DD301073A7 - Arrangement for measuring and detecting subsonic sound level changes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erkennen von Unterwasserschallpegelveränderungen gegenüber einer vorangegangenen akustischen Kontrollvermessung und zum Messen der den Unterwasserschallpegel beeinflussenden Eigengeräuschabstrahlung bei Kampf- und Hilfsschiffen. Ziel der Erfindung ist es, mit ökonomisch günstigen Mitteln die operativ-taktischen Einsatzmöglichkeiten der Schiffe und Boote zu verbessern. Aufgabe der Erfindung ist es, an Hand von aktuellen Meßergebnissen im Gefechtsdienst Schlußfolgerungen für eine akustisch optimale Fahrweise und die sich daraus ergebenden taktischen Elemente zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird die den Unterwasserschallpegel beeinflussende abgestrahlte schiffseigene Schallenergie ausgewählter lärmintensiver Erreger eines Schiffes, wahlweise oder kontinuierlich, unter beliebigen Schiffsbetriebsbedingungen aufgenommen, gemessen und danach als Pegelwert direkt oder über einen Verstärker in eine bordeigene Meßdatenermittlungs- und -verarbeitungseinrichtung eingespeist, wo bei gleichzeitiger Eliminierung eigener akustischer Nutzsignale, elektrisch oder elektronisch die ermittelten Schallpegelwerte mit einem grenzwertbestimmenden Bezugssignal verglichen und in Befehlsständen als Kontrollwert angezeigt werden.The invention relates to an arrangement for detecting underwater sound level changes compared to a previous acoustic control measurement and for measuring the underwater sound level affecting natural noise radiation in combat and support vessels. The aim of the invention is to improve with economical means the operational-tactical applications of ships and boats. The object of the invention is to allow on the basis of current measurement results in combat service conclusions for an acoustically optimal driving style and the resulting tactical elements. According to the invention, the underwater sound level influencing radiated ship's sound energy selected noise-intensive pathogens of a ship, optionally or continuously, recorded under any ship operating conditions, measured and then fed as a level directly or through an amplifier in an onboard Meßdatenermittlungs- and -processing, where at the same time elimination own acoustic Useful signals, electrically or electronically, the determined sound level values are compared with a threshold value-determining reference signal and displayed in command levels as a control value.

Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der den Unterwasserschallpegel beeinflussenden Eigengeräuschabstrahlung bei Kampf- und Hilfsschiffen und zum Erkennen von Unterwasserschallpegelveränderungen gegenüber einer vorangegangenen akustischen Kontrollvermessung.The invention relates to an arrangement for measuring the underwater sound level affecting natural noise radiation in combat and support vessels and for detecting underwater sound level changes compared to a previous acoustic control survey.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bekannt ist, daß bei Kampf- und Hilfsschiffen, bei Schiffsneubauten und bei Werftliegezeiten zur Kenntnis und Minimierung des Eigenschalls Messungen des Unterwasserschallpegels durchgeführt werden. Im Sinne eines passiven Schiffsschutzes werden periodische Kontrollvermessungen bei allen Kampf- und Hilfsschiffen, in der Regel während des planmäßigen Werftreparatur- und See-Erprobungszyklus, vorgenommen. Die Vermessung erfolgt in dafür geeigneten Seegebieten durch Auslegen verschiedener Meßhydrofone und zugeordneten Kabeln sowie Verstärker- und Auswertetechnik.It is known that measurements of the underwater sound level are carried out in combat and support vessels, in new ships and at dockyard times for the knowledge and minimization of the natural sound. For the purposes of passive ship protection periodic control measurements are made on all combat and support vessels, usually during the scheduled shipyard repair and sea trial cycle. The measurement takes place in suitable sea areas by laying out various measuring hydrophones and associated cables as well as amplifier and evaluation technology.

