DE1153301B

DE1153301B - Device for carrying out measurements under water from ships with the help of sound

Info

Publication number: DE1153301B
Application number: DER15917A
Authority: DE
Inventors: Robert Walter Reich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-02-02
Filing date: 1955-02-02
Publication date: 1963-08-22

Description

Gerät zur Durchführung von Messungen unter Wasser von Schiffen aus mit Hilfe von Schall Es ist bekannt, mit Ultraschallgeräten die Fahrtgeschwindigkeit von Schiffen zu bestimmen. Die bisher angewendeten Verfahren sind aber nur unter ganz besonderen Voraussetzungen anwendbar. Der Ultraschallimpuls wird schräg in Fahrtrichtung auf den Meeresboden abgestrahlt. Durch die Bewegung des Schiffes auf die Reflexionsstelle zu erfahren-die reflektierten Schallwellen einen Dopplereffekt. Indem man die Echofrequenz mit der Sendefrequenz überlagert, erhält man im Schwebungston die Differenzfrequenz, welche ein Maß für die Geschwindigkeit ist. Da sich die akustische Anzeige nicht eignet, verwendet man Frequenzmesser in bekannten Schaltungen, die man für die Frequenzen in Geschwindigkeitswerten eicht. Diese Verfahren haben große Nachteile, die sich aus dem Prinzip selbst ergeben. Die Genauigkeit ist sehr gering, die Funktion an bestimmte Vorbedingungen wie Wassertiefe usw. gebunden. Eine direkte Anzeige ist nicht möglich, und- das ganze Verfahren ist auch für die praktische Ausführung sehr kompliziert.Device for carrying out measurements under water from ships With the help of sound It is known to measure the speed of travel with ultrasound devices of ships to determine. The methods used so far are only below very special conditions applicable. The ultrasonic pulse is slanted in Direction of travel radiated onto the seabed. By moving the ship up To experience the reflection point - the reflected sound waves have a Doppler effect. By superimposing the echo frequency with the transmission frequency, you get a beat tone the difference frequency, which is a measure of the speed. Since the acoustic Not suitable for display, one uses frequency meter in known circuits that one calibrates for the frequencies in speed values. These procedures have great Disadvantages arising from the principle itself. The accuracy is very low, the function is tied to certain preconditions such as water depth, etc. A direct one Display is not possible and- the whole procedure is also for practical Execution very complicated.

Auch die Bestimmung der Wassertiefe nach dem Echolotverfahren mit Ultraschall ist bekannt. Bisher werden hierfür vielfach noch Geräte verwendet, die zum größten Teil mechanisch arbeiten. Meist wird der Ultraschaliimpuls von rotierenden Elementen gesteuert, und auch die Anzeigevorrichtung selbst arbeitet als magnetisch-mechanisches System. Die Meßgenauigkeit ist sehr gering, und dazu kommt noch die beschränkte Ablesemöglichkeit für derartig magnetisch-mechanische Anzeigesysteme. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden rein elektrische Geräte entwickelt, die gesteuert durch den Sende- und Reflexionsimpuls, einen elektrischen Strom einschalten, welcher an einem üblichen elektrischen Meßinstrument angezeigt wird. Die Höhe des Stromes wird so bemessen, daß an dem Anzeigeinstrument der zeitliche Mittelwert des Stromes innerhalb des Meßbereiches entsprechend einreguliert werden kann. Der Strom selbst steuert dann ein kontinuierliches Registrierinstrument, das die Tiefen fortlaufend schreibt. Also the determination of the water depth according to the echo sounder method Ultrasound is known. So far, devices are often still used for this purpose that mostly work mechanically. Usually the ultrasonic pulse is from rotating Elements controlled, and the display device itself works as a magneto-mechanical System. The accuracy of the measurement is very low, and there is also the limited one Reading option for such magnetic-mechanical display systems. To these disadvantages To avoid this, purely electrical devices were developed that are controlled by the Transmit and reflection pulse, turn on an electric current, which at a usual electrical measuring instrument is displayed. The level of the current will be like this measured that on the display instrument the time average value of the current within of the measuring range can be adjusted accordingly. The electricity itself controls then a continuous recorder that records the depths continuously.

Auch dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß eine direkte Ablesung nur beschränkt aus dem Registrierstreifen möglich ist und daß in der praktischen Ausführung der eigentliche Meßwert, nämlich die Höhe des elektrischen Stromes, in Wirklichkeit unabhängig von der eigentlich zu messenden Tiefe oder Entfernung ist. Der Aufbau derartiger Geräte ist außerordentlich kompliziert, und die technische Handhabung setzt besondere Fachkenntnisse voraus.However, this method also has the disadvantage that a direct reading is only possible to a limited extent from the recording strip and that in practical terms Execution of the actual measured value, namely the level of the electric current, in Reality is independent of the actual depth or distance to be measured. The construction of such devices is extremely complicated, and the technical Handling requires special specialist knowledge.

Auch zur Überwachung der Fahrbahn, d. h. zur Anzeige von Hindernissen oder zur Feststellung von zielen, ist das Echoverfahren verwendet worden. Man hat hierbei das gIeiche Gerät kurzzeitig als Sender und dann sofort als Empfänger geschaltet. Die zurückkommenden Reflexionswellen von einem Hindernis wurden mit Uberlagerungempfängern abgehört. Also for monitoring the road, i. H. for displaying obstacles or to determine targets, the echo method has been used. One has here the same device is switched briefly as a transmitter and then immediately as a receiver. The returning reflection waves from an obstacle were superimposed with receivers bugged.

