DE102005008805B4

DE102005008805B4 - Covering body for an underwater antenna and sonar system with an underwater antenna and enveloping body

Info

Publication number: DE102005008805B4
Application number: DE200510008805
Authority: DE
Inventors: Jens-Heiko Dinter
Original assignee: Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 2005-02-26
Filing date: 2005-02-26
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2025-02-27
Also published as: DE102005008805A1

Abstract

Hüllkörper zur Aufnahme einer zumindest im Sendebetrieb betreibbaren Unterwasserantenne (13) mit einer austauschbaren Wasserfüllung, dadurch gekennzeichnet, dass im Körperinnern ein Wasserfühler (21) angeordnet ist, der so ausgebildet ist, dass er bei Unterschreiten eines minimalen Füllgrads ein in ein Sperr- oder Warnsignal gegen Einschalten des Sendebetriebs umsetzbares Steuersignal generiert.Covering body for receiving an operable at least in transmission underwater antenna (13) with an exchangeable water filling, characterized in that inside the body, a water sensor (21) is arranged, which is designed so that it falls below a minimum degree of filling in a blocking or warning signal generated against switching on the transmission mode convertible control signal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hüllkörper zur Aufnahme einer Unterwasserantenne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung und eine Sonaranlage mit einer erfindungsgemäßen HüllkörperThe The invention relates to an enveloping body for receiving an underwater antenna defined in the preamble of claim 1 Genus and a sonar system with an enveloping body according to the invention

Solche Hüllkörper sind beispielsweise am Bug von mit Sonaranlagen ausgestatteten Überwasserschiffen angeordnet und nehmen das sog. Wetend der Sonaranlage, also deren Unterwasserantenne, auch Basis genannt, auf. Die Hüllkörper bieten der Unterwasserantenne einen mechanischen Schutz und minimieren Strömungsgeräusche an der Unterwasserantenne, wozu sie strömungsoptimiert geformt sind. Die Hüllkörper besitzen ein umfassendes, stählerndes Befestigungsfundament und ein über mehr als 180° Umfangswinkel sich erstreckendes, akustisch transparentes Fenster aus Gummi oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Die Hüllkörper sind vollständig mit Wasser gefüllt, wozu eigens eine verschließbare Einfüllöffnung im Hüllkörper vorgesehen ist.Such Enveloping bodies are for example, at the bow of supersonic ships equipped with sonar systems arranged and take the so-called. Wetend the sonar system, so their Underwater antenna, also called base on. The enveloping bodies offer the Underwater antenna provide mechanical protection and minimize flow noise the underwater antenna, for which they are shaped flow optimized. Own the enveloping body a comprehensive, steely thing Foundation foundation and an over more than 180 ° circumferential angle extending, acoustically transparent window made of rubber or fiberglass-reinforced Plastic (GRP). The enveloping bodies are Completely filled with water, for what a lockable Filling opening in Covering provided is.

Bei einem bekannten Hüllkörper für eine Hydrofonanordnung oder Unterwasserantenne ( DE 36 42 747 A1 ) werden durch Formgebung und Materialwahl des Hüllkörpers Strömungsgeräusche vermindert und Kavitation am Hüllkörper vermieden, sowie akustische Transparenz für Wasserschall erreicht. Hierzu ist die Wandung des Hüllkörpers als Schichtverbund ausgebildet, der eine oder mehrere formsteife Schichten als tragendes Element und darauf und dazwischen angeordnete Dämpfungsschichten für Biegewellen aufweist.In a known envelope for a hydrophone assembly or underwater antenna ( DE 36 42 747 A1 ) are reduced by shaping and choice of material of the envelope flow noise and avoids cavitation on the envelope, and achieved acoustic transparency for waterborne sound. For this purpose, the wall of the enveloping body is formed as a layer composite having one or more dimensionally stable layers as a supporting element and thereon and therebetween arranged damping layers for bending waves.

