WO2017045665A1 - Schallwandleranordnung schleppsonar winde schleppschiff und verfahren zum ausbringen und einholen - Google Patents

Schallwandleranordnung schleppsonar winde schleppschiff und verfahren zum ausbringen und einholen Download PDF

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WO2017045665A1
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winch
sound
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water
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Thorsten Bochentin
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Atlas Elektronik Gmbh
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    • Y02A90/30—Assessment of water resources

Definitions

  • the invention relates to a sound transducer arrangement for receiving and / or transmitting water sound signals, the sound transducer arrangement having a first antenna with a plurality of sound transducers and a first trailing cable and wherein the sound transducer arrangement can be pulled in the water on a tugboat. Furthermore, the invention relates to a towing sonar for receiving and / or transmitting
  • Schleppsonare usually have a buoyancy-neutral receiving antenna with hydrophones whose depth (drag) is set by the length and / or density of the towed cable and the speed of the towboat.
  • the running depth is always a compromise between the coverage of the water column and the maximum horizontal detection range.
  • thermocline acts as a specular horizontal partition for sonar tracking, deflecting the water sound into a series of curves that curve to the water surface and seabed.
  • sonars can only locate on the side of the thermocline where they are located. Convergence zones are created, in particular, by bending sound waves in the water in such a way that blind zones and zones with compression occur. While the compression effect occasionally allows for higher detection ranges, the blind or shadow zones prevent continuous detection.
  • thermocline can be circumvented by positioning two physically separate sonars above and below the thermocline, respectively.
  • a submarine deliberately places its towed sonar on one side of the thermocline, while the submarine itself, with its sonar attached to the fuselage, remains on the other side of the thermocline where it locates.
  • blind or shadow zones in convergence phenomena can also be avoided and / or exploited.
  • the disadvantage here is the high space and weight requirements on board the towboat.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • a sound transducer arrangement for receiving and / or transmitting water sound signals, wherein the acoustic transducer assembly comprises a first antenna with a plurality of sound transducers and a first trailing cable and wherein the transducer assembly is pulled by a towed ship in the water, and the first antenna and / or the first tow cable a coupling element or more
  • thermocline The fact that two antennas can be connected via coupling elements and separated again, they are used separately above and below a thermocline and provide better coverage of the water column in the speed of sound profile. Thus, a localization can be carried out especially in the case of a pronounced thermocline and / or convergence zone.
  • the spacing of the antennas relative to one another can be set via the number and / or the positions of the decoupled (opened) coupling elements and / or via the pulling speed of the towboat.
  • Coupling elements is a variation of the relative running depths of the antennas allows each other. Opening the coupling elements increases the distance between the antennas in the water column.
  • An essential idea of the invention is based on the fact that on board a towed vessel, a first antenna is connected to a tow cable via coupling elements with a second antenna with a second tow cable and a part of the coupling elements is opened in the water, so that the two antennas are spatially separated and are positioned at different running depths when towing.
  • the connected antennas and trailing cables are handled together on board and require less space.
  • a "sound transducer arrangement” is in particular an arrangement of several sound transducers for receiving and / or transmitting water sound signals
  • Sound transducer arrangement may in particular be a towed antenna and / or a towed sonar.
  • a towed antenna and / or a towed sonar may in particular be a towed antenna and / or a towed sonar.
  • an antenna or multiple antennas includes the
  • Sound transducer arrangement in particular also a tow cable or several tow cables.
  • Water sound signals are understood in particular sound signals that are emitted and / or received in the water.
  • An "antenna” is in particular a technical device for transmitting and / or receiving sound waves, an antenna being, in particular, a liquid and / or gel-filled tubular casing in which a plurality of spaced electro-acoustic transducers is strung.
  • the antenna has passive sound transducers, such as hydrophones, which receive water sound signals.
  • the antenna has, in particular, an attenuation module or several attenuation modules.
  • An antenna is, in particular, a towed antenna For extending the antenna at the end floating freely in the water, an end piece can be arranged there, in particular.
  • a "sound transducer” is in particular a device for transmitting and / or receiving acoustic underwater sound signals, such as those used in active and / or passive sonars
  • the sound transducer receives underwater sound signals and converts these into an electrical signal for further processing (receiver) and / or converts an electrical signal into an acoustic signal, the latter being transmitted (transmitter)
  • hydrophones are used underwater as sound transducers to record underwater sound, in which a hydrophone converts the water sound into an electrical variable corresponding to the sound pressure
  • Use under water is used in particular a frequency range between about 10Hz and 1MHz.
  • a "towing cable” (also referred to as a cable or towing cable) is in particular a cable which initiates a mechanical process by train, in particular the tow cable transmits the traction of the towed vessel to a towed aerial so that it is towed in the water
  • the towing cable also has one or more lines for data exchange and / or for energy transmission.
  • a "coupling element” (also called connecting element or coupling element) is in particular an element for the detachable, reversible connection of two antennas and / or two trailing cables and / or one antenna and one trailing cable
  • a coupling element may, for example, be an envelope which is displaceably arranged on both antennas,
  • the coupling element may comprise an electromagnet, so that the connection can take place with a second antenna or the coupling element can be arranged dividedly on both antennas for example, arranged on both antennas components of the electromagnetic
  • the coupling element may be arranged as an elongate element along the antenna and / or the towing cable or a plurality of coupling elements may be arranged at a predetermined distance along the length of the antenna and / or the towing cable at different positions.
  • the coupling elements may in particular be equally spaced along the antenna and / or tow cable or have different distances.
  • the coupling elements of two antennas to be connected and / or trailing cables are each arranged opposite one another on the same length, so that the antennas and / or trailing cables connect flush and no loops are formed by unconnected lengths.
  • the coupling elements can assume different shapes.
  • a coupling element can be arranged as a uniform ring around a towed antenna and / or a trailing cable and / or the coupling element itself has an irregular shape.
  • the coupling element may be flattened at the direct connection point and / or the coupling element may have on the opposite side of the connection point more material and / or more density and / or a different shape and / or a different orientation of the magnetic field, so that this side of the antenna and / or tow cable is pulled down.
  • the orientation of the antenna and / or tow cable in the water can also be influenced by the shape of the coupling element.
  • reversibly connectable is meant, in particular, that the connection of the antennas and / or the trailing cable via a coupling element or a plurality of coupling elements is reversible, so that the connection can be released again, in particular the coupling elements can be repeatedly connected and disconnected.
  • Sound transducer assembly has the coupling element or the coupling elements a switching element, in particular an electromechanical switch, on.
  • the coupling element or the coupling elements can be selectively opened or closed, so that the antennas and / or the tow cables connect or disconnect.
  • the switching element can be controlled and switched by a controller.
  • some of several coupling elements can be selectively opened and / or closed.
  • a "switching element” is in particular a component which produces or separates an electrically conductive connection (switching contact) by means of two electrically conductive materials or a semiconductor component, whereby in particular the switching element causes a coupling element to open or close, so that two antennas and / or two trailing cables and / or an antenna and a trailing cable are disconnected and / or connected
  • the switching element can be controlled by a controller, in particular by a control unit of a sonar and / or the towboat.