Es sind auch Verfahren angegeben worden, um die Laufzeit der Schallwellen, ähnlich wie bei dem bekannten Radargerät, auf Kathodenstrahlenröhren sichtbar zu machen. Man hat auch Kombinationen von Unterwasserschallimpulsen und drahtlosen Impulsen zur gleichen Zeit zur Entfernungsmessung benutzt Diese bekannten Verfahren stellen aber in technischer Hinsicht noch immer keine endgültige Lösung der gegebenen technischen Probleme dar.Methods have also been given to determine the travel time of the sound waves, similar to the known radar device, visible towards cathode ray tubes do. Combinations of underwater sound pulses and wireless ones are also available This known method uses pulses at the same time for distance measurement but from a technical point of view still do not provide a final solution to the given technical problems.

Die Geräte sind sehr kompliziert sowohl im Aufbau als auch in der Wartung, und sie benötigen für die Auswertung besonders geschultes Personal. Für jeden Zweck muß ein besonders konstruiertes Gerät verwendet werden. Die erzielbaren Genauigkeiten liegen weit unterhalb der für derartige Geräte zu fordernden Werte. Da in allen Geräten bisher mechanische Konstruktionselemente mit elektronischen Elementen zusammen verwendet werden, wird die Genauigkeit und die Häufigkeit der Messungen immer noch auf das Maß der mit den mechanischen Teilen erzielbaren Größen begrenzt.The devices are very complicated both in construction and in the Maintenance, and they require specially trained personnel for the evaluation. For a specially designed device must be used for each purpose. The achievable Accuracies are far below the values required for such devices. Since in all devices so far mechanical construction elements with electronic Elements are used together, the accuracy and frequency of the Measurements still to the extent of the sizes achievable with the mechanical parts limited.

In neuerer Zeit sind daher insbesondere für Zwecke der Ortung Verfahren angegeben worden, welche die mechanischen Meßverfahren durch elektrische Meßvorgänge ersetzen sollen. So wurde bei einem Verfahren von der beispielsweise bei Radarmeßeinrichtungen bekannten Aussendung von Impulsfolgen Gebrauch gemacht. Ein Sender strahlt beispielsweise 800 Impulse pro Sekunde als Sohallimpulse aus. Der Empfänger wird erst kurz vor der Erwartung des Refieximpulses eingeschaltet. Die reflektierten Impulse werden über den Empfänger einem Zählwerk zugeführt. Da bei dieser Meßmethode auch alle Störimpulse, die beispielsweise zum Zwecke der Tarnung von anderen fremden Sendern ausgestrahlt werden, mit von dem Empfänger verstärkt und an das Zählwerk abgegeben werden, ist eine Oszillographenröhre notwendig, um die Impulse durch Vergleich zu identifizieren. Die Impulsform der abgestrahlten Schallimpulse wird geändert, um sie von den Tarnungsimpulsen zu trennen. Bei dieser Meßmethode ist also noch immer die Erfahrung und die subjektive Erkennis des Beobachters ausschlaggebend. In recent times, therefore, methods have been used in particular for the purpose of location been specified, which the mechanical measuring method by electrical measuring processes should replace. So became at a method of the example made use of pulse trains known in radar measuring devices. For example, a transmitter emits 800 impulses per second as sound signals. The receiver is only switched on shortly before the expectation of the refiex pulse. The reflected pulses are fed to a counter via the receiver. There With this measurement method also all interference pulses, for example for the purpose of camouflage broadcast by other foreign stations, with amplified by the receiver and to be delivered to the counter, an oscilloscope tube is necessary to identify the impulses by comparison. The pulse shape of the emitted Sound pulses are modified to separate them from the camouflage pulses. At this The measuring method is still the experience and the subjective knowledge of the observer decisive.

Weiterhin ist ein kombiniertes Echolotgerät mit Anzeige eines beliebig innerhalb eines maximalen Lotbereiches einstellbaren Teilbereiches vorzugsweise durch einen Kathodenstrahloszillographen und mit Anzeige der Meßentfernung oder -tiefe, bei dem für diese Anzeige ein mit einem Impulsgenerator gekoppeltes Zählwerk vorgesehen ist, in Vorschlag gebracht, wobei der Impulsgenerator mechanisch und/ oder elektrisch mit der Auslösevorrichtung für die Lotimpulse gekoppelt ist, durch welche bei Aussendung eines Lotimpulses das Zählwerk gestartet und nach Beendigung der Zählung auch die Zurückschaltung des Zählwerkes in seine Nullage veranlaßt wird. Furthermore, a combined echo sounder device with a display is optional preferably within a maximum plumb range adjustable sub-range by a cathode ray oscilloscope and with display of the measuring distance or -depth at which a counter coupled with a pulse generator is used for this display is provided, in the proposal, the pulse generator mechanically and / or is electrically coupled to the trigger device for the solder pulses which starts the counter when a solder pulse is sent and afterwards the count also causes the counter to switch back to its zero position.

