CH233597A - Unterwasserschall-Echoverfahren zur Bestimmung der Lage eines Gegenstandes und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  



     Unterwasserschall-Echoverfahren    zur Bestimmung der Lage eines Gegenstandes und
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.



   Es sind verschiedene Verfahren und Einrichtungen   zurBestnjnmungderLageeines    Gegenstandes, z. B. zur gleiehzeitigen Richtungs-und   Entfernungsbestimmung eines      entfernten Gegenstandes bezw.    zur Entfernungsbestimmung allein, bekannt, bei denen Wellen ausgesandt und die reflektierten Wellen wieder empfangen werden. Dabei sind als Wellen sowohl akustische als   elektromagne-    tische Wellen, beispielsweise Lichtwellen oder infrarote Strahlen, Zentimeter-, Dezi  meterwellen    oder dergleichen benutzt worden.



  Die   Eauptschwierigkeiten,    die bei diesen verschiedenen bekannten oder vorgeschlagenen Verfahren auftraten, bestanden in Störungen, die zusammen mit den reflektierten Wellen empfangen wurden. Beispielsweise sind    Wasser-Eeholotanlagen mittels ultrasonorer    Schallwellen bekannt geworden, bei denen kurze   Wellenlimpulse    ausgesandt und die reflektierten Wellenimpulse von einlem Emp   fänger empfangen wurden.

   Erfolgte beispiels-    weise hierbei die Anzeige an dem   Empfangs-    gerat mittels eines   Telephons,    so wurde der aufgenommene Echoimpuls als ein   snack    im   Telephon    bemerkbar, der nicht von solchen Knacken unterschieden werden konnte, die infolge von Störungen, beispielsweise von Nahechos, erzeugt wurden, die   am. der Wasser-    oberfläche oder an Luftblasen auftraten, die sich in dem umgebenden Wasser befinden.



     Derlei Störungen traten nicht    nur bei Wasser-Echolotanlagen auf, sondern waren ebenfalls bei mittels Schallwellen arbeitenden Luft-Echolotanlagen vorhanden und ebenfalls bei Einrichtungen, die mittels elektromagnetischer Wellen arbeiteten.



   Auf dem Gebiet des   ; Unterwasserschalles    ist versucht worden, eine   Trennung der Stör-    geräusche von den wirklichen Echos dadurch zu   erzielen, daB    mittels eines Schallsenders lang andauernde Impulse ausgesendet und mittels eines Schallempfägers empfangen wurden. Hierdurch wurden zwar die wirk lichen Echos von KnackgerÏuschen unter  schieden,jedoch'konntensiesich    nun nicht t mehr von lang andauernden Störungen, wie beispielsweise von SchraubengerÏuschen fremder Schiffe, unterscheiden.



   Es ist ferner bekannt, eine   Echolotung    mittels Daueraussendung von modulierten   Wellenvorzunehmen.    Dieses Verfahren ist jedoeh nur für kleine Entfernungen brauchbar, da bei   grosseren Entfernungen    eine sehr hohe   Sendeenergie    benötigt wird, durch die der Empfänger unmittelbar vom Sender her so stark beeinflusst wird, dass wiederum eine   Verdeckung der wirklichen    Echos erfolgt.



   Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein   Unterwasserschall-Echoverfahren    zur Bestimmung der Lage eines Gegenstandes, z. B. zur   Entfernungsbestimmung    und gegebenenfalls zur   gleichzeitigen Richtungsbestim-      mung, das sich dadurch kennzeichnet, dass    als Signal eine mit einer andern, zweckmässig hörbaren Frequenz modulierte Trägerwelle wÏhrend einer kurzen Zeit ausgesendet wird, die jedoch so gross ist, dass die   Signallänge    mindestens einige Perioden der   ZIodulier-    schwingung beträgt.

   Der Vorteil, der durch diese Massnahme erzielt wird, besteht in einer   völligenAusschaltung    der Störungen, da die Natur nicht imstande ist, von sich aus eine Trägerwelle zu modulieren und infolgedessen die Störungen niemals den Charakter des empfangenen Echos haben können, das beispielsweise nach Demodulation der   Eehowelle    als ein eine gewisse Zeit andauernder h¯rbarer Ton angezeigt wird.



