DE20310075U1

DE20310075U1 - Vorrichtung zur Unterwasserlokalisierung von Objekten

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Publication number: DE20310075U1
Application number: DE20310075U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2013-07-01
Also published as: DE102004029463A1; GB0414462D0; GB2403539A

Description

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Anmelder:
Dr. Philipp Goedeking

Grillparzerstr. 57 60320 Frankfurt am Main

Vorrichtung zur Unterwasserlokalisierung von Objekten

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung von Objekten, die sich unterhalb der Wasseroberfläche befinden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Ortungsgerät für Taucher.

Bereich der Erfindung:

Beim Sporttauchen gilt die Regel, dass die Taucher einer Gruppe grundsätzlich und immer in Sichtweite, höchstens jedoch "einen Atemzug" entfernt zueinander sich bewegen. Verlieren die Taucher gleichwohl einander für länger als etwa 1 Minute, insbesondere in trüben Gewässern und bei unzureichender Stressresistenz bzw. Erfahrung der betroffenen Taucher, führt dies immer wieder zu schweren, mitunter tödlichen Tauchunfällen.

Frühere Anwendungen oder Patente (s.· v. a. US 6,272,073 Bl: Underwater Location and Communication Device; DE 19914380 Al: Kommunikations- und Suchsystem für Taucher) benutzen Ultraschall, um im permanenten Betrieb während des gesamten Tauchgangs die Richtung und ggf. Entfernung zum Tauchpartner anzuzeigen. Diese Konstruktionen haben die folgenden wesentlichen Naqh.tei],e:

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• Durch die permanente Anzeige von Richtung und Entfernung zueinander werden die Taucher in trügerischer Sicherheit gewogen. Ein gelegentliches "Aus den Augen verlieren" wird fälschlicherweise als tolerabel empfunden und mindert die Disziplin des regelgerechten, sicheren Tauchens. Ein Ausfall des Richtungsanzeige-Gerätes in dieser Situation wäre fatal. Damit bergen diese Geräte das grundsätzliche Problem der latenten Risikovergrößerung anstatt einer vorgeblichen Risikominderung.

· Durch das permanente Aussenden von Ultraschall wird die Energiequelle (in US 6,272,073 Bl: Knopfzellen!) stark belastet. Langandauernder Betrieb ist hiermit nicht möglich. Bis Rettungsaktionen mit systematischem Suchen eines verlorenen Tauchers beginnen, kann die Batterie leicht bereits erschöpft sein. Das Gerät ist dann nutzlos. Der geringe Energievorrat bei gleichzeitig hohem Energieverbrauch durch permanenten Sendebetrieb beschränkt auch die Energie und damit die Tragweite sowie den Störabstand der Sendesignale. Eine erfolgreiche Suche über größere Entfernungen unter Wasser ist damit erheblich beeinträchtigt.

Insgesamt sind die Geräte im Normallfall überflüssig (oder gar ) gefährlich) und im Notfall nicht leistungsfähig genug. Diese beiden Mängel dürften wesentlich zu dem bisher nicht eingetragenen Markterfolg derartiger Konstruktionen beigetragen habe.

Die japanische Erfindung (Veröffentlichungsnummer: 09292455 A: "Detecting apparatus for position of underwater target") berechnet, in Kombination mit einem Gyrokompass, die Azimut-Winkel zu einer im Wasser entfernten lauten Schallquelle im hörbaren Frequenzbereich. Diese Apparatur ist für den hier zugrunde gelegten Einsatzzweck ungeeignet, da der verlorene Taucher aktiv "hupen" müsste, damit die suchenden Taucher ihn mit der betreffenden Erfindung orten könnten. Die Möglichkeit

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einer aktiven und kontrollierten Aktion ist aber bei panischen oder gar bewusstlosen Tauchern wenig wahrscheinlich bzw. unmöglich. Die Notwendigkeit eines Gyrokompasses macht die Anwendung zudem aufwendig und anfällig. Diese Erfindung ist für die Anwendung im Notfall damit ebenfalls nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die genannten Nachteile nicht aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.

klO Im Folgenden wird ein Transponder-basiertes Gerät vorgestellt, mit dessen Hilfe insbesondere ein gefährlich lange aus dem Sichtbereich verlorener Taucher ohne dessen Zutun sicher geortet werden kann.

Die vorliegende Konstruktion, die vorzugsweise für den Notfall konzipiert ist, sollte daher im Normalbetrieb möglichst wenig Strom verbrauchen, also im Notfall über Transponder aktiviert werden können. Dies stellt sicher, dass im Notfall ausreichend elektrische Energie für längere Suchaktionen zur Verfügung steht. Weiterhin arbeitet die vorliegende Erfindung mit &ldquor;lauten bzw. energiereichen" akustischen Signalen, die * vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) im hörbaren Bereich liegen, um unter Wasser weit zu tragen, um einen hohen Störabstand zu anderen Geräuschen unter Wasser zu gewährleisten, um die Funktion der Ortungsgeräte während der Such- und Rettungsaktion unmittelbar kontrollieren zu können und um im Notfall durch die Rettungsmannschaft den Responder auch mit einer beliebigen Unterwasserhupe auslösen zu können und so ein automatisches Antwortsignal des verlorenen Tauchers zu erhalten. Die Frequenz des Signals darf andererseits nicht so tief (Infraschall) abgesenkt werden, dass die Laufzeitdifferenzen aufgrund zu flacher ansteigender Flanken der Signale nicht mehr sicher genug gemessen werden könnten.

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Weiterhin wird bevorzugt, dass die Erfindung mit kurzen Signalimpulsen anstelle von Dauersignalen arbeitet, um nicht mehr Energie zu verbrauchen, als für eine verlässliche Ortung notwendig ist.

