DE1616215C - Echolotgerat zum Loten von einem Schleppnetz aus - Google Patents

Description

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Die Erfindung geht von einem Echolotgerät zum sowie die Stromquelle B₃, die die Energie für den Loten von einem mit dem Schiff durch ein Kabel auszusendenden Schallwellenzug zu liefern hat. Für elektrisch verbundenem Schleppnetz aus, mit einer den Empfang ist der Verstärker 6 c und die Anzeige-Anzeigevorrichtung an Bord des schleppenden Schif- vorrichtung 7 c an Bord vorgesehen. Dagegen ist der fes, bei dem ein Magnetostriktionsschwinger am Netz 5 ganze Sendeschwingkreis am Netz anzuordnen. In durch einen Kondensator zu einem Schwingkreis er- dem aus Magnetostriktionsschwinger 3 c und Kongänzt ist und im Takte des Ausgangsimpulses eines satorC₃ bestehenden·Sendeschwingkreis am Netz ist Taktgebers für die Aussendung eines kurzen Schall- aber die Anoden-Kathodenstrecke eines Thyristors T₃ wellenzuges impulserregt wird. in Serie mit dem über das einadrige, abgeschirmte

• Hierbei ergibt sich das Problem, die erforderliche io Kabel 26 aufzuladenen Stoßkondensator und zwar Sendeleistung am Netz zur Verfügung zu stellen. bezüglich dessen Anfangsladungspolarität in Durch-Wird z.B. ein für die Horizoritallotung erwünschter laßrichtung einzufügen. Ebenfalls über die Ader des Sendeimpuls von 2 kW über das z.B. 2 km lange einadrigen Kabels 26 ist der Ausgangsimpuls des Kabel zum Netz gesandt, so stehen am Netz nur Taktgebers Ic von Bord an die Steuerelektrode des ' 0,2 kW zur Verfügung; die restlichen 1,8 kW sind 15 Thyristors T₃ am Netz als Öffnungsimpuls zu führen. Verluste auf dem Übertragungsweg. Der Erfindung liegt Zur Trennung der drei über die einzige Ader des deshalb die Aufgabe zugrunde, vom Netz aus leistungs- Kabels zu führenden Spannungen bzw. Ströme des stark zu loten, ohne den Aufwand zu vergrößern. erfindungsgemäß geteilten Echolotgeräts ist eine

Die Lösung ist gekennzeichnet durch ' die Ein- Weiche 27 an Bord und eine Weiche 28 am Netz fügung eines vom Ausgangsimpuls des Taktgebers zu so vorgesehen. Hierbei erfolgt die Trennung von Ladebetätigenden Schalters in den Schwinkreis am Netz strom und Auslöseimpulsstrom vermittels deren und die Verwendung des Schwingkreises am Netz als unterschiedlichen Frequenzen (Gleichstrom ent- / an sich bekannter Stoßschwingkreis, wobei aber die spricht einer Frequenz Null) und die Trennung von Stromquelle für die Kondensatoraufladung sowie der Auslöseimpuls und Echoimpuls vermittels deren Taktgeber für die Kondensatorentladung an Bord an- 35 unterschiedlichen Amplituden, zuordnen sind und die Ladung von Bord aus über Als Vorteil der erfindungsgemäßen Aufteilung der

ein einadriges Kabel dem Kondensator am Netz zu- Baugruppen eines Echolotgeräts wird in einer größezuführen ist, sowie die Zuführung des die Stoßent- ren Entfernung vom Schiff ein extrem kurzer Sendeladurig auslösenden Schaltimpulses nach der Auf- impuls ausgesandt, der nur ein Maximum besitzt und ladung ebenfalls von Bord über dieselbe Ader des 30 sehr leistungsstark ist. Statt, wie bereits gesagt, in Kabels und schließlich die Zuführung der Echos 2 km Entfernung von 2 kW, an Bord nur 0,2 kW in vom Netz ebenfalls über dieselbe Ader des Kabels der Entfernung zur Wirkung zu bringen, stehen die ,

zur Anzeigevorrichtung an Bord. 2 kW durch die Erfindung in der Entfernung zur Ver-