  • the transducer assembly In order to use two antennas in the water at different running depths, the transducer assembly to a second antenna and / or a second trailing cable, so in the case of connection when opening the coupling element or more of the coupling elements, the first antenna and the second antenna in the water spaced are.
  • the coupling elements are attached to the antennas and trailing cables in such a way that the thicker and shorter triplet or quadlet antenna is positioned centrally above the thin line array.
  • Sound transducer assembly the sound transducer assembly on a third antenna and / or a third trailing cable and / or a fourth antenna and / or a fourth trailing cable and / or a fifth antenna and / or a fifth trailing cable and / or other antennas and / or further trailing cable.
  • both an optimal "illumination" of the water column can be achieved while avoiding blind and shadow zones as well as an improvement in the maximum horizontal detection range can also be achieved by using multiple antennas of different types and / or with different frequency ranges
  • the antennas and / or the trailing cables have different lengths and / or different diameters. By different lengths, a shorter antenna can be used with a shorter trailing cable at a lower depth and connected to a longer antenna and / or its associated longer trailing cable.
  • both antennas of different lengths and antennas with different transducers can be used so that the antennas can cover different frequency ranges.
  • the trailing cables In order for the antennas to be positioned at different depths from an averaged water surface when the coupling element is open or several opened coupling elements, the trailing cables have different masses and / or different densities.
  • the spacing of the antennas and their positioning in the water column can be set directly via the mass and / or the density of the tow cables. Consequently, a lighter cable is used for an antenna which is to be aligned in a shallower water depth than for the further supply to the second antenna in a larger water depth. This also ensures that separate the different antennas when opening the coupling elements. If a coupling element, which connects a heavy towing cable with a light trailing cable, opens while the towboat is in motion, the water resistance on the light trailing cable and the associated antenna acts as an opening moment.
  • the coupling elements have different shapes, in particular asymmetrical shapes.
  • each asymmetrical coupling element and / or the mechanical influences of the asymmetric shape and / or the orientation of a magnetic field in magnetic coupling elements and / or the distance of the coupling elements is used to each other.
  • the coupling elements at the opposite sides of the connection points in the first antenna each more mass and the second antenna less mass, so that these pages are always aligned due to the masses in the first antenna down and the second antenna upwards.
  • the connection and release of the coupling elements can be improved by an asymmetrical shape.
  • this asymmetry may compensate for different diameters of the trailing cables.
  • Towing and / or unwindable form the antennas and the trailing cable with a closed coupling element or closed coupling elements a connected tow line.
  • a "winch” is in particular a device with which from a towed vessel a towed antenna and / or several towed antennas and / or a towing cable and / or several towed cables and / or a connected towed strand is discharged into the water and / or from the
  • a winch has a rotatable winch drum for winding and / or unwinding a connected towline and / or an antenna and / or a tow cable.
  • a "winch drum” (also called a reel spool or a cable reel) is in particular a reel or reel on which or which material, in particular a round cross section, is rolled up and / or unrolled, in particular the reel or reel has the two outer sides
  • a winch drum in particular a connected tow line, an antenna, a towed sonar and / or a tow cable is opened and / or unrolled.
  • the object is achieved by a towing sonar for receiving and / or transmitting water sound signals, wherein the towed sonar comprises a previously described sound transducer arrangement.
  • a high-quality location of water sound sources is also possible with a thermocline and / or convergence zone.
  • a "towed sonar" is in particular a device for locating objects in space and under water by means of emitted and / or received sound pulses, in particular a towed sonar is used for seismic surveying of the seabed and / or for locating objects and vessels under water.
  • a towed sonar may be an active sonar, which itself emits sound signals and receives its reflected signals, or a passive sonar, which has only one receiving part
  • a towed sonar can also Be part of a bistatic sonar, where the transmitter is on a different platform or in an antenna other than the receiver.
  • the towed sonar is associated with a plurality of antennas and / or trailing cables, which can be connected via coupling elements.
  • the object is achieved by a winch for a towed ship, wherein by means of the winch a previously described transducer arrangement and / or a previously described towed sonar can be wound up and / or unwound.
  • a guide device is associated with the winch, so that when deploying the antennas and / or the respectively associated towing cables are brought into mutual proximity to one another at a spatial distance and / or during retrieval.
  • connecting and / or decoupling of the coupling elements of the antennas and / or trailing cables is supported by a guide device.
  • the guidance of the antennas and trailing cable is important to each other in electromagnetic coupling elements, so that they can attract each other.
  • a "guiding device” is in particular a device which brings antennas and / or trailing cables closer to each other in a spatial proximity and / or in a spatial distance, whereby the guiding device can be positioned directly on the winch or freely positionable on and / or on the ship For example, the guide device outside on the ship's side wall.
  • a guide device is in particular a guide funnel, guide rails and / or sheets.
  • the object is achieved by a tug boat, wherein the tug boat has a previously described transducer arrangement and / or a previously described towed sonar and / or a previously described winch.
  • a tugboat for high-quality location can be provided, which may have different types of transducer arrangements and / or a towed sonar for different running depths.
  • the tug boat has a higher space and / or weight reserve.
  • the object is achieved by a method for deploying and / or retrieving a sound transducer arrangement and / or a towed sonar and for receiving and / or transmitting water sound signals by means of a previously described sound transducer arrangement and / or a previously described towed sonar and / or a previously described winch and / or a towed ship described above, comprising the following steps:
  • Figure 1 is a highly schematic representation of a
  • Figure 2 is a highly schematic sectional view of a winch with a guide funnel.
  • a tugboat 101 travels on the sea and has a towed sonar 102 on.
  • the towed sonar 102 has a first antenna 103 with a first tow cable 104 and a second antenna 106 with a second tow cable 107.
  • the first antenna 103 has seven different receiving modules 105 and the second antenna 106 has ten receiving modules 108.
  • the first antenna 103 and the second antenna 106 are designed to be neutral in terms of buoyancy, while the first trailing cable 104 is lighter than the second trailing cable 107.
  • the first antenna 103 is oriented horizontally at a depth of 50m and the second antenna 106 at a depth of 250m.
  • the first antenna 103 is located above and the second antenna 106 is located below a thermocline 112. Due to the thermocline 112 is a
  • Sonic velocity profile 113 curved to the water surface 111 and the seabed.
  • the first antenna 103 and the first trailing cable 104 and the second trailing cable 107 have electromagnetic couplings 109.
  • the electromagnetic couplings 109 are opened at the first antenna 103, a part of the first trailing cable 104 and a part of the second trailing cable 107.
  • the other electromagnetic couplings 109 of the first trailing cable 104 and the second trailing cable 107 are closed and form a connected part of the first and second trailing cables 110.
  • the towing binar 102 is connected at the connected portion of the first and second tow cables 110 to a winch 114 of the towboat 101.
  • the winch 114 is arranged in a frame 221.
  • the winch 114 has a rotatable drum 222 with the axis of rotation 226. Laterally on the frame 221, a motor 227 is arranged. At the top of the frame 221, a guide slide 224 and a guide funnel 223 are arranged.
