SE530480C2 - Sonarlokalisering - Google Patents

Description

20 25 30 35 530 480 2 vid vilken punkt vinkeln mellan strålarna är ungefär lika med strålbredden.

I sonartillämpningar där noggrann lokalisering av föremål på kort avstånd krävs, är ”handhållna” system en- ligt teknikens nuvarande ståndpunkt funktionellt begrän- sade till områden som bestämts av vad som för fackmannen är känt som ”närområdes”-effekter. Sådana effekter be- gränsar sådana anordningars effektiva räckvidd till i storleksordningen någon meter från föremålet, och van- ligtvis används sådana anordningar som sekundära lokali- seringsanordningar, varvid den primära ”noggranna” loka- liseringen utförs för hand eller visuellt.

En specifik form av akustisk uppsättning som är känd som ”ändstrålande” uppsättning har förmåga att bilda ”strålar” av akustiska signaler med i ”närområdet”, dvs upp till och innefattande den sista omvandlarens posi- tion. En diskussion om ”närområdeseffekter” hos en sådan anordning återfinns i referensen H.O. Berktay och J.A.

Shooter: ”Nearfield Effects in Endfire Arrays”, Soc. Am., 53(2), 550-556.

Den häri beskrivna uppfinningen åstadkommer en an- J.Acoust. ordning och ett förfarande för användning av ändstrålande uppsättningars egenskaper i syfte att bilda ett sonarba- serat lokaliseringssystem, vilket möjliggör bestämning av föremål på avstånd som är väsentligt närmare uppsättning- en än vad som tidigare har varit möjligt, utan någon för- sämring av systemet i fjärrområdet.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning åstad- koms en anordning för lokalisering av i en vätska ned- sänkta föremål, vilken anordning innefattar ett flertal akustiska omvandlare, vilka är så anordnade i förhållande till varandra, att de definierar minst två ändstrålande uppsättningar, varvid det fysiska förhållandet mellan nämnda minst två ändstrålande uppsättningar bildar ett vinklat mellanrum mellan längdaxlarna hos de akustiska strålar som bildas av nämnda ändstrålande uppsättningar, och det vinklade mellanrummet mellan nämnda strålar möj- 10 15 20 30 35 530 480 3 liggör vinkelpositionsbestämning av föremål som befinner sig på avstånd från nämnda ändstrålande uppsättningars ände, vilka avstånd är väsentligt mindre än nämnda strå- lars maximala bredd i fjärrområdet. l en föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar nämnda omvandlare kringstràlande omvandlare.

I ytterligare en utföringsform av uppfinningen, är karakteristikerna hos strålmönstren från var och en av de ändstrålande uppsättningarna väsentligen identiska.

I ännu en utföringsform av uppfinningen, är strålar- na från var och en av de ändstrålande uppsättningarna vä- sentligen symmetriska kring siktlinjesaxeln.

I en annan ytterligare utföringsform av uppfinningen är vinkeln mellan strålarna från var och en av de änd- strålande uppsattningarna väsentligen lika med den därmed bildade stràlens bredd.

I enlighet med ytterligare aspekter av föreliggande uppfinning kan den beskrivna anordningen inkluderas i ett vattenburet fartyg, ett undervattensfartyg eller en hand- hållen anordning. 1 enlighet med en annan aspekt av föreliggande upp- finning åstadkoms ett förfarande för att åstadkomma loka- lisering av i en vätska nedsänkta föremål, stegen: innefattande a) att anordna ett flertal akustiska omvandlare i sådant förhållande till varandra, att de definierar minst två ändstrålande uppsättningar, och b) att bilda ett vinklat mellanrum mellan längdax- larna hos de av nämnda ändstrålande anordningar bildade akustiska strålarna, i enlighet med det fysiska förhål- landet mellan nämnda minst två ändstrålande uppsättning- ar, varvid det vinklade mellanrummet mellan nämnda strå- lar möjliggör vinkelpositionsbestämning av föremål som befinner sig på avstånd från nämnda ändstrålande uppsätt- ningars ände, vilka avstånd är väsentligt mindre än nämn- da strålars maximala bredd genom fjärrområdet. lO l5 20 25 30 35 530 480 4 Den häri diskuterade uppfinningen använder två eller flera ändstrålande uppsättningars strålkarakteristik för att mäta ett målföremåls placering från mycket nära upp- sättningen och genom fjärrområdet.

