DE2345381A1

DE2345381A1 - Vorrichtung zum orten von wasserschallsignalquellen

Info

Publication number: DE2345381A1
Application number: DE19732345381
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Leisterer; Hans-Joachim Ing Grad Meyer; Manfred Ing Grad Oelfke; Rolf Ing Grad Ostermeier; Hans Ing Grad Woiczik
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1973-09-08
Filing date: 1973-09-08
Publication date: 1978-06-01
Also published as: NO139241C; GB1478358A; NO743094L; NO139241B

Description

PRIED. KRTIPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG in Essen

VORRICHTTJNG ZUM ORTEN VON WASSERSCHALLS IGNALQUELLEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Orten von Wasserschallsignalquellen mit einem Hydrophonsystem, dessen eine vorgebbare Bezugsachse selbsttätig auf das Erdmagnetfeld durch mechanische Kopplung des Hydrophonsystems mit einem Kompaßmagneten ausrichtbar ist (Nord-Bezug), wobei das Hydrophonsystem nach Absetzen ins Wasser mit einem Abstand unter einer Boje hängt.

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Es ist "bekannt, in einen schwimmfähigen Bojenkörper ein Hydrophonsystem einzubauen und eine solche Boje von einem Flugzeug aus abzuwerfen. Sowie die Boje auf das Wasser auftrifft, tritt aus dem Bojenkörper das Hydrophonsystem aus und wird auf eine vorge"b"bare Tiefe abgesenkt. Empfangene Wasserschallsignale werden vom Hydrophonsystem über ein Kabel an einen am Bojenkörper befestigten Sender übermittelt, der die Wasserschallsignale umsetzt und abstrahlt. Diese abgestrahlten Signale werden vom Flugzeug empfangen und nach bekannten Auswerte-verfahren ausgewertet.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 516 64-5 ist schon eine Anordnung bekannt, bei der das Hydrophonsystem mit seiner Bezugsachse in die Nord-Richtung des erdmagnetischen Feldes gedreht wird, um die Richtung einfallender Wasserschallsignale nordbezogen zu gewinnen. Eine solche Einrichtung kann jedoch nur ungenaue Ortungsinformationen liefern, da zwischen den Hydrophonen und dem Bojenkörper zur Aufhängung geeignete Verbindungsdrähte für die Übertragung der Ortungsinformationen angeordnet sind, die eine genaue Ausrichtung des Hydrophons in die Nord-Richtung behindern.

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' Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Kopplung eines Hydrophonsystems mit einem Kompaßmagneten vorzunehmen, wobei das gekoppelte System ohne Überwindung von Reibung und Drehmoment auf den magnetischen Nordpol der Erde ausrichtbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit einem Schaltkasten Hydrophone des Hydrophonsystems elektrisch über mit elastischem Kunststoff isolierte, frei durchs Wasser geführte Übertragungs-"Ό drähte verbunden sind, daß vom Schaltkasten aus ein elastisches Tragseil nebst Verbindungskabel zur Boje führt und daß das Hydrophonsystem am Schaltkasten um eine Achse senkrecht zur Erdoberfläche rückstellfrei drehbar befestigt ist.

Das Hydrcphonsystem ist während des Absetzens der Boje und des Absenkens des Schaltkastens im Schaltkasten arretiert. Die Arretierungsmittel werden nach einer vorgebbaren Zeit nach dem Absetzen der Boje durch ein Laufwerk entarretiert, das sich ebenfalls im Schaltkasten befindet.

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In der Boje ist eine Blockierschaltung vorgesehen, die die elektrische Verbindung zwischen den Hydrophonen und einer Auswerteelektronik für eine vorgegebene Zeit unterbricht, um eine Abgabe von Fehl-Signalen durch den Sender in der Boje zu vermeiden. Diese vorgegebene Zeit ist so gewählt, daß sich mit Sicherheit das Hydrophonsystem abgesenkt und in die Nord-Richtung ausgerichtet hat.

