DE977630C

DE977630C - Echosounder for measuring large distances with underwater sound

Info

Publication number: DE977630C
Application number: DEE18949A
Authority: DE
Inventors: Erhard Dr Phil Habil Ahrens; Christian Dipl-Phys Prill
Original assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Current assignee: ELAC Electroacustic GmbH
Priority date: 1960-02-26
Filing date: 1960-02-26
Publication date: 1967-09-21

Description

Echolotgerät zum Messen großer Entfernungen mit Unterwasserschall Die Erfindung betrifft ein Echolotgerät zum Loten großer Entfernungen in einem großen Winkelbereich mit Unterwasserschall unter Verwendung eines Senders, eines Empfängers und einer fest angeordneten Sende-Empfangs-Wandlergruppe, wobei die scharf gebündelten, mechanisch oder elektrisch bewirkten Richtcharakteristiken der Wandlergruppe den gesamten auszulotenden Winkelbereich lückenlos überdecken.Echosounder for measuring long distances with underwater sound The invention relates to an echo sounder device for sounding large distances in a large area Angular range with underwater sound using a transmitter, a receiver and a fixedly arranged transmit / receive transducer group, the sharply bundled, mechanically or electrically effected directional characteristics of the transducer group completely cover the entire angular range to be explored.

Bei einem bekannten Echolotgerät dieser Art wird der Lotimpuis von einem elektroakustischen Wandler ausgesendet, dessen Richtcharakteristik so breit ist, daß von ihr der gesamte auszulotende Winkelbereich überdeckt wird, während die Echoimpulse von einzelnen Wandlern empfangen werden, deren scharf gebündelte, in verschiedene Richtungen weisende Richtcharakteristiken den auszulotenden Bereich lückenlos überdecken. Dabei werden die Empfangswandler periodisch schnell aufeinanderfolgend über einen Verstärker mit dem Wehneltzylinder einer Kathodenstrahlröhre verbunden, deren Elektronenstrahl im Takt der Lotimpulsaussendungen entsprechend der Abfragung der Empfangswandler auf einer Spiralbahn vom Mittelpunkt des Bildschirmes nach außen geführt wird. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird ebenfalls in jeder Lotperiode ein Sendeimpuls in den gesamten auszulotenden Winkelbereich gesendet und eine scharf gebündelte Empfangsrichtcharakteristik elektronisch kontinuierlich über den gesamten Winkelbereich in schneller Folge periodisch geschwenkt, wobei wiederum die Echo- impulse über einen Verstärker dem Wehneltzylinder einer Kathodenstrahlröhre zugeführt werden, deren Elektronenstrahl entsprechend der Schwenkung der Emfangscharakteristik azimutal und entsprechend der Lotimpulslaufzeit radial abgelenkt und bei Echoankunft hellgestastet wird. In a known echo sounder of this type, the Lotimpuis is from sent out an electroacoustic transducer whose directional characteristic is so wide is that the entire angular range to be explored is covered by it while the echo pulses are received by individual transducers whose sharply bundled, Directional characteristics pointing in different directions define the area to be explored Cover completely. The receiving transducers are periodically in rapid succession connected to the Wehnelt cylinder of a cathode ray tube via an amplifier, their electron beam in time with the solder pulse transmissions according to the query the receiving transducer on a spiral path from the center of the screen outwards to be led. Another known method is also used in every soldering period one transmission pulse is sent in the entire angular range to be explored and one is sharp Bundled reception directional characteristics electronically continuous over the entire Periodically swiveled angular range in quick succession, with the echo impulses are fed via an amplifier to the Wehnelt cylinder of a cathode ray tube, their electron beam azimuthally corresponding to the swiveling of the receiving characteristic and radially deflected according to the solder pulse transit time and lighted when the echo arrives will.

Diese bekannten Geräte benötigen sehr leistungsstarke Sender, da mit einer sehr breiten Richtcharkteristik gesendet wird, um die besonderen bei der Horizontallotung erforderlichen Reichweiten zu erzielen. Außerdem erfolgt bei den bekannten Geräten lediglich bei Echoankunft eine Helltastung des Elektronenstrahls. Eine Echoformanzeige ist dabei nicht möglich, da die beiden Koordinaten des Bildschirmes für die kontinuierliche Abtastung des Anzeigebereiches entsprechend der Richtung und Entfernung ausgenutzt sind. These known devices require very powerful transmitters because with a very broad directional characteristics is sent to the special at the To achieve horizontal plumbing required ranges. In addition, the known devices only a light keying of the electron beam when the echo arrives. An echo form display is not possible because the two coordinates of the screen for the continuous scanning of the display area according to the direction and distance are used.

Es ist ferner bekannt, bestimmte Bereiche entsprechend den Methoden der Funkortung dadurch lückenlos auszuloten und anzuzeigen, daß mit einer scharf gebündelten Richtcharakteristik Lotimpulse in die einzelnen Richtungen in Abständen gesendet werden, die der maximalen Laufzeit der Lotimpulse entsprechen. Diese Vorrichtungen sind für die Lotung großer Entfernungen und großer Winkelbereiche unbrauchbar, da die Abtastung des gesamten Winkelbereiches wegen der verhältnismäßig geringen Ausbreitungsgeschwindigkeit von etwa I500 m/sec der Schallwellen im Wasser sehr lange dauert. Außerdem entspricht die angezeigte Lage von Refiektoren in verschiedenen Teilsektoren zueinander nicht ihrer tatsächlichen Lage zueinander, da die Lotungen in die einzelnen Richtungen mit verhältnismäßig großen Zeitabständen erfolgen. It is also known to select certain areas according to the methods the radio location thereby to sound out completely and to indicate that with a sharp bundled directional characteristic solder impulses in the individual directions at intervals that correspond to the maximum running time of the solder pulses. These devices are useless for plumbing large distances and large angular ranges, there the scanning of the entire angular range because of the relatively low speed of propagation of around 1500 m / sec of the sound waves in the water takes a very long time. Also corresponds to the indicated position of reflectors in different subsectors to each other does not their actual position to each other, since the plumbing in the individual directions take place with relatively long time intervals.