Die Konstruktion dieses Gerätes ist dadurch gekennzeichnet, daß das Echolotgerät beim Emfang des ersten Echoimpulses ausreichender Stärke das Zählwerk stoppt und von den in diesem Zeitintervall vom Impulsgenerator erzeugten Zählimpulsen in einem Bildfenster eine Anzeige erfolgt. Für die Teilbereichsanzeige kann zusätzlich zu einem mechanischen Zählwerk auch ein elektronisches Zählwerk vorgesehen sein. Als Impulsgenerator wird vorzugsweise ein von einem Rotor angetriebenes Zahn- oder Nockenrad verwendet, wobei die Zähne oder Nocken auf mechanischem, induktivem, magnetischem oder kapazitivem Wege beim Vorbeistreichen jeweils einen elektrischen Impuls auslösen.The construction of this device is characterized in that the When the first echo pulse of sufficient strength is received, the echo sounder device the counter stops and the counting pulses generated by the pulse generator in this time interval a display takes place in a picture window. For the partial area display, you can also use an electronic counter can also be provided in addition to a mechanical counter. As a pulse generator is preferably a toothed or driven by a rotor Cam wheel used, the teeth or cams on mechanical, inductive, magnetic or capacitive path, triggering an electrical impulse each time you pass by.

Da aber bei diesem Verfahren ausdrücklich von einem Echoimpuls ausreichender Stärke die Abschaltung des Zählwerkes abhängig gemacht wird, so geht in das Meßergebnis auch die Reflexionsfähigkeit des beaufschlagten Grundes ein. Aus diesem Grunde wird auch die Kombination eines Teilbereiches innerhalb eines maximalen Lotbereiches gewählt. Bei felsigem Grund wird die ausreichende Stärke zu einem anderen Zeitpunkt erreicht als beispielsweise bei einem schlammigen Grund. Um solche groben Fehlmessungen auszuschalten, wird für den Maximalbereich noch das alte bekannte Echolotverfahren angewendet und lediglich für den Teilbereich eine elektrische Steuerung und Zählung vorgesehen. Zur Ortung oder zur laufenden Verfolgung von bereits georteten Zielen ist dieses Verfahren nicht geeignet. Since, however, in this method, an echo pulse is expressly more sufficient The strength of the switch-off of the counter is made dependent, so goes into the measurement result also include the reflectivity of the exposed ground. Because of this, also the combination of a sub-area within a maximum plumb area chosen. In the case of rocky ground, sufficient strength will be given at another time than, for example, on a muddy bottom. About such gross incorrect measurements off, the old, well-known echo sounder method is still used for the maximum range applied and only for the sub-area an electrical control and counting intended. For locating or continuously tracking targets that have already been located this method is not suitable.

Sämtliche bisher bekannten Verfahren bieten aber unabhängig von der Möglichkeit der Entfernungsmessung oder Ortung überhaupt kein Meßsystem zur Feststellung der Schiffsgeschwindigkeit. Für diesen besonderen Zweck sind nur sehr alte, nicht mehr in Gebrauch befindliche Geräte bekannt, die von der Sohallaufsicht bei ruhenden Schiffen ausgingen. However, all previously known methods offer regardless of the Possibility of distance measurement or location no measuring system at all for determination the speed of the ship. For this special purpose only very old ones are not more devices in use are known to be used by the hall supervisors when they are at rest Ships went out.

Die Erfindung betrifft daher ein Gerät zur Durchführung von Messungen unter Wasser von Schiffen aus mit Hilfe von Schall, bei welchem mit dem Beginn der Messung von einem Sendewandler aus gleichzeitig sowohl ein Schallimpuls in das Wasser gesendet wird, als auch eine mit elektronischen Mitteln arbeitende Zähleinrichtung in Gang gesetzt wird und bei welcher bei Anknuft eines Schallimpulses bei einer Empfangseinrichtung die Zähleinrichtung stillgesetzt und das Zählergebnis angezeigt wird. Zur Erreichnung dieses Zweckes und zur Vermeidung der bekannten Nachteile ist die Konstruktion und Einrichtung dieses Gerätes insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sende-Empfangseinrichtungen je am Bug und Heck des Schiffes angeordnet sind und daß für eine Geschwindigkeitsmessung ein Schallimpuls vom Hecksender ausgesendet und vom Bugempfänger empfangen wird, für eine Entfernungsmessung ein Schallimpuls vom Bugsender ausgesendet und vom Bug- oder Heckempfänger empfangen wird, wobei die Zählfrequenz der Zähleinrichtung so gewählt ist, daß für die direkte Aufnahme in einer Richtung auch die Anzeige direkt in Einheiten, wie Metern, Meilen usw., erfolgt und fur den doppelten Laufweg die Zählfrequenz halbiert wird. The invention therefore relates to a device for carrying out measurements under water from ships with the help of sound, with which with the beginning of the Measurement from a transmitter transducer from both a sound pulse in the water at the same time is sent, as well as a counter working with electronic means is set in motion and at which when a sound pulse starts at a Receiving device stopped the counting device and displayed the counting result will. To achieve this purpose and to avoid the known disadvantages the construction and equipment of this device is characterized in particular by that two transceivers are each arranged at the bow and stern of the ship and that a sound pulse is emitted from the rear transmitter for a speed measurement and is received by the bow receiver, a sound pulse for a distance measurement sent out by the bow transmitter and received by the bow or stern receiver, where the counting frequency of the counter is chosen so that for direct recording in one direction also the display directly in units such as meters, miles, etc., takes place and the counting frequency is halved for twice the travel distance.

Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet vollelektronisch und nimmt die Anzeige der Geschwindigkeit, der Tiefe und somit auch von Hindernissen auf der Fahrbahn vor. Die Anzeige erfolgt dabei so, daß sie auch von jedem Laien direkt in den allgemein bekannten Angaben in Metern abgelesen werden kann. The device according to the invention works fully electronically and takes the Display of the speed, the depth and thus also of obstacles on the road before. The display takes place in such a way that it can also be accessed by any layperson directly in the general known information can be read in meters.

Der Meßvorgang selbst sowohl als auch die Anzeige arbeiten völlig trägheitsIos nach rein elektronischen Prinzipien. Die erzielbare Genauigkeit beträgt ein Vielfaches der mit den bisherigen Methoden auch bei höchster Präzisionsausführung erreichbaren Werte.The measurement process itself as well as the display work perfectly Inertia based on purely electronic principles. The achievable accuracy is a multiple of the previous methods, even with the highest precision execution achievable values.

Verwendet werden je ein Sender-Empfanger am Bug und am Heck des Schiffes. Diese Sender-Empfänger steuern Zähleinrichtungen, welche aus elektronischen Zählröhren aufgebaut sind. Die Schallgeschwindigkeit für Ultraschallwellen in Seewasser beträgt etwa 1500 m/sec. In dem elektronischen Zählgerät ist ein kleiner Generator zur Erzeugung einer Zählfrequenz vorgesehen. Die Zählfrequenz wird zweckmäßig mit dem zehn-, hundert- oder tausendfachen Wert der Schallgeschwindigkeit festgelegt. Auf diese Weise kann man an den Zählröhren die Werte direkt in Metern oder Zentimetern usw. ablesen. Da die Schallgeschwindigkeit in Seewasser vom Salzgehalt und von der Temperatur abhängig ist, macht man die Generatorfrequenz für die elektronischen Zählröhren zweckmäßig in geringen Grenzen regulierbar und eicht das für die Veränderung der Zählfrequenz aus dem Gerät herausgeführte Regulierorgan direkt in diesen Werten. Bei Verwendung eines kristaligesteuerten Oszillators kann man hierzu direkt das Kristall in Variohalterung verwenden. Man kann aber auch bei Verwendung von Schwingungskreisen die Abstimmung dieser Schwingungskreise in bekannter Weise vornehmen. Unter Verzicht auf die höchste erzielbare Genauigkeit kann man auch mit dem festen Mittelwert von 1500 m/sec. rechnen und die Oszillatorfrequenz entsprechend fest einstellen. Verwendet man beispielsweise als Oszillatorfrequenz 15 000 Impulse pro Sekunde, so ergibt dies für je 10 cm einen Impuls, der an den Zählröhren sichtbar erscheint. One transceiver is used at the bow and one at the stern of the ship. These transceivers control counting devices, which consist of electronic counting tubes are constructed. The speed of sound for ultrasonic waves in sea water is about 1500 m / sec. There is a small generator in the electronic counting device a counting frequency provided. The counting frequency is expediently with the ten-, hundred- or a thousand times the speed of sound. That way you can you can read the values directly on the counter tubes in meters or centimeters, etc. Because the speed of sound in sea water depends on the salinity and temperature depends, you make the generator frequency for the electronic counter tubes expediently adjustable within small limits and this calibrates for changing the Counting frequency from the device leading regulating element directly in these values. When using a crystal-controlled oscillator you can do this directly Use the crystal in the vario holder. But you can also use oscillation circles adjust these oscillation circles in a known manner. With waiver the highest achievable accuracy can also be achieved with the fixed mean value of 1500 m / sec. calculate and set the oscillator frequency accordingly. Used for example, the oscillator frequency is 15,000 pulses per second this is a pulse for every 10 cm, which is visible on the counter tubes.

Man kann also mit einer Oszillatorfrequenz von 15 000 Impulsen pro Sekunde die Meterangaben für die Entfernung noch mit einer Genauigkeit von 10 cm feststellen. Selbstverständlich kann man die Oszillatorfrequenz auch auf 150000 Impulse pro Sekunde erhöhen und erhält dann eine entsprechend größere Genauigkeit. Als Zähleinrichtungen werden getrennte Systeme mit elektronischen Zählröhren verwendet.So you can use an oscillator frequency of 15,000 pulses per Second the meters for the distance still with an accuracy of 10 cm. Of course you can also set the oscillator frequency Increase 150,000 pulses per second and then get a correspondingly greater accuracy. Separate systems with electronic counter tubes are used as counting devices.

Eine Zähleinrichtung zeigt die Geschwindigkeit an; da diese nicht über 100 m/sec. hinausgehen wird, genügt eine Zähleinrichtung mit zwei Dekadenzählröhren.A counter indicates the speed; since this is not over 100 m / sec. a counter with two decade counters is sufficient.

Für die andere Zähleinrichtung werden entsprechend viele Dekadenzählröhren hintereinandergeschaltet, wie sie für die maximal auszumesende Tiefe bzw. für die zu überwachende Entfernung sich ergeben. Die elektronischen Zähleinrichtungen selbst benötigen nur für die ersten Zähldekaden elektronische Zählröhren.For the other counter there are a corresponding number of decade counters connected in series, as they are for the maximum depth to be removed or for the distance to be monitored result. The electronic counters themselves only need electronic counter tubes for the first few decades.

