DE19612503C2 - Elektroakustischer Wandlermodul - Google Patents
Elektroakustischer WandlermodulInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen
Wandlermodul mit Wandlerelementen zum Empfangen von
Schallwellen und Bestimmen ihrer Einfallsrichtung der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Ein elektroakustischer Wandlermodul besteht beispielsweise
aus einem Schallwandler mit einer Vielzahl von
Wandlerelementen auf einem zylindrischen Träger und einem
Hüllkörper. Die Wandlerelemente sind mit einer
Isolierschicht umgossen und von einem Hüllkörper umgeben,
die zusammen in einem Gießvorgang hergestellt werden, wie
es beispielsweise in der DE-OS 31 50 456 beschrieben ist.
Empfangssignale der elektroakustischen Wandlerelemente
werden in einem Richtungsbildner zu Richtcharakteristiken
zusammengefaßt, um die Einfallsrichtung von Schallwellen zu
bestimmen, wie es beispielsweise in der DE-OS 21 36 780
beschrieben ist. Nachteilig ist die hohe
Übertragungskapazität von den Wandlerelementen dieses
Schallwandlers zum Richtungsbildner, der beispielsweise für
Schallwellen im kHz-Frequenzbereich bis 100 kHz einzusetzen
ist und als Interceptbasis zum Empfangen von Schallwellen,
die von anderen Sonaranlagen gesendet werden, verwendet
wird, um Träger dieser Sonaranlagen zu orten.
In dem Aufsatz "Classification and Identification - CAI -
by Submarine Sonars", L. Kühnle, Naval Forces No. VI, 1987
ist auf Seite 28 ein U-Boot dargestellt, das ein
Intercept-Panorama-Sonar IPS mit einer Interceptbasis
zeigt. Empfangene Schallimpulse werden bezüglich ihres
Frequenzbereichs, der Modulationsart, Pulslänge und
Pulswiederholfrequenz analysiert, um Ziele zu klassifizieren
und zu identifizieren. Außerdem wird das Fahrgeräusch eines
Ziels mit einer Schleppantenne empfangen, die hinter dem U-
Boot geschleppt wird, und in einem Towed Array Sonar TAS
zur Detektion und Peilung des Ziels eingesetzt wird.
Aus der EP 0 375 498 ist ein elektroakustischer
Richtantennenmodul im Zusammenhang mit einer solchen
Schleppantenne beschrieben, der aus zwei Paaren von
elektroakustischen Wandlern besteht. Die Paare bilden zwei
orthogonale Dipole. Durch Verknüpfen der Empfangssignale
der Dipole der Richtantennenmodule für die
Richtungsbestimmung einfallender Schallwellen wird über die
Null stelle der mit den Dipolen gebildeten Kardioiden eine
Seitenunterscheidung über die Schalleinfallsrichtung in
bezug auf die Längsachse der Schleppantenne möglich. Die
dort beschriebene Schleppantenne wird auch im
kHz-Frequenzbereich angewendet und dient beispielsweise zur
Torpedowarnung.
Aus der DE-OS 28 25 396 ist eine elektroakustische
Wandleranordnung bekannt, bei der ein Wandlerelement von
einer Gruppe von reflektierenden Flächen eines Blockes aus
Reflektormaterial umgeben ist, die einen Raum in Form eines
Dieders, eines Trieders, einer Pyramide oder eines Kegels
begrenzen. Durch diese Maßnahme wird mit nur einem
Wandlerelement mit Rundumcharakteristik ein Baustein mit
Dipolcharakteristik geschaffen. Eine Aneinanderreihung
mehrerer nebeneinanderliegender Aussparungen im
Reflektormaterial für die Wandlerelemente bilden eine
Linearantenne, die einen Umguß aus wasserdichtem,
schalldurchlässigem Kunststoff erhält. Empfangssignale der
Wandlerelemente werden in einem Richtungsbildner zur
gewünschten Richtcharakteristik durch entsprechende
Signalverarbeitung zusammengefaßt. Eine Anordnung aus zwei solchen
Linearantennen, deren Blockflächen aus Reflektormaterial
aneinandergefügt sind, wäre als Schleppantenne
einsetzbar. Bei Ausfall von einem oder mehreren
Wandlerelementen müßte der gesamte Block aus
Reflektormaterial mit allen Wandlerelementen, also die
komplette Linearantenne, ersetzt werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Wandlermodul für eine Panorama-Sonaranlage der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 9 genannten Art zu
schaffen, bei dem durch eine akustische Abschattung mit
einer Trennwand aus Reflektor- und/oder Absorbermaterial
hinter einem Wandlerelement der Aufwand der
Signalübertragung zur Richtungsbildung oder der
Serviceleistungen reduziert wird. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des
Anspruchs 1 oder 9 gelöst.
