<Desc/Clms Page number 1>
Diu'ch ein Schlagwerk betätigter Schalls011der.
Die Erfindung bezieht sich auf Schallsender, insbesondere zur Erzeugung von Unterwasserschallwellen, bei denen ein Strahlungsorgan entweder direkt oder unter Vermittlung von besonderen Schwingungsgebilden durch Anschlag erregt wird. Solche Schlagsender können pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt werden. Der elektromagnetische Betrieb hat den Vorzug, dass man den Sender in beliebiger Entfernung von der Kraftquelle auslegen kann, weil die Zuführung der elektrischen Energie über Kabel ohne Schwierigkeit auf sehr grosse Entfernungen möglich ist. Als Klangkörpel dient bei solchem Sender in der Regel eine Glocke. Es hat sich aber als zweckmässig erwiesen, an ihrer Stelle eine Schallplatte oder Membran zu verwenden.
Setzt man eine solche auf ein im übrigen geschlossenes Gehäuse auf, so erhält man, u. zw. in besonders einfacher Form beim elektromagnetischen Antrieb, einen gut geschlossenen Apparat ohne irgendwelche mit Dichtungen eingeführte bewegliche Teile, dessen akustische Eigenschaften wegen der Verwendung der Membran als Klangkörper klar, übersichtlich und leicht zu beeinflussen sind. Eine solche Schallplatte erfordert nun einen Anschlag, der sie möglichst senkrecht zur Ebene ihrer grössten Ausdehnung und in der Mitte oder wenigstens axialsymmetrisch trifft.
Auch wenn die Schallplatte nur als Strahlungsorgan dient und mit ihr ein besonderer Klangkörper verbunden ist, gelten im wesentlichen dieselben Regeln für den Anschlag, besonders dann, wenn dieser Klangkörper aus mehreren Massenteilen und diese verbindenden elastischen Gliedern so hergestellt ist, dass er senkrecht zur Ebene der Schallplatte schwingen soll.
Beim Bau von Schlagwerken für solche Schlagsender stösst man aber auf eine prinzipielle Schwierigkeit. Um den Klangkörper oder die Membran zum Schwingen zu bringen, müssen sie von einem durch die Betriebsenergie bewegten Massenteil (Schlaggewicht od. dgl.) angeschlagen werden. Nach den Gesetzen der Elastizitätslehre hängt die Energieverteilung zwischen anschlagender und angeschlagene Masse nach dem Schlag in erster Linie von dem Verhältnis der Grösse dieser beiden Massen ab. Auf der andern Seite sind für die schlagend Masse aber Gesichtspunkte konstruktiver Natur massgebend. Beim elektromagnetischen Antriebe z. B. kann man entweder den Anker des Elektromagneten unmittelbar durch die magnetische Anziehungskraft beschleunigen, oder man kann den Anker gegen eine Kraft, z.
B. gegen die Spannung einer Feder, bewegen, die nach Unterbrechung des Stromes den Anker gegen die Schallplatte schleudert. In beiden Fällen ist der Anker einerseits Schlaggewicht, anderseits Teil des Elektromagneten und muss für jede dieser beiden Aufgaben nach verschiedenen, sich nicht selten widersprechenden Gesichtspunkten gebaut sein. Dasselbe gilt für andere Antriebsarten ebenfalls.
Bei Schlagwerksendern der beschriebenen Art wird nun, um diese Schwierigkeit zu umgehen,
EMI1.1
mittel unabhängige, d. h. räumlich und funktionell trennbare Masse ausgebildet, die lediglich mit Rücksicht auf ihre Massenwirkung am Strahler zu bemessen ist. Unter Antriebsmittel ist dabei nicht das Mittel zu verstehen, durch welches das Gewicht beim Schlage gegen das Strahlungsorgan bewegt wird, also bei der bereits vorerwähnten Bewegung durch eine Feder nicht diese Feder, sondern das Mittel, durch welches die Schlagkraft erzeugt wird, also beispielsweise die Feder gespannt wird.
