EP0024307A1 - Einrichtung zur Kompensation des magnetischen Störfeldes eines Objektes mittels einer magnetischen Eigenschutzanlage - Google Patents

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EP0024307A1
EP0024307A1 EP19800104270 EP80104270A EP0024307A1 EP 0024307 A1 EP0024307 A1 EP 0024307A1 EP 19800104270 EP19800104270 EP 19800104270 EP 80104270 A EP80104270 A EP 80104270A EP 0024307 A1 EP0024307 A1 EP 0024307A1
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EP
European Patent Office
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probe
probes
compensation
magnetic
differential field
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EP19800104270
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EP0024307B1 (de
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Walter Dr. Nissen
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F13/00—Apparatus or processes for magnetising or demagnetising
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G9/00—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines
    • B63G9/06—Other offensive or defensive arrangements on vessels against submarines, torpedoes, or mines for degaussing vessels

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of the main claim.
  • MES magnetic self-protection systems
  • three field measuring probes are provided outside the magnetic interference range of the ship, preferably on a non-magnetic mast tip, which control the excitation of power amplifiers via a field measuring device, which in turn supply currents for the compensation windings of the system.
  • the three field measuring probes should be arranged individually or preferably rotatably together and the field measuring devices and power amplifiers should be equipped with special devices for negative feedback and thus for uninterrupted self-monitoring of the entire system.
  • DE-PS 977 846 shows that the geometric interference field gradients arising from the ship and occurring in the associated probe pairs are used to control the MES windings. With this procedure automatic self-compensation in the manner of a closed control loop may be possible.
  • the polarity of the measuring effect can be used to determine the direction of the magnetic field strength an inhomogeneous magnetic field, e.g. B. the own field of a ship can be closed if it is known to which side of the probe the absolute amounts of the magnetic field strength decrease or increase.
  • a gradient probe can be used according to FIG. 1 to compensate for the magnetic self-field 1 of an object 2.
  • the arrangement of a gradient magnetometer probe 3 is shown.
  • the probe is located away from object 2 to be compensated. It is attached approximately in the radial direction to object 2. This "being away" from the magnetic center of gravity already fulfills the above-mentioned condition due to the distance law for the magnetic field of the object.
  • a polarity reversal of the stray field results in a clear polarity reversal of the probe effect at the deflection of the Magnetomeier display instrument 4, as shown in FIG. 2, when the probe is only able to detect components of the object's own field.
  • the invention has for its object to provide a method with which magnetic changes can be detected on the spot and the corresponding compensation means can be influenced directly using a much more precise field probe.
  • the gradients here are particularly large due to the magnetic distance limit, which means that the accuracy requirements do not have to be very great.
  • the influence of magnetic inhomogeneities of the object is particularly disruptive, e.g. B. in ships, the structures, frames, devices, etc.
  • FIGS. 1 and 2 show the arrangement of a gradient magnetometer probe in the magnetic earth field
  • FIGS. 3 and 4 show the coupling of the probe to the compensation winding
  • FIG. 5 shows a rotatable magnetometer probe
  • FIG. 6 one way of reducing the number of probes
  • Figures 7 to 9 further examples of reducing the number of probes.
  • the probe and the compensation winding are coupled to one another in such a way that the measuring effect of the probe 3 at the output of a gradient magnetometer 5 is integrated via an integration element 6, for example an electronic integration element, an integration amplifier or a computer.
  • the output signal of the integration element is then supplied to a power element 7 as electrical voltage.
  • a DC power amplifier can be used for this.
  • the power element 7 supplies the current for a compensation winding 8 (MES winding) with which the magnetometer electronics 5 to 7 are permanently connected in such a way that the magnetic field generated, or a component thereof, is directed opposite the measured field.
  • MES winding compensation winding 8
  • Such a combination can be used to compensate for an object 2 and / or parts of an object wherever the compensation of a specific stray field component is considered necessary.
  • components 9, 10 and 11 are provided for the X, Y and Z directions.
