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Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige von Fischschwärmen über Grund
mittels Echolotung in der Schleppnetzüscherei In der Hochseefischerei mit Schleppnetzen,
die von einem Fischdampfer über den Grund gezogen werden, benutzt man zur Feststellung
von Fischschwärmen am Grund registrierende Echolotanlagen. Zu diesem Zweck ist am
Boden des Fischdampfers ein Schallschwinger angeordnet, von dem, senkrecht nach
unten gerichtet, in einem gewissen Sektor Schallimpulse zum Meeresgrund ausgestrahlt
werden und der gleichzeitig als Empfänger für die rückkehrenden Echos dient.
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Durch die Schallimpulse wird nur eine gewisse Fläche des Meeresbodens
senkrecht unter dem Schiff abgetastet, und zwar hängt die Größe der bestrahlten
Fläche von der Winkelöffnung der Richtcharakteristik des Schwingers und von der
Meerestiefe ab. Es wird bei dieser Art von Echolotung als nachteilig empfunden,
daß Flächen des Meeresbodens, die seitlich von der angestrahlten Fläche liegen,
nicht erfaßt werden. Der Führer des Fischdampfers ist aber daran interessiert, zu
erkennen, ob eventuell seitlich der angestrahlten Fläche Fischschwärme vorhanden
sind, die er durch Kursänderung mit dem Schleppnetz erfassen könnte.
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Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, außer einem senkrecht
nach unten strahlenden Schwinger auf dem Fischdampfer zusätzlich einen schräg nach
Backbord und einen schräg nach Steuerbord unten strahlenden Schwinger vorzusehen,
und zwar in Verbindung mit einem zweiten bzw. dritten Echolotgerät.
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Es sind auch schon Einrichtungen bekannt, mit denen man von einem
Fischdampfer aus die seitlich liegenden Gebiete anlotet und ein besonderes Echolotgerät
verwendet, bei dem über das Registrierpapier zwei Schreibgriffel von einer mittleren
Nullage aus, der eine nach rechts, der andere nach links, laufen und auf den beiden
Hälften des Papierstreifens die von der Steuerbordseite bzw. Backbord seite kommenden
Echos niederschreiben.
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Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß dasselbe Lotgerät, mit
dem man bisher nur die Bodenfläche senkrecht unter dem Schiff anlotet, auch benutzt
werden kann, um seitlich liegende Bodenflächen zu erfassen und getrennt auf demselben
Registrierpapier zur Darstellung zu bringen. Wenn man neben dem senkrecht nach unten
strahlenden Schwinger auf dem Fischdampfer noch je einen unter einem gewissen Winkel
schräg nach unten strahlenden Schwinger auf Backbord- und Steuerbordseite anordnet,
so sind die Laufzeiten der Schallimpulse und der rückkehrenden Echos in diesen seitlichen
Sektoren größer als in dem senkrecht nach unten gerichteten Sektor. Wenn man also
sämtliche Schwinger gleichzeitig beim Durchgang des Schreib stiftes durch
die Nullinie
der Tiefenskala zur Aussendung von Schallimpulsen veranlaßt, so kommen die Echos
aus dem Gebiet senkrecht unter dem Schiff zuerst zurück; es tritt dann in der Echoniederschrift
eine Pause ein, und danach treffen die Echos aus den beiden seitlich gerichteten
Sektoren ein. Die Niederschriften des Meeresbodens senkrecht unter dem Schiff und
der Gebiete seitlich davon sowie eventuell darüber befindlicher Fischschwärme erscheinen
also auf dem Registrierstreifen mit einer gewissen Lücke nacheinander.
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Anstatt alle Schwinger gleichzeitig zur Abgabe eines Schallimpulses
beim Durchgang des Schreibstiftes durch die Nullinie zu veranlassen, kann man auch
so vorgehen, daß man durch einen selbsttätigen Umschalter in schneller Folge abwechselnd
den senkrecht nach unten strahlenden Schwinger und danach die beiden seitlich strahlenden
Schwinger gleichzeitig oder abwechselnd einschaltet. Infolge der schnellen Lotfolge,
wie sie bei Echolotgeräten üblich ist, und des verhältnismäßig langsamen Papiervorschubs
erscheinen trotzdem die Bodenanzeigen des Gebietes senkrecht unter dem Schiff und
der seitlich davon liegenden Gebiete als kontinuierliche Registrierungen.
