DE19548017C1 - Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge - Google Patents
Fahrtmeßvorrichtung für WasserfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fahrtmeßvorrichtung für
Wasserfahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1
definierten Gattung.
Akustische Logs arbeiten auf der Basis des Aussendens von
Schallenergie ins Wasser und Empfangen von reflektierter
Schallenergie. Je nach Auswertung der Empfangsschallenergie
zwecks Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit unterscheidet
man zwischen sog. Korrelationslogs und Dopplerlogs, von
denen nur die letzteren eine weite Verbreitung gefunden
haben.
Aufbau und Wirkungsweise eines Dopplerlogs und eines
elektromagnetischen Logs, kurz EM-Log genannt, sind
beispielsweise in "Leitfaden der Navigation, Technische
Systeme", transpress VEB Verlag für Verkehrswesen, Berlin
1979, Seiten 458 bis 463 bzw. 403 bis 409, beschrieben.
Ein Dopplerlog, das zur Geschwindigkeitsmessung die
Dopplerverschiebung im Empfangssignal auswertet, zeichnet
sich durch seine hohe Genauigkeit in der
Geschwindigkeitsmessung aus, dessen Fehler im Mittel unter
0,1% liegt. Das Dopplerlog ist in der Lage, sowohl die
Fahrt über Grund als auch die Fahrt durchs Wasser, d. h.
die Fahrt des Wasserfahrzeugs relativ zum umgebenden
ruhenden oder strömenden Wasser zu messen. Letzteres wird
für die Navigation, zur Optimierung des Antriebs und für
Autopiloten gewünscht. Allerdings ist das Dopplerlog unter
gewissen Bedingungen nicht meßfähig. So können
Akustikstörungen durch Blasenschleier unter den
elektroakustischen Wandlern, Störgeräusche von sehr lauten
Propellern bei stark reflektierendem Boden in Verbindung
mit geringer Wassertiefe, zu geringer Wassertiefe oder
Volumennachhallschwäche in Gebieten mit homogenen,
streuarmen Wassergebieten zu Meßausfall des Dopplerlogs
führen.
Ein elektromagnetisches oder EM-Log, das zur
Geschwindigkeitsmessung die an den Elektroden induzierte
Spannung auswertet, mißt grundsätzlich die Fahrt durchs
Wasser, wobei die Fahrtmessung jedoch bei weitem nicht die
Genauigkeit eines Dopplerlogs erreicht. Das EM-Log muß in
zeitraubenden Testfahrten mit einem zum Teil sehr
aufwendigen Verfahren (gegensinniges Durchfahren einer
geodätisch vermessenen und markierten Strecke) für eine
Anzahl von Fahrtstufen kalibriert werden, weil das die
Fehler erzeugende Strömungsfeld unter dem Rumpf des
Wasserfahrzeugs von dessen Geschwindigkeit abhängig ist. Da
dieses Strömungsfeld u. a. auch von dem Tiefgang und der
Trimmung des Wasserfahrzeugs beeinflußt wird, ist die
Kalibrierung nur für den aktuellen Zustand des
Wasserfahrzeugs gültig und muß bei verändertem Zustand zur
Aufrechterhaltung der Meßgenauigkeit des EM-Logs neu
durchgeführt werden. Zwischen den kalibrierten Fahrtstufen
stehen dann aber nur interpolierte Kalibrierwerte zur
Verfügung. Das EM-Log ist jedoch unempfindlich gegen
Störphänomene, die zum Ausfall des Dopplerlogs führen.
Bei einer bekannten Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge
der eingangs genannten Art (P. J. Stevens, "HYBRID
CORRELATION AND EM SHIPS SPEED LOG", IEEE, Colloquium on
"Inertial Navigation Sensor Development", 9. Januar 1990,
London, Band No. 5 (1990) Seite 5/1-3), die daher sowohl
mit einem als Korrelationslog ausgebildeten akustischen
Log, als auch mit einem EM-Log ausgestattet ist, wird das
Korrelationslog nur zur Messung der Fahrt über Grund
genutzt. In Fahrtabschnitten mit gestörter
Korrelationslog-Fahrtmessung, insbesondere bei
Bodenverlust, wird auf die Meßwerte des EM-Logs
zurückgegriffen und mit diesen eine Geschwindigkeit über
Grund synthetisch durch Berücksichtigung des zuvor
bestimmten Stromes ermittelt. Damit das EM-Log brauchbare
Meßwerte liefert, ist es auch bei der bekannten
Fahrtmeßvorrichtung unerläßlich, in aufwendigen Testfahrten
das EM-Log zu kalibrieren, wobei die Kalibrierung des
EM-Logs mit jeder größeren Veränderung von Tiefgang und
Trimmlage des Wasserfahrzeugs wiederholt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge der eingangs
genannten Art so zu verbessern, daß sie eine lückenlose,
hochgenaue Geschwindigkeitsmessung mit hohem Vertrauensgrad
liefert und gleichzeitig kostenträchtige Testfahrten für
die EM-Log-Kalibrierung überflüssig werden läßt.
