WO2025190769A1

WO2025190769A1 - Towed antenna

Info

Publication number: WO2025190769A1
Application number: PCT/EP2025/056132
Authority: WO
Inventors: Thorsten Bochentin
Original assignee: Tkms Atlas Elektronik GmbH; ThyssenKrupp AG
Current assignee: Tkms Atlas Elektronik GmbH; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2024-03-11
Filing date: 2025-03-06
Publication date: 2025-09-18
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: DE102024106889A1

Abstract

The invention relates to a towed antenna (20) comprising a plurality of underwater sound transducers (24). The underwater sound transducers (24) of the plurality of underwater sound transducers are designed to convert underwater sound into a corresponding electrical signal. The underwater sound transducers (24) of the plurality of underwater sound transducers are arranged around a longitudinal axis (26) of the trailing antenna (20) when the trailing antenna (20) is oriented in a linearly extended manner, wherein the underwater sound transducers of the plurality of underwater sound transducers are arranged predominantly remotely from the longitudinal axis (26), wherein a maximum of two underwater sound transducers (24) of the plurality of underwater sound transducers are arranged in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis.

Description

Schleppantenne towed antenna

Beschreibung Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Richtungsbestimmung von einfallenden Schallwellen bei Schleppantennen für Sonare bzw. Sonaranwendungen. The invention relates to the determination of the direction of incident sound waves in towed antennas for sonars or sonar applications.

Derzeit sind in Schleppantennen sogenannte Triplets oder Quadlets angeordnet, um eine Richtungsbildung lateral zur Schleppantenne durchführen zu können. Die Triplets weisen drei, die Quadlets vier Wasserschallwandler in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse der Schleppantenne auf. Über die Laufzeitunterschiede der Schallwellen zu den einzelnen Wasserschallwandlern lässt sich die Einfallsrichtung von Schallwellen bereits mittels eines einzelnen Triplets/Quadlets quer zur Längsachse der Schleppantenne bestimmen, mit einer Vielzahl von entlang der Schleppantenne angeordneten Triplets/Quadlets in alle Raumrichtungen. Somit wird auch eine rechts/links Unterscheidung der einfallenden Schallwellen ermöglicht. Die Triplets/Quadlets können jedoch nicht beliebig nah aneinander angeordnet werden, da sich die Schleppantenne dann nicht mehr aufrollen lässt. Die maximale zu empfangene Frequenz der Schleppantenne ist somit begrenzt. Currently, so-called triplets or quadlets are arranged in towed antennas in order to enable directional determination laterally to the towed antenna. The triplets have three, and the quadlets four, water-borne sound transducers in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the towed antenna. Using the time differences between the sound waves and the individual water-borne sound transducers, the direction of incidence of sound waves can be determined using a single triplet/quadlet perpendicular to the longitudinal axis of the towed antenna, or with a large number of triplets/quadlets arranged along the towed antenna in all spatial directions. This also enables the incoming sound waves to be differentiated as to left or right. However, the triplets/quadlets cannot be arranged as close to one another as this would prevent the towed antenna from being rolled up. The maximum frequency that can be received by the towed antenna is therefore limited.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für Schleppantennen zu schaffen. The object of the present invention is therefore to create an improved concept for towed antennas.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. This problem is solved by the subject matter of the independent patent claims. Further advantageous embodiments are the subject matter of the dependent patent claims.

