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Echoloteinrichtung zur Aufzeichnung von Querprofilkurven Bei der Vermessung
von Wasserstraßen, Eisenbahntunneln u. dgl. nach den Methoden der Echolottechnik
hat es sich im Lauf der Zeit als zweckmäßig erwiesen, Längsprofilkurven in Richtung
des Schreibstreifens und Querprofilkurven, d. h. Kurven, die Auskunft geben über
das Profil in Richtung quer zur Fahrtrichtung des Meßfahrzeuges, quer zur Längsrichtung
des Schreibstreifens aufzuzeichnen.
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Während der Schreibstreifen im ersteren Fall kontinuierlich mit langsamer
Geschwindigkeit weitertransportiert wird, ist bei der Querprofflaufzeichnung ein
schrittweiser Papiervorschub erforderlich, da das Papier in Ruhe sein muß, solange
sich der Schlitten mit der Schreibvorrichtung quer über das Papier bewegt. Wenn
diese Bewegung zu Ende ist, fährt der Schlitten möglichst schnell in die Ausgangsposition
zurück. Anschließend wird das Papier ein Stück weitertransportiert, so daß ein neues
Querprofil aufgezeichnet werden kann.
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Es ist erwünscht, diesen schrittweisen Papiervorschub durch einen
kontinuierlichen Papiervorschub zu ersetzen, weil sich dadurch bauliche Vorteile
ergeben und Totzeiten vermieden werden. Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt,
den Schreibstreifen ständig mit gleichbleibender Geschwindigkeit in Längsrichtung
zu bewegen und die Führung des Schreihgriffelträgers unter einem Winkel zur Querrichtung
des Schreib streifens anzuordnen. Bei richtiger Wahl dieses Winkels, nämlich dann,
wenn der Tangens dieses Winkels gleich dem Verhältnis der Streifengeschwindigkeit
zu der Geschwindigkeit der Querverschiebung des Schreibgriffelträgers ist, steht
die Richtung der Relativbewegung des Schreibgriffelträgers zur Richtung des Längsstreifens
senkrecht.
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Ein Querprofil von konstanter Tiefe ist dann auf dem Papier eine gerade
Linie, die senkrecht auf der Papierkante steht.
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Eine schräge Führung des Schreibgriffelträgers bereitet jedoch gewisse
Schwierigkeiten baulicher Art, insbesondere dann, wenn der Winkel dieser Schrägführung
veränderbar sein soll, was dann notwendig ist, wenn man sich die Möglichkeit vorbehalten
will, den Papiervorschub zu ändern, ohne gleichzeitig die Geschwindigkeit des Schreibgriffelträgers
zu ändern.
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Die Erfindung zeigt einen Weg, bei kontinuierlichem Papiervorschub
die Schrägführung des Schreibgriffelträgers zu vermeiden und trotzdem Querprofilkurven
zu erhalten, die exakt senkrecht zur Papierkante stehen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Echoloteinrichtung zur Aufzeichnung
von Querprofilkurven, bei welcher der Schreibgnffelträger quer über einen kon-
tinuierlich
vorgeschobenen Schreibstreifen geführt wird und der Schreibgriffel gleichzeitig
im schnellen Zyklus in Längsrichtung des Streifens bewegt oder quasibewegt wird
und während eines derartigen Zyklus der Echolotsender wenigstens einmal ausgelöst
wird und bei welcher eine Einrichtung zur Kompensation der durch die kontinuierliche
Fortbewegung des Schreibstreifens hervorgerufenen Verzerrung der Querprofillinien
vorgesehen ist. Eine derartige Echoloteirrrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Querbewegung des Schreibgriffelträgers in an sich bekannter Weise senkrecht
zum Streifen erfolgt und daß die Phase der Auslösung des Senders innerhalb des Schreibzyklus
mit der Querbewegung des Schreibgriffelträgers zwangläufig derart verschoben wird,
daß der längs der Bahn des Schreibgriflels gemessene Phasenunterschied zwischen
der Auslösung des Senders zu Beginn und am Ende einer Querprofilkurve gleich dem
inzwischen zurückgelegten Vorschub des Streifens ist. Wenn sich also beispielsweise
der Schreibstreifen von oben nach unten und der Schreibgriffelträger von links nach
rechts bewegt, so muß die Auslösung des Senders mit zunehmender Wanderung des Schreibgriffelträgers
nach rechts fortlaufend verzögert werden. Die Registrierung läuft dann sozusagen
mit dem Schreibstreifen mit, so daß die relative Lage zwischen Registrierung und
Schreibstreifen die gleiche ist, als wenn der Schreibstreifen stillstehen und die
Senderauslösung stets zum gleichen Zeitpunkt innerhalb eines Schreibzyklus erfolgen
würde.