Durch diese erfindungsgemäße Aufteilung einer fügung, und zwar in Form eines scharfen, eindeutigen Echolotanlage steht am Netz die volle Senderleistung 35 Impulses, so daß die allein schon durch die größere zur Verfügung. Da ferner das Verbindungskabel zwi- Nähe des Sendewandlers zum Objekt verbesserte sehen Schiff und Netz allein schon wegen seiner Auflösung auch von der Impulsform her weiter verLänge einen wesentlichen Anteil an dem Aufwand bessert wird. Bei der in Fig. 1 dargestellten vertikader Gesamtanlage hat, stellt die durch die Erfindung len Lotung äußert sie sich in einer scharfkantigen ermöglichte einadrige Ausführung, deren Querschnitt 40 Aufzeichnung der Wasseroberfläche 21, wodurch gegenüber der gebräuchlichen Ausführung noch re- der Abstand des Netzes zur Wasseroberfläche 21 duziert werden kann, sogar noch eine erhebliche exakter abgelesen werden kann, im Gegensatz zu Einsparung dar. Darüber hinaus resultieren trotz des einem sich mehr oder weniger allmählich schwärzen- r verringerten Aufwands ein gesteigertes Auflösungs- den Anfang der Wasseroberflächen-Echo-Aufzeich- V vermögen und eine größere Reichweite. 45 nung. Bei einer solchen verschwommenen Kante ist j

Die Erfindung wird an Hand der beiden Zeich- nicht ersichtlich, wo abzulesen ist. Für die Horizon-

nungen näher beschrieben; es zeigt tallotung vom Netz aus — die gezeichnete Sonde 23

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch Schiff braucht nur um 90° gekippt zu werden — ist eine

und Netz zusammen mit einer Prinzipschaltung, . erhebliche Reichweite zu erzielen (2 kW!), die aber

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild mit einem 50 auch wirklich voll ausgenutzt werden kann. Das

magnetostriktiven Schwinger, Auflösungsvermögen ist nämlich so gut, daß auch

- Fig. 3 die am Netz liegenden Teile mit einem entfernte Objekte noch unterscheidbar, d.h. mit

piezoelektrischen Schwinger. typischen Details aufgezeichnet werden können.

In der einen vertikalen Schnitt durch die Wasser- Hinzu kommt noch die vereinfachte Bauweise, die,

Oberfläche 21, Schiff 22 und Echolotsonde 23 am 55 wie bereits beschrieben, einmal in der Möglichkeit Netz24 zeigenden Fig. 1 wird das Netz mittels des der Verwendung eines einadrigen Kabels liegt, an Seiteis 25 durch ein Schiff geschleppt, und das Echo- dessen Querschnitt auch noch gespart werden kann; lotgerät ist erfindungsgemäß unter Verwendung eines zum anderen wird kein wasserdichtes Sondengehäuse Thyristors T₃ auf Schiff 22 und Sonde 23 aufgeteilt, 23 benötigt, weil alle dort angeordneten Teile in demzufolge die beiden Echolotteile durch ein ein- 60 Gießharz wasserdicht eingebettet werden können, adriges, abgeschirmtes Kabel 26 über eine große Ent- Wegen des rauhen Betriebs beim Aussetzen und Einfernung, z. B. 2 km, miteinander verbunden werden holen des schweren Netzes ist es vorteilhaft, daß können und trotzdem von der Sonde aus leistungs- diese Ausführung nicht leck schlagen kann. Dies ist stark (z. B. 2 kW) mit besonders hoher Auflösung um so schwerwiegender, weil ein Leck erst bemerkt ν ' und eindeutig gelotet werden kann. 65 würde, wenn das Sondengehäuse vollgelaufen und

Von den einzelnen für eine Echolotung erforder- die Sonde verdorben ist. Da eine Reparatur an Bord lichen Baugruppen sind auf dem Schiff anzuordnen: nicht möglich ist, würde das ganze Echolot für den Taktgeber ic, gegebenenfalls mit Leistungsstufe 2c, Rest der Fangfahrt ausfallen, was einen ganz erheb-

