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Schallplatte zur Übertragung akustischer Energie.
Die Erfindung betrifft Schallplatten, die dazu dienen sollen, die Schwingungen eines akustisch erregten Systems auf ein flüssiges Mittel zu übertragen oder umgekehrt Schallwellen, die im Mittel vorhanden sind, aufzunehmen und auf eine Empfangsvorrichtung, beispielsweise ein Mikrophon oder ein schwingungsfähiges Elektiomagnetsystem, zu übertragen.
Alle Schallplatten, die unmittelbar an eine Wassermasse anstossen, in der Schallschwingungen auftreten, zeigen eine starke Neigung, stets eine solche Schwingungsform anzunehmen, dass ihre Abstimmung in der betreffenden Schwingungsform gleich oder nahezu gleich der Frequenz der im Wasser vorhandenen Schwingung wird, und diese Eigenschaft ist von dem Umstand unabhängig, ob die Schwingung im anstossenden Wasser durch die Schallplatte selbst erregt wird oder ob umgekehrt die Schwingungsenergie sich aus dem Wasser auf die Schallplatte überträgt, d. h. ob die Schallplatte sich mit Bezug auf das anstossende Wasser gebend oder passiv verhält.
Für die Verwendung der Schallplatte als Energieübertrager ist es aber nicht gleichgültig, in welcher Form sie schwingt. Solange ihre Bewegungsform nicht wesentlich von der Form der Grundschwingung abweicht, ist die Energiemenge, die sie zu übertragen befähigt ist, eine Funktion ihres Durchmessers. Sobald aber Knotenlinien derart gebildet werden, dass entgegengesetzte Bewegungen auf der Schallplatte, wie z. B. bei der Schwingungsform eines Obertons vorkommen, wird nur noch ein Bruchteil der Energie gestrahlt oder aufgenommen, weil erstens die durch die Knotenlinien begrenzten Flächen nur einen Teil der gesamten Fläche ausmachen und weil zweitens die verschiedenen Teile der Gesamtfläche gegeneinander schwingen, so dass sie ihre strahlende Wirkung gegenseitig aufheben.
Um die Bildung von Knotenlinien zu erschweren, ist vorgeschlagen worden, die Schallplatte mit Verstärkungsrippen auszustatten, die sich quer über diejenigen Stellen erstrecken, wo sich die Knotenlinien am leichtesten einstellen. Dieses Mittel erfüllt auch seinen Zweck, wenn die Entfernung zwischen dem Angriffspunkt der elastischen Kraft und dem Stützpunkt der Schallplatte, d. h. also zwischen ihrem Mittelpunkt und ihrem Umfang, also der Halbmesser der Schallplatte nicht zu gross ist.
Der Halbmesser der Schallplatte wird aber durch die Energiemenge bestimmt, deren Übertragung durch die Schallplatte gefordert wird, kann also nicht frei gewählt werden.
Eine vortelhaftere Art, Platten herzustellen, gibt die Erfindung an. Sie besteht darin, dass der wesentliche Teil der Membran oder Platte um deren Mitte herum als starre Platte ausgebildet und nur ein verhältnismässig schmaler Ringteil der gesamten Schallplatte beweglich gemacht wird. Um diesen Ringteil zu eindeutigen, in allen seinen Teilen konphasen Schwingungen zu zwingen, kann er selbst durch radiale Rippen versteift sein, die vorteilhaft eine ganz schmale, als Gelenklinie wirkende Zone innen und aussen an diesem Ringteil freilassen.
Der starre Mittelteil der Platte wird gemäss der Erfindung so bemessen oder gestaltet, dass sein Grundton oberhalb der höchstens in Betracht kommenden Betriebsfrequenzen liegt.
Bei hohen Tönen würde er, voll ausgeführt. eine sehr erhebliche Dicke und entsprechendes Gewicht annehmen. Vorteilhaft wird daher auch dieser Mittelteil durch entsprechende hochkant stehende Rippen versteift. So entsteht eine Schallplatte, deren wesentlicher Teil
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sich als starre Platte in sich parallel wie eine Art Kolben bewegt und auf deren äusserem übrig bleibenden Ringteil bei der Betriebsfrequenz keine schädlichen Ausweichbewegungen zustandekommen. Auf diese Weise gelingt es, eindeutig schwingende Schallplatten herzustellen, die trotzdem einen wesentlich grösseren Durchmesser haben, als solche Platten haben dürfen, wenn ihre gesamte Fläche vom Rande bis zum Mittelpunkt gegenseitig beweglich gemacht würde.
Dadurch, dass man die Angriffspunkte des Erregers möglichst weit auseinander setzt, kann man die Eindeutigkeit der Schwingungsform noch weiter gewährleisten.
In der Zeichnung ist Fig. i ein Längsschnitt durch einen elektromagnetischen Sender nach der Erfindung nach 1-1 in Fig. 2 und Fig. 2 ein Schnitt nach 2-2 in Fig. i.
Auf den Randflansch B eines abgebrochen gezeichneten Gehäuses A ist der Rand einer aus Metallguss hergestellt gedachten Schallplatte C mit Hilfe von Stiftschrauben D in gebräuchlicher Weise festgespannt. Die zwischen e und f am Umfang der Schallplatte herumlaufende Ringfläche E ist mit radi len Rippen F, F versteift, die so abgemessen sind, dass auch der Eigenton der Ringfläche viel höher ist als die Betriebsfrequenz. Der mittlere, zwischen den Punkten e, e liegende Teil G der Schallplatte ist ebenfalls gerippt, um bei der grössten erreichbaren Steifigkeit möglichst leicht zu sein.
Während aber die Versteifungsrippen F, F so angeordnet sind, dass sie am Rande der Schallplatte und am Rande der Mittelteile G bei f und e je eine schmale Zone freilassen, die beim Schwingen der Schallplatte als Gelenk wirkt, ist der Mittelteil mit einer hohen Randrippe umgeben, und durch radiale Rippen derart versteift, dass er als Ganzes möglichst starr ausfällt.
Der Erreger besteht beim gezeichneten Ausführungsbeispiel aus einer Stimmgabel H, die beispielsweise an ihren Zinken elektromagnetisch erregt wird. Der Stiel der Gabel ist nicht unmittelbar auf die Mitte der Platte aufgesetzt, sondern greift vermittelst der sehr steifen Traversen T an Randpunkten des Mittelteiles der Platte an. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Angriffspunkte des Erregers nahe an den Rand des starren Mittelteiles G der Schallplatte liegen, so dass die auftretenden Kräfte möglichst gleichmässig über die Fläche des Mittelteiles verteilt werden.
Die Erfindung kann in gleicher Weise bei Schallsendern und-empfängern mit Vorteil angewandt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Schallplatte zur Übertragung und Aufnahme von akustischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass ein wesentlicher, um die Mitte der Schallplatte befindlicher Flächenteil als starre Platte und ein zwischen diesem und dem eingespannten Rande liegender, ver-
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ausgebildet ist.