DE237671C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 237671 -KLASSE 74 d. GRUPPE

Dr. JOSEF SCHIESSLER in BADEN b.WIEN.

Einrichtung zur Aufnahme von Signalen unter Wasser.

Zusatz zum Patente 214118 vom 6. Februar 1908.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. April 1909 ab. Längste Dauer: 5. Februar 1923.

Die Erfindung betrifft Verbesserungen und Ergänzungen der durch das Patent 214118 geschützten Einrichtung zur Aufnahme von Signalen unter Wasser. Mittels dieser letzteren würde der Versuch gemacht, Unterwasserschallsignale von ganz bestimmter Frequenz mittels eines elastischen Schallzylinders aus dem Wasser aufzunehmen, durch einen abgestimmten Resonator gleichsam zu filtrieren und die Impulse einer selbsttätigen Anzeigevorrichtung zuzuführen. Außerdem war die Einrichtung getroffen worden, sowohl die Richtung als auch die Geschwindigkeit der dem Beobachtungsort sich nähernden oder von ihm entfernenden Schallquelle objektiv zu messen. Nach der vorliegenden Erfindung ist die ältere Anordnung dahin abgeändert, daß anstatt des Mikrophons ein Thermophon eingeführt und durch Zwischenschaltung eines Telephonrelais die Empfindlichkeit und damit die Reichweite des Empfängers vergrößert wird. Außerdem wurde in der vorliegenden Erfindung noch der Versuch gemacht, die Entfernung der Schallquelle obj ektiv und' selbsttätig zu messen.

Die bisher bekannten Unterwassersignalempfänger leiden an dem großen Übelstand, daß sie, wie bereits erwähnt, gewöhnliche Mikrophone anwenden.

Es besteht aber bis heute kein Mikrophon, welches imstande wäre, Tag und Nacht, Wochen und Monate hindurch beständig unter Strom zu.stehen und dabei gleichmäßig gut zu arbeiten. Ebensowenig besteht bis heute eine konstante Schwachstromquelle, welche bei monatelanger ununterbrochener Benutzung eine konstante Spannung und Stromstärke beibehalten würde. Diejenigen Unterwasserempfangseinrichtungen, welche nur von Fall zu Fall eingeschaltet werden, leiden an dem Übelstand, daß man auf den Zufall angewiesen ist und ein Signal überhören kann, wenn es zu der Zeit gegeben wird, wo man das Telephon nicht benutzt. Infolgedessen wird nach vorliegender Erfindung ein von einem Starkstrom konstanter Spannung betriebenes Thermophon anstatt eines Mikrophons verwendet. Das Thermophon steht beständig unter Strom und braucht bei richtiger Wahl der Glühr fadensubstanz und des Temperaturkoeffizienten auch nicht auf sehr hohe Temperaturen erhitzt zu werden, so daß es infolge seiner langen Lebensdauer kaum ausgewechselt zu werden braucht.

Um kräftige Wirkungen hervorzubringen, ist es ferner notwendig, die sehr schwachen, durch die Luft fortgepflanzten elektrischen Wellen und die unter Wasser fortgepflanzten Schallwellen auf ein Telephonrelais zu übertragen und dadurch zu verstärken.

Weitaus der wichtigste Teil der ganzen Einrichtung ist der die Zeitdifferenz zwischen dem Einlangen der elektrischen und akustischen Wellen bestimmende Apparat. Das dabei für die Bestimmung der Entfernung verwendete Prinzip ist allgemein bekannt und

wird für verschiedene Zwecke angewandt. Steigt z. B. ein Gewitter auf, so zählt man die Anzahl der zwischen dem Aufleuchten des Blitzes und dem Beginn des Donners ver-„strichenen Sekunden und multipliziert sie mit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles in Luft (333 m). Das Produkt ergibt die Entfernung des Gewitters. Setzt man nun für die Lichtwellen die elektrischen Wellen der drahtlosen Telegraphic und für die Geschwindigkeit des Schalles in der Luft die Geschwindigkeit desselben in Wasser, so erhält man das beim Erfindungsgegenstand verwendete Verfahren, welches alle Subjektivität ausschließt und mit der größten Genauigkeit arbeitet. Dabei wird eine Uhr benutzt, die so eingerichtet ist, daß nach Bestimmung der Zeitdifferenz selbsttätig eine Fallklappe ausgelöst wird, auf welcher die vorausberechneten Entfernungen von Sekunde zu Sekunde ■ angegeben sind.

Der Gedanke, die Zeit zwischen dem Eintreffen von elektrischen Wellen und dem Eintreffen von Schallwellen, die gleichzeitig von dem entfernten Punkt ausgesendet werden, zu messen und durch das Produkt aus der gemessenen Zeit und der Schallgeschwindigkeit die Entfernung des Punktes vom Beobachter zu messen, ist zwar nicht mehr neu.

Dieser Teil des Erfindungsgegenstandes unterscheidet sich aber von der auf demselben Gedanken beruhenden Einrichtung nach der amerikanischen Patentschrift 913528 haupt-

. sächlich durch die Anwendungsart und Ausführung" des Chronometers. Während bei jener Anordnung die Zeitbestimmung rein subjektiv ist und die Uhr nur der Bequemlichkeit halber eingeschaltet werden kann, ist beim Erfindungsgegenstand jede Subjektivität ausgeschlossen und die Uhr ein wesentlicher Bestandteil, welcher die meisten Arbeiten der ganzen Anordnung selbsttätig bewirkt.

