<Desc/Clms Page number 1>
SchallempiÅanger oder-sender.
Die Erfindung bezieht sich auf Unterwasser-Schallempfänger oder-sender mit zwei oder mehreren schwingungsfähigen Gebilden mit bestimmt begrenzten Abmessungen und bestimmter Eigenfrequenz und Dämpfung nach Pat. Nr. 88 524, bei denen zwischen den schwingungsfähigen Gebilden dauernd ein derart enger Kopplungszustand besteht, dass eine erhebliche gegenseitige Beeinflussung der Schwingunggebilde zustande kommt.
Die Erfindung bezweckt, bei derartigen Apparaten einen möglichst störungsfreien Empfang zu erzielen. Dieser Zweck wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die unter Berücksichtigung der gegenseitig eingehenden Massen der einzelnen Glieder aufeinander abgestimmten Schwingungsgebilde so fest miteinander gekoppelt sind, dass die höhere der beiden auftretenden Kopplungsfrequenzen mehr als das Doppelte der tieferen beträgt.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es handelt sich dabei um bekannte Typen von Schallempfängern, wie sie insbesondere beim Unterwasser- Signalwesen verwendet werden, bei welchen in einer von einer Schallmembran abgeschlossenen Kapsel, an dieser Membran befestigt ein Mikrophon enthalten ist. Die Wirkungsweise derartiger Empfänger ist folgende : Wie aus der Fig. 1, diedenGrundtypus derartiger Kapselempfänger darstellt, ersichtlich ist, sind in ihnen fünf Konstruktionsteile für den akustischen Vorgang scharf zu unterscheiden, erstens die Kapsel %, zweitens die Kapselmembran 61, drittens der Mikrophonteil wt, viertens dieMikrophonmembran %, fünften der Mikrophonteil m2.
Von diesen Teilen sind die beiden Membranen im wesentlichen als Träger elastischer Kräfte anzusprechen. Als Massen wirken m1, mund m2, wobei in m noch ein Teil der Massen der angrenzenden Membranen und ein rechnerisch oder experimentell zu ermittelnder Teil der Masse des angrenzenden Mediums einzubeziehen ist. Den einzubeziehenden Teil der Membranmasse und Mediummasse kann man sich hiebei der Einfachheit der Anschauung halber in dem in der Fig. 1 mit m bezeichneten Massenteil konzentriert denken.
Akustisch sind von diesen Teilen die Teile m'l'e1, meinerseits, m, e2, m2 anderseits einander zu je einem einheitlichen Schwingungsgebilde zugeordnet. Die Kopplung beider Gebilde erfolgt in dem dargestellten Schema über die beiden Gebilden gemeinsame Masse m, und der Kopplungsgrad ist dabei in erster Linie abhängig von dem Verhältnis der Masse m2 zur Masse m, vorausgesetzt, dass die Masse ml
EMI1.1
EMI1.2
EMI1.3
jedem der beiden Gebilde besondere Massen zugeordnet sein. Die beiden Gebilde können alsdann elastisch oder durch Reibung miteinander verbunden sein.
Gemäss dem Stammpatent werden bei solchen aus mehreren Schwingungsgebilden bestehenden Schallaparaten die einzelnen Gebilde derart aufeinander abgestimmt, dass bei der Abstimmung die bei der Kopplung gegenseitig in Wirkung tretenden Massenteile berücksichtigt werden. Beispielsweise werden sie also abgestimmt, indem an jedes der beiden beschriebenen Systeme die gemeinsame Masse m bei der Abstimmung angebracht wird, wobei die Genauigkeit, mit der die Abgleichung der einzelnen Abstimmung Erstes Zusatzpatent Nr 89275.
<Desc/Clms Page number 2>
der ungekoppelten Gebilde aufeinander erfolgen muss, abgesehen von der Dämpfung, abhängt von dem
Grade der Kopplung. Je enger dieser ist, um so weniger genau braucht diese Abgleichung der Eigenfrequenzen der Einzelgebilde zu sein.
Erfindungsgemäss wird die Kopplung zwischen den einzelnen Gebilden des gesamten Systems, insbesondere bei Empfangssystemen aus zwei gekoppelten Gebilden (Strahlersystem und Erreger-oder Übertragersystem) so eng gemacht, dass die Schwingungszahl der höheren der beiden auftretenden Kopplungsfrequenzen mehr als das Doppelte der tieferen beträgt.
Wenn bei solchen Gebilden, die eine gemeinsame Masse m für beide Gebilde und für jedes eine freie Masse m'1 und m2 besitzen, die oben erwähnte Bedingung erfüllt ist, dass nämlich die freie Masse : des erstgenannten Gebildes (des Strahlers) gross ist gegenüber der gemeinsamen Masse m und der freien Masse des zweiten Gebildes m2, so wird der erforderliche Kopplungsgrad mit ausreichender Annäherung dadurch erreicht, dass die gemeinsame Masse m kleiner oder höchstens gleich der zweiten freien Masse m2 gemacht wird. In der Praxis ist nt,. in der Regel gross gegenüber m-und m2.
