In unserer Werk-und Informationszeitschrift haben wir schon einige Male auf das von PRAKLA-SEISMOS entwickelte ANA-Navigationsverfahren hingewiesen. Im PRAKLA-SEISMOS-Report 1/71 wurde erstmalig die neueste Weiterentwicklung dieses Meßverfahrens, die RADIO-ANA erwähnt, über deren ersten erfolgreichen Einsatz bei der Navigation in Meeresgebieten mit großen Wassertiefen wir heute berichten können.

Die RADIO-ANA benutzt mindestens zwei an Land vorhandene kommerzielle Sendestationen, eine firmeneigene Referenz-Empfangs-und Sendestation, die in jedem Meßgebiet von uns gesondert aufgestellt werden muß sowie eine Empfangsanlage an Bord des Schiffes.

Die Referenzstation und die Bordanlage sind mit je einer Atomuhr ausgerüstet, die ausreichend synchron sind. Die Referenzstation mißt die Frequenz-und Phasenwerte der Fremdsender und sendet sie zur Bordanlage, wo sie mit den vom Bordempfänger ermittelten Werten verglichen werden. Ein Navigationsrechner ermittelt aus den Differenzen der Werte den Standort des Schiffes.

We have already referred several times in our company magazine to the ANA Navigation System developed by PRAKLA-SEISMOS. In the PRAKLA-SEISMOS Report 1/71 the newest development of this navigation system, the RADIO-ANA, was mentioned for the first time. Now we can report on its first successful application to navigation in deep sea waters.

The RADIO-ANA uses at least two existing commercial transmitting stations on land, a reference receiving-and -transmitting station operated by PRAKLA-SEISMOS in each survey area, and also a receiving system on board the ship.

The reference station and the station on board are each equiped with an atomic frequency standard, which are sufficiently -synchronous. The reference station measures the frequency and phase values of the commercial transmitting stations and sends them to the station on board. From this information and the directly received signals of the commercial transmitters, the ship's position is then calculated by a navigation computer on board.

Im Juni/Juli 1971 wurde die RADIO-ANA bei einer Meßfahrt des Forschungsschiffes "Valdivia" in Kombination mit der Satellitennavigation im Golf von Aden erstmalig eingesetzt.

Die bei dieser Fahrt erreichte ANA-Ablesegenauigkeit beturg zwar etwa 10 m, doch die absolute Genauigkeit wurde durch die Schwankungen in der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen innerhalb des langen Weges auf etwa 200 m herabgesetzt.

Diese Genauigkeit ist aber immer noch als beachtlich gut anzusehen, vor allem dann, wenn die großen Entfernungen zwischen Referenz-und Fremdsendern in Betracht gezogen werden. Der Referenzsender stand in Djibouti, als Fremdsender dienten Sender der Decca-Ketten am Südpersischen Golf und der Bombay-Kette in Entfernungen von 1700 bzw. 3200 km!

Eine ständige Navigation mit RADIO-ANA ist deshalb nicht möglich, weil sie u. a. durch Dämmerungseffekte unterbrochen wird. Die Satellitennavigation allein läßt im Mittel nur alle 1 Y2 Stunden eine Positionsbestimmung zu, was bei einer Fahrt mit so vielen Meßpositionen wie dieser nicht ausgereicht hätte. Die sporadische Ortung mittels der Satelliten gibt aber immer wieder die Möglichkeit, die kontinuierlichen Messungen der RADIO-ANA nach ihrem zeitweiligen Ausfall von neuem in das Satellitenmeßnetz einzuhängen. Die Kombination der beiden Verfahren erwies sich hiermit als besonders geeignet, eine genaue Navigation über große Entfernungen und große Flächen in Gebieten der Tiefsee sicherzustellen.

Die Valdivia wurde aus einem Fischfänger, einem Hecktrawler, im Auftrage einer Partenreederei, bestehend aus Tochtergesellschaften der Preußag AG (50%) und der Metallgesellschaft AG (50%) zu einem Forschungsschiff umgebaut (Wert rund 12 Millionen DM).