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Man kann also auf demselben Registrierpapier erkennen, ob Fischschwärme
sich in dem Sektor senkrecht unter dem Schiff oder seitlich davon befinden.
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Wenn die schräg nach unten strahlenden beiden Schwinger dieselbe
Neigung gegen die Vertikalrichtung haben, so treffen bei ebenem Meeresboden die
von Backbord- und Steuerbordseite kommenden Echos nach derselben Zeit ein, werden
also an derselben
Stelle des Registrierstreifens niedergeschrieben.
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Es muß deshalb eine Vorrichtung vorgesehen werden, die es ermöglicht,
zu entscheiden, ob am Grunde angezeigte Fischschwärme sich auf der Backbord- oder
Steuerbordseite befinden. Man kann zu diesem Zweck z. B. einen Schalter vorsehen,
der wahlweise den Backbord- oder Steuerbordschwinger auszuschalten gestattet, so
daß neben dem Vertikalschwinger zeitweilig nur der eine oder andere Schwinger wirksam
ist, und man kann dann beobachten, ob die Fischanzeigen noch erscheinen oder nicht.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man bei in schneller Folge abwechselndem
Betrieb der Schwinger eine Vorrichtung vorsieht, durch die die Aussendung eines
Schallimpulses durch den einen seitlichen Schwinger von vornherein um einen gewissen
zeitlichen Betrag gegenüber dem anderen seitlichen Schwinger verzögert wird. Das
bedeutet, daß die Schallaussendung bei diesem Schwinger nicht beim Durchgang des
Schreibstiftes durch die Nullinie, sondern um einen bekannten Zeitbetrag später
erfolgt und infolgedessen die Niederschrift der Echos an einer anderen Stelle auf
dem Registrierpapier erscheint als die Registrierung der Echos des anderen seitlich
strahlenden Schwingers.
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Dieses als Nullinienverschiebung bei Echolotgeräten bezeichnete Verfahren
ist an sich bekannt. Das Verfahren. die Schwinger nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd
zur Abgabe von Schallimpulsen einzuschalten, hat den Vorteil, daß man mit einem
kleineren Generator für die Lieferung elektrischer Energie zum Betrieb der Schwinger
auskommt.
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Die Erfindung betrifft also die Echolotung von Fischschwärmen am
Meeresgrunde auf Fischdampfern, die mit Grundschleppnetzen arbeiten und auf denen
ein registrierendes Echolot angeordnet ist, das eine bestimmte Fläche des Meeresbodens
unter dem Schiff mit einem senkrecht nach unten lotenden Schwinger abtastet und
bei dem außerdem zwei auf Backbord-und Steuerbordseite angeordnete, schräg seitlich
nach unten strahlende Schwinger vorgesehen sind, die den Meeresboden seitlich davon
anloten, und das Wesen der Erfindung besteht darin, daß unter Benutzung desselben
Echolotgerätes die Schwinger gleichzeitig oder in schneller Folge abwechselnd im
Augenblick des Durchganges eines das Registrierpapier überstreichenden Schreibstiftes
durch die Nullinie zur Aussendung von Schallimpulsen veranlaßt werden, so daß die
Niederschriften der von den verschiedenen Bodenflächen kommenden Echos infolge der
Laufzeitunterschiede bzw. infolge einer bei der abwechselnden Aussendung der Schallimpulse
vorgesehenen Nulllinienverschiebung auf demselben Registrierpapierstreifen unter-
bzw. nebeneinander zur Darstellung gebracht werden. Der Vorteil dieser Methode gegenüber
den bisher bekannten Verfahren besteht darin, daß mit ein und demselben registrierenden
Echolotgerät normaler Ausführung sowohl die Bodenfläche senkrecht unter dem Schiff
als auch die seitlich davon liegenden Flächen gleichzeitig und dauernd beobachtet
werden können.