Nachteilig hierbei ist, daß zwischen den Kontrollvermessungszeiträumen auftretende Veränderungen im Bereich der Lärmerreger erst bei der nächsten Kontrollvermessung erkennbar, jedoch im täglichen Gefechtsdienst durch die Schiffsführung nicht feststellbar sind. Es besteht keine Möglichkeit, auf See kontinuierlich oder bei Bedarf die Abgabe von Schallenergie im Unterwasserschiffsbereich zu messen.The disadvantage here is that occurring between the control survey periods changes in the field of noise only at the next control measurement recognizable, but are not detectable in the daily combat service by the ship's command. There is no way to measure continuously at sea or when needed the release of sound energy in the underwater ship area.

Dieser Nachteil hat besondere Bedeutung bei Kampf- und Hilfsschiffen, wie z. B. U-Jagd oder MAW-Schiffen, wo die Schallabgabe unmittelbaren Einfluß auf die Gefechts- und Einsatzmöglichkeiten hat, weil bei Erhöhung des Eigenschallpegels die gegnerischen Gefechtsmöglichkeiten verbessert und die eigenen verringert werden.This disadvantage has special significance in combat and support ships, such. As U-Hunt or MAW ships, where the sound output has a direct influence on the combat and deployment options, because when you increase the intrinsic sound level, the enemy combat opportunities improved and your own reduced.

So können z. B. durch einen vergrößerten Unterwasserschallpegel eines Schiffes operativ-taktische Handlungen eines oder mehrerer Fahrzeuge zum Vorteil des Gegners in Frage gestellt werden, weil eine Veränderung des Unterwasserschallpegels als Ursache nicht erkannt werden kann.So z. B. by an increased underwater sound level of a ship operational tactical actions of one or more vehicles to the advantage of the opponent be questioned, because a change in the underwater sound level can not be identified as a cause.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen unti mit ökonomisch günstigen Mitteln die operativ-taktischen Einsatzmöglichkeiten der Schiffe und Boote zu verbessern.The aim of the invention is to eliminate these disadvantages Unti with economically cheap means to improve the operational-tactical applications of ships and boats.

-2- 301073 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 301073 Presentation of the Essence of the Invention

Aufgabe der Erfindung ist es, zur Verbesserung des Kampfwertes von insbesondere i . der U-Jagd und Minenabwehr eingesetzten Kampf- und Hilfsschiffen eine Anordnung zu entwickeln, die es der Schiffsführung ermöglicht, an Hand von aktuellen Meßergebnissen im Gefechtsdienst Veränderungen des Unterwasserschallpegels des eigenen Schiffes zu erkonnen und Schlußfolgerungen für eine akustisch optimale Fahrweise und die sich daraus ergebenden taktischen Elemente zu ziehen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mittels einer Anordnung zum Messen der den Unterwasserschallptigel beeinflussenden Eigengeräuschabstrahlung bei Kampf- und Hilfsschiffen unterhalb der Konstruktionswasserlinie eines Schiffes im Inneren der Schiffsaußenhaut, vorzugsweise im Bereich lärmintensiver Erreger mehrere Schallaufnehmer, über bordeigene Energiequellen synchron und/oder einzeln schaltbar, angeordnet und mit dem bordeigenen Rechnersystem verbunden sind, so daß abgestrahlte schiffseigene Schallenergie empfangen und als gemessener Pegelwert über Anpaasungs- und Verstärkerglieder oder direkt in eine Meßdatenermittlungs- und Verarbeitungseinrichtung eingespeist wird, in welcher eine an sich bekannte Schaltung vorgesehen ist, die eigene akustische Nutzsignale eliminiert oder abschaltet und die ermittelten Schallpegelwerte mit einem grenzwertbestimmenden Bezugssignal vergleicht und den Befehlsständen eines Schiffes als Kontrollwert anzeigt. Erfindungsgemäß sind dabei die Schallaufnehmer schaltbar so angeordnet, daß für ausgewählte Lärmerreger der Anteil am Gesamtschal·' ermittelbar ist.The object of the invention is to improve the combat value of particular i. To develop the combat and support vessels used in submarine and mine defense systems to enable the ship's command to make changes to the underwater sound level of their own ship based on current measurement results in combat service and to draw conclusions for an acoustically optimal driving style and the resulting tactical To draw elements. According to the invention, this object is achieved in that by means of an arrangement for measuring the underwater sounding sound affecting natural noise radiation in combat and support vessels below the construction waterline of a ship in the interior of the ship's outer skin, preferably in the area noisy pathogens multiple Schallaufnehmer, synchronous on-board energy sources and / or individually switchable , are arranged and connected to the on-board computer system, so that radiated ship's sound energy is received and fed as a measured level value via Anpaasungs- and amplifier links or directly into a Meßdatenermittlungs- and processing means in which a circuit known per se is provided, the own acoustic useful signals eliminates or shuts off and compares the determined sound level values with a limit determining reference signal and displays the commands of a ship as a control value. According to the invention, the transducers are switchably arranged so that the proportion of the total scarf can be determined for selected noise exciters.