Die Aufgabe ist bei einer Fahrtmeßvorrichtung für
Wasserfahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im
Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Fahrtmeßvorrichtung hat den Vorteil,
daß die vergleichsweise hochgenauen Meßwerte des
Dopplerlogs die Basis für die Geschwindigkeitsanzeige
bilden. Die Kalibrierung des EM-Logs erfolgt mit den
Meßwerten des Dopplerlogs in Fahrtabschnitten mit
einwandfreiem Dopplerlog-Betrieb, also wenn die eingangs
beschriebenen, für den Ausfall des Dopplerlogs
verantwortlichen Störungen in der Umgebung nicht auftreten.
Solche Fahrtabschnitte lassen sich aufgrund verschiedener
Kriterien im Dopplerlog ohne weiteres automatisch erfassen.
Die Kalibrierung erfolgt somit ohne zusätzlichen Aufwand in
allen verschiedenen Fahrtstufen, die das Wasserfahrzeug
fährt. Die anfallenden, zur Kalibrierung herangezogenen
Werte werden in Klassen gemittelt, wobei den einzelnen
Werten noch zusätzlich eine unterschiedliche Gewichtung, je
nach Wahrscheinlichkeit ihrer Wahrhaftigkeit, gegeben
werden kann. Da die Kalibrierung in einer dynamischen
Korrektur fortlaufend erfolgt, werden die vom EM-Log
gelieferten Werte ständig verbessert und können in
Fahrtabschnitten der Nichtverfügbarkeit des Dopplerlogs,
z. B. auch wenn das in einem U-Boot installierte Dopplerlog
aus Gründen der Eigenverratsverhinderung vorübergehend
abgeschaltet wird, anstelle der Meßwerte des Dopplerlogs
für die Fahrt durchs Wasser in gleich guter Genauigkeit
direkt ausgegeben werden, womit eine durchgehend
konsistente hochgenaue Messung der Fahrt durchs Wasser zur
Verfügung steht. Für die Kalibrierung des Dopplerlogs nach
Einbau ist die übliche eine Fahrt über eine geodätische
vorgegebene Meilenstrecke mit Messung der Fahrt über Grund
notwendig. Diese Kalibrierwerte gelten auch für die
Dopplerlogmessung der Fahrt durchs Wasser. Weitere
Kalibrierfahrten sind nicht erforderlich, da das EM-Log
selbsttätig und fortlaufend durch die Meßwerte des
Dopplerlogs kalibriert wird. Kurzfristig kann ein erster,
kompletter EM-Kalibrierdatensatz durch eine einzige Fahrt
mit mäßiger Beschleunigung, die den ganzen
Geschwindigkeitsbereich des Wasserfahrzeugs abdeckt,
gewonnen werden. Bei Änderungen von Parametern des
Wasserfahrzeugs, wie Tiefgang und Trimmung durch
Veränderung der Beladung, kann die Fahrzeugführung auch
gewollt vorrangige Kalibrieranpassungen des EM-Logs
auslösen.
Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Fahrtmeßvorrichtung mit vorteilhaften Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind
der EM-Sensor des EM-Logs, der in bekannter Weise aus einer
mit einer stromgespeisten Spule und mindestens zwei im
magnetischen Feld der Spule von dieser beabstandet
angeordneten, ins Wasser eintauchenden Elektroden besteht,
und die elektroakustischen Wandler des Dopplerlogs mit
ihren Anpaßübertragern in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet und auf einem gemeinsamen, außen am Gehäuse
zugänglichen, mehrpoligen Anschlußstecker gelegt. Der enge
räumliche Zusammenbau von EM-Sensor und elektroakustischen
Wandlern gewährleistet eine einheitliche Ausrichtung der
Meßachsen von Dopplerlog und EM-Log. Achsenverdrehungen
durch Einbaufehler im Fahrzeugrumpf, die durch die
Anfangskalibrierung der Fahrtmeßvorrichtung kompensiert
werden, gelten dadurch in gleicher Weise für Dopplerlog und
EM-Log. Wegen des gemeinsamen Anschlußsteckers ist nur eine
einzige Kabelverbindung mit Unterwasserstecker und eine
einzige Durchführung durch den Rumpf des Wasserfahrzeugs
erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
sind die Elektroden und die Spule des EM-Sensors jeweils an
Wicklungsanzapfungen an der einen Wicklung von zwei
Anpaßübertragern angeschlossen, von denen jeweils ein
Anpaßübertrager einer Wandlergruppe zugeordnet ist. Durch
diese schaltungstechnischen Maßnahmen werden für den
EM-Sensor keine zusätzlichen Kabeladern und Anschlußpole im
Anschlußstecker benötigt. Trotz zusätzlichem Einbau des
EM-Sensors kann der für das Wandlerarray des Dopplerlogs
konzipierte Anschlußstecker unverändert verwendet werden.
Die Ein- und Auskopplung der EM-Signale erfolgt über die
Mittenanzapfungen der Anpaßübertrager. Durch zusätzlichen
Einbau von Frequenzsperrgliedern werden die hochfrequenten
Dopplerlogsignale von den niederfrequenten EM-Log-Signalen
getrennt.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Fahrtmeßvorrichtung für
Wasserfahrzeuge,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Unterwasserteils der
Fahrtmeßvorrichtung,
Fig. 3 eine Unteransicht des Unterwasserteils in Fig. 2,
Fig. 4 ausschnittsweise einen Schaltplan der
Fahrtmeßvorrichtung in Fig. 1.
Die in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellte
Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge, wie
Überwasserschiffe und Unterwasserfahrzeuge, z. B. U-Boote
oder ferngesteuerte Unterwasserlaufkörper, besteht aus zwei
an sich bekannten Geschwindigkeitsmessern oder Logs, dem
Dopplerlog 11 und dem elektromagnetischen oder EM-Log 12.
Das auf akustischer Basis arbeitende Dopplerlog 11 besitzt
eine Mehrzahl von elektroakustischen Wandlern 13, von denen
in Fig. 4 nur acht dargestellt sind, die zu einer
Unterwasserantenne, auch Wandleranordnung 14 oder
Wandlerarray genannt, zusammengefaßt und im gleichen
Abstand voneinander angeordnet sind. Die
Wandleranordnung 14 ist mit einer Sende- und
Empfangseinheit 15 verbunden. Mittels der Sende- und
Empfangseinheit 15 strahlt die Wandleranordnung 14
Schallenergie in der Längsachse des Wasserfahrzeugs nach
vorn und nach achtern und auch Schallenergie in der
Querachse des Wasserfahrzeugs zu beiden Seiten jeweils zum
Gewässergrund hin geneigt aus. In Fig. 1 sind die
verschiedenen Senderichtungen mit 16 und 17 bzw. 18 und 19
gekennzeichnet. Reflektierte Anteile der Schallenergie aus
den vier Senderichtungen 16 bis 19 werden von den
elektroakustischen Wandlern 13 empfangen und der Sende- und
Empfangseinheit 15 zugeführt. In einer der Sende- und
Empfangseinheit 15 nachgeschalteten Auswerteeinheit 20
werden die Empfangssignale richtungsselektiv analysiert,
die in den Empfangssignalen enthaltenen Dopplerfrequenzen
bestimmt und daraus die Geschwindigkeit des Schiffes
einerseits über Grund und andererseits durchs Wasser
bestimmt. Diese Geschwindigkeiten werden sowohl für die
Fahrt in Längsachse des Wasserfahrzeugs als auch für die
Fahrt in Querachse des Wasserfahrzeugs ausgegeben, um eine
Drift, d. h. eine Versetzung des Wasserfahrzeugs durch Wind
oder Strömung, berücksichtigen zu können. Der Aufbau der
Auswerteeinheit 20 kann beispielsweise so getroffen sein,
wie dies in der DE 29 01 293 A1 beschrieben ist. An vier
Ausgängen der Auswerteeinheit 20 stehen vier verschiedene
Geschwindigkeitsmeßwerte zur Verfügung, und zwar die
Geschwindigkeit in Längsrichtung und in Querrichtung des
Wasserfahrzeugs und jeweils für die Fahrt über Grund und
die Fahrt durchs Wasser, die in Fig. 1 mit vB, B, vW, W
gekennzeichnet sind.
