DE344063C

DE344063C - Sound measuring device for determining the ship's location in poor weather

Info

Publication number: DE344063C
Application number: DE1919344063D
Authority: DE
Original assignee: BRUNO MEINE
Current assignee: BRUNO MEINE
Priority date: 1919-09-20
Filing date: 1919-09-20
Publication date: 1921-11-14

Description

Schallmeßeinrichtung zur Bestimmung des Schiffsortes bei unsichtigem Wetter. Das häufige Auflaufen von Schiften in flachen oder mit Untiefen durchsetzten Küstengewässern bei Nebel ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß die terrestrische Navigation zur Zeit kein. anderes Mittel zur genauen Schiffsortbestimmung besitzt, als die mit Hilfe der ebenen Trigonometrie auswertbareMessung sichtbarer Landobjekte, die nur bei sichtigem, Objektspeilungen zulassenden Wetter möglich ist. Ebenso ist das lästige, mit erheblichen Zeit- und Geldverlusten verbundene Ankern der Schiffe vor den Bestimmungshäfen bei Unsichtigkeit in der genannten Unzulänglichkeit der Navigation begründet, da das Einsteuern in den Hafen ohne laufende, auf sicherer Grundlage beruhende- Schiffsortermittlung gefahrvoll oder unmöglich ist.Sound measuring device for determining the ship's location in the case of invisibility Weather. The frequent emergence of letters in shallow or interspersed with shallows Coastal waters in fog are mainly due to the terrestrial Navigation currently no. has other means of determining the exact location of the ship, than the measurement of visible land objects that can be evaluated with the help of plane trigonometry, which is only possible with clear, object bearing permits. Likewise is the annoying anchoring of the ships, which is associated with considerable losses of time and money in front of the ports of destination in case of lack of vision in the above-mentioned inadequacy of the Navigation justified, since steering into the port without running, on safer Based on the ship's location, it is dangerous or impossible.

Zur Beseitigung dieses Übelstandes sind verschiedene, namentlich; auch akustischelektrische Verfahren in Vorschlag gebracht worden. Diese bestehen in der Hauptsache darin, daß an bestimmten Punkten der Küste, oder auf Feuerschiffen Unter- oder Überwasserschallsignale abgegeben werden, deren Schallwellen von mehreren, möglichst weit voneinander entfernt auf dem Schiff angeordneten Mikrophonen in verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen und registriert werden. Durch Messung der Zeitunterschiede der Schallaufnahmen kann die Entfernung des Schiffes von der Schallquelle und unter Zugrundelegung des bei der Messung eingehaltenen Schiffskurses auch der Schiffsort errechnet werden. Derartige Verfahren haben sich aber bisher nicht bewährt, da einerseits infolge der verhältnismäßig geringen Mikrophonabstände die Basis des zur Entfernungsbestimmung dienenden Dreiecks zu klein ist - namentlich, wenn das Fahrzeug spitzwinklig auf die Schallquelle zuläuft -, anderseits die Eintragung der Grundlinie des Dreiecks nach der Kompaßrichtung verhältnismäßig ungenau ist, und schließlich das Schiffspersonal für die Bedienung der verhältnismäßig selten gebrauchten Meßeinrichtung nicht genügend ausgebildet und erfahren ist.There are various ways of eliminating this deficiency, in particular; Acoustical-electrical methods have also been proposed. These exist mainly in that at certain points on the coast, or on lightships Under- or surface-borne sound signals are emitted, the sound waves of which are generated by several, As far away from each other as possible on the ship arranged microphones in different Points in time are recorded and registered. By measuring the time differences The sound recordings can indicate the distance of the ship from the sound source and below The ship's location is based on the ship's course adhered to during the measurement can be calculated. However, such methods have not yet proven successful because, on the one hand, the basis of the distance determination due to the relatively small distances between the microphones serving triangle is too small - especially if the vehicle is at an acute angle the sound source is converging -, on the other hand, the entry of the base line of the triangle in the compass direction is relatively imprecise, and finally the ship's personnel not sufficient for the operation of the relatively seldom used measuring device is trained and experienced.

Die Erfindung beseitigt alle diese Übelstände dadurch, daß der geometrische Ort eines auf dem Schiffe oder in dessen unmittelbarer Nähe erzeugten Knalles mittels einer auf dem Festlande angeordneten akustischelektrischen Meßeinrichtung ermittelt und zum Zwecke der Verständigung zwischeh der Schiffsführung und der Meßstation ein an und für sich bekanntes elektrisches Signalverfahren, vorzugsweise die Funkentelegraphie, verwendet wird. .The invention eliminates all these drawbacks in that the geometric Location of a bang generated on the ship or in its immediate vicinity an acoustical-electrical measuring device arranged on the mainland and for the purpose of communication between the ship's command and the measuring station a known electrical signaling method, preferably spark telegraphy, is used. .