Die Nachteile der bekannten Geräte der eingangs genannten Art werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß durch mechanisch-elektrische oder elektronische Schaltanordnungen am Beginn jeder Lotperiode in die Richtungen der einzelnen Richtcharakteristiken schnell aufeinanderfolgend Lotimpulse gleicher Frequenz aussendbar sind, wobei die Sendezeit für den den gesamten auszulotenden Bereich überdeckenden Lotimpulsfächer klein ist gegen die der Reichweite entsprechende maximale Laufzeit der Lotimpulse, und daß empfangsseitig mechanisch-elektrische oder elektronische Schaltanordnungen die einzelnen Richtcharakteristiken schnell aufeinanderfolgend, vorzugsweise in der gleichen Reihenfolge und mit der gleichen Geschwindigkeit, in unmittelbar aneinander anschlie-Benden Perioden fortlaufend abfragen. The disadvantages of the known devices of the type mentioned are eliminated according to the invention in that by mechanical-electrical or electronic Switching arrangements at the beginning of each plumbing period in the directions of the individual directional characteristics Solder pulses of the same frequency can be emitted in rapid succession, the Transmission time for the entire area to be explored is small compared to the maximum running time of the solder impulses corresponding to the range, and that on the receiving side mechanical-electrical or electronic switching arrangements the individual directional characteristics in quick succession, preferably in in the same order and at the same speed, in close proximity to one another Query subsequent periods continuously.

Mit diesem Gerät ist es möglich, mit gleicher Senderleistung wie bei den bekannten Geräten größere Reichweiten zu erzielen oder gleiche Reichweiten wie mit den bekannten Geräten mit geringerer Senderleistung zu erreichen. Die Anzeige der Echoimpulse kann dabei in bekannter Weise durch Helltastung eines entsprechend der Richtung und Entfernung abgelenkten Elektronenstrahls erfolgen. Eine gleichzeitige Echoformanzeige erzielt man, wenn die einzelnen Sektoren periodisch abgefragt und gleichzeitig mit den Echoimpulsen den einzelnen Sektoren zugeordnete Gleichspannungen an die senkrecht zur Zeitablenkung wirkenden Ahlenksysteme einer Kathodestrahlröhre gelegt werden, so daß entsprechend der Lage der Sektoren im gesamten Winkelbereich die einzelnen Anzeigen auf dem Bildschirm nebeneinander erscheinen. Um eine ununterbrochene gleichzeitige Anzeige der Lotergebnisse aus allen Sektoren zu erhalten, sind zweckmäßig die den einzelnen Richtungen zugeordneten Wandler ständig über getrennte Verstärker mit getrennten Katbodenstrahlsystemen verbunden, so daß jeder Richtung ein Rathodenstrahlsystem zugeordnet ist. Die Rathodenstrahlsysteme können in einer Mehrstrahlröhre angeordnet sein oder je einer Einstrahlröhre angehören. Sämtliche Kathodenstrahlsysteme werden gemeinsam von einem Sägezahngenerator mit einer Zeitablenkspannung beaufschlagt. With this device it is possible to use the same transmitter power as to achieve greater ranges or the same ranges with the known devices as can be achieved with the known devices with lower transmitter power. The ad the echo pulses can in a known manner by light-touching a corresponding the direction and distance of the deflected electron beam. A simultaneous Echo shape display is achieved when the individual sectors are periodically interrogated and DC voltages assigned to the individual sectors simultaneously with the echo pulses to the steering systems of a cathode ray tube that act perpendicular to the time deflection are placed so that according to the position of the sectors in the entire angular range the individual displays appear side by side on the screen. To have an uninterrupted It is advisable to display the soldering results from all sectors at the same time the transducers assigned to the individual directions constantly via separate amplifiers connected to separate cathode ray systems, so that each direction has a rathode ray system assigned. The rathode beam systems can be arranged in a multi-beam tube be or each belong to a single-beam tube. All cathode ray systems are jointly acted upon by a sawtooth generator with a time deflection voltage.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden in Abständen, die kleiner sind als die Zeit, die die Lotimpulse zum Durchlaufen der maximalen Lotentfernung benötigen, fächerförmige Lotimpulsgruppen verschiedener Frequenz ausgesendet, wobei die gleiche Frequenz frühestens nach der maximalen Laufzeit der Lotimpulse wieder auftritt. According to a development of the invention, at intervals that are less than the time it takes the solder pulses to travel through the maximum solder distance need, fan-shaped solder pulse groups of different frequencies emitted, with the same frequency again at the earliest after the maximum running time of the solder pulses occurs.