Das EM-Log 12 weist in bekannter Weise eine Meßsonde oder
einen Meßsensor 21 auf, im folgenden EM-Sensor 21 genannt,
der in bekannter Weise aus einer auf einen
ferromagnetischen Kern gewickelten Spule 22 und aus zwei
unterhalb der Spule 22 von dieser beabstandet angeordneten
Elektroden 23 besteht (Fig. 2 bis 4). Zur Messung der Fahrt
des Wasserfahrzeugs in dessen Längsachse sind die
Elektroden 23 in einer zur Fahrzeuglängsachse rechtwinklig
ausgerichteten Ebene in dem von der stromdurchflossenen
Spule 22 erzeugten Magnetfeld angeordnet, und zwar so, daß
sie in das Wasser unter dem Kiel des Wasserfahrzeugs
eintauchen. Der EM-Sensor 21 ist mit der
Wandleranordnung 14 des Dopplerlogs 11 zwecks engster
räumlicher Zusammenführung in einem gemeinsamen Gehäuse 24
untergebracht, wie dies in Fig. 2 und 3 skizziert ist. Mit
in das Gehäuse 24 einbezogen sind die jeweils einer Gruppe
von elektroakustischen Wandler 13 der Wandleranordnung 14
zugeordneten Anpaßübertrager 25 (Fig. 4), deren jeweils
eine Wicklung 251 über je zwei Anschlußadern an die Pole
eines mehrpoligen, hier achtpoligen, Anschlußsteckers 27
geführt ist. Jede dieser Wicklungen 251 der
Anpaßübertrager 25 ist mit einer Mittenanzapfung 251a
versehen. An den Mittenanzapfungen 251a von zwei
Anpaßübertragern 25 ist die Spule 22 des EM-Sensors 21 und
an den Mittenanzapfungen 251a von zwei weiteren
Anpaßübertragern 25 ist jeweils eine Elektrode 23 des
EM-Sensors 21 angeschlossen. Das Gehäuse 24 wird mittels
sechs Befestigungsschrauben 34 (Fig. 2 und 3) am Rumpf des
Fahrzeugs befestigt und über den wasserdichten
Anschlußstecker 27 und ein durch eine Durchführung im Rumpf
hindurchgeführtes Anschlußkabel mit der Sende- und
Empfangseinheit 15 verbunden, deren Schaltplan auszugsweise
ebenfalls in Fig. 4 dargestellt ist. Die an den Eingängen
der Verstärker 28 anliegenden Sendesignale werden wiederum
über Anpaßübertrager 29 und über den Anschlußstecker 27 den
jeweiligen Anpaßübertragern 25 zugeführt. Die
Stromeinspeisung für den EM-Sensor 21 erfolgt über einen
Verstärker 30 in Sendepausen des Dopplerlogs 11, der an
sekundärseitigen Mittenanzapfungen derjenigen
Anpaßübertrager 29 angeschlossen ist, die mit denjenigen
Anpaßübertragern 25 im Gehäuse 24 verbunden sind, die über
ihre Mittenanzapfungen 251a die Spule 22 des EM-Sensors 21
speisen. Empfangsseitig wird die von der Geschwindigkeit
des Wasserfahrzeugs abhängige Meßspannung zwischen den
Elektroden 23 des EM-Sensors 21 an den sekundärseitigen
Mittenanzapfungen derjenigen Anpaßübertrager 29 abgenommen,
die mit den beiden Anpaßübertragern 25 im Gehäuse 24
verbunden sind, an deren Mittenanzapfungen 251a die beiden
Elektroden 23 liegen. Die Meßspannung wird im
Empfangsverstärker 31 verstärkt und einer Auswerte- und
Kalibriereinheit 35 (Fig. 1) des EM-Logs 12 zugeführt. Die
hochfrequenten Empfangssignale der Wandleranordnung 14
werden von den Verbindungsleitungen zwischen den
Anpaßübertragern 29 und 25 abgenommen und über
Empfangsverstärker 32 der Auswerteeinheit 20 (Fig. 1) des
Dopplerlogs 11 zugeführt. Zum Abhalten der niederfrequenten
Spannungen des EM-Sensors 21 sind den Empfangsverstärkern
32 Frequenz sperren in Form von Kondensatoren 33
vorgeschaltet.
Am Ausgang der Auswerte- und Kalibriereinheit 35 des
EM-Logs 12 werden Meßwerte ausgegeben, welche die
Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs in Längsachse angeben.
