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Ein Echolot dient zur Messung der Wassertiefe unter einem Schiff. Es sendet von einem Ultraschall-Sendeschwinger, der am Schiffsboden eingebaut ist, Ultraschallimpulse in Richtung zum Gewässerboden aus. Diese werden dort reflektiert und von einem Ultraschall-Empfangsschwinger, der am Schiffsboden eingebaut ist, als Echos empfangen und einer Zeitmeßeinrichtung zugeführt, die die Laufzeit der Schallimpulse von der Aussendung bis zum Empfang als Echos bestimmt. Als Ultraschall-Sende- und -Empfangsschwinger kann unter Beachtung bestimmter Bedingungen und Einschränkungen derselbe Ultraschallschwinger verwendet werden.
Es ist bekannt, daß sich Schall- und Ultraschallwellen im Salzwasser mit einer Geschwindigkeit von ca 1500 m/s fortpflanzen. Diese Tatsache wird bei der Gestaltung
der Ableseskalen berücksichtigt, wobei noch zu beachten ist, daß die Schallimpulse
auf ihrem Weg Sendeschwinger - Meeresboden - Empfangsschwinger die
Strecke der Wassertiefe zweimal durchlaufen.
Auf diese Weise sind die Ableseskalen zur direkten Ablesung der Wassertiefe in
"Metern" kalibriert, obwohl das Echolot in Wahrheit nur die Laufzeit der Ultraschallimpulse
messen kann.
Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit für Schall- und Ultraschallwellen im Wasser ist nicht konstant. Sie ist im wesentlichen von dem Salzgehalt und der Temperatur des Wassers abhängig. In der Praxis sind diese Unterschiede geringer als der für Flachwasserecholote zugelassene Fehlerbereich. Deshalb wurde international festgelegt, daß Flachwasserecholote immer konstant für die Schallgeschwindigkeit 1500 m/s kalibriert sein müssen.
Allgemein besteht ein Echolot aus einer Laufzeitmeßeinrichtung, die zum Zeitpunkt "null" gestartet wird und einen Triggerimpuls an den Impulsgenerator leitet, der einen Hochfrequenzimpuls erzeugt und dadurch über den Sendeschwinger am Schiffsboden einen Ultraschallimpuls in Richtung zum Meeresboden aussendet. Dieser Ultraschallimpuls wird am Meeresboden reflektiert und kommt als Echo zum Empfangsschwinger am Schiffsboden zurück. Der Empfangsschwinger wandelt den Ultraschallimpuls in einen dem Echo entsprechenden Hochfrequenzimpuls um und gibt diesen an den Empfangsverstärker weiter, der dadurch nach entsprechender Verstärkung die Laufzeitmeßeinrichtung stoppt bzw aktiviert, je nach Meßverfahren.
Die älteste und bekannteste mechanische Laufzeitmeßeinrichtung ist die sogenannte
"Rotlichtanzeige". Diese besteht aus einer mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
rotierenden Scheibe, auf der eine Neon-Gasentladungslampe befestigt ist.
Beim Durchgang dieser Neon-Lampe durch den Skalen-Nullpunkt wird die Echolotung
getriggert. Während der Ultraschallimpuls durch das Wasser wandert, dreht
sich die Scheibe weiter. Das Echo wird zu einem Hochspannungsimpuls verstärkt,
der über Schleifringe der Neon-Lampe zugeführt wird, wodurch diese rot aufblitzt.
Aus der Stellung der Neon-Lampe beim Aufblitzen durch das Echo kann die Laufzeit
ermittelt bzw. die Wassertiefe direkt an der entsprechend kalibrierten Skala
abgelesen werden.
Naturgemäß ist dieses System aus rotierender Scheibe mit
Lagerung, Antriebseinrichtung, Schleifring, Neon-Lampe etc. Verschleißerscheinungen
unterworfen.
Dagegen arbeitet das Flachwasserecholot ULTRASKOP UKN 51L mit einer elektronischen
Laufzeitmeßeinrichtung ohne sich mechanisch bewegende Bauteile oder
Baugruppen. Das Gerät ist deshalb verschleiß- und wartungsfrei.
Die Echos werden mit einer vertikal angeordneten Zeile aus 51 Leuchtdioden zur
Anzeige gebracht.
Die Laufzeitmessung erfolgt in der Weise, daß ein elektronischer
Zähler mit einer bestimmten dem Darstellungsmaßstab entsprechenden Taktfrequenz
alle Leuchtdioden von null beginnend der Reihe nach über Schaltstufen an
den Empfangsverstärker anschaltet und prüft, ob in dem Moment ein Echo empfangen
worden ist oder nicht. Beim Empfang eines Echos leuchtet die entsprechende
Leuchtdiode auf und bleibt bis zur nächsten Lotung leuchten. Andernfalls
bleibt diese Leuchtdiode dunkel.
Dieser Anzeige- und Speichervorgang kann einzeln oder gleichzeitig für jede der 51
LEDs erfolgen. Dadurch entsteht auf der vertikalen LED-Zeile die gleiche Echodarstellung
wie bei der rotierenden Rotlichtanzeige. D.h., wenn nur ein Echo empfangen
worden ist, leuchtet nur eine Leuchtdiode auf, und wenn mehrere Echos
oder lange Echos von weichem Boden empfangen worden sind, leuchten mehrere
Leuchtdioden gleichzeitig auf.
Das gleiche gilt für Störreflektoren im Wasser. Werden zusätzliche Echos von
Störreflektoren - z.Bsp. von Fischen, von Schraubenwasser etc. - empfangen, so
werden diese zusätzlich zum Bodenecho mit dargestellt.
Hierdurch ist eine Ablesung der Wassertiefe auch dann möglich, wenn die Echolotung
in sehr stark treibgut- und luftblasenhaltigem Wasser unter gestörten Bedingungen
erfolgt. Ferner ist das Gerät vorteilhaft einzusetzen, wenn - wie im Wattgebiet - sehr kleine
Wassertiefen gelotet werden müssen. Hierzu kann das Flachwasserecholot UKN
51L mit voneinander getrennten Sende- und Empfangsschwingern geliefert und
betrieben werden. Dadurch verringert sich die kleinste darstellbare Wassertiefe auf
ca. 0,1 bis 0,2 m unter den Schwingern.
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