Für einfachen elektromagnetischen Antrieb wird demnach erfindungsgemäss ausser dem Anker des Elektromagneten eine besondere Schlagmasse eingebaut, die ihrerseits vom Anker so angetrieben wird, dass beim Schlage die Masse des Ankers selbst nicht zur Wirkung kommt. Man kann aber auch so vorgehen, dass man den Anker
<Desc/Clms Page number 2>
eines Elektromagnethauptsystems selbst als Elektromagnet und den Anker des letzteren als Schlaggewicht ausbildet, das in diesem Falle natürlich viel kleiner ausfallen kann als der Hauptanker. Es wird also durch die Erfindung ermöglicht, die eigentlichen Betriebsteile selbst und das Schlaggewicht für sich nach den für sie geltenden Gesetzen zu dimensionieren, also z.
B. den Anker desjenigen Elektromagneten, für
EMI2.1
schleunigung des Gewichtes dienen, ist es mitunter zweckmässig, die Einrichtung so zu treffen, dass im Moment des Schlages das Gewicht auch von diesen Konstruktionsteilen befreit und erst nachher wieder mit ihnen gekuppelt wird. Nach Ausführung des Schlages wird das Schlaggewicht vorteilhaft selbsttätig wiedermit demHubwerke gekuppelt. BeimelektromagnetischenAntriebe lässt sich die angestrebte Wirkung z. B. dadurch erreichen, dass das Schlaggewicht mit dem Anker gekuppelt, durch die Zugkraft des Magneten gegen eine am Schlaggewicht angreifende Feder angehoben und nach vollendetem Hub die Verbindung zwischen Anker und Gewicht gelöst wird.
Das Schlaggewicht wird alsdann gegen den Klangkörper geschleudert und der nach Ausschaltung des Betriebsstromes naehfallende Anker selbsttätig mit dem Schlaggewichte wieder gekuppelt,
In den Fig. 1-4 sind Ausführungsformen der Erfindung zum Teil schematisch dargestellt, u. zw. zeigen die Fig. 1 und 2 elektromagnetisch betriebene, die Fig. 3 ein durch ein Druckmittel betriebenes und Fig. 4 ein für beliebige Antriebsarten verwendbares Schlagwerk nach der Erfindung.
In der Fig. 1 ist 1 eine Schallplatte, deren Aussenseite an das schallübertragende Medium (Wasser) angrenzt. An der Innenseite der Membran 1 ist ein Klangkörper befestigt, der aus den beiden Massen 2 und 3 besteht, die durch ein elastisches Zwischenglied 4 miteinander verbunden sind. Durch den Anschlag eines Klöppels a kann der Klangkörper 2, 3, 4 zum Klingen gebracht werden und durch die Membran 1 seine akustische Leistung an das Wasser abstrahlen. Der Klöppel. 5 wird durch eine sich gegen den Flansch 7 stützende Schraubenfeder 6 abwärts gegen den Kopf des Klangkörpers gedrückt, und durch ein Gummikissen 8 wird erreicht, dass der Klöppel im Ruhezustand den Kopf 3 des Klangkörpers nicht berührt.
Das obere Ende des Gehäuses trägt das Feldeisen 9 eines Elektromagneten, dessen Wicklung 10 an die Stromquelle der Betriebsanlage angeschlossen zu denken ist. Der Elektromagnet 9 wirkt auf einen Anker 11, der seinerseits durch ein Gelenkparallelogramm 12, 12 mit dem Klöppel 5 gekuppelt ist. Durch einen Kniehebel 13 wird das Gelenkparallelogramm in der bezeichneten gespreizten Stellung gehalten.
Auf den Kegel des Feldeisens 9 ist ein Stift 14 aufgeschraubt, dessen Länge so bemessen ist, dass der Luftraum zwischen dem Kniehebel 13 und dem unteren Ende des Stiftes etwas kleiner ist als der Hub des Ankers H.