Bei entsprechender Erweiterung des EM-Sensors 21 liefert
das EM-Log 12 auch Geschwindigkeitswerte für die Fahrt des
Wasserfahrzeugs durchs Wasser quer zu dessen Längsachse.
Der dann zusätzlich vorhandene Ausgang der Auswerte- und
Kalibriereinheit 35 ist in Fig. 1 strichliniert
eingezeichnet. Entsprechend muß der EM-Sensor 21 mit zwei
weiteren Elektroden versehen werden, die in gleicher Weise
zur Spule 22 angeordnet werden wie die Elektroden 23, mit
dem Unterschied, daß sie in einer in Längsachse des
Wasserfahrzeugs weisenden Ebene unterhalb der Spule 22
liegen.
Der Auswerte- und Kalibriereinheit 35 des EM-Logs 12 und
der Auswerteeinheit 20 des Dopplerlogs 11 ist jeweils eine
Torschaltung 37 bzw. 36 nachgeschaltet, die von einer
Störerkennungseinheit 40 gesteuert wird. Die
Störerkennungseinheit 40 ist an die Auswerteeinheit 20 des
Dopplerlogs 11 angeschlossen und erkennt durch
entsprechende Analyse der Empfangssignale des
Dopplerlogs 11, beispielsweise durch Vergleich der Signal-
und Frequenzinhalte in den vier Empfangskanälen,
umgebungsbedingte Meßstörungen des Dopplerlogs 11 oder auch
Betriebsunterbrechungen des Dopplerlogs 11, also
Betriebszustände des Dopplerlogs 11, in denen dieses keine
brauchbaren Meßwerte liefert. Abhängig von der
Störerkennung des Dopplerlogs 11 generiert die
Störerkennungseinheit 40 ein Torsignal, das der
Torschaltung 36 und invertiert der Torschaltung 37
zugeführt wird. Entsprechend wird die Torschaltung 36 bei
Störerkennung gesperrt und die Torschaltung 37 geöffnet,
und umgekehrt ist bei ungestörtem Betrieb des
Dopplerlogs 11 die Torschaltung 36 offen und die
Torschaltung 37 gesperrt gehalten. Ein beispielhafter
Aufbau der Störerkennungseinheit 40 ist in der
DE 29 01 293 A1 beschrieben. Der Torschaltung 36 ist eine
Speichereinheit 41 nachgeordnet, in der die von der
Auswerteeinheit 20 ausgegebenen Meßwerte, die die
Torschaltung 36 passiert haben, abgespeichert werden. Der
Speichereinheit 41 ist eine Anzeigeeinheit 42
nachgeschaltet, in der die abgespeicherten Meßwerte zur
Geschwindigkeitsanzeige gebracht werden, und zwar als
Geschwindigkeitskomponenten vB (Geschwindigkeit des
Fahrzeugs über Grund in Fahrzeuglängsachse), B
(Geschwindigkeit des Fahrzeugs über Grund in
Fahrzeugquerachse), vW (Geschwindigkeit des Fahrzeugs
durchs Wasser in Fahrzeuglängsachse) und W
(Geschwindigkeit des Fahrzeugs durchs Wasser in
Fahrzeugquerachse).
Die am Ausgang der Torschaltung 36 anstehenden Meßwerte für
die Fahrt durchs Wasser in Längsachse des Wasserfahrzeugs
werden als Kalibrierwerte der Auswerte- und
Kalibriereinheit 35 des EM-Logs 12 zugeführt. Mißt das
EM-Log 12 auch die Geschwindigkeitskomponente quer zur
Längsachse des Wasserfahrzeugs, so werden auch - wie in
Fig. 1 strichliniert angedeutet ist - die vom Dopplerlog 11
gelieferten Meßwerte für die Fahrt durchs Wasser in
Fahrzeugquerachse als Kalibrierwerte der Auswerte- und
Kalibriereinheit 35 zugeführt. Hier werden nunmehr die vom
EM-Log 12 gelieferten Geschwindigkeitswerte entsprechend
den zugeführten Kalibrierwerten kalibriert, wozu übliche
Verfahren angewendet werden. Die Kalibrierwerte stellen
dabei die sog. Sollwerte für die Istwerte der
Geschwindigkeitsmessung durch das EM-Log 12 dar, so daß aus
der Differenz zwischen Soll- und Istwerten problemlos ein
Korrekturfaktor zur Korrektur der vom EM-Sensor 21
gelieferten Geschwindigkeitsmeßwerte bestimmt werden kann.