Wenn aber die Schallquelle den zeitlichen Anfang der ausgesendeten Schallwellen nicht markiert, so bestimmt man in der im Hauptpatent beschriebenen Weise die Geschwindigkeit der Schallquelle nach dem Dopplerschen Prinzip und sucht irgendeine andere konstante Zeitmarke zu gewinnen. In beiden Fällen ist die gesuchte Entfernung: Zeit X Geschwindigkeit, nur wird im ersten Falle die Geschwindigkeit des Schalles, im zweiten Falle die Geschwindigkeit der Schallquelle verwendet.

Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Darstellung eine derartige Einrichtung zur Aufnahme von Signalen unter Wasser.
Die Anordnung besteht aus fünf Stromkreisen, nämlich

I. Thermophonstromkreis,

II. Stromkreis eines Telephonrelais,

III. Induktiver Telephonstromkreis,

IV. Stromkreis des elektrischen Chronometers,

V. Stromkreis des Empfängers eines drahtlosen Systems, dessen Wellen ebenfalls auf ein Telephonrelais übertragen sind.

Von den an geeigneter Stelle des Beobachtungsortes angebrachten Steckkontakten i, 2 (Fig. 1) einer Gleichstromquelle wird der Strom durch einen Glühwiderstand 3 geschickt, der in dem unter Wasser befindlichen drehbaren Empfangsapparat α angebracht ist.

Dieser Glühwiderstand 3 besteht aus irgendeinem schwer schmelzbaren Metall oder einer ebensolchen Metallegierung von hohem Widerstand, z. B. aus Platindraht, Platinfolie oder aus elektrolytisch auf einer Glimmerplatte niedergeschlagenem Platin. Ebenso ist die Form des Glühwiderstandes je nach Bedarf verschieden (gerade Drähte, Spiralen, Solerioide, ausgedehnte Flächen, Bolometer usw.). Man wird in den meisten Fällen eine möglichst große Oberfläche herzustellen suchen, um die Abkühlung möglichst kräftig zu gestalten. Andererseits wird man auch, um größere Wirkungen zu erzielen, gegebenenfalls größere Stromstärken oder höhere Spannungen zu verwenden suchen und demgemäß die einzelnen Glühwiderstände entweder parallel oder in Reihe miteinander schalten. Dieser Glühwiderstand 3 ist in einem Kamin aus Glimmer in der Weise angeordnet, daß er in der Lichtung des senkrechten Kamines in senkrechter oder wagerechter Lage an zwei stromzuführenden Elektroden befestigt ist. Oberhalb des Glühwiderstandes befindet sich entweder' eine gewöhnliche oder ,eine auf der Rückseite versilberte Glimmerplatte, eine polierte dünne Kupferplatte usw. Unterhalb des Glühwiderstandes ist der abgestimmte Resonator angeordnet, welcher durch einen elastischen geraden oder gebogenen Metallzylinder mit dem Meerwasser in Verbindung steht. Die im Resonator durch die aus dem Wasser aufgenommenen Schallwellen erregten Luftschwingungen treten aus der Düse des Resonators aus und kühlen nun den Glühwiderstand im Rhythmus der Schallwellen ab (Beeinflussung no des Glühwiderstandes durch Wärmeableitung). Durch die polierte Innenfläche des Kamins werden die Wärmestrahlen reflektiert und die Wärme dadurch gestaut. Infolgedessen wird schon eine geringere Strommenge genügen, die entsprechende Temperatur des Glühwiderstandes hervorzubringen. Außerdem wird durch die reflektierte und dadurch gestaute Wärmemenge sozusagen die Spannung der durch den Kamin in einer Richtung abfließenden Wärmemenge vergrößert, so daß auch kleine Hindernisse, wie z. B. die \^ibra-

tioncn der Glimmermembran, größere Wirkungen erzeugen. Dabei kann aber auch eine Glimmerplatte unmittelbar vor dem Resonator angeordnet werden, oder es kann der Glühwiderstand zwischen zwei Glimmerplatten so angeordnet sein, daß die eine Glimmerplatte unmittelbar von der aus der Düse des Re-

. sonators austretenden Luft in Schwingungen versetzt wird. Die Beeinflussung geschieht