Von der dritten Dekade ab, wo die Zählgeschwindigkeit bereits niedrig genug ist, können Lichtmarkenmagnetzähler an Stelle der Elektronenzählröhren verwendet werden. Die elektronischen Zähleinrichtungen sind in einem Anzeigegerät zusammen untergebracht. welches beliebig im Schiff angeordnet werden kann.From the third decade onwards, when the counting speed is already low is enough, light mark magnetic counters can be used in place of electron counting tubes will. The electronic counting devices are combined in a display device housed. which can be arranged anywhere in the ship.

Es können selbstverständlich auch mehrere Zählgeräte der gleichen Ausführung gleichzeitig an mehreren Orten des Schiffes parallel geschaltet verwendet werden. Die Anzeige sämtlicher Werte erfolgt direkt in Metern und ist ohne jede Umrechnung jederzeit ablesbar.It goes without saying that several counting devices of the same type can also be used Execution used in parallel at several locations on the ship will. All values are displayed directly in meters and without any Conversion can be read at any time.

Die Steuerung der Zähleinrichtungen erfolgt über den Sender und Empfänger. Die Zähleinrichtung zur Bestimmung der Fahrtgeschwindigkeit wird von dem Sender, welcher am Heck untergebracht ist, eingeschaltet. Im gleichen Augenblick, wo über den Sender vom magnetostriktiven oder piezoelektrischen Ultraschallgeber ein Impuls in horizontaler Richtung abgestrahlt wird, erhält die Zähleinrichtung einen Impuls und der Oszillator wird auf die Zähleinrichtung geschaltet. Die Impulse aus dem Oszillator werden fortlaufend in der elektronischen Zähleinrichtung mit den Dekadenzählröhren gezählt. Der Sender-Empfänger am Bug des Schiffes ist zur gleichen Zeit als Empfänger geschaltet. Trifft hier der Ultraschaflimpuls auf den magnetostriktiven oder piezoelektrischen Schallempfänger, so wird über den Verstärker der Impuls zur Abschaltung der Zähleinrichtung für die Geschwindigkeitsmessung vorgenommen. Die Entfernung zwischen dem Ultraschallgeber am Heck und dem Ultraschallempfänger am Bug ist immer die gleiche. Da sich aber der Empfänger am Bug von dem Augenblick der Impulsaussendung vom Ultraschallgeber am Heck um die Fahrtstrecke in der erforderlichen Zeit bis zur Erreichung des Empfängers am Bug fortbewegt hat, so stellt die an den elektronischen Zählröhren erscheinende Zahl, welche über die Zahl für den Stillstand des Schiffes hinausgeht direkt die Geschwindigkeit dar. Zweckmäßigerweise wählt man für den Abstand des Senders und Empfängers am Bug und am Heck eine Entfernung welche eine volle Zehnerpotenz für die Dekadenzählröhren ergibt. Auf diese Weise braucht man nur, wie erwähnt, zwei Dekadenzählröhren oder, falls man die Genauigkeit auch auf eine Stelle hinter dem Komme also auf Zentimeter ausdehnen will, drei Zählröhren. The counting devices are controlled via the transmitter and receiver. The counter for determining the speed of travel is provided by the transmitter, which is housed at the stern, switched on. At the same moment where over the transmitter from the magnetostrictive or piezoelectric ultrasonic transmitter a pulse is radiated in the horizontal direction, the counter receives a pulse and the oscillator is switched to the counter. The impulses from the The oscillator is continuously in the electronic counter with the decade counter tubes counted. The transceiver at the bow of the ship is at the same time as the receiver switched. If the ultrasonic pulse meets the magnetostrictive or piezoelectric pulse here Sound receiver, the pulse for switching off the counting device is sent via the amplifier made for speed measurement. The distance between the ultrasonic transducer at the stern and the ultrasonic receiver at the bow is always the same. But since the receiver on the bow from the moment the pulse is sent from the ultrasonic transducer at the stern around the route in the required time to reach the recipient has moved along the bow, the one that appears on the electronic counters is set Number, which goes directly beyond the number for the standstill of the ship Speed. It is advisable to choose and for the distance of the transmitter Receiver at the bow and stern a distance which is a full power of ten for the decade counter results. In this way, as mentioned, you only need two Decade counters or, if the accuracy is also to a place after the So I want to expand to centimeters, three counting tubes.

Die der Laufzeit der Ultraschallwellen für die Entfernung zwischen dem Sender und Empfänger entsprechenden Impulse werden auf diese Weise an den Zählröhren überhaupt nicht sichtbar. Nur die zusätzlich von den Ultraschallwellen zurückgelegte Strecke, welche direkt der Fahrtgeschwindigkeit entspricht, wird an den Zählröhren angezeigt. Auf diese Weise wird die Schiffsgeschwindigkeit mit jeder gewünschten Genauigkeit ablesbar.The transit time of the ultrasonic waves for the distance between In this way, pulses corresponding to the transmitter and receiver are sent to the counting tubes not visible at all. Only that which is additionally covered by the ultrasonic waves Route, which corresponds directly to the driving speed, is on the counting tubes displayed. In this way, the speed of the ship will be at whatever speed you want Readable accuracy.