Da die Kalibrierung der Geschwindigkeitsmeßwerte
fortlaufend erfolgt, werden diese zunehmend verbessert und
erreichen schließlich den gleichen Genauigkeitsgrad, der
für die vom Dopplerlog 11 gelieferten
Geschwindigkeitsmeßwerte für die Fahrt des Wasserfahrzeugs
durchs Wasser gilt. Bei geöffneter Torschaltung 37 werden
die korrigierten Meßwerte auf die gleichen Speicherplätze
in der Speichereinheit 41 eingeschrieben, in welcher auch
die vom Dopplerlog 11 gelieferten Geschwindigkeitswerte für
die Fahrt durchs Wasser in Fahrzeuglängsachse bzw.
Fahrzeugquerachse (strichliniert) abgespeichert werden.
Die beschriebene Fahrtmeßvorrichtung arbeitet nunmehr wie
folgt:
Vom Dopplerlog 11 und vom EM-Log 12 werden fortlaufend Meßwerte für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geliefert. Die Störerkennungseinheit 40 überwacht den ordnungsgemäßen Betrieb des Dopplerlogs 11, so daß in Fahrtabschnitten mit ungestörter Dopplerlog-Fahrtmessung die Torschaltung 36 geöffnet und die Torschaltung 37 gesperrt ist. Alle vom Dopplerlog 11 gelieferten Geschwindigkeitswerte für Fahrt über Grund und Fahrt durchs Wasser, jeweils in Längsachse bzw. Querachse des Fahrzeugs, werden in die Speichereinheit 41 eingeschrieben und aus der Speichereinheit 41 heraus in der Anzeigeeinheit 42 zur Darstellung gebracht. Treten im Dopplerlog 11 umgebungsbedingte Meßstörungen auf oder wird das Dopplerlog 11 zum Beispiel aus Gründen der Vermeidung von Eigenverrat (im Falle seiner Installierung in einem U-Boot) abgeschaltet, so wird dies von der Störerkennungseinheit 40 detektiert. Die Störerkennungseinheit 40 generiert ein Torsignal, das der Torschaltung 36 direkt und der Torschaltung 37 über den Inverter 39 zugeführt wird. Gleichzeitig steuert die Störeinheit 40 eine der Anzeigeeinheit 42 zugeordnete Warnlampe 43 an, deren Aufleuchten dem Fahrzeugführer signalisiert, daß die Dopplerlog-Messung gestört ist. Das Torsignal der Störerkennungseinheit 40 sperrt die Torschaltung 36 und öffnet die Torschaltung 37. Als Folge dessen werden die von der Auswerteeinheit 20 gelieferten, gestörten Meßwerte unterdrückt, während die von der Auswerte- und Kalibriereinheit 35 ausgegebenen korrigierten Meßwerte des EM-Logs 12 dem Speicher 41 zugeführt werden. Mit diesen Meßwerten werden die von der Auswerteeinheit 20 in der Vorphase gelieferten Meßwerte für die Fahrt durchs Wasser in Fahrzeuglängsachse (bzw. zusätzlich in Fahrzeugquerachse) überschrieben und in der Anzeigeeinheit 42 zur Darstellung gebracht. Die Anzeigeeinheit 42 zeigt damit aktuelle Geschwindigkeitsmeßwerte für die Fahrt durchs Wasser an, die nunmehr vom EM-Log 12 stammen aber eine Genauigkeit besitzen, die nicht geringer ist als die zuvor vom Dopplerlog 11 gelieferten Geschwindigkeitswerte. Zusätzlich werden in der Anzeigeeinheit 42 noch die Meßwerte für die Geschwindigkeit über Grund in Längs- und Querachse des Fahrzeugs angezeigt. Die aufleuchtende Warnlampe 43 signalisiert aber dem Fahrzeugführer, daß diese Werte nicht aktuell sind, sondern von der zuletzt erfolgten Dopplerlog-Messung herrühren.
