DE1808596A1

DE1808596A1 - Vorrichtung zum gerichteten Senden und/oder Empfangen von Wasserschall

Info

Publication number: DE1808596A1
Application number: DE19681808596
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herbert Gritsch
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1968-11-13
Filing date: 1968-11-13
Publication date: 1970-06-11
Also published as: FR2023160A1; GB1262694A

Description

o KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

Vorrichtung zum gerichteten Senden und/oder Empfangen von Wasserschall

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gerichteten Senden und/oder Empfangen von Wasserschall mit einer Anordnung von Schwingern oder Schwingergruppen unterschiedlicher Ausdehnung senkrecht zur Hauptkeule ihrer jeweiligen Richtcharakteristik, die g

an η Sende- und Empfangskanäle direkt oder über elektrische Kondensatoren angeschlossen sind und gegeneinander versetzte Richtcharakteristiken aufweisen.

Es ist bekannt, daß bei Sonaranlagen der Wasserschalltechnik, die mit einer Kreisgruppe von Schwingern ausgerüstet sind, mit Hilfe von Ein- oder Mehrkettenkompensatoren für jede beliebige radiale horizontale Richtung Richtcharakteristiken konstanten öffnungswinkels gebildet werden können, indem jeweils eine " gleiche Anzahl von Schwingern der Gruppe zur Bildung der Richtcharakteristik herangezogen wird. Bei den bisherigen Sonaranlagen, die keine Kreisgruppe verwenden, bei denen vielmehr die Schwinger in Anpassung an die Schiffsform an der Schiffsaußenhaut oder in. einem besonderen stromlinienförmigen Ausbau, einem sogenannten Balkon, angeordnet sind, liegt aber keine

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kreissymmetrische, vielmehr eine ungleichmäßige Verteilung der Schwinger für die verschiedenen horizon- ■ talen Richtungen vor. Hier ergibt sich der ITachteil, daß in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Ausdehnungen der Schwingergruppen zur Bildung der Richtcharakteristik herangezogen werden, wodurch man Charakteristiken unterschiedlicher öffnungswinkel erhält. So werden bei dem üblichen Balkoneinbau in Richtung voraus im allgemeinen nur kleinere Ausdehnungen der Schwingergruppen zur Verfügung stehen, als in Richtung querab» Bei den bekannten Sonaranlagen werden daher in Richtung querab höhere Peilschärfen als in Richtung voraus erzielt, weil über den gesamten erfaßten Bereich zum Peilen Frequenzbänder derselben Frequenzlage herangezogen v/erden; deren Hindestbandbreite beträgt etwa eine Oktave.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Vorrichtungen der eingangs gekennzeichneten Art für alle Richtungen Richtcharakteristiken mit gleichgroßem öffnungswinkel zu erzielen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die η Sende- und Empfangskanäle für unterschiedliche Frequenzen oder Frequenzbänder derart ausgelegt sind, daß die unterschiedlichen Frequenzen bzw. Hittenfrequenzen der Frequenzbänder umgekehrt proportional zu den Ausdehnungen sind und daß bei Frequenzbändern das

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Verhältnis von Bandbreite zu Hittenfrequenz konstant ißt.

Bei den in der Sonartechnik üblichen, aus mehreren Schwingern bestehenden, hufeisenförmig angeordneten Schwingergruppen, bei denen jeweils eine Teilgruppe mit anschließendem Verzögerungsnetzwerk an einen der

i? t η Sende-und/oder Enpfangskanäle angeschlossen wird, kann zur Bildung von Frequenzbändern unterschiedlicher Ilittenfrequenz in jeden der η Sende- und/oder Empfangs- %

mir.

kanäle ein Bandfilter eingeschaltet werden. Genügen diese Bandfilter den Bedingungen, daß bei konstantem Verhältnis von Bandbreite zu Ilittonfrequonz letztere umgekehrt proportional zu den Ausdehnungen sind, so haben die η Richtcharakteristiken alle gleichgroßen C f f nung s winkel.