ίο dann beinahe ausschließlich durch Änderung der Wärmestrahlung, und diese Anordnung wird dann am besten zu verwenden sein, wenn man mit sehr schwachen Zeichen aus sehr großer Entfernung" rechnen muß. In diesem Falle wird man auch durch Stromregelung den Widerstand sehr stark erhitzen, gegebenenfalls bis zur hellen Gelbglut. Je höher aber ein Metallwiderstand erhitzt wird, umsomehr tritt die Strahlung in den Vordergrund. Ein solcher hocherhitzter Glühwiderstand spricht sehr empfindlich auf jedes Mittel an, das die Wärmestrahlung verhindert oder erleichtert. Es ist natürlich die eben beschriebene Anordnung nur ein Beispiel einer Ausführung, und es sind noch andere Kombinationen zwischen Anordnungen zur Beeinflussung von Wärmeleitung und Wärmestrahlung möglich, ohne daß das Wesen der Erfindung dadurch irgendwie geändert wird. Der Speisestrom des Glühwiderstandes wird am besten einer Lichtleitung entnommen. Da die Schaltung hier ebenfalls eine Parallelschaltung ist, so kann man dementsprechend den Glühwiderstand auch in den Hauptstromkreis des Telephonrelais parallel schalten, das ebenfalls aus der Starkstromleitung (Lichtleitung) gespeist wird. Ebenso sind aber auch, ohne das AVesen der Erfindung zu ändern, noch eine Menge anderer Schaltungen möglich, welche alle denselben Zweck haben, nämlich den Glühwiderstand zu erhitzen und möglichst große Widerstandsschwankungen hervorzurufen, sei es nun durch intermittierende Behinderung der Wärmestrahlung oder durch intermittierende AVärmeableitung mittels eines Luftstromes.

Der Stromkreis des Glühwiderstandes 3 ist nun durch irgendeine Kopplung unmittelbar oder mittelbar mit dem Resonanzrelais verbunden. In dem letzteren Falle wird zur Ver-Stärkung der schwachen Widerstandsschwankungen ein Telephonrelais zwischengeschaltet. Letzteres besteht aus einem den Steckkontakten 9, 10 entnommenen Hauptstromkreis (Starkstrom), in den ein Widerstand 11 von positivem oder negativem Temperaturkoeffizient eingeschaltet ist.- Zu beiden Seiten des Widerstandes 11 können zwei Spulen 11' angeordnet sein, zwischen welchen sich ein kräftiges magnetisches Feld befindet. In diesem letzteren ist der Widerstand 11, im vorliegenden Falle ein Glühwiderstand, zum Zwecke der Verstärkung der auf den Speisestromkreis des Glühwiderstandes superpbnierten Stromschwankungen angeordnet; für diesen Glühwiderstand gelten dieselben Gesetze wie für den Glühwiderstand 3, d. h. die Wärmemenge und somit auch die Arbeitsleistung folgt dem Joule sehen Gesetz

L = P W,

d. i. die Energie des elektrischen Stromes, und' seine Schwankungen wachsen direkt wie der Widerstand, aber im quadratischen Verhältnis zur Stromstärke. Jede Widerstandsänderung im Glühwiderstand wird sich auch im Stromkreise der in Reihe geschalteten Elektromagnete geltend machen. Infolgedessen wird auch das magnetische Feld der Elektromagnete. schwanken, und somit werden auch die magnetischen Induktionslinien, die von einem Elektromagneten zum anderen übergehen, sich ändern. Dadurch wird aber auch die magnetische Rückwirkung der Elektromagnete auf das magnetische Feld des Glühwiderstandes in demselben Rhythmus geändert, sozusagen rhythmisch reflektiert. Und wenn nun die magnetische Rückwirkung der beiden Elektromagnete in Resonanz mit den eigenen Widerstandsstrom- und Feldschwankungen des mittleren Glühwiderstandes erfolgt, so werden sich die beiden Kräfte ebenso summieren, wie wenn der Wellenbauch der reflektierten Wellen mit dem Wellenbauch der fortschreitenden Welle zusammenfällt. Parallel zu dem Glühwiderstand ist ein T h ο m son scher (D u d d e 11 scher) Schwingungskreis geschaltet, bestehend aus einer regelbaren Selbstinduktion 12 und einer regelbaren Kapazität 13. Mit diesem Schwingungskreis kann das Resonanzrelais (Telephon mit Stimmgabel oder abgestimmter Stahlzunge, Monotelephonrelais usw.) durch irgendeine Kopplung in entsprechender Schaltung verbunden werden. Nach der vorliegenden Darstellung ist das Telephon 16 mittels des Umschalters 15 und durch die Sekundärspulen 14 magnetisch (induktiv) gekoppelt. Diese magnetische Kopplung kann aber geradeso angeordnet werden wie zwischen den Stromkreisen I und II (Stromkreis des Thermophons und des Telephonrelais), indem dort auf einem unterteilten Eisenkern eine Spule 8 angeordnet wird, welche in den Hauptstromkreis des Telephonrelais eingeschaltet ist. Zu beiden Seiten dieser Spule 8 sind auf demselben Eisenkern zwei andere Spulen 4, 5 angeordnet, welche auf dem Eisenkern verschoben und der Spule 8 entweder genähert oder von ihr entfernt werden können und in den Stromkreis des Thermophons 3 eingeschaltet sind. Die Kopplung kann auf diese Weise enger oder loser gemacht werden, doch könnte das

Telephon 16 auch elektrisch (kapazitiv) oder rein galvanisch (konduktiv) gekoppelt sein.

Vor dem Telephon 16 ist eine Stimmgabel 17 oder eine abgestimmte Stahlzunge in einem Stromkreis b, der von der Batterie 22 gespeist wird, so angeordnet, daß beim Schwingen der Stimmgabel oder der Stahlzunge der Stromkreis geschlossen wird. Diese Einrichtung ist einfach ein Resonanzrelais, und anstatt der

ίο eben beschriebenen Einrichtung können auch andere abgestimmte Relaiseinrichtungen, z. B. ein Monotelephonrelais und ähnliche Apparate verwendet werden. Es ist selbstverständlich, daß man durch Weglassen des Telephonrelais und der an das Resonanzrelais angeschlossenen Einrichtung eine einfache Anzeigevorrichtung herstellen kann, die nur aus Resonator, Thermophon (Mikrophon) und Resonanzrelais besteht, wodurch abgestimmte Unterwassersignale übertragen werden können. Beim Erfindungsgegenstand sind aber zum Zweck einer höheren Arbeitsleistung noch andere Apparate angeschlossen.