Bei einem bekannten Verfahren zur Fehlerprüfung einer aus einer Vielzahl von Wandlern bestehenden Unterwasserantenne ( DE 33 22 765 A1 ) wird von einem antennenfernen Ort aus über eine Verbindungsleitung ein sinusförmiges Prüfsignal in die Antenne eingespeist und der die Wandler durchfließende Strom durch mindestens zweimalige Abtastung in Bezug auf das Prüfsignal als Real- und Imaginärteil erfasst. Aus dem Verhältnis von Real- und Imaginärteil zu der Prüfsignalamplitude wird die Admittanz jedes Wandlers bestimmt, und eine signifikante Abweichung von der bekannten Admittanz wird als Wandlerfehler gedeutet.In a known method for error checking an existing under a variety of transducers underwater antenna ( DE 33 22 765 A1 ) is fed from an antenna remote location via a connecting line, a sinusoidal test signal into the antenna and detects the current flowing through the transducer by at least two times sampling with respect to the test signal as a real and imaginary part. From the ratio of real and imaginary part to the test signal amplitude, the admittance of each transducer is determined, and a significant deviation from the known admittance is interpreted as a transducer error.

Zu Wartungs- und Reparaturzwecken der Unterwasserantenne, z. B. zum Aus- und Einbau von elektroakustischen Wandlern, wird der Hüllkörper entleert, so dass er zur Durchführung der notwendigen Arbeiten an der Unterwasserantenne betreten werden kann. In dieser Zeit darf die Sonaranlage auch nicht probeweise in der Betriebsart ”Senden” betrieben werden. Wird dies dennoch versehentlich getan, so führt dies zur unmittelbaren Zerstörung der elektroakustischen Wandler und/oder deren Leistungsverstärker, da die im Sendefall erzeugte große akustische Energie nicht ins Wasser abgegeben werden kann.To Maintenance and repair of the underwater antenna, z. B. for Removal and installation of electroacoustic transducers, the enveloping body is emptied, allowing him to carry the necessary work on the underwater antenna are entered can. During this time, the sonar system may not be tested operated in "transmit" mode become. If this is done by mistake, it will result for immediate destruction the electroacoustic transducer and / or their power amplifier, since the large acoustic generated in the transmission case Energy can not be released into the water.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorsorge dafür zu treffen, dass bei fehlender Wasserfüllung im Innern des Hüllkörpers ein Sendebetrieb der Unterwasserantenne unterbleibt.Of the Invention is based on the task of making provision that in the absence of water filling in the interior of the envelope Transmission mode of the underwater antenna is omitted.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.The Task is inventively by the features in claim 1 solved.

Der erfindungsgemäße Hüllkörper hat den Vorteil, dass mit Hilfe des vom Wasserfühler bei unzureichender Wasserfüllung generierten Steuersignals ein Verblocken gegen Einschalten zumindest des Sendebetriebs und/oder ein Warnhinweis in akustischer oder optischer Form, z. B. auf dem Display des Bediengeräts, herbeigeführt werden kann. Damit wird ein unbeabsichtigtes Fehlverhalten des Operators am Bediengerät verhindert und Schaden an der Unterwasserantenne in wirtschaftlich erheblichen Größenordnungen verhindert.Of the has enveloping body according to the invention the advantage that generated by using the water sensor with insufficient water filling Control signal a blocking against switching on at least the transmission mode and / or a warning in acoustic or optical form, e.g. On the display of the HMI device, brought can be. This will cause an unintentional misconduct of the operator on the HMI device prevents and harms the underwater antenna in economic considerable orders of magnitude prevented.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hüllkörpers mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen 2 bis 4.Expedient embodiments of the enveloping body according to the invention advantageous developments and refinements of the invention emerge from the further claims 2 to 4.

Eine Sonaranlage mit einer Unterwasserantenne und dem diese einschließenden Hüllkörper ist in Anspruch 5 angegeben. Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sonaranlage mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Ansprüchen 6 bis 10.A Sonar system with an underwater antenna and enclosing this enveloping body is in Claim 5 specified. Expedient embodiments the sonar plant according to the invention with advantageous developments and refinements of the invention can be found in the claims 6 to 10.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Wasserfühler ein im Handel erhältlicher Infrarot-Sensor eingesetzt. Ein solcher Infrarot-Sensor erzeugt an seinem Ausgang ein Steuersignal, solange der optische Pfad zwischen Sender und Empfänger des Sensors nicht vom Wasser durchsetzt ist. Ein solcher Sensor ist robust, hat keine mit Wasser in Kontakt kommende, elektrische Komponenten und ist weitgehend störunanfällig.According to one preferred embodiment of Invention is called water sensor a commercially available one Infrared sensor used. Such an infrared sensor generates at its output a control signal as long as the optical path between Sender and receiver of the sensor is not interspersed with water. Such a sensor is sturdy, has no electrical contact with water Components and is largely immune to interference.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The Invention is based on an embodiment shown in the drawing closer in the following described. Show it:

1 einen Querschnitt eines wassergefüllten Hüllkörpers mit einliegender Unterwasserantenne, schematisiert dargestellt, 1 a cross section of a water-filled envelope body with embedded underwater antenna, shown schematically,

2 ausschnittweise ein Blockschaltbild einer Sonaranlage mit einer Unterwasserantenne, einem Sendegenerator, Leistungsverstärkern und einer Antennen-Schutzvorrichtung. 2 a block diagram of a sonar system with an underwater antenna, a transmission generator, power amplifiers and an antenna protection device.