Die äußere Form des Wandlermoduls gemäß Anspruch 1 ist
eine Scheibe oder Linse, ein Zylinder oder eine Tonne, mit
Ober- und Unterseite oder Stirn- und Rückseite, zu der die
Trennwände senkrecht angeordnet sind. Die Auswahl bei
diesen Formen erfolgt abhängig von der Verwendung des
Wandlerelements. Sein Vorteil besteht darin, daß durch eine
sternförmige Anordnung der Trennwände und jeweils
mindestens eines Wandlerelements in den so entstehenden
Segmenten eine Richtungsselektion einfallender Schallwellen
allein durch passive akustische Maßnahmen möglich ist. Ein
Aufbau mit beispielsweise sechs im Kreis angeordneten
Wandlerelementen und der sternförmigen Anordnung ihrer
Trennwände in einer Vergußmasse aus Polyurethan ist als
Zylinder-Panoramabasis einzusetzen, mit der über den
gesamten Azimut eine Unterscheidung der Einfallsrichtungen
von Schallwellen in 60°-Sektoren möglich ist, indem Pegel
der Empfangssignale der Wandlerelemente in den Segmenten
miteinander verglichen werden. Eine zusätzliche Bündelung
in Elevation ist möglich, indem statt eines Wandlerelements
mit Rundumcharakteristik mehrere Wandlerelemente je Segment
übereinander angeordnet und elektrisch verbunden werden
und/oder eine Abdeckung aus Schaumstoff vorgesehen wird.
Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung des Wandlermoduls
nach Anspruch 2 ist außerdem eine weitere Abschattung gegen
Schallwellen aufgrund von Reflexionen an der
Wasseroberfläche und/oder am Boden durch die Abdeckungen
aus dem gleichen Material wie die Trennwände vorteilhaft
möglich.
Die äußere Kontur dieser Panoramabasis wird durch die Wahl
der gesamten Gußform bestimmt und an einem Trägerfahrzeug
angebracht, wie ein Hüllkörper mit Schallwandler, oder auch
als Dippingsonar eingesetzt oder geschleppt.
Gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung nach Anspruch 3
wirken die Trennwände als Reflektor. Die Dicke des
Metallblechs und des Gummis sowie die zu verwendenden
Werkstoffe werden abhängig von den aufzunehmenden Kräften
am Einsatzort gewählt. Bei einem Verguß der Wandlerelemente
und der Trennwand ist es vorteilhaft, den gleichen
Kunststoff wie für den Umguß zu verwenden, nämlich
Polyurethan.
Mit dem erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlermodul
ist eine Richtungsselektion einfallender Schallwellen
entsprechend der Segmente gegeben. Die erfindungsgemäße
Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht bei einer
Tonnenform eine Zusammenschaltung der Wandlerelemente über
frequenzselektive Schaltelemente, so daß der Öffnungswinkel
der Richtcharakteristik innerhalb eines Frequenzbereichs
von 10 kHz bis 100 kHz konstant ist. Fertigungstechnisch
vorteilhaft ist die Anordnung der Wandlerelemente in einer
gewölbten Matrix aus Polyurethanhartschaum, in die die
Wandlerelemente eingeklebt werden. Diese Segmente werden in
den Stern aus Trennwänden eingefügt, wobei die Trennwände
vorteilhaft aus beidseitig mit Gummi beschichtetem
Metallblech bestehen, und die gesamte Tonnenform mit
Polyurethan umgossen wird.
Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 5 wird
mittig in dem Wandlermodul ein rohrförmiger Durchgang
vorgesehen, in den gemäß Anspruch 6 eine
Elektronikschaltung für die Empfangssignale einfügbar ist,
wie sie beispielsweise in der DE-PS 44 22 234 beschrieben
ist. Die verstärkten und digitalisierten Empfangssignale
werden über ein einziges Kabel aus dem Wandlermodul
herausgeführt.
Der erfindungsgemäße elektroakustische Wandlermodul mit
einer sternförmigen Anordnung der Trennwände, ist gemäß
Anspruch 7 vorteilhaft als Interceptbasis zu verwenden. Der
Vorteil einer solchen Interceptbasis besteht in ihrem
robusten Aufbau. Weiterhin ist von Vorteil, daß Reflexionen
innerhalb der Interceptbasis, die Peilungen vorspiegeln
würden, sich wegen der Trennwände nicht ausbilden können.
Die Interceptbasis ist nicht akustisch transparent. Die
Wandlerelemente empfangen lediglich von außen einfallende
Schallwellen, denen sich keine durch die Interceptbasis
hindurch von rückwärts ausbreitende oder innerhalb eines
Hüllkörpers reflektierte Schallwellen überlagern. Der
Wandlermodul ist als Interceptbasis ausgesprochen
preisgünstig, da sowohl der Aufwand für seine Herstellung
und Fertigung, wie auch für die Signalverarbeitung der
Empfangssignale gering ist.
Eine weitere vorteilhafte Verwendung des elektroakustischen
Wandlermoduls ist in Anspruch 8 angegeben. Wird z. B. am
Anfang und Ende einer mit rundumempfindlichen Wandlern
bestückten akustischen Linearantenne einer Schleppantenne
ein oder mehrere elektroakustische Wandlermodule
eingesetzt, ist das Problem der Seitenkennung durch
akustische Abschattung gelöst. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß jede akustische Schleppantenne durch einen oder
mehrere entsprechende elektroakustische Wandlermodule gemäß
der vorliegenden Erfindung nachgerüstet werden kann, um
beispielsweise im höherfrequenten Bereich für einen
Torpedoalarm eingesetzt zu werden.
Eine andere sternförmige Anordnung aus zwei sich kreuz enden
Trennwänden und drei Wandlerelementen in den drei von vier
Segmenten und einer Ausrichtung bezüglich der Längsachse
der Schleppantennen, so daß die drei Wandlerelemente von
rechts, links und oben einfallende Schallwellen empfangen,
ist im akustischen Teil einer Schleppantenne einsetzbar,
indem eine Mehrzahl so aufgebaut er Wandlermodule
torsionssteif aneinandergereiht werden. Durch die
Trennwände wird eine seitliche Abschattung erzeugt. Von der
Wasseroberfläche reflektierte Schallwellen werden vom
dritten Wandlerelement empfangen. Sein Empfangssignal wird
zur Störbefreiung der Empfangssignale der die Linearantenne
bildenden anderen Wandlerelemente verwendet, aus denen
Richtcharakteristiken mit Empfangsrichtungen nach rechts
oder links von der Längsrichtung der Schleppantenne
gebildet werden. Ihre Seitenzuordnung erhalten sie durch
die akustische Abschattung der fluchtenden Trennwände der
Wandlerelemente.
Der Vorteil eines scheibenförmigen Aufbaus des
erfindungsgemäßen Wandlermoduls nach Anspruch 9 besteht
darin, daß mehrere kleine Einheiten, z. B. mit Trennwand und
zwei davor befindlichen Wandlerelementen, zu einer
Linearantenne zusammengefaßt werden können und den
akustischen Teil einer Schleppantenne bilden. Bei Ausfall,
z. B. eines Wandlerelements wird der Wandlermodul durch
Auswechseln einer Scheibe wieder funktionsfähig, wodurch
Reparatur- und Servicekosten sinken, da nicht der gesamte
Wandlermodul ersetzt werden muß.
