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Echolotgerät Die Erfindung betrißt ein Echolotgerät mit einer Vielzahl
von auf der Peripherie eines Kreises angeordneten, in die versthiedenen radialen
Richtungen weisenden Wandlern, die zur AussenduNg eines Lotimpulses gemeinsam erregt
werden und zur Anzeige der empfangenen Echoimpulse von einem rotieTbaren Schalter
abgefragt werden, wobei m jeder Stellung des Schalters mehrere Nebeneinandergelegene
Wandler zusammengefaßt sind und liber derart bemessene Laufzeitglieder an die Anzeigevorrichtung
gekuppelt sind, daß sich die von den Wandlern der angeschalteten Gruppe herrührenden
Wechselspannungen konphas addieren, wenn die Einfallsrichtung der Echos mit der
Symmetrielinie der eingeschalteten Wandlergruppe übereinstimmt Bei einem bekannten
Echolotgerät dieser Art sind die Wandler an einem zylinderförmigen, gegebenenfalls
ausfahrbaren Körper, der am Boden eines Schiffes aus der Bordwand herausragt, angeordnet.
Die schallabstrahlenden Flächen liegen dann in dem Mantel des zylinderförmigen Körpers.
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Mit diesem bekannten Echolotgerät ist es zwar möglich, das gesamte,
um ein Schiff liegende Seegebiet auszuloten und die Entfernung und Ablage der angeloteten
Renektoren zu bestimmen. Es ist aber nicht möglich, die Tauchtiefe der angeloteten
Reflektoren bzw. die Tiefenwinkelkomponente des Einfallswinkels der Echoimpulse
zu bestimmen.
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Zu diesem Zweck werden bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art
ernndungsgemäß-zur Abstrahlung in und zum Empfang des Schalls aus Richtungen, die
nicht senkrecht auf der durch die Wandelr gebildeten Zylinderfläche stehen, jeweils
mehrere in die gleiche radiale Richtung weisende und in bekannter Weise iibereinander
angeordnete ndler vorgesehen, wobei diese Wandler mit phasenverschiebenden Mitteln
zusammenwirken. Durch die phasenverschiebenden Mittel zwischen den übereinadner
angeordneten, in die gleiche Richtung weisenden Wandlern ist es möglich, die Richtcharakteristik
der Wandlergruppe in vertikafer Richtung elektrisch zu schwenken. Es ist damit möglich,
um das Lotgerät herum nicht nur wie mit bekannten Geräten dieser Art einen-horizontal
liegenden scheibenförmigen Wasserraum panoramaartig auszuloten, sondern es können
zusätzllich durch Variationen der phasenverschiebenden Mittel zwischen den übereinander
angeordneten Wandlern kegelmantelformage Wasserräume mit einstellbaren Öffnungswinkeln
ausgelotet werden. Zur Aussendung der Lotimpulse werden alle Wandler der übereinander
angeordneten kreisförmigen Wandlergruppen gleichzeitig mehr oder weniger phasenverschRen
angeregt, damit sich der Lotstrahl auf einen Kegelmantel mit vorbestimmten Öffnungswinkel
ausbreitet. Zur Anzeige
der Echoimpulse können die einzelnen kreisförmigen Wandergruppen
mittels verschiedener'Schalter abgef-ragt werden.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der ErntTdung kann zur Kompensation
der'durch die Schlinger-und/oder Stampfbeweg. ungen des Schiffes verursachten Richtungsfehler
eine vorzugsweise über einen Kreisel stabilisierte Schaltvorrichtung vorgesehen
sein, die derart arf die Schalter wirkt, daß die Kolonnen derart angeschaltet md
und gegebenenfalls die -nachfolgende Phasenvergleichsvorri'chtung so eingestellt-wird,'daß
die'Lotung unabhängig-von der SehiNslage über einen vorzugsweise voreinstellbaren
Raumwinkel erfolgt.