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lichen wirtschaftlichen Schaden nach sich ziehen Der Batteriestrom fließt also über das Kabel 4 b

würde. in einer Zeit, in der es nicht durch andere Ströme

Der in der Fig. 1 am Netz zu verwendende Thy- belastet ist. Am Kabelende beim Schwinger 3b fließt ristorTj kann von mannigfaltigem Typ sein. Bei- der Batteriestrom infolge der aus dem Koppelkonspielsweise gibt es Thyristoren, die sich nicht nur 5 densator C₂ und der Drossel Dr gebildeten Frequenzdurch einen positiven Impuls am Steuergitter zünden weiche über die Drossel, wird in dem Trafo Tr auf lassen, sondern auch durch einen negativen Impuls eine höhere Spannung (etwa 800 V)-transformiert an einem zweiten Steuergitter wieder zu löschen - und in der Diode D₁ gleichgerichtet. Auf diese höhere sind (z. B. Silizium-Tetrode BRY 20 von Siemens). Spannung wird der Schwingkreiskondensator C₃ auf-Ferner sind bezüglich ihrer Rekombinationszeit aus- io geladen. Diese Spannung deckt sich mit der Zenergewählte Typen oder auch Doppelwegthyristoren spannung des Thyristors T₂ und/oder einer als Zener-(Diac, Triac), wie auch eine in Fig. 2 erläuterte diode gewählten Diode D₂, wodurch überschüssige Kombination eines Thyristors T₂ mit einer antiparal- Ladung abgeleitet und der Sendeimpuls unabhängig lelen Diode D₃, vorteilhaft verwendbar. von Länge und Zustand des Kabels wird.

In F i g. 2 ist ein detaillierteres Ausführungsbei- 15 Die Diode D₂ ist mit ihrer Anoden-Kathodenspiel der Erfindung gezeigt. Als Anzeigevorrichtung strecke antiparaflel zur Anoden-Kathodenstrecke des Ta ist ein Schreiber gezeichnet. 8 ist ein mehrschich- Thyristors T₂ angeordnet, so daß also Dioden-Anode tiges Funkendurchschlagpapier, bei dem nach Fort- mit Thyristor-Kathode und Dioden-Kathode mit brennen einer undurchsichtigen Deckschicht eine Thyristor-Anode elektrisch verbunden sind. Diese schwarze Mittelschicht als Aufzeichnung erscheint, so Kombination von Thyristor und antiparalleler Diode Es wird von links nach rechts nach jeder Lotperiode schließt Schwinger 3 b und Kondensator C₃ zu einem um eine Aufzeichnungsbreite über den leitenden Schwingkreis, so daß bezüglich der Polarität der An-Schreibtisch 9 geführt. Von dem Motor 10 mit kon- fangsladung des Schwingkreiskondensators C₃ der stanter Drehzahl angetrieben, trägt der nicht leitende Thyristor T₂ in Durchlaßrichtung und die Diode D₂ Riemen 11 den Schreibgriffel 12 quer über das Re- 35 in Sperrichtung liegen. Die Aussendung des leistungsgistrierpapier 8. 13 ist eine Stromschiene für den starken Schallwellenzuges durch den Ausgangsimpuls SclSreibgriffel, so daß er während der Lotperiode mit des Impulsgenerators 2 b kommt nun dadurch zudem Empfangsverstärker 6 b elektrisch leitend ver- stände, daß zunächst der hochfrequente Impuls des bunden ist. ' Impulsgenrators 26 seinen Weg über das Kabel 4 ft

