DE241159C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

- JVe 241159 - KLASSE 74 d. GRUPPE 6.

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Einrichtung zum'. Hervorrufen musikalischer Töne zur Übertragung von Unterwassersignalen. Von älteren Anordnungen unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand durch den einfachen und in seiner Frequenz durch seine Abmessungen von vornherein bestimmten Schallerreger; mit dem Schallerreger steht in an sich bekannter Weise eine Luftleitung in Verbindung, um

ίο gleichzeitig mit den akustischen Wellen elektrische Wellen aussenden zu können. Zwischen dem Schallerreger und dem Wasser ist ein metallischer Schalleiter angeordnet, wobei die Schallwellen sowohl vor ihrer Abgabe an den metallischen Leiter als auch vor ihrer Abgabe an das Wasser durch einen abgestimmten Resonanzkörper verstärkt werden.

Da der Helmholtzsche Resonator aus einem Klanggewirr nur einen einzigen, ihm zugehörigen Ton auswählt und schon bei kleinen Verstimmungen schlecht oder gar nicht arbeitet, namentlich bei großen Entfernungen, so muß der Sender dementsprechend ausgeführt sein, d. h. er muß einen genau auf dieselbe Schwingungszahl abgestimmten, immer konstant bleibenden, rein musikalischen Ton ergeben. Tonhöhe und Klangfarbe müssen vollständig konstant sein; Sender und Empfänger werden nur bei vollständiger Konsonanz genau arbeiten.

Diese vollständige Konsonanz kann aber nur erreicht werden, wenn die Schwingungen des abgestimmten Senders rein sinusförmig sind. Sind sie es nicht, so wird der Resonator schlecht arbeiten und dadurch auch die Wirkung der ganzen Empfängereinrichtung in Frage gestellt werden. Nur ungedämpfte, abgestimmte Schallwellen zu erzeugen, wie dies schon vorgeschlagen wurde, genügt nicht. Denn die plötzlichen Unterbrechungen von Flüssigkeitsstrahlen, die elektromagnetisch betriebenen Sirenen- und summerartigen Vorrichtungen geben daher mehr heulende und pfeifende Geräusche, aber ' keine reinen, musikalischen Töne, auch wenn ihre Wellen ungedämpft sind. Wenn man beispielsweise einen Flüssigkeitsstrahl· von einem mehrfach im Kreise durchlöcherten Rad von hoher Umdrehungszahl unterbrechen läßt, so erhält man ungedämpfte Schwingungen, d. h. die Schwingungsamplitude ist von Periode zu zu Periode nahezu konstant. Allein dieses regelmäßige Geräusch ungedämpfter Wellen kann man nicht als einen reinen musikalischen Ton bezeichnen, den man zum richtigen Arbeiten des Resonators braucht.

Es sind allerdings Einrichtungen zum Hervorrufen kontinuierlicher Töne bekannt geworden, wobei nach früher bekannten physikalischen Tatsachen ein Mikrophon vor einer Telephonanordnung (Eisenmembran mit dahinter angeordnetem Elektromagnet) als Schallerzeuger verwendet wird.

Bei dieser Anordnung müssen aber die beiden Apparate zusammen arbeiten, um einen Ton zu erzeugen. Wird das Mikrophon weggelassen, so entsteht kein Ton. Da ferner die beiden Apparate nicht aufeinander abgestimmt sind,

so sind Tonhöhe und Klangfarbe von selbst veränderliche Größen, von einem rein musikalischen Tone mit konstanter Tonhöhe und Klangfarbe kann demnach keine Rede sein. Ferner werden die von dem Apparate erzeugten Schallschwingungen zwar durch die Luft und durch die undulierenden Ströme des Mikrophons gegebenenfalls auch über einen Draht, aber nicht als Schallwellen auf und durch das

ίο Wasser fortgepflanzt.

Endlich können bei Anordnungen, bei denen gleichzeitig Schallschwingungen durch das Wasser und elektrische Wellen durch die Luft übertragen werden, die Schwingungen nur durch Vermittlung eines neuen eingeschalteten Apparates, z. B. eines Mikrophons, auf die elektrischen Strom- und Schwingungskreise eines drahtlosen Sendeapparates übertragen werden. Beim Gegenstande der vorliegenden Erfindung aber erzeugt eine abgestimmte -elektromagnetisch betriebene Stimmgabel an sich schon ohne Mikrophon einen musikalischen Ton, dessen Tonhöhe und Klangfarbe durch Weglassung der Unterbrecherkontakte und ein dafür unmittelbar vor den Stimmgabelzinken angeordnetes, mit , dem Stimmgabelelektromagnet in Reihe geschaltetes Mikrophon durchaus konstant gemacht wird. Die Stimmgabelelektromagnete werden auf .diese Weise mit undulierendem Gleichstrom (Wellenstrom) und nicht, wie sonst, mit sogenanntem zerhackten Gleichstrom betrieben.