Zur Bestimmung des Schiffsortes werden beispielsweise in geeigneter Lage zu einer Hafeneinfahrt mehrere Schallempfänger in derartigen Abständen angeordnet, daß sie zu den hauptsächlich in Betracht kommenden Schiffsorten möglichst verschiedene Lagen einnehmen. Ihre Gesamtzahl ist größer bemessen, als für die Errechnung des Schiffsortes erforderlich ist; sie beträgt deshalb über zwei oder drei, zweckmäßig fünf; sie ist aber nach oben unbegrenzt. Diese Schallempfänger arbeiten in der bekannten Wise auf ein Schallregistriergerät, das mit einer funkentelegraphischen oder sonstigen Signalstation zusammengelegt ist oder mit einer solchen in Verbindung steht. Dieses Registriergerät kann aus mehreren Oszillographen bestehen, deren Angaben Selbsttätig gemeinsam auf einen Registrierstreifen des Geräts aufgetragen werden.To determine the ship's location, for example, suitable Several sound receivers arranged at such distances from a port entrance that they are as different as possible from the main types of ship under consideration Take layers. Their total number is larger than for the calculation of the Location of the ship is required; it is therefore more than two or three, expediently five; but it is unlimited at the top. These sound receivers work in the well-known Wise on a sound recorder with a radio telegraphic or other signal station is merged or in connection with such stands. This recording device can consist of several oscilloscopes, their details Automatically applied together on a registration strip of the device.

Das die Einfahrt suchende Schiff gibt nach funkentelegraphischer Verständigung mit der Meßstation ein scharf einsetzendes akustisches Zeichen ab, dessen Schallwellen entsprechend ihren Ankunftszeiten bei den einzelnen Schallempfängern auf der Zeitmeßvorrichtung des Schallregistriergerätes aufgezeichnet werden. Aus mindestens zwei sich hieraus ergebenden Zeitunterschieden kann unter Anwendung bekannter Rechen- oder Konstruktionsverfahren die genaue Lage der Knallquelle, d. h. des Schiffes, bestimmt werden. Der so ermittelte Schiffsort wird dem Schift durch Funkentelegraphie übermittelt und dieses dadurch in den Stand gesetzt, eine gewisse, den Fahrwasserverhältnissen entsprechende Strecke nach dem Kompaß weiterzufahren. Gelangt das Schiff hierbei noch nicht so vor die Hafeneinfahrt, daß es ohne Gefahr einlaufen kann, dann wird das vorbeschriebene Verfahren wiederholt, bis die sichere Einfahrt in den Hafen gegeben ist.The ship looking for the entrance gives after radio telegraphic communication with the measuring station emits a sharp acoustic signal, its sound waves according to their arrival times at the individual sound receivers on the timing device recorded by the sound recorder. From at least two out of this The resulting time differences can be made using known calculation or construction methods the exact location of the source of the bang, d. H. of the ship. The so determined The ship's location is transmitted to the ship by radio telegraphy, and this through it put in place, a certain stretch corresponding to the fairway conditions to continue following the compass. If the ship doesn't get in front of them yet Port entrance that it can enter without danger, then the above will be The procedure is repeated until the port has been safely entered.

In ähnlicher Weise können bei Nebel Schiffe durch ein navigatorisch schwieriges Fahrwasser sicher durchgelotst werden. Das nachstehende Beispiel soll dieses erläutern.Similarly, in fog, ships can navigate through a difficult fairway can be safely navigated. The example below is supposed to explain this.