  • the probe for performing the method is improved in such a way that it is rotatably supported about its longitudinal axis according to FIG.
  • two non-magnetic ball bearings 13 and 14 and a hydraulic, pneumatic or electric motor, preferably a synchronous motor, are provided.
  • the probe can also be rotated by hand, with wind power or by means of the travel current. Because of the inevitable misalignment of the two anti-parallel sensors 15 and 16, which are shown exaggeratedly obliquely in the figure, both sensors produce a more or less large interaction.
  • the two interfering effects are usually different in size and out of phase with one another. Both interactions are subtracted after the usual switching of gradient magnetometers.
  • slip rings 17 (mercury slip rings), inductive or capacitive transmitters or
  • Radio transmitters are used. In this case, it is advisable to use the entire electronics 18 of the magnetometer or parts thereof, e.g. B. circulate miniaturized form together with the probe.
  • Torsional vibrations have the advantage that the sensors can be connected to the downstream links by means of cables.
  • the number of probes required to compensate for an object can be reduced. Instead of using three probes, one for the V, L and H windings corresponding to the Z, X and Y directions, a single probe 19 according to FIG. 6 is sufficient if it is skewed to the coil directions X. , Y and Z is arranged.
  • This probe can be a fixed or rotating probe. If a component of the object to be demagnetized is of particular importance; so the angular position of the probe is closer to this direction than another less important one.
  • the resultant measuring effect contains the measuring effects of the X, Y and Z components as one quantity.
  • Another possibility of making the gradient measurement effect zero and thus the natural field of the object to be compensated is to transfer the control of the current direction for the compensation windings to special field probes which detect the direction of the natural field of the object. If e.g. B. a V, L and H winding are provided, a triple probe for the X, Y and Z directions is to be used.
  • the rotating probe is to consciously rotate a sensor in a certain direction deviating from an ideal position, and preferably by an angle that lies outside the angular tolerance of the sensors. Since the direction of the misalignment of the sensor is thus known, the resulting measuring effect of this sensor can be used to infer the field direction at the location of the sensor. The greatest measuring effect occurs with the rotating position of the probe, where the measuring direction of the sensor and the field direction come closest. However, both sensors can also be tilted in the manner described.
  • probe 20 measures the gradient of the X component, probe 21 that of the Y component, and probe 22 that of the Z component.
  • the probe base then receives exactly or only approximately a radial direction (gradient direction) to the object.
  • gradient direction a radial direction
  • the sensors in the probes in a different way. Although they are always to be installed antiparallel, the sensors receive the direction of the corresponding field direction to be measured. All sensors can also be combined in one probe (FIG. 8), or one sensor each takes over, crooked, the function of more than one sensor (FIG.
  • the probes should be set up in a known manner, if possible, where probe zero coincides with the object's own field zero.
  • the compensation principle according to the invention only requires that the gradient effect measured by the probe and the compensation effect caused by the compensation winding go together towards zero. A linear relationship or other established relationship need not be fulfilled.
  • the gain between the measuring effect and the compensation current is also adjustable. This can compensate for unavoidable, annoying induction effects in the vicinity of the probe. But it can also be one special auxiliary compensation winding for the inductively acting fault, which affects the probe, are attached. Their exposure is to be determined and set by means of a magnetic measurement.
  • the gradient magnetometer can continue. be provided with a signal display in order to make it possible to detect extreme loads or faults.
  • a measuring instrument or an optical or acoustic display device can be used for this purpose. This is particularly necessary when an effect that can no longer be compensated occurs.
  • the sensor and the electronics are advantageously to be manufactured according to the modular principle.
  • the compensation described using the gradient measurement method is predestined for protecting ships from gradient mines. However, it can also be used for devices, engines, land vehicles, armored vehicles and for controlling the compensation of interference-free spaces and rooms or for measuring purposes.
  • the rotating probe makes it possible to dispense with the precision required in the manufacture of the gradient probes currently used.
  • a Hall sensor can also be used for the rotating probe.
