DE1008619B - Einrichtung zur Entfernungsmessung nach der Echomethode - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Akustische Echolote sind üblicherweise mit einer Anzeigeeinrichtung versehen, an der die Entfernung echoerzeugender Gegenstände bzw. die Meerestiefe abgelesen werden kann. Bei Echoloten mit graphischer Anzeige wird z. B. ein Schreibgriffel quer über einen Schreibstreifen aus elektrisch empfindlichem Papier bewegt, wobei die eintreffenden Echos Aufzeichnungen in je nach der Tiefe verschiedenem Abstand von einer Nullinie erzeugen. Bei Echoloten mit optischer Anzeige läuft ein radialer Arm, der am Ende eine Glimmlampe trägt, gleichmäßig um. Die Glimmlampe bewegt sich auf einem Kreis und wird je nach der Laufzeit der Echos an verschiedenen Stellen dieses Kreises zum Aufleuchten gebracht.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entfernungsmessung nach der Echomethode mit einem im Takte der Echolotung längs einer Skala bewegten Anzeigeglied und einer zusätzlichen Einrichtung zur Auslösung eines Alarmsignals durch einen synchron mit dem Anzeigeglied bewegten Alarmkontakt, der in einem bestimmten Skalenbereich über einen Gegenkontakt gleitet und durch diesen elektrisch mit der Alarmeinrichtung verbunden wird, derart, daß Echosignale, die in diesem Skalenbereich eintreffen, die Alarmeinrichtung in Tätigkeit setzen. Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Größe des Alarmbereiches durch Anordnung eines Alarmkontaktgliedes veränderlicher wirksamer Länge einstellbar ist. Dadurch ist auf bequeme Weise eine Anpassung an die jeweils vorliegenden örtlichen Verhältnisse möglich. Eine besonders zweckmäßige und einfache Bauweise der Alarmeinrichtung läßt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, daß das Alarmkontaktglied veränderlicher wirksamer Länge aus einem biegsamen Leiter besteht, von dem mit Hilfe einer Stellvorrichtung jeweils nur ein Teil in die Kontaktbahn mit dem Gegenkontakt gebracht wird, während der übrige Teil durch Abbiegung außerhalb dieser Kontaktbahn gehalten wird.

Es werden zwei Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Vorderansicht eines Echolotschreibers mit einer Einrichtung zur Betätigung eines akustischen Alarmgerätes nach der Erfindung und die hierfür benutzte elektrische Schaltung,

Fig. 2 die Schleifbahn und den dazugehörigen Gleitkontakt, über die das Alarmgerät von den Echosignalen in einem wählbaren Tiefenbereich betätigt wird, in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine Teilansicht der Schleifbahn mit einem zur Veränderung ihrer wirksamen Länge dienenden Stellglied,

Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Einrichtung zur Entfernungsmessung
nach der Echomethode

Anmelder:

Raytheon Manufacturing Company,
Waltham, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. M. Schumacher, Patentanwalt,
Bremen, Stephanikirchenweide 1-19

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. März 1954

Robert Alden Fryklund, Endwell, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Lotgerätes mit optischer Anzeige durch eine Glimmlampe, bei dem eine Schleifbahn mit veränderlicher wirksamer Länge zur Betätigung des Alarmgerätes in einem wählbaren Tiefenbereich vorgesehen ist,

Fig. 5 eine Vorderansicht des gleichen Gerätes, teilweise im Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4, aus der die Art der Veränderung der wirksamen Schleifbahnlänge genau zu ersehen ist.

In Fig. 1 bis 3 ist ein in einem Gehäuse 11 eingebauter Echolotschreiber 10 dargestellt, bei dem ein Streifen 13 elektrisch empfindlichen Papiers von einer Mitnehmerwalze 14 langsam von rechts nach links über eine elektrisch leitende Platte 10 gezogen wird. Ein aus einem federnden Draht bestehender Schreibgriffel 15 wird periodisch auf einer in der Nähe der rechten Kante der Platte 10 verlaufenden Bahn von oben nach unten quer über den Schreibstreifen bewegt. Der Griffel 15 wird von einem Griffelhalter 16 getragen, der an einer endlosen, elektrisch leitenden Antriebsschnur 17, die z. B. aus dünnem Draht bestehen kann, befestigt ist.