In der Abb. i der Zeichnung ist ein mit mehreren Untiefen U durchsetztes, daher schmales und gewundenes Fahrwasser F dargestellt, das um eine Landzunge L führt. Beiderseits dieser Landzunge sind Mikrophone in, m2 bis in, in passenden Abständen voneinander angeordnet. Jedes Mikrophon ist durch eine Leitung I bis IX an ein empfindliches Galvanometer im Schallregistriergerät g angeschlossen, beispielsweise an eine Oszillographenmeßschleife, deren Lichtzeiger auf einem ablaufenden Papierstreifen bei Schallempfang des Mikrophons einen sichtbaren Ausschlag aufzeichnet. Gleichzeitig wird auf demselben Streifen die Zeit durch einen Zeitschreiber markiert, so daß sich ohne weiteres die zwischen dem Schallempfang der einzelnen Mikrophone verflossenen Zeiten ablesen lassen. Neben dem zur Aufnahme des , Schallregistriergerätes dienenden Raum ist, l in Ruf- oder Telephonverbindung mit dieserri G stehend, dieFunkentelegraphie-Empfangs- und Sendestation f angeordnet. Ein Schiff mit dem gegißten Besteck (ungefähr festgestelltem oder geschätzten Schiffsort) a nähere sich mit östlichem Kurs dem Fahrwasser F, ohne in der Lage zu sein, mit Hilfe von Landpeilungen hinein- und hindurchzusteuern. Es gibt durch Funkentelegraphie an die Meßstation am Lande »Schallmeßanforderung«, worauf das Schallregistriergerät g angelassen wird und die Meßstation funkentelegraphisch »meßbereit« meldet. Hierauf gibt das Schiff ein Knallsignal ab, was durch Abgabe eines Schusses aus der Signalkanone oder durch I Detonierung eines auf einer Spiere ins Wasser gesetzten Knallkörpers usw. geschehen kann. Die Ankunftszeiten der Schallwellen bei den einzelnen Mikrophonen werden durch das Schallregistriergerät g selbsttätig registriert. Nach den am Zeitband des letzteren ablesbaren Zeitunterschieden wird dann der wahre Schiffsort a, festgestellt und funkentelegraphisch dem Schiff übermittelt. Die Übermittlung kann nach geographischer Länge und Breite oder auch mit Bezug auf ein Landobjekt, z. B. »2ooo m ab von Leuchtturm X. in 21i° rechtweisend« erfolgen. Vors diesem Punkt steuert das Schiff eine Strecke weiter bis zum gegißten (geschätzten) Punkt b, wo ihm auf erneute funkentelegraphisch erfolgende Meßanforderung abermals der genaue Schiffsort b,. übermittelt wird. In dieser Weise wird das Schiff sicher bis zu einem Punkte geleitet, von wo aus die gefahrlose Weiterfahrt in freiem Wasser ohne Mithilfe der Meßstation gesichert ist.In Fig. I of the drawing there is an interspersed with several shallows U, therefore narrow and winding fairway F shown, which around a headland L leads. On both sides of this headland there are microphones in, m2 to in, in matching Spaced apart from each other. Each microphone is through a line I to IX connected to a sensitive galvanometer in the sound recorder g, for example to an oscilloscope measuring loop, the light pointer of which is on a running strip of paper records a visible deflection when the microphone receives sound. Simultaneously the time is marked on the same strip by a time recorder so that that flowed between the sound reception of the individual microphones without further ado Have the times read off. In addition to the one used to record the sound recording device The room is, l in call or telephone connection with this r, the radio telegraphy reception and transmitting station f arranged. A ship with the cast cutlery (approximately established or estimated ship's location) a approach fairway F on an easterly course, without being able to navigate in and through with the help of land bearings. By radio telegraphy to the measuring station in the country there is "sound measurement requirement", whereupon the sound registration device g is started and the measuring station radio telegraphically Reports "ready to measure". The ship then emits a bang, which is indicated by delivery a shot from the signal cannon or by detonating one on a spar firecrackers placed in the water, etc. can happen. The arrival times of the sound waves in the case of the individual microphones, the sound recording device g automatically registered. According to the time differences that can be read off the time band of the latter then the true ship's location a, determined and transmitted to the ship by radio telegraph. The transmission can be based on longitude and latitude or with reference to a land object, e.g. B. "2,000 m from lighthouse X. in 21i ° correctly". Before this point, the ship steers a distance to the cast (estimated) Point b, where he again received a new measurement request by radio telegraph the exact place of ship b ,. is transmitted. In this way the ship becomes safe guided to a point from where you can safely continue your journey in open water is secured without the aid of the measuring station.