Erfindungsgemäß ist auch, daß die Kontrollwertanzeige so geschaltet ist, daß bei Veränderungen gegenüber früheren Kontrollvermessungsergebnissen und/oder bei Überschreitung des fastgelegten Schallpeg6!grenzwertus sowie bei Verschleiß oder Zerstörung on mi* akustischen Auswirkungen nach Gefechtseinwirkungen oder im Havariefall ein optisches und/oder akustisches Signal ausgelöst und angezeigt wird.According to the invention, too, the control value display is switched in such a way that an optical and / or acoustic signal is triggered in the event of changes in comparison with previous control measurement results and / or if the established sound level is exceeded and in the event of wear or destruction of mi * acoustic effects after combat effects or in the event of an accident and is displayed.

Erfindungsgemäß ist ferner, daß das grenzwertbestimmende Bezugssignal durch eine justierte Meßgröße einer vorangegangenen Kontrollvermessung bestimmt ist.According to the invention, furthermore, that the limit value-determining reference signal is determined by an adjusted measured variable of a preceding control measurement.

Durch diese Anordnung kann im Schiffsbetrieb wahlweise oder kontinuierlich sowohl im Gefechtsdienst unter Seebedingungen, als auch im Hafen- und Reedebetrieb im Untprwasserschiffsbereich von mehreren, den Unterwasserschallpegel beeinflussenden Lärmerregern abgestrahlte schiffseigene Schallenergie über Schallaufnehmer empfangen und danach diese Eigengeräuschabstrahlung als gemessener Pegelwert direkt oder über einen Vei stärker in eine bordeigene Meßdatenermittlungs- und VerarbeitungseinrichUng eingespeist werden, wo anschließend bei gleichzeitiger Eliminierung eigener akustischer Nutzsignale, wie z. B. eine.« Echolotes oder einer hydroakustischen Ortungsanlage, elektrisch oder elektronisch der ankommende Schallpegel mit einem festgelegten Schallpegelgrenzwert verglichen und als ein Kontrollwert auf einem oder mehreren Befehlsständen im Schiff angezeigt wird.By this arrangement, in ship operation, either selectively or continuously both in combat service under sea conditions, as well as in port and reed operation in Untprwasserschiffsbereich of several, the subsonic noise level affecting noise emitted ship's sound energy received via sound pickup and then this Eigengeräuschabstrahlung as measured level directly or via a Vei stronger be fed into an onboard Meßdatenermittlungs- and processing device, where subsequently with the simultaneous elimination of own acoustic useful signals, such. For example, a sonar or hydroacoustic locator, electrically or electronically, compares the incoming sound level with a predetermined sound level threshold and displays it as a control value on one or more command levels in the ship.

Ausführungsbeispielembodiment

An Hand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.With reference to embodiments, the invention will be explained in more detail.

Fig. 1: zeigt ein Übersichtsschaltbild.Fig. 1: shows an overview diagram.

Fig. 2. zeigt das Prinzip einer Meßstellenanordnung.Fig. 2. shows the principle of a measuring point arrangement.

In Fig. 1 ist dargestellt, wie die abgestrahlte schiffseigene Schallenargie von Meßstellen aufgenommen werden kann.In Fig. 1 shows how the radiated ship's Schallenargie of measuring points can be recorded.