  • the rotary probe is suitable for self-measurement, in particular it can be towed behind a ship or pulled longitudinally or transversely under the ship or attached freely or tensioned or carried out by a dinghy.
  • the measurement also benefits from the gyro effect of the rotating probe, which has to be deliberately amplified. It can be driven by the traction current via impellers.
  • the gradient probe can be attached in the sonar dome under a ship.
  • the object's own field is created by permanent, inductive or magnetostrictive magnetism.
  • the compensation is also independent of the course, latitude and longitude. It is both for roll effects can also be used for stamping and rolling effects. Alternating fields can also be compensated for. Any change in the own field can be compensated for independently.
  • the rotation probe can also be used to find magnetic objects, ships, submarines, etc. For this purpose, it can be used from ships, aircraft or land vehicles.

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Abstract

Es wird ein Verfahren beschrieben, das zur Kompensation von magnetischen Störfeldern von Objekten (2) dient und das eine störfeldgeregelte magnetische Eigenschutzanlage (8) zugrundelegt. Die in den Wicklungen der Anlage fließenden Ströme werden durch Differenzfeldsonden (3) gesteuert, die mit den Kompensationswicklungen den Integrations- (6) und Leistungsgliedern (7) Regelkreise bilden, die zur Kompensation einzelner Störfelder parallel zueinander und parallel zu der das ganze Objekt umfassenden Kompensationsanlage verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Aus der DE-PS 977 727 ist eine Einrichtung zur Steuerung von magnetischen Eigenschutzanlagen (MES) gegen die Wirkung des induzierten Anteiles des magnetischen Momentes von Schiffen bekannt. Hierfür sind drei außerhalb des magnetischen Störbereiches des Schiffes, vorzugsweise an einer unmagnetischen Mastspitzeangeordnete Feldmeßsonden vorgesehen, die über ein Feldmeßgerät die Erregung von Leistungsverstärkern steuern, die ihrerseits Ströme für die Kompensationswicklungen der Anlage liefern. Die drei Feldmeßsonden sollen einzeln oder vorzugsweise gemeinsam drehbar angeordnet und die Feldmeßgeräte und Leistungsverstärker mit besonderen Einrichtungen zur Gegenkopplung und damit zur ununterbrochenen Selbstüberwachung der ganzen Anlage ausgerüstet sein.
  • Aus der DE-PS 977 846 geht hervor, daß zur Steuerung der MES-Wicklungen die in den dazugehörigen Sondenpaaren auftretenden, vom Schiff herrührenden geometrischen Störfeldgradienten benutzt werden. Mit diesem Verfahren soll eine automatische Selbstkompensation nach Art eines geschlossenen Regelkreises möglich sein.
  • Schließlich ist es aus der DE-PS 977 881 auch bekannt, einzelne Störkörper innerhalb eines Fahrzeuges durch die Anbringung von sogenannten Antidipolen in der Nähe des magnetischen Schwerpunktes des Störkörpers in ihrer Wirkung nach außen zu kompensieren. Diese nur beispielsweise genannten MES-Anlagen leiden unter dem wesentlichen Mangel, daß mit ihnen Änderungen des magnetischen Zustandes eines Objektes nicht ausreichend genau erfaßt werden könne, wobei folgende Änderungen genannt werden sollen:
    • 1.) Änderungen des permanenten magnetischen Zustandes durch Alterung, Erschütterungen, Anbringen und Entfernen von magnetischen Teilen oder Geräten, Auswechseln von Maschinen, Waffen, Übernahme und Verschießen von magnetischer Munition, Torpedos, Übernahme von in Blechdosen verpacktem Proviant bzw. Beseitigen der leeren Blechdosen.
    • 2.) Änderung der Tauchtiefe von ferromagnetischen U-Booten.
    • 3.) Rückkopplungseffekte auf die Schlingereffekte (Wirbelstromerzeugung durch Schlingern) werden nicht direkt gemessen und dementsprechend nicht exakt kompensiert. Hierzu werden schwierig zu ermittelnde Erfahrungswerte benötigt. Die Wirbelstromeffekte durch Stampf- und Rollbewegungen des Objektes bleiben unberücksichtigt.
