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Man hat gefunden, dass bei der Übertragung vom Schallschwingungen von irgendeinem Erreger aus an Wasser oder sonstige Flüssigkeiten oder umgekehrt von der Flüssigkeit auf einen Anzeigeapparat, z. B. ein Mikrophon, Telephon o. dgl., unter Vermittlung einer an die Flüssigkeit grenzenden Wand (Membran) die direkte Einwirkung des Erregers auf die Wand oder der Wand auf den Anzeigeapparat zu ganz unwirtschaftlichen Nutzeffekten der Apparaturen führen kann.
Diese Erscheinung hat einen wesentlichen Grund darin, dass die Schalldruckamplituden in und an Flüssigkeiten wegen der geringen Kompressibilität derselben äusserst klein sein müssen, wenn nicht der grösste Teil der Energie lediglich'zur Wasserbewegung anstatt zur Wasserkompression aufgebraucht werden soll, wohingegen die Amplituden der angreifenden Kraft oder des Anzeigeapparates vorteilhaft möglichst grossgenommen werden müssen. Es ist zu diesem Zwecke vorgeschlagen worden, zwischen den Erreger oder Anzeigeapparat und die Wand ein Schwingungsgebilde (z. B. eine Stimmgabel) derart einzufügen, dass die Wand mit einem Punkt derselben verbunden ist, der sehr kleine Amplituden ausführt, während der Erreger oder Anzeigeapparat an Punkten grosser Amplituden angreifen.
Man erhält auf diese Weise eine Übersetzung der Amplituden in einem von der Beschaffenheit des Schwingungsgebildes abhängigen Verhältnis.
Dieses Übersetzungsverhältnis bestimmt nun aber den Charakter des benutzten Schwingungs-
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an demselben andere Konstanten des Systems, beispielsweise die nützlichen Dämpfungen, zu beeinflussen, ohne gleichzeitig das Übersetzungsverhältnis der Amplituden zu ändern. Andrerseits ist es in der Regel nicht möglich, gleichzeitig bei demselben Schwingungsgebilde die richtige Übersetzung und die richtigen Dämpfungsverhältnisse zu treffen, deren Grössen aus praktischen Gesichtspunkten oft anders vorgeschrieben sind, als sie sich aus dem Übersetzungsverhältnis ergeben. Vielmehr wird oft erfahrungsgemäss bei günstiger Übersetzung die Gesamtdämpfung des Systems viel zu klein.
Weiterhin ist es bei derartigen Unterwasserschallanlagen äusserst schwierig, höhere Abstimmungen zu erhalten, weil Schwingungsgebilde von hoher Eigenfrequenz, deren Verwendung zu diesem Zwecke an sich als gegeben erscheint, aus verschiedenen Gründen für die Benutzung bei derartigen Anlagen ungeeignet sind.
Die Erfindung gibt nun ein Mittel an die Hand, bei richtiger Amplitudenübersetzung gleichzeitig die übrigen bestimmenden Grössen des Schwingungsvorganges, insbesondere die Dämpfung und Abstimmung, auf den gewünschten Wert bringen zu können. Sie benutzt dazu die bekannten Systeme mit zwei oder mehreren miteinander gekoppelten, schwingungsfähigen Gebilden, von denen vorteilhaft das eine im wesentlichen als Strahlergebilde, ein anderes im wesentlichen als Erreger-oder Empfangsgebilde dient, und besteht darin, dass die Kopplung der Schwingungsgebilde so fest ist, dass eine erhebliche gegenseitige Beeinflussung derselben zustande kommt.
Muss man beispielsweise ein Schwingungsgebilde geringer Eigendämpfung für die Amplitudenübersetzung verwenden, während der Apparat im ganzen an sich verhältnismässig stark gedämpft sein soll, so koppelt man nach der Erfindung mit diesem Gebilde vorteilhaft ein Strahlergebilde von grosser Dämpfung und erhält auf diese Weise die gewünschte Gesamtdämpfung, wobei die Bemessung beider Dämpfungen für sich leichter möglich ist, und zwar nach
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dem Gesetz, dass bei Systemen verschieden grosser Dämpfung, wenn sie gekoppelt werden, die
Dämpfung jeder einzelnen Welle etwa gleich wird der halben Summe der Einzeldämpfungen.
Will man andrerseits eine besonders hohe Abstimmung des Sende-oder Empfangsapparates erzielen, so koppelt man erfindungsgemäss die zwei Schwingungsgebilde sehr fest, so dass sich eine Doppelabstimmun des Systems ergibt, bei der die eine Frequenz desselben sehr weit oberhalb, die andere unterhalb der Eigenabstimmung der gekoppelten Gebilde liegt. Je fester die Kopplung, um so weiter rücken die Frequenzen auseinander, um so höher rückt also die höhere Frequenz.
Es kann dabei vorteilhaft sein, ist aber nicht unbedingt notwendig, dass beide Gebilde die gleiche Abstimmung besitzen.
