DE429811C

DE429811C - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Regelung der Geschwindigkeit eines Schiffes mittels gerichteter Wellenbuendel von UEberschallfrequenz

Info

Publication number: DE429811C
Application number: DEC36007D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-01-19
Filing date: 1925-01-13
Publication date: 1926-06-05
Also published as: NL18599C

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Regelung der Geschwindigkeit eines Schiffe mittels gerichteter Wellenbündel von Überschallfrequenz. Die bekannten Vorrichtungen zur genauen Feststellung der Schiffsgeschwindigkeit im offenen Meer sind unvollkommen. Die meisten der verwendeten Vorrichtungen, wie z. B. das Log, am Schiff befestigte ' MeI3-apparate o. dgl., sind bei bewegter See oder Sturm schwer anwendbar und können nicht als sichere Grundlage zur genauen Ortshestimmung des Schiffes oder zur Feststellung des zurückgelegten Kurses benutzt werden. Andererseits sind astronomische Beobachtungen oft unausführbar und die Winkelpeilung mittels Radiotelegraphie meist zu ungenau, was alles die Ortsfeststellung eines Schiffes auf hoher See erschwert.
Die Erfindung stellt eine Lösung der Aufgabe dar, die Geschwindigkeit eines Schiffes bezüglich des Meeresgrunds oder der umgebenden Wassermasse bei jedem Zustand der Meeresoberfläche mit so großer Genauigkeit zu bestimmen, daß damit ohne weitere Hilfsmittel die Bestimmung der geogr aphischen Lage erreicht werden kann.
Hierzu werden Verfahren und Vorrichtung zur Aussendung gerichteter Wellen von Überschallfrequenz nach dem Patent 399723 von Chilowsky undLangevin sowie nach dem Patent 395024 von L a n g e -v i n benutzt, mittels welcher die Lage von unterseeischen Hindernissen festgestellt und der 1.Ieeresgrund sondiert werden kann, indem man den Widerhall der reflektierten Wellen beobachtet. Im besonderen beschreibt (las Patent 399723 von C h i 1 o w s k y und L a n -g e v i n auch die Möglichkeit, die relative Bewegung des Beobachtungspunktes bezüglich des Hindernisses mit Hilfe des Dopplerschen Prinzips festzustellen, d. h. durch Messung der Änderung der Schwingungszahl unter dein Einfluß der Bewegung des Hindernisses in bezug auf den Beobachter.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein oder mehrere Wellenbündel von Überschallfrequenz vorzugsweise in schiefer Richtung gegen den Meeresgrund in einem bestimmten Winkel zur Vertikalen ausgesendet werden. Bei der Beobachtung und Messung der Frequenzänderung. welcher nach dem Dopplerschen Prinzip der Widerhall der vom -.Meeresgrund oder der Wassermasse reflektierten Wellen unterworfen ist, kann die Geschwindigkeit des Schiffes in der oder den Richtungen errechnet werden, die in den Vertikalebenen, die durch das oder die ausgesendeten Wellenbündel gelegt sind, liegen. Erfahrungsgemäß muß berücksichtigt werden, daß der Meeresgrund ebenso wie der größte Teil anderer unterseeischer Hindernisse die Wellen von Überschallfrequenz nicht nach den Reflexionsgesetzen für glatte Spiegel, sondern in ähnlicher Weise ,vie raube und unregelmäßige Körper zurückwirft. Die Energie cler Wellen wird also diffus, . d. h. in einer nach allen Richtungen zerstreuten Weise zurückgeworfen. Ein Teil der reflektierten Energie kehrt selbst bei schräger Lage der Wellenbündel daher stets zum Schiff zurück.
Bei gutem Wetter, wenn weder Schlingern noch Stampfen auftritt, genügt ein schräg gegen den -.Meeresgrund gerichtetes Wellenbündel - entweder in der Längsebene des Schiffes vorwärts oder rückwärts oder in einer Querebene -, um mit hinreichender Genauigkeit die Geschwindigkeitskomponente des Schiffes anzuzeigen - vorwärts im ersteren Fall, in der Querrichtung im zweiten. Die Resultierende dieser beiden Komponenten ergibt die tatsächliche Geschwindigkeit gegenüber dem Meeresgrund der Größe und Richtung nach. Wenn das Bündel schräg vorwärts gerichtet ist, wird die vom Meeresgrund reflektierte Welle, die zum Schiff zurückkehrt und von einem Empfangsapfarat aufgefangen wird, eine erhöhte Schwingungszahl haben, und die Differenz st zwischen der Aussendungsfrequenz N und der Empfangsfrequenz N, wird gleich sein: wobei hl die Horizontalgeschwindigkeit des Schiffes bezüglich des Meeresgrundes in der Längsrichtung, V die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles im Wasser, a der Winkel zwischen der Aussendungsrichtung des Bündels und der Senkrechten ist. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß man von der kleinen Winkelveränderung, die von der Ortsveränderung des Schiffes während der Zeit des Hin- und Rückwegs der Wellen herrührt, absieht und annimmt, daß die Geschwindigkeit V, des Schiffes klein ist im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit P. Man vernachlässigt auch die kleinen Korrekturen, die von Spiegelungserscheinungen herrühren.
Wenn man n mißt, so erhält man die Geschwindigkeit n ist auch die Schwebungszahl zwischen den ausgesendeten elektrischen Schwingungen und den im Empfangsapparat von den Wellen nach ihrer Reflexion und Rückkehr zum Schiff erzeugten elektrischen Schwingungen. Um diese Schwebungen zu erhalten, läßt man in bekannter Weise, z. B. durch Induktion, einen unabhängigen Schwingungskreis, beispielsweise den einer Heterodynröhre von gleicher Frequenz -,vie der Sendekreis, auf den Empfangsstromkreis einwirken. Dieser unabhängige Kreis kann auch eine von der des Sendekreises verschiedene Schwingungszahl haben, wenn sie nur konstant ist; in diesem Fall kommt zum Wert il noch ein konstantes Glied hinzu.
Zur Messung der die Geschwindigkeit charakterisierenden Schwebungen dienen verschiedene Methoden und Vorrichtungen. Eine der einfachsten besteht in der Vergleichung der Frequenz dieser Schwebungen mit einer beliebig veränderlichen Tonfrequenz. Diese kann entweder von einer einfachen Heterodynröhre niedriger Frequenz mit verstellbarem Kondensator erzeugt werden oder durch die Schwebungen zweier Heterodynröhren höherer, aber nicht zu hoher Frequenz, von denen eine beliebig veränderlieh ist. Der Vergleich der beiden hörbaren Töne, von denen der eine im Empfängerkreis durch Interferenz der Empfangsschwingungen mit den Sendeschwingungen entsteht, während der andere von einer unabhängigen Quelle von tiefer, hörbarer und beliebig verstellbarer Frequenz elektrisch oder mechanisch erzeugt wird, kann vom menschlichen Ohr mit großer Genauigkeit vorgenommen werden. Man kann z. B. zu diesem Zweck die äußerst langsamen Schwebungen verwendkn, wie sie zwischen zwei hörbaren Tönen von genügend angenäherter Schwingungszahl auftreten.