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Wenn vorstehend davon die Rede ist, daß der Schreibgriffel während
der Querbewegung des Schreibgriffelträgers in Längsrichtung des Schreibstreifens
quasibewegtwird, so ist damit ein Schreibgriffel gemeint, der nicht aus einer einzelnen
umlaufenden Schreibfeder, sondern aus einem Kamm von Federn besteht,
die
der Reihe nach durch einen umlaufenden Schalter mit dem Verstärkerausgang verbunden
werden.
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Von den hundert oder mehr Federn eines solchen Kammes ist also in
jedem Augenblick immer nur eine einzige aufzeichnungsbereit, und diese Bereitschaft
wandert mit der gleichen Geschwindigkeit an dem Kamm entlang, wie sie eine auf einem
umlaufenden Band angeordnete einzelne Schreibfeder benötigen würde.
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Ausführungsbeispiele der beschriebenen Einrichtung werden an Hand
der Fig. 1 und 2 näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 als Schreiborgan eine
einzelne Feder auf einem umlaufenden Band, während in F i g. 2 der Kamm mit einer
Vielzahl von feststehenden Federn zur Registrierung dient.
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In Fig. 1 wird der Schreibstreifenl durch eine Zahntrommel 2 in Pfeilrichtung
angetrieben. Als Antrieb dient ein Motor 3, der über eine Schnecke 4 und ein Schneckenrad
5 auf das Getriebe 6 arbeitet.
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Vor der Papierebene ist ein Schlitten 8 angeordnet, der aus einem
Rahmen mit den Längsstäben9 und 10 und den Querstäben 11 und 12 besteht. Dieser
Rahmen ist oben mittels der Führungsmuttern 13 und 14 in einer Gewindespindel 15
und unten mittels der Gabeln 16 und 17 in einer gerätefesten Stange 18 geführt.
Dieser Rahmen enthält links oben und links unten Lager für die Scheiben 19 und 20,
auf denen das endlose Band 21 umläuft. Die obere Scheibe 19 wird mittels einer längsgenuteten
Welle 22 von einem Motor 23 angetrieben, so daß das endlose Band 21 in Richtung
des Pfeiles 24 ununterbrochen umläuft.