    • 4.) Die Kompensation steht nicht im direkten Zusammenhang mit dem gemessenen Eigenfeld des zu kompensierenden Objektes. Es muß jeweils vorausgesetzt werden, daß sie richtig eingestellt wird und später keine Änderung erfährt.
    • 5.) Kompensation von Feldern elektrischer Fahranlagen bleibt unberücksichtigt.
    • 6.) Eine Selbstvermessung bzw. Kontrolle des Eigenfeldes ist nicht möglich.
  • Mit einer Gradienten-Magnetsonde, die normalerweise aus zwei in Basisabstand voneinander antiparallel angebrachten Magnetsensoren besteht, kann aus der Polung des Meßeffektes auf die Richtung der magnetischen Feldstärke eines inhomogenen magnetischen Feldes, z. B. des Eigenfeldes eines Schiffes, geschlossen werden, wenn bekannt ist, nach welcher Seite der Sonde die Absolutbeträge der magnetischen Feldstärke abnehmen bzw. zunehmen.
  • Wird die vorstehend genannte Voraussetzung eingehalten, so kann nach Figur 1 eine Gradienten-Sonde zum Kompensieren des magnetischen Eigenfeldes 1 eines Objektes 2 herangezogen werden. In diesem Beispiel wird die Anordnung einer Gradienten-Magnetometer-Sonde 3 gezeigt. Hier befindet sich die Sonde vom zu kompensierenden Objekt 2 entfernt. Sie ist etwa in radialer Richtung zum Objekt 2 angebracht. Dieses "entfernt sein" vom magnetischen Schwerpunkt erfüllt bereits die obengenannte Bedingung aufgrund des Abstandsgesetzes für das magnetische Feld des Objektes.
  • Eine Umpolung des Streufeldes ergibt eine eindeutige Umpolung des Sondeneffektes am Ausschlag des Magnetomeier-Anzeigeinstrumentes 4, wie in Figur 2 gezeigt ist, dann auch, wenn die Sonde nur Komponenten des Objekt-Eigenfeldes zu erfassen vermag.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem magnetische Veränderungen an Ort und Stelle erfaßt und die entsprechenden Kompensationsmittel unmittelbar beeinflußt werden können unter Verwendung einer wesentlich genaueren Feldsonde.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale verwendet. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Zunächst soll auf eine Schwierigkeit hingewiesen werden, die bei der Anwendung von Gradienten-Sonden bisheriger Ausführung vorhanden ist.
  • Wird eine Sonde in der Nähe eines zu kompensierenden Objektes angebracht, so sind infolge der magnetischen Abstandsgrenze die Gradienten hier besonders groß, was bedeutet, daß die Genauigkeitsforderungen nicht sehr groß sein müssen. Jedoch ist in diesem Falle der Einfluß von magnetischen Inhomogenitäten des Objektes besonders störend, z. B. bei Schiffen die Aufbauten, Spanten, Geräte usf.
  • Je größer aber der Abstand der Sonde vom Objekt wird, um so ähnlicher wird das an der Oberseite gemessene magnetische Eigenfeld dem an der Unterseite. Die Vergrößerung des Abstandes der Sonde vom Objekt hat jedoch eine erhebliche Verminderung des Meßeffektes zur Folge. Es müssen aber Forderungen an die Meßgenauigkeit von Gradienten-Magnetometern, z. B. zur Vermessung des magnetischen Eigenfeldes von Schiffen, gestellt werden, die zur Zeit nicht zu erfüllen sind. Der Grund für diese relativ geringe Genauigkeit liegt darin, daß es nicht gelingt, die beiden Sensoren einer Sonde exakt antiparallel auszurichten.
  • Normalerweise ist es nicht bekannt, in welcher Richtung und um welchen Betrag die beiden Sensoren der Sonde schief stehen, und somit ist es nicht möglich, den Meßeffekt von der Störgröße zu unterscheiden. Insbesondere wirken Wärmedehnungen, mechanische Beanspruchung und Alter des Materials dejustierend.