Der in 1 im Querschnitt schematisch dargestellte Hüllkörper 10 besitzt ein über mehr als 180° sich erstreckendes, akustisches Fenster 12 aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und ein das Fenster 12 auf dessen Ober-, Unter- und Rückseite umfassendes Befestigungsfundament 11, mit dem der Hüllkörper 10 bugseitig am Schiffsboden eines Überwasserschiffes, vertikal von dem Schiffsboden abstehend, befestigbar ist.The in 1 Sheath body shown schematically in cross-section 10 has a more than 180 ° extending, acoustic window 12 made of fiberglass reinforced plastic (GRP) and a window 12 on its top, bottom and back comprehensive mounting foundation 11 with which the enveloping body 10 bow-sided on the ship's bottom of a surface vessel, vertically projecting from the ship's bottom, can be fastened.

Im Innern des strömungsoptimiert geformten Hüllkörpers 10 ist eine als sog. Zylinderbasis ausgebildete Unterwasserantenne 13 aufgenommen, die oben und unten am Befestigungsteil 11 abgestützt ist. Die Unterwasserantenne 13 weist in bekannter Weise einen zylinderförmigen Träger 14 und eine Vielzahl von auf dem Außenmantel des Trägers 14 angeordnete, elektroakustische Wandler 15 auf (2). Die Wandler 15 sind in vertikalen Reihen, sog. Staves, angeordnet und in Umfangsrichtung äquidistant über den Umfang verteilt platziert. Die Unterwasserantenne 13 ist das sog. Wetend einer Aktiv-Sonaranlage, und dient im Sendebetrieb der Sonaranlage als akustischer Sender und im Empfangsbetrieb der Sonaranlage als akustischer Empfänger. Zur akustischen Ankopplung der Unterwasserantenne 13 an das Seegebiet ist der Hüllkörper 10 vollständig mit Wasser gefüllt, wozu im Hüllkörper 10 eine hier nicht dargestellte verschließbare Einfüllöffnung vorgesehen ist.Inside the flow-optimized shaped envelope 10 is a trained as a so-called cylinder base underwater antenna 13 taken up, the top and bottom of the attachment part 11 is supported. The underwater antenna 13 has a cylindrical carrier in a known manner 14 and a plurality of on the outer jacket of the wearer 14 arranged, electro-acoustic transducer 15 on ( 2 ). The transducers 15 are arranged in vertical rows, so-called staves, and distributed in the circumferential direction equidistantly distributed over the circumference. The underwater antenna 13 is the so-called. Wetend an active sonar system, and is used in the transmission mode of the sonar as an acoustic transmitter and the receiving operation of the sonar as an acoustic receiver. For acoustic coupling of the underwater antenna 13 to the sea area is the envelope body 10 completely filled with water, including in the enveloping body 10 a closable filling opening, not shown here, is provided.