  • the electromagnetic couplings 109 are switched. As a result, the electromagnetic couplings 109 and due to the different densities of the first trailing cable 104 and the second trailing cable 107 and the pulling speed of the towed ship 101, which tows the first antenna 103 and the second antenna 106 on the connected part of the first and second trailing cables 110, The first antenna 103 and the second antenna 106 align horizontally in the different water depths of 50m and 250m from the mean water surface 111. Thereby For example, the first antenna 103 is above and the second antenna 106 is below the thermocline 112.
  • Both antennas 103 and 106 receive water sound signals by means of their receiving modules 105 and 108.
  • the first antenna 103 covers the area above the thermocline 112 and the second antenna 106 covers the area below the thermocline 112.
  • the water sound signals are evaluated on board the tug boat 101 and used for the location of an unknown underwater vehicle.
  • the towed sonar 102 is caught by the winch 114 by first winding the connected portion of the first and second tow cables 110 driven by the motor 227 due to the rotational motion of the drum 222.
  • the electromagnetic couplings 109 are switched and these close to Connecting the decoupled parts of the first trailing cable 104 and the second trailing cable 107.
  • the shorter antenna 103 is also in the region of the guide funnel 223 with the remaining decoupled part of the second trailing cable 107 and subsequently with a part of the second antenna 106 by closing the electromagnetic couplings 109th connected.
  • a single connected tow strand 225 forms, which is wound on the drum 222 of the winch 214.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schallwandleranordnung zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen, wobei die Schallwandleranordnung eine erste Antenne mit mehreren Schallwandlern und ein erstes Schleppkabel aufweist und wobei die Schallwandleranordnung von einem Schleppschiff im Wasser ziehbar ist, und die erste Antenne und/oder das erste Schleppkabel ein Kopplungselement oder mehrere Kopplungselemente aufweist oder aufweisen, sodass die erste Antenne und/oder das erste Schleppkabel mit einer zweiten Antenne und/oder einem zweiten Schleppkabel reversible verbindbar ist oder sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schleppsonar, eine Winde für ein Schleppschiff, ein Schleppschiff und ein Verfahren zum Ausbringen und/oder Einholen einer Schallwandleranordnung und/oder eines Schleppsonars und zum Empfangen und/oder Senden von WasserschallSignalen.

Description

Schallwandleranordnung, Schleppsonar, Winde, Schleppschiff und Verfahren zum Ausbringen und Einholen
[01] Die Erfindung betrifft eine Schallwandleranordnung zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen, wobei die Schallwandleranordnung eine erste Antenne mit mehreren Schallwandlern und ein erstes Schleppkabel aufweist und wobei die Schallwandleranordnung an einem Schleppschiff im Wasser ziehbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Schleppsonar zum Empfangen und/oder Senden von
Wasserschallsignalen, eine Winde für ein Schleppschiff, ein Schleppschiff und ein Verfahren zum Ausbringen und/oder Einholen einer Schallwandleranordnung und/oder eines Schleppsonars und zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen mittels einer Schallwandleranordnung.
[02] Herkömmliche Schleppsonare weisen üblicherweise eine auftriebsneutrale Empfangsantenne mit Hydrofonen auf, deren Lauftiefe (Schlepptiefe) durch die Länge und/oder die Dichte des ausgebrachten Schleppkabels und die Fahrtgeschwindigkeit des Schleppschiffes eingestellt wird. Hierbei ist die Lauftiefe immer ein Kompromiss zwischen der Abdeckung der Wassersäule und der maximalen horizontalen Ortungsreichweite.
[03] Allgemein hängt die Ortungsleistung vom Schallgeschwindigkeitsverlaufprofil über die Wassertiefe ab. Eine Störung der Ortung kann dadurch auftreten, dass Schallanomalien an einer sogenannten Thermokline und/oder Konvergenzzone (Übergang von Wasserschichten mit unterschiedlicher Temperatur, Druck etc.) entstehen. Eine Thermokline wirkt aufgrund der lokal hohen Brechung der Schallwellen wie eine spiegelnde horizontale Trennwand für die Sonarortung, wobei der Wasserschall zu einer Serie von Kurven abgelenkt wird, welche sich bis zur Wasseroberfläche und zum Meeresgrund krümmen. Mit Ausnahme von sehr engen Winkeln können Sonare lediglich auf der Seite der Thermokline orten, auf welcher diese sich selbst befinden. Konvergenzzonen entstehen insbesondere dadurch, dass Schallstrahlen im Wasser derart gebogen werden, dass Blindzonen und Zonen mit Verdichtung entstehen. Während der Verdichtungseffekt vereinzelt höhere Ortungsreichweiten ermöglicht, verhindern die Blind- oder Schattenzonen eine durchgehende Ortung.
[04] Herkömmlicherweise kann das Problem der Thermokline dadurch umgangen werden, dass zwei physisch getrennte Sonare jeweils oberhalb und unterhalb der Thermokline positioniert werden. In einer üblichen Vorgehensweise platziert beispielsweise ein U-Boot gezielt sein Schleppsonar auf der einen Seite der Thermokline, während das U-Boot selbst mit seinen am Rumpf befestigten Sonaren auf der anderen Seite der Thermokline verbleibt und dort ortet. Somit können Blind- oder Schattenzonen bei Konvergenzphänomenen auch vermieden und/oder ausgenutzt werden.
[05] Jedoch weist ein Überwasserschiff mit seinen fest am Rumpf montierten Sonaranlagen einen höheren Eigenstörpegel auf und ist somit in der Ortungsleistung beschränkt. Aus diesem Grund ist die oben beschriebene Vorgehensweise für Überwasserschiffe nur bedingt geeignet. Auch können diese, anders als U-Boote, die Position der am Rumpf montierten Sonare in der Wassersäule nicht frei wählen.
[06] Überwasserschiffe können dieses Problem durch zwei getrennte Schleppsonaranlagen mit jeweils eigener Winde lösen, wobei dann die jeweiligen Schallwandler oberhalb und unterhalb der Thermokline platziert werden.
[07] Nachteilig sind dabei der hohe Platz- und Gewichtsbedarf an Bord des Schleppschiffes. Zudem besteht die Gefahr, dass sich die vielen, verschiedenen Schleppkabel verschlingen und/oder verdrillen, und folglich ein erhöhtes Risiko von Schleppverlust. Zudem liegt ein hoher Bedienungs- und Sorgfaltsaufwand bei Verwendung von mehreren einzelnen Schleppsonaren vor.
[08] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .
[09] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Schallwandleranordnung zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen, wobei die Schallwandleranordnung eine erste Antenne mit mehreren Schallwandlern und ein erstes Schleppkabel aufweist und wobei die Schallwandleranordnung von einem Schleppschiff im Wasser ziehbar ist, und die erste Antenne und/oder das erste Schleppkabel ein Kopplungselement oder mehrere
Kopplungselemente aufweist oder aufweisen, sodass die erste Antenne und/oder das erste Schleppkabel mit einer zweiten Antenne und/oder einem zweiten Schleppkabel reversibel verbindbar ist oder sind.
[10] Dadurch, dass zwei Antennen über Kopplungselemente verbunden und wieder getrennt werden können, sind diese oberhalb und unterhalb einer Thermokline getrennt einsetzbar und bieten eine bessere Abdeckung der Wassersäule im Schallgeschwindigkeitsverlaufsprofil. Somit kann eine Ortung insbesondere auch bei stark ausgeprägter Thermokline und/oder Konvergenzzone erfolgen.