Synchronisiert mit dem Riemen 11 ist der Takt- 30 (Kabel26 in Fig. 1) nimmt und zur Zündung des geber 1 b, der in einer mechanischen Version gezeich- Thyristors T₁ verwendet wird. Hierzu nimmt er seinet ist. 14 ist ein Schaltnocken, der gleiche Drehzahl nen Weg über den Koppelkondensator C₂ — die mit dem Riemen hat und den Kontakt 15 dann Drossel Dr besitzt für seine Frequenz demgegenüber schließt, wenn der Griffel 12 am oberen Rand des einen wesentlich höheren Widerstand — und wird Papiers 8 bei der Nullmarke 16 steht. Diese Null- 35 zum überwiegenden Teil durch die Diode D₃ gleichmarke wird mittels des Schreibgriffels dadurch ge- gerichtet auf die Steuerelektrode des Thyristors T₂ schrieben, daß beim Schließen des Kontakts 15 aus als Öffnungsimpuls geleitet. Dadurch entlädt sich der der Batterie B₃ ein positiver Impuls an den Impuls- Schwingkreiskondensator C₃ oszillierend über den generator 2 b gelangt, dessen Sperrung aufhebt und magnetostriktiven Schwinger 3 b, der seinerseits einen ihn zur Aussendung eines Impulses veranlaßt, der 40 kräftigen, kurzen und eindeutigen Ultraschallimpuls durch die mit einem hochohmigen Eingang versehene bester Auflösung aussendet, gleichgültig wie lang das Begrenzerstufe 17 mit einem sehr kleinen Bruchteil Kabel 4 b und wie groß der Verlust in ihm ist. Die an den hochohmigen Eingang des Empfangsverstär- Kabeleigenschaften sind durch die Erfindung elikersöft gelangt und dann als Nullmarke geschrie- miniert.
ben wird. 45 Während der Schwingung hält die Diode D₂ den

Der weitaus überwiegende Anteil des Ausgangs- beim Durchschwingen des Schwingkreises auftretenimpulses des Impulsgenerators 2 b geht aber über das den inversen Strom vom Thyristor T₂ fern. Dadurch Kabel 4 b in die mehr oder weniger entfernten Teile kann der teure Thyristor von kleinerer Größe gebei dem Schwinger 3 b des Echolotgeräts, wobei die wählt werden, wodurch sich trotz der zusätzlichen wegen der geringen Amplitude der Echosignale (mV) 50 Diode D₂ eine erhebliche Verbilligung ergibt. Gegenbenötigte Abschirmung als Rückleitung (Erde) dient. über einer nicht gezeichneten Ausführung mit zwei

Der Ausgangsimpuls des Impulsgenerators 2 b ist antiparallelen Thyristoren ergibt sich auch eine einein kurzer hochfrequenter (10 bis 30 kHz) Wellen- fächere Steuermöglichkeit, weil nur eine Elektrode zug (etwa 5 Schwingungen), wodurch er die Fre- mit der Steuerspannung zu beaufschlagen ist.
quenzweiche 18 passieren und in das Kabel Ab ge- 55 Das auch aus großer Entfernung der Lotobjekte langen kann: Die Frequenzweiche 18 sperrt aber die wegen des guten Auflösungsvermögens des erfin-Ausgangsspannung der Batterie B₂ (220 V und 50Hz, dungsgemäßen Echolotgeräts detailliert zurückkom-Bordnetz). Der Batteriestrom kann dann nur auf das mende Schallecho erregt umgekehrt den Schwinger Kabel 4 ft gelangen, nicht aber zum Empfangsver- 36, und seine elektrischen Schallechosignale gelanstärker6ft. Darüber hinaus liegt die Batteriespan- 60 gen über den Koppelkondensator C₂, dieselbe Ader nung nur in jener Zeit am Kabel, in der sich der des Kabels 4 b, Frequenzweiche 18, Amplituden-Schreibgriffel 12 auf der Rückseite des Schreib- weiche 17—^ ein Begrenzer mit antiparallelen Diotisches 9 befindet, in der also keine Aufzeichnung er- den, der das Echosignal nicht beeinträchtigt, weil folgen kann. In. dieser »Totzeit« wird der für die dessen nur einige mV große Amplitude die Ansprech-Batterie B„ maßgebliche Kontakt 19 durch den syn- 65 schwelle von etwa 0,8 V der Begrenzerdioden nicht chron mit'dem Band 11 und mit derselben Drehzahl zu überschreiten vermag — Empfangsverstärker 6 b des Bandes angetriebene Schaltnocken 20 ge- an die Anzeigevorrichtung 7 b.
schlossen. In weiterer Ausführung sind in der Fig. 2 an

jedem Ende des einadrigen, langen Kabels 4 b, je drei Stromzweige ausgebildet. .......