   Die Anzeige   des demodulierten Echo-    signals kann durch ein   Telephon    oder durch ein objektives   Anzeigegerät erfolgen,    das mit einem Filter versehen ist, das die verwendete   Modulierfrequenz      aussiebt. Als    ein solches Filter kommt z. B. ein   abgestimmter Schwin-    gungskreis oder   Zungenfrequenzmesser,    Fre  quenzspektrometer oder dergleichen    in Frage.



  Die eigentliche Anzeige kann dann durch Be  aufschlagung eines    an sich bekannten An  zeigegerätes,    einer Lichtschleuse, eines Braunschen Rohres, eines   Registriergerätes    oder dergleichen erfolgen.



   Gemäss einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung kann durch 'verschiedene Modulierfrequenzen bei vorzugsweise gleicher Trägerfrequenz in verschiedenen Me¯bereichen gleichzeitig gelotet werden.



  Dabei kann beispielsweise eine gleichzeitige   Horizontallotung    in   versehiedenen    Richtungen, beispielsweise in verschiedenen Quadran  tenerfolgen.    An eine gleichzeitige   Lotung    in verschiedenen Quadranten schliesst sich zweckmässigerweise eine   Feinrichtungsbe-      stimmung    mittels eines an sich bekannten drehbaren   Horizontallotes    an.

   Sowohl bei der angewendeten Grobpeilung in verschiedenen Quadranten als auch bei der sich ansehliessenden   FeinpeilungmittelseinesdrehbarenHori-      zontallotes wird als Lotsignal    eine während ein, er kurzen Zeit ausgesendete, modulierte   Trägerfrequenzverwendet.    Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zur Durchfiihrung des Verfahrens   s nach    der Er  findung.   



   In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.



   In Fig. 1 bilden   1,    2,   3    drei   Magnetostrik-    tionssender f r   Unterwasserschall    mit   Richt-      eharakteristiken 1',    2', 3', die jede einen Qua  dranten ausfüllen und die    einander zu 270¯ ergÏnzen, 4,   5,    6 bedeuten die Erregerspulen der   Magnetostrikt. ionsschwinger, die von    eine, Generator 7 mit einer Energie gespeist werden, die eine Ultraschallfrequenz besitzt und die die Trägerfrequenz darstellt.

   Die Modulation der Trägerfrequenz erfolgt dadurch, dass die   Vormagnetisierungsspulen    8, 9 und 10 der drei Magnetostriktionsschwinger anstatt, wie üblich, mit einer Gleichspannung mit einer Wechselspannung belegt werden, und zwar liegt an dem Schwinger   l    eine Wechselspannung 11 von beispielsweise   1000    Hz, an dem. Schwinger 2 eine   Wechsel-    spannung   12    von beispielsweise 3000 Hz und an dem Schwinger 3 eine Weehselspannung 13 von beispielsweise 5000 Hz. Zum Zweeke der Horizontallotun. wird gleichzeitig auf alle drei Schwinger ein Signal von   einer ge-    wissen Zeitdauer, beispielsweise eine Se   künde, gegeben.

   Alsdann    erfolgt eine Umschaltung der drei Schwinger auf einen EmpfangsverstÏrker   14,    an   den ein Kopf-    h, örer 15 angeschlossen ist. Durch Abhören mittels   Kopfhörer    ist es dem Beobachter jetzt möglich, festzustellen, ob eines der drei aus   gesandten Signale wiederkomm. t und in wel-    chem der drei Quadranten sich infolgedessen ein reflektierender Gegenstand befindet.   



   Nach Ermittlung des richtigen Quadran-    ten wird   eine drehbare Horizontallotanlage    in Gang gesetzt, die in Fig. 2 dargestellt ist und an die Stelle der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung tritt. 16   bedeutet einen strom-    linienförmigen Ausfahrkörper, der innerhalb eines. gestrichelt gezeichneten Zylinders 17 mit Wasser gef llt ist und der aus dem.



  Schiff ausgefahren wird. Innerhalb des Zylinders 17   isteinHohlspiegel    18 mit doppelten Wänden drehbar angeordnet ; der Zwi  schenraum    zwischen den beiden WÏnden des   Hohlspiegels    ist mit Luft gefüllt. Im Brennpunkt des   Hohlspiegels    befindet sich ein Schwinger 19, der eine   modulierte Träger-    welle   als'Lotsignalfüreine    gewisse kurze Zeit, z. B.   1    Sekunde, aussendet und der ebenso wie der Schwinger in der Fig. 1 sowohl als Sender und Empfänger dient und infolgedessen auf einen Generator und einen Empfangsverstärker abwechselnd geschaltet werden kann.