Dabei findet die unmittelbare Übertragung der Schallschwingungen auf das Wasser nicht mittels eines dünnen Zwischenmediums (der Luft) statt, sondern unmittelbar durch einen ebenso dichten metallischen Leiter, der sich den räumlichen Verhältnissen im Schiffskörper bequem anpassen läßt, wobei die Schwingungen unmittelbar vor ihrer Abgabe an das Wasser durch eine Resonanzvorrichtung zuerst verstärkt werden. Dabei gestattet der metallische Schalleitungsdraht, der z. B. aus Aluminium besteht, den eigentlichen Sendeapparat oberhalb der Wasserlinie an einer beliebigen geeigneten Stelle im Schiffskörper anzuordnen, wo er der Kontrolle leicht zugänglich ist.

Der Sendeapparat; ist nun so eingerichtet, daß die erregten Schallwellen gleichzeitig sowohl mittels rein akustischer Schwingungen als auch mit Hilfe elektrischer Wellen durch die Luft fortgepflanzt werden können. Wegen ihrer überaus großen Fortpflanzungsgeschwindigkeit können die letzteren dazu verwendet werden, in einem entsprechend eingerichteten Empfänger einer entfernten Signalaufnahmestelle den zeitlichen Beginn der Schallwellenaussendung zur Anzeige zu bringen, so daß sich die Zeit zwischen dem Aussenden und Einlangen der Schallwellen und die gesuchte Entfernung aus dem Produkte: Zeit mal Fortpflanzungsgeschwindigkeit bestimmen läßt. Der Sendeapparat besteht demnach aus einem Apparat zum Schallerregen und einer Vorrichtung zum Übertragen der Schallwellen. Diese letztere Vorrichtung enthält eine Anordnung, um die erregten Schallwellen dem Wasser zuzuleiten und durch dieses zu übertragen und eine zweite Einrichtung,, um die elektrischen Wellen zu erzeugen und die auf diese superponierten Wellen des Schallerregers durch den Äther in die Form zu übertragen.

Fig. ι der Zeichnung veranschaulicht den Sendeapparat nebst Schaltungsanordnung in einem senkrechten Schnitt. Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Schaltungsanordnung. Fig. 3 zeigt eine weitere Abänderung der Schaltungsanordnung unter Benutzung eines besonderen Telephonrelais.

Auf dem Resonanzkasten oder der Resonanzplatte r eines elastischen Metallzylinders in sind zwei oder mehrere elektromagnetisch betriebene Stimmgabeln 26, 27 befestigt. Die Elektromagnete 28, 29, die von der an den Klemmen 32, 33 entnommenen Stromquelle gespeist werden, sind mit je einem Mikrophon, Telephon (Monotelephon) 30, 31 in Reihe geschaltet. Der elastische Metallzylinder μ ist, durch eine säurefeste Gummihülle 36 schallsicher isoliert, in dem durch ein Zahngetriebe drehbaren Schallrohr 35 und in dem damit verbundenen parabolischen Schalltrichter 37 so angeordnet, daß die am Unterende des elastischen Metallzylinders -m angeordnete abgestimmte Schallplatte 38 in der Brennlinie des parabolischen Schalltrichters 37 sich befindet. Die Stimmgabel 27 schließt beim Schwingen durch den Kontakt 39 den mit der regelbaren Selbstinduktion 40 und dem regelbaren Kondensator 41 versehenen Schwingungskreis einer drahtlosen Telegraphiereinrichtung, die von der Gleichstrommaschine 43 gespeist wird und den Schwingungsgenerator 42 enthält. Die Schallplatte 38 kann aber auch so angeordnet sein, daß sie immer in fester Verbindung mit dem elastischen Metallzylinder, durch Gummiringe schallsicher gelagert, die Öffnung des Schalltrichters gegen das Wasser abschließt oder ohne Trichter den Schall senkrecht zu der Platte auf das Wasser überträgt.

In Fig. 2 ist eine andere Schaltung des Mikrophons und der Elektromagnete dargestellt. Das Mikrophon 44 befindet sich hier in dem von der Batterie 46 gespeisten Primärstromkreis 47 eines Transformators, Wobei ein Kondensator 45 parallel geschaltet sein kann. Der oder die Elektromagnete 50 befinden sich in dem von einer höher gespannten Stromquelle 51, 52 gespeisten, mit dem in Reihe geschalteten Kondensator 49 versehenen Sekundärkreis 48 des Transformators.