Ausführungsbeispiele zeigen eine Schleppantenne mit einer Vielzahl von Wasserschallwandlern. Die Wasserschallwandler der Vielzahl von Wasserschallwandlern können Wasserschall in ein korrespondierendes elektrisches Signal umwandeln. Die Wasserschallwandler der Vielzahl von Wasserschallwandlern sind um eine (Mitten-) Längsachse der Schleppantenne herum angeordnet, wenn die Schleppantenne linear gestreckt ausgerichtet ist. Überwiegend sind die Wasserschallwandler der Vielzahl von Wasserschallwandlern jedoch entfernt von der Längsachse angeordnet, d.h. die Wasserschallwandler liegen nicht auf eine Linie, die durch die Aneinanderreihung aller Querschnittsmittelpunkte der Schleppantenne bestimmt ist. Somit weisen einfallende Schallwellen aus allen Raumrichtungen zwangsläufig einen Laufzeitunterschied zu den Wasserschallwandlern auf, wodurch eine Richtungsbildung in alle Raumrichtungen ermöglicht wird. Prinzipiell ist jede Anordnung der Wasserschallwandler möglich. Die Laufzeitunterschiede können bei einer willkürlichen Anordnung der Wasserschallwandler in der Schleppantenne durch komplexe mathematische Methoden, z.B. unter Verwendung der Chaostheorie, für die Ortung genutzt werden. Embodiments show a towed antenna with a plurality of waterborne sound transducers. The waterborne sound transducers of the plurality of waterborne sound transducers can convert waterborne sound into a corresponding electrical signal. The waterborne sound transducers of the plurality of waterborne sound transducers are arranged around a (central) longitudinal axis of the towed antenna when the towed antenna is aligned in a linearly stretched manner. The However, the transducers of the multitude of transducers are arranged away from the longitudinal axis, meaning that the transducers are not located on a line determined by the alignment of all cross-sectional centers of the trailing antenna. Thus, incoming sound waves from all spatial directions inevitably have a time lag to the transducers, which allows for directional sound in all spatial directions. In principle, any arrangement of transducers is possible. With an arbitrary arrangement of transducers in the trailing antenna, the time lags can be used for localization using complex mathematical methods, e.g., using chaos theory.

Bevorzugt sind die Wasserschallwandlern jedoch auf einer Bahn angeordnet sind, die sich durch ein mathematisches Modell beschreiben lässt. Somit können die Positionen der Wasserschallwandler zueinander mathematisch beschrieben werden, wodurch die Bestimmung der Laufzeitunterschiede vereinfacht und die Richtungsbildung verbessert wird. Ein besonders einfach zu beschreibendes mathematisches Modell ist die Helix. Insbesondere können die Wasserschallwandler daher auf einer Bahn angeordnet sein, die eine Helix beschreibt. Bei Verwendung einer einzelnen Helixbahn, auf der die Wasserschallwandler angeordnet sind, liegt maximal ein Wasserschallwandler pro Querschnittsebene in der Schleppantenne. Preferably, however, the waterborne sound transducers are arranged on a path that can be described by a mathematical model. Thus, the relative positions of the waterborne sound transducers can be described mathematically, simplifying the determination of the propagation time differences and improving directional determination. A particularly easy-to-describe mathematical model is the helix. In particular, the waterborne sound transducers can therefore be arranged on a path that describes a helix. When using a single helical path on which the waterborne sound transducers are arranged, a maximum of one waterborne sound transducer per cross-sectional plane is located in the trailing antenna.

Insgesamt sind maximal zwei Wasserschallwandler der Vielzahl von Wasserschallwandlern in einer Ebene (=Querschnittsebene) angeordnet. Die Querschnittsebene liegt senkrecht zu der Längsachse. Somit befinden sich bei gleicher maximaler Empfangsfrequenz der Schleppantenne weniger Wasserschallwandler pro Volumeneinheit in der Schleppantenne als bei Schleppantennen mit Triplets oder Quadlets. Selbst wenn die Anzahl der Wasserschallwandler pro Volumeneinheit gleich oder größer wäre als beim Triplet oder Quadlet, kann der axiale Abstand, d.h. der Abstand in Längsrichtung der Schleppantenne, durch gegeneinander verschobene laterale Positionen aufeinanderfolgender Wasserschallwandler vergrößert werden. Die Aufrollfähigkeit der Schleppantenne wird somit erhöht. Die Anzahl der Wasserschallwandler pro Volumeneinheit, bzw. präziser der axiale Abstand zwischen (axial) benachbarten Wasserschallwandlern, stellt einen Indikator für die Aufrollfähigkeit der Schleppantenne dar. A total of a maximum of two waterborne sound transducers of the plurality of waterborne sound transducers are arranged in one plane (= cross-sectional plane). The cross-sectional plane is perpendicular to the longitudinal axis. Thus, for the same maximum reception frequency of the trailing antenna, there are fewer waterborne sound transducers per unit volume in the trailing antenna than in trailing antennas with triplets or quadlets. Even if the number of waterborne sound transducers per unit volume were the same or greater than in the triplet or quadlet, the axial spacing, i.e. the spacing in the longitudinal direction of the trailing antenna, can be increased by shifting the lateral positions of successive waterborne sound transducers relative to one another. The roll-up capability of the trailing antenna is thus increased. The number of waterborne sound transducers per unit volume, or more precisely the axial spacing between (axially) adjacent Waterborne sound transducers, represents an indicator of the roll-up capability of the towed antenna.