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Um sicherzustellen, daß das Gebiet des Meeresbodens senkrecht unter
dem Schiff und seitlich davon liegende Bodenflächen deutlich getrennt zur Darstellung
kommen, werden gemäß der Erfindung die Richtcharakteristiken der Schwinger und die
Winkel zwischen den Hauptstrahlungsrichtungen so gewählt, daß infolge der verschiedenen
Laufzeiten in den verschiedenen Strahlungsrichtungen auf dem Registrer-
papier eine
deutliche Trennung der Niederschriften der vom Meeresboden senkrecht unter dem Schild
und der von seitlich davon liegenden Flächen zurückkehrenden Echowirkungen eintritt.
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Die Erfindung möge an Hand der Abb. 1 und 2 näher erläutert werden:
In Abb. 1 ist die Meeresoberfläche mit 1, der Meeresgrund mit 2 bezeichnet. Im Punkt
3 befindet sich der Fischdampfer, auf dem am Boden ein in der Hauptstrahlungsrichtung
4 senkrecht nach unten strahlender Schwinger und auf Backbord- und Steuerbordseite
je ein schräg nach unten in den Hauptstrahlungsrichtungen 5 und 6 strahlender Schwinger
angeordnet sind. Der erstgenannte Schwinger strahlt Schallimpulse in einem schraffiert
gezeichneten Sektor 7 mit dem Winkel a ab, während die beiden seitlich strahlenden
Schwinger die Sektoren 8 und 9 mit dem Winkel y bestrahlen, wobei die Hauptstrahlungsrichtung
5 und 6 der schräg nach unten strahlenden Schwinger um den Winkel fl gegenüber der
Strahlungsrichtung 4 des senkrecht nach unten strahlenden Schwingers geneigt ist.
Die Richtcharakteristiken der Schwinger und der Winkel fl sind so bemessen, daß
zwischen den Strahlungssektoren eine deutliche Lücke bleibt, in der kein Schall
ausgesandt wird. Dies ist notwendig, damit auch bei rollendem Schiff eine Überlappung
der aus der Bodenfläche senkrecht unter dem Schiff und den seitlich davon liegenden
Flächen zurückkehrenden Echos nicht eintritt.
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Die Bodenfläche, die von dem senkrecht nach unten strahlenden Schwinger
erfaßt wird, ist, wenn man kreisförmige Schwingerfläche annimmt, eine Kreisfläche
mit dem Radius 10. Von dieser Fläche kehrt als erstes Echo das von einem senkrecht
unter dem Schiff liegenden Punkte 11 kommende Echo zurück und wird als Tiefenlinie
auf dem Registrierpapier angezeigt. Danach kehren mit einer gewissen Verzögerung
als rollendes Echo die von den seitlich von Punkt 11 liegenden Punkten reflektierten
Echos zurück und werden auf dem Registrierpapier in Form von Strichen zur Anzeige
gebracht. Die Länge dieser Striche ist gegeben durch die Laufzeitdifferenz zwischen
den vom Punkt 12 und voln Punkt 11 zurückkehrenden Echos. Wenn das vom Punkt 12
zurückkehrende Echo eingetroffen ist, entsteht in der Anzeige eine Lücke, bis der
Punkt 13 als erster der von den seitlich strahlenden Schwingern erfaßten Punkte
des seitlich liegenden Bodenstückes Echos zurückstrahlt. Auch in diesem seitlichen
Sektor folgen dann weitere Echos, die ebenfalls als Strichmarkierungen auf dem Registrierpapier
erscheinen.
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Wenn man z. B. annimmt, daß eine Tiefe von 200 m vorliegt, der Winkel
a = 200, der Winkel p 300 und der Winkel; 100 beträgt, dann wird senkrecht unter
dem Schiff eine Fläche des Meeresbodens von etwa 70 m Durchmesser und in einem gewissen
Abstand davon auf Backbord- und Steuerbordseite je eine Fläche von etwa 50 m Durchmesser
angelotet. Zwischen dem vom Punkt 12 und dem vom Punkt 13 zurückkehrenden Echo ergibt
sich ein Weglängenunterschied von etwa 18 m. Dieser Weglängenunterschied genügt,
um zwischen der Anzeige des zuletzt aus dem senkrecht nach unten gerichteten Sender
a und des zuerst aus den Seitensektoren ^ zurückkehrenden Echos eine deutliche Lücke
in der Registrierung der Echos eintreten zu lassen, so daß Fischschwärme, die sich
über einer seitlich liegenden
Fläche befinden, in dieser Lücke angezeigt
und erkannt werden können.
