DE1045859B

DE1045859B - Echo sounder

Info

Publication number: DE1045859B
Application number: DEE12291A
Authority: DE
Inventors: Dr Erhard Ahrens
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1956-04-24
Filing date: 1956-04-24
Publication date: 1958-12-04

Description

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.Sonar Apparatus The invention relates to a plurality of sonar apparatus from arranged on the periphery of a circle into the different radial ones Directional transducers that are excited together to emit a solder pulse and to display the received echo pulses from a rotatable switch can be queried, m each position of the switch several adjacent Converters are summarized and over time elements dimensioned in this way to the display device are coupled that the resulting from the converters of the connected group Add alternating voltages in parallel if the direction of incidence of the echoes coincides with the Line of symmetry of the switched-on converter group coincides with a known Echosounder of this type are the transducers on a cylindrical, possibly extendable body, which protrudes from the ship's side on the bottom of a ship, arranged. The sound-emitting surfaces then lie in the jacket of the cylindrical body.

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. With this well-known echo sounder it is possible to in order to sound out the sea area lying on a ship and the removal and storage of the plumbed To appoint renectors. However, it is not possible to determine the depth of the plunged Reflectors or the depth angle component of the angle of incidence of the echo pulses to determine.

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. For this purpose, devices of the type mentioned at the beginning according to the designation - for radiation in and for reception of sound from directions which are not perpendicular to the cylinder surface formed by the converters, respectively several pointing in the same radial direction and one above the other in a known manner arranged converter provided, these converters with phase-shifting means cooperate. Due to the phase-shifting means between the overlying cores arranged transducers pointing in the same direction, it is possible to change the directional characteristic the transducer group to pivot electrically in the vertical direction. It is thus possible around the plumb bob not only horizontally as with known devices of this type lying, disc-shaped water space, but can do it additionally by variations in the phase-shifting means between the one above the other arranged transducers conical envelope shape water spaces with adjustable opening angles to be explored. To send out the solder impulses, all converters of the arranged circular transducer groups more or less phase-shifting at the same time stimulated so that the plumb beam is directed to a cone surface with a predetermined opening angle spreads. See full ad of the echo impulses can the individual circular wandering groups can be queried using various' switches.

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. According to an expedient development of harvesting, compensation can be used der'by the rolling and / or stomping movements. direction errors caused by the ship's direction a switching device preferably stabilized via a gyro is provided be that arf the switch acts in such a way that the columns are switched on md and, if necessary, the subsequent phase comparison device is set in such a way that Die'Lotung independently of the visual position via a preferably preset Solid angle takes place.

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. It may be advisable to use the converter before the direct Influences of the sea water are protected to the whole body a protective cover to lay. So that the sound transmission is not influenced by this protective cover, is then the space between the protective cover and the sound-emitting Areas filled with S1 in a manner known per se.

Die ERfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erlätert. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.

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. According to Fig. 1, 1 denotes a column of Wanlern whose Converters are each coupled to a capacitive switch contact, which switch contacts sikh on the periphery of a circle. The inner tialb of this circle rotates the switch 2, which has five capacitive counter-contacts at its outer end. These capacitive mating contacts are electrically combined via the running time elements 3. The 'transit time members are dimensioned so that the connected group, which on is arranged in an arc of a circle, electrically in one arranged on a straight line Group is reshaped. The 'spanminginipulses' generated when the echo is received reach the amplifier 5 and from there to the Wehnelt cylinder Cathode ray tube 6 and cause the cathode ray, which is actually darkened, to be lighted. Of the Switching arm 2 is coupled to motor 4 and is set in circulation by this. At the same time, the motor 4 is coupled to the deflection generator 16, which rotates synchronously of the cathode ray of the cathode ray tube 6 causes such that the cathode ray, starting from the center, describes an Archimedean spiral. Device of the cathode ray to the outer edge of the spiral, then in the deflection generator 16 a pulse which on the one hand brings the cathode ray back to the beginning of the spiral leads and on the other hand the transmission via a triggering device, not shown of an all-round solder pulse caused by all converters provided.

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.For this purpose, the transducers are activated via the release device (not shown) briefly connected in parallel and subjected to a voltage pulse, whose Duration at least as long as one cycle period of the switching arm 2 is.

Zur Bestimmung des Tiefenwinkels sind, wie bereits bemerkt, mehrere Wandlerkolonnen mit je in verschiedene radialeRichtung weisendenWandlern vorgesehen. As already noted, there are several to determine the depth angle Converter columns with converters each pointing in different radial directions are provided.

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.However, only one of these columns is shown in the drawing. The other transducers are combined into the same columns as column 1 and spatially arranged below the column 1, also on the periphery of the same Circle. These columns can also be switched on in groups via a switch.