Für die Schaltung als Echolot arbeitet der Sender-Empfänger im Bug des Schiffes als Sender und steuert gleichzeitig die Einschaltung der dazugehörigen Zähleinrichtung auf den Oszillator. Der vom Meeresboden reflektierte Impuls wird von dem als Empfänger geschalteten Sender-Empfänger im Heck aufgenommen, und der Impuls wird wieder zur Unterbrechung des Zählvorganges an der Zähleinrichtung für die Tiefe verwendet. Entsprechend der Laufzeit der Ultraschallwellen, welche den doppelten Weg zurückzulegen haben, wählt man als Oszillatorfrequenz den dazugehörigen Wert, um die Anzeige direkt in Metern ablesen zu können. Während bei dem Entfernungsmeßvorgang für die Schiffsgeschwindigkeit der Weg der Ultraschallwellen nur vom Sender zum Empfänger führt, ist der Weg der Ultraschallwellen beim Echolotverfahren gleich den beiden Schenkeln eines Dreiecks über der Grundstrecke, welche der Entfernung zwischen Sender und Empfänger entspricht. Will man generell mit einer Oszillatorfrequenz arbeiten, so kann man die Schaltung dieses Oszillators so vornehmen, daß für eine Ausmessung der Entfernung ohne Reflexion, also für die Geschwindigkeit, beide Wechsel aus dem Oszillator für die Zählimpulsgebung an den Zählröhren wirksam werden, während für die Messung mit Reflexion nur jeweils eine Halbwelle wirksam wird. Durch einfache Vorschaltung einer Kristalldiode vor den entsprechenden Zähleingang der Zähleinrichtung, welches mit Reflexion ausmißt, ist dies ohne Aufwand möglich. The transceiver works in the bow to operate as an echo sounder of the ship as a transmitter and at the same time controls the activation of the associated Counting device on the oscillator. The momentum reflected from the sea floor becomes added by the transceiver switched as a receiver in the stern, and the Pulse is again used to interrupt the counting process on the counting device for the depth used. According to the transit time of the ultrasonic waves, which the have to cover twice the distance, one chooses the corresponding oscillator frequency as the oscillator frequency Value to be able to read the display directly in meters. While in the distance measuring process for the ship's speed, the path of the ultrasonic waves only from the transmitter to the Receiver leads, the path of the ultrasonic waves in the echo sounder method is the same the two legs of a triangle over the base line, which is the distance between sender and receiver. One generally wants with an oscillator frequency work, so you can make the circuit of this oscillator so that for a Measurement of the distance without reflection, i.e. for the speed, both changes from the oscillator for the counting pulses to the counting tubes take effect while only one half-wave is effective for the measurement with reflection. By simple Upstream connection of a crystal diode in front of the corresponding counting input of the counting device, which measures with reflection, this is possible without any effort.

Für eine etwaige Überwachung der Fahrbahn zur Feststellung von Hindernissen, Zielen usw., wird der Sender im Bug für die Dauer eines Abstrahlungsimpulses eingeschaltet und dann sofort als Empfänger umgeschaltet. Ein etwa auf den Empfänger treffender Reflexionsimpuls unterbricht wieder die gleichzeitig mit der Impulsgebung eingeschaltete Zählung der Oszillatorimpulse. Die Entfernung für das in der Fahrbahn bestehende Hindernis kann daher direkt wieder in Metern oder Teilen von Metern abgelesen werden. For any monitoring of the roadway to detect obstacles, Aiming etc., the transmitter in the bow is switched on for the duration of a radiation pulse and then immediately switched to the recipient. A roughly applicable to the recipient The reflection pulse interrupts the one that is switched on at the same time as the pulse generation Counting the oscillator pulses. The distance for what is in the roadway The obstacle can therefore be read directly in meters or parts of meters.

Da auch hier mit demReflexionsimpuls gearbeitet wird, wird die Zählfrequenz für die Zählimpulse halbiert.Since the reflection pulse is also used here, the counting frequency is halved for the counting pulses.

Selbstverständlich kann man aber auch die Oszillatorfrequenz für die direkte Messung und die Reflexionsmessung verschieden wählen. In gleicher Weise läßt sich die Oszillatorfrequenz auch für die Anzeige in anderen Werten, wie z. B. in Meilen usw., entsprechend festlegen.Of course, you can also set the oscillator frequency for the select direct measurement and reflection measurement differently. In the same way the oscillator frequency can also be used for display in other values, such as B. in miles, etc., set accordingly.

Für die Ingang- und Stillsetzung der jeweils gesteuerten Zähleinrichtungen durch den Sender und Empfänger stehen verschiedene Schaltungsarten zur Verfügung. Man kann beispielsweise eine einfache kleine Elektronenröhre als Stromtor anwenden. Der Impuls aus dem Sender schaltet den Oszillator auf die Zähl,einrichtung über diese Elektronenstrahlröhre. For starting and stopping the respective controlled counting devices Various types of circuit are available through the transmitter and receiver. For example, a simple small electron tube can be used as a current gate. The impulse from the transmitter switches the oscillator to the counting device this cathode ray tube.