Abhängig von der Lage der Trennwände der einzelnen Scheiben
weist der Wandlermodul unterschiedliche
Gesamtrichtcharakteristiken auf, die sich bei fluchtendem
Aufbau gemäß Anspruch 10 durch einen seitenrichtigen
Empfang der Schallwellen auszeichnet.
Bei einem elektroakustischen Wandlermodul gemäß Anspruch 11
wird ein spiralförmiger Aufbau der Wandlerelemente oder
eine zufällige Verteilung durch entsprechende
Aneinanderreihung der Scheiben und Winkelversatz der
Trennwände in einfacher Weise möglich. Eine solche
Schleppantenne mit einer entsprechenden Wandlerverteilung,
aber ohne die abschattenden Trennwände, ist aus der
DE-PS 44 45 549 bekannt. Die Gesamtrichtcharakteristik des
scheibenförmig aufgebauten Wandlerelements wird durch die
jeweils einseitig abgeschatteten Eigenrichtcharakteristiken
der Wandlerelemente bestimmt.
Die vorteilhafte Weiterbildung des Wandlermoduls nach
Anspruch 12 ermöglicht eine Verbesserung der Richtfunktion
vor und/oder hinter der Trennwand, indem beispielsweise
paarweise angeordnete Wandler vor und/oder hinter der
Trennwand jeder Scheibe jeweils zusammengeschaltet sind.
Dicke und Formgebung der Trennwand beeinflussen nicht nur
Gewicht und Auftrieb des Wandlermoduls, sondern auch die
Richtfunktion. Ein solcher Wandlermodul erhält durch einen
stromlinienförmigen Umguß eine Scheibenform mit
elliptischem Querschnitt, so daß Strömungsgeräusche an den
Wandlerelementen gering sind.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 erleichtert eine
Montage und ein Auswechseln einzelner Scheiben
des elektroakustischen Wandlermoduls. Bei seiner Verwendung
als torsionssteife akustische Linearantenne für die
Schleppantenne gemäß den Weiterbildungen nach den
Ansprüchen 13 bis 15 ist der Vorteil gegeben, daß im
Gegensatz zu üblichen Schleppantennen eine Ölfüllung nicht
notwendig ist. Das von den Durchgängen gemäß Anspruch 14
gebildete mittlere Rohr ist mit Luft gefüllt und nimmt
gemäß Anspruch 15 Elektronikschaltungen, Daten- und
Triggerleitungen und ggf. Schleppseile auf, wie es
beispielsweise in der DE-PS 44 22 234 beschrieben ist.
Durch die Bemessung der Trennwanddicke ist durch Trennwände
aus Schaumstoff der Auftrieb einer solchen akustischen
Linearantenne einstellbar. Eine solche Schleppantenne
erhält mittels der akustischen Abschattung der
Wandlerelemente durch die Trennwände eine Seitenkennung
ohne weitere Signalverarbeitung, sie ist servicefreundlich
durch den scheibenförmigen Aufbau, da bei Ausfall von
Wandlerelementen ein Auswechseln an Bord vorgenommen werden
kann und alle Vorkehrungen, die im Zusammenhang mit einer
Ölfüllung notwendig sind, überflüssig sind.
Abstände der Wandlerelemente werden kleiner als die
kleinste halbe Wellenlänge der zu empfangenden Schallwellen
gewählt, um Grating-Lobes bei der Bildung von schwenkbaren
Richtcharakteristiken aus den Empfangssignalen der
Wandlerelemente zu vermeiden.
Zur Erhöhung der Formstabilität weisen die Scheiben des
Wandlermoduls mittig ein Rohr mit äußeren Verstrebungen in
X-Form auf, das aus Aluminium oder glasfaserverstärktem
Kunststoff gefertigt ist. Am Ende der Schenkel der X-Form
sind die Wanderelemente vorgesehen. Zwischen den Schenkeln
befindet sich die Trennwand. Wandlerelemente, Verstrebungen
und Trennwand sind mit Polyurethan umgossen. Die äußere
ovale Form der Scheibe weist oberhalb und unterhalb der
X-Form Gleitflächen auf, so daß eine Schleppantenne mit dem
erfindungsgemäßen Wandlermodul nach Anspruch 16 mit einer
einfachen Winde für die Schleppseile und die Kabel an Bord
des Schleppschiffs verbracht werden kann und der akustische
Teil über eine Slip-Anlage an Bord gleitet. Eine
Auftrommelung der Linearantenne entfällt, da ihre Länge bei
Frequenzen im kHz-Bereich nur einige wenige Meter beträgt.
