahrzeug, welches einen Unterwassersender und/oder einen Unterwasserempfänger nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und/oder Unterwassersonar nach Anspruch 10 und/oder ein Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 11 aufweist. A watercraft comprising an underwater transmitter and / or an underwater receiver according to any one of claims 5 to 9 and / or underwater sonar according to claim 10 and / or an underwater vehicle according to claim 11.
13. Nachrüstsatz zum Nachrüsten eines Sonars, wobei der Nachrüstsatz einem vom Sonar ausgesandten oder empfangenen Unterwasserschallsignal einen ersten Laufzeitunterschied und/oder einen ersten Intensitätsunterschied entlang eines ersten Abstrahlwinkels und/oder dass der Unterwassersender oder -empfänger dem Unterwassersignal einen zweiten Laufzeitunterschied und/oder einen zweiten Intensitätsunterschied entlang eines zweiten Abstrahlwinkels aufgeprägt, wobei dieses Aufprägen insbesondere bei einem Senden oder einem Empfangen erfolgt . 13. Retrofit kit for retrofitting a sonar, wherein the retrofit kit a sonar sent or received underwater sound signal a first time difference and / or a first intensity difference along a first radiation angle and / or that the underwater transmitter or receiver the underwater signal a second time difference and / or a second Imprinted difference in intensity along a second emission angle, said imprinting takes place in particular during a transmission or a reception.
Nachrüstsatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachrüstsatz passiv und/oder aktiv ausgestaltet ist . Retrofit kit according to claim 13, characterized in that the retrofit kit is designed passive and / or active.
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