Auf jeden Fall wird dieses Verfahren bei bewegter See ungenau, sobald der von den Schlinger- und Stampfbewegungen herrührende Winkel eine merkbare Größe erhält, denn wenn der Winkel a sich um einen kleinen Winkel a ändert, so wird: was bereits bei einem Winkelausschlag von i ° beim Rollen oder Stampfen einen Fehler von etwa 9 Prozent ergibt: a+a= ii°; a=io°.
Zur Abhilfe dieses Mangels kann der Sendeapparat von elektrischen Wellen gespeist werden, die ihre Frequenz in Abhängigkeit vom augenblicklichen Winkel der Schlinger- oder Stampfbewegung verändern, so daß bei gleichförmiger Schiffsgeschwindigkeit n konstant bleibt, indem z. B. der Zuwachs an Frequenz der reflektierten Wellen, der von einem wachsenden Stampfausschlag herrührt, durch eine entsprechende Verminderung der ausgesendeten Frequenz ausgeglichen wird und umgekehrt (unter der Voraussetzung, daß das Wellenbündel in der Fahrtrichtung des Schiffes gerichtet ist).
Man kann dies durch Veränderung der Kapazität des Sendekreises erreichen, indem man der konstanten Kapazität C der Sendevorrichtung noch eine veränderliche Kapazität c, hinzufügt, die in Abhängigkeit vom Schlinger- oder Stampfwinkel verändert wird.
Bezeichnet S eine Konstante: wobei L die Selbstinduktion *des Schwingungskreises ist, so erhält man das gewünschte Ergebnis, wenn die kleine veränderliche Kapazität eI, die parallel zur konstanten Kapazität des Sendeapparates geschaltet ist, mit dem Stampfwinkel nach folgendem Gesetz schwankt: C,, = S sing (a + a) - C.
Zu diesem Zweck wendet man einen verstellbaren Kondensator an, dessen einer Beleg an einem weiter unten zu beschreibenden Kreiselaparat befestigt ist, während der andere Beleg mit dem Schiffskörper verbunden wird und dessen Schlinger- und Stampfbewegungen mitmacht. Die Profile der Belege in und in- des verstellbaren Kondensators sind so geformt, daß ihre Kapazität c, der obigen Bedingung genügt, wenn sie sich infolge von Stampf- und Schlingerbewegungen gegeneinander bewegen.
Eine andere wichtige Verbesserung des Verfahrens gemäß der Erfindung gestattet ebenfalls, die schädlichen Einflüsse des Schlingerns und Stampfens zu beseitigen. Sie besteht in der gleichzeitigen Aussendung zweier schräg gegen den Meeresgrund gerichteter Wellenbündel von Überschallfrequenz, die symmetrisch zur Vertikalen entweder in der Längsebene des Schiffes oder in einer Querebene oder in beiden Ebenen gleichzeitig liegen.
Im Falle der Anwendung zweier Bündel läßt man die beiden rückkehrenden Wellenzüge, die von der Reflexion am Meeresgrunde herrühren, miteinander interferieren und nicht, wie früher beschrieben, mit einer konstanten Frequenz, etwa der des Sendekreises. Die von der Reflexion des einen Bündels herrührende Welle, z. B. des in der Fahrtrichtung des Schiffes schräg gegen den Meeresgrund gerichteten Bündels, ruft eine Reflexionswelle hervor, die mit einer gesteigerten Frequenz ankommt. Die andre, symmetrisch gegen den Meeresgrund, aber in entgegengesetzter Richtung bezüglich der Schiffsgeschwindigkeit ausgesendete, ruft eine Reflexionswelle von verminderter Frequenz hervor. Der Unterschied der Frequenzen, der in Form einer Schwebung im Empfangsapparat wahrgenommen wird, ist die algebraische Summe der beiden Frequenzunterschiede bezüglich den Sendefrequenz.
Der große Vorteil des Verfahrens mit zwei Wellenbündeln besteht darin, daß die Zahl der Sehwebungen zwischen den beiden reflektierten Wellenbündeln in weiten Grenzen unabhängig von den Stampf- und Schlingerbe-,vegungen ist, so daß dieses Verfahren genügend genaue Messungen der Geschwindigkeit des Schiffes selbst bei ziemlich bewegter See liefert und selbst unter gewissen Vorsichtsmaßregeln bei heftigem Sturm anwendbar ist.
Wenn nämlich unter de-n Einfluß einer Schlinger- oder Stampfbewegung der Winkel a eines der beiden Bündel mit der Vertikalebene zunimmt und den Wert (a -E- a) erreicht, wobei a der verhältnismäßig kleine Winkel der Stampfbewegung ist, so sinkt der Winkel des zweiten Bündels mit der Vertikalen auf den Wert (a - a) und die Summe der Sinuswerte bleibt nahezu konstant, da die beiden Änderungen entgegengesetzten Sinn haben und sich wechselweise zum größten Teil aufheben.
Wenn man mit y den konstanten Winkel zwischen den beiden Bündeln, mit 2 den Winkel zwischen jedem Bündel und einer Vertikalen, die man sich mit dem Schiff verbunden denkt, mit a endlich den augenblicklichen Wert des Stampfwinkels zur Zeit der Aussendung der Wellen bezeichnet und die vorhergehenden Bezeichnungen beibehält, so erhält man als Differenz der Schwingungszahlen die Zahl n1 für die Schwebungen, die durch Interferenz der beiden reflekten Wellen entstehen, mit dem Werte Die Frequenz der Schwebungen schwankt also mit dem Kosinus des Winkels der Schlinger- oder Stampfbewegung, also nur in sehr geringem Grade. Es wird daher i ° Stampfwinkel einen Fehler von o,oooi5 und ein Winkel von 8° noch immer einen Fehler, der unter i Prozent bleibt, hervorrufen.
Zahlenbeispiel. Wenn a - i o°, N - i ooooo Per./Sek., Vz i o m/Sek., a - o und die Schallgeschwindigkeit im Wasser rund i5oo m/Sek. beträgt, so ist die Zahl der Schwebungen n,=463 Per./Sek., und wenn a=20', dann ist n, - 912 Per./Sek.
Man könnte außerdem noch den vor dem obigen Zahlenbeispiel erwähnten Fehler ausschalten, wenn man im Falle der zwei schiefen Wellenbündel eine veränderliche, mit einer Kreiselvorrichtung verbundene Kapazität verwendet, um die Sendefrequenz eines der beiden Apparate in Abhängigkeit vom augenblicklichen Stampf- oder Schlingerwinkel in geringem Ausmaß verändern zu können, indem man den Belegen des Kondensators dieser Korrektur entsprechend angepaßte Profile erteilt.