Diese, durch schiffseigene Lärmerreger erzeugte Schallenergie, entspricht analog der Berechnung der Schallausbreitung im Schiff bis zur Schiffsaußenhaut und deren Weiterleitung in das umgebende Wasser als Unterwasserschallpegel.This sound energy generated by the ship's noise generators corresponds analogously to the calculation of the sound propagation in the ship to the outer shell of the ship and its transmission into the surrounding water as an underwater sound level.

Ein durch Schallaufnehmer 3 ermittelter Wert wird über Anpaß- und Verstärkerglieder 4 über beispielsweise einen Bordrechner 5 mit einem festgelegten Schallpegelgrenzwert verglichen. Dabei können zusätzlich in der Meßwertverarbeitung dieses Bordrechners 5 andere Nutzsignale 6 eliminiert oder abgeschaltet werden. Urs Ergebnis der Messung wird auf dem Befehlsstand 7 angezeigt.A value determined by the sound pickup 3 is compared via matching and amplifier elements 4 via, for example, an on-board computer 5 with a defined sound level limit value. In addition, in the measured value processing of this on-board computer 5, other useful signals 6 can be eliminated or switched off. Urs result of the measurement is displayed on command level 7.

Gleichzeitig können a* ich Veränderungen bei den Lärmerregern 8 unter bestimmten Bedingungen wahlweise oder ständig ermittelt werden. Hierbei ist besonders wichtig, daß der Ort einer Abweichung vom akustischen Kontrollvermessungswert lokalisiert werden kann, da Verschleiß, Zerstörungen oder sonstige mechanische Beschädigungen für ausgewählte Lärmerreger 8 ermittelbar sind.At the same time, alterations to the Noise Boosters 8 can be determined optionally or permanently under certain conditions. In this case, it is particularly important that the location of a deviation from the acoustic control survey value can be localized, since wear, destruction or other mechanical damage can be determined for selected noise generators 8.

Hiervon ableitend kann auf die technische Ursache einer Abweichung vom akustischen Kontrollwert geschlossen werden, wieDeriving from this can be concluded that the technical cause of a deviation from the acoustic control value, such as

z. B. Getriebe- und Lagerverschleiß, Propellurerosion, Unwuchten von hochtourig drehenden Lüftern, Spannungsrisse an Funuamenten oder Halterungen und sonstige mechanische Beschädigungen du'ch Grundberührung, Eisgang o.a.z. B. gear and bearing wear, propeller erosion, imbalance of high-speed rotating fans, cracks in Funuamenten or brackets and other mechanical damage du'ch ground contact, ice or the like.

Die mögliche Anoidnung von Meßstellen ist in Fig. 2 dargestellt.The possible Anoidnung of measuring points is shown in Fig. 2.

Auf einem Schiff 1, unterhalb der Konstruktionswasserlinie 2, werden an ausgewählten Meßstellen im Bereich lärmintensiver Erreger 8, wie z, B? Propeller, Antriebsaggregate oder andere, den Schall intensiv beeinflussende Bereiche, Schallaufnehmer 3 angeordnet.On a ship 1, below the construction waterline 2, noisy agents 8 such as z, B? Propeller, drive units or other, the sound intensely influencing areas, sound pickup 3 arranged.

Sie sind vorzugsweise synchron und/oder einzeln schaltbor, nahe der Lärmerreger 8, beispielsweise an der Innenseite der Schiffsaußenhaut, angeordnet.They are preferably synchronous and / or individually schaltbor, near the noise exciter 8, for example, arranged on the inside of the ship's outer skin.