[11] Folglich können die Abdeckung der Wassersäule und die maximale Ortungsreichweite gleichzeitig optimiert werden.
[12] Des Weiteren kann über die Anzahl und/oder die Positionen der entkoppelten (geöffneten) Kopplungselemente und/oder über die Zuggeschwindigkeit des Schleppschiffes die Beabstandung der Antennen zueinander eingestellt werden.
[13] Somit ist sowohl eine Optimierung als auch eine Variation der relativen Lauftiefen der Antennen während des Schleppens möglich. Durch ein gezieltes Öffnen einzelner
Kopplungselemente wird eine Variation der relativen Lauftiefen der Antennen zueinander ermöglicht. Durch das Öffnen von Kopplungselementen wird der Abstand der Antennen in der Wassersäule zueinander erhöht.
[14] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass an Bord eines Schleppschiffes eine erste Antenne mit einem Schleppkabel über Kopplungselemente mit einer zweiten Antenne mit einem zweiten Schleppkabel verbunden ist und im Wasser ein Teil der Kopplungselemente geöffnet wird, sodass die beiden Antennen sich räumlich trennen und beim Schleppen in unterschiedlichen Lauftiefen positioniert sind.
[15] Dadurch werden die verbundenen Antennen und Schleppkabel an Bord gemeinsam gehandhabt und benötigen weniger Platz. Somit besteht auch keine Gefahr des Verschlingens der Antennen und Schleppkabel beim Ausbringen und/oder Einholen.
[16] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[17] Eine „Schallwandleranordnung" ist insbesondere eine Anordnung von mehreren Schallwandlern zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen. Bei einer
Schallwandleranordnung kann es sich insbesondere um eine Schleppantenne und/oder ein Schleppsonar handeln. Neben einer Antenne oder mehreren Antennen umfasst die
Schallwandleranordnung insbesondere auch ein Schleppkabel oder mehrere Schleppkabel.
[18] Unter „Wasserschallsignalen" werden insbesondere Schallsignale verstanden, welche im Wasser ausgesendet und/oder empfangen werden.
[19] Eine „Antenne" ist insbesondere eine technische Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Schallwellen. Eine Antenne ist insbesondere eine flüssigkeits- und/oder gelgefüllte Schlauchhülle, in der eine Vielzahl von beabstandeten elektroakustischen Schallwandlern aufgereiht ist. Die Antenne weist insbesondere passive Schallwandler wie beispielsweise Hydrofone auf, welche Wasserschallsignale empfangen. Zur akustischen Entkopplung zum Schleppkabel (auch Zugseil oder Zugkabel genannt) weist die Antenne insbesondere ein Dämpfungsmodul oder mehrere Dämpfungsmodule auf. Bei einer Antenne handelt es sich insbesondere um eine Schleppantenne Zur Streckung der Antenne am frei im Wasser schwimmenden Ende kann dort insbesondere ein Endstück angeordnet sein.
[20] Ein „Schallwandler" ist insbesondere ein Gerät zum Senden und/oder Empfangen von akustischen Unterwasserschallsignalen, wie dieses in aktiven und/oder passiven Sonaren eingesetzt wird. Der Schallwandler empfängt Unterwasserschallsignale und wandelt diese in ein elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung um (Empfänger) und/oder wandelt ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal um, wobei letzteres ausgesandt wird (Sender) . Beispielsweise werden als Schallwandler Hydrofone unter Wasser eingesetzt, um dort Unterwasserschallgeräusche aufzunehmen. Hierbei wandelt ein Hydrofon den Wasserschall in eine dem Schalldruck entsprechende elektrische Größe. Bei Einsatz unter Wasser wird insbesondere ein Frequenzbereich zwischen ca. 10Hz und 1MHz verwendet .
[21] Ein „Schleppkabel" (auch Zugkabel oder Zugseil genannt) ist insbesondere ein Kabel, welches durch Zug einen mechanischen Prozess in Gang setzt. Insbesondere überträgt das Zugkabel die Zugkraft des Schleppschiffs auf eine Schleppantenne, sodass diese im Wasser geschleppt wird. Um die Zugkraft möglichst verzögerungs- und verlustfrei zu übertragen, ist das Schleppkabel insbesondere dehnungsarm, beispielsweise als massiver Draht, ausgeführt. Insbesondere weist das Schleppkabel auch eine oder mehrere Leitungen zum Datenaustausch und/oder zur Energieübertragung auf. [22] Ein „Kopplungselement" (auch Verbindungselement oder Kopplungselement genannt) ist insbesondere ein Element zum lösbaren, reversiblen Verbinden von zwei Antennen und/oder zwei Schleppkabeln und/oder einer Antenne und einem Schleppkabel. Insbesondere kann das Kopplungselement an einer Antenne angeordnet sein und sich mit einer zweiten Antenne verbinden oder das Kopplungselement kann geteilt an beiden Antennen angeordnet sein. Bei einem Kopplungselement kann es sich beispielsweise um eine Hülle handeln, welche auf beiden Antennen verschiebbar angeordnet ist. Insbesondere kann das Kopplungselement einen Elektromagneten aufweisen, sodass für das Verbinden sich die beispielsweise auf beiden Antennen angeordneten Bestandteile des elektromagnetischen
Kopplungselementes anziehen und zum Trennen der Antennen sich die beiden Bestandteile des Elektromagneten an den beiden Antennen abstoßen. Dazu sind beispielsweise stromdurchflossene Spulen an den einander zugeordneten Kopplungselementen beider Antennen angeordnet. Das Kopplungselement kann insbesondere als ein längliches Element entlang der Antenne und/oder des Schleppkabels angeordnet sein oder mehrere Kopplungselemente können in einem vorgegebenen Abstand entlang der Länge der Antenne und/oder des Schleppkabels an unterschiedlichen Positionen angeordnet sein. Die Kopplungselemente können insbesondere entlang der Antenne und/oder des Schleppkabels gleich beabstandet sein oder unterschiedliche Abstände aufweisen. Insbesondere sind die Kopplungselemente von zwei zu verbindenden Antennen und/oder Schleppkabeln jeweils gegenüberliegend auf der gleichen Länge angeordnet, sodass sich die Antennen und/oder Schleppkabel bündig verbinden und keine Schlaufen durch nicht verbundene Längen entstehen. Die Kopplungselemente können insbesondere unterschiedliche Formen annehmen. Insbesondere kann ein Kopplungselement als gleichmäßiger Ring um eine Schleppantenne und/oder ein Schleppkabel angeordnet sein und/oder das Kopplungselement selbst weist eine unregelmäßige Form auf. Beispielsweise kann das Kopplungselement an der direkten Verbindungsstelle abgeflacht sein und/oder das Kopplungselement kann auf der gegenüberliegenden Seite der Verbindungsstelle mehr Material und/oder mehr Dichte und/oder eine andere Form und/oder eine andere Ausrichtung des Magnetfeldes aufweisen, sodass diese Seite der Antenne und/oder des Schleppkabels nach unten gezogen wird. Durch die Form des Kopplungselementes kann insbesondere auch die Ausrichtung der Antenne und/oder des Schleppkabels im Wasser beeinflusst werden. Durch ein Öffnen von Kopplungselementen wird insbesondere der Abstand zweier Antennen in der Wassersäule zueinander erhöht. Zum Schließen der Kopplungselemente wird insbesondere das Schleppsonar soweit eingeholt, dass sich der Abstand der beiden Antennen verringert, sodass die Kopplungselemente wieder geschlossen werden können.