Bezeichnet S1 die Größe so muß die zur Kapazität C der Sendevorrichtung parallel geschaltete zusätzliche Kapazität ci, die von besonders profilierten, mit einer Kreiselvorrichtung verbundenen Belegen gebildet wird, sich in Übereinstirnrnung mit dem Winkel der Stampf- oder Schlingerbewegung nach der folgenden Formel ändern: ci =SI COS2 a-C.
Um die Frequenz der Schwebungen zu messen, kann man die oben beschriebenen Verfahren anwenden. Man kann aber auch ein anderes Verfahren anwenden, das darin besteht, die Sendefrequenz eines Apparates oder beider derart zu ändern, daß die Schwebungen der beiden reflektierten Wellenbündel verschwinden und stets denselben vorgeschriebenen Wert erreichen.
Zu diesem Zweck genügt es, die Frequenz des vorwärts gerichteten Bündels zu vermindern oder die des rückwärts gerichteten zu steigern. Die zum Unterdrücken der Schwebungen erforderliche Änderung der Frequenz kann als Maß für die Schiffsgeschwindigkeit dienen.
Dieses Verfahren ist im Falle der Anwendung von Sendevorrichtungen, die auf mechanischer Resonanz beruhen, nicht sehr vorteilhaft, so z. B. bei Vorrichtungen mit piezoelektrischen Ouarzapparaten.
Schließlich gibt es noch ein drittes Verfahren, das darin besteht, gleichzeitige und symmetrische Änderungen des Winkels zwischen den beiden Sendeapparaten bis zum Verschwinden der Schwebungen zwischen den beiden reflektierten Wellenbündeln hervorzurufen oder im Falle der Anwendung von zwei verschiedenen, aber benachbarten Frequenzen zur Speisung der beiden Sendeapparate eine bestimmte Schwebungszahl zwischen beiden reflektierten Wellenbündeln aufrechtzuerhalten. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es die mezhanische Änderung der Winkelneigung der beiden Bündel erfordert.
Das erstgenannte Verfahren, die Frequenz der Schwebungen der beiden reflektierten Wellenbündel zu messen, erscheint als das einfachste und geeignetste.
Besonders bei zwei in einer Ouerebene aufgestellten Apparaten kann man den einen der beiden mit einer von der anderen ein wenig abweichenden Frequenz betreiben, derart, liaß eine bestimmte Schwebung von hörbarer musikalischer Tonhöhe zwischen den beiden reflektierten Wellenbündeln auftritt, selbst wenn die seitliche Verschiebung des Schiffes gleich Null ist; man überwacht dann die Veränderungen dieses hörbaren (musikalischen) Tones, die von seitlichen Verschiebungen herrühren. Dies gestattet, stets mit hörbaren musikalischen Tonhöhen zu arbeiten und beseitigt Schwingungen von Unterschallfrequenz oder allzu tiefe Töne von sehr niedriger Schwingungszahl, die schwer wahrgenommen werden könnten.
Der Stampfwinkel von $°, der einen in den meisten Fällen zulässigen Fehler von i ° hervorruft, entspricht zumindest für ein großes Schiff einer sehr lebhaft bewegten See. Im Falle der Überprüfung der seitlichen Geschwindigkeit des Schiffes mittels zweier in einer Querebene angeordneten Apparate kann aber der Schlingerwinkel 8' oft überschreiten und selbst 2o° und mehr erreichen, was einen störenden Fehler von 6 Prozent hervorriefe.
Gemäß der Erfindung sind Vorkehrungen getroffen, damit im Falle eines Sturmes oder stark bewegter See die Aussendung der in einer Querebene oder allenfalls in einer Längsebene des Schiffes aufgestellten Apparate derart geregelt wird, daß sie in Augenblicken erfolgt, während welcher das Schiff seine normale Lage durchläuft. Die Aussendung erfolgt von Hand oder automatisch durch einen Kontakt, der von an sich bekannten Kreiselapparaten oder anderen für die Kontrolle der Stampf- oder Schlingerbewegung geeigneten Apparaten geschlossen wird.
Eine andere Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einer Kontaktvorrichtung, die in Reihe mit der von der Kreiselvorrichtung bedienten Kontaktvorrichtung geschaltet ist und gestattet, die Schließzeit des Sendekontaktes und gegebenenfalls auch des Empfangskontaktes entsprechend der Meerestiefe einzustellen. Wenn z. B. die Meerestiefe zu i 5oo m angezeigt wird, so kann der Sendekontakt ungefähr 2 Sekunden (d. i. die Zeit für den Hin- und Rückweg der Welle mit Überschallfrequenz) und der Empfang hierauf ungefähr drei aufeinanderfolgende Sekunden dauern, wobei sich der Kontakt - der beispielsweise von einem Elektroitzotcr angetrieben wird - weiterdreht und automatisch die aufeinanderfolgenden Schließungen des Sende- und Empfangskreises vollzieht. Der drehbare Kontaktapparat wird der örtlichen Meerestiefe angepaßt, indem man ihn um so rascher laufen läßt, je kleiner die -Meerestiefe ist, und umgekehrt, oder indem inan die Zahl der Segmente der Kontaktvorrichtungen ändert.
Besonders für kleine Tiefen kann al;er die Aussendung und der Empfang auch ununterbrochen erfolgen. Zu diesem Zweck vertvendet n,an von den Sendeapparaten getrennte Empfangsapparate, die soweit als möglich von den Sendeapparaten entfernt aufgestellt sind und vor ihrer direkten Einwirkung <furch eine metallische Abschirmung der ganzen Leitung und der Apparate geschützt sind. Die Erfindung sieht zu diesem Zweck auch einen -Ausgleichsapparat vor, der aus einem kleinen, mit der Sendestation verbundenen Apparat zum Senden von Wellen mit Überschallfrequenz im Wasser und einem ihm gegenüber angeordneten kleinen Empfangsapparat für Wellen von Überschallfrequenz besteht, der mit der Empfangsstation verbunden ist. Die parallelen Flächen dieser beiden kleinen Apparate sind durch eine Flüssigkeitsschicht (Wasser, öl usw.) getrennt, deren Dicke etwa durch wechselweise Annäherung der beiden Apparate derart beeinflußt werden kann, daß die Phase der von dem kleinen Empfangsapparat aufgenommenen Wellen so geändert wird, daß diese Wellen im gewöhnlichen Empfangsapparat die Wellen ausgleichen, die er direkt durch das Wasser oder durch Induktion vom Sendeapparat aufnehmen könnte.