Ein Beispiel der Erfindung sei an der Hand der Zeichnung erläutert, und zwar ist in Fig. i
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gebilde sind einerseits die Membran mit der Masse n in der Mitte, andrerseits die Feder. t'mit dem Gewicht M und der Masse H, die also beiden Gebilden gemeinsam ist. Auf dem Gewicht m ist das Mikrophon t befestigt. Beide Schwingungsgebilde sind in der Masse n miteinander gekoppelt. das Ganze ist von der Haube 7t überdeckt.
Angenommen, das Schwingungsgebilde f, 111, n hab an sich eine sehr geringe Dämpfung, etwa weil das Mikrophon nicht gross genug gemacht werden kann, um die in dem Gebilde schwingende Energie bei den kleinen Amplituden der Massen genügend-stark abzubremsen. Die Membran wird dann derart bemessen, dass sie eine grosse Strahlungsdämpfung besitzt,
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von Ringschwingung zu schwingen, bei welcher, wie in Fig. 2 punktiert angedeutet, die Mittellinie der Membran im Zentrum entweder gleichphasige und kleinere, oder nur geringe Bewegungen von anderer Phase ausführt, als an seitlicher gelegenen Teilen.
Das gesamte System hat dann, wie oben bereits erläutert, zwei Abstimmungsfrequenzen von nahezu gleicher Dämpfung, wobei nunmehr die Dämpfungen bei beiden Frequenzen zwischen den ursprünglichen Eigendämpfungen
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und die Eigenfrequenz des Gebildes f, m, n nicht allzuweit auseinander liegen, dann liegen die beiden neuen Frequenzen oberhalb und unterhalb der beiden ursprünglichen. Durch engere und losere Kopplung können die beiden Schwingungen mehr oder weniger weit auseinander gerückt und damit die Abstimmung des Systems verändert werden. Erfahrungsgemäss hat sich für das strahlende Gebilde als besonders einfache Anordnung die der beschriebenen Ringschwingung einer Membran bewiesen.
Damit sich eine grosse Strahlungsdämpfung ergibt, ist es nur notwendig, sie so anzuordnen, dass bei ihr das bei der Bewegung vom Ring ins Medium hinausgedrückt Volumen gross ist, vor allem einem etwa in der Mitte der Membran gleichzeitig hineingedrückten gegenüber und dass die Masse des Ringkörpers nicht zu gross ist. Hierzu und zur Abstimmung
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benutzt werden (Rippen an geeigneten Stellen, Masse in der Mitte usw. ). Statt der Ringschwingung einer Membran und der Federschwingung zwischen Massen können natürlich auch andere Schwingungsgebilde verwandt werden, von denen das eine im wesentlichen die Strahlung übernimmt, das andere die eigentliche Empfangsanordnung (Mikrophon) oder Senderanordnung (Magneterregung) enthält.
Das vorliegende Verfahren hat noch den folgenden Vorteil. Bei den akustischen Gebilden ist es bisher nicht möglich gewesen, wenigstens soweit man mit abgestimmten Systemen gearbeitet hat, für mehrere Frequenzen dieselben Apparate benutzen zu können. Dies möglich zu machen, war auch auf dem akustischen Gebiete der Unterwasserschallwellen von grosser Schwierigkeit, weil infolge der grossen elastischen Kräfte, die hierbei angewendet werden müssen, es nicht möglich war, auf einfache Weise eine Änderung der Abstimmung zu erreichen. Ausserdem sind die Apparate immer im Wasser oder an schwer zugänglichen Stellen untergebracht und müssten zum Zwecke der Verstimmung jedesmal ausgebaut werden.
Mit dem vorliegenden Verfahren ist es jedoch möglich, mindestens zwei, unter Umständen auch mehrere feste Töne gleichzeitig für die Apparate vorzusehen, mit denen man wahlweise während des Betriebes arbeiten kann.
Es ist alsdann z. B. bei elektrisch betriebenen Anlagen nur notwendig, die Tourenzahl der Maschine (Sender) oder gegebenenfalls den Abstimmkreis (Empfänger) zu verändern. Durch geeignete Wahl der Dimensionen der Systeme und geeignete Kopplung kann man auch mehr als zwei Abstimmungen erzielen.
Das Verfahren, gekoppelte Systeme zum Zwecke der Einstellung bzw. Veränderung von den Schwingungsvorgang bestimmenden Grössen anzuwenden, hat überdies noch den Vorzug, dass es sich sogar dazu eignet, die Veränderung dieser Grössen während des Betriebes und gegebenenfalls sogar mittels Fernbedienung vorzunehmen.
Statt zweier Schwingungsgebilde kann man auch mehrere verwenden, z. B. drei, derart, dass man zwischen dem strahlenden einerseits und dem empfangenden oder erregenden andrerseits noch ein drittes einschaltet, das seinerseits mit den beiden Schwingungssystemen
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