Da auf dem Zeitband des Schallregistriergerätes gleichzeitig nur eine beschränkte Zahl, z. B. fünf; Oszillographen ihre Aufzeichnungen machen können, ist am genannten Gerät eine Schalteinrichtung angebracht, die es ermöglicht, immer die fünf am günstigsten zu dem jeweiligen ungefähren Schiffsort gelegenen Mikrophone anzuschließen. In den Abb. 2 und 3 der Zeichnung ist eine derartige Schalteinrichtung in Ober- und Seitenansicht skizziert. An diese sind vermittels fünf Leitungen i bis 5 die im Schallregistriergerät enthaltenen Oszillographen ein- oder doppelpolig angeschlossen, und anderseits sind die MikrophonkabelI bis IX ebenfalls ein- oder doppelpolig eingeführt und zu fünf Gruppen von j e fünf Kontaktknöpfen 1x bis h, geleitet. Ein mit Hilfe von Rasten r in den fünf Lagen feststellbarer Schalthebel lt gestattet, über diese Kontaktknöpfe die jeweilig geeignete Mikrophongruppe an das Registriergerät zu schialten.Since there is only one at the same time on the time band of the sound recorder limited number, e.g. B. five; Oscillographs can make their records, a switching device is attached to the device mentioned, which enables it to always the five microphones most conveniently located for the approximate location of the ship to connect. Such a switching device is shown in FIGS. 2 and 3 of the drawing outlined in top and side views. These are by means of five lines i up to 5 the oscillographs contained in the sound recorder, single or double-pole connected, and on the other hand, the microphone cables I to IX are also one or two-pole inserted and five groups of five contact buttons 1x to h, directed. A shift lever that can be locked in the five positions with the aid of notches r It is permitted to use these contact buttons to select the appropriate microphone group to switch the recorder.

Die Schaltvorrichtung gelangt bei Orts-Bestimmung in folgender Weise zur Verwendung. Sie wird zunächst nach dem mutmaßlichen Schiffsort eingestellt und darauf die Ortsbestimmung vorgenommen. Wenn die Ausrechnung dann ergibt, daß die Mikrophonempfänger verhältnismäßig ungünstig gelegen haben, werden mittels der Schalt-vorrioh: tung die passender liegenden Empfänger eingestellt und das Schiff funkentelegraphisch aufgefordert, erneut ein Signal abzugeben, so daß die Ortsbestimmung unter den nunmehr günstigsten Bedingungen wiederholt `werden kann.The switching device arrives at the location determination in the following way for use. It is initially set according to the presumed ship's location and then made the location determination. If the calculation then shows that the Microphone receivers are located in a relatively unfavorable way, using the switching device: tion the appropriate recumbent receivers are set and the ship is radio telegraphically prompted to issue a signal again, so that the location is now below the most favorable conditions `can be repeated.

Die Ermittlung des Schiffsortes kann auch dadurch vorgenommen werden, daß an mindestens 'zwei Stellen die Ankunft des vom Schiffe ausgehenden Knalles durch je einen im Wasser versenkten und einen darüber in der Luft befindlichen Schallempfänger an einen Registrierapparat weitergegeben wird. In diesem Falle müßte der Knall in der Wasseroberfläche ausgelöst werden, z. B. durch Detonierung einer kleinen schwimmenden Mine. Der Schall wird dann durch das Wasser mit größerer Geschwindigkeit geleitet als durch die Luft, und die im Wasser angeordneten Mikrophone sprechen daher eher an; als die darüber in der Luft befindlichen. Aus der gemessenen Zeitdifferenz vermag jede Meßstelle ohne weiteres die Entfernung der Schallquelle von ihr zu bestimmen. Erfolgt eine Entfernungsbestimmung durch zwei Küstenpunkte in der angegebenen Weise, so kann durch Konstruktion oder Berechnung leicht der genaue Ort des Knalles, d. h. der Schiffsort, festgestellt werden.The location of the ship can also be determined by that in at least two places the arrival of the bang emanating from the ship with a sound receiver sunk in the water and a sound receiver located above it in the air is passed on to a recorder. In this case the bang should be in the water surface are triggered, e.g. B. by detonating a small floating one Mine. The sound is then conducted through the water at greater speed than through the air, and the microphones arranged in the water are therefore more likely to speak at; than those in the air above. From the measured time difference is able Each measuring point can easily determine the distance of the sound source from it. If the distance is determined through two coastal points in the specified manner, the exact location of the bang can easily be determined by construction or calculation. H. the ship's location.

Claims

PATENT REQUESTS: i. Sehallmeßeinrichtung for determining the ship's location in invisible weather, characterized in that fixed on several, terrestrial Points sound receiver in a number that exceeds the number required for the invoice Number are provided in as different locations as possible to the main eligible ship locations arranged and in a known manner with a common registration device are electrically connected, so that eire on The acoustic signal generated by the ship or in its vicinity, depending on the. the point in time its arrival at the individual sound receivers is registered and from it the ship's location is calculated and communicated to the ship, expediently by radio telegraph can be.

2. Device according to claim i, characterized in that the terrestrial fixed sound receiver combined in groups and by a switching device to be connected to the registration device, so that depending on the position of the ship a particularly suitable group can be selected.