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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sonare, die die
Erfassung von im Meeresboden oder allgemeiner eines beliebigen
Gewässers vergrabenen Gegenständen durch Erfassen des Echos der
von dieser Vorrichtung ausgesendeten Schallwellen ermöglichen.
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Das Prinzip der Sonare ist wohlbekannt. Es besteht darin, eine
Schallwelle mit einer an die gewünschte Reichweite und
gewünschte Präzision angepaßten Frequenz auszusenden. Diese
Schallwelle pflanzt sich im flüssigen Medium, in dem sie
ausgesendet wird, fort, und kann gegebenenfalls bis zu einer
gewissen Tiefe in den von diesem flüssigen Medium bedeckten
Boden eindringen. Die angetroffenen festen Gegenstände schicken
die Welle zur Sendervorrichtung zurück, die außerdem eine
Empfängervorrichtung enthält, die die Erfassung dieser Echos
und ihre Lokalisierung in Abhängigkeit von der Durchlaufdauer
der Wellen und der Orientierung der ausgesendeten und
empfangenen Strahlenbündel ermöglicht. Die hochfrequenten und
somit kurzwelligen Wellen sind einfacher zu fokussieren und
ermöglichen die Verwendung von kleineren Schallantennen. Sie
ermöglichen außerdem eine große Genauigkeit hinsichtlich der
Entfernungslokalisierung, die mit der Wellenlänge in Beziehung
steht. Dagegen ist ihre Dämpfung in Wasser größer, weshalb die
Reichweite reduziert ist, es sei denn, daß übermäßige
Leistungen verwendet werden, die kaum möglich sind.
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Es kommt häufig vor, daß die auf dem Boden des Meeres ruhenden
Gegenstände, die mit den Sonaren geortet werden sollen,
tatsächlich unter den im Lauf der Jahre angesammelten Sedimenten
vergraben sind, insbesondere dann, wenn es sich um
Schiffswracks handelt. Es wäre daher sehr nützlich, zu diesem Zweck
Schallwellen mit großer wellenlänge zu verwenden und sie von
einem in die Nähe des Bodens geschleppten Schwimmkörper
auszusenden. Dies stößt auf das Problem der Abmessung der Antennen,
die im Fall von großen Wellenlängen mit den notwendigerweise
reduzierten Abmessungen eines geschleppten Schwimmkörpers kaum
verträglich sind.
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Die niederfrequenten und somit langwelligen Schallwellen weisen
den Vorteil einer viel kleineren Dämpfung und somit einer viel
größeren Reichweite auf. Außerdem und korrelativ dazu dringen
sie viel tiefer in die Unterseesedimente ein, was die
einfachere Erfassung von in diesen Sedimenten vergrabenen
Gegenständen ermöglicht. Hingegen erfordern sie den Einsatz von
Sende- und Empfangsschallantennen mit großen Abmessungen, um
die ausgesendeten Wellen korrekt zu fokussieren und die
gewünschte Winkelauflösung zu erhalten.
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Es ist ein Verfahren bekannt, das die Kombination der Vorteile
der kurzwelligen und der langwelligen Schallwellen ermöglicht.
Dieses Verfahren, das parametrischer Modus genannt wird,
besteht darin, gleichzeitig zwei Schallwellenbündel mit hoher
Frequenz in dieselbe Richtung auszusenden, wobei vorzugsweise
dieselben Sende-Meßwandler verwendet werden. wegen der
Nichtlinearitäten des Ausbreitungsfluids, im allgemeinen des
Wassers, erzeugen diese Wellen Intermodulationsprodukte, wovon
jenes mit der niedrigsten Frequenz, das der Differenz der
Frequenzen der ausgesendeten Wellen entspricht, eine viel
geringere Wellenlänge als jene der Ausgangsbündel aufweist.