Das Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft hat die Valdivia am 7. Dezember 1970, zunächst für vier Jahre, für die Meeresforschung gechartert. Mit der Durchführung der ersten Forschungsfahrt wurde die Preußag AG beauftragt.

Die Preußag besitzt im Roten Meer eine vom Sudan erteilte Konzession auf Erzschlämme. In dieser Konzession wurde mit den Messungen begonnen.

In June/July 1971 the RADIO-ANA was first applied during a survey expedition of the research vessel "Valdivia" in combination with the satellite navigation in the Gulf of Aden.

The accuracy of position determination by the ANA-system achieved on that voyage was about 10 m however the absolute accuracy was reduced to 200 m by the temporary variations in the propagation velocity of the electromagnetic waves during their long way.

This accuracy can still be regarded as very good, espe cially when the huge distances between the reference and commercial transmitters are taken into consideration. The reference transmitter was positioned at Djibouti, while the two commercial transmitters used were one of the Decca chain in the southern Persian Gulf 1700 km away, and one of the Bombay chain 3200 km away.

Constant navigation with RADIO-ANA is not possible as it is interrupted by dawn effect etc. Satellite navigation alone allows positioning, on average, only every 1 1/2 hours, which was insufficiant for that survey with many measuring points. Sporadic orientation by satellites however, always gives the opportunity of re-linking the continuous RADIO-ANA navigation after its temporary interruption to the satellite navigation grid. The combination of both navigation methods has therefore proved itself especially suited to ensure exact positioning over long distances and wide areas in deep waters.

The "Valdivia" (whose worth is about 12 million DM) was converted from a fishing stern trawler by order of apart owner shipping company, consisting of subsidiary companies of Preußag AG (50%) and Metallgesellschaft AG (50%).

The Bundesministerium für Bildung und Wissenschaft chartered the "Valdivia" on 7.12.1970, initially for 4 years, for ocean research. Preußag AG was commissioned with the first research voyage.

Preußag owns a concession on ore bearing muds given by the Sudan. The survey was begun in this concession area.

Die Erzschlämme sind eine geowissenschaftlich hochinteressante Lagerstätte, die für die Versorgung der Wirtschaft mit Zink (Anteil von 5%) und Kupfer (Anteil von 2,5%) noch große Bedeutung erlangen kann. Andere Metalle, wie z. B. Silber, sind ebenfalls enthalten. Geologisch bedeutsam ist die Tatsache, daß diese Lagerstätte, deren Ablagerung auf dem Meeresboden im wesentlichen vor etwa 10000 Jahren begann, noch heute in Entwicklung ist. In 2000 m Tiefe steigen aus dem Meeresboden "hydrothermale" Lösungen auf, die sich mit dem Meerwasser zu den Erzschlämmen verbinden. Die Lagerstätte hat bisher eine Mächtigkeit von im Mittel 30 m erreicht. Die llValdivia" Expedition gab den ersten wissenschaftlich exakten Einblick in den Ablauf dieses Ablagerungsprozesses, von dem man noch bis vor kurzem glaubte, daß er nur im Erdinnern stattfinden könnte.

30 Tonnen Erzschlamm wurden gewonnen, die den Technikern der Preußag ermöglichen, gleichzeitig 15 verschiedene Verfahren zu ihrer Aufbereitung zu erproben.

Bei diesem ersten Vermessungsabschnitt sowie bei einem zweiten im südlichen Roten Meer wurden für die Navigation eine Hifix-Kette von PRAKLA-SEISMOS eingesetzt. F. Sender erprobte bei der zweiten Messung außerdem die RADIO-ANA für den Einsatz im Golf von Aden.

Die exakte Vermessung des Meeresbodens wurde mit dem Schelfrand-Echolot der "Elac", Kiel, durchgeführt, das durch die scharfe BOndelung der Schallsignale (Abstrahiwinkel 1,4°) genaue Angaben sowohl über die Struktur der Wasserschichtung als auch über die Gestaltung des Meeresbodens liefert. Seine Eindringtiefe beträgt 6000 m, also weit mehr als für die mittleren Wassertiefen von 2000 m im Roten Meer erforderlich war.

Das Bild auf der nächsten Seite gestattet eine Beurteilung der großen Abbildungsschärfe des Schelfrandlotes.