Bei Koiapensationseinrichtungen für Empfangsanlagen der Sonartechnik ist es bekannt, zvec'.zv, Anwendung der Korrelationsnethoden die zu eine:^ üapfangcizanal gohö- f

rigc ochwingergruppe in zwei Teilrruppen πή etwa gleich großer Ausdehnung und nit einer, "bestiicnten akustischen Schwerrunlitsab^xand :u unterteilen, co daß die rLichteharakteristilien der leiden Teilgrupi^n etwa gleich giOße Cffnungswinkel aufv/eisen. Die Ausgänge der beiden Kanäle.dgr·. ieil^^rupren wesreen iiiv einen Korrelator verbunden, us di-s Leiden G^uppensigsale

• · C ·

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korreliert auszuwerten» Für diesen Fall gilt wiederum der schon ober be schrieb ene Nachteil, daß nämlich nun jeweils "beide Korrelationschasakteristiken in verschiedenen ilichtungea mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln eine peilrichtungäabliängige Peilschärfe aufweisen. Um auch hier gleiche Peilschärfen zu erzielen, sind dementsprechend jetzt die Schwinger- oder Schwingergruppen in Hälften jeweils gleicher Richtcharakteristik' unterteilt, und der beiden Hälften zugeordnete Korrelator ist an einen Empfangskanal angeschlossen, wobei für jeden der η Empfangskanäle die umgekehrte Proportionalität

en der Frequenzen bzw. Mittenfrequenz zu dem jeweiligen

akustischen Schwerpunktsabstand der Hälften besteht.

3h der Zeichnung ist die Erfindung an drei Ausführungs- ' beispielen für Empfangsanlagen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. Λ eine Vorrichtung in schematischer Darstellung in

einer ersten Ausführungs form, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform und Fig. 3 eine dritte Ausführungsform.

In der Zeichnung ist die Anwendung der Erfindung bei einer Sonaranlage mit einer hufeisenförmigen Gruppe von Schwingern S^, S₂ ,·..., S.^,....,S_m zum gerichteten Empfang von Wasserschallwellen, montiert z.B. in einem balkonartigen Ausbau eines Wasserfahrzeuges, dargestellt. Die / Peilung über den Horizont ist in η feste Schritte, d.h.

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in η diskrete·Peilrichtungen P, unterteilt, z.B. in -'6O Schritte zu Je 6°. Jeder dieser PeilrjLchtungen P^, P2>····> P^j··· Pj,...·,P ist ein getrennter Empfangskanal mit ge einem festen Kompensationsnetzwerk IL, No, » N , das die einzelnen für die Peilung zur Verfugung stehenden Schwinger S auf eine zur Peilrichtung P in der horizontalen Peilebene senkrecht

stehende Gerade von der Ausdehnung d^, d«, , d.,...,

d kompensiert, zugeordnet. An jedes Kompensationsnetzwerk N ist ein Bandfilter F^, E₂, , F_n mit den

Bandbreiten (<ö ^ Ms Q)₁₂) 1/2 T , (⁽°₂Λ ^tis ^ 22^

1/2 T₁....., (ü ^bis (U₁₂) 1/2 f, , («_n1 his

Cy p) 1/2 1Γ angeschlossen. Die Grenzfrequenzen dieser Bandfilter I¹ sind so ausgewählt,· daß sie den verschiedenen Ausdehnungen d^, dp,«..., d.,....,d der den einzelnen Kanälen zugeordneten Schwinger S oder Schwingergruppen senkrecht zur Peilrichtung P angepaßt sind, und zwar in einer solchen Weise, daß die Mittenfrequenzen der Frequenzbänder umgekehrt proportional.zu den zugehörigen Ausdehnungen d^, dg,·..·, d_1?....,d_n sind und daß das Verhältnis von Bandbreite zu Mittenfrequenz konstant ißt.

Hinter den Bandfiltern P werden die Kanäle durch eine Abtastschaltung A, wie sie z.B. in der deutschen Patent-Anmeldung P 15 66 847.0 vorgeschlagen ist, abgetastet,

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und die aus ihnen gewonnenen Empfangssignale e werden einer Anzeigevorrichtung G zugeführt. Im Falle der Yerwendung einer Anlage H zur akustischen Wiedergabe des Peilergebnisses werden die Empfangssignale e in einer Überlagerungseinrichtung TJ zunächst auf ein für alle Peilrichtungen P gleiches Frequenzband umgesetzt, damit bei der successiven Abtastung der η Kanäle das Erkennen des Nutzsignales nicht durch ständig wechselnden Geräuschcharakter erschwert wird.