An idem einen vom Beobachter entfernten Kabelende sind in dem ersten Stromzweig die Drossel Dr, der Trafo Tr, die Diode D₁, ein Ladewiderstand R₂ und der aufzuladende Kondensator C₃, in dem zweiten Stromzweig der Koppelkondensator C₂ und der magnetostrictive Schwinger 3 b, in dem dritten Stromzweig derselbe Koppelkondensator C₂, die Diode D₃ und ein Widerstand R₃' angeordnet, wobei ferner Ladekondensator C₃ und magnetostriktiver Schwinger 3 6 mittels der Kathoden-Anodenstrecke des Thyristors Γ, mit der antiparallelen Diode D₂ zu dem Schwingkreis geschlossen sind und die Steuerelektrode des Thyristors T₂ an den dritten Stromzweig zwischen Diode D₃ und Widerstand R₃ geführt ist. Dies ergibt eine Ausbildung des entfernten Kabelendes mit einer kompakten Baugruppe, die unabhängig von der Größe des Schiffes eine gleichartige Montage erlaubt und eindeutige Lotungen großer Reichweite und hoher Auflösung betriebssicher auch unter den extremsten und rauhesten Bedingungen ermöglicht, insbesondere von einem vom Schiff getrennten Schwimmkörper aus.

An dem beim Beobachter gelegenen Kabelende sind in dem ersten'Stromzweig Schalter 19 und die niederfrequente Ladestromquelle ß„ in dem zweiten Stromkreis die Frequenzweiche 18, der Öffnungsimpulsgenerator 2 b und der Taktgeber 1 b, in dem dritten Stromkreis : dieselbe Frequenzweiche 18, die Amplitudenweiche 17, der Verstärker 6 & und die Anzeigevorrichtung 7 b angeordnet. Auch diese Ausbildung führt zu einer kompakten betriebssicheren Bauweise^ und alle Verschleißteile sind jederzeit zugänglich/Auch wird eine Überlastung des einadrigen Kabels vermieden, dessen Querschnitt deshalb geringer gehalten werden kann.

Wird in einer nicht gezeichneten Ausführung als Ladestromquelle B₂ eine Gleichspannungsbatterie verwendet, so entfallen natürlich Transformator Tr und Diode D₁ in dem ersten Stromkreis am Netz-Kabelende.

Ferner ist auch der Impulsgenerator 2 & entbehrlich und der Schalter 15 allein zur Auslösung der Entladung des entfernten Stoß-Kondensators C₃ ausreichend. Hierbei stören die Frequenzweiche 18 und der Koppelkondensator C₂ nicht, weil der durch die Frequenzweiche mehr oder weniger differenzierte Schalterimpuls bereits mit seinem der ansteigenden, ursprünglichen Flanke entsprechenden positiven Teil zur öffnung des Thyristors T₂ ausreicht.

Die Erfindung umfaßt auch Schwinger, die keine Maghetostriktionsschwinger sind, sich aber schaltungsmäßig wie diese verhalten, z. B. ein piezoelektrischer Schwinger in Verbindung mit einem Trafo. In der Fig. 3 sind die am Netz liegenden Teile der F i g. 2 nochmals herausgezeichnet und mit einem piezoelektrischen Schwinger 3 c versehen. Parallel hierzu liegt die Schwingkreisspule L₂, über die der von dem Thyristor T ausgelöste Stromstoß des Stoß-Kondensators Cj geleitet wird. (Die SpUIeL₁ in Fig. 2 ist auch eine Schwingkreisspule, gleichzeitig aber Wicklung des magnetostriktiven Schwingers 3 b.)