Als axialer Abstand wird der Abstand parallel zur Längsrichtung verstanden. Benachbarte Wasserschallwandler sind solche Wasserschallwandler, die von einer axial angeordneten Geraden geschnitten werden. Als Abstand zwischen den benachbarten Wasserschallwandlern wird die Strecke auf der Geraden bezeichnet, die zwischen den benachbarten Wasserschallwandler liegt. Insbesondere kann die kürzest mögliche Strecke, die durch Parallelverschiebung der Geraden erhalten werden kann, als (z.B. minimaler) Abstand bezeichnet werden. Zwischen axial benachbarten Wasserschallwandlern können, z.B. in einer Parallelprojektion betrachtet, weitere Wasserschallwandler liegen. Diese zwischenliegenden Wasserschallwandler können sich durch zumindest eine ihrer lateralen (Koordinatenachsen-) Komponenten voneinander unterscheiden. D.h. die zwischenliegenden Wasserschallwandler sind radial verschoben zu den benachbarten Wasserschallwandlern angeordnet. Bei aufeinanderfolgenden Wasserschallwandlern werden auch die zwischenliegenden, radial verschobenen Wasserschallwandler, berücksichtigt. The axial distance is understood to be the distance parallel to the longitudinal direction. Adjacent waterborne sound transducers are those waterborne sound transducers that are intersected by an axially arranged straight line. The distance between the adjacent waterborne sound transducers is the distance on the straight line that lies between the adjacent waterborne sound transducers. In particular, the shortest possible distance that can be obtained by parallel displacement of the straight line can be referred to as the (e.g. minimum) distance. Between axially adjacent waterborne sound transducers, there can be further waterborne sound transducers, e.g. viewed in a parallel projection. These intermediate waterborne sound transducers can differ from one another in at least one of their lateral (coordinate axis) components. This means that the intermediate waterborne sound transducers are arranged radially offset from the adjacent waterborne sound transducers. In the case of consecutive waterborne sound transducers, the intermediate, radially offset waterborne sound transducers are also taken into account.

Idee ist es somit, die Zahl der Wasserschallwandler pro Querschnittsebene der Schleppantenne von drei bzw. vier auf maximal zwei, bevorzugt einen Wasserschallwandler zu reduzieren. Durch die geringere Anzahl von Wasserschallwandlern pro Querschnittsfläche wird die Aufrollfähigkeit (d.h. die Biegbarkeit) der Schleppantenne verbessert. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Länge der Schleppantenne aufgrund von elektrischen Beschränkungen durch die Anzahl der Wasserschallwandler begrenzt ist. D.h., es gibt eine maximale Anzahl von Wasserschallwandlern, die pro Schleppantenne verwendet werden können. Im Vergleich zu einer Triplet Schleppantenne kann die erfindungsgemäße Schleppantenne bei sonst gleichen Parametern die dreifache maximale Länge aufweisen, im Vergleich zu einer Quadlet Schleppantenne die vierfache Länge, wenn jeweils nur ein Wasserschallwandler pro Querschnittsebene angeordnet ist. Die größere Länge erlaubt eine verbesserte Empfindlichkeit der Schleppantenne. Es sei jedoch angemerkt, dass die Genauigkeit der Richtungsbildung bei der Verwendung nur eines Wasserschallwandlers pro Querschnittsebene gegenüber einem Quadlet oder einem Triplet etwas verringert sein kann. Dieser Effekt wird geringer, je höher die Empfangsfrequenzen sind. In Ausführungsbeispielen kann die Genauigkeit der Richtungsbildung ebenfalls verbessert werden, wenn die Wasserschallwandler der Vielzahl von Wasserschallwandlern auf zwei Bahnen angeordnet sind, die sich jeweils durch ein mathematisches Modell beschreiben lassen. Auch hier ist es vorteilhaft, dass beide Bahnen eine Helix beschreiben, sich also eine Doppelhelix ergibt. The idea is therefore to reduce the number of water sound transducers per cross-sectional plane of the towed antenna from three or four to a maximum of two, preferably one water sound transducer. The smaller number of water sound transducers per cross-sectional area improves the roll-up ability (i.e. the bendability) of the towed antenna. A further advantage is that the length of the towed antenna is limited by the number of water sound transducers due to electrical restrictions. This means that there is a maximum number of water sound transducers that can be used per towed antenna. Compared to a triplet towed antenna, the towed antenna according to the invention can have three times the maximum length, with all other parameters being equal, and four times the length of a quadlet towed antenna if only one water sound transducer is arranged per cross-sectional plane. The greater length allows for improved sensitivity of the towed antenna. It should be noted, however, that the accuracy of directional determination may be somewhat reduced when using only one waterborne sound transducer per cross-sectional plane compared to a quadlet or triplet. This effect decreases with increasing reception frequencies. In exemplary embodiments, the accuracy of directional determination can also be improved if the waterborne sound transducers of the plurality of waterborne sound transducers are arranged on two paths, each of which can be described by a mathematical model. Here, too, it is advantageous for both paths to describe a helix, thus resulting in a double helix.