Innerhalb der 6°-Sektoren jeder Peilrichtung P kann mittels an sich bekannter Verfahren eine Feinpeilung erfolgen, beispielsweise durch ΑμΐΐβϋτΗ^ der zu jedem Kanal gehörigen Gesamtgruppe der Schwinger S in zwei Teilgruppen mit anschließenden. Mitteln zur Summe-Differenz-Bildung, oder, bei Anwendung der Korrelationselektronik, durch Bildung der orthogonalen Korrelationsfunktion aus Signalen von jeweils zwei Teilgruppen. Letztere Höglichkeit ist in der Ausführungsform nach Fig. 2 dargestellt, in der jede der zu einem der η Empfangskanäle gehörigen Schwingergruppen der Ausdeh-•nung d. in zwei Teilgruppen von möglichst gleicher

Ausdehnung d. _ und d.-. bei einem gegenseitigen akustiia id _iste

sehen Schwerpunktsabstand ρ. unterteilt«, Die beiden Teilkanäle sind an Kompensationsnetzwerke H. und N^ angeschlossen, deren Ausgänge über zwei gleiche Band-

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filter F. und F.. mit den Eingängen eines Korrelators QL verbunden sind. Dabei ist die Breite des Frequenzbandes dem akustischen Schwerpunktsabstand p. derart angepaßt, daß bei konstantem Verhältnis von Bandbreite zu Mittenfrequenz die umgekehrte Proportionalität der Mittenfrequenz zum alcustischen Schwerpunktsabstand Pj besteht. Jeweils hinter den Korrelatoren T werden die einzelnen η Fanale, wie für das erste Beispiel in Fig. 1 beschrieben, abgetastet und die aus ihnen gewonnenen Empfangssignale e beispielsweise wieder einer Anzeigevorrichtung G zugeführt.

Als drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 eine Vorrichtung zum gerichteten Empfangen von Wasserschall dargestellt, die mit einem in der Wasserschalltechnik üblichen kontinuierlich drehbaren Drehkompensator H-, mit Streifenkollektor K versehen ist. An den Ausgang des Drehkompensators IT, ist ein Bandfilter F, angeschlossen, dessen Bandbreite proportional zur Drehung des Drehkompensators H, so verändert wird, daß bei konstantem Verhältnis von Bandbreite zur Mittenfrequenz diese umgekehrt proportional zur geweiligen Ausdehnung der im Drehkompensator IT^ gerade kompensierten Schwingergruppe ist. Dabei kann wiederum hinter das Filter F* eine Überlagerungseinrichtung U-, geschaltet sein, in der durch überlagerung mit einer synchron

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• · · · ττ* q

zur Drehung des Drehkompensators N-, variierten Irequeii-. ein gleicht)!eisender Geräuschcharakter für die Signale aller Peilrichtungen P erzeugt wird.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung-zum gerichteten Senden und/oder Empfangen -' von Wasserschall mit einer Anordnung von Schwingern oder Schwingergruppen unterschiedlicher Ausdehnung senkrecht zur Hauptkeule ihrer jeweiligen Richtcharakteristik, die an η Sende- und Empfangskanäle direkt oder über elektrische Kondensatoren angeschlossen sind und gegeneinander versetzte Richtcharakteristiken aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die η Sende- und Empfangskanäle für unterschiedliche "Frequenzen oder Frequenzbänder νβφ- derart ausgelegt sind, daß die % unterschiedlichen Frequenzen "bzw. Mittenfrequenzen der Frequenzbänder umgekehrt proportional zu den Ausdehnungen (d^, &2 ^_n) sind und daß bei Frequenzbändern das Verhältnis von Bandbreite zu Mittenfrequenz konstant ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in einer aus mehreren Schwingern (S,,, So S^ S) bestehenden hufeisenförmig angeordneten Schwingergruppe jeweils eine f Teilgruppe mit anschließendem Verzögerungsnetzwerk (ir) an einen der η Sende- und/oder Empfangskanäle angeschlossen ist und daß zur Bildung von Frequenzbändern unterschiedlicher Mittenfrequenz in die η Sende- und/ oder Empfangskanäle Bandfilter (F^, F₂ F_n) ein-

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geschaltet sind»

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder -An 2, bei der zum Empfangen die Schwinger oder Schwingergruppen in - Hälften gleicher Richtcharakteristik unterteilt sind und je ein beiden Hälften zugeordneter Korrelator (τ) ,an einen der η Empfangskanäle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden der η Empfangskanäle die umgekehrte Proportionalität der Frequenzen ♦ bzw. Mittenfrequenzen zu dem jeweiligen akustischen Schwerpunktsabstand(p) der Hälften besteht.

Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit einem Drehkompensator, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Drehkompensator! NJ ein veränderbares Bandfilter(I¹^J gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergabe der Empfangssignale(e)ein Lautsprecher oder Kopfhörer (Anlage H) vorgesehen ist, der an eine alle Empfangssignale (e) auf ein einziges Frequenzband umsetzende Uberlagerungseinrichtung Cu)angeschlossen ist.

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