Die Schnur 17 läuft über oberhalb und unterhalb des Streifens befindliche Schnurrollen 18, deren Achsen vom Chassis des Schreibers isoliert sind. Das Chassis trägt weiter zwei nebeneinanderliegende, isolierte Kontaktfedern 19, die beim Umlauf des Griffelträgers 16 periodisch ; durch einen Metallstreifen 20, der in einen am Griffelträger befestigten Formkörper aus Isolierstoff eingelassen ist, kurzgeschlossen werden. Dadurch wird ein Impulsgenerator 21 ausgelöst,

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der den elektroakustischen Wandler 22 kurzzeitig erregt, so daß er einen Schallwellenimpuls in das Wasser aussendet. Die vom Meeresgrund zurückkehrenden Echos werden wiederum vom Wandler 22 aufgenommen, in einem Verstärker 23 verstärkt und über eine Schleifbürste 24 der Nabe des oberen Schnurrades 18 zugeführt. Über das Rad 18, die leitende Schnur 17 und den Griffelhalter 16 fließen die verstärkten Echosignale dem Schreibgriffel 15 zu.

die Kathode 45 mit dem verstellbaren Abgriff 46 eines Potentiometers 47 verbunden ist, welches zwischen Erde und Anodenspannung liegt. Durch Verändern des Abgriffes kann man die Gittervorspannung und 5 damit den Mindestwert der zum Zünden der Röhre 43 erforderlichen Echoamplitude einstellen. Der Anode 48 der Röhre 43 ist ein Speicherkondensator 50 parallel geschaltet, und in Reihe mit diesem liegt die Wicklung eines Elektromagneten zur Betätigung

Das untere Ende des Bandes ist wie das obere an einem Block 33, z. B. durch Lötung, befestigt, der mittels eines Langloches und einer Rändelschraube 34 an der Platte 25 befestigt ist.

Ein als Gleitkontakt dienender federnder Draht 36 ist ähnlich wie der als Schreibgriffel 15 dienende Draht diesem gegenüber am Griffelhalter 16 zwischen drei Nasen 37 eingespannt. Bei der Bewegung des

Der Griffelhalter 16 wird bei der Bewegung des io des Klöppels einer Glocke in dem Alarmgerät 53. Der Griffels über den Schreibstreifen auf der Kante einer Kondensator 50 wird von der Anodenspannung über isolierenden Platte 25, die zwischen dem oberen und den Ladewiderstand 49 aufgeladen. Dieser Widerunteren Rad 18 liegt, geführt. Auf der Platte 25 ist stand ist so groß gemacht, daß der da durchfließende bei 26 die zur Auslösung akustischer Signale dienende Strom die Entladung durch Rohr 43 nicht aufrechtzu-Schleifbahn mit einer Einrichtung zur Veränderung 15 erhalten vermag und auch keine Betätigung des ihrer wirksamen Länge gezeigt. Die eigentliche Alarmgerätes 53 bewirkt. Bei Zündung des Gasent-Schleifbahn 27 besteht aus einem biegsamen Metall- ladungsrohres durch ein Echosignal erfolgt eine stoßband, dessen oberes Ende, z. B. durch Lötung, mit weise Entladung des Kondensators 50 durch die Röhre einem oberen Befestigungsblock 28 fest verbunden ist. 43 und die Spule des Alarmgerätes 53, wobei die Dieser ein Langloch aufweisende Block ist mittels 20 Glocke vom Klöppel angeschlagen wird. Bei Beendieiner Rändelschraube 29 an der Platte 25 befestigt. gung der Kondensatorentladung erlischt das Rohr 43 Von dem Block 28 aus läuft das Metallband zunächst selbsttätig, worauf der Kondensator 50 langsam in geringem Abstand von und parallel zur Vorder- wieder aufgeladen wird. Die Überlaufzeit des Schreibkante der Platte 25 nach unten. Es ist dann über zwei griffeis 15 über den Schreibstreifen beträgt ein Mehr-Stifte 30, 32 gelegt, die von einem Block 31 getragen 25 faches der durch Kondensator 50 und den Widerstand werden, der in einem Schlitz 32' der Platte 25 in senk- . 49 gegebenen Zeitkonstanten, so daß das Alarmgerät rechter Richtung verschoben werden kann. Zwischen 53 in dieser Zeit wiederholt getätigt werden kann, den Stiften entfernt sich das Band 27 von der als Im Betrieb wird das verschiebbare Einstellglied 31