Eine Abänderung des Verfahrens wird dort vorgenommen, wo die Reflexion des oder der Wellenbündel nicht vom Meeresgrunde, sondern von der das Schiff umgebenden Wassermasse erfolgt, wo-3ei das Wasser, besonders das in der Nähe der Oberfläche befindliche, eine gewisse elastische Kapazität aufweist und eine teilweise Reflexion der Energie der Wellen von Cb2rschallfrequenz bewirkt. Tatsächlich zeigt die Erfahrung eine zerstreute, nur durch geringe Zeit anhaltende Reflexion, die unmittelbar der Unterbrechung der Aussendung folgt. Diese während einer Zeitdauer von der Größenordnung einer Zehntelsekunde genau wahrnehmbaren Reflexionen verlieren sich sehr rasch. i, enn man aber mit Hilfe der oben. beschriebenen Kontaktvorrichtung die Aufeinanderfolge der kurzen Sendeintervallen an die Dauer der Empfangsintervalle, wie sie sich dem Gehör darbietet, anpaßt, kann man zu einer scheinbar untinterbrocilenen Aufnahme dieses Widerhalls gelangen. Die Dauer der Aussendung kann übrigens im Vergleich zur Dauer des Empfanges sehr kurz sein.
In dem Falle der Reflexion von geneigten oder sogar von horizontalen Wellenbündeln durch die Masse des Wassers gestattet die Änderung der Schwingungszahl der auf diese Weise reflektierten Wellen die Geschwindigkeit des Schiffes bezüglich der Wassermasse des Meeres zu berechnen und zu überprüfen, was in vielen Fällen für die Ortsbestimmung des Schiffes genügen kann.
Die folgende Beschreibung zeigt an der Hand der beiliegenden Zeichnungen ein A:usführungsbeispiel der Erfindung.
Abb. i stellt schematisch ein- --Schiff dar, (las Wellenbündel vcn L'l:erschallfrequenz a1, a_ in seiner Längsebene aussendet. Abb. 2 stellt ein Schiff dar, (las zwei Wellenbündel in ;einer Oueretene aussendet. Abb. 3 und 4 stellen schematisch zwei verschiedene Beispiele für die Neigung der Sendeflächen der Sendeapparate zueinander dar. Abb. 5 veranschaulicht das Beispiel einer Nebeneinanderanordnung von zwei Paaren von Serideappataten. Abb.6 stellt eine Kreiselvorrichtung dar, die die Schließung eines elektrischen Kontaktes im Augenblick vollzieht, wo das Schiff seine Gleichgewichtslage durchläuft. Abb. 7 und 8 stellen schematisch zwei Scheiben der drehbaren Kontaktvorrichtung vor, mittels welcher die Dauer der Sende- und Empfangskontakte entsprechend der Meerestiefe eingestellt wird. Abb.9 ist ein schematischer Aufriß dieser Kontaktvorrichtung. Abb. io zeigt die Ausgleichvorrichtung im chnitt. Abb. i i zeigt schematisch die Auf-S S zeichnung der beobachteten Geschwindigkeitskomponenten des Schiffes. Abb. 12, zeigt im Grundriß ein Beispiel der Anordnung der Sendeapparate auf dem Schiff für den Fall der Reflexion durch die Wassermasse.
Die Sendeapparate, zum Beispiel solche von der im Patent 395o24 beschriebenen oder irgendeiner anderen zur Aussendung gerichteter Wellenbündel von Überschallfrequenz geeigneten Bauart, können auf dem Schiff entweder starr oder um eine senkrechte oder wagerechte Achse beweglich angeordnet sein. Eine vollständige Anlage mit starr aufgestellten Apparaten umfaßt vier Apparate: zwei, deren Strahlen in einer Längsebene des Schiffes ausgesendet werden, und zwei, die in einer Querebene aussenden (Abb. i und 2). Natürlich kann anstatt zweier getrennter Apparate ein einziger mit zwei gegeneinander in einem geeigneten Winkel geneigten Sendeflächen verwendet werden.
Lm genaue :Messungen der Geschwindigkeit zu erhalten, ist es erforderlich, zwei möglichst konvergente Strahlenbündel auszusenden, d. h. sehr kurze Wellenlängen und Sendeapparate von großen linearen Ausmaßen zu verwenden. Oberflächendimensionen von 3o cm Durchmesser und Frequenzen von ioo ooo bis 150 000 Per./Sek. hei andauernden Schwingungen können als Beispiele gelten.
Der feste Winkel zwischen den beiden Bündeln kann je nach den Verhältnissen innerhalb ziemlich weiter Grenzen gewählt i «-erden. Es ist aber vorteilhaft, sich mit kleinen Winkeln zu begnügen, etwa mit solchen voll 20° bis _Io°, uni einen guten Ernp fang des Widerhalls zu sichern. Im Falle der Reflexion durch die Wassermasse können die Wellenbündel entweder schräg oder horizontal ausgesendet werden.
Bei kleinen Winkeln können dieselben Apparate fallweise zur Kontrolle der Schiffsgeschwindigkeit und zur Sondierung verwen-de', werden, da z. B. das vorwärts geneigte Wellenbündel die Tiefe ein wenig- vor dein Schiff anzeigt. Die zwei oder vier Sendeapparate werden vorteilhaft am selben Ort innerhalb des Schiffes und sehr nahe aneinander aufgestellt, um zu vermeiden, daß die Schlinger- und Stampfbewegungen verschiedene Einflüsse auf sie nehmen.
Im allgemeinen können die Sendeapparate und im besonderen die Kondensatoren reit j Quarzplatte, wie sie in dem erwähnten Patent .
L a n g e v i n beschrieben sind, auch für den Empfang der reflektierten Wellen dienen, zumindest falls der Winkel zwischen den beiden Sendeapparaten nicht zu groß und die Frequenzänderung des Widerhalls nicht zu bedeutend ist. Der Empfang kann aber auch von anderen Quarzapparaten vorgenommen werden, die nur eine einzige Quarzplatte als Dielektrikum zwischen zwei metallischen Kondensatorbelegen besitzen. Apparate nach Art eines Mikrophons o. dgl. können ebenfalls für den Empfang verwendet werden. Apparate mit Quarzplatte u. dgl. werden vorteilhaft unter demselben Winkel wie die Sendeapparate ausgerichtet, und jeder von ihnen empfängt hauptsächlich diejenige reflektierte Welle; die nahezu senkrecht auf die Empfangsfläche trifft.