Diese somit erzeugte Welle nutzt jedoch die Eigenschaften der
Fokussierung und der Gerichtetheit der Strahlenbündel mit hoher
Frequenz, die es erzeugt haben und die von Schallantennen mit
kleinen Abmessungen ausgesendet werden konnten. Wenn die
Nichtlinearitäten des Wassers gering sind, ist auch der
Wirkungsgrad des Intermodulationsprodukts gering, wegen der
Dämpfungsdifferenzen ist jedoch die globale Verstärkung
positiv. Die somit erzeugte niederfrequente Welle kann in die
Sedimente eindringen, während die erzeugten hochfrequenten
Wellen hier absorbiert werden.
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Beispielsweise werden primäre Frequenzen in der Größenordnung
von 120 kHz verwendet, die durch Subtraktion eine sekundäre
Frequenz in der Größenordnung von 15 kHz erzeugen, deren
Dämpfung in bezug auf jene der primären Frequenzen trotz einer
Konversionsdämpfung in der Größenordnung von -30 dB ein
Eindringen in die Sedimente des Meeresbodens bis zu einer Tiefe
von ungefähr 2 m ermöglicht, wenn sich dieser Boden ungefähr
10 m vom Schallsender des Sonars entfernt befindet.
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Aus der europäischen Patentanmeldung 0 070 494 ist eine
parametrische Sonarvorrichtung bekannt, die von einem in geringer
Höhe über dem Meeresboden geschleppten Schwimmkörper getragen
wird. Die Signale der Höhenwinkel-Sendekanäle werden in
aufeinanderfolgenden Stößen ausgesendet, die dazu bestimmt sind,
die Vermischung der Echos beim Empfang zu vermeiden, was die
Erhöhung der Geschwindigkeit des Schwimmkörpers ermöglicht.
Die Sende- und Empfangsantennen sind jedoch im Gehäuse des
Schwimmkörpers enthalten, wodurch ihre Abmessungen begrenzt
sind und die Erhaltung von ausreichend gut abgegrenzten
Sendeund Empfangskanälen verhindert wird. Außerdem ist die
Sendefolge in den Stößen nicht besonders optimiert.
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Um dieses Problem zu lösen, schlägt die Erfindung ein Sonar
nach Anspruch 1 vor.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden
deutlich in der folgenden Beschreibung, die anhand eines
nichtbeschränkenden Beispiels und mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen gegeben wird, in denen:
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- Fig. 1 eine Profilansicht eines Schwimmkörpers zeigt, der
die Antennen eines Sonars gemäß der Erfindung trägt;
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- Fig. 2 eine Schnittansicht dieses Schwimmkörpers zeigt;
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- Fig. 3 eine Draufsicht des Meeresbodens und der von den
Sonar-Strahlenbündeln beschallten Oberflächen auf diesem Boden
zeigt;
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- Fig. 4 ein Höhenwinkel-Strahlungsdiagramm beim Empfang
zeigt;
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- Fig. 5 eine Höhenansicht von zwei symjnetrischen
Backbord/Steuerbord-Sendestrahlenbündeln zeigt;
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- Fig. 6 ein Amplituden/Höhenwinkel-Diagramm eines
Sendestrahlenbündels zeigt;
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- Fig. 7 ein Sende/Empfangs-Zeitablaufdiagramm zeigt;
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- Fig. 8 eine Höhenwinkelansicht von zwei
Sendestrahlenbündeln auf derselben Schwimmkörperseite zeigt; und
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- Fig. 9 ein Sende-Zeitablaufdiagramm desselben Stoßes
zeigt.
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In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines geschleppten
Schwimmkörpers gezeigt, der ein Sonar gemäß der Erfindung enthält.
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Dieser Schwimmkörper ist aus einem Gehäuse 101 mit einem
Durchmesser von beispielsweise 30 cm bei einer Länge von 3 m
gebildet, das mit Querrudern und einem Seitenleitruder versehen
ist, die zur Aufrechterhaltung seiner Stabilität bestimmt sind.
Er enthält außerdem einen Schleppbeschlag 102, der ermöglicht,
ihn unter Wasser zu ziehen. Die Stellung dieses Beschlags und
die Wirkung der Querruder ermöglichen ein Eintauchen in eine
gew;inschte Tiefe, die eventuell durch nicht beschriebene,
jedoch bekannte Mittel einstellbar ist. Der Schwimmkörper
bewegt sich somit in einer zu seiner Längsachse parallelen
Richtung D auf einer Höhe oberhalb des Meeresbodens in der
Größenordnung von 10 m, die sich beispielsweise zwischen 4 und
15 m verändern kann, vorwärts.