  • Wird eine Sonde in einem homogenen Erdfeld bewegt, so dürfte sich theoret isch kein Meßeffekt ergeben. Je nach räumlicher Lage der Sonde zum Erdfeld und je nach Bewegungsart treten aber Störeffekte auf, die die Lösung wichtiger Meβprobleme unmöglich machen. Sie sind oft größer als der Meßeffekt.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigen die Figuren 1 und 2 die Anordnung einer Gradienten-Magnetometersonde im magnetischen Erdfeld, die Figuren 3 und 4 die Kopplung der Sonde mit der Kompensationswicklung, Figur 5 eine drehbare Magnetometer-Sonde, Figur 6 eine Möglichkeit der Verminderung der Anzahl der Sonden, und die Figuren 7 bis 9 weitere Beispiele zur Verminderung der Sondenzahl.
  • In Figur 3 werden erfindungsgemäß Sonde und Kompensationswicklung so miteinander gekoppelt, daß der am Ausgang eines Gradienten-Magnetometers 5 anstehende Meßeffekt der Sonde 3 über ein Integrationsglied 6, beispielsweise ein elektronisches Integrationsglied, einen Integrationsverstärker oder einen Rechner aufintegriert wird. Das Ausgangssignal des Integrationsgliedes wird dann als elektrische Spannung einem Leistungsglied 7 zugeführt. Hierfür kann ein Gleichspannungsleistungsverstärker verwendet werden. Es ist aber auch möglich, das Signal indirekt der Erregerwicklung eines Gleichstromgenerators zuzuführen bzw. es zur Ansteuerung von Thyristoren zu verwenden. Das Leistungsglied 7 liefert den Strom für eine Kompensationswicklung 8 (MES-Wicklung), mit der die Magnetometer-Elektronik 5 bis 7 in der Weise fest verschaltet ist, daß das erzeugte Magnetfeld, bzw. eine Komponente hiervon, dem gemessenen Feld entgegengerichtet ist.
  • Eine derartige Kombination kann zur Kompensation eines Objektes 2 und/oder von Teilen eines Objektes überall dort angebracht werden, wo die Kompensation einer bestimmten Streufeldkomponente für erforderlich angesehen wird. Im Beispiel nach Figur 4 sind die Komponenten 9, 10 und 11 für die X-, Y- und Z-Richtung vorgesehen.
  • Die Sonde zur Durchführung des Verfahrens wird in der Weise verbessert, daß sie gemäß Figur 5 um ihre Längsachse drehbar gelagert wird. Hierfür sind zwei amagnetische Kugellager 13 und 14 und ein hydraulischer, pneumatischer oder elektrischer Motor vorzugsweise ein Synchronmotor vorgesehen. Die Sonde kann aber auch von Hand, mit Windkraft oder mittels der Fahrtströmung in Umdrehung versetzt werden. Wegen der unvermeidlichen Dejustierung der beiden antiparallelen Sensoren 15 und 16, die in der Figur übertrieben schief dargestellt sind, erzeugen beide Sensoren für sich einen mehr oder weniger großen Wechseleffekt. Üblicherweise sind die beiden Störeffekte unterschiedlich groß und gegeneinander phasenverschoben. Beide Wechseleffekte subtrahieren sich nach der üblichen Schaltung von Gradienten-Magnetometern. Hierdurch entsteht ein Wechseleffekt in der Form einer Wechselspannung, der sich dem eigentlichen Meßeffekt überlagert. Dieser störende, symmetrische Wechseleffekt wird nun durch Dämpfungsglieder oder Filter zum Verschwinden gebracht. Somit steht der reine Meßeffekt zur Verfügung. Erleichtert wird das Beseitigen des störenden Wechselfeldeffektes dadurch, daß seine Frequenz der Drehzahl der Sonde genau entspricht. Daher ist die Drehzahl so zu wählen, daß sie von der Frequenz der Meßeffekte möglichst verschieden ist. Hierzu kann eine Drehzahl-Verstellvorrichtung dienen.