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In Abb. 2 ist der Ausschnitt eines Registrierstreifens 14 eines registrierenden
Echolotes dargestellt, der von einer rechts im Bild gedachten Vorratsrolle in der
Pfeilrichtung 15 nach links abgelaufen ist.
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Die horizontalen Linien sind Tiefen- bzw. Echoweglängenmarken. Im
vorliegenden Falle ist der Streifen von 0 bis 200 m Tiefe markiert. Die vertikalen
Linien stellen Zeitmarken dar. Bei einem angenommenen Papiervorschub von 36 cm pro
Stunde beträgt der zeitliche Abstand zweier in 3 cm Abstand voneinander befindlichen
Linien 5 Minuten. Auf vorliegendem Registrierstreifen sind diese Zeitmarkierungen
mit Zeitangaben von 1200 bis 1220 bezeichnet worden.
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Am rechten Rande des Registrierstreifens bewegt sich auf der Linie
16 ein Schreibstift 17, der an einem umlaufenden Band befestigt ist, in der Pfeilrichtung
18 von oben nach unten, und zwar beispielsweise einmal pro Sekunde. Wenn dieser
Schreibstift 17 auf seinem Lauf die Nullinie des Registrierpapiers passiert, werden
Schallimpulse ausgesandt. Die nach der Schallaussendung aus den verschiedenen Richtungen
zurückkehrenden Echos werden an den dem Schallaufweg entsprechenden Stellen aufgezeichnet.
Von den drei in Abb. 2 untereinanderliegenden Registrierungen 19, 20 und 21 sollen
zunächst die beiden oberen diskutiert werden.
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Am linken Rande zum Zeitpunkt 1200 weisen diese beiden Registrierungen
19 und 20 einen glatten, geradlinigen Verlauf auf. Die obere Registrierung 19 ist
entstanden durch die Echowirkungen aus dem senkrecht nach unten gerichteten Sektor
und zeigt an dieser Stelle an, daß die Wassertiefe etwa 125 m beträgt und daß über
dem durch den geradlinigen Strich angezeigten Meeresboden keine Fischschwärme vorhanden
sind. Erst etwa 1203 treten über dieser den Meeresboden anzeigenden Linie Anzeigen
22 auf, die als Fischschwärme gedeutet werden müssen. Die darunterliegende Registrierung
20 ist entstanden durch die Echos der in seitlicher Richtung abgestrahlten Schallimpulse,
die infolge der größeren Schallweglänge entsprechend später eintreffen. Man erkennt,
daß in den seitlich liegenden Flächen zu diesem Zeitpunkt keinerlei Fischanzeigen
auftreten. Erst etwa 1205 erkennt man, daß auch in diesen seitlich liegenden Flächen
über dem Meeresboden Fischschwärme 23 zur Anzeige kommen. Zum Zeitpunkt 1205 befinden
sich also Fischschwärme nicht nur senkrecht unter dem Schiff, sondern auch in einem
der seitlichen Sektoren. Es ist angenommen, daß der Betrieb des Gerätes zunächst
in der Form vorgenommen wird, daß gleichzeitig beim Durchgang des Schreibstiftes
17 durch die Nullinie alle drei Schwinger zur Aussendung von Schallimpulsen veranlaßt
werden.
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Wenn in den seitlich liegenden Sektoren durch die Registrierung 2O
Fischschwärme 23 angezeigt werden, muß der Schiffsführer feststellen, ob sich diese
Schwärme auf der Backbordseite oder auf der Steuerbordseite befinden. Zu diesem
Zweck kann er wahlweise den einen der seitlich strahlenden Schwinger vorübergehend
ausschalten und prüfen, ob dann trotzdem die Fischanzeigen erscheinen oder nicht.