In der Abb. i stellen an, a. zwei Wellenbündel dar, die schräg unter einem bestimmten symmetrischen Winkel gegenüber der Vertikalen gegen den Meeresgrund ausgesendet werden. bl, b. bezeichnen Vorrichtungen, die unter der Wasserlinie des Schiffes angebracht und gegeneinander unter dein festen Winkel (f, =-- 2" geneigt sind. Nach der Reflexion an zwei verschiedenen Stellen des Meeresbodens c kehren die Wellenbündel teilweise zum Schiff zurück, das sich inzwischen ein wenig weiterbewegt hat, und werden von denselben Apparaten b, b. oder von anderen Empfangsapparaten b3, b4 (Abb. i) oder auch von einem einzigen besonderen Empfangsapparat aufgefangen. Im Empfängerkreis werden Schwebungen hervorgerufen, deren Frequenz proportional ist der Differenz der Schwingungszahlen der beiden reflektierten Wellen, die ihrerseits, wie oben auseinandergesetzt wurde, proportional der Schiffsgeschwindigkeit ist. In Abb. 2 stellen a'1, a'. zwei Wellenbündel dar, die schräg in einer Querebene von zwei Apparaten b'1 und b', ausgesendet werden. In Abb.3 dienen die beiden Sendeapparate gegebenenfalls auch zum Empfang; bl, b, sind hier im Schnitt dargestellt, und zwar ist angenommen, daß sie aus zwei stählernen Resonanzplatten d1, d., mit einem Dielektrikum in Form eines N.Fosaiks e aus piezoelektrischem Quarz bestehen. In Abb. 4 ist eine andere zur vorherbeschriebenen umgekehrte Lage der Sendeapparate dargestellt. Abb. 5 zeigt die vier Sende- oder Empfangsapparate in perspektivischer Darstellung. Die Kondensatoren b1, bz senden in der Symmetrieebene des Schiffes, die Kondensatoren b'1, b'2 in der Querebene aus.
Ein Beispiel einer Anordnung zum Empfang der Schwebungen ist in Abb. 3 dargestellt. Die zwei Selbstinduktionen f, f, bilden mit je einem Kondensator b1, bz einen Schwingungskreis. Beide Kreise wirken durch Induktion oder direkt auf einen Verstärker. Die Schwingungen werden. von mehreren Elektronenröhren verstärkt und von einer Detektorröhre gleichgerichtet und hierauf in einem Telephon oder sonstigen Empfangsapparat abgehorcht.
Eine Sendeschaltung ist in der gleichen Abb. 3 dargestellt: h bedeutet eine Röhre mit drei Elektroden, die Hochirequenzschwingungen erzeugt und von einer Akkumulatorenbatterie 5o oder einer Gleichstromdynamo gespeist wird. Die von dieser Elektronenröhre in cler Selbstinduktion g und der mit ihr verbundenen Kapazität 51 hervorgerufene Schwingung wirkt durch Induktion auf die Selbstinduktionen f, f2, die mit den Sendeapparaten verbunden sind. Das in den Kreis der Batterie 5o geschaltete Relais 7 wird von einer «-eiter unten zu beschreibenden Kontaktvorrichtung 9 gesteuert und gestattet, den Strom zur Speisung der Sendevorrichtung zu unterbrechen und so den Schwingungskreis für die Aufnahme des Widerhalls vorzubereiten. Die Elektronenröhre la kann auch durch einen Wechselstrom, allenfalls von der Frequenz musikalischer Schwingungen, in bekannter Weise gespeist werden; aber die Speisung mit Gleichstrom ist vorzuziehen, um nicht in den Empfang eine störende Wechselfrequenz hineinzubringen.
In Abb. 6 bezeichnet i den Rotor einer elektrisch angetriebenen Kreiselvorrichtung, wobei die bekannte Antriebsvorrichtung in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Achse dieser Kreiselvorrichtung ist im Rahmen k gelagert, der seinerseits um die Achse L drehbar ist, die im Rahmen in gelagert ist. Dieser Rahmen m ist mit starren Armen n auf den Schneiden o in einem Block p gelagert, der fest mit dem Schiff verbunden ist. Ein mit dem Rahmen rrt verbundenes elektrisches Kontaktstück q kann mit dem festen Kontaktstück r Kontakt geben. Diese Kontaktstücke q und r sind in den Kreis einer lokalen Batterie s geschaltet, der seinerseits ein Relais t enthält. Da die Verbindungslinie der beiden Schneiden o, o in der Längsebene des Schiffes gelege,i ist, bleibt der Kreisel in dieser Ebene, wogegen der Kontakt r vom Schiff mitgenommen wird und an den Schlingerbewegungen teilnimmt. Wenn der Schlingerwinkel zu groß wird, so verläßt der Kontakt q den Kontakt r und unterbricht infolgedessen den Stromkreis des Relais t, das mittels des Kontaktes t' den Strom zur Speisung des Sendekreises unterbricht. Ein entsprechender Apparat kann- in der Querebene aufgestellt werden, um den Strom auszuschalten, wenn die Winkel der Stampfbewegung zu groß weiden. " Das Relais wirkt mittels des Stromkreises t" auf die Stromkreise der später zu beschreibenden Kontaktvorrichtung.
Abb. ;, 8 und 9 stellen die Kontaktvorrichtung dar, die zur periodischen Üffnung und Schließung des Sende- und Empfangsstromkreises bestimmt ist, wenn diese Stromkreise getrennt sind. Diese Kontaktvorrichtung besteht aus einer Welle 9, die beispielsweise horizontal angeordnet ist und von einem Elektromotor r o unter Vorschaltung eines entsprechenden Widerstandes mit beliebig veränderlicher Drehzahl angetrieben wird. Auf dieserWelle9 ist eine Reihe von Scheiben 8 aufgekeilt, die Metallsegmente tragen, deren Zahl beispielsweise von Scheibe zu Scheibe zunimmt. Die erste dieser Scheiben ist in Abb. 7 dargestellt und enthält beispielsweise vier metallische Segmente 5-5, 6-6, die zweite trägt acht Stück- (Abb. 8). Die einander diametral gegenüberliegenden Metallsegmente, z. B. 5-5, sind elektrisch miteinander verbunden, aber von den benachbarten Segmenten isoliert. Vier Kontakte r, 2, 3 und d. schleifen an diametral gegenüberliegenden Punkten paarweise auf dem Umfang einer dieser Scheiben. Die Kontakte r, 3 schließen den Stromkreis einer Batterie 6o über ein Relais 7, das auf den Sendestromkreis einwirkt (Abb. 3). Ebenso schließen die Kontakte 2 und 4 die Stromkreise einer Batterie 61 über das Relais 7b, die beide auf die Empfangsstromkreise einwirken.
Wenn einerseits die Lage der Metallsegmente 5-5, 6-6 und der Kontakte i, 3, andererseits der Kontakte 2, ,J. zueinander gegeben ist, so werden die Kontakte r, 3 abwechselnd geschlossen und geöffnet, während umgekehrt die Kontakte 2, 4. geöffnet und geschlossen «erden, so daß die Perioden des Sendens und des Empfanges aufeinanderfolgen, ohne einander zu überdecken. Die Kontakte r, 2, 3 und -. können am Umfang der auf der Achse 9 aufgekeilten Scheiben achsial verschoben werden, derart, daß man sie auf Scheiben von größerer oder kleinerer Segmentzahl einstellen und so nach Belieben die Länge der Sendezeitabschnitte gemäß der Meerestiefe verkürzen oder verlängern kann. Man kann auch die Drehzahl des Motors io entsprechend der Meerestiefe regeln, um diese Zeitabschnitte verändern zu können, ohne die Scheibe zu wechseln.