  • Bei einem schnellen Wechsel des Gradienten, z. B. bei Wechselfeldern, die das Objekt erzeugt, empfiehlt es sich, die infolge Schiefstellung der Sensoren 15 und 16 auftretende Störfrequenz durch Zählstufen auszuschalten.
  • Zur Weiterleitung der Meßsignale von der sich drehenden Sonde können Schleifringe 17 (Quecksilberschleifringe), induktive oder kapazitive Übertrager bzw.
  • Funksender benutzt werden. Es empfiehlt sich in diesem Fall, die gesamte Elektronik 18 des Magnetometers oder Teile davon, z. B. miniaturisierter Form gemeinsam mit der Sonde umlaufen zu lassen.
  • Es ist aber auch denkbar, die Sondendrehschwingungen, bevorzugt harmonische um Winkel von 360 oder auch um kleinere Winkel ausführen zu lassen. Drehschwingungen haben den Vorteil, daß die Sensoren mittels Kabel mit den nachgeschalteten Gliedern verbunden werden können.
  • Weiterhin kann die Anzahl der zur Kompensation eines Objektes erforderlichen Sonden vermindert werden. Anstatt drei Sonden zu verwenden, je eine für die V-, L- und H-Wicklung entsprechend der-Z-, X- und Y-Richtung, ist eine einzige Sonde 19 gemäß Fig. 6 ausreichend, wenn diese windschief zu den Spulenrichtungen X, Y und Z angeordnet wird. Diese Sonde kann eine feste oder rotierende Sonde sein. Kommt einer Komponente des zu entmagnetisierenden Objektes eine besondere Bedeutung zu; so ist die Winkellage der Sonde dieser Richtung mehr anzunähern, als einer anderen weniger wichtigen. Der sich auf diese Weise ergebende eßeffekt enthält die Meßeffekte der X-, Y- und Z-Komponenten als eine Größe.
  • Eine Aufgliederung zur Steuerung der Wicklungen kann in folgender Weise vorgenommen werden:
    • Nacheinander werden alle vorhandenen Wicklungen an den Sensor angekoppelt. Es wird ein Strom auf die erste Kompensationswicklung geschaltet und mittels einer Logikschaltung die Stromrichtung sofort umgeschaltet, falls der Meßeffekt hierdurch ansteigt. Fällt der Meßeffekt dagegen ab, so läßt man den Strom in dieser Richtung für kurze Zeit weiterfließen. Danach wird mit den übrigen Wicklungen entsprechend verfahren und der ganze Vorgang wiederholt, bis der Meßeffekt an der Sonde Null wird. Die jeweiligen Stromgrößen können dabei laufend abnehmend vorgesehen oder die Stromflußzeiten verkürzt werden.
  • Eine andere Möglichkeit, den Gradienten-Meßeffekt zu Null zu machen und damit das Eigenfeld des zu kompensierenden Objektes, besteht darin, die Steuerung der Stromrichtung für die Kompensationswicklungen besonderen Feldsonden zu übertragen, die die Richtung des Eigenfeldes des Objektes erfassen. Wenn z. B. eine V-, L- und H-Wicklung vorgesehen sind, ist ein Sondentripel für die X-, Y- und Z-Richtung zu verwenden.
  • Eine weitere Möglichkeit ist für die rotierende Sonde darin zu sehen, einen Sensor bewußt von einer Ideallage abweichend in einer bestimmten Richtung zu drehen, und zwar bevorzugt um einen Winkel, der außerhalb der Winkeltoleranz der Sensoren liegt. Da somit die Richtung der Schiefstellung des Sensors bekannt ist, kann aus dem sich hieraus ergebenden Meßeffekt dieses Sensors auf die Feldrichtung am Ort des Sensors geschlossen werden. Der größte Meßeffekt tritt bei der Drehstellung der Sonde auf, bei der die Meßrichtung des Sensors und die Feldrichtung sich am nächsten kommen. Es können aber auch beide Sensoren in der beschriebenen Weise schief gestellt werden.