Führung für den Griffelhalter 16 dienenden Kante entsprechend der größten Tiefe eingestellt, unterhalb der Platte 25 und läuft dann in größerem Abstand 30 deren Echosignale, die z. B. von Fischen verursacht von dieser Kante wieder parallel dazu nach unten. werden, das Alarmgerät betätigen sollen. Beim Aufsuchen von Fischen wird man diese Tiefe gewöhnlich etwas kleiner als die Wassertiefe wählen. Der Schiffsführer hat es dann nicht nötig, die Anzeigen des Lot-35 gerätes dauernd zu beobachten. Er wird dies erst bei Ertönen des Alarmsignals tun, um die Größe und Tiefe eines so angekündigten Fischvorkommens festzustellen. Die Alarmeinrichtung kann auch zur Warnung von Untiefen dienen, wenn das Einstellglied 31

Griffelhalters über den Schreibstreifen macht dieser 4° auf die Tiefe eingestellt wird, unterhalb welcher die Gleitkontakt mit dem zwischen dem oberen Block 28 Navigation gefährlich wird. Wenn die Wassertiefe und Stift 30 gelegenen Teil der Schleifbahn 27 Kon- unter dieses Maß abnimmt, so wird der Schiffsführer takt, jedoch nicht mit deren unterhalb des Stiftes 30 durch das Ertönen der Alarmglocke gewarnt, worauf gelegenem Teil. Der Abstand zwischen den auf- er die Fahrt unter ständiger Beobachtung der Tiefengebogenen Lappen des Griffelhalters, die die beiden 45 anzeige und gegebenenfalls unter Änderung des Kurses Drähte 15 und 36 tragen, ist groß genug, um die Kon- fortsetzen wird.

taktfedern 19 frei dazwischen hindurchgleiten zu Fig. 5 und 6 zeigen die Ausführung einer Alarmlassen. Der Gleitkontakt 36 ist etwas kürzer als der einrichtung nach der Erfindung für ein Echolot mit Schreibgriffel 15, und entsprechend liegt auch der optischer Anzeige durch eine umlaufende Glimm Anfang der Schleifbahn bei Block 28 etwas tiefer als 50 lampe. In einem Gehäuse 54 ist auf einer Grundplatte die obere Schreibstreifenkante. Unter Ausnutzung 55 ein U-förmiger Rahmen 56 angeschraubt, auf dem der durch die Langlöcher der in den Blöcken 28 und das Triebwerk aufgebaut ist. Ein Motor 57 treibt 33 gegebenen Verschiebbarkeit wird das obere Ende über ein auf der Motorachse 61 sitzendes Ritzel 60 der Schleifbahn 27 so eingestellt, daß der Gleitkon- ein scheibenförmiges, aus Isolierstoff hergestelltes takt 36 diese erst berührt, wenn das bei der Aus- 55 Zahnrad 59 an, das auf einer am Rahmen 56 besendung eines Impulses im Verstärker 23 erzeugte festigten Achse 58 gelagert ist. An der vom Rahmen sogenannte Nullsignal vom Schreibgriffel 15 auf- 56 abgewandten Seite des Rades 59 ist ein abgezeichnet worden und abgeklungen ist, damit das gewinkelter Arm 62 angebracht, der in einer Fassung Alarmgerät durch dieses Signal nicht betätigt wird. 63 eine Neonglimmlampe 64 trägt, die beim Umlauf In der Eingangsleitung der Schaltung zur Aus- 60 des Rades 59 durch die kreisrunde Glasscheibe 65 im lösung des Alarmsignals liegt eine Diode 38, deren Deckel des Gehäuses 54 beobachtet werden kann. Am Anode 39 Echoimpulse über die Schleifbahn 27 zu- Umfang der Glasscheibe ist auf der Außenseite des geführt werden. Die Kathode 40 der Diode liegt über Gehäuses 54 eine Tiefenskala angebracht, deren Nulleinem Widerstand 41 mit einem kleinen parallel ge- punkt senkrecht über der Mitte des Kreises, auf dem schalteten Kondensator 42° an Erde. Ein der Diode 65 die Glimmlampe umläuft, liegt. Einer der beiden Anzugeführter Echoimpuls wird durch die beschriebene Schlüsse der Glimmlampe ist mit dem Arm 62 verSchaltung in einen Gleichspannungsstoß an der bunden, während der andere zu einem Schleifring 66 Kathode 40 umgeformt und bewirkt über Steuergitter am Rad 59 geführt ist, der über eine Schleifbürste 67 die Zündung eines Gasentladungsrohres 43. Das mit dem Ausgang des Echoverstärkers verbunden Schirmgitter 44 dieser Röhre liegt an Erde, während 7° ist. Dem Arm 62 gegenüber ist am Rad 59 eine