In weiteren Ausführungsbeispielen ist die Schleppantenne ausgebildet, Frequenzen zu empfangen, die größer als 10 kHz sind, insbesondere zwischen 10kHz und 100kHz liegen. Eine solche Schleppantenne kann für Intercept Verfahren, beispielsweise zur Ortung der Aktivsignale von Torpedos, verwendet werden. Aufgrund der hohen verwendeten Frequenzen ist die Abweichung der beschriebenen Schleppantenne zu einer Triplet/Quadlet-Schleppantenne gering oder kaum messbar vorhanden. Ferner ist eine klassische Triplet/Quadlet Schleppantenne mit Schallwandlerabständen die den Empfang solch hoher Frequenzen ermöglichen in der Regel aufgrund des reduzierten Biegeradius nicht mehr aufrollbar. In further embodiments, the towed antenna is configured to receive frequencies greater than 10 kHz, in particular between 10 kHz and 100 kHz. Such a towed antenna can be used for intercept methods, for example, for locating the active signals of torpedoes. Due to the high frequencies used, the deviation of the described towed antenna from a triplet/quadlet towed antenna is small or barely measurable. Furthermore, a classic triplet/quadlet towed antenna with transducer spacings that enable reception of such high frequencies is generally no longer rollable due to the reduced bending radius.

Weiter weist die Schleppantenne in Ausführungsbeispielen einen Mantel auf, in dem die Wasserschallwandler der Vielzahl von Wasserschallwandlern angeordnet sind. Bei herkömmlichen Triplet/Quadlet Schleppantennen sind die Wasserschallwandler zwangsläufig sehr nah an der Mantelinnenfläche angeordnet. Dies ist notwendig, um die für die Bestimmung von Laufzeitunterschieden zwischen den Wasserschallwandlern notwendigen Abstand einzuhalten und die Schleppantenne ferner möglichst dünn zu gestalten. Dünnere Schleppantennen weisen bei gleicher Länge ein geringeres Gewicht auf und können daher besser gehandhabt werden. Ferner benötigen dünnere Schleppantennen aufgerollt weniger Platz auf der Trommel der Winde. Allerdings sind die Strömungsgeräusche in der Nähe der Wandinnenfläche größer als weiter innen in der Schleppantenne. Bei der erfindungsgemäßen Schleppantenne können die Wasserschallwandler bei gleicher Dicke der Schleppantenne weiter beabstandet von der Wandinnenfläche angeordnet werden, da sich die Abstände der (aufeinanderfolgenden) Wasserschallwandler, die für die Berechnung der Richtungsbildung verwendet werden, nicht ausschließlich aus dem lateralen Abstand zueinander, sondern aus einem diagonalen, d.h. schrägen Abstand zueinander bestimmen. Furthermore, in exemplary embodiments, the towed antenna has a casing in which the waterborne sound transducers of the plurality of waterborne sound transducers are arranged. In conventional triplet/quadlet towed antennas, the waterborne sound transducers are necessarily arranged very close to the inner surface of the casing. This is necessary in order to maintain the distance required for determining propagation time differences between the waterborne sound transducers and also to make the towed antenna as thin as possible. Thinner towed antennas have a lower weight for the same length and are therefore easier to handle. Furthermore, thinner towed antennas require less space on the drum of the winch when rolled up. However, the flow noise is greater near the inner surface of the wall than further inside the towed antenna. In the towed antenna according to the invention, the waterborne sound transducers can be arranged further away from the inner surface of the wall for the same thickness of the towed antenna, since the distances between the (successive) waterborne sound transducers, the used to calculate the direction formation, are determined not exclusively from the lateral distance to each other, but from a diagonal, i.e. oblique distance to each other.