Am Schaltkasten ist ein wasserdurchlässiger Hüllkörper befestigt, der das Hydrophonsystem und den damit gekoppelten Kompaßmagneten umschließt. Die drehbare Befestigung des Hydrophonsystems am Schaltkasten ist vorteilhafterweise als Spitzenlagerung des Hydrophonsystems im Hüllkörper ausgebildet. Eine Spitzenlagerung auf nur einer Spitze ähnlich wie bei siner Kompaßnadel, die unterhalb des Hydrophonsystems angebracht ist, ist dann besonders vorteilhaft, wenn mit Bewegungen des Hydrophonsystems gerechnet werden muß.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist am Schaltkasten kein Hüllkörper vorgesehen, sondern es ist das Hydrophonsystem oberhalb seines Schwerpunkts an einer Sehne befestigt, die das Hydrophonsystem mit dem Schaltkasten verbindet. Als Material für eine

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solche Sehne ist ein vorgereckter Polyamidfaden "besonders zweckmäßig, der keine starke Längung aufweist und Drehbewegungen nur ein geringes Rückstellmoment entgegensetzt und damit das Ausrichten des Hydrophonsystems nicht verhindert.

Pur eine stets lotrechte Ausrichtung des Hydrophonsystems im Wasser ist an einer Tragplatte für das Hydrophonsystem und den Kompaßmagneten eine gelenkige Verbindung mittig vorgesehen, die die Sehne vom Schaltkasten her aufnimmt.

Zur Unterdrückung von Kipp- und Hebbewegungen des Schaltkastens sind in einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung am Schaltkasten Dämpfungsflügel angebracht, die von einem Laufwerk ausge- fahren werden. Die Dämpfungsflügel verhindern eine stärkere Bewegung des Schaltkastens, auch wenn sich die Boje durch Wellenbewegung stark auf und ab bewegt, da Schaltkasten und Boje mechanisch mit dem elastischen Tragseil gekoppelt sind, das die Bewegungen der Boje mitmacht, und das lose geführte, elektrische Verbxndungskabel zwischen Boje und Schaltkasten genügend Spielraum für die Bojenbewegungen läßt.

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In einer Weiterbildung der Erfindung, dient ein Abschnitt des Verbindungskabels auch zur mechanischen Verbindung zwischen der Boje und dem Schaltkasten, während das elastische Tragseil nur an der Boje befestigt ist und den oberen Teil des Verbindungskabels mechanisch unbelastet laßt. Diese mechanische und elektrische Verbindung zwischen Boje und Schaltkasten ist beim Absetzen der Boje in einem Topf aufgewickelt, wobei der Wickelsinn abschnittsweise im Topf abwechselt. Beim Absenken des Schaltkastens entrollt sich diese Verbindung drallfrei.

Zwischen dem Hydrophonsystem und dem Schaltkasten sind Übertragungsdrähte, die die Signale von den Hydrophonen an den Schaltkasten übertragen. In einer vorteilhaften Ausbildung dieser Erfindung sind am Schaltkasten und/oder auch an jedem Hydrophon Spulenkörper vorgesehen, die die Übertragungsdrähte aufnehmen, wobei die Spulen im Einbauzustand gegensinnigen Wickelsinn aufweisen, so daß nach Entarretierung des Hydrophonsystems und beim Ausrichten in die Nbrdrichtung die Übertragungsdrähte aus den Spulenkörper ohne Drall herausbewegt werden. Durch die gegensätzliche Wickelrichtung korrespondierender Spulen im Schaltkasten und am Hydrophon ist eine Schlaufenbildung der Übertragungsdrähte verhindert.

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In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist jedem Hydrophon ein Impedanzwandler zugeordnet, der gleichzeitig eine Vorverstärkung der Ortungssignale durchführt und dadurch eine störungssichere Übertragung der Ortungssignale über die Übertragungsdrähte zum Schaltkasten ermöglicht.