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Unter Umständen empfiehlt es sich, damit die Wandler'vor den direkten
Einflüssen des Seewassers gesch-utzt sind, um den ganzen Körper eine Schutzhülle
zu legen. Damit durch diese Schutzhülle die Schallübertragung nicht beeinflußt wird,
wird dann der Zwischenraum zwischne der Schutzhülle und den schallabstrahlenden
Flächen in an sich bekannter Weise mit Sl gefüllt.
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Die ERfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erlätert.
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Gemäß Fig. 1 ist mit 1 eine Kolonne von Wanlern bezeichnet, deren
Wandler je an einen kapaziftiven Schaltkontakt gekoppelt sind, welche Schaltkontakte
sikh auf der TPeripherie eines Kreises bennden. Inner-Tialb dieses Kreises rotiert
der Schalterm 2, der an seinem äußeren Ende fünf lkapazitive Gegenkontakte trägt.
Diese kapazitiven Gegenkontakte sind über die Laufzeiotglieder 3 elektrisch zusammengefaßt.
Die 'Laufzeitglieder sinä so dimensioniert,-daß die angeschaltete Gruppe, die auf
einem Kreisbogen angeordnet ist, elektrisch in eine auf einer Geraden angeordneten
Gruppe umgeformt wird. Die bei Echoempfang entstehenden'Spanmingsinipulsegelangenauf'denVerstärker
5 und von dort an den Wehneltzylinder der
Kathodenstrahlröhre 6
und bewirken eine Helltastung des an sich dunkelgetasteten Kathodenstrahls. Der
Schaltarm 2 ist an den Motor 4 gekuppelt und wird von diesem in Umlauf gesetzt.
Gleichzeitig ist der Motor 4 an den Ablenkgenerator 16 gekuppelt, der einen synchronenUmlauf
des Kathodenstrahls der Kathodenstrahlröhre 6 bewirkt, derart, daß der Kathodenstrahl,
von der Mitte ausgehend, eine archimedische Spirale beschreibt. Gerät der Kathodenstrahl
an den äußeren Rand der Spirale, dann wird in dem Ablenkgenerator 16 ein Impuls
erzeugt, der einerseits den Kathodenstrahl wieder zurück an den Beginn der Spirale
führt und andererseits über eine nicht dargestellte Auslösevorrichtung die Aussendung
eines allseitigen Lotimpulses durch alle vorgesehenen Wandler bewirkt.
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Die Wandler werden zu diesem Zweck über die nicht dargestellte Auslösevorrichtung
kurzzeitig parallel geschaltet und mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt, dessen
Dauer mindestens so lang wie eine Umlaufperiode des Schaltarms 2 ist.
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Zur Bestimmung des Tiefenwinkels sind, wie bereits bemerkt, mehrere
Wandlerkolonnen mit je in verschiedene radialeRichtung weisendenWandlern vorgesehen.
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In der Zeichnung ist jedoch nur eine dieser Kolonnen dargestellt.
Die anderen Wandler sind zu gleichen Kolonnen wie die Kolonne 1 zusammengefaßt und
räumlich unterhalb der Kolonne 1 angeordnet, ebenfalls an der Peripherie des gleichen
Kreises. Diese Kolonnen sind ebenfalls über einen Schalter gruppenweise anschaltbar.
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Die Anordnung der drei kreisförmigen Wandlergruppen übereinander
wird nun an Hand der Fig. 2 erläutert.
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In dieser Figur ist mit 18, 19 und 20 je eine Kreisgruppe von Wandlern
dargestellt, wobei alle Wandler mit ihrer Hauptstrahlrichtung in die Horizontale
weisen. Die Tiefenwinkelkomponente der Einfallsrichtung wird bei einer Anordnung
gemäß Fig. 2 nach dem an sich bekannten Phasenvergleichsverfahren ermittelt, das
auf der Tatsache beruht, daB ein unter dem Tiefenwinkel c einfallendes Schallsignal
in den einzelnen Kolonnen mit einer den Wegdifferenzen d und e entsprechenden Phasenverschiebung
empfangen wird.