  • Es ist bekannt und vorteilhaft, einige oder alle Sonden an einem Ort, z. B. im Mast eines Schiffes, anzubringen, wie Figur 7 zeigt. In diesem Beispiel mißt die Sonde 20 den Gradienten der X-Komponente, die Sonde 21 den der Y-Komponente und die Sonde 22 den der Z-Komponente. Die Sondenbasis erhält dann genau oder auch nur ungefähr eine radiale Richtung (Gradienten-Richtung) zum Objekt. Für diesen Fall der Anwendung ist es aber notwendig, die Sensoren in den Sonden in anderer Weise anzuordnen.. Sie sind zwar stets antiparallel anzubringen, jedoch erhalten die Sensoren die Richtung der entsprechenden zu vermessenden Feldrichtung. Alle Sensoren können auch in einer Sonde zusammengefaßt werden (Figur 8), oder jeweils ein Sensor übernimmt, schiefgestellt, die Funktion von mehr als einem Sensor (Figur 9), analog dem in Figur 6 beschriebenen Beispiel. Die Sonden sollen in bekannter Weise möglichst dort aufgestellt werden, wo Sonden-Null mit dem Eigenfeld-Null des Objektes übereinstimmen. In diesem Fall erfordert das Kompensationsprinzip nach der Erfindung lediglich, daß der von der Sonde gemessene Gradienten-Effekt und der von der Kompensationswicklung hervorgerufene Kompensationseffekt gemeinsam gegen Null gehen. Eine lineare Beziehung oder eine andere festgelegte Beziehung braucht nicht erfüllt zu sein.
  • Falls sich jedoch für die Aufstellung der Sonde kein Ort finden läßt, für den diese Bedingung erfüllt ist, ist eine Verstellvorrichtung vorzusehen. Hiermit wird dem Sondenmeßeffekt ein einstellbarer konstanter oder feldabhängiger Effekt überlagert, der die Nulldifferenz ausgleicht.
  • Die Verstärkung zwischen Meßeffekt und Kompensationsstrom ist ebenfalls verstellbar auszuführen. Hiermit können unvermeidliche, störende Induktionseffekte in der Nähe der Sonde ausgeglichen werden. Es kann aber auch eine besondere Hilfs-Kompensationswicklung für die induktiv wirkende Störstelle, die die Sonde beeinflußt, angebracht werden. Ihre Beaufschlagung ist durch eine magnetische Vermessung zu ermitteln und einzustellen.
  • Das Gradienten-Magnetometer kann weiterhin. mit einer Signalanzeige versehen werden, um extreme Beaufschlagungen bzw. Störungen erkennbar zu machen. Hierzu kann ein Meßinstrument oder eine optische bzw. akustische Anzeigeeinrichtung dienen. Insbesondere ist diese erforderlich, wenn ein nicht mehr kompensierbarer Effekt auftritt.
  • In vorteilhafter Weise sind der Sensor und die Elektronik nach dem Baukastenprinzip zu fertigen.
  • Die beschriebene Kompensation über das Gradienten-Meßverfahren ist prädestiniert zum Schutz von Schiffen vor Gradienten-Minen. Sie ist aber auch verwendbar für Geräte, Motoren, Landfahrzeuge, gepanzerte Fahrzeuge sowie zum Steuern der Kompensierung von störfeldfreien Plätzen und Räumen bzw. für Meßzwecke.
  • Die rotierende Sonde erlaubt es, auf die bei der Herstellung der zur Zeit üblichen Gradienten-Sonden erforderliche Präzision zu verzichten. Außer den langgestreckten Sensoren ist für die rotierende Sonde auch zum Beispiel ein Hall-Sensor verwendbar.