Die Vorteile der Erfindung, bei der eine Boje mit Hydrophonsystem von einem Flugzeug abgesetzt wird, liegen insbesondere darin, daß sich das Hydrophon-

Ί0 system nach Absetzen ins Wasser auf eine vorgebbare Tiefe absenkt und sich dabei unbeeinflußt von Bojenbewegungen selbsttätig in die Nord-Richtung dreht, ohne daß von der Aufhängevorrichtung ein Gegendrehmoment aufgebracht wird, daß die Übertragung der nordbezogenen Ortungssignale vom Hydrophonsystem zur Boje über von der Aufhängevorrichtung getrennte Übertragungsdrähte erfolgt, die sehr dünn sind und sich beim Absenken des Hydrophonsystems und Ausrichten des Hydrophonsystems in die Uordrichtung so abwickeln, daß kein Moment auf das Hydrophonsystem ausgeübt wird und eine Schlaufenbildung verhindert ist.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Boje mit einem Hydrophonsystem, das spitzengelagert ist,

Fig. 2 eine Boje mit einem Hydrophonsystem, das an einer Sehne aufgehängt ist und

Fig. 3 eine Verbindung zwischen Boje und Schaltkasten.

Fig. 1 zeigt eine Boje 1, die beispielsweise von einem Flugzeug auf der Wasseroberfläche abgesetzt wurde. Im Wasser hängt an einem elastischen Tragseil 2 ein Schaltkasten 3» an dem ein Hüllkörper 4- befestigt ist. Der Hüllkörper 4- ist wasserdurchlässig und beispielsweise aus Streben aufgebaut. Im Hüllkörper 4 befindet sich eine Tragplatte 5i auf der Hydrophone 6 angeordnet sind. Die Tragplatte 5 ist mit einem Spitzenlager 7 im Hüllkörper 4 spitzengelagert. In der Tragplatte 5 ist ein Kompaßmagnet 8 befestigt, der das Hydrophonsystem auf die magnetische Nordrichtung der Erde ausrichtet.

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Der Schaltkasten 3 und die Tragplatte 5 weisen mittig Spulenkörper 9 auf, in denen Übertragungsdrähte 10 zur Übertragung von Ortungssignalen der Hydrophone zum Schaltkasten 3 gegensinnig aufgewickelt sind. Bei Drehbewegungen der Tragplatte 5 laufen die Übertragungsdrähte 10 aus den jeweiligen Spulenkörpern heraus. Durch den gegensinnigen Wickelsinn ist gewährleistet, daß die Übertragungsdrähte 10 ohne Knoten und Schlaufenbildung abgewickelt werden.

Wenn der Absenkweg zwischen Schaltkasten 3 und Tragplatte 5 nur sehr klein ist, müssen die Übertragungsdrähte nicht auf Spulenkörper aufgewickelt sein. Um in einem solchen Ausführungsbeispiel das Rückstellmoment klein zu halten, sind die Übertragungsdrähte beispielsweise aus lackierten Kupferdrähten mit einem Querschnitt von 0,02 mm ausgebildet.

Ortungssignale, die die Hydrophone 6 empfangen haben, werden vom Schaltkasten 3 über ein parallel zum elastischen Tragseil 2 lose angeordnetem Verbindungskabel 12 an die Boje 1 übertragen, in der sich eine Blockierschaltung 13 mit nachgeschalteter Auswertelogik 14 befindet.

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Bie Auswertelogik 14- ist mit einem Sender 15 verbunden, der die Ortungsinformation über eine Antenne aussendet.

Die Blockierschaltung 13 sorgt dafür, daß während einer Zeitspanne vom Absetzen der Boje 1 bis zum exakten Ausrichten der Tragplatte 5 keine Ortungsinformationen an die Auswerteelektronik 14- durchgeschaltet werden.

Am Schaltkasten 3 ist ein Arretierungsmittel 16 angeordnet, daß dafür sorgt, daß während des Absetzens der Boje 1 die Tragplatte 5 derart gehalten wird, daß das Spitzenlager 7 entlastet ist.

Wenn die Arretierung der Tragplatte 5 freigegeben ist, senkt sich die Tragplatte 5 auf die Spitze des Spitzenlagers 7 ah und die Übertragungsdrähte 10 laufen aus den Spulenkörpern 9.Bis dahin ist ein eventueller Drall aus dem elastischen Tragseil 2 zwischen Bo^e 1 und Schaltkasten 3 ausgeglichen, so daß nur noch wenige Drehungen der Tragplatte 5 gegen den Hüllkörper 6 oder umgekehrt zu erwarten sind.