Die in 2 ausschnittweise im Blockschaltbild skizzierte Sonaranlage 25 weist einen Sendegenerator 16 zur Erzeugung elektrischer Sendesignale und eine Signalverarbeitung 20 für die Aufbereitung der Empfangssignale auf. Sendegenerator 16 und Signalverarbeitung 20 sind über Leistungsverstärker 17 an den elektroakustischen Wandlern 15 angeschlossen. Eine sog. Weiche sorgt im Sendemodus für die Einspeisung der verstärkten, elektrischen Sendesignale in die Wandler 15 und im Empfangsmodus für die Einspeisung der an den Wandlern 15 abnehmbaren, verstärkten elektrischen Ausgangssignale in die Signalverarbeitung 20. Die Sonaranlage 25 wird von einem Bediengerät 18 aus von einem Operator aktiviert bzw. deaktiviert, und aus der Signalverarbeitung 20 gewonnene Informationssignale, wie Zielort, Zielentfernung, Zielgeschwindigkeit etc., werden auf einem Monitor 19 angezeigt. Alle Funktionen der Sonaranlage werden von einer digitalen Steuerimpulselektronik 22 gesteuert, die auch die Ansteuerung des Bediengeräts 18 und Monitor 19 vornimmt und das MMI (Mensch/Maschinen-Interface) enthält.In the 2 excerpts in the block diagram sketched sonar 25 has a transmit generator 16 for generating electrical transmission signals and signal processing 20 for the preparation of the received signals. transmit generator 16 and signal processing 20 are about power amplifiers 17 on the electroacoustic transducers 15 connected. A so-called switch provides in transmission mode for the supply of amplified, electrical transmission signals in the converter 15 and in receive mode for feeding the to the converters 15 removable, amplified electrical output signals in the signal processing 20 , The sonar system 25 is from an HMI device 18 from an operator on or off, and signal processing 20 obtained information signals, such as destination, destination distance, target speed, etc., are displayed on a monitor 19 displayed. All functions of the sonar system are provided by a digital control pulse electronics 22 which also controls the HMI device 18 and monitor 19 and contains the MMI (human / machine interface).

Für Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Unterwasserantenne 13 bei im Trockendock liegendem Überwasserschiff wird die Wasserfüllung des Hüllkörpers 10 abgelassen, so dass das Innere des Hüllkörpers 10 begehbar ist und Arbeiten an der Unterwasserantenne 13 ausgeführt werden können. Solange der Hüllkörper 10 entleert ist, darf der Sendebetrieb der Sonaranlage nicht aktiviert werden, da die große akustische Energie nicht ans Wasser abgegeben werden kann und zu einer Schädigung und Zerstörung der elektroakustischen Wandler 15 und/oder der Leistungsverstärker 17 führt. Zum Schutze der Unterwasserantenne 13 ist eine Schutzvorrichtung 24 vorgesehen, die dem Operator über die Steuerelektronik 22 an der Bedienkonsole 18 eine Information darüber gibt, ob der Hüllkörper 10 wassergefüllt ist oder nicht und ggf. das Einschalten des Sendemodus der Sonaranlage 25 blockiert. Die Schutzvorrichtung 24 weist einen im Körperinnern des Hüllkörpers 10 angeordneten Wasserfühler 21 auf, der so ausgebildet ist, dass er bei Unterschreiten eines minimalen Füllgrads des Hüllkörpers 10 ein Steuersignal generiert. Vorzugsweise wird als Wasserfühler 21 ein im Handel angebotener Infrarot-Sensor mit Sender und Empfänger verwendet, an dessen Ausgang ein Signal solange abnehmbar ist, wie der optische Pfad zwischen Sender und Empfänger nicht von Wasser durchsetzt ist. Alternativ kann als Wasserfühler 21 auch ein Schwimm- oder Druckschalter eingesetzt werden. Der Wasserfühler 21 ist vorzugsweise auf der Oberseite des Trägers 14 der Unterwasserantenne 13 angeordnet (1), kann jedoch im oberen Bereich des Befestigungsfundaments 11 oberhalb der Unterwasserantenne 13 angebracht werden. Der Signalausgang des Wasserfühlers 21 ist an der Steuerungselektronik 22 angeschlossen. Ein vom Wasserfühler 21 generiertes Steuersignal wird Steuersignal der Steuerungselektronik 22 zugeführt, die auf das Steuersignal hin ein Blockier- oder Sperrsignal an die Bedienkonsole 18 gibt, wodurch entweder das Aktivieren der Sonaranlage 25 zumindest für die Betriebsart ”Senden” blockiert oder der Sendegenerator 16 gesperrt ist und/oder die Leistungsverstärker 17 inaktiv geschaltet werden. Der blockierte Status der Sonaranlage wird im Monitor 19 dem Operator sichtbar dargestellt. Zusätzlich kann noch eine akustische und/oder optische Warnvorrichtung 23 vorgesehen sein, die ebenfalls von der Steuerungselektronik 22 aktiviert wird und ein akustisches und/oder optisches Warnsignal ausgibt. Alternativ kann die Warnvorrichtung 23 auch direkt von dem Steuersignal am Ausgang des Wasserfühlers 21 aktiviert werden.For maintenance and repair work on the underwater antenna 13 when lying in dry dock overwater ship is the water filling of the envelope body 10 drained, leaving the interior of the envelope body 10 is walkable and working on the underwater antenna 13 can be executed. As long as the envelope body 10 is emptied, the transmission mode of the sonar system must not be activated because the large acoustic energy can not be discharged to the water and damage and destruction of the electroacoustic transducer 15 and / or the power amplifier 17 leads. To protect the underwater antenna 13 is a protection device 24 provided to the operator via the control electronics 22 on the control panel 18 gives information about whether the envelope body 10 is filled with water or not and possibly switching on the transmission mode of the sonar system 25 blocked. The protection device 24 has a inside the body of the envelope 10 arranged water sensor 21 , which is designed so that it falls below a minimum degree of filling of the enveloping body 10 generates a control signal. Preferably, as a water sensor 21 a commercially available infrared sensor with transmitter and receiver used at the output of a signal as long as is removable, as the optical path between transmitter and receiver is not interspersed with water. Alternatively, as a water sensor 21 also a swimming or pressure switch can be used. The water sensor 21 is preferably on top of the carrier 14 the underwater antenna 13 arranged ( 1 ), but may be in the upper part of the foundation 11 above the underwater antenna 13 be attached. The signal output of the water sensor 21 is on the control electronics 22 connected. One from the water sensor 21 generated control signal is control signal of the control electronics 22 supplied to the control signal, a blocking or blocking signal to the control panel 18 Thereby, which either activates the sonar system 25 blocked at least for the mode "send" or the transmit generator 16 is locked and / or the power amplifier 17 be disabled. The blocked status of the sonar system is displayed in the monitor 19 visible to the operator. In addition, an acoustic and / or visual warning device can still be used 23 be provided, which is also from the control electronics 22 is activated and outputs an audible and / or visual warning signal. Alternatively, the warning device 23 also directly from the control signal at the output of the water sensor 21 to be activated.