Die Anordnung der drei kreisförmigen Wandlergruppen übereinander wird nun an Hand der Fig. 2 erläutert. The arrangement of the three circular transducer groups one above the other will now be explained with reference to FIG.

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. In this figure, 18, 19 and 20 are each a circle group of transducers shown, with all transducers with their main beam direction in the horizontal point. The depth angle component of the direction of incidence becomes in one arrangement determined according to FIG. 2 according to the phase comparison method known per se, which is based on the fact that a sound signal incident at the depth angle c in the individual columns with a phase shift corresponding to the path differences d and e Will be received.

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.This phase shift is determined by comparing the measurement results and converted in a manner known per se into a depth angle display, for example according to the sum-difference method known per se or according to the an known amplitude comparison methods. In modification of the illustrated embodiment two or more than three columns can also be used. The display of a Echolotgerätes with a transducer arrangement, as shown in Fig. 2, can on the screen of a single cathode ray tube. The reflectors are then, as in the case of the individual displays according to FIG. 1, in a panorama-like manner on the Cathode ray tube screen shown. The determined by phase measurement Depth angle can then be converted into a control variable by means of which the Markers are deformed to ellipses, for example in such a way that one assigned a circle to excellent, optionally adjustable depth angle is upright during all smaller angles of depth and all larger angles Depth angles are assigned a lying ellipse. The eccentricity of the ellipses can then the deviation of the depth angle from the excellent depth angle Show.

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. So that the display of the soldered reflectors is independent of the Ship situation always in relation to the Direction is oriented, the switch can be coupled to a compass, so that the plumb direction in relation to the cardinal direction is independent of the respective position of the ship.

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. To compensate for the rolling and / or pitching movements Directional errors caused by the ship can be caused by a gyro stabilized switching device can be provided, which acts on the switch in such a way that that the columns are switched on in such a way and, if necessary, the subsequent phase comparison device is set so that the sounding regardless of the ship's position via a preferably adjustable depth angle takes place.

In Abänderung der dargestellten Ausführungsbeispiele kann naturgemäß an Stelle des kapazitiven Schalters auch ein elektronischer, galvanischer oder ein induktiver Schalter Verwendung finden. In a modification of the exemplary embodiments shown, it is of course possible to Instead of the capacitive switch, there is also an electronic, galvanic or a Find inductive switch use.

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. PATENT CLAIMS: 1. Echosounder with a variety of on the Periphery of a circle arranged in the different radial directions pointing transducers, which are excited together to emit a solder pulse and interrogated by a rotatable switch to display the received echo pulses , with several transducers located next to one another in each position of the switch summarized and over time elements dimensioned in this way to the display device are coupled that the resulting from the converters of the connected group Add alternating voltages in parallel if the direction of incidence of the echoes coincides with the The line of symmetry of the switched-on converter group coincides, characterized in that that to emit and receive the sound from directions that are not perpendicular stand on the cylinder surface formed by the transducers, several in each case pointing in the same radial direction and arranged one above the other in a known manner Converters are provided, these converters interacting with phase-shifting means.

Claims

, '-

2. Echoloerät according to claim l, characterized in that the The sounding is phase-shifted to an adjustable extent and at the same time via the rectified Converter takes place.

3. echo sounder according to claim 1 or 2, characterized in that for each column of transducers arranged in the same plane or in the same Dimensions are inconsistent with respect to the radial direction, a common switch for Queries is provided.

4. echo sounder according to claim 3, characterized in that for Determination of the solid angle of the incident echo signals from the various Columns originate, voltages of a phase comparison device preferably one supplied according to the known sum-difference method working device in which the display size for the solid angle display in a known manner is determined.

5. echo sounder according to claim 3, characterized in that the Determination of the solid angle of the incident echo signals from the individual Tensions resulting from columns according to the amplitude comparison method known per se he follows.

6. echo sounder according to one of claims 1 to 5, characterized in that that for compensation caused by rolling and / or stomping movements direction errors caused by the ship, preferably stabilized by means of a gyro Switching device is provided which acts on the switch in such a way that the columns are switched on in this way and, if applicable, the subsequent phase comparison device is set so that the plumbing is preferably independent of the Schiftslage over a preset solid angle takes place.

7. echo sounder according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the switch is coupled to a compass, so that the plumb direction in relation the direction of the compass is independent of the position of the ship.

8. echo sounder according to one of claims 1 to 7, characterized in that that at the same time Timely display of the incident at different solid angles Echo pulses a single cathode ray tube is provided, for displaying the non-radial component those among a preferably adjustable, excellent Component incident echo pulses are displayed as circular marks, with all echo pulses incident under a small or large component as stationary or lying ellipses are displayed, preferably in such a way that the eccentricity the ellipses denotes the deviation of the component from the marked component.

Publications considered: German Patent No. 480 933; U.S. Patent No. 2,697,822.