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Die Gewindespindel 15, welche den Schlitten 8 über das Papier hin-
und zurückbewegt, wird während der Registrierung über das Kegelräderpaar 25, 26
von dem Motor 3 angetrieben. Die Registrierung erfolgt nur während des Hinlaufs,
der von links nach rechts angenommen ist. Der Rücklauf erfolgt schneller als der
Hinlauf, und zwar wird dazu der schneller laufende Bandantriebsmotor 23 benutzt,
indem das auf der Spindel 15 verschiebbar angeordnete Kegelrad 26 durch eine nicht
gezeichnete, von Endkontakten des Schlittens 8 gesteuerte Vorrichtung nach links
verschoben wird, so daß die Rückseite des Kegelrades 26 mit dem auf der Welle 22
fest angeordneten Tellerrad 27 in Berührung kommt, wobei die Räder 26 und 27 ein
Reibradgetriebe bilden, durch welches die Spindel 15 nunmehr in umgekehrter Richtung
und mit größerer Geschwindigkeit gedreht wird und den Schlitten 8 in die Anfangsstellung
am linken Papierrand zurückbefördert. Am unteren Rand der Zeichnung ist ein Meßschiff28
angedeutet, an dem schwimmende Ausleger 29 und 30 angebracht sind, welche das auszumessende
Querprofil überdecken und in gleichmäßigen Abständen verteilte Ultraschallschwingerpaare
tragen, von denen die beiden äußersten mit 31 und 32 bezeichnet sind. Jedes dieser
Paare besteht aus einem Sendeschwinger und einem Empfangsschwinger. Die Sendeschwinger
sind über ein vieladriges Kabel mit der Kontaktleiste 33 und die Empfangsschwinger
über ein ebensolches Kabel mit der Kontaktleiste 34 verbunden. Auf diesen Kontaktleisten
schleifen Kontaktfedern 35 und 36, die unten an dem Schlitten 8 befestigt sind.
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Die Arbeitsweise des Gerätes ist nun folgende: Der Schreibstreifen
1 und das endlose Band 21 werden kontinuierlich und fortlaufend von ihren Motoren
3 und 23 angetrieben. Gleichzeitig bewegt sich
der Schlitten 8 mit dem endlosen Band
von links nach rechts. Die Ebene des endlosen Bandes 21 steht dabei senkrecht auf
dem Registrierpapier. Das umlaufende endlose Band 21 trägt ein kleines Eisenstück
37 und, diesem gegenüber versetzt, einen Schreibgriffel 38. Während des Bandumlaufs
passiert das Eisenstück 37 eine Eisenkernspule 39 und löst in dieser einen Impuls
aus, welcher den Sender 40 steuert. Dieser löst über die Kontaktfeder 35 und einen
Kontakt der Kontaktleiste 33 den Sender eines bestimmten Schwingerpaares aus, der
einen Ultraschallimpuls gegen den Boden des zu vermessenden Gewässers aussendet.
Das zurückkehrende Echo erregt den Empfänger dieses bestimmten Schwingerpaares und
gelangt über die Kontaktleiste 34 und die Kontaktfeder 36 an den Verstärker 41 und
von dort auf das endlose Band 21 und den Schreibgriffel 38, welche das Echosignal
an der der gemessenen Tiefe zugeordneten Stelle des Papiers aufzeichnet.
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Während der Querbewegung des Schlittens 8 wird nun die Senderauslösung
in ihrer Phasenlage kontinuierlich verschoben. Die Eisenkernspule 39 ist zu diesem
Zweck nicht ortsfest angebracht, sondern an dem Arm 42 eines kleinen Schlittens
43, der vier Ösen hat, mit denen er auf den Längsstangen 9 und 10 des Schlittens
auf- und abgleiten kann. Diese Gleitbewegung wird durch einen schräggespannten Stahldraht
46 gesteuert, der durch eine Öse 47 am Schlitten hindurchgeht und in Halter 44 und
45 eingehängt ist, wobei er durch eine Feder 48 straffgehalten wird. Der Winkel,
den der Stahldraht 46 zur Horizontalen einnimmt, ist natürlich nicht beliebig, sondern
derart, daß die Eisenkernspule während einer Überquerung des Papierstreifens um
ein ebenso großes Stück in vertikaler Richtung verschoben wird, wie das kontinuierlich
bewegte Registrierpapier während dieser Zeit weitertransportiert wird. Ändert man
die Papiergeschwindigkeit relativ zur Quergeschwindigkeit des Schlittens 8, was