Nach Abschluss der Reparaturarbeiten und nach Wiederbefüllung des Hüllkörpers 10 ändert sich der Signalausgang des Wasserfühlers 21, und die Sperrmodalitäten von Sonaranlage, Sendegenerator 16 und/oder Leistungsverstärker 17 sind aufgehoben.After completion of the repair work and after refilling the envelope 10 the signal output of the water sensor changes 21 , and the blocking modalities of sonar system, transmitter generator 16 and / or power amplifier 17 are canceled.

Claims

Covering body for receiving an underwater antenna which can be operated at least in transmission mode (US Pat. 13 ) with a replaceable water filling, thereby characterized in that inside the body a water sensor ( 21 ) is arranged, which is formed so that it falls below a minimum filling level generates a convertible into a blocking or warning signal against switching on the transmission mode control signal.

Covering body according to claim 1, characterized in that the minimum degree of filling is set so that at least the underwater antenna ( 13 ) is completely immersed in the water filling.

Covering body according to claim 1 or 2, characterized in that the water sensor ( 21 ) is an infrared sensor.

Covering body according to claim 1 or 2, characterized in that the water sensor ( 21 ) is a float or pressure switch.

Sonar system with an at least in transmission mode operable underwater antenna ( 13 ) and one the underwater antenna ( 13 ) receiving enveloping bodies ( 10 ) with exchangeable water filling, characterized by an antenna protection device ( 24 ), one in the envelope body ( 10 ) arranged water sensors ( 21 ) and a control electronics connected to its signal output ( 22 ), and in that the water sensor ( 21 ) is designed so that it generates a control signal when falling below a minimum filling level of the water filling, and the control electronics ( 22 ) is adapted to the control signal of the water sensor ( 21 ) generates a blocking or blocking signal blocking the transmission mode.

Sonar system according to claim 5, characterized in that the antenna protection device ( 24 ) a warning device ( 23 ), which depends on the control signal of the water sensor ( 21 ) or to the blocking or blocking signal of the control electronics ( 22 ) generates an optical and / or audible warning signal.

Sonar system according to claim 5 or 6, characterized in that the blocking or blocking signal an optical display on a monitor ( 19 ) a control panel ( 18 ) triggers.

Sonar system according to one of claims 5 to 7, characterized in that the minimum filling level is set so that at least the underwater antenna ( 13 ) is completely immersed in the water filling.

Sonar system according to one of claims 5 to 8, characterized in that the water sensor ( 21 ) is an infrared sensor.

Sonar system according to one of claims 5 to 9, characterized in that the water sensor ( 21 ) is a float or pressure switch.