Wird die Wickelung 10 des Elektromagnets erregt, so wird der Anker H aufwärts gezogen und, da das Gelenkparallelogramm 12, 12 bei der gespreizten Stellung des Kniehebels 13 wie ein starres Kettenglied wirkt, nimmt es den Klöppel 5 mit und spannt die Feder 6. Sobald aber der Kniehebel 13 gegen den Stift 14 stösst, wird er geknickt, das Gelenkparallelogramm ist frei sich zu strecken, und der Klöppel wird daher abwärts geschleudert und übt einen Schlag auf den Kopf 3 des Klangkörpers aus. Wird nunmehr der Betriebsstrom wieder unterbrochen, so fällt der Magnetanker 11 unter der Wirkung der Schwere wieder in die Ausgangsstellung zurück, wobei der Kniehebel wieder gestreckt und dadurch die Kuppelung zwischen Anker und Klöppel wieder hergestellt wird.
Dasselbe Spiel wiederholt sich bei jeder Einschaltung des Betriebsstromes. An Stelle des beschriebenen Parallelogramms kann beispielsweise ein entsprechendes Klinkwerk oder irgendein mit einer selbsttätigen Auslösung versehenes Kupplungsglied zwischen dem Anker des Elektromagneten und dem Klöppel eingeschaltet werden, ohne an der wesentlichen Wirkung der Einrichtung etwas zu ändern.
Die Fig. 2 stellt ebenfalls einen elektromagnetischen Membranschlagsender dar, der sich von dem Typ der Fig. 1 dadur h unterscheidet, dass die Membran direkt angeschlagen wird und dass die Kuppelung zwischen dem Anker des Magneten und dem Schlaggewicht elektromagnetisch erfolgt. Die auf das Gehäuse aufgeflanschte Schallplatte 15 trägt in der Mitte eine Masse 16, welcher der Klöppel oder Bolzen 17 in geringerem Abstande gegenübersteht. Derselbe ist an seinem oberen Teil 20 breiter ausladend und reicht nahe an den Anker 18'des Antriebsmagneten 19 heran. Der untere Teil des Ankers 18 gegenüber dem oberen Teil des Klöppels ist seinerseits wiederum als Elektromagnet ausgebildet, zu dem der obere Teil 20 des Klöppels als Anker gehört. Er trägt in einer Nut die Spule 21. Das Feld 22 des Antliebsmagneten enthält eine Spule 23.
Die Spulen 21 und 23 können parallel oder hintereinander geschaltet sein und werden an die Betriebsstromquelle (Gleichstrommasehine) angeschlossen. Der Klöppel 17 ist von einer gegen die Flansche 24 und 215 abgestÜtzten kräftigen Schraubenfeder 27 umgeben. Mit seinem oberen Teil 20 ruht der Klöppel auf einem Kranz 26 von schwächeren Federn, die in einer Nut des Klöppeltei s 20 untergebracht sind.
<Desc/Clms Page number 3>
Wenn der Strom eingeschaltet wird, wird zunächst der Klöppel bei 20 von dem Anker 18 angezogen und damit eine feste Verbindung zwischen beiden hergestellt. Dann wird der Anker mit dem Klöppel zusammen in das Feld 19 hineingezogen und dabei die Feder 27 zusammengedrückt. Beim Ausschalten
EMI3.1
Da aber gleichzeitig mit der Spule 23 auch die Spule 21 stromlos geworden ist, und die grosse Masse des Ankers 18 der Beschleunigung durch die Feder 27 stärker widerstrebt, wird der Klöppel vom Anker losgerissen und allein gegen die Membran geschleudert. Er drückt hiebei den Federkranz 26 zusammen und wird nach dem Schlage von ihm wieder in die normale Lage zurückgeführt. Der Anker 18 fällt langsamer ebenfalls herab, bis er von dem flanschartigen Vorsprung 28 des Feldmagneten abgefangen wird.