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Außerdem sind am Schaltkasten 3 Dämpfungsflügel angeordnet, die von einem Laufwerk 18 nach, einer vorgegebenen Zeitspanne ausgefahren werden. Das Laufwerk 18 betätigt ebenfalls das Arretierungsmittel 16. Durch das elastische Tragseil 2 und die Dämpfungsflügel 17 ist gewährleistet, daß die Tragplatte 5 in ihrer Bewegung gedämpft wird, wenn die Boje 1 Seegangsauf- und abbewegungen macht.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind den Hydrophonen 6 in der Tragplatte 5 Impedanzwandler für eine störungssichere Übertragung der Ortungssignale nachgeschaltet.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Boje 1 ist über das elastische Tragseil 2 mit dem Schaltkasten 3 verbunden, an dem das Hydrophonsystem mit einer Sehne aufgehängt ist.

Die Sehne besteht aus Polyamid. Wenn die Tragplatte von dem Arretierungsmittel 16 im Schaltkasten 3 festgehalten wird, ist die Sehne 20 in einer Spule aufgewickelt. Das Laufwerk 18 betätigt die Arretierungsmittel 16 zum Entarretieren der Tragplatte 5·

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Beim Abwickeln der Sehne 20 aus der Spule 21 werden außerdem die Übertragungsdrähte 10 aus den Spulenkörpern 9 über Führungsdüsen 22 abgewickelt. Die Führungsdüsen 22 gewährleisten ein sicheres Abwickeln der Übertragungsdrähte 10 über die verhältnismäßig lange Strecke zwischen Schaltkasten 3 und Tragplatte 5« An der Tragplatte 5 ist mittig eine gelenkige Verbindung 11 vorgesehen, die die Sehne 20 aufnimmt. Diese gelenkige Verbindung 11 sorgt für eine stets lotrechte Ausrichtung des Hydrophonsystems.

Zur Dämpfung der Bewegungen des Schaltkastens 3 durch Seegang sind auch hier Dämpfungsflügel 17 vorgesehen, die vom Laufwerk 18 betätigt werden.

Die anderen eingezeichneten konstruktiven Merkmale - entsprechen denen, die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben werden.

In der Tragplatte 5 sind nach einer Weiterbildung der Erfindung Auftriebskörper 23 befestigt, wie in Fig. 1 und Fig. 2 schematisch angedeutet. Durch die Verminderung des Untertriebe des Hydrophonsystems im Wasser wird in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Lagerdruck des Spitzenlagers 7 vermindert und dadurch die Lagerreibung verkleinert.

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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann bei Verwendung von Auftriebskörpern 23 der Durchmesser der Sehne 20 so klein gewählt werden, daß ihr Rückstellmoment verschwindend klein ist.

Fig. 3 zeigt eine Modifikation der mechanischen Verbindung zwischen der Boje 1 und dem Schaltkasten 3· Das Verbindungskabel 12 vom Schaltkasten 3 bis zum Punkt 24 und das elastische Tragseil 2 vom Punkt 24 bis zur Boje 1 tragen den Schaltkasten 3· Das Verbindungskabel 12, das im Punkt 24 mit dem Ende des elastischen Tragseils 2 fest verbunden ist, wird zwischen dem Punkt 24 und der Boje 2 locker angebracht, so daß sich das elastische Tragseil 2 bei Seegangsauf- und-abbewegungen der Boje 1 ungehindert dehnen kann, ohne daß das Verbindungskabel 12 diese Bewegung einschränkt. Beim Absetzen des Schaltkastens spult sich die gesamte mechanische Verbindung aus einem Topf 25 ab, die vor dem Absenken im Topf 25 abschnittsweise mit abwechselndem Wicklungssinn aufgewickelt war. Dadurch ist gewährleistet, daß sich der Schaltkasten 3 beim Abwickeln ohne wesentliche Drehungen absenkt.