  • Die Rotationssonde ist zur Selbstvermessung geeignet, insbesondere kann sie beispielsweise hinter einem Schiff hergeschleppt bzw. unter dem Schiff längs oder quer hindurchgezogen werden oder freihängend oder verspannt angebracht oder von einem Beiboot ausgeführt werden. Beim Schleppen durch das Wasser kommt der Messung zusätzlich die Kreiselwirkung der rotierenden Sonde zugute, die bewußt zu verstärken ist. Der Antrieb kann durch den Fahrstrom über Flügelräder erfolgen. In besonders vorteilhafterweise kann die Gradienten-Sonde im Sonardom unter einem Schiff angebracht werden.
  • Für eine Kompensation nach der Erfindung ist es prinzipiell ohne Bedeutung, ob das Eigenfeld des Objektes durch permanenten, induktiven oder magnetostriktiven Magnetismus entsteht. Die Kompensation ist auch unabhängig vom Kurs sowie von Längen- und Breitengrad. Sie ist sowohl für Schlinger-Effekte wie auch für Stampf- und Roll-Effekte verwendbar. Die Kompensation von Wechselfeldern ist ebenfalls möglich. Jegliche Eigenfeldänderung kann selbstständig kompensiert werden. Die Rotationssonde kann auch zum Auffinden von magnetischen Objekten, von Schiffen, U-Booten usw. benutzt werden. Hierzu kann sie von Schiffen, Flugzeugen oder Landfahrzeugen aus eingesetzt werden.

Claims (19)

1. Verfahren zur Kompensation von magnetischen Störfeldern von Objekten, vorzugsweise von Schiffen, mittels störfeldgeregelter magnetischer Eigenschutzanlagen, wobei die in den Wicklungen der Anlage fließenden Ströme durch Differenzfeldsonden gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß Regelkreise aus den Kompensationswicklungen mit zugehörigen Differenzfeldsonden, Integrations- und Leistungsgliedern gebildet werden und zur Kompensation einzelner Störfelder parallel zueinander und parallel zur übergeordneten Kompensationsanlage des Objektes verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzfeldsonden an Orten angebracht werden, an denen die Differenzfeldstärken dann stets Null sind, wenn die mit Hilfe von Sonden (Sondenreihen oder Sondenteppichen) ermittelten Störfelder mittels der Kompensationswicklungen auf optimale Kompensation iStörfeldminimumi eingestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein lokaler, auf die Differenzfeldsonden einwirkender und mittels der MES-Wicklungen nicht kompensierbarer Störfelder dem Sondenaeßeffekt konstante oder magnetfeldabhängige Effekte überlagert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Störfelder in der Nähe der Differenzfeldsonden durch besondere Hilfswicklungen kompensiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzfeldsonden entfernt vom Objekt angebracht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden und/ oder die Elektronik nach dem Baukastenprinzip erstellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden im Sonardom eines Schiffes untergebracht werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren auf Wasser- und Landfahrzeuge sowie auf Plätzen und in Räumen angewendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Differenzfeldsonden eine Signaleinrichtung kombiniert ist, mit der ein Überschreiten von zulässigen Werten oder eine Störung angezeigt wird.
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Differenzfeldsonde, die zwei Sensoren aufweist, deren Meßrichtungen parallel zur Basis liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde um ihre Längsachse drehbar angeordnet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Drehantrieb für die Sonde ein hydraulischer- pneumatischer oder elektrischer Motor dient.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine manuelle Drehung der Sonde mittels Handrad, Handgriff oder Handkurbel vorgesehen ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Drehantrieb der Sonde mittels Wind, Propeller oder Schalenkreuz.
14. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Wasserströmungsmotor als Drehantrieb für die Sonde.
15. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Dämpfungsglieder, Filter oder Zählstufen zur Beseitigung von Justierfehlern der Sonde.
16. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Änderung der Drehzahl der Sonde.
17. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde Drehschwingungen ausführt.
18. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor der Sonde schief gestellt ist.
19. Einrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß induktive, kapazitive Übertrager oder Funksender zur Übertragung der Meßwerte von der sich drehenden Sonde vorgesehen sind.
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