Durch den Kontaktstromkreis dieser Resonanzrelais wird ein in der Uhr 23 angeordneter Elektromagnet erregt, welcher eine Stoppuhr auslöst, deren Zeiger sofort auf Null zurückgestellt wird. Der frühere Stand des Zeigers wird auf elektromagnetischem Wege durch Sichtbarwerden einer Marke kenntlich gemacht, wobei durch den erfolgten Stromschluß eine Glocke 20 zu läuten beginnt.

Die Uhr 23 ist als Schiffsuhr ausgebildet, wird also durch Federkraft betrieben, ist antimagnetisch und besitzt eine Kompensationsunruhe, so daß sie sowohl in den Tropen als auch in den Polarregionen immer gleich geht. Das Prinzip der Stoppuhr ist bei ihr insofern geändert worden, daß die Sperrung des Zeigers ganz wegfällt und der Antrieb der Uhr durch einen elektrischen Stomstoß vorgenommen wird. Die Uhr geht dann ohne Strom mechanisch weiter, bis ein zweiter Stromstoß, der von einem zweiten Klemmenpaar der Uhr zugeführt wird, den Zeiger sofort in die Nullstellung zurückschnellen läßt. Zu diesem Zwecke sind in der Uhr selbst zwei Elektromagnete d und e (Fig. 2) angebracht, welche sowohl das Angehen als auch die Hemmung der Uhr bewirken, und zwar auf ähnliche Weise, wie dies bei einer Stoppuhr der Fall ist. Der um eine feste Achse drehbare Anker 26 trägt am Hebelende einen senkrechten Stift, der in die Zähne der Unruhe 27 eingreift. Wird durch das von der drahtlosen Einrichtung ausgelöste Resonanzrelais der Stromkreis 28 geschlossen, so zieht der Elektromagnet d seinen Anker an, der Stift des Ankerhebelendes läßt die Unruhe 27 frei, die Uhr geht an. Setzt jedoch die unterseeische Vorrichtung" das zweite Resonanzrelais in Tätigkeit, So wird der zweite Elektromagnet e erregt, der seinen Anker 30 anzieht und dadurch den Stift des Ankerhebelendes in die Zähne der Unruhe 27 einschiebt, wodurch diese gehemmt wird und die Uhr stehen bleibt.

Die Uhr besitzt kein Zifferblatt, sondern 60 in einem Kreis angeordnete Löcher und ebensoviel verschiebbare Stifte 31 (Fig. 3), welche durch Federkraft radial einwärts gedrückt werden. Der vorübergleitende Zeiger ζ drückt mit seiner Spitze den Stempel radial auswärts und dadurch auch die Spannfeder 32 zurück, deren Platinspitze den Platinkontakt einer zweiten Feder 33 berührt, wodurch ein Stromkreis geschlossen wird. Diese Feder 33 eines jeden Stiftes steht mit je einer am Gehäuse der Uhr befestigten Klemme in leitender Verbindung. Diese Außenklemme der Uhr ist wieder mit einer entsprechenden Klemme der zugehörigen Fallklappe eines gewöhnlichen Klappentableaus verbunden. Durch eine gemeinsame Klemme an der Uhr und eine gemeinsame Klemme am Tableau, welche den Strom zuführen, werden je ein Federkontakt der Uhr und eine zugehörige Fallklappe am Tableau zueinander parallel geschaltet und zu einem geschlossenen Stromkreise zusammengefaßt, der von einer eigenen Batterie gespeist wird. Das Tableau hat im Ganzen 70 Klappen, und zwar 60 Sekundenklappen und 10 Minutenklappen. Die Sekundenklappen sind mit ο bis 59₍ bezeichnet, die Minutenklappen von 1 bis 10.

Ist die Uhr durch einen von der drahtlosen Einrichtung ausgelösten Stromstoß in Gang gesetzt worden, so drückt der sich bewegende Zeiger ζ einen Stift 31 nach dem anderen zurück ; dadurch wird die eine Feder 32, welche normal den Stift radial einwärts drückt, radial auswärts gedrückt und gelangt daher mit der zweiten Feder 33 in Berührung; der Stromkreis ist geschlossen, und der die Spule des betreffenden Elektromagneten (34, 35, 36 usw.) durchfließende Strom erregt den zugehörigen Eisenkern, welcher einen Anker anzieht und dadurch die Freigabe der Hemmung der Klappe bewirkt. Die erste Fallklappe ist mit ο bezeichnet und entspricht dem ersten Stift der Uhr, der sowohl als Kontakt ο als auch als Kontakt 60 gilt. Als ο gilt der Kontakt jedesmal beim Angehen der Uhr, als 60 bei jeder vollendeten Umdrehung" des Zeigers.