Die Wirkungsweise des Sendeapparates ist folgende:

- Wird von dem Steckkontakt 32, 33 Strom entnommen, so werden die beiden Elektromagnete 28, 29 über die Mikrophone, Telephone oder gleichgestimmten Monotelephone 30, 31 erregt. Infolgedessen beginnen die Stimmgabeln zu schwingen und zu tönen, und die Resonanzplatte r schwingt mit. Diese Schwingungen erregen aber die mit den Elektromagneten in Reihe liegenden und in der Schwingungsrichtung der Stimmgabelzinken angeordneten Mikrophone, deren Strom im Rhytmus der Stimmgabelschwingungen zu schwanken beginnt. Diese rhythmisch schwankenden Ströme erregen nun in demselben Rhythmus die Elektromagnete und wirken dadurch regelnd auf diese, so daß die Stimmgabelzinken in richtigem Takte angezogen und abgestoßen werden, wodurch bei entsprechender Stromstärke und Spannung die maximale Schwingungsamplitude erreicht wird. Durch diese an sich bekannte Schaltung und Anordnung von Stimmgabel und Mikrophon werden maximale, kontinuierliche, sinusförmige Schwingungen erzeugt und durch die Resonanzplatte r auf den elastischen Metallzylinder 111 und die an dem Unterende desselben befestigte. Schallplatte (Resonanzröhre) 38 übertragen, deren Schwingungen von der Innenwand des parabolischen Schalltrichters 37 parallel zur Achse reflektiert, in einem scharf begrenzten Schallstrahl, dem durch Drehung des Schalltrichters 37 jede beliebige Richtung erteilt werden kann, das Wasser durchsetzen. Anstatt der Schallplatte 38 könnte aber auch eine gleichgestimmte Stimmgabel verwendet werden.. Ebenso können für die Stimmgabeln 26, 27 durch Elektromagnete zum Schwingen gebrachte flache Stahlstäbe (Stahlfedern) verwendet werden.

Alle diese Stimmgabelanordnungen könnten aber durch andere, einen rein musikalischen Ton hervorbringende Schallerreger ersetzt werden.

Da das Mikrophon aber nur schwache Ströme verträgt, so dient die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung dazu, trotz des Mikrophons oder Telephons die Elektromagnete durch stärkere Ströme zu erregen, wodurch es möglich wird, die Maße der Stimmgabeln zu verstärken und lautere Töne zu erzielen.

Die erregte Stimmgabel erregt in diesem Falle das Mikrophon 44, das von der Batterie 46 gespeist wird und dessen Stromschwankun-· gen durch die parallel geschaltete Kapazität 45 vergrößert werden. Diese durch gewöhnliche oder auf Resonanz einstellbare Transformatorwirkung bei 47, 48 übertragenen Ströme erzeugen im Sekundärstromkreis, der von einem höher gespannten, von den Klemmen 51, 52 entnommenen Strom durchflossen ist, so starke Stromschwankungen, daß der Kondensator 49 im Rhythmus der Mikrophonströme zu tönen beginnt. ,Diese starken Stromschwankungen erregen nun den Elektromagnet 50 der Stimmgabel.

In demselben. Augenblick aber, wo die Stimmgabeln zu schwingen beginnen, wird bei 39 durch eine Kontaktvorrichtung, z. B. durch einen Quecksilberkontakt, ein elektrischer Strom oder Schwingungskreis eines Erzeugers von elektrischen Wellen geschlossen, dessen Schwingungen durch eine Kopplung auf die Antenne 51 übertragen werden. Es werden aber nicht nur die elektrischen Oszillationen, sondern auch die superponierten Stimmgabelschwingungen drahtlos übertragen, und infolgedessen kann in einem gebräuchlichen Hörempfänger eines Signalaufnahmeapparates der Stimmgabelton wiedergegeben werden. Da aber, wie bereits erwähnt, bei den elektrischen Wellen der Zeitunterschied zwischen Aussendung und Ankunft so ver- 80 ■ schwindend klein ist, daß die beiden Zeitpunkte tatsächlich in einen zusammenfallen, so wird im Augenblick der Ankunft der elektrischen Wellen im Signalaufnahmeapparat auch der Augenblick der Aussendung festgesetzt und dadurch der Anfang einer Bewegung gegeben, woraus man nach bekannten physikalischen Gesetzen die Entfernung berechnen kann.

Für den angegebenen Zweck kann auch die in Fig. 3 dargestellte Anordnung benutzt wer- go den.