durch Verstellung des Schalthebels 7 am Getriebe 6 möglich ist, so muß auch die
Schrägstellung des Leitdrahtes 46 geändert werden. Zu diesem Zweck ist in der Figur
ein weiterer Halter 49 angedeutet, in den der Draht eingehängt wird, wenn der Papiervorschub
größer gemacht wird. In der gezeichneten Stellung des Schlittens 8 befindet sich
der Schreibgriffel 38 im Augenblick des Nullschalles, d. h. zu dem Zeitpunkt, in
dem das Eisenstück 37 die Eisenkeruspule 39 passiert, noch nicht in Berührung mit
dem Papier. Dagegen ist dies am linken Papierrand infolge der dort höheren Position
der Eisenkernspule 39 der Fall. Dort werden daher kurze Nullmarken 50, 50', 50"
und 50"' aufgezeichnet, wobei jede Nullinienmarke zu einer bestimmten Querprofilkurve
gehört. Die Zuordnung wird erleichtert, wenn man jede fünfte Registrierung in an
sich bekannter Weise stärker oder mit längeren Strichen aufzeichnet. So ist ohne
weiteres erkennbar, daß die drittunterste Kurve zu der Nullmarke 50"' gehört. Verschiebt
man den Leitdraht 46 parallel nach oben, so werden die Nullmarken länger und können
sich über die ganze Breite des Papiers erstrecken, was jedoch aus Gründen der tÇbersichtlichkeit
nicht zweckmäßig ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der beschriebenen Einrichtung wird
an Hand der F i g. 2 näher erläutert, die sich von F i g. 1 in erster Linie dadurch
unterscheidet, daß als Schreiborgan ein Federkamm dient. Teile, welche in Fig. 1
und 2 die gleiche
Funktion haben, sind mit den gleichen Bezugsziffern
bezeichnet. So bedeutet 1 wiederum den Schreibstreifen, 2 die Antriebswalze für
das Papier, 3 den Antriebsmotor, 6 das verstellbare Getriebe zwischen Motor und
Antriebswalze, 33 die Kontaktleiste, welche zu den Sendeschwingern und 34 die Kontaktleiste,
welche zu den Empfangsschwingern führt, 35 und 36, die auf diesen Kontaktleisten
schleifenden Konaktfedern, 40 den an die Kontaktfeder 36 angeschlossenen Sender,
41 den mit dem Kontakt 35 verbundenen Empfangs verstärker, 39 die Eisenkernspule
zum Auslösen des Senders und 37 das an dieser Spule periodisch vorbeibewegte Eisenstück.
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Der Federkamm 50 wird von zwei Seilen 51 und 52 getragen, welche
über Umlenkrollen 53 bis 56 mit ihren beiden Enden an zwei Trommeln 57 und 58 befestigt
sind. Die Trommel 57 ist eine Federtrommel, ähnlich derjenigen, wie sie bei Schreibmaschinen
zum Transport des Wagens benutzt werden. Diese Trommel ist bestrebt, die Seile in
Richtung des Pfeiles 59 aufzurollen. Die Trommel 58, die keine Feder hat, wird über
die Kegelräder 60, 61 und die magnetische Kupplung 62 von dem Motor 3 in Richtung
des Pfeiles 63 angetrieben, wobei der Federkamm 50 in Richtung des Pfeiles 64 über
das Papier hinwegwandert und dabei eine Querprofilkurve aufzeichnet. Ist dieser
Kamm 50 am rechten Ende angekommen, so öffnet er den Endkontakt ke 2, so daß das
Relais R abfällt und die Relaiskontakte r 1 und r2, die in der Zeichnung in derjenigen
Stellung dargestellt sind, die sie bei angezogenem Relais innehaben, geöffnet bzw.
umgelegt werden. Durch das Umlegen des Kontaktes r2 wird die über Schleifringe angeschlossene
magnetische Kupplung 62 von der erregenden Stromquelle 65 abgetrennt, so daß der
Motor 3 von der Trommel 58 entkuppelt ist. Die Federtrommel 57 kann nun den Kamm
50 so schnell nach links zurückziehen, wobei dieser Vorgang dadurch gedämpft wird,
daß der Kontakt r2 die Wicklung der magnetischen Kupplung 62 kurzschließt, so daß
sie als Strombremse wirkt. In der linken Endstellung betätigt der Kamm 50 den Kontakt
kel, so daß das Relais R anspricht, das sich anschließend über den Kontakt rl und
den Endkontakt ke2 selbst hält. Dabei wird auch der Kontakt r2 wieder in die gezeichnete
Stellung umgelegt, so daß die magnetische Kupplung 62 wieder anspricht und eine
neue Aufzeichnungsperiode beginnt.