Eine derartige Erhöhung der Lotfolgefrequenz durch Verwendung von Lotimpulsen verschiedener Frequenzen ist zur Erzielung einer stehenden Anzeige an sich bekannt. In Verbindung mit der fächerförmigen Aussendung scharf gebündelter Lotimpulse in einen großen Winkelbereich wird durch die höhere Lotfolge eine wirklichkeitsgetreuere Abbildung des ausgeloteten Bereiches erzielt. Verwendet man nur eine Frequenz zum Leiten, so können beispielsweise bei einer Reichweite von 15 km Lotimpulse nur in Abständen von 20 Sekunden ausgesendet werden, wenn die Anzeige eindeutig sein soll. Durch den großen zeitlichen Unterschied zwischen der Anzeige naher und fernerer Objekte und die geringe Lotfolgefrequenz entspricht die angezeigte Entfernung zwischen sich bewegenden Reflektoren nicht ihrer tatsächlichen Entfernung, da sich beispielsweise ein Ziel in I2 km Entfernung, das sich mit 20 km (Io m/sec) bewegt, bis zum Eintreffen des Echos von einem Ziel in 15 km Entfernung bereits um etwa I70 m weiterbewegt hat. Durch die Erhöhung der Lotfolgefrequenz durch die Verwendung von Lotimpulsen verschiedener Frequenz wird eine der Anzahl der Frequenzen entsprechende höhere eindeutige Anzeigegenauigkeit erzielt. Für jede Frequenz ist dann jedoch ein getrenntes Strahlsystem erforderlich, dessen Zeitablenkung entsprechend der Lotimpulsaussendung mit der zugrehörigenFrequenz ausgelöst wird. Die Zeitablenkgeschwindigkeit und die Verzögerung der Zeitablenkungsauslösung für jede Frequenz gegenüber der Lotimpulsaussendung der entsprechenden Frequenz müssen für alle Strahlsysteme gleich sein.Such an increase in the solder repetition frequency by using Solder impulses of different frequencies are on to achieve a stationary display known. In connection with the fan-shaped emission, it is sharply focused Solder impulses in a large angular range become more realistic due to the higher plumb sequence Image of the explored area achieved. If you only use one frequency for Conducting, for example, with a range of 15 km, plumbing pulses can only be in Sent out at intervals of 20 seconds if the display is to be unambiguous. Due to the large time difference between the display nearer and further away Objects and the low frequency of plumbing corresponds to the displayed distance between moving reflectors do not reflect their actual distance, for example a target I2 km away, moving at 20 km (Io m / sec) until it arrives of the echo from a target 15 km away has already moved around 170 m Has. By increasing the solder repetition frequency through the use of solder pulses different frequency becomes a higher one corresponding to the number of frequencies clear display accuracy achieved. For each frequency, however, there is a separate one Beam system required, its time deflection according to the solder pulse transmission is triggered with the associated frequency. The time sweep speed and the Delay of the time deflection triggering for each frequency compared to the solder pulse transmission the corresponding frequency must be the same for all beam systems.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings.

Fig. I, 2, 6 und 7 sind Beispiele für den Aufbau von erfindungsgemäßen Echolotgeräten; Fig. 3 und 4 sind Bildschirme der Anzeigeröhren mit Echoanzeigen; Fig. 5 zeigt Impuls- und Zeitablenkungsverläufe; Fig. 8 und 9 sind die Abbildungen zweier Schaltelemente aus den Blockschaltbildern Fig. 6 und 7. Figures I, 2, 6 and 7 are examples of the construction of the present invention Echo sounders; Figs. 3 and 4 are screens of the display tubes with echo displays; Fig. 5 shows pulse and time base waveforms; Figures 8 and 9 are the illustrations of two switching elements from the block diagrams Fig. 6 and 7th

Bei den Ausführungsbeispielen ist eine Unterteilung des gesamten Lotbereiches in drei Teilsektoren gewählt worden, um die Darstellung nicht allzusehr zu komplizieren. In the exemplary embodiments, there is a subdivision of the whole Plumb area has been chosen in three sub-sectors in order not to display too much to complicate.

Fig. I zeigt ein erfindungsgemäßes Echolotgerät, das mit einer Frequenz arbeitet. Der Sender I wird getastet, wenn die Schalter 2 und 3 gleichzeitig geschlossen sind. Die Schalter 2 und 3 werden durch die Nockenscheiben 4 und 5 betätigt, die über das Getriebego durch den Motor80 angetrieben werden. Die Nockenscheibe 5 führt während einer Lotperiode, d. h. während der Zeit, die der Lotimpuls zum Durchlaufen der maximalen Lotentfernung und zurück benötigt, eine volle Umdrehung aus. Fig. I shows an inventive echo sounder that operates with a frequency is working. The transmitter I is keyed when switches 2 and 3 are closed at the same time are. The switches 2 and 3 are operated by the cams 4 and 5, the be driven by the motor80 via the gearbox. The cam disk 5 leads during a plumbing period, d. H. during the time it takes for the solder pulse to traverse the maximum soldering distance and back required, one full turn.

Die Nockenscheibe 4 dagegen rotiert mit einer erheblich höheren Geschwindigkeit. Mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Nockenscheibe 4 rotieren die auf der gleichen Achse 10 angeordneten Kontaktarme der Verteiler 6 und 8 sowie des Kollektors 7. In jeder Lotperiode wird also der Schalter 3 für die Dauer eines Umlaufes der Nockenscheibe 4 einmal geschlossen und der Sender I schnell hintereinander dreimal getastet, wobei während jeder Sendertastung einer der Wandler, gb oder gc mit dem Sender I verbunden ist. Die Wandler ga, gb, gc sind über Vorverstärker I2, I3, I4 mit den Segmenten 7 a, 7 b, 7c fest verbunden und werden periodisch durch den Kollektorfinger 7 über den Verstärker 15 mit dem senkrecht zur Zeitablenkung wirkenden Ablenksystem und dem Wehneltzylinder der Kathodenstrahlröhre verbunden, so daß der an sich dunkel gesteuerte Elektronenstrahl bei Echoempfang hellgetastet und seitlich ausgelenkt wird.The cam disk 4, on the other hand, rotates at a considerably higher speed. With the same speed as the cam disk 4 rotate on the same Axis 10 arranged contact arms of the distributors 6 and 8 and the collector 7. In each soldering period, the switch 3 is activated for the duration of one revolution of the cam disk 4 closed once and the transmitter I pressed three times in quick succession, whereby one of the transducers, gb or gc is connected to the transmitter I during each transmitter keying is. The converters ga, gb, gc are connected to the segments via preamplifiers I2, I3, I4 7 a, 7 b, 7 c firmly connected and are periodically through the collector finger 7 over the amplifier 15 with the deflection system acting perpendicular to the time deflection and connected to the Wehnelt cylinder of the cathode ray tube, so that it is dark in itself Controlled electron beam with echo reception light-scanned and deflected to the side will.