Beim Angehen der Uhr schließt die fallende Klappe k mit ihrem Metallstift 37 den normal offenen Kontakt 38 eines Nebenschlusses, in welchen der Elektromagnet 35 der Minutenklappe ¥ eingeschaltet ist. Wenn der Sekundenzeiger der Uhr eine ganze Umdrehung vollendet hat und abermals denselben Stempel 60 (o) einwärts drückt, so kommt es wieder

■ zum Stromschluß ; die entsprechende Klappe k

■ ■ des Tableaus ist schon beim ersten Stromschluß gefallen. Der Kontakt 37, 38 ist also geschlossen. Infolgedessen wird jetzt der Nebenschluß, in welchen der Elektromagnet 35 der Minutenklappe k' eingeschaltet ist, geschlossen, so daß jetzt die Minutenklappe k' des Tableaus fällt. Letztere schließt aber durch ihren Metallstift 39 den offenen Kontakt 40 eines zweiten Nebenschlusses, in welchen der Elektromagnet 36 der Minutenklappe k² eingeschaltet ist. Hat der Zeiger abermals eine ganze Umdrehung gemacht, so daß er wiederum den Stift 60 zurückdrückt, so wird der Elektromagnet 36 der Minutenklappe k² erregt, so daß letztere fällt usf.

Der beschriebene Apparat arbeitet bis zu 60 Sekunden (entsprechend einer Reichweite von 1435 m X 60 = 86100 m = 86 km, welche der Reichweite von 30 km der gebräuchlichen Unterwassersignalapparate um nahezu das Dreifache überlegen ist) vollkommen selbsttätig. Wenn nun der Zeiger ζ seine zweite Umdrehung ausführt und die Stifte wieder herausdrückt, so müssen die Klappen nach Ablauf der ersten, zweiten usw. Minute von Hand aus gleichzeitig zurückgestellt werden, was auch sehr leicht geschehen kann, weil je zwei Reihen von Klappen, die 20 Sekünden entsprechen, nach dem bekannten sogenannten Nadelsystem durch einen einzigen Druck auf einen seitlich angebrachten Knopf gleichzeitig zurückgestellt werden können. Wenn also die Klappen von 40 bis 60 Sekunden der ersten Minute zu fallen beginnen, können bereits die Klappen von 1 bis 20 durch einen Druck auf den rechts angebrachten Knopf und durch einen zweiten Knopf die Klappen von .20 bis 40 Sekunden zurückgestellt werden, so daß also keine Verzögerung im Fallen der Klappen nach Ablauf der ersten Minute einzutreten braucht

Für die zunächst in Betracht kommenden Entfernungen reicht die vorstehende Einrichtung vollkommen aus, denn der Apparat ruft selbsttätig die Bedienung herbei, und innerhalb einer Minute können die Klappen von 1 bis 20 und von 20 bis 40 bequem wieder zurückgestellt \verden.

Ein Verzögerungsapparat für die Minutenklappen ist hierbei nicht nötig, und zwar aus folgenden Gründen: Die Kontakte 32, 33 werden innerhalb einer Sekunde geschlossen, und der durch den Stromschluß erregte Elektromagnet bringt die erste Minutenklappe zum Fallen. Die Zeit, innerhalb welcher diese fällt, muß langer sein als eine Sekunde und kleiner als eine Minute. Das zweite ist selbstverständlich, das erste ist aus folgenden Gründen erforderlich : Würde die Klappe in einem Bruchteil einer Sekunde fallen, dann würde zu gleicher Zeit der Kontakt 32 und 33 sowie 37 und 38 usw. geschlossen werden; infolgedessen würden alle Minutenklappen unmittel-· bar nacheinander herabfallen. Da es aber bei einem gebräuchlichen Anzeigetableau nur darauf ankommt, daß die. Klappe tatsächlich ausgelöst wird, und nicht darauf, innerhalb welcher Zeit (abnorm lange Zeiten _% sind hierbei selbstverständlich ausgeschlossen). sie herabfällt, so sind alle derartigen Anordnungen so eingerichtet, daß ein verhältnismäßig kleiner Elektromagnet die ziemlich kräftige Klappe, die sich nach der Auslösung im labilen Gleichgewicht befindet, zum Herabgleiten bringt. Es ist dies kein schnelles Fallen innerhalb eines Bruchteiles einer Sekunde, sondern ein langsames Gleiten von 1Y₂ bis 2 Sekunden Dauer.

Unterdessen ist der Kontakt 32, 33 schon längst wieder geöffnet, und die Gefahr, daß sämtliche Minutenklappen gleichzeitig herunterfallen könnten,· ist so tatsächlich vermieden. Dies kann man bei jedem gewöhnlichen Klappentableau erreichen, indem man nur den Schwerpunkt der Klappe in der Nähe ihres Drehpunktes anordnet; dann schnellt eben die Klappe nicht herab, sondern sie gleitet langsam herunter.

Der Zeiger der Stoppuhr wird beim Intätigkeittreten des unterseeisch erregten Resonanzrelais auf Null zurückgestellt, weil bei der Hemmung der Unruhe die Zeigerachse zugleich zum Emporsteigen gezwungen und durch Federkraft wieder auf Null zurückgeschnellt wird.

Um den Beginn der Schallwellenaussendung anzuzeigen, werden, wie bereits oben erwähnt, elektrische Wellen benutzt.