Die Erfindung ist in mehreren in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen eines Wandlermoduls für
eine Schleppantenne und eine Interceptbasis zum Empfangen
von Schallwellen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen kreisförmigen Wandlermodul mit einer
Trennwand und zwei Wandlerelementen,
Fig. 2 mit T-förmiger Trennwand und zwei
Wandlerelementen,
Fig. 3 mit gekreuzten Trennwänden und drei
Wandlerelementen,
Fig. 4 einen Querschnitt eines Scheibenaufbaus für eine
Schleppantenne,
Fig. 5 eine Verstrebung im Querschnitt gemäß Fig. 4,
Fig. 6 eine Längsansicht des Scheibenaufbaus aus Fig. 4
und Fig. 5,
Fig. 7 einen sternförmigen Aufbau für eine Interceptbasis,
Fig. 8 eine Schnittdarstellung des sternförmigen Aufbaus
nach Fig. 7,
Fig. 9 eine modifizierte Interceptbasis,
Fig. 10 ein Segment der Interceptbasis gemäß Fig. 9 und
Fig. 11 ein Richtdiagramm.
Der Wandlermodul in Fig. 1 weist eine Trennwand 11 und zwei
Wandlerelemente 12 und 13 auf, die rechts und links von der
Trennwand 11 angeordnet sind. Die Trennwand 11 und die
Wandlerelemente 12, 13 befinden sich in einer mit
Polyurethan ausgegossenen zylindrischen Form 14. Das
Wandlerelement 12 empfängt Schallwellen aus der Richtung I,
Schallwellen aus der Richtung II werden durch die Wirkung
der Trennwand 11 nicht vom Wandlerelement 12 empfangen.
Umgekehrt empfängt das Wandlerelement 13 nur Schallwellen
aus der Richtung II und keine Schallwellen aus der
Richtung I. Die Trennwand 11 besteht aus Schaumstoff, z. B.
Integralschaum der Firma Elastogram, der in Plattenform als
Halbzeug geliefert wird. Die Höhe des Zylinders 14 und der
Trennwand 11 wird durch die Form der Wandlerelemente 12 und
13 bestimmt. Die Wandlerelemente 12 und 13 haben
beispielsweise Kugelform und eine rundum empfindliche
Eigenrichtcharakteristik. Ebenfalls ist es möglich, als
Wandlerelemente 12 und 13 sog. Staves, d. h.
übereinanderliegende, elektrisch miteinander verbundene
elektroakustische Wandler mit rundumempfindlichen
Eigenrichtcharakteristiken zu verwenden, deren
Richtcharakteristik bezüglich der Längsachse der
zylindrischen Form 14 einen kleineren Öffnungswinkel
aufweist.
Fig. 2 zeigt einen Wandlermodul, bei dem die Trennwand 21
einen T-förmigen Querschnitt aufweist, wodurch auch eine
Abschattung von Schallwellen aus der Richtung III erreicht
wird. Die Wandlerelemente 12 und 13 befinden sich in den
durch das T gebildeten Sektoren 22, 23. In dem Sektor 24
ist eine Elektronikschaltung 25 angeordnet, in der
Empfangssignale der Wandlerelemente 12 und 13 für eine
Übertragung verstärkt und digitalisiert werden. Die
Elektronikschaltung ist beispielsweise in der
DE-PS 44 22 234 beschrieben.
Fig. 3 zeigt einen Wandlermodul mit sich kreuzenden
Trennwänden 31, 32 in Form eines Sterns, bei dem drei
Wandlerelemente 12, 13 und 14 in drei Segmenten des Sterns
angeordnet sind. Im vierten Segment befindet sich die
Elektronikschaltung 25 für die Empfangssignale der
Wandlerelemente 12, 13, 14. Das Wandlerelement 12 empfängt
Schallwellen aus der Richtung I, das Wandlerelement 13
Schallwellen aus der Richtung II und das Wandlerelement 14
aus der Richtung III.