   Die zusammen drehbare Einheit des Schwingers 19 und des   Hohlspiegels    18   besitzt eine scharfe Ro. chtcharakteristik    und gestattet ein   sehr genaues Absuchen des    betreffenden Quadranten, in dem durch die   Grobpeilung    mit einer Einrichtun g gema. B Fig.   1    ein reflektierender Gegenstand nachgewiesen worden ist.



   Es k¯nnen statt   magnetostriktiver    Wandler auch andere als Sender und Empfänger benutzt werden, es kann ein getrennter EmpfÏnger und ein getrennter Sender sowohl in   der Einrichtung nach der Fig. l    als auch in der Einrichtung nach der Fig. 2 vorhanden sein. Es ist ferner möglich, in der Einrichtung g nach Fig. 1 drei Sender mit   verschie-    den gerichteter Richtstrahlung und einen   ge-    meinsamen, ungerichtet wirkenden EmpfÏnger zu verwenden. Ferner kan'n an Stelle des Anzeigetelephons s 15 eine objektive Anzeigevorrichtung treten.



   Ebenfalls sind die im   Ausführungsbei-    spi. genannten Frequenzen nicht   erforder-    lich. Insbesondere kann bei der Verwendung eines objektiven AnzeigegerÏtes mit einem entsprechenden Filter eine nicht hörbare Mo  dulierfrequenz    verwendet werden. Dabei kann die Modulation selbst beliebig auf an n sich bekannte Weise vorgenommen werden.



   Die Anzeigevorrichtung kann auch als Telepho n ausgebildet sein, das zusammen mit einem umlaufenden Schauzeichen,   beispiels-    weise dem Sekundenzeiger einer Uhr, vom Beobachter unter gleichzeitiger Betrachtung des Schauzeichens benutzt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I : Unterwasserschall-Echoverfahren zum Bestimmen der Lage einesGegenstandes, da durch gekennzeichnet, dass als Signal eine mit einer andern Frequenz modulierte TrÏgerwelle wÏhrend einer kurzen Zeit ausgesandt wird, die jedoch so gro¯ ist, dass die Signal lange. mindestens einige Perioden der Modu li, erschwingung beträgt.

   UNTERANSPRÜOHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch. gekennzeichnet, da¯ die Modulierfrequenz hörbar ist.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mittels verschiede- ner Modulierfrequenzen in verschiedenen Ent femungsbereiohen gelötet wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ss mittels verschie- dener Modulierfrequenzen in verschiedenen geometrischen Bereichen gleichzeitig gelotet wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, mit Verwendung eines mit einem Polarisations- strom arbeitenden Unterwasserschallsenders, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation mittels des Polarisationsstromes erfolgt.

   PATENTANSPRUCH II : Einrichtung zur Aus bung des Verfahrens nach Patentanspruch I und Unteran- spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Unterwasserschallsender mit versehieden. g Richtstrahlung derart angeordnet sind, dass sich ihre Richtcharakteristiken zu einem Gesamtwinkel ergänzen, wobei jeder dieser Sender mit einer andern Modulierfrequenz, jedoch alle diese Sender mit der gleichen Trägerfrequenz beschickt werden, und dass ferner eine Empfangseinrichtung vorgesehen ist, die ungerichtet die reflektierten, modulierten Wellenz ge wieder empfÏngt und auf ein Anzeigegerät gibt.

   UNTERANSPRUCHE : 5. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine drehbare Eorizontallotanlage vorhanden ist, die eine drehbare, scharf gerichtete Sendeempfangseinrichtung aufweist und ebenfalls mit einer modulierten Trägerfrequenz betrieben wird.

   6. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Sender und Empfänger der drehbaren Horizontallotanlage mit einem doppelwandigenHohlspiegel zusammen drehbar in einem mit Wasser gefüllten Sehutzkorper angeordnet sind, der eine stromlinienförmige Gestalt besitzt.

   7. Einriehtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeige- gerät als Telephon ausgebildet ist, das zu sammen mit einem umlaufenden Schauzeichen vom Beobachter unter gleichzeitiger Betrach- tung des umlaufenden Sehauzeichens zu benutzen ist.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein objektives Anzeigegerät vorgesehen ist, vor das ein die entsprechende Modulierfrequenz aussiebendes Filter vorgeschaltet ist.