Um dies zu ermöglichen, wird von der Batterie 22 auch ein zweiter Stromkreis c gespeist, der an den Verteilungs- oder Knotenpunkten 18, 19 mit dem früheren Stromkreis b zusammenhängt, und die Uhr 23 so\vie eine Glocke 2i, die einen anderen Ton als die Glocke 20 besitzt, und die Stimmgabel 24 in Reihe enthält. Zu diesem Stimmgabelunterbrecher 24 gehört das Telephon 25, eine Kombination, die ein Resonanzrelais einfachster Form bildet, für welches auch ein Monotelephonrelais oder eine andere auf Resonanz an-. sprechende Relaiseinrichtung verwendet werden könnte. Dabei werden die drahtlos übertragenen Töne durch ein (nicht dargestelltes) Telephonrelais, mit dessen Schwingungskreis das .Telephon 25 gekoppelt ist, bedeutend verstärkt und dadurch die ganze Einrichtung erst betriebssicher gemacht.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende : '

In dem Augenblick,, in dem von einer entfernten Sendestation zugleich mit den Schall-

wellen elektrische Wellen ausgeschickt werden, sind diese letzteren infolge ihrer enormen Geschwindigkeit auch sofort in der Empfangsstation und werden von dieser aufgenommen. Da in der Sendestation den elektrischen Wellen die Schwingungen eines auf den Empfänger abgestimmten Stimmgabelunterbrechers superponiert wurden, so werden sich im Empfängertelephon nicht die hochfrequenten elektrischen Schwingungen, sondern nur die wenig frequenten Störungen der letzteren durch den abgestimmten Stimmgabelunterbrecher geltend machen. Da dieser Ton aber nur sehr schwach sein wird, so ist es besser, hier ein Telephonrelais einzuschalten, den verstärkten Ton aus dem Schwingungskreis des letzteren zu entnehmen und ihn erst jetzt dem Resonanzrelais, im vorliegenden Fall dem Telephon 25, zuzuführen. Der nun in diesem Telephon auftretende abgestimmte Ton setzt den auf dieselbe Schwingungszahl abgestimmten Stimmgabelunterbrecher 24 in entsprechende Schwingungen, und dieser schließt sofort den Kontakt des Stromkreises c, in dem die Uhr 23, die Batterie 22, die Glocke 21 und der erwähnte Stimmgabelunterbrecher 24 in Reihe liegen.

Anstatt nun die drahtlos übertragenen und durch ein zwischengeschaltetes Telephonrelais verstärkten Schallschwingungen in das Telephon 25 zu leiten, kann man sie ebensogut auch in ein Monotelephonrelais oder ein anderes Resonanzrelais leiten, dessen Membran, Feder usw. den Kontaktstromkreis schließt.

In dem Augenblick, in dem der Kontaktstromkreis geschlossen wird, wird der Zeiger der Uhr 23 in Gang gesetzt. Zugleich ertönt die Glocke 21. Der Zeiger rückt in Sekunden vorwärts und löst dadurch die Klappen des Tableaus nacheinander aus. Während nun der Zeiger vorwärts schreitet, sind unterdessen auch die Schallwellen angekommen und haben den unter Wasser befindlichen drehbaren Empfänger getroffen. Die Schallwellen von bestimmter Schwingungszahl durchsetzen den Schallzylinder oder die Schallplatte 6 und setzen in dem damit verbundenen genau abgestimmten Resonator 7 die Luft in Schwingungen. Diese Luftschwingungen kühlen die durch den Strom erhitzte Widerstandsspirale 3 , rhythmisch ab und bringen so entsprechende rhythmische Widerstandsschwankungen hervor.

Ist die Temperatur verhältnismäßig niedrig, dann tritt die Wärmeleitung in den Vordergrund. Ist aber die Temperatur sehr hoch, z. B. Hellgelbglut, dann findet die Wärmeabgabe hauptsächlich durch Strahlung statt, und der Widerstand steigt bei Platindrähten ziemlich stark an. Hat der Platindraht bei 2i° C. z. B. 1985 · 5 Widerstandseinheiten, so sind bei Hellgelbglut bereits ungefähr 6000 Widerstandseinheiten vorhanden.

Wird daher ein Platindraht bei Rotglut mit etwa 4700 Widerstandseinheiten durch Glimmerplatten, die auf der Rückseite versilbert sind, eingeschlossen, so steigt seine Temperatur in kurzer Zeit bis zur Hellgelbglut mit etwa 6000 Widerstandseinheiten. Denn durch Behinderung der Wärmeausstrahlung muß in atmosphärischer Luft, deren Wärmeableitungsvermögen ziemlich gering ist, die Temperatur und damit der Widerstand ansteigen. Durch diesen wachsenden Widerstand wird nun der elektrische Strom, gerade so wie ein Wasserstrom durch ein Wehr zurückgedrängt wird, gestaut.