Die Wandlermodule gemäß Fig. 1, 2 und 3 weisen eine
zylindrische Außenform mit kreisförmigen Stirn- und
Rückseiten auf, die zu einem scheibenförmigen Aufbau und
Einsatz bei einer Schleppantenne geeignet sind.
Fig. 4, 5 und 6 zeigen einen scheibenförmigen Aufbau eines
Wandlermoduls für eine Schleppantenne, bei dem die Stirn-
und Rückseite der einzelnen mit Polyurethan ausgegossenen
Scheiben 40 einen angenähert elliptischen Querschnitt
aufweisen und die Höhe durch die Wellenlänge der zu
empfangenden Schallwellen bestimmt wird. Seitlich parallel
zur längeren Halbachse über die Höhe der Scheibe sind
Aussparungen, um das Gewicht zu reduzieren, senkrecht dazu
Gleitflächen. Jede Scheibe 40 enthält ein rohrförmiges
Gerüst, eine Trennwand 70 aus Schaumstoff, deren eine Seite
der längeren Halbachse der Ellipse entspricht, je zwei
Wandlerelemente rechts und links der Trennwand 70 und
Schraubverbindungen 50 an der Stirn- und Rückseite.
Beispielsweise bilden acht solcher Scheiben 40.1, 40.2, . . . ,
den Akustikteil der Schleppantenne, der durch eine
Stabilisierungseinheit in einer vertikalen Ausrichtung für
die Trennwand 70 gehalten wird. Die vor und hinter der
Trennwand 70 angeordneten Wandlerelemente sind in einem
Abstand kleiner als die Hälfte der kleinsten zu
empfangenden Wellenlänge von Schallwellen angeordnet. Der
Abstand der Wandlerelemente von Scheibe 40.1 zu Scheibe
40.2 und Höhe der Scheiben sind genauso groß.
Ein Rohr 41 mit X-förmigen Verstrebungen 42 aus Aluminium
oder glasfaserverstärktem Kunststoff bildet das Gerüst, das
in Fig. 5 dargestellt ist. Vier Stege 43 im Innenraum des
Rohres 41 an der Stirn- und Rückseite der Scheibe 40 nehmen
Schraubverbindungen 50 auf, um die Scheiben 40.1, 40.2 zu
verbinden, die als Längsansicht und im Schnitt VI-VI in
Fig. 6 gezeigt sind. Jede Scheibe 40.1, 40.2 weist auf
halber Höhe vier Wandlerelemente auf, deren Lage 60 der
Scheibe 40.2 und dem Querschnitt in Fig. 4 zu entnehmen
ist. Jeweils zwei Wandlerelemente befinden sich auf jeder
Seite der Trennwand 70, die in Fig. 4 und als Schnitt VI-VI
in Fig. 6 gezeigt ist. Die Trennwand 70 besteht aus
Schaumstoff, das in Plattenform als Halbzeug vorliegt und
auf das Rohr 41 zwischen den Schenkeln des X angebracht
ist. Anschlüsse der Wandlerelemente vor der Trennwand 70
und hinter der Trennwand 70 werden einer
Elektronikschaltung 80 zugeführt, die in jeder Scheibe 40
mittig im Rohr gelagert ist. Die Montage und Justage der
Scheiben 40.1, 40.2 wird durch Zapfen und Bolzen 90 an
Stirn- und Rückseite der Scheiben 40.1 und 40.2
erleichtert.