Ett exempel på en föredragen utföringsform av upp- finningen ges nu, endast i form av ett exempel, under hänvisning till den bifogade ritningen, nämligen fig lf vilken visar en schematisk representation av ett par av ändstrålande uppsättningar, och deras därmed associerade akustiska strålmönster som används i enlighet med uppfin- ningen.

Fig 1 visar ett par av ändstrålande uppsättningar 2, 4, vilka var och en består av ett flertal kringstrålande akustiska omvandlare 6, varvid var och en av nämnda akus- tiska omvandlare är anordnad i ett matrismaterial 8.

Omvandlarnas funktion styrs av styrorganet 9, vilken kan användas för att styra karakteristik, såsom frekvens, effekt och varaktighet, tillsammans med förmåga att be- handla signaler som mottas av omvandlare som används i mottagningsmod och inte sändningsmod.

För att åstadkomma den nya förmågan att erbjuda av- ståndsinformation i närheten av ett par av uppfinningsen- ligt använda uppsättningars 2, 4 ände, är det föredraget att vinkeln mellan respektive uppsättningars 2, 4 strålar 10, 12 är väsentligen lika med bredden hos den därmed bildade strålen. Detta ger förmåga att bilda ett strål- mönster som möjliggör noggrann, icke-störd bestämning av mottagen sonarinformation beträffande ett målföremål.

En sådan sonaranordning kan innefattas i ett hand- hållet system för undervattensanvändning i närheten av målföremål, eller alternativt som en del av ett fjärr- styrt eller automatiserat system för utredning av föremål under vattnet, innefattande sådana föremål som ligger på, eller är begravda under havsbotten.

Den längdaxel längs vilken strålarna riktas hänvisas inom sonarlokaliseringsområdet till såsom siktlinje 14, dvs sonarstrålens siktesriktning. 530 480 5 Andra fördelar och förbättringar i förhållande till system enligt teknikens ståndpunkt kommer att vara uppen- bara för fackmannen, och sådana utföringsformer och al- ternativa utföringsformer som utnyttjar det häri visade uppfinningskonceptet anses omfattas av uppfinningens skyddsomfång, såsom definieras av de bifogade patentkra~ Ven .

Claims (9)

l5 20 30 35 530 480 PATENTKRAV

1. l. Anordning for lokalisering av i en vätska ned- sänkta föremål, vilken anordning innefattar ett flertal akustiska omvandlare, vilka är så anordnade i förhållande till varandra, att de definierar minst två ändstrålande uppsättningar, varvid det fysiska förhållandet mellan nämnda minst två ändstrålande uppsättningar bildar ett vinklat mellanrum mellan längdaxlarna hos de akustiska strålar som bildas av nämnda ändstrålande uppsättningar, och det vinklade mellanrummet mellan nämnda strålar möj- liggör vinkelpositionsbestämning av föremål som befinner sig på avstånd från nämnda ändstrålande uppsättningars ände, vilka avstånd är väsentligt mindre än nämnda strå- lars maximala bredd genom fjärrområdet.

2. Anordning enligt krav l, varvid nämnda omvandlare innefattar kringstrålande omvandlare.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, varvid karakte- ristikerna hos strålmonstren från var och en av de änd- strålande uppsättningarna är väsentligen identiska.

4. Anordning enligt något av krav l-3, varvid strå- larna från var och en av de ändstrålande uppsättningarna är väsentligen symmetriska kring siktlinjeaxeln.

5. Anordning enligt något av krav l-4, varvid vin- keln mellan strålarna från var och en av de ändstrålande uppsättningarna är väsentligen lika med den därmed bilda- de strålens bredd.

6. Ett vattenburet fartyg innefattande en anordning enligt något av krav 1-5.

7. Ett undervattensfartyg innefattande en anordning enligt något av krav 1-5.

8. En handhållen anordning innefattande en anordning enligt något av krav l-5.

9. Forfarande for att åstadkomma lokalisering av i en vätska nedsänkta föremål, innefattande stegen: lO 530 480 7 a) att anordna ett flertal akustiska omvandlare i sådant förhållande till varandra, att de definierar minst två andstràlande uppsättningar, och b) att bilda ett vinklat mellanrum mellan längdax~ larna hos de av nämnda ändstrålande anordningar bildade akustiska strålarna, i enlighet med det fysiska förhål- landet mellan nämnda minst två andstrålande uppsättning- ar, varvid det vinklade mellanrummet mellan nämnda strå- lar möjliggör vinkelpositionsbestämning av föremål som befinner sig på avstånd från nämnda ändstrålande uppsätt- ningars ände, vilka avstånd är väsentligt mindre än nämn- da strålars maximala bredd genom fjärromràdet.