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Dieser Schwimmkörper trägt hinten eine zylindrische
Sendeantenne 103, die das Gehäuse des Schwimmkörpers in einem Sektor
von ungefähr 240º, der an der Unterseite zentriert ist, wie im
Schnitt in Fig. 2 gezeigt ist, umgibt. Dies ermöglicht, durch
Auswählen derjenigen Sende-Meßwandler durch geeignete
elektronische Mittel und in bekannter Weise, die sich in einem
Öffnungssektor von 120º befinden, der von einem äußeren Rand der
Sendeantenne zum anderen äußeren Rand gleiten kann, ein
Sendestrahlenbündel zu definieren, das eine Senderichtung E
besitzt, die sich in einem Nutzsendesektor von 120º verändern
kann, der auf die Vertikale zentriert ist und nach unten weist.
Gegebenenfalls kann eine kreisförmige Sendeantenne des üblichen
Typs verwendet werden, der auch für andere Bedürfnisse
verwendet wird und einen vollständigen Ring bildet und wovon
nur die Meßwandler verwendet werden, die sich in dem Sektor von
240º befinden.
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Der Schwimmkörper trägt außerdem zwei geradlinige seitliche
Empfangsantennen 104 mit einer Länge von ungefähr 2 m, die sich
längs der zwei Seiten des Rumpfes zu dessen Unterseite
erstrecken und so beschaffen sind, daß sie die niederfrequenten
Schallwellen empfangen, die von den zu erfassenden Gegenständen
zurückgeschickt werden.
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Der Schwimmkörper kann außerdem andere Geräte enthalten, die
außerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, insbesondere ein
Hochfrequenz-Sonar, dessen Antennen sich ebenfalls seitlich
längs des Rumpfes befinden, sowie Navigationsgeräte, um die
Trimmung und die Höhe des Sonars aufrechtzuerhalten, indem
eventuell die Veränderungen dieser Parameter gemessen werden,
um sie bei der Verarbeitung der Sonar-Signale zu
berücksichtigen.
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Im Stand der Technik sandte die parametrische Sendeantenne in
Winkelrichtung schmale Strahlenbündel aus, die eine Kartierung
des Meeresbodens ermöglichen. Um die überlappung der
Strahlenbündel und die entsprechenden Nachteile zu vermeiden, wurden
sie nacheinander in einem ausreichenden zeitlichen Abstand
ausgesendet, damit sämtliche Echos vor dem Aussenden des
folgenden Strahlenbündeis empfangen werden können. Dadurch
wurde die Vorwärtsbewegungsgeschwindigkeit des Schwimmkörpers
selbstverständlich erheblich eingeschränkt, um eine
vollständige Abdeckung des Gebiets zu erhalten. In der Praxis konnte
diese Geschwindigkeit 4 Knoten nicht übersteigen, was einen
geringen Wert darstellt.
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Gemäß der Erfindung sendet die parametrische Sendeantenne
Strahlenbündel aus, deren Seitenöffnungswinkel 203 (Ebene, die
die Richtung D enthält, in der sich der Schwimmkörper vorwärts
bewegt) beispielsweise gleich 20º ist, während der
Höhenöffnungswinkel 2φ3 (Ebene, die zur Richtung D transversal ist)
beispielsweise gleich 3,2º ist. Diese Strahlenbündel sind daher
stark asymmetrisch, wobei ihre Auftrefffläche auf dem
Meeresboden eine grob elliptische Form besitzt, wie in Fig. 3
gezeigt ist. Die unterschiedlichen Strahlenbündel grenzen
aneinander und entsprechen somit Zonen, die ihrerseits auf dem
Boden aneinandergrenzen und in der Figur mit 1 bis 18 numeriert
sind. Wegen der Höhenöffnung müssen nämlich in diesem
numerischen Beispiel 18 Strahlenbündel auf jeder
Schwimmkörperseite verwendet werden, um die weiter oben definierten
Sektoren mit einer Größe von 60º vollständig abzudecken.