Damit die Anzeigen für die einzelnen Richtungen auf dem Bildschirm nebeneinander erscheinen, werden durch den Verteiler 8, der synchron mit dem Kollektor 7 umläuft, an einem Potentiometer I I abgegriffene Gleichspannungen an das senkrecht zur Zeitablenkung wirkende Ablenksystem der Kathodenstrahlröhre I6 gelegt. Ist I6 eine Dreikathodenstrahlröhre, so können der Kollektor 7 und der Verteiler 8 wegfallen, und jeder der Wandler wird über je einen Verstärker gemeinsam mit der entsprechenden Gleichspannung mit einem der X-Ablenksysteme fest verbunden, während die gleiche Zeitablenkung auf alle drei Y-Ablenksysteme wirkt. So erhält man für die einzelnen Lotrichtungen nebeneinander drei Entfernungsanzeigen mit Echoformanzeige, wie in Fig. 3 dargestellt. So that the indications for the individual directions on the screen appear side by side, are through the distributor 8, which is synchronous with the collector 7 rotates, at a potentiometer I I tapped direct voltages to the perpendicular The deflection system of the cathode ray tube I6 acting for the time deflection is placed. Is I6 a three-cathode ray tube, so the collector 7 and the distributor 8 can be omitted, and each of the converters is shared with the corresponding amplifier via one amplifier each DC voltage firmly connected to one of the X-deflection systems, while the same Time deflection acts on all three Y-deflection systems. So one gets for the individual Plumb lines side by side three distance displays with echo shape display, as in Fig. 3 shown.

In Fig. 2 ist ein Echolotgerät dargestellt, das mit zwei verschiedenen Frequenzen arbeitet. Die Wirkungsweise entspricht im wesentlichen der des Gew rätes nach Fig. I. Es wird dabei lediglich nach Ablauf der halben Lotperiode durch den Nocken der Scheibe 5 der Schalter 20 geschlossen und während der Schließzeit dieses Schalters der Sender I8 dreimal getastet, indem der Schalter 19 durch die Nocken der Scheibe 2I betätigt wird. Wie der Sender I ist auch der Sender I8 bei jeder Tastung über den Verteiler 6 mit einem der Wandler g verbunden, so daß in diesem Fall in jeder Lotperiode zwei Lotimpulsfächer mit verschiedenen Frequenzen ausgesendet werden. Die Wandler ga bis gc sind über die Empfangsverstärker 15 5 @, 15 b, 15 G und die Filterkreise23a 23b, 23c und 24a, 24b, 24C mit den X-Platten der Ablenksysteme 25 und 26 der Zweikathodenstrahlröhren I6a, I6 b, I6 c verbunden. In Fig. 2, an echo sounder is shown with two different Frequencies works. The mode of action is essentially the same as that of the device according to Fig. I. It is only after half the soldering period by the Cam of the disc 5 of the switch 20 is closed and this during the closing time Switch the transmitter I8 keyed three times by turning the switch 19 through the cam the disc 2I is operated. Like transmitter I, transmitter I8 is also with everyone Keying connected via the distributor 6 with one of the transducers g, so that in this Case in each solder period two solder impulse fans sent out with different frequencies will. The converters ga to gc are via the receiving amplifiers 15 5 @, 15 b, 15 G and the filter circles 23a, 23b, 23c and 24a, 24b, 24C with the X plates of the Deflection systems 25 and 26 of the two-cathode ray tubes I6a, I6b, I6c connected.

Der mit den Y-Platten der Ablenksysteme 25 a, 25 b, 25 c verbundene Sägezahngenerator I7 für die Zeitablenkung wird bei der Aussendung des Impulsfächers der Frequenz fl durch Betätigung des Schalters 3 durch den Nocken der Scheibe 5 getastet. Die Y-Platten der Ablenksysteme 26 a, 26 b, 26 c sind mit dem Sägezahngenerator 22 verbunden, der jeweils bei der Aussendung des Impulsfächers der Frequenz 2 durch Betätigung des Schalters 20 durch den Nocken der Scheibe 5 getastet wird. Für den Fall, daß ein verschiebbarer vergrößerter Teilbereich abgebildet werden soll, werden die Zeitablenkgeneratoren durch einstellbare Verzögerungsglieder, beispielsweise monostahile Multivibratoren, gegenüber der Lotimpulsaussendung verzögert ausgelöst. Dabei muß stets die Auslöseverzögerung für alle Zeitablenkgeneratoren gleich sein. Die vorzugsweise ebenfalls einstellbare Zeitablenkgeschwindigkeit muß ebenfalls für alle Zeitablenkgeneratoren gleich sein, damit eine eindeutige Anzeige erfolgt.The connected with the Y-plates of the deflection systems 25 a, 25 b, 25 c Sawtooth generator I7 for the time deflection is activated when the pulse fan is sent out the frequency fl by actuating the switch 3 through the cam of the disc 5 groped. The Y-plates of the deflection systems 26 a, 26 b, 26 c are with the sawtooth generator 22 connected, which in each case with the emission of the pulse fan of frequency 2 through Actuation of the switch 20 is sensed by the cam of the disc 5. For the In the event that a movable, enlarged sub-area is to be mapped the timing generators by adjustable delay elements, for example Monostable multivibrators, triggered with a delay compared to the solder pulse transmission. The tripping delay must always be the same for all time deflection generators. The preferably likewise adjustable time deflection speed must also be the same for all timing generators so that a clear display is made.

In dem Anzeigererät sind also in diesem Beispiel drei Zweikathodenstrahlröhren angeordnet, deren Lage so gewählt ist, daß die linke dem nach backbord voraus gerichteten Wandler, die mittlere dem voraus gerichteten und die rechte dem nach steuerbord voraus gerichteten Wandler zugeordnet ist.In this example, there are three two-cathode ray tubes in the display device arranged, the position of which is chosen so that the left is facing the port ahead Converter, the middle one to the ahead and the right one to the starboard forward-facing converter is assigned.