Kontaktfeder 68 angebracht, die bei Durchgang der Glimmlampe durch den Skalennullpunkt mit einem am Rahmen 56 befestigten Kontaktstück kurzzeitig Kontakt macht, wodurch die Aussendung eines Schallimpulses durch einen elektroakustischen Wandler bewirkt wird. Die Kontaktfeder 68 und der Arm 62 sind mit einer am Rad 59 angebrachten Schleifbürste 69 verbunden, die diese Teile über die Achse 58 an Erde legt.

An der Innenseite der Glasplatte 65 ist eine Vorrichtung 70 angebracht, die dazu dient, mittels eines biegsamen Metallbandes eine Schleifbahn veränderlicher Länge zu schaffen. Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 71 aus Isoliermaterial, das im Durchmesser etwas kleiner als das Zahnrad 59 ist und konzentrisch zu diesem von der Glasscheibe 65, an der es durch Nietung oder Leimung, gegebenenfalls auch verstellbar, befestigt ist, gehalten wird. Weiter ist eine zu dem Gehäuse 71 koaxiale Achse 72 vorgesehen, deren über die Glasscheibe hinausragender Stumpf einen Drehknopf 73 und einen Zeiger 74 trägt. Das andere über die Rückseite des Gehäuses 71 vorstehende Ende der Achse 72 trägt einen leitenden Arm 75, an dessen oben über den Rand des zylindrischen Gehäuses 71 vorstehendem, winklig umgebogenem Ende ein biegsames Metallband 76 befestigt ist. Zwischen Arm 75 und einem in der Gehäusewandung angebrachten Schlitz liegt das biegsame gleitende Band dem Umfang des Gehäuses 71 auf und tritt dann durch den Schlitz in das Gehäuseinnere ein, wo sein restlicher Teil zu einer Spirale aufgewickelt ist. Der Verlauf des Bandes auf dem Umfang des Gehäuses 71 nach dem Austritt aus dem Schlitz entspricht dem Drehsinn des Rades 59. Durch Drehen des Knopfes 73 kann die frei liegende Bogenlänge des Metallbandes, deren Größe von dem Zeiger 74 angezeigt wird, beliebig verändert werden.

Eine auf der Fläche des Zahnrades 59 angebrachte Schleifbürste 77 gleitet beim Umlauf des Rades über das auf dem Umfang des Gehäuses 71 liegende, als veränderliche Schleifbahn dienende Stück des Metallbandes 76 hinweg. Diese Bürste steht in Verbindung mit dem nicht geerdeten Anschluß der Glimmlampe 64, so daß in dem Teil der Lotperiode, wo die Schleifbürste 77 das Band 76 berührt, die der Glimmlampe 76 zugeführten Echosignale über den Arm 75 und über eine mit diesem verbundene, nicht gezeigte Leitung auch einer Schaltung zur Betätigung einer Alarmglocke, ähnlich wie in Fig. 1, zugeführt werden.

Durch Verdrehen des Gehäuses 71 kann der von der senkrechten Nullstellung aus gerechnete Drehwinkel der Glimmlampe, bei dem die Bürste 77 zuerst mit dem Metallband 76 Kontakt macht, eingestellt bzw. verändert werden. Im allgemeinen wird man diesen Winkel nur so groß machen, daß das Nullsignal das Alarmsignal nicht betätigen kann, doch ist es natürlich auch möglich, den Anfang des Tiefenbereiches, in dem das Alarmgerät betätigt wird, an eine beliebige andere Stelle zu legen. Die dem Anfang des Alarmbereiches entsprechende Tiefe kann durch einen mit dem Gehäuse 71 verbundenen Zeiger angezeigt werden, ähnlich wie dessen Ende am Zeiger 74 abzulesen ist.