Wird die Glimmermembran nun in Schwingungen versetzt, so wird die Stauung entweder befördert oder geschwächt. Fallen nun Schwächung der. Wärmestauung durch die rückschwingende Membran und Abkühlung durch die Luftschwingungen zusammen, so entsteht daraus eine verstärkte Wirkung, d. h. die Amplitude der Widerstandsschwankungen nimmt zu. Schwingt die Glimmermembran gegen den Glühwiderstand hin, so wächst die Stauung, und mit ihr nimmt der Widerstand zu. Da nun einerseits bei einer Kombination von Abkühlung und Beeinflussung der Strahlung der Widerstand viel größer und die Widerstandsabnahme viel bedeutender ist, so ergibt sich daraus, daß auch die Amplitude der Widerstandsschwankung eine bedeutendere ist als bei bloßer Abkühlung oder bloßer Beeinflussung der Strahlung, und der zuerst gestaute und dann wieder ungehemmte Strom erzeugt nun Leistungen, die in annähernd quadratischem \⁷erhältnis wachsen.

Die Stromschwankungen sind aber in besonderem Maße auch abhängig von der Temperatur des umgebenden Mediums. Ist dieses durch den Glühwiderstand selbst schon stark erhitzt, so kann auch eine Bewegung dieses erhitzten Mediums keine nennenswerte Abkühlung und infolgedessen auch keine bedeutenden Widerstands- und Stromschwankungen hervorbringen. Zu diesem Zwecke muß für eine genügende Ventilation Sorge getragen werden. Dies geschieht nun durch Anordnung des Glühwiderstandes in einem Kamin, der nach Art eines Bunsenbrenners mit regelbarer Luftzufuhrvorrichtung versehen ist, wobei die aufsteigende erwärmte Luft die Ventilation selbst besorgt oder durch Anwendung eines Ventilators oder einer Kapselpumpe, welche die kalte Luft entweder zupumpt oder die erwärmte absaugt.

Die so erzeugten und verstärkten Widerstandsschwankungen werden nun entweder unmittelbar auf das Resonanzrelais oder zur weiteren Verstärkung durch die Spulen 4

und 5 in induktiver Kopplung auf die Spule 8 des Telephonrelais übertragen.

Die zwischen den Spulen 4 und 5 auf demselben Eisenkern angeordnete Spule 8 wird von sämtlichen Kraftlinien durchsetzt. Der die Spule 8 durchfließende Starkstromkreis wird von den Klemmen 9, 10 entnommen und enthält einen Glühwiderstand von negativem oder positivem Temperaturkoeffizient, dessen Zuführungsdrähte zu einer Spule aufgewickelt sind und den ebenfalls solenoidartig gewundenen Glühwiderstand induktiv beeinflussen. Die durch Induktion in der Spule 8 hervorgerufenen Stromschwankungen werden auf den* negativen oder positiven Glühwiderstand übertragen und durch äußere Kräfte, nämlich durch die Abkühlung und durch die Einwirkung der magnetischen Felder der zu Spulen aufgewundenen Leitungsdrähte verstärkt, wobei die Beeinflussung gegenseitig ist. Eine weitere Verstärkung" erfolgt durch den als Resonanzboden fungierenden Thomson sehen (D u d d e 11 sehen) Schwingungskreis.

Die in diesem verstärkten Schwingungen werden durch irgendeine Kopplung dem Resonanzrelais zugeführt, das in der Zeichnung wiederum in seiner einfachsten Form dargestellt ist, indem es nämlich aus einem TeIephon 16 mit vor der Membran angeordnetem Stimmgabelunterbrecher 17 besteht. Doch kann auch hier ebenso wie früher ein Monotelephonrelais oder eine andere auf Resonanz ansprechende Relaiseinrichtung verwendet werden.

Das im abgestimmten Rhythmus erregte Telephon 16 bringt auch, hier den Stimmgabelunterbrecher 17 durch Resonanz zum Schwingen und schließt dadurch den Stromkreis der Uhr,.wodurch der Zeiger sofort in die Nullstellung zurückschnellt und die erreichte Sekundenzahl durch Kontaktschluß auf dem Tableau durch das Fallen einer Klappe angezeigt wird, auf welcher das Produkt aus Zeit und Geschwindigkeit, d. i. die Entfernung der Schallquelle in Kilometern und Seemeilen, angegeben ist. Diese Klappen können entweder, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, rings um die Uhr angeordnet sein und sich von unten nach oben bewegen; es kann aber auch ein gewöhnliches rechteckiges Klappentableau Anwendung finden, das auf den Tisch gestellt oder an die Wand gehängt wird.

Dies ist aber nur dann möglich, wenn Sende- und Empfängerstation mit einem drahtlosen System versehen sind und wenn die Sendestation gefunden werden will. Wenn dies aber nicht der Fall ist, sondern die Signale nur abgefangen werden sollen, dann wird folgendermaßen verfahren:

Durch die klassischen Versuche Ty η dal Is wurde nachgewiesen, daß die Schalldurchlässigkeit der Luft nicht zu allen Zeiten dieselbe ist und daß ein und dasselbe Signal von gleichbleibender Intensität einmal auf große, das andere Mal nur auf eine geringe Entfernung wahrgenommen wird. Diese Unterschiede fallen für die Schalleitung im Wasser ganz weg, denn das AVasser ist ein idealer Schalleiter. Die Reichweite für einen und denselben Apparat ist sodann eine konstante Größe.