Falls die Schaltung der Abb.3 mit teilweise vereinigtem Sende- und Empfangskreis verwendet wird, wird die erste Empfangsröhre g mit den Selbstinduktionen f, f2 verbunden, und es genügt, die Kontakte i und 3 zu benutzen, wobei das Relais 7 den Sendestromkreis i i unterbricht und schließt. In diesem Falle ist es überflüssig, für den Empfangsstromkreis Kontakte :2 und 4. und ein Relais 7b vorzusehen, weil er selbsttätig betriebsbereit ist, sobald der Sender ausgeschaltet ist. Tatsächlich arbeitet während der Sendeperiode die erste Elektronenröhre g des Verstärkers für den Empfangsstromkreis im Sättigungsgebiet ihrer Charakteristik, so daß sie während der Sendeperiode nicht anspricht, ohne daß es notwendig wäre, den Stromkreis zu unterbrechen.
Abb. io stellt die Ausgleichsvorrichtung dar, deren Aufgabe es ist, bei getrennter Ausführung der Empfangsapparate diese vor direkten Wellen der Sendeapparate zu schützen. 13 ist ein kleiner Sendeapparat für Wellen von Überschallfrequenz. Es ist angenommen, daß dieser aus zwei Stahlplatten und einer Platte aus piezoelektrischem Quarz besteht. Der Apparat ist an dem einen Ende eines isolierten Rohres rd. befestigt, das mit einer Flüssigkeit 112 gefüllt und mit einem offenen Standrohr 15 verbunden ist, das als Reservebehälter für die Flüssigkeit dient. Am anderen Ende ist das Rohr mit einer gleichartigen Vorrichtung 16 versehen, die zur Aufnahme der vom Apparat 13 ausgesendeten Wellen dient. Die Entfernung zwischen 13 und 16 ist mittels eines Gewindes 17 verstellbar. 13 wird von dem Sendestromkreis gespeist. 16 sendet die in elektrischen Schwingungen umgewandelten Wellen, deren Phase in geeigneter Weise durch die Flüssigkeitssäule verschoben ist, in den Empfangskreis, um nach Schwingungsweite und Phase die Welle auszugleichen, die der Ernpfangsapparat direkt durch das Wasser des Meeres vom Sendeapparat aufnehmen könnte. Die Schwingungsweite der vom Apparat 16 ausgesendeten Welle kann im Empfangskreis durch Widerstände oder andere bekannte Vorrichtungen geregelt werden.
In Abb. ii stellt i8'und 18" zwei direkt oder mittels geeigneter Verzahnungen mit den verstellbaren Kapazitäten der beterodynen Schwingungskreise verbundene Kurbeln oder Scheiben dar, welche dazu dienen, durch Vergleich die Frequenz der Schwebungen zu messen, die von den beiden reflektierten Wellen hervorgerufen werden. Eine der Scheiben dient zur Messung der Geschwindigkeit in der Längsrichtung und isi mit dem heterodynen Schwingungskreis verbunden, der dazu dient, die Frequenz der Schwebungen der beiden in der Längsebene reflektierten Welle zu messen; die andere Scheibe dient zur Messung der Quergeschwindigkeiten. Mit diesen Scheiben sind Registrierfedern ig' und ig" derart verbunden, daß ihre Entfernung von den Linien 2o und 2o' auf einer entsprechende i Skala die augenblicklichen Geschwindigkeiten c?es Schiffes darstellen. Auf dem durch ein Uhrwerk abgerollten Papierstreifen 2i sind daher in Gestalt von Kurven die Geschwindigkeiten in Abhängigkeit von der Zeit eingetragen. In Verbindung mit den augenblicklichen Anzeigen der Bussole gestatten diese Angaben, die genaue Fahrtlinie des Schiffes zu berechnen und zu zeichnen.
Die Reflexion der Wellenbündel mit Überschallfrequenz am Boden des Meeres kann, wie erwähnt, durch die Reflexion von der das Schiff umgebenden Wassermasse ersetzt werden. Man kann in diesem Fälle ein einziges horizontales Bündel von Wellen mit Überschallfrequenz verwenden, das beispielsweise in der Fahrtrichtung des Schiffes ausgestrahlt wird. Die Aussendung kann in wiederholten Absätzen von sehr kurzer Dauer und die Aufnahme durch denselben Apparat erfolgen, wobei eine geeignete Aufeinanderfolge von äußerst kurz andauernden Aussendungen durch die beschriebene Kontaktvorrichtung bewirkt wird. Der Empfang kann aber auch durch einen getrennten Empfangsapparat erfolgen. Mittels der beschriebenen Vorrichtungen mißt man die Schwebungen der von der Wassermasse reflektierten und vorn Empfangsapparat aufgenommenen Welle mit einer beliebig veränderlichen Frequenz von hörbarer Tonhöfe. Aussendungen und Empfang können aber auch uriunterbrochen erfolgen, falls ein getrennter Empfangsapparat verwendet wird, cler beispielsweise am Schiffshinterteil in genügender Entfernung vom Sendeapparat aufgestellt ist, aber nach vorne gerichtet und sorgfältig gegen Induktionserscheinungen geschützt ist. In diesem Falle kann man einfach die Schwebungen zwischen der von der Wassermenge reflektierten Welle und der Sendefrequenz feststellen, welche direkt durch das Wasser oder durch Induktion auf den Empfangsapparat übertragen wird. Immerhin ist zu bemerken, daß eine-starke Bewegung der Meeresoberfläche imstande ist, die Klarheit der Schwebungen im Falle von horizontalen Wellenbündeln zu beeinträchtigen.
Die Anwendung horizontaler oder nur wenig gegen, den Horizont geneigter Strahlenbündel bringt den Vorteil mit sich, daß die Winkel der Schlinger- und Stampfbewegungen die reflektierte Frequenz selbst im Falle eines einzigen Strahlenbündels nach dem Gesetz des Kosinus eines kleinen Winkels beeinflußt, so daß es genügt, ein einziges Strahlenbündel für die Längsgeschwindigkeit und eines für die Quergeschwindigkeit zu verwenden, wobei die Schwebungen zwischen der vom Wasser reflektierten Welle und einer konstanten Frequenz von hörbarer Tonhöhe stattfinden. Man kann auf jeden Fall auch zwei Strahlenbündel verwenden, die in entgegengesetztem Sinn gerichtet sind.