Der Vorteil dieser Einrichtung gegenüber der in Fig. 1 dargestellten liegt in der Vermeidung mechanischer Kuppelungen zwischen Klöppel und Magnetanker. Für die Spulen gibt es verschiedene Schaltungsmöglichkeiten. Um mit Sicherheit das richtige Loslösen des Klöppels vom Anker zu bewirken, können die Stromkreise der Spulen 21 und 23 auch unabhängig voneinander geschaltet und betätigt werden, u. zw. gegebenenfalls mit Hilfe automatischer Schaltmittel, die von den bewegten Systemteilen im Sender selbst gesteuert werden.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispeil der Erfindung an einem mit komprimierten Gasen betriebenen Schlagsender dargestellt. Der Antrieb des Schlagwerks erfolgt durch einen Kolben 29, der durch das vermittels der Leitungen 30, 30'und dem hohlen Kolbenschaft 3J bzw. eines darin beweglichen Hohlschiebers 30"durch die Bohrungen 32 in den Zylinderraum 33 geleitete Druckgas angehoben wird. Der Hohlschieber 30" ragt am oberen Ende aus dem Schaft 31 heraus und ist mit einer Traverse 30a versehen, die in Nuten 30b der Innenwand der Rohrleitung 30'frei beweglich gleitet.
Die Nuten 30b und der Hohlschieber 30" sind so bemessen, dass in der dargestellten Tiefstelluns : des Kolbens 29 die Bohrungen 32 des Hohlschiebers 3011 mit den Bohrungen des Schaftes 31 übereinstimmen und die Traverse 30a gegen die unteren Grenzwände der Nuten 30b anliegt. Die Länge der Leitung ist so bemessen, dass die Traverse 30a kurz vor der Ankunft des Kolbens 29 in der oberen Endstellung gegen den Flansch der Leitung 30 stösst, der Hohlschieber also gegen den Kolben zurückbleibt und die Bohrungen des Schaftes verschliesst. Der Kolbenschaft 31 ist unterhalb des Kolbers 29 durch den Boden des Zylinders abgedichtet hindurchgeführt und seine Verlängerung trägt an ihrem unteren Ende eine Blattfeder 34, die sich nach unten hin gegen einen ebenfalls am Kolbenschaft angeschraubten Block 35 stützt.
Auf einer kreisringförmigen, am Sendergehäuse befestigten Blattfeder 36 ruht das Schlaggewicht 37. Dasselbe trägt an seiner oberen Seite einen nach innen gekröpften Hohlzylinder 38, hinter dessen Kröpfung sich die Blattfeder 34 legt. An seinem Aussenrande besitzt das Schlaggewicht einen Flansch 39 ; zwischen diesen und den Zylinderboden ist eine kräftige Schraubenfeder 40 eingefügt.
Die Schallplatte 41 mit dem Mittelgewichte 42 und dem kräftigen Randflansch 43 ist auf das Sendergehäuse aufgeschraubt und schliesst es gegen das schallübertragende Medium ab. Der Kolben 29 besitzt Ventile, wie sie bei 44 schematisch angedeutet sind, die bei einem bestimmten Hub automatisch, beispielsweise durch Anschläge 45, aufgestossen werden. Das entweichende Druckgas wird durch die Kammer 46 und das Aussenrohr 47 einem anderen Verwendungszwecke zugeführt oder abgeleitet.
Wird dem System Druckgas zugeführt, so hebt sich der Kolben 29 und nimmt das Gewicht 37 mit Hilfe der Blattfeder 34 mit. Diese Feder ist durch die Abstützung nach unten gegen Durchbiegungen nach der Seite der Schallplatte hin sehr steif. Das Gewicht wird gehoben, bis die bei der Kompression der Schraubenfeder 40 erzeugte Kraft die Gegenkraft der Blattfeder 34 überwindet. Tritt dieser Moment ein, so wird das Gewicht 37 vom Kolben getrennt und von der Feder 40 gegen die Schallplatte geschleudert.