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Diese Phasenverschiebung wird durch Vergleich der Meßergebnisse ermittelt
und in an sich bekannter Weise in eine Tiefenwinkelanzeige umgewandelt, beispielsweise
nach dem an sich bekannten Summe-Differenz-Verfahren oder nach dem ebenfalls an
sich bekannten Amplitudenvergleichsverfahren. In Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels
können auch zwei oder mehr als drei Kolonnen Verwendung finden. Die Anzeige eines
Echolotgerätes mit einer Wandleranordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, kann
auf dem Bildschirm einer einzigen Kathodenstrahlröhre erfolgen. Die Reflektoren
werden dann, wie bei den einzelnen Anzeigen gemäB Fig. 1, panoramaartig auf dem
Bildschirm der Kathodenstrahlröhre abgebildet. Der durch Phasenmessung ermittelte
Tiefenwinkel kann dann in eine SteuergröBe umgewandelt werden, mittels derer die
Anzeigemarken zu Ellipsen deformiert werden, beispielsweise dergestalt, daB einem
ausgezeichneten, gegebenenfalls einstellbaren Tiefenwinkel ein Kreis zugeordnet
ist, während allen kleineren Tiefenwinkeln eine aufrecht stehende und allen größeren
Tiefenwinkeln eine liegende Ellipse zugeordnet ist. Die Exzentrizität der Ellipsen
kann dann die Abveichung des Tiefenwinkels von dem ausgezeichneten Tiefenwinkel
anzeigen.
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Damit die Anzeige der angeloteten Reflektoren unabhängig von der
Schiffslage immer in bezug auf die
Himmelsrichtung orientiert ist, kann der Schalter
an einen Kompaß gekuppelt sein, derart, daß die Lotrichtung in bezug auf die Himmelsrichtung
von der jeweiligen Schiffslage unabhängig ist.
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Zur Kompensation der durch die Schlinger-und/oder Stampfbewegungen
des Schiffes verursachten Richtungsfehler kann eine vorzugsweise über einen Kreisel
stabilisierte Schaltvorrichtung vorgesehen sein, die derart auf die Schalter wirkt,
daß die Kolonnen derart angeschaltet sind und gegebenenfalls die nachfolgende Phasenvergleichsvorrichtung
so eingestellt wird, daß die Lotung unabhängig von der Schiffslage über einen vorzugsweise
voreinstellbaren Tiefenwinkel erfolgt.
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In Abänderung der dargestellten Ausführungsbeispiele kann naturgemäß
an Stelle des kapazitiven Schalters auch ein elektronischer, galvanischer oder ein
induktiver Schalter Verwendung finden.
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PATENTANSPRJCHE : 1. Echolotgerät mit einer Vielzahl von auf der
Peripherie eines Kreises angeordneten, in die verschiedenen radialen Richtungen
weisenden Wandlern, die zur Aussendung eines Lotimpulses gemeinsam erregt werden
und zur Anzeige der empfangenen Echoimpulse von einem rotierbaren Schalter abgefragt
werden, wobei in jeder Stellung des Schalters mehrere nebeneinandergelegene Wandler
zusammengefaßt und über derart bemessene Laufzeitglieder an die Anzeigevorrichtung
gekoppelt sind, daß sich die von den Wandlern der angeschalteten Gruppe herrührenden
Wechselspannungen konphas addieren, wenn die Einfallsrichtung der Echos mit der
Symmetrielinie der eingeschalteten Wandlergruppe übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Abstrahlung in und zum Empfang des Schalles aus Richtungen, die nicht senkrecht
auf der durch die Wandler gebildeten Zylinderfläche stehen, jeweils mehrere in die
gleiche radialeRichtung weisende und in bekannter Weise übereinander angeordnete
Wandler vargesehen sind, wobei diese Wandler mit phasenverschiebenden Mitteln zusammenwirken.