In Anbetracht des Umstandes, daß die Dicke der tatsächlich an einer wahrnehmbaren Reflexion teilnehmenden Wassermasse die Größenordnung von Hunderten von Metern nicht übersteigt, kann man die Sendefrequenz erheblich erhöhen, so daß sie in diesem Fall Hunderttausende von Schwingungen pro Sekunde erreichen kann, da die allzu rasche Absorption von Schwingungen kurzer Wellenlänge im Wasser hier wenig störend ist. Man kann auch zwei schief gegen den Meeresgrund gerichtete Strahlenbündel verwenden, beobachtet aber auch hier nur den Widerhall von den Wassermassen und nicht vom Grund, besonders bei großer Meerestiefe.
Eine geeignete Anordnung der beschriebenen Kontaktvorrichtungen vermag übrigens im Falle der gegen den -2,\Ieeresgrund gerichteten Strahlenbündel wahlweise die Reflexion von den Wassermassen verschwinden oder erscheinen lassen; je nachdem, ob man sehr hohe oder sehr niedrige Frequenzen verwendet, kann man den Widerhall vom Meeresgrund verschwinden oder erscheinen lassen; dies gibt eine Möglichkeit, gesondert die Geschwindigkeit des Schiffes bezüglich des Wassers und bezüglich des Meeresgrundes festzustellen.
Abb: 1a gibt ein schematisches Bild der Anordnung der Apparate auf einem Schiff im Falle der Anwendungen von horizontalen Wellenbündeln und deren Reflexion an der Wassermasse. 118 ist ein Sendeapparat oder ein vereinigter Sende- und Empfangsapparat, der am Vorderteil des Schiffes befestigt ist; i i9 ist ein getrennter Empfangsapparat; iao und iai sind zwei Apparate, die sowohl zum Senden als auch zum Empfangen geeignet sind und die Beobachtung der seitlichen Geschwindigkeit gestatten. Sie können getrennt oder in Interferenz im Falle des Empfanges verwendet werden, oder aber in Kombination mit getrennten Empfangsapparaten. Im Falle von bewegter See kann man entweder ein horizontales Wellenbündel verwenden und die Schwebungen seines Widerhalls vom Wasser mit einer Schwingung von konstanter Frequenz beobachten, oder die Schwebungen der Reflexionswellen von zwei horizontal in entgegengesetzter Richtung ausgesendeten Wellenbündeln beobachten, oder schließlich die Schwebungen von zwei horizontalen Wellenbündeln, die miteinander einen Winkel von 9o° einschließen.
Man kann diese Apparate auch in anderer Weise anwenden: Wenn die Apparate für geneigte oder horizontale Wellenbündel um eine vertikale Achse schwenkbar angeordnet sind, so kann man das System durch Drehen um diese senkrechte Achse so einstellen, daß die Schwebungen, die von den reflektierten Wellenbündeln der in einer Querebene aufgestellten Apparate herrühren, vollkommen verschwinden, oder man kann im Falle der Axw -endung von zwei benachbarten Frequenzen die Zahl der Schwebungen auf diese konstante Differenz der Schwingungszahl zurückführen. Die auf diese Querebene lotrechte Richtung wäre die wahre Fahrtrichtung des Schiffes bezüglich des Meeresgrundes, und die Schwebungen zwischen den Reflexen der*Wellen, die von. den in einer Längsebene angeordneten Apparaten ausgesendet werden, würden die wahre Geschwindigkeit des Fahrzeuges der Größe und Richtung nach anzeigen. Durch Betätigung des Steuerruders des Schiffes wäre es möglich, das Schiff derart einzustellen, daß seine wahre Richtung stets mit der gewünschten Richtung übereinstimmt und das Schiff die Entfernung in möglichst kurze: Zeit zurücklegt.
Wenn die Apparate in einer Querebene starr aufgestellt sind, so zeigen die Schwebungen der reflektierten Wellen die Geschwindigkeit der seitlichen Verschiebungen an, und es wäre möglich, das Steuerruder derart zu legen, daß diese Geschwindigkeitskomponente vollständig ausgeglichen wird (ohne dabei die Schwebungen zurr Verschwinden zu bringen), so daß die wahre Geschwindigkeit des Schiffes mit der gewünschten Fahrtrichtung übereinstimmt. Diese mit genügender Genauigkeit erreichbare Kontrolle der Geschwindigkeit gestattet auf hoher See eine Bestimmung des Weges des Schiffes von seinem Ausgangshafen an, unabhängig von der astronomischen Beobachtung. Das Verfahren der Reflexion durch die Masse des Wassers kann auch -zur genauen Messung von Meeresströmungen, der Geschwindigkeit von Flüssen u. dgl. verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit eines Schiffes unter Ver- «-endung des Dopplerschen Effektes und der Interferenzwirkung reflektierter Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß Wellenbündel mit Überschallfrequenz (a1, a2 und a 'l, a'2) in geneigter oder horizontaler Richtung in das Wasser gerichtet werden und die Frequenzänderung gemessen wird, die diese Wellenbündel nach Reflexion von einer unbeweglichen Umgebung, etwa vom Meeresgrund oder von der das Schiff umgebenden Wassermasse, erfahren.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bündel von Wellen mit überschallfrequenz (a1, a, oder a', a',) schräg gegen den Meeresgrund (c) in zwei zur Vertikalen symmetrischen Richtungen ausgesendet werden, wobei die Frequenz der Schwebungen, die durch Interferenz der beide:i vom :Meeresgrund reflektierten und zum Schiff zurückkehrenden Wellen entsteht, gemessen wird, was die Geschwindigkeitskomponente des Schiffes in der Ebene der Beiden Wellenbündel zu bestimmen gestattet.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenbündel von Überschallfrequenz (a1, a2, a', oder a',) schräg gegen den Meeresgrund (c) gerichtet wird und zur Messung der Schiffsgeschwindigkeit bezüglich des Meeresgrundes (c) in einer senkrechten, durch das Wellenbündel gehenden Ebene dient, indem die Zahl der Schwebungen des Widerhalls dieses vom Meeresgrund (c) reflektierten Wellenbündels bei seiner Rückkkehr zum Schiff mit einer gegebenen Frequenz von hörbarer musikalischer Tonhöhe gemessen wird. .I.
Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß je ein oder zwei Wellenbündel in der Längsebene des Schiffes (a1, a2) und in einer auf dieser senkrechten Querebene (a'1, d ,) ausgesandt werden, um auf diese Weise die beiden Komponenten der Schiffsgeschwindigkeit zu ermitteln.
5. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch horizontale oder schräge Aussendung von Wellenbündeln und Messung der durch die Schiffsgeschwindigkeit bewirkten Frequenzänderungen der Welle, die von der das Schiff unmittelbar auf eine gewisse Entfernung umgebenden Wassermasse selbst teilweise gegen das Schiff reflektiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch i, ge-@ennzeichnet durch Messung der Fre-Iuenzänderung der vom Meeresgrund oder der Wassermasse reflektierten Wellenbündel, indem eine Frequenz vor vorzugsweise hörbarer, beliebig veränder, licher (vorteilhaft musikalischer) Ton. höhe an die Zahl der Schwebungen ange. glichen wird, die durch Interferenz de: reflektierten Wellenbündel untereinander oder mit den Schwingungen einer ge. gebenen Frequenz von vorzugsweise hörbarer (musikalischer) Tonhöhe entstehen 7.
Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Messung der Frequenzänderung der vom Meeresgrund oder der Wassermasse reflektierten Wellenbündel, indem die beobachteten Schwebungen mittels geeigneter Änderungen der Sendefrequenzen der Wellenbündel ausgeglichen, d. h. zum Verschwinden gebracht werden. B.
Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Messung der Frequenzänderung der vom Meeresgrund oder der Wassermasse reflektierten Wellenbündel, indem durch geeignete Änderung des Aussendungswinkels der Wellenbündel die durch die Schiffsgeschwindigkeit bewirkten Schwebungen ausgeglichen «-erden.
9. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Stampf-und Schiingerbewegungen hervorgerufenen Fehler in der Messung der Schiffsgeschwindigkeit durch selbsttätige Anpassung der Sendefrequenz eines Wellenbündels in Abhängigkeit vom augenblicklichen Stampf- oder Schlingerwinkel ausgeglichen werden. iö.
Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch i bis 9, bestehend aus einem einzigen oder zwei für das Senden wie den Empfang in gleicher Weise geeigneten Apparaten oder auch einem oder zwei Sendeapparaten und von diesen getrennten Empfangsapparaten für Wellen von überschallfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Verwendung zweier Apparate (b1, b , ) diese symmetrisch zur Vertikalen angeordnet sind, und daß die Apparate- mit elektrischen Hochfrequenzschwingungen gespeist werden, wobei Vorrichtungen, wie Aufnahmeschwingungskreise, die Beobachtung von Interferenzschwebungen gestatten, und im besonderen Vorrichtungen, die eine beliebig veränderliche Schwingung von hörbarer (musikalischer) Tonhöhe aussenden, die Frequenz der Schw:ebungen durch Angleichen oder Ausgleichen zu bestimmen gestatten. ii.
Vorrichtung nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparate (b1, b2, b'1, b'.) paarweise in der Längs-und in der C)uerebene des Schiffes aufgestellt sind, wobei durch beliebige Drehung der Apparate um eine senkrechte Achse das Auslöschen der Schwebungen in der Querebene ermöglicht und dadurch die wahre Schiffsgesch«-indigkeit der Größe und Richtung nach in der auf jene-Querebene senkrechten Richtung bestimmt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch io, gekennzeichnet durch schräge Anordnung der Apparate (b1, b" und b'" b',), die um horizontale, parallele Achsen verstellbar sind, um die Neigungswinkel in bezug auf die Senkrechte symmetrisch ändern und die Schiffsgeschwindigkeit mittels dieses @Vinkelausgleichs messen zu können.
13. Vorrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß hei getrennter Anordnung der Empfangsapparate diese genügend weit von den Sendeapparaten aufgestellt und durch metallische Abschirmung der Empfangsapparate und ihrer Stromkreise gegen die Induktionswirkung der Sendeapparate geschützt werden, wodurch die Wahrnehmung der reflektierten Wellen auch während des Betriebes der Sendeapparate ermöglicht ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Empfangsapparate gegen die direkt durch das Wasser oder durch Induktion übertragenen Schwingungen der Sendeapparate eine Einrichtung `orgesehen ist, die aus einem kleinen, mit dem Sendestromkreis verbundenen Sendeapparat (13) und einem gegenüberstehenden kleinen, mit dem Empfängerkreis verbundenen Empfangsapparat (16) besteht, wobei eine Flüssigkeitssäule (112-)' von veränderlicher Dicke zwischen den beiden kleinen Apparaten derart angebracht ist, daß man die Phase der vom kleinen Empfangsapparat aufgenommenen Welle so weit verschieben kann, bis sie die im Empfangskreis direkt durch das Wasser aufgenommene Welle auslöscht (Abb. io).
15. Vorrichtung nach Anspruch io, da-. durch gekennzeichnet, daß zur Korrektur der bei der Anzeige der Schiffsgeschwindigkeit durch Stampf- oder Schlingerbewegungen entstandenen Fehler zu der Kapazität des Sendeapparates eine kleine veränderliche Kapazität (ttt', iit") hinzugeschaltet wird, die aus einem Kondensator besteht, dessen einer Beleg (in') gegenüber dem anderen (,ni') beweglich und an einem Rahmen (m) befestigt ist, der die Stampf- und Schlingerbewegungen infolge Wirkung einer Kreiselvorrichtung (i) nicht mitmacht, während der andere Beleg (itt") mit dem Schiffskörper fest verbunden ist, derart, daß die Sendefrequenz durch geeignete Veränderung dieser Kapazität (tjt', m") sich in Abhängigkeit vom - Stampf- oder Schlingerwinkel ändert (Abb. 6).
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der unbewegliche Rahmen (m) einer Kreiselvorrichtung (i) einen Kontakt (q) trägt, der den Sendestromkreis nur in Augenblicken schließt, wo das Schiff im Falle heftiger Stampf- oder Schlingerbewegungen die Gleichgewichtslage durchläuft (Abb.6).
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Kontaktvorrichtung, bestehend aus einer von einem Elektromotor (io) mit veränderlicher Geschwindigkeit angetriebenen Welle (g), die eine Anzahl Scheiben (8) mit einer veränderlichen Anzahl von Metallsegmenten (5, 6) trägt, und aus Kontaktstücken (1, 2, 3, die auf deren Umfang schleifen, um das abwechselnde Öffnen und Schließen des Empfangsstromkreises oder auch des Sendekreises allein ohne Übereinanderlagerung zu gewährleisten, wobei die Kontakte (1, 2, 3, d.) auf der Peripherie von Scheiben (8) mit größerer oder geringerer Segmentzahl achsial verschoben werden können, um die Länge der Sendeperiode entsprechend der Tiefe des Meeres oder der Entfernung und Dicke der reflektierenden Wassermassen einstellen zu können (Abb. 7, 8, g).
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Verzahnungen oder anderer geeigneter Verbindungen diejenigen mechanischen Teile (18, 18'), z. B. verstellbare Kapazitäten, durch deren Verstellungen die Schwebungen entweder im Sinne einer Angleichung an eine Frequenz von hörbarer (musikalischer) Tonhöhe oder einer Ausgleichung beeinflußt werden, mit Registriervorrichtungen (ig, ig') verbunden sind, die Kurven auf einem sich abrollenden Papierstreifen (21) aufzeichnen (Abb. ii).