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Der erste Sektor Nummer 1 befindet sich im wesentlichen auf der
Vertikalen des Schwimmkörpers, während sich der 18. Sektor am
Ende der beschallten Zone befindet. Bei einer Entfernung von
der Sendeantenne nach Maßgabe der ansteigenden Größe der
Nummern verbreitert sich die beschallte Zone wegen der
Seitenwinkelöffnung immer stärker. So besitzt bei einer Höhe H über
dem Meeresboden, die gemäß einem üblichen Wert beispielsweise
gleich 15 m beträgt, das Strahlenbündel Nr. 1 eine Länge, die
im wesentlichen gleich 5 m ist, während das Strahlenbündel
Nr. 18 eine Länge besitzt, die im wesentlichen gleich 10 m ist.
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Wie gesehen worden ist, müssen auf jeder Schwimmkörperseite
(Fig. 3 zeigt nur eine Seite) 18 Strahlenbündel ausgesendet
werden, um den gesamten Höhenwinkelsektor von 60º auf dieser
Schwimmkörperseite abzudecken. Um den Schwimmkörper mit einer
maximalen Geschwindigkeit zu ziehen, schlägt die Erfindung vor,
zur Verringerung der Gesamtwiederholungsdauer, die dem
Aussenden dieser 18 Strahlenbündel entspricht, diese
Strahlenbündel auf sechs Stöße von drei Strahlenbündeln zu verteilen,
wobei die Strahlenbündel desselben Stoßes räumlich in
Höhenrichtung und zeitlich getrennt sind und die Strahlenbündel der
nachfolgenden Stöße zeitlich getrennt sind.
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Die Strahlenbündel sind räumlich so verteilt, daß sie
verschachtelt sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die
Verteilung der Strahlenbündel in den Stößen für eine
Schwimmkörperseite die folgende:
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- Stoß 1: Strahlenbündel 1-7-13
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- Stoß 2: Strahlenbündel 2-8-14
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- Stoß 3: Strahlenbündel 3-9-15
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- Stoß 4: Strahlenbündel 4-10-16
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- Stoß 5: Strahlenbündel 5-11-17
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- Stoß 6: Strahlenbündel 6-12-18.
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Die Echos, die den Backbord-Strahlenbündeln und den Steuerbord-
Strahlenbündeln entsprechen, müssen beim Empfang getrennt
werden.
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Für die Steuerbordantenne ist das Empfangsdiagramm in Fig. 4
gezeigt, wobei das Diagramm für die Backbordantenne symmetrisch
ist. Für die von der Vertikalen am weitesten entfernten
Strahlenbündel bewirken die Richtdiagramme jeder der zwei
Empfangsantennen diese Trennung.
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In diesem Beispiel ermöglicht das Diagramm die Trennung der
Echos, die von Strahlenbündeln ausgehen, die sich zwischen den
Höhenwinkeln φ = 30º (in bezug auf die Horizontale) und
φ = 70º befinden, d. h. im beschriebenen Beispiel die
Strahlenbündel 8 bis 18.
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Für die verbleibenden Strahlenbündel, die somit in einem
Höhenöffnungswinkel von 40º liegen, der auf die Vertikale
zentriert ist, und die im beschriebenen Beispiel die
Strahlenbündel 1 bis 7 auf jeder Seite sind, überdecken sich die
Diagramme, wobei beim Senden der Impulse eine zeitliche
Trennung verwendet wird, derart, daß die auf einer
Schwimmkörperseite empfangenen Echos nicht mit jenen zusammenfallen können,
die auf der anderen Schwimmkörperseite empfangen werden.
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Hierzu muß also erreicht werden, daß sämtliche Echos, die von
einem von Steuerbord in diesem Höhenwinkel zwischen 70º und 90º
ausgesendeten Strahlenbündel ausgehen und Gegenständen
entsprechen, die in dem Sediment innerhalb der
Reichweitengrenze des Sonars vergraben sind, empfangen werden, bevor von
Backbord ein anderes Strahlenbündel, das zwischen 70º und 90º
liegt, ausgesendet wird.