Fig. 7 zeigt den prinzipiellen Aufbau für eine
Interceptbasis, bei der mit einer sternförmigen
Anordnung 700 der Trennwände aus Schaumstoff und mittig in
den so entstehenden Sektoren 701, 702, . . . 706 angeordneten
Wandlerelementen oder Staves die Einfallsrichtung je Sektor
701, . . . , 706 bestimmt wird. Durch die Anordnung 700 aus
Schaumstoff ist die Interceptbasis nicht akustisch
transparent, da die Trennwände die Schallwellen
reflektieren. Schallwellen aus der Einfallsrichtung IV
werden lediglich von dem Wandlerelement in dem Sektor 703
empfangen. Sie gelangen nicht zu den Sektoren 701, 702,
704, 705 und 706. Die Interceptbasis weist einen
kreisförmigen Querschnitt und eine Zylinderform auf, die
durch ein Vergießen der Wandlerelemente und der
Anordnung 700 der Trennwände erzielt wird.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt VIII-VIII durch die
Interceptbasis in Fig. 7, mit kreisförmigen
Abdeckungen 801, 802, die ebenfalls aus Schaumstoff
ausgeführt sind, so daß eine Abschattung von einfallenden
Schallwellen aus den Richtungen V und VI gewährleistet ist.
Eine Bohrung 710 nimmt die Elektronikschaltung für die
Wandlerelemente auf.
Fig. 9 zeigt eine Konstruktionszeichnung für eine
modifizierte Interceptbasis. Die äußere Kontur weist
gewölbte Außenwände in Form einer Tonne auf. Die
sternförmige Anordnung 900 der Trennwände besteht aus einem
sechseckigen Aluminiumträger 910, in den Schlitze zur
Aufnahme von Stahlblechen 911 eingearbeitet sind. Der
Aluminiumträger 910 und die Stahlbleche 911 sind mit
Gummi 912 beschichtet. Der Aluminiumkörper 910 weist eine
Durchbohrung 915 für Kabelbäume zur Verdrahtung der
Wandlerelemente 920 und eine Elektronikschaltung mit
frequenzselektiven Schaltungen, z. B. Hoch- und/oder
Tiefpässen, Verstärkern, A/D-Wandlern, auf. In die durch
die sternförmige Anordnung 900 gebildeten Segmente 901 bis
906 sind gewölbte Segmentkörper aus Polyurethanhartschaum
eingebracht, die sich durch große Festigkeit auszeichnen
und in die die Wandlerelemente 920 eingeklebt sind. Ein
Umguß aus Polyurethan sorgt dafür, daß der gesamte
Wandlermodul wasserdicht ist.
Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht des Segments 901 mit
Bohrungen 921 für die Wandlerelemente 920.
Der Aufbau der sternförmigen Anordnung 900 verhindert
einerseits eine Ausbreitung von Schallwellen innerhalb der
Interceptbasis zwischen gegenüberliegenden Segmenten
901/904 bzw. 902/905 bzw. 903/906 und sorgt andererseits
für eine Richtungsselektion zwischen benachbarten
Segmenten 901/902 bzw. 906/901. Zusammen mit der Anordnung
der Wandlerelemente auf der gekrümmten Kontur und einer
frequenzselektiven Zusammenfassung ihrer Empfangssignale
werden sechs Richtcharakteristiken gebildet, die in einem
Frequenzbereich von 10 bis 100 kHz gleiche Eigenschaften
aufweisen.
Fig. 11 zeigt ein Richtdiagramm für die
Richtcharakteristiken der benachbarten Segmente 901 und
906. Die größte Empfindlichkeit der Richtcharakteristiken
liegt in den Hauptempfangsrichtungen bei -30° und +30°.
Betrachtet man die Richtcharakteristik des Sektors 901 mit
ihrer Hauptempfindlichkeit unter -30°, so sieht man
deutlich, daß Schall aus dem rückwärtigen Bereich aus den
Sektoren 903 bis 905 um mehr als 30 dB gedämpft wird und
daß ein Schalleinfall aus unmittelbar benachbarten
Sektoren, z. B. aus dem Sektor 902 bereits eine Dämpfung von
mehr als 10 dB erfährt. Das gleiche gilt für den
Sektor 906. Der Übersichtlichkeit halber sind die
Richtcharakteristiken für die übrigen Sektoren nicht in das
Diagramm aufgenommen worden.