Zweckmäßig werden Kathodenstrahlröhren mit rechteckigem Bildschirm verwendet. Auf oder vor den Bildschirmen sind Entfernungsskalen angebracht, die den einzelnen Lotbereichen entsprechen und gegebenenfalls auswechselbar sind. In den vorliegenden Beispielen ist der Nullpunkt jeweils an die untere Kante des Bildschirmes gelegt. An Stelle der Skalen vor den Bildschirmen können die senkrecht zur Zeitablenkung wirkenden Ablenksysteme zusätzlich zu den Signalen mit den Impulsen eines Zeitmarkengenerators beaufschlagt werden, der bei der Lotimpulsaussendung ausgelöst wird, wodurch diese Zeitmarken auf den Bildschirmen durch die Elektronenstrahlen mitgeschrieben werden und elektronische Maßstäbe bilden.Cathode ray tubes with a rectangular screen are expedient used. On or in front of the screens there are distance dials that correspond to the individual solder areas and can be exchanged if necessary. In In the examples at hand, the zero point is on the lower edge of the screen placed. Instead of the scales in front of the screens, they can be perpendicular to the time deflection effective deflection systems in addition to the signals with the pulses of a time mark generator acted upon, which is triggered when the solder pulse is sent, causing this Time stamps are recorded on the screens by the electron beams and build electronic standards.

In Fig. 5 sind Lotimpulse und Echoimpulse für drei Richtungen A, B, C sowie die Zeitablenkungsverläufe als Funkticn der Zeit für die Lotung mit zwei Frequenzen dargestellt. T ist die Zeit, die ein Lotimpuls zum Durchlaufen der maximalen Reichweite des Gerätes und zurück benötigt. Der Abstand zweier Lotimpulsfächer gleicher Frequenz beträgt mindestens wie in diesem Beispiel T. Die Lot-, Echo- und Sägezahnimpulse der Frequenz fl sind ausgezogen gezeichnet und die der Frequenz 2 ge- strichelt. z, ist die Sendeimpulslänge für jede Richtung. Die Sendezeit für den gesamten Impulsfächer ist t # 3 z0. Sa sind die Sendeimpulse in die Richtung A, Sb die in die Richtung B und Sc die in Richtung C. Ea, Eb und Ec sind Echoimpulse aus den entsprechenden Richtungen, ra, rb, TC die entsprechenden Lotimpulslaufzeiten. Die zusätzlichen Indizes I und 2geben die Zuordnung der einzelnen Signale bzw. Laufzeiten zu den einzelnen Frequenzen fi und 2 an. Unter der Voraussetzung, daß sich die Reflektoren gegenüber dem Lotgerät nid t bewegen, ist z, z 2. Da die Signale der verschiedenen Frequenzen verschiedenen Strahlsystemen zugeführt werden und deren Zeitablenkungen jeweils bei Lotimpulsaussendungen mit der zugeordneten Frequenz ausgelöst werden, erscheinen die angezeigten Impulse beider Frequenzen auf dem gemeinsamen Bildschirm an den gleichen Stellen, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. Das Anzeigegerät in Fig. 4 entspricht dem in Fig. 2 mit drei Kathodenstrahlröhren I6a, I6 b, I6 c. Auf den Bildschirmen dieser Röhren sind Lotimpulsanzeigen zu sehen, die den in Fig. 5 dargestellten entsprechen. Auf dem Bildschirm der linken Röhre I6a sind der Sende impuls Sa und ein Echo Er eines Reflektors in großer Entfernung angezeigt, der von der nach backbord voraus (Richtung 24) gerichteten Charakteristik erfaßt wird. Auf dem Bildschirm der Röhre I6 b sind der Sendeimpuls Sb und ein Echo Eb von einem Reflektor in geringer Entfernung, der von der nach voraus (Richtung B) gerichteten Charakteristik erfaßt wird, und auf dem Schirm der Röhre 16c sind der Sendeimpuls Se und ein Echoimpuls Ec von einem Reflektor in mittlerer Entfernung, der von der nach steuerbord voraus (Richtung C) gerichteten Charakteristik erfaßt wird. Die Skalen 25 a, 25 b, 25 c sind einander gleich und haben ihren Nullpunkt an den unteren Rändern der Bildschirme. In Fig. 5 are plumb pulses and echo pulses for three directions A, B, C and the time deflection curves as a function of time for the sounding with two Frequencies shown. T is the time it takes a solder pulse to pass through the maximum Range of the device and back required. The distance between two solder pulse fans is the same As in this example, the frequency is at least T. The plumb, echo and sawtooth pulses the frequency fl are drawn in solid lines and those of the frequency 2 dashed. z, is the transmit pulse length for each direction. The transmission time for the entire impulse fan is t # 3 z0. Sa are the transmission pulses in the direction A, Sb those in the direction B and Sc those in the direction of C. Ea, Eb and Ec are echo pulses from the corresponding Directions, ra, rb, TC the corresponding solder pulse transit times. The additional Indices I and 2 indicate the assignment of the individual signals or transit times to the individual frequencies fi and 2. Provided that the reflectors move towards the plumb bob t, z, z 2. Since the signals of the different Frequencies are fed to different beam systems and their time deflections triggered each time soldering impulses are transmitted with the assigned frequency, the displayed pulses of both frequencies appear on the same screen in the same places as indicated in FIG. The display device in FIG. 4 corresponds to that in FIG. 2 with three cathode ray tubes I6a, I6b, I6c. on The screens of these tubes show solder pulse displays that correspond to the ones shown in Fig. 5 shown correspond. On the screen of the left tube I6a are the transmission impulse Sa and an echo Er of a reflector displayed at a great distance, that of the characteristic directed to port ahead (direction 24) is recorded. on the screen of the tube I6 b are the transmission pulse Sb and an echo Eb from one Reflector at a short distance, that of the one facing ahead (direction B) Characteristic is detected, and on the screen of the tube 16c are the transmission pulse Se and an echo pulse Ec from a reflector at an intermediate distance, that of the after starboard ahead (direction C) directed characteristic is detected. the Scales 25 a, 25 b, 25 c are equal to each other and have their zero point at the lower Edges of the screens.

Ein Echolotgerät zur Durchführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung, das im Gegen satz zu dem Gerät nach Fig. 2 vollelektronisch ar: beitet, ist in den Fig. 6, 7, 8 und 9 dargestellt. An echo sounder device for carrying out the method according to the present invention Invention that ar: works fully electronically in contrast to the device according to FIG. 2, is shown in FIGS. 6, 7, 8 and 9.