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Für das parametrische Sonar sind nämlich nur die Echos
interessant, die von in dem Sediment vergrabenen Gegenständen
ausgehen. Die Echos, die eventuell von Gegenständen ausgehen,
die sich in einer gewissen Wassertiefe befinden, werden von
anderen Mitteln lokalisiert, z.B. von einem vom Schwimmkörper
getragenen Hochfrequenz-Sonar, so daß diese Echos im
Verarbeitungssystem für die Echos des Niederfrequenz-Sonars beseitigt
werden können, um Mehrdeutigkeiten zu unterdrücken.
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Im folgenden werden die Winkel φ mit einem Index i versehen,
derart, daß φi = 90º - i 2φ&sub3; gilt. Für ein Strahlenbündel
entspricht φi zwei Abständen d2i-1 und d2i.
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In Fig. 5 sind ein Backbord-Strahlenbündel 503 und ein
Steuerbord-Strahlenbündel 504 dargestellt, die im Höhensektor -70º,
70º enthalten sind. In dieser Figur sind die Grenzradien dieser
Strahlenbündel weiter unten definiert. Das beispielsweise nach
Backbord ausgesendete Strahlenbündel 503 muß von dem nach
Steuerbord ausgesendeten Strahlenbündel 504 getrennt werden. Es
ist notwendig, daß das Signal, das eventuell von einem in einer
Tiefe Hs im Sediment vergrabenen Gegenstand auf einem der
Strecke d2i entsprechenden Radius zurückgesendet wird, nicht
von dem Signal verdeckt wird, das von der Oberfläche des
Meeresbodens in einer Tiefe H in bezug auf den das Sonar
tragenden Schwimmkörper auf einem der Strecke d2i-1
entsprechenden Radius zurückgesendet wird (allgemein wird vom
Nachhall des Bodens gesprochen).
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Um eine solche Verdeckung zu vermeiden, wird allgemein davon
ausgegangen, daß es vorteilhaft ist, daß der Pegel des
Nachhallsignals entweder ungefähr 15 bis 20 dB unterhalb des
Nutzsignal-Pegels liegt oder wegen der Dämpfung im Sediment
ungefähr 55 bis 60 dB unterhalb des Nutzsignal-Pegels liegt.
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Es ist nämlich bekannt, daß das Sediment das Signal dämpft und
daß dies die Reichweite des Sonars im Sediment begrenzt. Wenn
beispielsweise der Dämpfungskoeffizient des Sediments as = 1 dB
pro Wellenlänge ist, wird für eine Tiefe des Sediments Hs = 2 m
(allgemein am üblichsten) und bei einer Sendefrequenz von
15 kHz, die einer Wellenlänge von 10 cm im beschriebenen
numerischen Beispiel entspricht, eine Dämpfung von wenigstens
40 dB (Hin- und Rücklauf) erhalten.
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Der Trennwinkel Δφ zwischen den Radien, die den Strecken d&sub0;
und d&sub1; entsprechen, wird somit durch den Winkelabstand zwischen
den Öffnungen des Sendediagramms bei -3 dB und bei -60 dB,
d.h. bei der ersten Null des Diagramms, erhalten.
Dies ist in Fig. 6 gezeigt.
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Nun wird auf Fig. 7 Bezug genommen, in der bei 700 der Nachhall
des Bodens dargestellt ist, wobei die Zeitdifferenz zwischen
dem Ende des ersten Sendens und dem Beginn des nächsten gegeben
ist durch
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(1) Δti = 2(d2i - d2i-1)/c
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wobei c die Schallgeschwindigkeit im Sediment ist.
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Dieser Zeitabstand ist einfacher anhand von H, Hs, φk und Δφ,
gemäß der folgenden Formel zu berechnen:
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Dadurch können also die Echos der Backbord- und Steuerbord-
Strahlenbündel desselben Rangs, beispielsweise 1B und 1T für
i = 1, getrennt werden.