[23] Unter „reversibel verbindbar" wird insbesondere verstanden, dass die Verbindung der Antennen und/oder der Schleppkabel über ein Kopplungselement oder mehrere Kopplungselemente umkehrbar ist, sodass die Verbindung wieder gelöst werden kann. Insbesondere können die Kopplungselemente wiederholt verbunden und gelöst werden.
[24] In einer weiteren Aus führungs form der
Schallwandleranordnung weist das Kopplungselement oder weisen die Kopplungselemente ein Schaltelement, insbesondere einen elektromechanischen Schalter, auf.
[25] Dadurch kann das Kopplungselement oder können die Kopplungselemente gezielt geöffnet oder geschlossen werden, sodass die Antennen und/oder die Schleppkabel sich verbinden oder lösen. Zudem kann das Schaltelement von einer Steuerung angesteuert und geschaltet werden. Somit können gezielt einige von mehreren Kopplungselementen geöffnet und/oder geschlossen werden . [26] Folglich ist es möglich, nach Ausbringen der verbundenen Antennen und Schleppkabel ins Wasser, durch Betätigung des Schaltelements oder der Schaltelemente gezielt ein Kopplungselement oder mehrere Kopplungselemente zu öffnen. Durch das gezielte Öffnen des Kopplungselementes und/oder der Kopplungselemente kann die Beabstandung der Antennen zueinander im Wasser eingestellt werden. Folglich kann in Verbindung mit der Zuggeschwindigkeit des Schleppschiffes die Lauftiefe und Ausrichtung der Antennen zueinander eingestellt werden .
[27] Ein „Schaltelement" ist insbesondere ein Bauteil, welches mittels zweier elektrisch leitender Materialien oder eines Halbleiterbauelements eine elektrisch leitende Verbindung herstellt oder trennt (Schaltkontakt) . Dadurch bewirkt insbesondere das Schaltelement, dass ein Kopplungselement sich öffnet oder schließt, sodass zwei Antennen und/oder zwei Schleppkabel und/oder eine Antenne und ein Schleppkabel getrennt und/oder verbunden werden. Insbesondere kann das Schaltelement von einer Steuerung angesteuert werden, insbesondere durch eine Steuerungseinheit eines Sonars und/oder des Schleppschiffes.
[28] Um zwei Antennen im Wasser in unterschiedlichen Lauftiefen einsetzen zu können, weist die Schallwandleranordnung eine zweite Antenne und/oder ein zweites Schleppkabel auf, sodass im Verbindungsfall beim Öffnen des Kopplungselementes oder mehrerer der Kopplungselemente die erste Antenne und die zweite Antenne im Wasser beabstandbar sind.
[29] Dadurch können zwei Antennen gezielt in unterschiedlichen Wassertiefen positioniert und horizontal ausgerichtet werden. Bevorzugt kann eine Antenne oberhalb und die zweite Antenne unterhalb einer Thermokline positioniert werden, sodass eine störungsfreie Ortung möglich ist. [30] Es ist besonders vorteilhaft, dass in einer Ausführungsvariante durch die direkte Anordnung von zwei Antennen mit verschiedener Architektur, einer dünnen langen Antenne (Thin Line Array) und einer dickeren sogenannten Triplet- oder Quadletantenne, relativ nah in der Wassersäule übereinander einerseits eine räumliche Ortung mit größerer Reichweite und andererseits eine rechts-links-Unterscheidung der Detektion möglich sind.
[31] Somit ist eine höhere Reichweite und/oder bessere Auflösung mit zwei niederfrequenten Antennen verschiedener Bauart erzielbar. Die Kopplungselemente werden dabei derart an den Antennen und Schleppkabeln angebracht, dass die dickere und kürzere Triplet- oder Quadletantenne mittig über dem Thin Line Array positioniert wird.
[32] In einer weiteren Aus führungs form der
Schallwandleranordnung weist die Schallwandleranordnung eine dritte Antenne und/oder ein drittes Schleppkabel und/oder eine vierte Antenne und/oder ein viertes Schleppkabel und/oder eine fünfte Antenne und/oder ein fünftes Schleppkabel und/oder weitere Antennen und/oder weitere Schleppkabel auf.
[33] Somit kann sowohl eine optimale „Ausleuchtung" der Wassersäule unter Vermeidung von Blind- und Schattenzonen als auch eine Verbesserung der maximalen horizontale Ortungsreichweite erreicht werden. Zudem kann durch den Einsatz mehrerer Antennen unterschiedlicher Bauart und/oder mit unterschiedlichen Frequenzbereichen auch die
Ortungsqualität und -auflösung weiter verbessert werden. Ebenso kann der Bedienungs- und Überwachungsaufwand beim Einholen und Ausbringen mehrerer verbundener Antennen weiter reduziert werden.
[34] Um unterschiedliche Ortungsaufgaben durchführen zu können, weisen die Antennen und/oder die Schleppkabel unterschiedliche Längen und/oder unterschiedliche Durchmesser auf. [35] Durch unterschiedliche Längen kann eine kürzere Antenne mit einem kürzeren Schleppkabel in einer geringeren Tiefe eingesetzt und mit einer längeren Antenne und/oder deren zugehörigen längeren Schleppkabel verbunden werden.
[36] Dadurch können sowohl unterschiedlich lange Antennen als auch Antennen mit unterschiedlichen Schallwandlern eingesetzt werden, sodass die Antennen unterschiedliche Frequenzbereiche abdecken können.
[37] Damit bei geöffnetem Kopplungselement oder mehreren geöffneten Kopplungselementen die Antennen in verschiedenen Tiefen von einer gemittelten Wasseroberfläche positionierbar sind, weisen die Schleppkabel unterschiedliche Massen und/oder unterschiedliche Dichten auf.
[38] Dadurch kann bei auftriebsneutralen Antennen direkt über die Masse und/oder die Dichte der Schleppkabel die Beabstandung der Antennen und deren Positionierung in der Wassersäule eingestellt werden. Folglich wird für eine Antenne, welche in einer geringeren Wassertiefe ausgerichtet werden soll, ein leichteres Kabel verwendet als für die weitere Zuführung zur zweiten Antenne in einer größeren Wassertiefe. So wird auch gewährleistet, dass sich die verschiedenen Antennen beim Öffnen der Kopplungselemente trennen. Wird ein Kopplungselement, welches ein schweres Schleppkabel mit einem leichten Schleppkabel verbindet, unter Fahrt des Schleppschiffs geöffnet, wirkt der Wasserwiderstand auf dem leichten Schleppkabel und der damit verbundenen Antenne als öffnendes Moment.
[39] In einer weiteren Aus führungs form der Schallwandleranordnung weisen die Kopplungselemente unterschiedliche Formen, insbesondere asymmetrische Formen, auf.