Es wurde eingangs bereits bemerkt, dass bei der Abstimmung der einzelnen Schwingungsgebilde aufeinander die Kopplungsglieder mit berücksichtigt werden müssen ; in erster Linie gilt das bezüglich ihrer gemeinsamen Masse und es muss somit beispielsweise die am zugrundegelegten Schema mit m bezeichnete Kopplungsmasse, bestehend aus dem eigentlichen Konstruktionsteil sowie der zugehörigen Membranund Wassermasse, in Rechnung gezogen werden. Daraus ergibt sich ein bestimmtes Herstellungsverfahren für Schallapparate der beschriebenen Art. Dieses Verfahren besteht ganz allgemein dann, dass jedes der zu koppelnden Systeme für sich unter Zuhilfenahme von Ersatzmassen, d. h. z.
B. solchen Metallgewichten, die ihrem Massenbetrage nach der gemeinsamen Masse entsprechen, auf den gewünschten Eigen- ton und im speziellen Falle der Erfindung die Systeme aufeinander abgestimmt werden. Durch den gewählten Kopplungsgrad und die verwendete Signalfrequenz ist dieser Eigenton bestimmt. Dieses Verfahren braucht naturgemäss nicht an jedem Apparate-Exemplar neu ausgeübt zu werden ; vielmehr genügt es, für einen Apparat oder eine beschränkte Anzahl derselben von gleicher Type die Bestimmung auszuführen. Daraus ergeben sich die Konstruktionsdaten für die übrigen (freien) Massen und ihrer elastischen Verbindungsglieder (Membranen).
Im übrigen kann man, wenn man bestimmte Grössen für die freien Massen und die elastischen Kräfte von vornherein annimmt, auch rechnerisch die gemeinsame Masse für eine gegebene Signalfrequenz bei jedem gewünschten Kopplungsgrad ermitteln.
Die Arten der konstruktiven Durchbildung derartiger Apparate sind ziemlich mannigfaltig. Die Massnahmen gemäss der Erfindung können an ihrer äusseren Ausführung nach bekannten Apparatetypen getroffen werden, z. B. an einem Mikrophonempfänger, wie er in der als Schema dienenden Fig. 1 dargestellt ist. Es kann aber auch statt des Mikrophons ein Detektor verwendet sein, wie er in der drahtlosen Telegraphie Anwendung findet. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2, welches sowohl als Empfänger wie als Sender Bedeutung hat, ist das Mikrophon durch einen Elektromagneten ersetzt, dessen korrespondierende Teile (Feld und Anker) durch eine Membran verbunden sind.
Es bezeichnet in der Fig. 2'm : t die
EMI2.1
m das beiden Systemen gemeinsame, zur Befestigung dienende Kopplungsglied und den Anker des Elektromagneten, e2 die Membran des Elektromagnetsystems (elastische Kraft des eigentlichen Empfangs-oder Erregersystems), m2 das Feld des Elektromagneten (freie Masse des Empfangs-oder Erregersystems).
Die Elektromagnetspulen sind mit s, s bezeichnet
Bei den dargestellten Ausführungsformen, aber auch bei anderen, können die Träger der elastischen Kraft, also die bisher als Membranen bezeichneten Gebilde, auch durch andere elastische Gebilde, z. B.
Saiten, Federn od. dgl. ersetzt sein.
Die weiteren Vorteile, die durch die Massnahmen gemäss der Erfindung erzielt werden, sind kurz zusammengefasst die folgenden : Durch die enge Kopplung der Systeme miteinander wird erreicht, dass die Eigenfrequenz der-einzelnen Schwingungsgebilde verhältnismässig sehr hoch gewählt werden kann, auch wenn die aufzunehmende oder auszusendende Frequenz verhältnismässig tief ist. Diese wird dann gleich der tieferen Kopplungsfrequenz gewählt.
Da aber die Eigenfrequenz der Einzelsysteme hoch ist, werden die elastischen Kräfte derselben gross, so dass die meist aus tieferen Tönen bestehenden Störungsfrequenzen nicht so stark wirksam werden können. Überdies ergibt sich hiebei der weitere Vorteil, dass die elastischen Glieder, insbesondere die Kapselmembranen, sehr kräftig ausfallen und gegen Aussendruck sehr viel unempfindlicher sind.
Die Erfindung ist nicht auf Apparate beschränkt, die nur in bestimmten Übertragermedien Verwendung finden. Vorzugsweise ist sie aber für Unterwasserschall-Übertragung und insbesondere für Empfänger von Bedeutung.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.