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Die gleiche überlegung wird angewendet, um die Echos der
Strahlenbündel zu trennen, deren Höhenwinkel kleiner als 70º
ist. In Fig. 8 sind zwei Strahlenbündel 803, 804 derselben
Schwimmkörperseite, Backbord oder Steuerbord, gezeigt; hierbei
ist die Winkelbreite Δφ wie oben anhand von Fig. 6 gelehrt
definiert. Der Bodennachhall, der der Strecke d2j-1 im
Strahlenbündel 804 entspricht, darf die Echos, die von im Abstand
d2i befindlichen Gegenständen vom Strahlenbündel 803 stammen,
nicht stören. Hierzu ist es ausreichend, daß zum gleichen
Sendezeitpunkt wenigstens die Bedingung
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verwirklicht ist, d. h. d2j-1 ≥ d2i.
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Wenn diese Bedingung verwirklicht ist, werden die Impulse
gleichzeitig ausgesendet. Falls diese Bedingung nicht
verwirklicht ist, müssen die Sendezeitpunkte getrennt sein um:
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was gleich
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ist.
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Diese Betrachtungen ermöglichen die Definition der Sendefolge
der Strahlenbündel für jeden Stoß.
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Die folgenden Angaben beziehen sich auf den Rahmen des weiter
oben beschriebenen numerischen Beispiels:
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H = 15 m
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Hs = 2 m
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Strahlenbündelbreite bei 3 dB: 3,2º/
Strahlenbündeibreite zwischen Nullen: 18º}
Δφ = 10,6º
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φi = 90º - i 3,20, 1 ≤ i ≤ 18
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dies gilt auch für j.
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Der Stoß 1 ist derjenige, der die längste Dauer besitzt, weil
er der einzige ist, der zwei Strahlenbündel 1, 7 enthält, die
vertikal sind und die daher zwangsläufig durch eine zeitliche
Verzögerung beim Senden (Δt&sub1; und Δt&sub7;) getrennt werden müssen.
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Es gilt: φ&sub1; = 86,80
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φ&sub7; = 67,60
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Δt&sub1; = 2,54 ms
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Δt&sub7; = 4,08 ms
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Wie in Fig. 9 gezeigt, beginnt der Stoß Nr. 1 durch das Senden
des Strahlenbündels 1T, gefolgt vom Senden des Strahlenbündels
1B nach Δt&sub1;, woraufhin nach At&sub1; das Senden des Strahlenbündels
7T erfolgt. Das Senden des Strahlenbündeis 7B erfolgt nach At&sub7;
ab dem Senden des Strahlenbündels 7T, während das Senden des
Strahlenbündels 13T nach Δt&sub7; ab dem Senden des Strahlenbündels
7B erfolgt.
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Nun muß geprüft werden, ob der zeitliche Abstand zwischen
Strahlenbündeln derselben Schwimmkörperseite berücksichtigt
worden ist. Für die Strahlenbündel 1 und 7 gilt d&sub2; = 17,03 m
und d&sub3; = 15,32 m. Da d&sub1;&sub3; kleiner als d&sub2; ist, muß auf
Sendevorgänge, die gleich oder kleiner als 2,28 ms sind, eine
Verzögerung angewendet werden. Wenn für T der momentane Wert 0,2 ms
verwendet wird, ist das Intervall gleich 5,28 ms, so daß das
Intervall zwischen 1T und 7T geeignet ist. Gleiches gilt für
die Strahlenbündel 7 und 13, für die eine Verzögerung zwischen
Sendungen angewendet werden muß, die kleiner oder gleich
1,18 ms ist. Die Verzögerung zwischen den Sendevorgängen für
die Strahlenbündel 7B und 138 ist somit gewährleistet, außerdem
können die Sendevorgänge 13T und 13B gleichzeitig erfolgen.
Tatsächlich grenzen sie aneinander, weil für diese zwei
Sendevorgänge gemeinsame Meßwandler vorhanden sind.