[40] Dadurch kann ein Verdrillen der Antennen und Schleppkabel vermieden werden, insbesondere indem gezielt die lokale Masseverteilung jedes asymmetrischen Kopplungselementes und/oder die mechanischen Einflüsse der asymmetrischen Form und/oder die Ausrichtung eines Magnetfeldes bei magnetischen Kopplungselementen und/oder der Abstand der Kopplungselemente zueinander eingesetzt wird. Dazu weisen beispielsweise die Kopplungselemente an den den Verbindungsstellen gegenüberliegenden Seiten bei der ersten Antenne jeweils mehr Masse und bei der zweiten Antenne weniger Masse auf, sodass diese Seiten aufgrund der Massen bei der ersten Antenne stets nach unten und bei der zweiten Antenne nach oben ausgerichtet sind. Zudem kann durch eine asymmetrische Form das Verbinden und Lösen der Kopplungselemente verbessert werden. Zudem kann diese Asymmetrie gegebenenfalls unterschiedliche Durchmesser der Schleppkabel ausgleichen.
[41] Damit der verbundene Schleppstrang auf einer Winde, insbesondere einer einzigen Windentrommel, eines
Schleppschiffs auf- und/oder abwickelbar ist, bilden die Antennen und die Schleppkabel bei geschlossenem Kopplungselement oder geschlossenen Kopplungselementen einen verbundenen Schleppstrang aus.
[42] Dadurch kann Platz und Gewicht an Bord des Schleppschiffes eingespart und der Bedienaufwand reduziert werden. Zudem können die einzelnen Schleppkabel dünner ausgeführt werden, da das Schleppen an dem verbundenen Teil aller Schleppkabel erfolgt .
[43] Eine „Winde" ist insbesondere eine Vorrichtung, mit welcher von einem Schleppschiff aus eine Schleppantenne und/oder mehrere Schleppantennen und/oder ein Schleppkabel und/oder mehrere Schleppkabel und/oder ein verbundener Schleppstrang in das Wasser ausgebracht und/oder aus dem Wasser eingeholt wird. Insbesondere weist eine Winde eine drehbare Windentrommel zum Auf- und/oder Abwickeln eines verbundenen Schleppstrangs und/oder einer Antenne und/oder eines Schleppkabels auf.
[44] Eine „Windentrommel" (auch Scheibenspule oder Kabeltrommel genannt) ist insbesondere eine Spule oder Rolle, auf welche oder welcher Material mit insbesondere rundem Querschnitt auf- und/oder abgerollt wird. Insbesondere weist die Spule oder die Rolle an den beiden äußeren Seiten Flanken auf, welche eine Ausbreitung des aufgerollten Materials begrenzen. Auf einer Windentrommel wird insbesondere ein verbundener Schleppstrang, eine Antenne, ein Schleppsonar und/oder ein Schleppkabel auf- und/oder abgerollt.
[45] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Schleppsonar zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen, wobei das Schleppsonar eine zuvor beschriebene Schallwandleranordnung aufweist.
[46] Dadurch kann ein platz- und gewichtssparendes, bedienungsfreundliches Schleppsonar mit zwei oder mehreren Antennen bereitgestellt werden, welche in verschiedenen Wassertiefen geschleppt werden können. Somit ist eine qualitativ hochwertige Ortung von Wasserschallquellen auch bei einer Thermokline und/oder Konvergenzzone möglich.
[47] Ein „Schleppsonar" ist insbesondere eine Vorrichtung zur Ortung von Gegenständen im Raum und unter Wasser mittels ausgesandter und/oder empfangener Schallimpulse. Insbesondere wird ein Schleppsonar zur seismischen Vermessung des Meeresgrundes und/oder zur Ortung von Gegenständen und Wasserfahrzeugen unter Wasser eingesetzt. Hierzu wird das Schleppsonar insbesondere von einem Schleppfahrzeug getaucht durch das Wasser an einem Schleppkabel gezogen. Bei einem Schleppsonar kann es sich um ein aktives Sonar handeln, welches selbst Schallsignale aussendet und dessen reflektierte Signale empfängt, oder um ein passives Sonar, welches nur ein Empfangsteil aufweist. Ein Schleppsonar kann insbesondere auch Teil eines bistatischen Sonars sein, bei dem sich der Sender auf einer anderen Plattform oder in einer anderen Antenne als der Empfänger befindet. Insbesondere sind dem Schleppsonar mehrere Antennen und/oder Schleppkabel zugeordnet, welche über Kopplungselemente verbindbar sind.
[48] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Winde für ein Schleppschiff, wobei mittels der Winde eine zuvor beschriebene Schallwandleranordnung und/oder ein zuvor beschriebenes Schleppsonar auf- und/oder abwickelbar ist oder sind .
[49] Dadurch wird eine platzsparende Winde zum Auf- und/ oder Abwickeln von zu einem Schleppstrang verbundenen Antennen und Schleppkabel bereitgestellt. Somit werden der Bedienaufwand und die Sorgfaltspflicht während des Ausbringens und Einholens reduziert.
[50] In einer weiteren Aus führungs form der Winde ist der Winde eine Führungseinrichtung zugeordnet, sodass beim Ausbringen die Antennen und/oder die jeweils zugehörigen Schleppkabel zueinander in einem räumlichen Abstand und/oder beim Einholen in eine räumliche Nähe gebracht werden.
[51] Somit wird durch eine Führungseinrichtung das Verbinden und/oder Entkoppeln der Kopplungselemente der Antennen und/oder Schleppkabel unterstützt. Insbesondere ist die Führung der Antennen und Schleppkabel zueinander wichtig bei elektromagnetischen Kopplungselementen, sodass diese sich gegenseitig anziehen können.
[52] Eine „Führungseinrichtung" ist insbesondere eine Einrichtung, welche Antennen und/oder Schleppkabel zueinander in eine räumliche Nähe und/oder zueinander in einen räumlichen Abstand bringt. Dabei kann die Führungseinrichtung direkt an der Winde oder frei positionierbar auf und/oder am Schiff angeordnet sein. Beispielsweise kann die Führungseinrichtung außen an der Bordwand des Schiffes sein. Bei einer Führungseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Führungstrichter, Leitschienen und/oder -bleche.
[53] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Schleppschiff, wobei das Schleppschiff eine zuvor beschriebene Schallwandleranordnung und/oder ein zuvor beschriebenes Schleppsonar und/oder eine zuvor beschriebene Winde aufweist.
[54] Dadurch kann ein Schleppschiff zur qualitativ hochwertigen Ortung bereitgestellt werden, welches verschiedenartige Schallwandleranordnungen und/oder ein Schleppsonar für unterschiedliche Lauftiefen aufweisen kann. Zudem weist das Schleppschiff eine höhere Platz- und/oder Gewichtsreserve auf.