Im dritten Teilabschnitt der Vermessung im Golf von Aden wurden über 100 Bodenproben entnommen, aber hauptsächlich der Meeresgrund kartiert. Eine Voraussetzung für eine erfolgreiche vor allem aber wirtschaftliche Kartierung war eine genaue Navigation, die durch den Einsatz des kombinierten Satelliten-RADIO-ANA-Verfahrens ermöglicht wurde.

Eine Weiterentwicklung unseres RADIO-ANA-Verfahrens ist vorgesehen. In Zukunft ist auch an die Verwendung von LORAN-C und OMEGA-Sendern gedacht.

The ore bearing muds are an extremely interesting deposit for the geosciences. They could be very important in supplying the economy with zinc (present to 5%) and copper (2.5%). Other metals, for example silver, are also present. It is geologically significant that these muds, which were first deposited about 10,000 years ago, are still thickening.

At a depth of about 2000 m hydrothermal solutions rise from the sea bed and combine with sea water to form ore-bearing muds. The deposition has so far reached an average thickness of 30 m. The "Valdivia" expedition gave the first scientifically accurate display of the course of this deposition process. Up till a short time ago it was assumed that it could only take place in the interior of the earth.

Thirty tons of ore muds were raised, which now enable the Preußag technologists to test 15 different preparation methods simultaneously.

For the first part of the survey, as for the second in the southern Red Sea, a Hifix chain from PRAKLA-SEISMOS was used for navigation. F. Sender tested the RADIO-ANA on the second survey for use in the Gulf of Aden.

The detailed surveying of the sea bed was carried out with a narrow beam sounder from "Elac", Kiel. By its sharp focusing of sound waves (radiation angle 1.4°) it gives accurate data both on the structure of the water zones and of the sea bed. It can penetrate to a depth of 6000 m, i. e. far further than was necessary for the medium water depths of the Red Sea (2000 m).

From the picture on the next page one can judge the great mapping sharpness of the narrow beam sounder.

In the third section of the surveying in the Gulf of Aden over 100 sampies were taken from the sea bed, but the chief activity was the mapping of the sea bed. A condition for successful mapping and especially its economic realization was accurate navigation, which was made possible by the combination of the satellite and RADIO-ANA navigation methods.

A further development of our RADIO-ANA is projected. In future, the use of LORAN-C and OMEGA transmitters is planned.

Eine Weiterentwicklung unseres RADIO-ANA-Verfahrens ist vorgesehen. In Zukunft ist auch an die Verwendung von LORAN-C und OMEGA-Sendern gedacht.

Bei Benutzung von atomuhrgesteuerten LORAN-C-und OMEGA-Sendern kann auf die Satelliten sowie auf die Referenzstation verzichtet werden. LORAN-C-Sender stehen z. Zt. in der nördlichen Nordsee, im nördlichen MitteImeer, im Nordatlantik und im Nordpazifik zur Verfügung. OMEGA-Sender arbeiten mit Wellen sehr großer Länge und Reichweite. Z. zt. senden vier Stationen in Norwegen, USA, Panama, Hawaii. Bis zum Jahre 1974 sollen vier weitere OMEGA-Sender installiert werden, womit der ganze Erdball überdeckt ist.

Vom 18. September bis 5. Oktober 1971 wurde eine Versuchsfahrt mit der "Meteor" in der nördlichen Nordsee durchgeführt, um die Kombination von RADIO-ANA mit LORAN-C-Sendern und OMEGA-Sendern zu testen.

When atomic clock controlled LORAN-C and OMEGAtransmitters are used the satellites and the reference station can be omitted. At the moment LORAN-C transmitters are available at sites in the north of the North Sea, the north of the Mediterranean in the North Atlantic and the North Pacific. OMEGA-transmitters worke with waves of very great length and distance range. At present, four stations in Norway, USA, Panama and Hawaii are in use. Till 1974, further four OMEGA-transmitters will be installed.

From 18 September to 5 October 1971, a test voyage with the "Meteor" was carried out in the North Sea, to check the combination of RADIO-ANA with LORAN-C and OMEGA transmitters.