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Vorrichtnng zur Richtungsbestimmung von Energiewellen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Richtungsbestimmung von Wellenenergie, insbesondere mittels einer Anzahl von im Kreise verteilten Wellenenergieempfängern. Die Richtungbestimmung geschieht hauptsächlich durch einen mit den Empfängern durch Verbindungsleitungen in solcher Anordnung verbundenen Aufnehmer, dass sie die empfangene Energie in Phase zum Aufnehmer bringen. Der Kreis der Empfänger kann gegen die Richtung der einfallenden Energie gedreht werden, um die Energie in Phase zum Aufnehmer zu bringen, aber zweckmässiger liegt der Empfängerkreis still und die Verbindungen von den Empfängern werden verschoben, um die Energie in Phase zu bringen. Die vorliegende Erfindung ist für die Richtungsbestimmung aller Arten von Wellenenergie anwendbar. z. B. auch für elektrische Wellen.
Die Erfindung ist hier in einer Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung von Unterwasserschall verkörpert und soll mit besonderer Beziehung hierauf erläutert werden, jedoch ist sie natürlich nicht auf die Bestimmung der Richtung von Schallenergie beschränkt.
Bei der Ausführung für Unterwasserschallempfang besteht die Vorrichtung aus einer Anzahl von Schallempfängern, z. B. Mikrophonen, die in gleichen Winkelabständen auf einen Kreis verteilt sind.
Die Energiestösse werden von den Empfängern zu der Hörstelle, die von dem Empfängerkreis entfernt liegen kann, durch Drähte geleitet, die zu einem Kabel vereinigt sein können. An der Hörstelle werden die elektrischen Ströme wieder in Schall umgewandelt, der dem Ohr des Beobachters durch geeignete Hörvorrichtung zugeführt wird. Die Mikrophonleitungen gehen über Transformatoren zu Austrittklemmen. Die Telephonempfänger, tue die elektrischen Ströme in Schallwellen verwandeln, haben Eintrittklemmen, die nach Belieben mit verschiedenen Austrittklemmen verbunden werden können.
Dies geschieht zweckmässig, indem man Eintritt-und Austrittklemmen als im Kreise angeordnete Kontakte und Bürsten ausführt, so dass durch Verdrehung der Bürstenreihe über der Kontaktbahn die Lage der Eintritt-zu den Austrittklemmen und damit zu den Empfängern beliebig verändert werden kann.
Zwischen die Bürsten und die an die Ohren des Beobachters angelegten Hörgeräte sind Verbindungen eingeschaltet, die so kompensiert sind, dass die Energiewellen verschiedene Verzögerungen erfahren. Das kann geschehen, indem man die Empfänger mit den Ohren durch Luftwege verbindet, deren Länge so bemessenist, dassdieLuftwelleninPhase zum Ohr gelangen oder es können dieelektrischen Strömeüber künst- liehe Kabel mit verschiedener Verzögerungszeit geleitet werden, wobei die Verzögerungen so abgestimmt sind, dass die Ströme in Phase zum Telephonhörer gelangen.
In den Zeichnungen, die die übliche Ausführungsform als Unterwasserschallempfänger veranschaulichen, ist Fig. 1 eine schematische Darstellung des Empfängerkreises und der Verbindungen zu dem Aufnehmer. Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Empfänger und ihrer Verbindungen, besonders der Schleifringverbindungen von dem Wechselschalter zu den verschiedenen Telephonempfängem. Fig. 3 ist ein Seitenriss teilweise im Schnitt des Wechselschalters und der Schleifringe.
Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3. Fig. 5 und 6 sind schematische Darstellungen der Luftwege von den verschiedenen Empfängern zu dem Hörrohre, u. zw. zeigt Fig. 5 eine Höhrrohranordnung für Gehörrichtungsempfang undFig. ssfürMaximumbeobachtungohneGehörrichtungswirkung.
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen der Empfänger, die elektrische Ströme in Schallwellen umsetzen.
In der dargestellten Ausführungsform bedeuten die Bezugszeichen1 bis 86 Unterwasser-Mikrophonempfänger, die in gleichen Abständen auf einem Kreis verteilt sind. Eine Leitung la, 2a usw. von jedem Mikrophon liegt an einer gemeinsamen Erdleitung G, die zu einem Ende der Batterie B fÜhrt. Die andere
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Leitung geht von jedem Mikrophon durch die Primärwicklung eines Transformators 1c, 2c usw. Die Primärwicklungen sind gemeinsam durch eine Leitung E an das andere Ende der Batterie gelegt. Zum' Schutze der Mikrophone liegt parallel zum Batterieschalter BS ein Kondensator SC.