[55] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ausbringen und/oder Einholen einer Schallwandleranordnung und/oder eines Schleppsonars und zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen mittels einer zuvor beschriebenen Schallwandleranordnung und/oder eines zuvor beschriebenen Schleppsonars und/oder einer zuvor beschriebenen Winde und/oder einem zuvor beschriebenen Schleppschiff, mit folgenden Schritten:
- Ausbringen der Schallwandleranordnung und/oder des Schleppsonars in einem verbundenen Schleppstrang mittels der Winde des Schleppschiffes ins Wasser,
- Schalten des Kopplungselementes oder der Kopplungselemente, sodass das Kopplungselement sich öffnet oder die Kopplungselemente sich öffnen,
- Räumliches Beabstanden der ersten Antenne und/oder eines Teils des ersten Schleppkabels und der zweiten Antenne und/oder eines Teils des zweiten Schleppkabels aufgrund des geöffneten Kopplungselementes und/oder der geöffneten Kopplungselemente, Horizontales Ausrichten der ersten Antenne und der zweiten Antenne in unterschiedlichen Tiefen von einer gemittelten Wasseroberfläche beim Schleppen der Schallwandleranordnung und/oder des Schleppsonars an einem verbundenen Teil des ersten Schleppkabels und des zweiten Schleppkabels mittels des Schleppschiffes,
Senden und/oder Empfangen eines Wasserschallsignals und/oder mehrerer Wasserschallsignale mittels der ersten Antenne und/oder der zweiten Antenne, sodass das Wasserschallsignal oder die Wasserschallsignale frei von einer Störung, insbesondere durch eine Thermokline und/oder eine Konvergenzzone, für eine Ortung verwendbar ist oder sind,
Räumliches Annähern der ersten Antenne und/oder des entkoppelten Teils des ersten Schleppkabels und der zweiten Antenne und/oder des entkoppelten Teils des zweiten Schleppkabels beim Einholen der
Schallwandleranordnung und/oder des Schleppsonars mittels der Winde des Schleppschiffes,
Schalten des Kopplungselementes oder der
Kopplungselemente, sodass das Kopplungselement sich schließt oder die Kopplungselemente sich schließen,
Verbinden der ersten Antenne und/oder des entkoppelten Teils des ersten Schleppkabels und der zweiten Antenne und/oder des entkoppelten Teils des zweiten Schleppkabels zu einem Schleppstrang aufgrund des geschlossenen Kopplungselementes oder der geschlossenen
Kopplungselemente und
Aufwickeln des verbundenen Schleppstrangs auf eine Windentrommel der Winde des Schleppschiffes. [56] Dadurch kann ein sicheres Verfahren zum Ausbringen und Einholen einer Schallwandleranordnung und/oder eines Schleppsonars mit mehreren Antennen und ein genaues Verfahren zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen und zur Ortung auch bei Störungen durch beispielsweise eine Thermokline bereitgestellt werden.
[57] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine stark schematische Darstellung eines
Schleppschiffes mit einem Schleppsonar, und
Figur 2 eine stark schematische Schnittdarstellung einer Winde mit einem Führungstrichter.
[58] Ein Schleppschiff 101 fährt auf dem Meer und weist ein Schleppsonar 102 auf. Das Schleppsonar 102 weist eine erste Antenne 103 mit einem ersten Schleppkabel 104 und eine zweite Antenne 106 mit einem zweiten Schleppkabel 107 auf. Die erste Antenne 103 weist sieben verschiedene Empfangsmodule 105 und die zweite Antenne 106 weist zehn Empfangsmodule 108 auf. Die erste Antenne 103 und die zweite Antenne 106 sind auftriebsneutral ausgeführt, während das erste Schleppkabel 104 leichter als das zweite Schleppkabel 107 ist.
[59] Die erste Antenne 103 ist horizontal ausgerichtet in einer Tiefe von 50m und die zweite Antenne 106 in einer Tiefe von 250m. Die erste Antenne 103 befindet sich oberhalb und die zweite Antenne 106 befindet sich unterhalb einer Thermokline 112. Aufgrund der Thermokline 112 ist ein
Schallgeschwindigkeitsverlaufsprofil 113 zur Wasseroberfläche 111 als auch zum Meeresgrund hin gekrümmt.
[60] Die erste Antenne 103 und das erste Schleppkabel 104 sowie das zweite Schleppkabel 107 weisen elektromagnetische Kopplungen 109 auf. Die elektromagnetischen Kopplungen 109 sind an der ersten Antenne 103, einem Teil des ersten Schleppkabels 104 und einem Teil des zweiten Schleppkabels 107 geöffnet. Die anderen elektromagnetischen Kopplungen 109 des ersten Schleppkabels 104 und des zweiten Schleppkabels 107 sind geschlossen und bilden einen verbundenen Teil des ersten und des zweiten Schleppkabels 110 aus. Das Schleppsonar 102 ist an dem verbundenen Teil des ersten und des zweiten Schleppkabels 110 mit einer Winde 114 des Schleppschiffs 101 verbunden .
[61] Die Winde 114 ist in einem Rahmen 221 angeordnet. Die Winde 114 weist eine drehbare Trommel 222 mit der Drehachse 226 auf. Seitlich am Rahmen 221 ist ein Motor 227 angeordnet. Oben am Rahmen 221 sind ein Führungsschlitten 224 und ein Führungstrichter 223 angeordnet.
[62] Folgende Arbeitsvorgänge werden mit dem Schleppschiff 101 und dem Schleppsonar 102 realisiert:
[63] Als ein verbundener Schleppstrang 225 werden die erste Antenne 103, das erste Schleppkabel 104, die zweite Antenne 106 und das zweite Schleppkabel 107 bei geschlossenen elektromagnetischen Kopplungen 109 mittels der Winde 114 des Schleppschiffes 101 ins Wasser gebracht.
[64] Sobald der verbundene Schleppstrang 225 im Wasser ausgebracht ist, werden die elektromagnetischen Kopplungen 109 geschaltet. Dadurch öffnen sich die elektromagnetischen Kopplungen 109 und aufgrund der unterschiedlichen Dichten des ersten Schleppkabels 104 und des zweiten Schleppkabels 107 und der Zuggeschwindigkeit des Schleppschiffes 101, welches die erste Antenne 103 und die zweite Antenne 106 am verbundenen Teil des ersten und des zweiten Schleppkabels 110 schleppt, richten sich die erste Antenne 103 und die zweite Antenne 106 horizontal in den unterschiedlichen Wassertiefen von 50m und 250m von der gemittelten Wasseroberfläche 111 aus. Dadurch befindet sich die erste Antenne 103 oberhalb und die zweite Antenne 106 unterhalb der Thermokline 112.
[65] Beide Antennen 103 und 106 empfangen Wasserschallsignale mittels ihrer Empfangsmodule 105 und 108. Dabei deckt die erste Antenne 103 den Bereich oberhalb der Thermokline 112 und die zweite Antenne 106 den Bereich unterhalb der Thermokline 112 ab. Die Wasserschallsignale werden an Bord des Schleppschiffes 101 ausgewertet und für die Ortung eines unbekannten Unterwasserfahrzeuges verwendet.