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Wenn er auf diese Weise feststellt, daß die seitlich erscheinenden
Fischschwärme z. B. auf Backbordseite stehen, so wird er, falls die senkrecht unter
dem Schiff erscheinenden Fischanzeigen verschwinden und nur noch, wie etwa zum Zeitpunkt
1207, auf Backbord-
seite Fischschwärme auftreten, sich entschließen, den Kurs nach
Backbord hin zu ändern. Im vorliegenden Falle ist angenommen, daß er dies getan
hat und sich 1210 mit seinem Schiff über diesen ursprünglich seitlich liegenden
Fischschwärmen befindet. Dann treten auch wieder in der Registrierung 19, d. h.
in dem Sektor senkrecht unter dem Schiff, Fischanzeigen 24 auf. Der Schiffsführer
kann also annehmen, daß er bei Beibehaltung des dann erreichten Kurses mit seinem
Netz diese Fischschwärme 24 erfassen kann. Im vorliegenden Beispiel erkennt man,
daß etwa 1214 die in den seitlichen Sektoren erscheinenden Fischanzeigen 23 nachlassen,
während in dem Sektor senkrecht unter dem Schiff noch einige Zeit die Anzeigen vorhanden
sind, um dann etwa 1217 ebenfalls zu verschwinden.
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Die Registrierung 21 soll darstellen, wie man eine getrennte Aufzeichnung
der Bodenflächen auf Backbordseite und Steuerbordseite erzielen kann. Zu diesem
Zweck ist das vorn beschriebene Verfahren vorgesehen, bei dem nicht alle drei Sender
gleichzeitig beim Durchgang des Schreib stiftes 17 durch die Nulllinie zur Aussendung
von Schallimpulsen veranlaßt werden, sondern nur der senkrecht nach unten strahlende
Schwinger und einer der beiden Seitenschwinger, z. B. der nach Backbordseite schräg
unten gerichtete Schwinger. Der nach Steuerbordseite schräg unten strahlende Schwinger
wird erst beim nächsten Umlauf des Schreibstiftes zur Aussendung eines Schallimpulses
veranlaßt, und zwar nicht beim Passieren der Nullinie, sondern zu einem Zeitpunkt,
der später liegt, etwa wenn der Schreib stift 17 die Tiefenlinie 20 des Registrierpapiers
passiert. Die von der auf Steuerbordseite liegenden Fläche des Meeresbodens zurückkehrenden
Echos erscheinen dann, wenn ebener Meeresboden vorliegt, als Registrierung 21 mit
einer Tiefenverschiebung von etwa 20 m gegenüber der Registrierung 20, die in diesem
Falle nur die Registrierungen, die durch den Backbordsender entstehen, darstellt.
In dem Echogramm ist zu erkennen, daß in der Registrierung 21, also in der angestrahlten
Bodenfläche auf Steuerbordseite, bis 1215 keinerlei Fischanzeigen vorhanden sind.
Erst etwa 1220 erkennt man in diesem Sektor Fischanzeigen 25, und diese werden den
Schiffsführer veranlassen, seinen Kurs nach dieser Seite hin zu ändern, um die dort
stehenden Fischschwärme mit dem Netz erfassen zu können.
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Anstatt nur für den Steuerbordsender eine Nulllinienverschiebung
der geschilderten Art vorzunehmen kann man natürlich auch so vorgehen, daß man alle
drei Sender nacheinander einschaltet und auch bei dem nach Backbord strahlenden
Schwinger eine Nullinienverschiebung - und zwar von anderer Größe als beim Steuerbordschwinger
- vorsieht.
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Man hat es damit in der Hand, die Registrierungen für das Gebiet senkrecht
unter dem Schiff und für das Gebiet auf Backbordseite sowie auf Steuerbordseite
in beliebigen Abständen voneinander auf demselben Registrierstreifen untereinander
zur Darstellung zu bringen.
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Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung von drei Schwingern zur
gleichzeitigen Beobachtung des Meeresbodens beschränkt. Mit mehreren scharf gerichteten,
in verschiedenen Richtungen auf jeder Seite schräg seitwärts strahlenden Schwingern
kann man mehrere Bodenflächen auf jeder Schiffsseite untereinander auf demselben
Registrierstreifen eines Echolotgerätes zur Darstellung bringen.