Auch bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 kann der Anfang des Alarmbereiches ebenso wie dessen Ende in einfacher Weise veränderlich gemacht werden, indem man zwei getrennte Stellglieder 31 mit Stiften vorsieht, zwischen denen das Metallband 27 auf die Höhe des Gleitkontaktes 36 gehoben wird, während die Enden des Bandes tiefer liegen. Es ist ferner leicht ersichtlich, daß eine etwas andere Anordnung der Stifte ermöglichen würde, das Alarmgerät zu betätigen, wenn Echos außerhalb eines beliebig einstellbaren Tiefenbereiches eintreffen.

Abänderungen der beschriebenen Ausführungsformen sind unter Beibehaltung der Erfindungsmerkmale möglich. Zum Beispiel kann eine andere Art der genauen Tiefenanzeige in Verbindung mit der Alarmeinrichtung nach der Erfindung vorgesehen sein, an Stelle eines Metallbandes 27 bzw. 76 kann ein anderer biegsamer Leiter, z. B. ein Draht, verwendet werden, und weiter können andere Schallerzeuger, z. B. ein Summer oder Lautsprecher, zur Abgabe des Alarmsignals dienen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Entfernungsmessung nach der Echomethode mit einem im Takt der Echolotung längs einer Skala bewegten Anzeigeglied und einer zusätzlichen Einrichtung zur Auslösung eines Alarmsignals durch einen synchron mit dem Anzeigeglied bewegten Alarmkontakt, der in einem bestimmten Skalenbereich über einen Gegenkontakt gleitet und durch diesen elektrisch mit der Alarmeinrichtung verbunden wird, derart, daß Echosignale, die in diesem Skalenbereich eintreffen, die Alarmeinrichtung in Tätigkeit setzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Alarmbereiches durch Anordnung eines Alarmkontaktgliedes (27 bzw. 76) veränderlicher wirksamer Länge einstellbar ist.

2. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Alarmkontakt aus einem langgestreckten elektrischen Leiter besteht, zwischen dessen festgehaltenen Enden ein mit diesem zusammenwirkendes Stellglied verschiebbar ist, das den Leiter in der Weise in zwei Abschnitte mit unterschiedlichem Verhalten gegenüber dem bewegten Kontaktglied zerlegt, daß nur einer dieser Abschnitte geeignet ist, mit dem bewegten Kontaktglied zusammenzuwirken.

3. Anzeigegerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des aus einem langgestreckten biegsamen Leiter bestehenden feststehenden Alarmkontaktes in der Bahn des bewegten Kontaktes, das andere Ende außerhalb dieser angeordnet ist und daß das verschiebbare Stellglied den ganzen zwischen dem erstgenannten Ende und dem Stellglied liegenden Teil des biegsamen Leiters in solcher Lage hält, daß er in der Bahn des bewegten Kontaktgliedes liegt.

4. Anzeigegerät nach Anspruch 1 bis 3 mit einem Schreibgriffel, der wiederholt, insbesondere periodisch über einen Schreibstreifen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibgriffel und das bewegte Kontaktglied von einem gemeinsamen bewegten Halter getragen werden.

5. Anzeigegerät nach Anspruch 1 bis 4 mit einem auf einem Kreise umlaufenden Anzeigeoder Aufzeichnungsglied, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Zusammenwirken mit dem bewegten Kontaktglied bestimmter Teil des langgestreckten feststehenden Kontaktgliedes die Form eines Kreisbogens hat, während der restliche Teil einen größeren oder kleineren radialen Abstand vom Mittelpunkt des Kreises, dem der genannte Bogen angehört, hat.

6. Anzeigegerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Kontaktglied so in der Bahn des bewegten Kontaktgliedes angeordnet ist, daß kein Zusammenwirken zwischen beiden möglich ist, wenn das Anzeigeelement einen kleinen Anfangsteil des Meßbereiches durchläuft, insbesondere bei einem Echoabstandsmeß-

gerät, bevor das bei der Aussendung eines Schallimpulses entstehende direkte Signal abgeklungen ist, das auf diese Weise das Alarmgerät nicht betätigen kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 666 178, 727 199.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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