In Fig. 6 ist der Sendeteil und in Fig. 7 der Empfänger ausführlich gezeichnet. Auch in diesem Fall wird mit zwei verschiedenen Frequenzen in drei Richtungen mit einer Gruppe von vier Wandlern gelotet, um eine übersichtliche Darstellung zu ermöglichen. In Fig. 6 the transmitting part and in Fig. 7 the receiver is detailed drawn. In this case too, two different frequencies are used in three directions plumbed with a group of four transducers to make it clearer enable.

In Fig. 6 schwingt der Sender I mit der Fre quenz fo. Diese Frequenz gelangt über den Transformator 26 an die Gitter der Röhren 27, die durch die Spannungen der Batterien 28 derart negativ vorgespannt sind, daß sie gesperrt sind und durch positive Impulse von den Tastgliedern 47, 48 und 49 nacheinander kurzzeitig aufgesteuert werden. In Fig. 6, the transmitter I oscillates with the Fre quency fo. This frequency reaches the grid of the tubes 27 via the transformer 26, which is caused by the voltages of the batteries 28 are negatively biased so that they are locked and through positive pulses from the feeler elements 47, 48 and 49 opened briefly one after the other will.

Die Röhren 270 und 27 c sind über die Verstärker 2ga und 2gc und die Phasenschieberkette 30, die Röhre 27 b über den Verstärker 29 b direkt über die Mischstufen 31, 32, 33 und 34 und die Verstärker 37, 38, 39 und 40 mit den Sende-Empfangs-Wandlerng der Gruppe 43 verbunden, die andererseits über den Empfängern 42 mit dem Anzeigegerät 44 verbunden sind. Die Phasenschieberkette besteht in bekannter Weise aus einer Folge von beispielsweise RC-Gliedern und ist so dimensioniert, daß die beiden geschwenkten Richteharaktenstiken der Gruppe 43 lückenlos steuerbord und backbord an die nach voraus gerichtete anschließen.The tubes 270 and 27 c are via the amplifiers 2ga and 2gc and the Phase shifter chain 30, the tube 27 b through the amplifier 29 b directly through the Mixing stages 31, 32, 33 and 34 and the amplifiers 37, 38, 39 and 40 with the transmit-receive converters the group 43 connected, the other hand via the receivers 42 with the display device 44 are connected. The phase shifter chain consists of a known manner Sequence of, for example, RC elements and is dimensioned so that the two pivoted Judging characteristics of group 43 without gaps starboard and port to the after connect ahead facing.

Durch den Taktgeber 46, beispielsweise einen Multivibrator oder mechanischen Taktgeber, wird einerseits der Sender I für die Dauer einer Impulsserie abgetastet und das Tastglied 47 ausgelöst. Die Tastglieder 47, 48, 49 sind einander gleiche, beispielsweise monostabile Multivibratoren. Durch einen Impuls von dem Taktgeber 46 kippt der Multivibrator 47 in seine in stabile Lage. Während seines Verweilens in dieser Lage liegt eine positive Spannung an dem Gitter der Röhre 27 a, die diese Röhre aufsteuert. Durch einen bei dem Zurückkippen des Multivibrators 47 in seine stabile Lage erzeugten Impuls wird der Multivibrator 48 in seine instabile Lage geschaltet, wodurch die Röhre 27 b aufgesteuert wird, und wenn der Multivibrator 48 in seine stabile Lage zurückkippt, wird der Multivibrator 49 in seine instabile Lage geschaltet und dadurch die Röhre 27 c aufgesteuert. Durch den beim Zurückkippen des Multivibrators 49 in seine stabile Lage gebildeten Impuls wird der Schalter 45 umgeschaltet. Dadurch werden die Oszillatoren 35 und 36 abwechselnd bei jeder Lotimpulsserienaussendung mit den Mischstufen 3I, 32, 33, 34 verbunden. Wird beispielsweise die Röhre 27 b aufgetastet, so gelangen die Schwingungen der Fre quenz to des Senders I über den Verstärker 29 b in die Mischstufen 3I, 32, 33, 34. Dort wird die Fre quenz fo je nach Stellung des Schalters 45 mit der FrequenzfO1 des Oszillators 35 oder mit der Frequenz fo2 des Oszillators 36 gemischt. Durch Bandfilter gelangt nur die jeweilige Differenzfrequenz fo - fol = fi bzw. foto2 = 2 über die Verstärker 37, 38, 39, 40 zu den Wandlern der Gruppe 43, die dann gleichphasig erregt werden, so daß Lotimpuls nach voraus gerichtet gesendet wird. Entsprechend werden die Lotimpulse steuerbord bzw. backbord voraus gesendet, wenn die Röhren 270 bzw. 27c aufgetastet und somit Impulse der Frequenz Jo über die Phasenschieberkette 30 in die Mischstufen und von dort mit der Frequenz fi bzw. 2 über die Verstärker mit den entsprechenden Pbasenverschie bungen an die einzelnen Wandler 9 der Gruppe 43 gelangen. By the clock 46, for example a multivibrator or mechanical Clock generator, on the one hand the transmitter I is scanned for the duration of a series of pulses and the feeler element 47 triggered. The feeler elements 47, 48, 49 are identical to each other, for example monostable multivibrators. By a pulse from the clock 46 tilts the multivibrator 47 into its stable position. During his stay in this situation there is a positive voltage on the grid of the tube 27 a, which this Tube opens. By one when tilting the multivibrator 47 back into its The pulse generated in a stable position moves the multivibrator 48 into its unstable position switched, whereby the tube 27 b is driven open, and when the multivibrator 48 tilts back into its stable position, the multivibrator 49 becomes unstable Switched position and thereby the tube 27 c controlled. By tilting back the pulse formed by the multivibrator 49 in its stable position becomes the switch 45 switched. This causes the oscillators 35 and 36 to alternate at each Solder pulse series transmission with the mixer stages 3I, 32, 33, 34 connected. For example the tube 27 b keyed, so get the vibrations of the Fre quenz to the transmitter I through the amplifier 29 b into the mixer 3I, 32, 33, 34. There the Fre quenz fo depending on the position of the switch 45 with the frequency fO1 of the oscillator 35 or mixed with the frequency fo2 of the oscillator 36. Passed through band filter only the respective difference frequency fo - fol = fi or foto2 = 2 over the amplifier 37, 38, 39, 40 to the converters of group 43, which are then excited in phase, so that the solder pulse is sent facing ahead. The solder pulses are accordingly Sent to starboard and port ahead when tubes 270 and 27c are opened and thus pulses of the frequency Jo via the phase shifter chain 30 into the mixer stages and from there with the frequency fi or 2 via the amplifier with the corresponding Pbasenverschie conditions reach the individual transducers 9 of the group 43.