Ferner ist ein Wasserfahrzeug mit der Schleppantenne und einer Signalverarbeitungseinheit offenbart. Die Signalverarbeitungseinheit ist ausgebildet, basierend auf den elektrischen Signalen der Wasserschallwandler der Vielzahl von Wasserschallwandlern, eine Richtung zu ermitteln, aus der bestimmte Schallanteile in dem Wasserschall auf die Schleppantenne einfallen. In Ausführungsbeispielen weist das Wasserfahrzeug eine Winde auf, wobei die Schleppantenne ausgebildet ist, auf eine Trommel der Winde aufgewickelt zu werden. Furthermore, a watercraft with the towed antenna and a signal processing unit is disclosed. The signal processing unit is configured to determine, based on the electrical signals of the waterborne sound transducers of the plurality of waterborne sound transducers, a direction from which certain sound components in the waterborne sound are incident on the towed antenna. In exemplary embodiments, the watercraft has a winch, wherein the towed antenna is configured to be wound onto a drum of the winch.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings. They show:

Fig. 1a: eine schematische Seitenansicht einer Schleppantenne die einen Einblick in einen Mantel der Schleppantenne erlaubt, wobei Wasserschallwandler auf einer (einzigen) Helixbahn angeordnet sind; Fig. 1a: a schematic side view of a towed antenna allowing a view into a sheath of the towed antenna, with waterborne sound transducers arranged on a (single) helical track;

Fig. 1 b: eine schematische Seitenansicht einer Schleppantenne die einen Einblick in einen Mantel der Schleppantenne erlaubt, wobei die Wasserschallwandler auf (genau) zwei Helixbahnen (Doppelhelix) angeordnet sind; Fig. 1 b: a schematic side view of a towed antenna allowing a view into a sheath of the towed antenna, with the waterborne sound transducers arranged on (exactly) two helical tracks (double helix);

Fig. 2: eine schematische Seitenansicht eines Wasserfahrzeugs mit der Schlelppantenne. Fig. 2: a schematic side view of a vessel with the towed antenna.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann. Fig. 1a zeigt eine schematische Seitenansicht einer Schleppantenne 20 mit geöffnetem Mantel 22, so dass ein Blick in das Innere der Schleppantenne 20 freigegeben ist. So sind eine Vielzahl von Wasserschallwandlern 24 sichtbar. Die Wasserschallwandler 24 sind um eine Längsachse 26 der Schleppantenne 20 herum angeordnet, wenn die Schleppantenne 20 linear gestreckt ausgerichtet ist. Die dargestellten Wasserschallwandler 24 sind entfernt von der Längsachse 26 der Schleppantenne angeordnet, nämlich auf einer Helixbahn 28. Die Längsachse 26 tritt durch die Helix 28 hindurch. Before exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the drawings, it is pointed out that identical, functionally equivalent or equivalent elements, objects and/or structures in the different figures are provided with the same reference numerals, so that the description of these elements shown in different exemplary embodiments is interchangeable or can be applied to one another. Fig. 1a shows a schematic side view of a trailing antenna 20 with the casing 22 open, allowing a view into the interior of the trailing antenna 20. A plurality of waterborne sound transducers 24 are visible. The waterborne sound transducers 24 are arranged around a longitudinal axis 26 of the trailing antenna 20 when the trailing antenna 20 is oriented in a linearly stretched manner. The waterborne sound transducers 24 shown are arranged away from the longitudinal axis 26 of the trailing antenna, namely on a helical path 28. The longitudinal axis 26 passes through the helix 28.

Fig. 1 b zeigt im Unterschied zu Fig. 1a, dass die Wasserschallwandler 24 auf zwei Helixbahnen 28a, 28b angeordnet sind. In contrast to Fig. 1a, Fig. 1 b shows that the water sound transducers 24 are arranged on two helical tracks 28a, 28b.