Ist z. B. die maximale Empfindlichkeit (Hörweite) für einen abgestimmten Empfänger 50 km, so kann man in dem Augenblick, wo das Schallsignal durch ein Glockenzeichen markiert wird, sagen, daß, normale Umstände vorausgesetzt, der abgestimmte Sender 50 km entfernt ist, d. h. das Schiff kommt eben in Hörweite, deren Bereich ein Kreis mit dem Radius 50 km ist. Verschwindet der Ton, so ist die Entfernung größer als 50 km.

Nähert sich der abgestimmte Schallsender, so kann man nach dem Doppler sehen Prinzip die Geschwindigkeit des Schiffes berechnen, wie dies im Hauptpatent angegeben ist, und dann durch Multiplikation mit der seit Beginn der Beobachtung verflossenen Zeit den zurückgelegten Weg des Schiffes bestimmen, der, von der maximalen Reichweite abge- go zogen, die Entfernung des Schiffes ergibt.

Bezeichnet man mit

5" = maximale Reichweite,

ί = Entfernung des Schiffes vom Beobachter,

c = die nach dem Doppler sehen Prinzip bestimmte Geschwindigkeit des Schiffes,

t = die während der Beobachtung verflossene Zeit, so ist

^ = 5" — c X t.

Claims (9)

Patent-An Sprüche:

1. Einrichtung zur Aufnahme von Signalen unter Wasser nach Patent 214118, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rhythmus der ankommenden Signale schwingende, aus der Düse des oder der Resonatoren austretende Luft einen von dem Strom einer besonderen Stromquelle durchflossenen Widerstand von positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten rhythmisch beeinflußt, wodurch entsprechende Widerstands- und Stromschwankungen entstehen, welche durch einen geeigneten Empfänger wiederum in Schallwellen bestimmter Tonhöhe umgewandelt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühwiderstand in einem senkrecht gestellten, innen polierten, mit regelbarer Luftzuführung versehenen Kamin derart angeordnet ist,

' daß die von dem erhitzten Widerstand erwärmte Luft aufsteigen kann, während durch einen Ventilator oder eine Pumpe die warme Luft abgesaugt oder kalte Luft zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die polierte Innenfläche des Kamins und durch eine von den Schwingungen des Resonators beeinflußte Glimmermembran Beeinflussungen der Wärmestrahlung und dadurch Widerstandsschwankungen her-' vorgerufen werden, zum Zwecke der Umwandlung von Schallwellen in Störungen des elektrischen Gleichgewichtszustandes stromdurchflossener Drähte.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Glühwiderstand durchfließende Strom zum Zwecke der Kopplung die Wicklungen zweier, entweder fest oder verschiebbar auf einem unterteilten Eisenkern angeordneter Spulen durchfließt, während eine dritte, in der Mitte zwischen den beiden

'5 genannten Spulen befindliche Spule in den Stromkreis einer Verstärkungsvorrichtung (Telephonrelais) eingeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Thermophon durchfließende Strom seine Widerstandsschwankungen auf ein Telephonrelais überträgt, in diesem in starke Stromschwankungen umsetzt und aus dem Schwingungskreis des letzteren durch eine Kopplung auf ein Resonanzrelais oder eine auf Resonanz ansprechende Vorrichtung überträgt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einlangenden abgestimmten, entweder durch elektrische Wellen oder durch das Wasser übertragenen Schallwellen nach ihrer abermaligen Umsetzung in elektrische Stromwellen entweder unmittelbar oder nach ihrer Superposition auf den Stromkreis eines Telephonrelais in ein Telephon geleitet werden, welches den abgestimmten Ton des Senders wiedergibt und dadurch einen vor seiner Membran angeordneten, auf dieselbe Schwingungszahl abgestimmten Stimmgabelunterbrecher durch Resonanz zum Mitschwingen anregt und durch dessen schwingende Zinken einen Kontaktstromkreis schließt, wobei an Stelle des Stimmgabelunterbrechers ein Monotelephonrelais oder eine andere auf Resonanz ansprechende A^orrichtung verwendet werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt-Stromkreis des drahtlos erregten Resonanzrelais den Zeiger einer Sekundenuhr ;n Gang setzt und entweder unmittelbar oder unter Vermittlung eines Relais eine Alarmvorrichtung auslöst, welche das Eintreffen der elektrischen Wellen und den Beginn des Signalisierens der Sendestation anzeigt.

8. Signaluhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetisch in Gang gesetzte und gehemmte, entweder durch Federkraft oder Elektrizität in Gang erhaltene Sekundenstoppuhr mit Signalkontakten versehen ist, durch welche unter Vermittlung des Sekundenzeigers von Sekunde zu Sekunde die Stromkreise der Klappen eines Klappentableaus geschlossen werden, auf welchen die dem Produkt aus Zeit und Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles im Wasser entsprechenden Entfernungen der Schallquelle verzeichnet sind.

9. ' Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eier Kontaktstromkreis des durch die ankommenden Unterwasserschallsignale erregten zweiten Resonanzrelais entweder mittelbar oder unter Vermittlung eines entsprechenden Relais den noch in Tätigkeit befindlichen optisch - akustischen Signalapparat des drahtlos erregten Stromkreises ausschaltet und einen zweiten optisch und akustisch von dem ersten differierenden Alarmappa- ■ rat einschaltet, um das Eintreffen der durch das Wasser fortgepflanzten akustisehen Signale kenntlich zu machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.