Im Folgenden wird eine Konstruktion beschrieben, bei der in einem integrierten, kompakten, tragbaren und wasser- und druckfesten System ein Sender ("Interrogator") integriert ist, der auf Knopfdruck des suchenden Tauchers ein einzelnes energiereiches, kurzes Signal oder mehrere kurze Signalimpulse ausstößt, wobei die Signale aus Sicherheitsgründen mit ^^ möglichst hohem Schalldruck ausgestoßen werden und bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, im hörbaren Bereich liegen müssen.

Ein weiterer Bestandteil der Erfindung ist ein Transponder, der auf das energiereiche Signal (bzw. die Signalfolge) mit einem energiereichen, kurzen¹, Antwortsignal antwortet. Auch dieses Signal ist aus Sicherheitsgründen bevorzugt, aber nicht notwendigerweise im hörbaren Bereich angeordnet.

Zur Bestimmung der Lage des Tauchers ist ein Empfänger ("Receiver") notwendig, der über eine Anordnung von ^k Unterwassermikrophonen die Laufzeitdifferenzen des Transpondersignals beim Eintreffen auf die Mikrophone misst. Grundsätzliche gibt es die Möglichkeit, ein oder mehrere Mikrophone zu verwenden.

Mit Hilfe einer mikroprozessorgetriebenen Logik (MCU, Microcomputer Unit) wird aus den Laufzeitdifferenzen trigonometrisch die relative Richtung der Schallquelle berechnet, die dann optisch auf einem Display angezeigt wird.

Durch die Transponder-Logik wird erreicht, dass das Gerät im Normalzustand nur sehr wenig Strom verbraucht, weil lediglich die stromsparenden Mikrophone und der Mikroprozessor aktiviert sind, nicht aber der stark stromverbrauchende Sender. Im

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Notfall steht dann ausreichend viel elektrische Energie für sehr energiereiche, kurze Signale zur Verfügung. Das Gerät ist damit bevorzugt für den Notfall konzipiert, um ein sicheres und leistungsfähiges Suchsystem zur Hand zu haben. Es stellt ein Zusatzmittel für sichere Tauchpraktiken dar.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Figur schematisch dargestellt sind. Im Einzelnen zeigt:

.0 Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer möglichen Ausführungsform.

Figur 1 beschreibt eine technische Realisierungsmöglichkeit. Am vorteilhaftesten ist die Integration der Funktionalitäten von Interrogator, Transponder, Receiver etc. in eine einzige technische Apparatur (s. Abbl.): Diese Apparatur kennt vorzugsweise mindestens die folgenden Grundzustände:

1. Transponder-Modus:

} Dies ist der Grundzustand des Gerätes. Das Gerät befindet sich in diesem Modus immer dann und solange, wie es nicht kurz in den Interrogator-Modus versetzt wird. Im Transponder-Modus "wartet" das Gerät auf ein "Wecksignal" (Schallsignal) eines anderen, entfernten Gerätes. Trifft ein solches Signal ein (unabhängig davon, auf welchem Mikrophon), antwortet der Lautsprecher mit einem kurzen, energiereichen Ton (alternativ zu einem Lautsprecher ("Beeper") kann auch eine per Luftdruck betriebene, handelsübliche Unterwasserhupe ausgelöst werden). Danach setzt sich das Gerat wieder in den Wartezustand.

2 . Interrogator-Modus:

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Zu einem beliebigen Zeitpunkt wird per Knopfdruck die MCU veranlasst, den Lautsprecher bzw. die Unterwasserhupe anzusteuern und einen kurzen, energiereichen Ton (bzw. eine Sequenz von Tönen) auszulösen. Gleichzeitig wird der vorherige Transponder-Grundmodus verlassen. Unmittelbar im Anschluss (d. h. nach Beendigung des Signals) setzt sich das Gerät in den Receiver-Modus und wartet auf das Antwortsignal des entfernten Gegengerätes. Die Laufzeitunterschiede des eingehenden Antwortsignals werden von der MCU ausgewertet. Die berechnete Richtung des empfangenen Antwortsignals wird, von der MCU gesteuert, auf einem Display angezeigt. Danach setzt sich das Gerät wieder in den Transponder-Grundmodus zurück.

Claims

1. Vorrichtung zur Lokalisierung von Objekten, insbesondere von Personen im Wasser,

- mit einem Gehäuse, das so ausgebildet ist, dass es tragbar ist und ein oder mehrere der folgenden Komponenten aufnimmt,

- mit einem Sender, der auf Knopfdruck ein energiereiches Signal (Einzelton oder Tonfolge) ausstößt;

- mit einem Transponder, der auf das Signal mit einem energiereichen Signal antwortet;

- mit einem Empfänger, der über eine Anordnung von einem oder mehreren Unterwassermikrophonen die Laufzeitdifferenzen des Transpondersignals beim Eintreffen auf die Mikrophone misst,

- mit einem Rechner, der die Richtung der Schallquelle bestimmt.

2. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner eine mikroprozessorgetriebene Logik ist, die aus den Laufzeitdifferenzen trigonometrisch die relative Richtung der Schallquelle berechnet.

3. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung optisch angezeigt wird, insbesondere auf einem Display.

4. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als "Wecksignal" des Interrogators ein energiereiches, kurzes Signal oder eine kurze Folge solcher Signale verwendet wird.

5. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das energiereiche Signal im hörbaren Bereich ausgestoßen wird.

6. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal auch durch eine vorzugsweise druckbetriebene Unterwasserhupe erzeugt werden kann.

7. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine integrierte, kompakte, tragbare und wasser- und druckfeste Bauform.