Vom Dopplerlog 11 und vom EM-Log 12 werden fortlaufend Meßwerte für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geliefert. Die Störerkennungseinheit 40 überwacht den ordnungsgemäßen Betrieb des Dopplerlogs 11, so daß in Fahrtabschnitten mit ungestörter Dopplerlog-Fahrtmessung die Torschaltung 36 geöffnet und die Torschaltung 37 gesperrt ist. Alle vom Dopplerlog 11 gelieferten Geschwindigkeitswerte für Fahrt über Grund und Fahrt durchs Wasser, jeweils in Längsachse bzw. Querachse des Fahrzeugs, werden in die Speichereinheit 41 eingeschrieben und aus der Speichereinheit 41 heraus in der Anzeigeeinheit 42 zur Darstellung gebracht. Treten im Dopplerlog 11 umgebungsbedingte Meßstörungen auf oder wird das Dopplerlog 11 zum Beispiel aus Gründen der Vermeidung von Eigenverrat (im Falle seiner Installierung in einem U-Boot) abgeschaltet, so wird dies von der Störerkennungseinheit 40 detektiert. Die Störerkennungseinheit 40 generiert ein Torsignal, das der Torschaltung 36 direkt und der Torschaltung 37 über den Inverter 39 zugeführt wird. Gleichzeitig steuert die Störeinheit 40 eine der Anzeigeeinheit 42 zugeordnete Warnlampe 43 an, deren Aufleuchten dem Fahrzeugführer signalisiert, daß die Dopplerlog-Messung gestört ist. Das Torsignal der Störerkennungseinheit 40 sperrt die Torschaltung 36 und öffnet die Torschaltung 37. Als Folge dessen werden die von der Auswerteeinheit 20 gelieferten, gestörten Meßwerte unterdrückt, während die von der Auswerte- und Kalibriereinheit 35 ausgegebenen korrigierten Meßwerte des EM-Logs 12 dem Speicher 41 zugeführt werden. Mit diesen Meßwerten werden die von der Auswerteeinheit 20 in der Vorphase gelieferten Meßwerte für die Fahrt durchs Wasser in Fahrzeuglängsachse (bzw. zusätzlich in Fahrzeugquerachse) überschrieben und in der Anzeigeeinheit 42 zur Darstellung gebracht. Die Anzeigeeinheit 42 zeigt damit aktuelle Geschwindigkeitsmeßwerte für die Fahrt durchs Wasser an, die nunmehr vom EM-Log 12 stammen aber eine Genauigkeit besitzen, die nicht geringer ist als die zuvor vom Dopplerlog 11 gelieferten Geschwindigkeitswerte. Zusätzlich werden in der Anzeigeeinheit 42 noch die Meßwerte für die Geschwindigkeit über Grund in Längs- und Querachse des Fahrzeugs angezeigt. Die aufleuchtende Warnlampe 43 signalisiert aber dem Fahrzeugführer, daß diese Werte nicht aktuell sind, sondern von der zuletzt erfolgten Dopplerlog-Messung herrühren.
Da die Meßsignale des EM-Sensors 21 in der Regel stark
schwanken, ist es zur Verbesserung der Meßwerte des
EM-Logs 12 erforderlich, eine Mittelung der Meßsignale
durchzuführen, wobei die Mittelungszeitkonstante an die
Fahrt des Wasserfahrzeugs (Marschfahrt, Manöverfahrt)
angepaßt werden muß. Während bei Marschfahrt, bei welcher
in der Regel eine weitgehend konstante Geschwindigkeit
gefahren wird, ist die Mittelungszeit groß, bei
Manövrierfahrt mit Beschleunigungen dagegen muß die
Mittelungszeit kleiner gehalten werden. Die Veränderung der
Mittelungszeitkonstante in der Auswerte- und
Kalibriereinheit 35 erfolgt automatisch durch das
Dopplerlog 11. Da Manövrierfahrten mit unterschiedlichen
Beschleunigungen in der Regel im flachen, küstennahen
Gewässern stattfinden, in denen das Dopplerlog die Fahrt
über Grund hochgenau mißt und demzufolge Fahrtänderungen
durch Beschleunigungen problemlos detektierbar sind, sind
in der Auswerteeinheit 20 an die Meßwerte der Fahrt über
Grund Beschleunigungsschwellen angelegt, durch welche
Beschleunigungsphasen des Fahrzeugs erkannt werden. Über
die Leitung 38 wird nun während der Beschleunigungsphasen
die eingestellte Mittelungszeit bzw. die
Mittelungszeitkonstante in der Auswerte- und
Kalibriereinheit 35 automatisch reduziert.