Ein Ende der Sekundärwicklung jedes Transformators ist mit der gemeinsamen Leitung F verbunden und die ändern
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gemäss Fig. 5 jede für sich mit einem Ohrstück des Hörrohrs verbunden sein für Gehörrichtungsempfang, oder sie können gemäss Fig. 6 in einem T-Stück Y vereinigt sein, das sich wieder zu den zwei Rohrstücken des Hörrohres gabelt ; in diesem Fall wird die Richtung des Schalles nach seinem Höchstwert ohne Inanspruchnahme des Richtugnsgefühles bestimmt.
Es soll angenommen werden, dass die Schallrichtung die des Pfeiles N Fig. 1 ist, die Wellenfront also dazu senkrecht steht. Dieser Schall kann das Ohr des Beobachters nur durch die 14 Mikrophone
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sators verbunden, sondern erhalten durch Bürsten Kontakt mit 14 einzelnen Schleifringen, die der Reihe nach mit den Bürsten 1 e, 2e usw. verbunden sind, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt. Diese Anordnung vermeidet die Gefahr, dass elektrische Leitungen sich verwickeln und reissen.
Der Bau des Schalters ist in Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Schalter besteht aus einer isolierenden Scheibe D mit einem Zylinder Q, der 14 Schleifringe R trägt. Feste isolierende Wände A tragen Bürsten B. die mit den Schleifringen Kontakt machen. Von den Bürsten e, die mit den Transformatorsegmenten den Kontakt machen, sind zwei dargestellt.
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Die Richtung des aufgenommenen Schalles wird durch einen Zeiger P angegeben, der sich über der Skala K mit Winkelteilung bewegt. Der Kontaktdruck zwischen den Bürsten e und den Segmenten d kann durch die Mutter N eingestellt werden. Die elektrische Verbindung zwischen den Bürsten e und den Schleifringen R erfolgt durch Drähte, die in Schlitzen des Zylinders Q unter den Schleifringen geführt sind.
Wenn die Hörrohrleitungen mit den Sammeleitungen 1 nach Fig. 6 durch die Gabelverbindung Y verbunden werden, wird der Schall von allen 14 Empfängern li, 21 beide Ohren erreichen. Richtung N, Fig. 1. Dann trifft er das Ohr des Beobachters in Phase, daher wird sich die Wirkung aller 14 Empfänger addieren und das Signal wird verhältnismässig rein und laut sein. Dreht man dann den Kompensator- schalter nach irgend einer Seite aus dieser Stellung, so werden die Wellen der 14 Empfänger das Ohr mehr und mehr ausser Phase erreichen und die Wirkung sieh nicht mehr vollständig addieren, sondern schwach und unbestimmt werden. Die Richtung der Schallquelle bestimmt sich hier aus der Stellung des
Kompensators, die eine Höchststärke des aufgenommenen Tones, ergibt.
Wenn dagegen nach Fig. 5 das
Sammelrohr T für die rechte Gruppe der Empfänger 1 I bis 7/durch eine Hörrohrleitung mit dem rechten
Ohr und die linke Gruppe 81 bis 141 entsprechend mit dem linken Ohr verbunden ist, dann erreichen zwar die von einer in der Richtung des Pfeiles N einfallenden Schallwelle stammenden Impulse auch beide
Ohren in Phase, aber jedes Ohr nur die von 7 Empfängern, der Schall scheint daher dem Beobachter aus der Mittelebene zu seinen beiden Ohren zu kommen. Der Ton wird verhältnismässig stark und von reiner Farbe sein, da die Wellen der mit einem Ohr verbundenen Empfänger in Phase sind.
Wenn nun der
Kompensatorschalter in irgend einer Richtung aus dieser Stellung gedreht wird, dann wird der Schall schwächer und von unbestimmterer Farbe ; ausserdem scheint sich aber auch der Schall aus der Mittel- ebene nach der einen oder andern Seite zu entfernen, je nach welcher Seite der Kompensatorsehalter aus der Mittelstellung gedreht wird.
Die Schaltung der Mikrophone ermöglicht die Bestimmung der Richtung bis auf den halben Winkelabstand zwischen den Mikrophonen. Das kommt daher, dass zwei Mikrophone parallel auf jeden Empfänger geschaltet sind. wenn die Bürsten zwei Segmente überbrücken. Unter diesen Bedingungen bringen die beiden auf einen Empfänger geschalteten benachbarten Mikrophone einen Schall hervor, der mit der Resultante der die beiden Mikrophone erregenden Schah'seize in Phase ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Richtungbestimmung von Energiewellen mit einer Anzahl im Kreise angeord neter Empfänger, dadurch gekennzeichnet, dass ein Höraufnehmer mit beliebigen Gruppen dieser Empfänger durch Leitungen für die Energiewellen verbunden werden kann, die Vorrichtungen zur Phasenkompensation der einlangenden Wellen enthalten, so dass die Wellen in Phase zum Höraufnehmer gelangen.