Es sind auch noch andere Schaltungsmöglichkeiten gegeben, welche die Verstärkung der Oszillatorimpulse nur zwischen dem abgehenden Sendeimpuls und dem aufgenommenen Empfangsimpuls ermöglichen, so daß die angeführten Schaltungen nur als Beispiele zu betrachten sind. There are also other circuit options, which the amplification of the oscillator pulses only between the outgoing transmission pulse and enable the received pulse, so that the circuits listed are only to be regarded as examples.

Man kann selbstverständlich auch die Frequenz des Ultraschallgenerators so bemessen, daß ohne besonderen Oszillator direkt die Impulse aus dem Generator als Zählimpulse für die Zähleinrichtungen verwendet werden können. Ist der Generator so aufgebaut, daß mehrere Röhren in Verstärkerschaltung arbeiten, so entnimmt man zweckmäßig die Zählimpulse nach der ersten Röhre, da die Steuerung dieserRöhren leistungslos erfolgt. In gleicherWeise kann man aus der Empfängerschaltung die erforderlichen Impulse entnehmen. Die einzelnen Meßvorgänge können auf verschiedene Weise gesteuert werden. Man kann gleichzeitig von einem Ultraschallgeber mit gerichteten Abstrahlern alle Impulse für die verschiedenen Meßvorgänge abstrahlen. Bei Verwendung genügend hoher Frequenz ist die Richtwirkung durch Bündelung, wie bekannt, außerordentlich genau. Für die Aufnahme des direkten Impulses zur Geschwindigkeitsmessung genügt in diesem Falle ein kleiner Schallempfänger am Bug, während der Sender am Heck angeordnet ist. Der Sender wird nach Abstrahlung des Impulses als Empfänger umgeschaltet und nimmt sowohl den Echoimpuls für die Lotung als auch für die Fahrbahnüberwachung auf und steuert beide Zähleinrichtungen, da ja die Reflexionsimpulse durch die verschiedene Richtcharakteristik der Schallempfänger in jedem Falle getrennt ankommen müssen. Man kann auch den Meßvorgang für die Lotung und die Geschwindigkeitsmes sung gemeinsam vornehmen und die Fahrbahnüberwachung getrennt über einen Sender-Empfänger. Für die einfachste Ausführung kann man die Messungen auch nacheinander vornehmen. Damit keine Zeitverluste eintreten, kann man die Möglichkeit der elektronischen Steuerung ausnutzen. Jeder Meßvorgang ergibt einen Impuls in dem Empfänger, welcher die Zählung beendet. You can of course also set the frequency of the ultrasonic generator dimensioned so that the pulses from the generator directly without a special oscillator used as counting pulses for the counting devices can be. If the generator is constructed in such a way that several tubes work in an amplifier circuit, it is useful to take the counting pulses after the first tube, as the control these tubes takes place without power. In the same way one can from the receiver circuit take the necessary impulses. The individual measurement processes can be different Way to be controlled. You can use an ultrasonic transducer with directional at the same time Emit emit all the impulses for the various measuring processes. Using If the frequency is sufficiently high, the directivity through bundling is, as is known, extraordinary precisely. It is sufficient to record the direct impulse for speed measurement in this case a small sound receiver at the bow, while the transmitter is located at the stern is. The transmitter is switched over as a receiver after the pulse has been emitted and takes the echo pulse for sounding as well as for lane monitoring and controls both counters, since the reflection pulses through the different Directional characteristics of the sound receiver must arrive separately in each case. The measuring process for the sounding and the speed measurement can also be carried out together carry out and the lane monitoring separately via a transmitter-receiver. For in the simplest version, the measurements can also be carried out one after the other. In order to there is no loss of time, one can use the electronic control option exploit. Each measuring process results in a pulse in the receiver, which does the count completed.

Mit dem gleichen Impuls kann man auch die Umschaltung vom Empfang auf Sendung für den nächsten Meßvorgang auslösen. Auch die Zeitfolge, in der die Messungen immer wiederholt werden, kann elektronisch gesteuert werden. Nach erfolgter Anzeige der Meßresultate an den Zähleinrichtungen muß dieses Resultat für eine bestimmte Zeit stehenbleiben, damit man die Ablesung vornehmen kann.With the same impulse you can also switch from reception Trigger on transmission for the next measuring process. Also the time sequence in which the Measurements are repeated over and over again, can be controlled electronically. After Display of the measurement results on the counting devices, this result must be for a certain Time to stand still so that you can take the reading.

Trotzdem für diese Verzögerung der einzelnen ständigen Wiederholungen der Messungen ohne nachteiligen Einfluß einfache Relais verwendet werden könnten, kann auch hier eine elektronische Steuerung vorgenommen werden. In einfachster Weise genügt hierfür die Aufladung eines Kondensators über einen regelbaren Widerstand. Mit dem veränderlichen Widerstand kann man die gewünschte Zeit für die Meßfolge einstellen. Erreicht der Kondensator seine Ladespannung, so entlädt sich dieser über die entsprechende Röhre für die Steuerung des Senders und löst damit den Meßvorgang aus. Auch die Zählröhren selbst bieten die Möglichkeit zu beliebiger Zeiteinstellung. Aus jeder Zählröhre kann nach Erreichen der Zahl Null ein Schaltimpuls entnommen werden.Still for this delay in the individual constant repetitions simple relays could be used for measurements without adverse influence, an electronic control can also be carried out here. In the simplest way It is sufficient to charge a capacitor via an adjustable resistor. With the variable resistor you can set the desired time for the measurement sequence to adjust. When the capacitor reaches its charging voltage, it discharges via the corresponding tube for controlling the transmitter and thus solves the measuring process the end. The counting tubes themselves also offer the possibility of any time setting. A switching pulse can be taken from each counter tube after reaching the number zero will.