Fig. 2 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung eines Wasserfahrzeugs 30 in einer Seitenansicht. Das Wasserfahrzeug 30 umfasst die Schleppantenne 20, die mittels eines Schleppkabels 32 mit einem Wasserfahrzeugkörper 34 (zumindest mechanisch) verbunden ist, sowie eine Signalverarbeitungseinheit 36. Die Signalverarbeitungseinheit 36 kann in der Schleppantenne 20 oder dem Wasserfahrzeugkörper 34 angeordnet sein. Eine Datenverbindung zwischen Schleppantenne 20 und dem Wasserfahrzeugkörper 34 kann in das Schleppkabel intergiert sein oder separat hierzu mittels eines separaten Datenkabels hergestellt werden. Die Signalverarbeitungseinheit 36 kann, basierend auf den elektrischen Signalen der Wasserschallwandler eine Richtung ermitteln, aus der bestimmte Schallanteile in dem Wasserschall auf die Schleppantenne 20 einfallen. Fig. 2 shows a schematic diagram of a watercraft 30 in a side view. The watercraft 30 comprises the towed antenna 20, which is connected (at least mechanically) to a watercraft hull 34 by means of a towed cable 32, as well as a signal processing unit 36. The signal processing unit 36 can be arranged in the towed antenna 20 or the watercraft hull 34. A data connection between the towed antenna 20 and the watercraft hull 34 can be integrated into the towed cable or established separately using a separate data cable. Based on the electrical signals from the waterborne sound transducers, the signal processing unit 36 can determine a direction from which certain sound components in the waterborne sound are incident on the towed antenna 20.

Optional weist das Wasserfahrzeug 30 eine Winde 38 auf. Die Schleppantenne 20 ist ausgebildet, auf eine Trommel 40 der Winde 38 aufgewickelt zu werden. Optionally, the watercraft 30 has a winch 38. The towed antenna 20 is designed to be wound onto a drum 40 of the winch 38.

Insbesondere kann vor dem Aufwickeln der Schleppantenne 20 das Schleppkabel 32 auf die Trommel 40 aufgewickelt werden. Es sei angemerkt, dass insbesondere die Führung des Schleppkabels 32 rein schematisch dargestellt ist und bevorzugt zumindest über eine oder mehrere Umlenkrollen verläuft. In particular, the trailing cable 32 can be wound onto the drum 40 before winding the trailing antenna 20. It should be noted that, in particular, the routing of the trailing cable 32 is shown purely schematically and preferably runs over at least one or more deflection pulleys.

Die offenbarten (Wasser-) Schallwandler sind für den Einsatz unter Wasser, insbesondere im Meer, ausgelegt. Die Schallwandler können Wasserschall in ein dem Schalldruck entsprechendes elektrisches Signal (z.B. Spannung oder Strom), das (empfangene) Wasserschallsignal, umwandeln. Überdies ist es möglich, dass die Schallwandler eine anliegende elektrische Spannung in Wasserschall umwandeln können. Die elektrische Spannung kann einem vorgegebenen Muster folgen und dann als (zu sendendes) Sonarsignal bezeichnet werden, während der aus dem zu sendenden Sonarsignal resultierende Wasserschall als (gesendetes) Sonarsignal bezeichnet wird. Beispiele für Sonarsignale sind ein Chirp (frequenzmoduliertes Signal) oder als Spezialfall des Chirps ein Sweep (linear frequenzmoduliertes Signal). Die Schallwandler können demnach als Wasserschallempfänger und/oder als Wasserschallsender verwendet werden. Im vorliegenden Fall soll die Schleppantenne jedoch bevorzugt als Passivsonar verwendet werden. Als sensorisches Material können die Schallwandler ein piezoelektrisches Material, beispielsweise eine Piezokeramik, aufweisen. Eine Mehrzahl von Wasserschallwandlern oder einer oder mehrere Wasserschallwandler in Verbindung mit einer Signalverarbeitungseinheit können als Sonarsystem bezeichnet werden. Die Schallwandler können für (Aktiv- und/oder Passiv-) Sonar (sound navigation and ranging, dl: Schall-Navigation und -Entfernungsbestimmung) eingesetzt werden. Die Schallwandler sind bevorzugt nicht für medizinische Anwendungen geeignet bzw. werden nicht für medizinische Anwendungen eingesetzt. The disclosed (water) sound transducers are designed for use underwater, especially in the sea. The sound transducers can convert water sound into an electrical signal (e.g., voltage or current) corresponding to the sound pressure. the (received) underwater sound signal. Furthermore, it is possible for the sound transducers to convert an applied electrical voltage into underwater sound. The electrical voltage can follow a predetermined pattern and then be referred to as the (to be transmitted) sonar signal, while the underwater sound resulting from the sonar signal to be transmitted is referred to as the (transmitted) sonar signal. Examples of sonar signals are a chirp (frequency-modulated signal) or, as a special case of a chirp, a sweep (linear frequency-modulated signal). The sound transducers can therefore be used as underwater sound receivers and/or as underwater sound transmitters. In the present case, however, the towed antenna should preferably be used as passive sonar. The sound transducers can have a piezoelectric material, for example a piezoceramic, as the sensor material. A plurality of underwater sound transducers or one or more underwater sound transducers in conjunction with a signal processing unit can be referred to as a sonar system. The transducers can be used for (active and/or passive) sonar (sound navigation and ranging, dl: sound navigation and ranging). The transducers are preferably not suitable for medical applications and are not used for medical applications.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Although some aspects have been described in connection with a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or component of a device can also be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block, detail, or feature of a corresponding device.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the following claims and not by the specific details disclosed in the description and explanation of the embodiments presented herein.