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Die Gesamtdauer des Sendezyklus des Stoßes muß kleiner als 2H/c
sein, damit sämtliche Echos ausgesendet werden, bevor der erste
Impuls empfangen wird, um ein Gemisch der Signale im Wasser zu
vermeiden.
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Die Gesamtdauer des Sendezyklus des Stoßes ist gleich 14,44 ms
und somit kleiner als 2H/c = 20 ms.
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Was den Sende/Empfangs-zyklus insgesamt betrifft, ist die Dauer
für einen Stoß gegeben durch
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Für den Stoß 1 ist φmax = (P3, so daß 41,2 ms erhalten wird.
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Somit besitzt der Sende/Empfangs-Zyklus für die sechs Stöße
eine maximale Dauer, die im wesentlichen gleich diesem 6fachen
Wert ist, also ungefähr 250 ms.
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Während dieser Dauer bewegt sich der Schwimmkörper, wenn er mit
10 Knoten fährt, über eine Strecke von 1,25 m, wobei wegen der
Abmessungen der beschallten Fläche auf der Grundfläche des
Strahlenbündels wie in Fig. 3 gezeigt in Abhängigkeit von den
Dimensionen des gewählten numerischen Beispiels jeder
Gegenstand, der ein Echo zurücksenden kann, (5/1,25) viermal (vier
Treffer), falls er sich auf der Vertikalen des Schwimmkörpers
befindet, und (10/1,25) achtmal, wenn er sich an der Grenze des
beschallten Sektors befindet, beschallt wird. Solche Zahlen
ermöglichen die Erhaltung einer vollkommen sicheren Erfassung.
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Eine solche Folge von sechs Stößen aus drei Strahlenbündeln ist
bis zu einer unteren Grenze der Höhe des Schwimmkörpers über
dem Meeresboden gut geeignet. Diese Grenze beträgt ungefähr 6 m
für eine Lothöhe im Sediment von 2 m. Der Wert von 2 m, der
betrachtet worden ist, ist besonders für die Erfassung von
vergrabenen Minen geeignet, von denen angenommen wird, daß sie
nicht mehr gefährlich sind, wenn sie von mehr als 2 m des
Sediments bedeckt sind.
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Wenn eine niedrigere Höhe des Schwimmkörpers verwendet wird,
die beispielsweise zwischen 4 und 6 m liegen kann, wird die
Geschwindigkeit des Schwimmkörpers auf einen Wert verringert,
der im wesentlichen gleich 6,7 Knoten beträgt.
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Um eine ausreichende Seitenwinkelauflösung zu erhalten, wird
beim Empfang eine Kanalformation verwendet, die beispielsweise
sieben Kanäle enthalten kann, deren Seitenwinkelöffnung wegen
des weiter oben definierten Winkels 2θ&sub3; im wesentlichen gleich
3º beträgt.
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Unter diesen Bedingungen entspricht die Auflösungszelle des
Sonars einem Öffnungswinkel von 3º º 3,2º.
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Gemgß einer Variante ist die Empfangsantenne synthetisch, d.h.
ihr Öffnungswinkel 2θ&sub3; wird durch eine Antennenlänge erhalten,
die die Vorwärtsbewegung des Schwimmkörpers berücksichtigt:
diese Technik ist bekannt und beispielsweise in dem Patent US
4 987 563 von John E. Gilmour beschrieben.
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Das somit beschriebene Sonar ermöglicht gegenüber jenen, die
bisher verwendet worden sind, eine starke Verbesserung des
stündlichen Abdeckungsgrades, die durch die Erhöhung der
Geschwindigkeit des Schwimmkörpers erhalten wird, der sich mit
10 Knoten anstatt mit früher mit 4 Knoten vorwärtsbewegen kann.
Er kann eventuell eine Geschwindigkeit von 15 Knoten erreichen,
wenn dies die hydrodynamischen Eigenschaften des Schwimmkörpers
erlauben. Außerdem ist die Anzahl der Treffer gegenüber dem
Stand der Technik wesentlich erhöht, was in Wirklichkeit vom
Standpunkt der Signalverarbeitung einer Integration entspricht,
von der bekannt ist, daß sie den Rauschabstand erhöht.