Claims (5)
1. Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge mit einem
akustischen Log, das eine am Fahrzeugrumpf befestigte
Wandleranordnung (14) aus einer Mehrzahl
elektroakustischer Wandler (13) aufweist, und mit
einem die Fahrt durchs Wasser messenden
elektromagnetischen Log (EM-Log 12), dessen
Meßsensor (21) in unmittelbarer Nähe der
Wandleranordnung (14) plaziert ist und dessen Meßwerte
bei umgebungsbedingter Meßstörung oder
Betriebsunterbrechung im akustischen Log zur
Geschwindigkeitsausgabe herangezogen werden, dadurch
gekennzeichnet, daß das akustische Log ein
Dopplerlog (11) ist und daß in Fahrtabschnitten mit
ungestörter Dopplerlog-Fahrtmessung das EM-Log (12)
mit den vom Dopplerlog (11) für die Fahrt durchs
Wasser gelieferten Meßwerten kalibriert wird und in
Fahrtabschnitten mit gestörter oder unterbrochener
Dopplerlog-Fahrtmessung die vom EM-Log (11)
gelieferten Meßwerte zur Geschwindigkeitsanzeige
gebracht werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in Fahrtabschnitten mit ungestörter
Dopplerlog-Fahrtmessung vom Dopplerlog (11) gelieferte
Meßwerte für Fahrt durchs Wasser und für Fahrt über
Grund getrennt angezeigt werden und daß in
Fahrtabschnitten mit gestörter oder unterbrochener
Dopplerlog-Fahrtmessung die Dopplerlog-Meßwerte
unterdrückt werden und eine den gestörten Betrieb
anzeigende Warnleuchte (43) aufleuchtet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der aus einer stromgespeisten
Spule (22) und mindestens zwei im Magnetfeld der Spule
(22) von dieser beabstandet angeordneten, ins Wasser
eintauchenden Elektroden (23) bestehende Meßsensor
(21) des EM-Logs (12) und die Wandleranordnung (14)
des Dopplerlogs (11) mit ihren elektroakustischen
Wandlern (13) vorgeschalteten Anpaßübertragern (25) in
einem gemeinsamen Gehäuse (24) angeordnet und auf
einen gemeinsamen, außen am Gehäuse (24) zugänglichen
mehrpoligen Anschlußstecker (27) gelegt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden (23) und die Spule (22) des
Meßsensors (21) jeweils an Wicklungsanzapfungen (251a)
der mit dem Anschlußstecker (27) galvanisch
verbundenen Wicklungen (251) von zwei
Anpaßübertragern (25) angeschlossen sind, von denen
jeweils ein Anpaßübertrager (25) einer Gruppe von
Wandlern (13) der Wandleranordnung (14) zugeordnet
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch eine der Wandleranordnung (14)
zugeordnete Auswerteeinheit (20), die
Geschwindigkeitsmeßwerte für die Fahrtmessung über
Grund und für die Fahrtmessung durchs Wasser getrennt
ausgibt, durch eine dem Meßsensor (21) zugeordnete
Auswerte- und Kalibriereinheit (35), die korrigierte
Geschwindigkeitswerte für die Fahrtmessung durchs
Wasser liefert, durch zwei jeweils der
Auswerteeinheit (20) und der Auswerte- und
Kalibriereinheit (35) nachgeschaltete
Torschaltungen (36, 37), durch eine eingangsseitig an
der Auswerteeinheit (20) angeschlossene
Störerkennungseinheit (40), die die beiden
Torschaltungen (36, 37) gegensinnig steuert, durch
eine an den Torschaltungen (36, 37) angeschlossene
Speichereinheit (41) zum Abspeichern der von den
Torschaltungen (36, 37) durchgeschalteten
Geschwindigkeitswerte, durch eine am Ausgang der
Speichereinheit (41) angeschlossene
Anzeigeeinheit (42) zum Darstellen der abgespeicherten
Geschwindigkeitswerte und dadurch, daß die der
Auswerte- und Kalibriereinheit (35) zugeführten
Dopplerlog-Meßwerte für Fahrt durchs Wasser am Ausgang
der der Auswerteeinheit (20) nachgeschalteten
Torschaltung (36) abgenommen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19548017A DE19548017C1 (de) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19548017A DE19548017C1 (de) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19548017C1 true DE19548017C1 (de) | 1997-04-10 |
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ID=7780937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19548017A Expired - Fee Related DE19548017C1 (de) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Fahrtmeßvorrichtung für Wasserfahrzeuge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19548017C1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106290987A (zh) * | 2016-08-04 | 2017-01-04 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种多普勒计程仪对水测速精度考核的方法 |
CN106950394A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-07-14 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部 | 一种用于舰船对水测速的两维测速电磁传感器 |
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-
1995
- 1995-12-21 DE DE19548017A patent/DE19548017C1/de not_active Expired - Fee Related
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