Ansprüche

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Claims

2346381 Ansprüche

1.) Vorrichtung zum Orten von Wasserschallsignalquellen mit einem Hydrophonsystem, dessen eine vorgebbare Bezugsachse selbsttätig auf das Erdmagnetfeld durch mechanische Kopplung des Hydrophonsystems mit einem Kompaßmagneten ausrichtbar ist (Nord-Bezug), wobei das Hydrophonsystem nach Absetzen ins Wasser mit einem Abstand unter einer Boje hängt, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Schaltkasten (3) Hydrophone (6) des Hydrophonsystems elektrisch über mit elastischem Kunststoff isolierte, frei durchs Wasser geführte Übertragungsdrähte (10) verbunden sind, daß vom Schaltkasten (3) aus ein elastisches Tragseil (2) nebst Verbindungskabel (12) zur Boje (1) führt und daß das Hydrophonsystem am Schaltkasten (3) um eine Achse senkrecht zur Erdoberfläche rücksteilfrei drehbar befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophonsystem beim Absetzen durch Arretierungsmittel (16) im Schaltkasten (3)

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ORJGiNAL INSPECTED

arretiert ist, und daß ein Laufwerk (18) vorgesehen ist, das zum Entfernen der Arretierungsmittel (16) zu einem vorgebbaren Zeitpunkt nach Absetzen ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Boje (1) eine Blockierschaltung (13) vorgesehen ist, die die elektrische Übertragung der Ortungssignale zwischen dem Schaltkasten (3) und einer Auswerteelektronik (14) in der Boje (1) erst nach einer vorgebbaren Zeitspanne nach Absetzen freigibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaltkasten (3) ein schalldurchlässiger Hüllkörper (4) befestigt ist, der das Hydtrophonsystem und den Kompaßmagneten (8) umschließt.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophonsystem und der Kompaßmagnet (12) in einer Tragplatte (5) untergebracht sind, die im Hüllkörper (4) oberhalb ihres Schwerpunkts spitzengelagert (Spitzenlager 7) ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (5) für das Hydrophonsystem mit einer oberhalb ihres Schwerpunkts angebrachten Sehne (20) am Schaltkasten (3) aufgehängt ist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (5) eine gelenkige Verbindung (11) aufweist, an der die Sehne (20) vom Schaltkasten (3) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Hydrophonsystem beim Absetzen im Schaltkasten (3) arretiert ist, wobei die Sehne (20) auf einer Spule (21) aufgewickelt ist, und daß das Laufwerk (18) zu einem vorgebbaren Zeitpunkt zum Betätigen der Spule (21) und Abwickeln der Sehne (20) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der tJbertragungsdrähte (10) am Schaltkasten (3) und/oder am

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Hydrophon (6) in je einem Spulenkörper (9) untergebracht ist und über je eine Führungsdüse (22) ins Wasser geführt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Hydrophonen (6) des Hydrophonsystems Impedanzwandler (19) zugeordnet sind, die zwischen jedem Hydrophon (6) und den zugeordneten tJbertragungsdrähten(IO) geschaltet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkasten (3) mit ausfahrbaren, im wesentlichen horizontal verlaufenden Dämpfungsflügeln versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Schaltkasten (3) das Laufwerk (18) zum Ausfahren der Dämpfungsflügel (17) zu einem vorgebbaren Zeitpunkt nach Absetzen ausgebildet ist.

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13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatte (5) des Hydrophonsystems mit Auftriebskörpern (23) versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Absenken des Schaltkastens (3) das Tragseil (2) und das Verbindungskabel (12) aus einem Topf (25) am Schaltkasten (3) abschnittsweise mit abwechselndem Drehsinn abwickelbar ist.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungskabel (12) am Schaltkasten (3) befestigt ist, daß das elastische Tragseil (2) in einem Punkt (24) zwischen Schaltkasten (3) und Boje (1) mit dem Verbindungskabel (12) fest verbunden ist, daß das Verbindungskabel (12) von diesem Punkt (24·) lose parallel zum Tragseil (2) angeordnet ist und daß das andere Ende des Tragseils (2) fest mit der Boje (1) verbunden ist.

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