[66] Nach Abschluss der Mission wird das Schleppsonar 102 mittels der Winde 114 eingeholt, indem zunächst der verbundene Teil des ersten und des zweiten Schleppkabels 110 aufgrund der Drehbewegung der Trommel 222 angetrieben vom Motor 227 aufgewickelt wird. Sobald die unteren, entkoppelten Teile des ersten Schleppkabels 104 und des zweiten Schleppkabels 107 mit den geöffneten elektromagnetischen Kopplungen 109 in den Bereich des Führungstrichters 223 der Winde 114 kommen und dadurch in räumliche Nähe gebracht werden, werden die elektromagnetischen Kopplungen 109 geschaltet und diese schließen sich zum Verbinden der entkoppelten Teile des ersten Schleppkabels 104 und des zweiten Schleppkabels 107. Anschließend wird die kürzere Antenne 103 ebenso im Bereich des Führungstrichters 223 mit dem verbliebenen entkoppelten Teil des zweiten Schleppkabels 107 und nachfolgend mit einem Teil der zweiten Antenne 106 durch Schließen der elektromagnetischen Kopplungen 109 verbunden. Dadurch bildet sich ein einziger verbundener Schleppstrang 225 aus, welcher auf der Trommel 222 der Winde 214 aufgewickelt wird. Bezugs zeichenliste
101 Schleppschiff
102 Schleppsonar
103 erste Antenne
104 erstes Schleppkabel
105 Empfangsmodule
106 zweite Antenne
107 zweites Schleppkabel
108 Empfangsmodule
109 elektromagnetische Kopplungen
110 verbundener Teil des ersten und des zweiten Schleppkabels
111 Wasseroberfläche
112 Thermokline
113 Schallgeschwindigkeitsverlaufsprofil
114 Winde
221 Rahmen
222 Trommel
223 Führungstrichter
224 Führungsschlitten
225 verbundener Schleppstrang
226 Drehachse
227 Motor

Claims

Patentansprüche :
1. Schallwandleranordnung zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen, wobei die Schallwandleranordnung eine erste Antenne (103) mit mehreren Schallwandlern
(105) und ein erstes Schleppkabel (104) aufweist und wobei die Schallwandleranordnung von einem Schleppschiff
(101) im Wasser ziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antenne und/oder das erste Schleppkabel ein Kopplungselement oder mehrere Kopplungselemente (109) aufweist oder aufweisen, sodass die erste Antenne und/oder das erste Schleppkabel mit einer zweiten Antenne
(106) und/oder einem zweiten Schleppkabel (107) reversible verbindbar ist oder sind.
2. Schallwandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement oder die Kopplungselemente ein Schaltelement, insbesondere einen elektromechanischer Schalter, aufweist oder aufweisen.
3. Schallwandleranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schallwandleranordnung eine zweite Antenne und/oder ein zweites Schleppkabel aufweist, sodass im Verbindungsfall beim Öffnen des Kopplungselementes oder mehrerer der Kopplungselemente die erste Antenne und die zweite Antenne im Wasser beabstandbar sind.
4. Schallwandleranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwandleranordnung eine dritte Antenne und/oder ein drittes Schleppkabel und/oder eine vierte Antenne und/oder ein viertes Schleppkabel und/oder eine fünfte Antenne und/oder ein fünftes Schleppkabel und/oder weitere Antennen und/oder weitere Schleppkabel aufweist. Schallwandleranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen und/oder die Schleppkabel unterschiedliche Längen und/oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
Schallwandleranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleppkabel unterschiedliche Massen und/oder unterschiedliche Dichten aufweisen, sodass bei geöffneten Kopplungselement oder mehreren geöffneten Kopplungselementen die Antennen in verschiedenen Tiefen von einer gemittelten
Wasseroberfläche (111) positionierbar sind.
Schallwandleranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Kopplungselemente unterschiedliche Formen, insbesondere asymmetrische Formen, aufweisen.
Schallwandleranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen und die Schleppkabel bei geschlossenem Kopplungselement oder geschlossenen Kopplungselementen einen verbundenen Schleppstrang (225) ausbilden, sodass der verbundene Schleppstrang auf einer Winde (114), insbesondere einer einzigen Windentrommel, eines Schleppschiffes auf- und/oder abwickelbar ist.
Schleppsonar (102) zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schleppsonar eine Schallwandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Winde für ein Schleppschiff, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Winde eine Schallwandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder ein Schleppsonar nach Anspruch 9 auf- und/oder abwickelbar ist oder sind.
11. Winde nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Winde eine Führungseinrichtung zugeordnet ist, sodass beim Ausbringen die Antennen und/oder die jeweils zugehörigen Schleppkabel zueinander in einem räumlichen Abstand und/oder beim Einholen in eine räumliche Nähe gebracht werden.
12. Schleppschiff, gekennzeichnet durch eine Schallwandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder ein Schleppsonar nach Anspruch 9 und/oder einer Winde nach Anspruch 10 oder 11.
13. Verfahren zum Ausbringen und/oder Einholen einer Schallwandleranordnung und/oder eines Schleppsonars und zum Empfangen und/oder Senden von Wasserschallsignalen mittels einer Schallwandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eines Schleppsonars nach Anspruch 9 und/oder einer Winde nach Anspruch 10 oder 11 und/oder einem Schleppschiff nach Anspruch 12, mit folgenden Schritten:
- Ausbringen der Schallwandleranordnung und/oder des Schleppsonars in einem verbundenen Schleppstrang mittels der Winde des Schleppschiffes ins Wasser,
- Schalten des Kopplungselementes oder der Kopplungselemente, sodass das Kopplungselement sich öffnet oder die Kopplungselemente sich öffnen,
- Räumliches Beabstanden der ersten Antenne und/oder eines Teiles des ersten Schleppkabels und der zweiten Antenne und/oder eines Teiles des zweiten Schleppkabels aufgrund des geöffneten Kopplungselementes oder der geöffneten Kopplungselemente,
- Horizontales Ausrichten der ersten Antenne und der zweiten Antenne in unterschiedlichen Tiefen von einer gemittelten Wasseroberfläche beim Schleppen der Schallwandleranordnung und/oder des Schleppsonars an einem verbundenen Teil des ersten Schleppkabels und des zweiten Schleppkabels mittels des Schleppschiffes,
- Senden und/oder Empfangen eines Wasserschallsignals und/oder mehrerer Wasserschallsignale mittels der ersten Antenne und/oder der zweiten Antenne, sodass das Wasserschallsignal oder die Wasserschallsignale frei von einer Störung, insbesondere durch eine Thermokline und/oder eine Konvergenzzone, für eine Ortung verwendbar ist oder sind,
- Räumliches Annähern der ersten Antenne und/oder des entkoppelten Teils des ersten Schleppkabels und der zweiten Antenne und/oder des entkoppelten Teils des zweiten Schleppkabels beim Einholen der Schallwandleranordnung und/oder des Schleppsonars mittels der Winde des Schleppschiffes,
- Schalten des Kopplungselementes oder der Kopplungselemente, sodass das Kopplungselement sich schließt oder die Kopplungselemente sich schließen,
- Verbinden der ersten Antenne und/oder des entkoppelten Teils des ersten Schleppkabels und der zweiten Antenne und/oder des entkoppelte Teils des zweiten Schleppkabels zu einem Schleppstrang aufgrund des geschlossenen Kopplungselementes oder der geschlossenen Kopplungselemente und
Aufwickeln des verbundenen Schleppstranges auf Windentrommel (222) der Winde des Schleppschiffes.
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