Man kann daher mit diesem Schaltimpuls beliebig aus der entsprechenden Zählröhre die Zeit für die Meßfolge wählen. Zweckmäßigerweise macht man die Zeit für die Meßfolge regelbar und sieht außerdem einen Schalter vor, der die Einschaltung eines Meßvorganges allein oder die Abschaltung eines im Augenblick nicht erwünschten Meßvorganges gestattet, damit man in besonderen Fällen nur die augenblicklich gerade erforderliche Messung allein und in der gewünschten Zeitfolge vornehmen kann. Welche Art der Messungen, ob gleichzeitig alle Meßvorgänge, oder zwei Messungen kombiniert, oder alle Messungen nacheinander, angewendet werden sollen, richtet sich ausschließlich nach der Größe der Einrichtung und nach dem gewünschten Zweck. In jedem Fall kann mit den direkt anzeigenden Zählröhren die gewünschte Messung mit der gewünschten Genauigkeit und in beliebiger Folge ausgeführt werden. Auch eine Registrierung, fortlaufend oder als Stichkontrollen mit beliebiger Zeitfolge, kann erfolgen.You can therefore use this switching pulse at will from the corresponding Select the counter tube the time for the measurement sequence. Expediently, one makes the time adjustable for the measuring sequence and also provides a switch for switching on a measuring process alone or the switching off of a moment that is not desired Measurement process allowed so that in special cases only the momentarily straight can carry out the required measurement alone and in the desired time sequence. which Type of measurements, whether all measurements are carried out at the same time or two measurements are combined, or all measurements are to be applied one after the other exclusively according to the size of the facility and the desired purpose. In any case, can the desired measurement with the desired with the directly displaying counter tubes Accuracy and in any order. Also a registration, can be carried out continuously or as stab checks with any time sequence.

Will man nur Stichkontrollen durchführen, so kann die Zeit für die Kontrolle beliebig eingestellt werden. If you only want to carry out stitch checks, the time for the Control can be set as desired.

Es ist nur dafür zu sorgen, daß die Registriervorrichtungen nur während der Zeit zur Registrierung vor den Zählröhren liegen. Dies ist durch die Steuerung des Hubes mit dem kleinen Magneten für die Verschlußöffnung ohne weiteres möglich.It is only necessary to ensure that the registration devices are only used during the time for registration are in front of the counters. This is through the controls the stroke with the small magnet for the shutter opening is easily possible.

Sender und Empfänger, welche für das erfindungsgemäß beschriebene Verfahren verwendet werden, können mit sehr viel geringerer Leistung ausgeführt werden als für Geräte, welche mechanische Anzeigevorrichtungen betätigen, da die Steuerung der gesamten Zähleinrichtungen leistungslos erfolgt. Die Empfindlichkeit ist dabei trotzdem unvergleichlich viel höher als mit allen bisher angewendeten Verfahren, so daß sich eine ganz wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der ganzen Einrichtungen ergibt. Transmitter and receiver for the described according to the invention Procedures used can be run with much less power are considered to be for devices which operate mechanical display devices, since the Control of the entire counting devices takes place without power. The sensitivity is still incomparably much higher than with all previously used Procedure, so that a very substantial simplification and cheaper whole facilities.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for carrying out measurements under water from ships with the help of sound, at which with the beginning of the measurement of a transmitter transducer from simultaneously sent both a sound pulse into the water is started as well as a counting device working with electronic means is set, and at which when a sound pulse arrives at a receiving device the counting device is stopped and the counting result is displayed, characterized in that that two transceivers are arranged at the bow and at the stern of the ship and that a sound pulse is emitted from the rear transmitter for a speed measurement and is received by the bow receiver, a sound pulse for a distance measurement sent out by the bow transmitter and received by the bow or stern receiver, where the counting frequency of the counter is chosen so that for direct recording in one direction also the display directly in units such as meters, miles, etc., takes place and the counting frequency is halved for the double path.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the removal between bow receiver and stern transmitter is chosen so that for the counting device Decade levels are usable.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that for the Ingang- and stopping the counting device electron beam interrupters, electron tubes be used in blocking or toggle circuits or power gates.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that after completed Measuring process by the incoming device in the receiving device or the counter Sound impulse the next measuring process is initiated.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that instead of two transceivers at the stern with a single one for both measuring processes corresponding directional spotlights is provided and the counting devices are set in motion simultaneously, and that the directional receiver receives the appropriate Switch off the counter.

6. Apparatus according to claim, characterized in that the time sequence of the measurements is controlled electronically or via relays and that this time sequence can be regulated and individual measuring processes can be temporarily switched off by switching devices are.

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that both counting devices are combined to a display device and that at the same time several such display devices can be controlled in parallel at different points in the ship.

Considered publications: German Patent Specifications No. 288 979, 442 117, 761 218; German patent application p 33127 VIIId / 74d (announced on January 22, 1953); U.S. Patent Nos. 1,526,337, 2,012,837, 2433385.

Older patents considered: German Patent No. 1 010.