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Echolotgerät zum Loten von einem mit dem Schiff durch ein Kabel elektrisch verbundenen Schleppnetz aus sowie mit einer Anzeigevorrichtung an Bord des schleppenden Schiffes, bei dem ein Magnetostriktionsschwinger am Netz durch einen Kondensator zu einem Schwingkreis ergänzt ist oder bei dem ein piezoelektrischer Schwinger mit einer Schwingkreisspule und einem Kondensator zu einem Schwingkreis zusammengeschaltet ist, wobei diese Kreise im Takte des Ausgangsimpulses eines Taktgebers für die Aussendung eines kurzen Schallwellenzuges impulserregt werden, gekennzeichnet durchdie Einfügung eines vom Ausgangsimpuls des Taktgebers zu betätigenden Schalters in den Schwingkreis am Netz und die Verwendung des Schwingkreises am Netz als an sich bekannter Stoßschwingkreis, wobei aber die Stromquelle für die .Kondensatoraufladung sowie der Taktgeber für die Kondensatorentladung an Bord anzuordnen sind, und die Ladung von Bord aus über ein einadriges Kabel dem Kondensator am Netz zuzuführen ist, sowie die Zuführung des die Stoßentladung auslösenden Schaltimpulses nach der Aufladung ebenfalls von Bord über dieselbe Ader des Kabels und schließlich die Zuführung der Echos vom Netz ebenfalls über dieselbe Ader des Kabels zur Anzeigevorrichtung an Bord.

2. Echolotgerät nach Anspruch 1 und mit einem Schreiber als Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch die Aufladung des von der Stromquelle entfernten Stoßkondegsators in der Totzeit des Schreibers.

3. Echolotgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens eines Thyristors als Schalter für den Stoßkreis. .

4. Echolotgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die zusätzliche Verwendung des Thyristors unter Ausnutzung seines Zenereffektes als Spannungsnormal für eine Konstanthaltung der Kondensatorladung und damit der Stärke des Sendeimpulses unabhängig von Länge und Zustand des Kabels.

5. Echolotgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines niederfrequenten Wechselstromes für die Aufladung des entfernten Stoßkondensators über das zwischen Schiff und Netz gespannte einadrige Kabel.

6. Echolotgerät nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anordnung von je drei Filtereinrichtungen an beiden Enden des Kabels zur Trennung von Energieversorgung des Stoßkondensators, Auslöseimpuls und Echosignalen.

7. Echolotgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Anordnung dreier Stromzweige an jedem Ende eines langen einadrigen Kabels (4 b), wobei an dem einen, vom Beobachter entfernten Kabelende in dem ersten Stromzweig eine Drossel (Dr), ein Trafo (Tr), eine Diode (D₁), ein Ladewiderstand (R₂) und ein aufzuladender Kondensator (C₃), in dem zweiten Stromzweig ein Koppelkondensator (C₂) und ein magnetostriktiver Schwinger (3 b) sowie in dem dritten Stromzweig derselbe Koppel kondensator (C₂), eine Diode (D₃) und ein Widerstand (R₃) angeordnet sind, wobei ferner Ladekondensator (C.,) und magnetostriktiver Schwinger (3 b) mittels der Kathoden-Anodenstrecke eines Thyristors (T₂) mit antiparalleler Diode (D₂) zu einem Schwingkreis geschlossen sind, und die Steuer-

elektrode des Thyristors (T₂) an den dritten Stromzweig zwischen Diode (D₃) und Widerstand (R₃) geführt ist, wobei schließlich an dem beim Beobachter gelegenen Kabelende in dem ersten Stromzweig ein Schalter (19) und eine niederfrequente Lade-Stromquelle (B.,), in dem zweiten

Stromzweig eine Frequenzweiche (18), ein weiterer Schalter (15) für eine Batterie (B₃) als öff- · nungsimpulsgenerator, in dem dritten Stromzweig dieselbe Frequenzweiche (18), eine Amplitudenweiche (17), ein Verstärker (6 b) und eine Anzeigevorrichtung (Jb) angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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