Claims (16)
1. Elektroakustischer Wandlermodul mit Wandlerelementen
zum Empfangen von Schallwellen und Bestimmen ihrer
Einfallsrichtung, mit einer Trennwand (11, 21, 31,
32, 70) aus Reflektor- oder Absorbermaterial, vor der
mindestens ein Wandlerelement (12, 13) angeordnet ist,
und mit einem Umguß aus wasserdichtem Kunststoff,
gekennzeichnet durch eine Zylinder-, Tonnen- oder
Scheibenform mit kreisförmigem Querschnitt und eine
sternförmige Anordnung (700, 900) mehrerer Trennwände
senkrecht zu ihrer Stirn- und Rückseite.
2. Elektroakustischer Wandlermodul nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß senkrecht auf den
Trennwänden (Anordnung 700) ein- oder beidseitig eine
Abdeckung (801, 802) aus dem gleichen Reflektor- oder
Absorbermaterial vorgesehen ist.
3. Elektroakustischer Wandlermodul nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus einem
beidseitig mit Gummi (912) beschichteten
Metallblech (911) besteht.
4. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß in
durch die Trennwände gebildeten Sektoren (901, 902,
906) eine Vielzahl von Wandlerelementen (920) in
Reihen und Spalten in eine Matrix aus
Polyurethanhartschaum eingeklebt ist.
5. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen mittig
angeordneten rohrförmigen Durchgang (710, 915).
6. Elektroakustischer Wandlermodul nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Elektronikschaltung (80) für die Empfangssignale der
Wandlerelemente in den Durchgang einfügbar ist.
7. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine
Verwendung als Interceptbasis.
8. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 gekennzeichnet durch seine
Verwendung zur Seitenkennung in einer Schleppantenne
am Anfang und/oder Ende ihrer akustischen
Linearantenne.
9. Elektroakustischer Wandlermodul mit Wandlerelementen
zum Empfangen von Schallwellen und Bestimmen ihrer
Einfallsrichtung′ mit einer Trennwand aus Reflektor-
oder Absorbermaterial, vor der mindestens ein
Wandlerelement (12, 13) angeordnet ist, und mit einem
Umguß aus wasserdichtem Kunststoff, gekennzeichnet
durch einen Aufbau aus mehreren Schreiben (40.1; 40.2; . . . )
durch eine senkrechte Anordnung der Trennwand
(79) zur Stirn- und Rückseite jeder Scheibe (40.1;
40.2; . . . ) und einen rohrförmigen Durchgang.
10. Elektroakustischer Wandlermodul nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände aller
Scheiben (40.1; 40.2) fluchten.
11. Elektroakustischer Wandlermodul nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände
benachbarter Scheiben einen von null Grad abweichenden Winkel
einschließen.
12. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen im
wesentlichen elliptischen Querschnitt der Scheiben,
durch eine Trennwand (70), deren Normale senkrecht zur
längeren Halbachse der Ellipse liegt, durch
mindestens zwei längs der längeren Halbachse
nebeneinander oder untereinander im Abstand der
kleinsten halben Wellenlänge der empfangenen
Schallwellen aufgereihte Wandlerelemente vor und
hinter der Trennwand (70), und durch elektrisches
Zusammenfassen der Empfangssignale der Wandlerelemente
vor der Trennwand und der Empfangssignale der
Wandlerelemente hinter der Trennwand.
13. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch einen oder
mehrere Zapfen (90) auf der Außenperipherie der Stirnseite
durch genauso viele Buchsen (90) auf der Außenperipherie der Rückseite und durch
ein Rohr (41) in dem mittig angeordneten, rohrförmigen
Durchgang mit nach innen weisenden Stegen (43) für
eine Schraubverbindung (50) zweier Scheiben.
14. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch seine
Verwendung als torsionssteife, akustische
Linearantenne für eine Schleppantenne, wobei das mit
Luft gefüllte Rohr (41) Elektronikschaltungen (80) und
Kabel aufnimmt.
15. Elektroakustischer Wandlermodul nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der
Scheibenmitten kleiner als die kleinste halbe
Wellenlänge der zu empfangenden Schallwellen sind.
16. Elektroakustischer Wandlermodul nach einem der
Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet durch einen Umguß
mit äußeren Gleitflächen zum Ein- und Ausbringen über
eine Slipanlage an Bord eines Schleppschiffs mit Hilfe
einer Winde für Schleppseile und Kabel.
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