Bezugszeichenliste: List of reference symbols:

20 Schleppantenne 20 towed antenna

22 Mantel 24 Wasserschallwandler 22 Sheath 24 Waterborne sound transducer

26 Längsachse 26 Longitudinal axis

28 Helixbahn 28 Helix Track

30 Wasserfahrzeug 30 watercraft

32 Schleppkabel 34 Wasserfahrzeugkörper32 Tow cable 34 Watercraft hull

36 Signalverarbeitungseinheit36 Signal processing unit

38 Winde 38 winds

40 Trommel 40 Drum

Claims

Patent claims

1 . Towed antenna (20) for a sonar having the following features:

- a plurality of water sound transducers (24), wherein the water sound transducers (24) of the plurality of water sound transducers are designed to convert water sound into a corresponding electrical signal;

- wherein the water sound transducers (24) of the plurality of water sound transducers are arranged around a longitudinal axis (26) of the trailing antenna (20) when the trailing antenna (20) is oriented in a linearly stretched manner, wherein the water sound transducers of the plurality of water sound transducers are predominantly arranged away from the longitudinal axis (26), wherein a maximum of two water sound transducers (24) of the plurality of water sound transducers are arranged in a plane which is perpendicular to the longitudinal axis.

2. A trailing antenna (20) according to claim 1, wherein the waterborne sound transducers (24) of the plurality of waterborne sound transducers are arranged on a path (28) which can be described by a mathematical model.

3. A trailing antenna (20) according to any one of the preceding claims, wherein the waterborne sound transducers (24) of the plurality of waterborne sound transducers are arranged on a path (28) that describes a helix.

4. A trailing antenna (20) according to any one of the preceding claims, wherein the waterborne sound transducers (24) of the plurality of waterborne sound transducers are arranged on two tracks (28a, 28b), each of which can be described by a mathematical model.

5. A trailing antenna (20) according to claim 4, wherein the two tracks (28a, 28b) each describe a helix.

6. Trailing antenna (20) according to one of the preceding claims, wherein the trailing antenna (20) is designed to receive frequencies greater than 10 kHz, in particular between 10 kHz and 100 kHz.

7. A trailing antenna (20) according to any one of the preceding claims, wherein the trailing antenna (20) has a casing (22) in which the waterborne sound transducers (24) of the plurality of waterborne sound transducers are arranged.

8. A towed antenna (20) according to any one of the preceding claims, wherein the longitudinal axis is the central longitudinal axis of the towed antenna.

9. Watercraft (30) with the following characteristics:

- the trailing antenna (20) according to one of the preceding claims;

- a signal processing unit (36), wherein the signal processing unit (36) is designed to determine, based on the electrical signals of the water sound transducers of the plurality of water sound transducers, a direction from which certain sound components in the water sound are incident on the trailing antenna (20).

10. Watercraft (30) according to claim 9, wherein the watercraft has a winch (38), wherein the towed antenna is designed to be wound onto a drum (40) of the winch.