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Die Federn 66 des Kammes 50 sind über eine vieladrige Leistung 67
mit den feststehenden Kontakten 68 eines Verteilers verbunden, welche durch einen
schnellaufenden, von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Kontaktarm 69,
der mit dem Ausgang des Empfangsverstärkers 41 verbunden ist, pro Lotperiode einmal
in schneller Folge abgetastet werden.
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Phasenstarr mit dem Kontaktarm 69 läuft auch ein Eisen stück 37 um,
welches in einer Eisenkernspule 39 einen Impuls induziert, der den Sender 40 auslöst.
Die Eisenkeruspule 39 ist auf einem verdrehbaren Ring 70 befestigt, der mit der
Querbewegung des Kammes 50 verdreht wird, so daß sich die Phasenlage der Senderauslösung
während eines Querprofils ändert. Die Verdrehung des mit einer Außenverzahnung versehenen
Ringes 70 erfolgt über die Zahnräder 71 und 72 und das dazwischenliegende, verstellbare
Getriebe 73 von der Trommel 57 aus, die ebenfalls einen verzahnten Außenrand besitzt.
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Wird die Papiergeschwindigkeit mit dem Schalt-
hebel 7 am Getriebe
6 geändert, so muß auch eine entsprechende Verstellung des Schalthebels 74 am Getriebe
73 vorgenommen werden, damit die längs des Kammes 50 gemessene Phasenänderung der
Senderauslösung wieder gleich dem Papiervorschub während einer Überquerung des Papiers
wird.
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Die Phase der Senderauslösung während der Aufzeichnung des Querprofils
kann statt mit mechanischen auch mit elektrischen Mitteln geändert werden, indem
man die Eisenkernspule39 ortsfest anordnet und den in ihr erzeugten Impuls z. B.
auf eine Verzögerungsleitung gibt, die mit Anzapfungen versehen ist, welche während
der Querbewegung des Schreibgriffelträgers von einem auf diesem angebrachten Kontakt
abgegriffen werden, der seinerseits mit dem Eingang des Senders verbunden ist, so
daß die Senderauslösung eine von der Querbewegung abhängige Verzögerung erfährt.
Als Verzögerungsmittel könnte auch ein monostabiler Multivibrator dienen, dessen
Zeichenlänge durch Verdrehen eines die Zeitkonstante des Multivibrators bestimmenden
Widerstandes verändert wird, wobei diese Veränderung wiederum von der Querbewegung
des Schreibgriffelträgers gesteuert werden müßte, was ebenfalls durch einen Schiebekontakt
auf dem Schreibgriffelträger möglich ist.
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Natürlich ist die Erfindung auch nicht daran gebunden, daß die Querprofflaufzeichnung
mit einer Vielzahl von Senderempfängern erfolgt, die von dem Schreibgriffelträger
abgetastet und so der Reihe nach wirksam gemacht werden; denn selbstverständlich
kann man eine Querprofilkurve auch mit einem einzigen Schwingerpaar aufzeichnen,
welches über das auszumessende Profil hinweggefahren wird, wobei allerdings dafür
zu sorgen ist, daß die Bewegung des Schreibgriffelträgers und diejenige des Schwingerpaares
miteinander synchronisiert sind. Auch andere Einzelheiten der beiden Ausführungsbeispiele,
wie beispielsweise die Auslösung des Senders durch einen Induktionsstoß, sind nicht
erfindungswesentlich; der Sender kann vielmehr auch durch eine Kontaktbetätigung
ausgelöst werden.