In Fig. 8 ist ein Beispiel für den Aufbau einer der gleich aufgebauten Mischstufen 31 und eines der gleich aufgebauten Endverstärker 37 ausführlich gezeichnet. Die Frequenz to von dem Sender I gelangt von der Phasenverschieberkette 30 auf das erste Gitter der Mischröhre 53, während an dem zweiten Gitter dieser Röhre je nach Stellung des Schalters 45 die Frequenz tot des Oszillators 35 oder die Frequenz to2 des Oszillators 36 liegt. Das bei der Mischung entstehende Frequenzgemisch fox to + tot und fo - foi bzw. fos fo + fo2 und fo - foz gelangt an das Bandfilter 54, dessen Bandbreite so gewählt ist, daß nur die Differenzfrequenzen, die die eigentlichen Lotfrequenzen darstellen, an das Steuergitter der Röhre 55 und über den Transformator 56 und die Gegentaktendstufe 57 verstärkt in den Wandler g gelangen. Ist beispielsweise t o = 60 kHz, tot = 45 kHz und to2 = 42 kHz, so wird das Bandfilter 54 beispielsweise so ausgelegt, daß es einen Durchlaßbereich von I3 bis 20 kHz hat. Dann werden die Differenzfrequenzen t ot or= tt = 15kHz und fo - foz = 2 = I8 kHz durchgelassen, während die wesentlich höher liegenden übrigen bei der Mischung entstehenden Frequenzen unterdrückt werden. In Fig. 8, an example of the structure is one of the same structures Mixing stages 31 and one of the identically constructed output amplifiers 37 are drawn in detail. The frequency to from the transmitter I comes from the phase shifter chain 30 to the first grid of the mixing tube 53, while on the second grid of this tube depending on Position of the switch 45 the frequency tot of the oscillator 35 or the frequency to2 of the oscillator 36 is located. The frequency mix created during the mixing fox to + tot and fo - foi or fos fo + fo2 and fo - foz arrives at the band filter 54, whose bandwidth is chosen so that only the difference frequencies that are the actual Represent plumbing frequencies to the control grid of the tube 55 and via the transformer 56 and the push-pull output stage 57 get intensified into the converter g. For example, if t o = 60 kHz, tot = 45 kHz and to2 = 42 kHz, the band filter is used 54, for example, is designed so that it has a passband from I3 to 20 kHz. Then the difference frequencies are t ot or = tt = 15 kHz and fo - foz = 2 = 18 kHz let through, while the rest of them, which are much higher up, arise during the mixing process Frequencies are suppressed.

In Fig. 7 ist der Empfangsteil des Gerätes nach Fig. 6 dargestellt. Die empfangenen Echosignale gelangen von dem Wandler g der Gruppe 43 in einander gleiche Frequenzweichen 47, 48, 49, 50, von denen eine Ausführungsform in Fig. 9 dargestellt ist. Die Echoimpulse gelangen nach Verstärkung in der Röhre 58 bzw. 6r in das Resonanzfilter 59, das auf die Frequenz ft abgestimmt ist, bzw. das Resonanzfilter 62, das auf die Frequenz 2 abgestimmt ist. Von dem Filter 59 gelangen also nur die Impulse der Frequenz fl an das Steuergitter der Röhre 60 und von da verstärkt je nach Richtung unmittelbar über den Empfangsverstärker I5 b1 an das X-Ablenksystem 25 b der Kathodenstrahlröhre I6 b oder über die Phasenschieberkette 51 und den Empfangsverstärker 15 a1 bzw. 15 C1 an die X-Platten des Ablenksystems 25 a bzw. 25 c. Von dem Resonanzkreis 62 gelangen nur die Impulse der Frequenz 2 an das Steuergitter der Röhre 63 und von da verstärkt je nach Richtung unmittelbar über den Empfangsverstärker I5 b2 an die X-Platten des Systems 26 b oder über die Phasenschieberkette 52 und den Verstärker I5az bzw. r5 c2 und die X-Platten des Systems 26a bzw. 26 c. Der Zeitablenkgenerator I7 ist mit den Y-Platten der Systeme 25 a, 25 b, 25 c verbunden und wird durch das Rastglied 46 in festem Verhältnis zur Lotimpulsaussendung mit der Frequenz fl ausgelöst. In Fig. 7 the receiving part of the device according to Fig. 6 is shown. The received echo signals get into one another from the transducer g of the group 43 same crossovers 47, 48, 49, 50, one embodiment of which is shown in FIG is shown. After amplification, the echo pulses reach the tube 58 or 6r into the resonance filter 59, which is tuned to the frequency ft, or the resonance filter 62, which is tuned to frequency 2. From the filter 59 so only get the Pulses of the frequency fl to the control grid of the tube 60 and from there amplified each in the direction directly via the receiving amplifier I5 b1 to the X deflection system 25 b of the cathode ray tube I6 b or via the phase shifter chain 51 and the receiving amplifier 15 a1 or 15 C1 to the X-plates of the deflection system 25 a or 25 c. From the resonance circuit 62 only the pulses of frequency 2 reach the control grid of the tube 63 and from there amplified depending on the direction directly via the receiving amplifier I5 b2 to the X-plates of the system 26 b or via the phase shifter chain 52 and the amplifier I5az or r5 c2 and the X-plates of the system 26a and 26c. The time base generator I7 is connected to the Y-plates of systems 25 a, 25 b, 25 c and is connected by the Latching member 46 triggered in a fixed relationship to the solder pulse transmission with the frequency fl.