Von der Batterie 53 des in dieser Figur dargestellten Telephonrelais werden zwei oder mehrere Mikrophone, Telephone oder auf den Ton der Stimmgabeln 73, 75 abgestimmte Monotelephone gespeist, welche mit den beiden Spulen 56, 57, die durch die Schraubenspindel 58 auf einem in der Zeichnung nicht dargestellten Schlitten genau einstellbar angeordnet sind, in Reihe geschaltet sind. Von den Klemmen 60, 61 fließt der Starkstrom des Telephonrelais über den Regelungswiderstand 62 und die fest auf dem Eisenkern 59 sitzende Spule 63, über die Knotenpunkte 64 und 65 und von diesen über die Elektromagnete 66, 67 durch den mit letzteren in Reihe geschalteten und in ihrem magnetischen Feld zweckentsprechend angeordneten positiven oder negativen Glühwiderstand 68, wodurch der - Hauptstromkreis geschlossen ist. Parallel dazu, von den Knotenstellen 64, 65 abzweigend, befindet sich ein Thomsonscher i (Duddellscher) Schwingungskreis, in welchen der veränderliche Kondensator 69 und die regelbare Selbstinduktion 70 in Reihe geschaltet sind. Mit diesem Schwingungskreis sind die auf den Resonanzkästen 74, 76 angeordneten Stimmgabeln 73, 75 galvanisch (konduktiv) oder anders gekoppelt. Eben-. so können die undulierenden Mikrophonströme durch eine andere als die in der Zeichnung dargestellte Kopplung auf den oder die Stromkreise des Telephonrelais übertragen werden.

Die Wirkungsweise ist unter Anwendung dieses Telephonrelais folgende:

Wird von den Klemmen 60, 61 Strom entnommen, so bildet sich in dem Thomsonschen (Düddellschen) Schwingungskreis ein Wechselstrom aus, dessen Periode von der Kapazität 69 und der Selbstinduktion 70 abhängig ist und durch passende Einstellung derselben beliebig geregelt werden kann. Sobald die Elektromagnete 71, 72 in Tätigkeit gesetzt werden, beginnen die Stimmgabeln 73, 75 zu tönen. Der Stimmgabelton, durch die Resonanzkästen 74,76 verstärkt, erregt die Mikrophone 54, 55, deren undulierende Ströme die Spulen 56, 57 durchfließen, die, durch die Schraubenspindel 58 auf Resonanz eingestellt, ihre Kraftlinien sämtlich durch das Feld der Spule 63 gehen lassen, wodurch die undulierenden Ströme des Mikrophonstromkreises auf den Hauptstromkreis und im weiteren Verlauf auf den Thomsonschen (Düddellschen) Schwingungskreis übertragen werden, der nun in dem Rhythmus der Stimmgabeltöne die Zinken im Takte anzieht und abstößt.

Claims (5)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Einrichtung zum Hervorrufen musikalischer Töne zur Übertragung von Unterwassersignalen mit einem Körper, der mit Hilfe eines Elektromagneten in Schwingungen versetzt wird, in dessen Stromkreis ein vor dem schwingenden Körper angeordneter Schallempfänger (Mikrophon, Telephon) eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen von elektromagnetisch erregten Stimmgabeln oder Stahlstäben, welche ebenso wie die vor diesen angeordneten Schallempfänger auf den Resonator des Empfängers abgestimmt sind, durch Vermittlung eines Resonanzkörpers auf einen metallischen Leitungsdraht und von diesem durch Vermittlung eines Resonanzkörpers auf das Wasser übertragen werden, wobei durch einen der schwingenden Körper elektrische Strom- oder Schwingungskreise eines Erzeugers für elektrische Wellen beeinflußt werden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stimmgabeln erregende Elektromagnet (50) mit einem Kondensator (49) mit der von einem höher gespannten Strom durchflossenen Sekundärspule (48) eines Transformators in Reihe geschaltet ist, in dessen Primärstromkreis (47) der abgestimmte Schallempfänger (44) liegt, dem ein Kondensator (45) parallel geschaltet sein kann.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Ende des schallleitenden Metalldrahtes fm) befestitge Resonanzkörper (38) schallsicher isoliert, in der Brennlinie eines beliebig verstellbaren, parabolisch gestalteten Schalltrichters (37) angeordnet ist, welcher die auf das Wasser übertragenen Schallwellen parallel zur Achse des Trichters in einem scharf begrenzten Schallstrahl aussendet.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkörper (38) mit dem schalleitenden Metalldraht fm) unmittelbar oder mittels eines elastischen Zwischenstückes derart verbunden ist, daß der Resonanzkörper (38) entweder frei liegt oder, durch entsprechende Isolationen schallsicher gelagert, die Öffnung des beliebig einstellbaren Schalltrichters gegen das Wasser entweder ganz oder teilweise abschließt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingenden Stimmgabeln oder Stahlstäbe durch einen Kontakt den Speisestrom- oder Schwingungskreis eines elektrischen Schwingungsgenerators rhythmisch beeinflussen, wodurch elektrische Wellen mit superponiertem abgestimmten Stimmgabelton durch eine Kopplung auf ein Luftleitersystem und durch dieses drahtlos in die Ferne übertragen werden..

   Hierzu 1 L31att Zeichnungen.