Der Kolben 29 wird weiter gehoben, bis die Ventile 44 durch Anschlag an 45 geöffnet werden. Kurz vor- her ist die Gaszufuhr durchAnsehlag der Traverse 30a an denFlansch des Rohres 30'gesperrt worden, und der Kolben sinkt wieder herab. Die Ventile 44 schliessen sich wieder durch Anlegen gegen Anschläge 44a am Zylinderboden und gleichzeitig werden die Bohrungen 32 durch Auftreffen der Traverse 30a auf die
Grenzwände der Nuten 30b und dadurch bedingtes Zurückbleiben des Hohlschiebers Jö in Überein- stimmung gebracht. Wenn neues Druckgas zugeführt wird und sich der Kolben wieder hebt, werden die
Ventile durch das Druckgas geschlossen gehalten. Das Schlaggewicht 37 hat bei seinem Schlage die ringförmige Blattfeder 36 mit durchgebogen.
Nach dem Rückpralle legt es sich unter dem Restdruck der
Feder 40 gegen die Blattfeder 36 an. Wenn der Kolben langsam nachsinkt, schnappt die nach oben leicht biegsame Blattfeder ö4 wieder hinter die Kröpfung des Zylinders 38, und der Apparat ist zu neuem An- schläge bereit.
Die Unterbringung des Schlaggewichts zwischen den beiden Federn 36 und 40 zeitigt die besonders vorteilhafte Wirkung, dass eventuell auftretende Schwingungen, die zu wiederholten Anschlägen des Gewichts an die Schallplatte führen könnten, rasch abgedämpft werden. In solchen Fällen, wo die Schwere des Kolbens und seiner verlängerten Welle nicht genügt, um ihn bis zum Schlaggewichte herabzudrücken und in dieses einzuklinken, kann die Einrichtung auch so getroffen sein, dass das Druckgas abwechselnd
EMI3.2
<Desc/Clms Page number 4>
Fig. 3 dargestellten Kuppelung desSchlaggewichts'mit dem Kolbenschaft kann auch eine beliebige andere Art von Ausrückkuppelung treten.
Der Apparat kann wegen seiner einfachen Ausführungsform besonders vorteilhaft in Verbindung mit Pressgasleuchtbojen verwendet werden.
In der Fig. 4 ist noch eine besondere Art eines Anschlagmechanismus dargestellt. Das Schlaggewicht d8 wird bei dieser Einrichtung von zwei Klemmbacken 49, 49 seitlieh gefasst. Die Klemmbacken werden mit Hilfe der Hebel 50,50, an denen die Stangen 51, 51 angreifen, zusammengezogen, wenn auf diese Stangen durch das eigentliche Antriebsmittel (Magnetanker, Kolben) ein Zug in der Richtung der Pfeile ausgeübt wird, und legen sich alsdann fest gegen das Schlaggewicht 48. An dem Ansatze 52 des Schlaggewiohts ist die Schraubenfeder 53 befestigt, die anderseits an einem Ansatze 54 festsitzt, der seinerseits von einer Traverse oder Querwand 55 getragen wird. Die Hebel 50 reichen über die Verbindungspunkte mit den Zugstangen 51 seitlich hinaus und tragen einstellbare Anschläge 56, denen entsprechende Anschläge 57 in der Traverse 55 gegenüberstehen.
Wenn an den Stangen 51 ein Zug ausgeübt wird, werden die Hebel um den Drehpunkt 58 so gedreht,
EMI4.1
Systems entgegen dem Drucke der Schraubenfeder 53 erfolgt, so nimmt die Adhäsionsreibung der Backen mit steigendem Gegendrucke der Feder 53 derart zu, dass, wenn keine anderen Kräfte auftreten würden, das Schlaggewicht die Feder bis an die Grenze ihrer Kompressionsfähigkeit zusammendrücken würde.
EMI4.2
die Membran 59 geschleudert wird.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 2, 3 und 4 kann die Schallplatte ebenso wie bei Fig. 1 mit
EMI4.3
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Durch ein Schlagwerk betätigter Schallsender inbesondere für Unterwasserschallwellen mit einem direkt oder über besondere akustische Schwingungsgebilde im wesentlichen senkrecht zu seiner
EMI4.4