Der Zeitablenkgenerator 22 ist mit den Y-Platten der Systeme 26a, 26 b, 26 G verbunden und wird in demselben festen Verhältnis zur Aussendung der Lotimpulse der Frequenz 2 ausgelöst. Die Anzeige entspricht dann der in Fig. 4 dargestellen.The timing generator 22 is connected to the Y-plates of the systems 26a, 26 b, 26 G and is in the same fixed ratio to the sending of the Frequency 2 solder pulses triggered. The display then corresponds to that shown in FIG.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Praktisch wird man vielmehr in mehr als drei verschiedene Richtungen loten, um einen möglichst großen Winkelbereich mit möglichst scharf gebündelten Richtcharakteristiken auszuloten. Für sehr großeLotentfernung werden auch Lotungen mit mehr als zwei Frequenzen durchgeführt. The invention is not limited to the illustrated embodiments limited. Rather, one becomes practical in more than three different directions plumb to the largest possible angular range with as sharply bundled as possible To explore directional characteristics. For very large soldering distances, plumbing is also used performed with more than two frequencies.

Claims

PATENT'S CLAIMS: I. Echosounder for sounding large distances in a large angular range with underwater sound using a transmitter, a receiver and a fixedly arranged transmit-receive transducer group, wherein the sharply bundled, mechanically or electrically effected directional characteristics the transducer group completely cover the entire angular range to be explored, characterized in that by mechanical-electrical or electronic switching arrangements at the beginning of each plumbing period in the directions of the individual directional characteristics Solder pulses of the same frequency can be emitted in rapid succession, the Transmission time for the entire area to be explored is small compared to the maximum running time of the solder impulses corresponding to the range, and that on the receiving side mechanical-electrical or electronic switching arrangements the individual directional characteristics in quick succession, preferably in in the same order and at the same speed, in close proximity to one another query subsequent periods continuously.

2. echo sounder according to claim I, characterized in that the mechanical-electrical or electronic switching arrangements with solder pulse fans same frequency periodically at least at the interval of the maximum running time of the solder pulses trigger.

3. echo sounder according to claim I, characterized in that the mechanical-electrical or electronic switching arrangements with solder pulse fans different frequencies periodically at intervals smaller than the maximum Trigger the running time of the solder impulses, with solder impulse fans of the same frequency at the earliest according to the maximum plumbing time corresponding to the range of the echo sounder to repeat.

4. echo sounder according to claim I to 3, characterized in that A deflection system of a multiple cathode ray tube on the receiving side of each plumbing frequency is assigned, its time deflection at a fixed distance from the solder pulse transmission triggered with the assigned plumb frequency and this distance and the deflection speed is the same for all deflection systems of this cathode ray tube.

5. echo sounder according to claim I to 4, characterized in that each of the transmitters of different frequencies with a division of the soldering area into n sectors in each plumbing period, once in immediate succession through one Cam disk with n cams keyed n times and with each keying via one with the same Speed as the cam disc revolving distributor with one of the wL the individual sectors sensing transducer is connected.

6. echo sounder according to claim I to 5, characterized in that the electroacoustic transducers pointing in different directions periodically can be queried by a rotating collector, for example with the same Speed and order as they are excited when sending, and about one Amplifiers and filters with the systems corresponding to the individual plumbing frequencies connected to a cathode ray tube, where- at each next the echo pulses to the deflection systems acting perpendicular to the time deflection Sector assigned DC voltages are applied, so that the displays of the echo pulses from the individual sectors displayed side by side on the screen of the display tube will.

7. echo sounder according to claim I to 5, characterized in that each of the transducers pointing in the different directions via a receiving amplifier and corresponding filters fixed to one of the number of solder frequencies Number of systems connected to a cathode ray tube.

8. echo sounder according to claim I to 4, characterized in that chain the converters of a group one after the other via different phase shifts that correspond to different directional characteristics of the transducer group, are excited, by placing negatively biased electron tubes between the transmitter and each phase chain by positive impulses from the links of an electronic counting chain or by mechanical keying, the transmitter (I) during the transmission time for the entire solder pulse fan oscillates. q.

Echosounder according to Claims 1 to 4 and 8, characterized in that between the phase members and the individual Converters of the group mixing stages are arranged in which the frequency of the transmitter (I) with the frequencies of different oscillators activated by a switch that is switched on before or after a solder pulse fan has been sent, in are connected to these mixing stages once every soldering period are mixed and from which, through suitable band filters, only the sum frequencies or only the difference frequencies exit and reach the transducers as the actual solder frequency via power amplifiers.

10. echo sounder according to claim I to 4, 8 and 9, characterized in that that each of the electroacoustic transducers of the group has a crossover network and Phase elements corresponding to the individual directions and frequencies with the display device connected is.

II. Echosounder according to claim 10, characterized in that the phase chain outputs corresponding to the individual directions for m frequencies simultaneously by means of iiz mechanical or electronic switches via ni amplifiers with the m systems of a cathode ray tube are connected, where j e, veils next to the echo pulses assigned to the deflection systems acting perpendicular to the time deflection in each direction DC voltages are connected, so that the displays of the echo pulses from the individual Directions are shown side by side on the screen of the display tube.

I2. Echosounder according to Claim 10, characterized in that at a sounding in n directions with m frequencies the m phase chain outputs, which correspond to one direction, via an amplifier each with one of the deflection systems an m-cathode ray tube are firmly connected.

13. Echosounder according to claim 7 and I2, characterized in that that the individual display tubes are arranged side by side in such a way as the corresponding Sectors in the entire angular range.

Publications considered: German Patent Specifications No. 874423, 966426.