Mittels dieser Anordnung sind für ausgewählte Lärmerreger 8 auch die Anteile am Gesamtschall ermittelbar. Die Anordnung der Schallaufnehmer 3 an den verschiedenen Meßstellen innerhalb des Schiffes 1 und in Verbindung mit einem Bordrechner 5 gestattet wahlweise oder ständig, z. B. beim Gefechtsdienst in See, die Kontrolle des akustischen Meßwertes bzw. eine Früherkennung von Verschleiß oder Zerstörungen mit akustischen Auswirkungen. Darüber hinaus können auch Auswirkungen mangelnder akustischer Disziplin, wie z.B. WarUings- und-Montagenachlässigkeiten oder unsachgemäße Stauung, erkannt werden.By means of this arrangement, the proportions of the total sound can be determined for selected noise generators 8. The arrangement of the transducers 3 at the various measuring points within the ship 1 and in conjunction with an on-board computer 5 allows either or constantly, z. As in combat at sea, the control of the acoustic measurement or early detection of wear or destruction with acoustic effects. In addition, effects of a lack of acoustic discipline, e.g. WarUings and mounting negligence or improper stowage can be detected.

Claims (4)

1. Anordnung zum Messen und Erkennen von Unterwasserschallpegelveränderungen gegenüber vorangegangenen Kontrollmessungen auf Kampf- und Hilfsschiffen auf der Grundlage der den Unterwasserschellpege^beeinflussenden Schallenergie eines Schiffes mittels an ein bordeigenes rechnergestütztes Übertragungssystem anschließbarer Einzelteile und Elemente, gekennzeichnet dadurch, daß unterhalb der Konstruktionswasserlinie (2) eines Schiffes (1) im Inneren der Schiffsaußenhaut, an repräsentativen Stellen, vorzugsweise im Bereich schiffstypischer lärmintensiver Erreger (8), mehrere Schallaufnehmer (3) über bordeigene Energiequel! 3n synchron und/oder einzeln schaltbar angeordnet und mit einer Meßdatenermittlungs- und -Verarbeitungseinrichtung (5) verbunden sind, über welche mittels einer an sich bekannten Schaltung elektrisch oder elektronisch eigene akustische Nutzsignale eliminier- oder abschaltbar, ermittelte Schallpegelwerte mit einem grenzwertbestimmenden Bezugssignal Vergleichbar und der momentane Schallpegelwert auf den Befehlsständen (7) des Schiffes (1) über die Kontrollwertanzeige (9) erkennbar sind.1. Arrangement for measuring and detecting underwater sound level changes compared to previous control measurements on combat and support vessels on the basis of underwater Schellpege ^ affecting sound energy of a ship by means of an on-board computerized transmission system connectable items and elements, characterized in that below the construction waterline (2) of a Ship (1) inside the outer skin of the ship, in representative places, preferably in the area of typical nocturnal pathogens (8), several sound sensors (3) via onboard energy source! 3n arranged synchronously and / or individually switchable and with a Meßdatenermittlungs- and processing means (5) are connected, via which by means of a known circuit electrically or electronically eliminated own acoustic useful signals or switched off, determined sound level values with a grenzwertbestimmenden reference signal Comparable and the instantaneous sound level value can be seen on the command states (7) of the ship (1) via the control value display (9). 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kontrollwertanzeige (9) so geschaltet ist, daß bei Veränderung gegenüber früheren Kontrollvermessungsergebnissen und/oder bei Überschreitung des festgelegten Schallpegelgrenzwertes sowie bei Verschleiß oder Zerstörungen mit akustischen Auswirkungen nach Gefechtseinwirkungen oder im Havariefall ein optisches und/ oder ein akustisches Signal ausgelöst und angezeigt wird. <-2. Arrangement according to item 1, characterized in that the control value display (9) is connected so that when changing over previous control survey results and / or exceeding the specified sound level limit and wear or destruction with acoustic effects after combat or in the event of an accident optical and / or an acoustic signal is triggered and displayed. <- 3. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Schallaufnehmer (3) schaltbar so angeordnet sind, daß für ausgewählte Lärmerreger (8) die Anteile am Gesamtschall ermittelbar sind.3. Arrangement according to item 1, characterized in that the sound pickup (3) are arranged switchable so that for selected noise sources (8) the proportions of the total sound can be determined. 4. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das grenzwertbestimmende Bezugssignal eine justierte Meßgröße einer vorangegangenen Kontrollvermessung ist.4. Arrangement according to item 1, characterized in that the limit value-determining reference signal is an adjusted measured variable of a previous control measurement.