DE259988C

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Publication number: DE259988C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 259988 KLASSE 74 d. GRUPPE

THEODOR WENDT in GLEIWITZ.

Stelle erzeugter Schallsignale.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. März 1910 ab.

Die vorliegende Schallvorrichtung soll dazu dienen, Schallsignale, die aus Morsezeichen oder Worten bestehen, durch eine Funkenstrecke derartig zu erzeugen, daß die Funkenstrecke mit dem Signal entsteht, sich während des Signals demselben nach Tonhöhe, Tonstärke und Anzahl der Töne anpaßt und gleichzeitig mit dem Signal aufhört zu bestehen. Es liegt also eine dem Signal entsprechend beeinflußte

ίο Funkenstrecke vor.

Die Verwendung dieser Schallvorrichtung kann unter Wasser, in der Luft und durch die Erde erfolgen, sie eignet sich vorzugsweise als Unterwasserschallvorrichtung bei der Marine und als Untererdeschallvorrichtung für Bergwerke, Festungswerke, militärische Zwecke. Als Unterwasserschallvorrichtung sind bisher Glocken, Sirenen sowie Telephone mit großen Schallplatten verwendet worden. Eine Ubermittlung von Wortsignalen unter Wasser ist ' mit diesen Mitteln nicht möglich. Auch das lautsprechende Telephon und der »sprechende Lichtbogen« werden als Unterwasserschallvorrichtung versagen, weil die Schallwellen nicht kräftig genug sind, und weil der Lichtbogen zu sehr von dem gleichmäßigen und guten Brande seiner Kohlenelektroden abhängig ist, deren Auswechselung aus Gründen der weiter unten beschriebenen Bordverhältnisse zeitraubend und schwierig ist.

Die vorliegende Schallvorrichtung zur Übertragung der Sprache, welche mit Zinkelektroden ausgestattet sein kann, ist gegenüber den oben angeführten Tongebern im Vorteil, da große ' Energiemengen zur Erzeugung der Sprache ohne Benutzung einer Membran und ohne wahrnehmbare Abnutzung der Elektroden verwendet werden können.

Gegenüber den Dauerfunkenstrecken mit hoher Frequenz, die, durch ein Telephon beeinflußt, Worte senden oder empfangen (amerikanische Patentschrift 638152), stellt die vorliegende Schallvorrichtung insofern einen Fortschritt in der Technik dar, als eine dauernde Funkenstrecke nicht mehr erforderlich ist, wodurch Nebengeräusche vermieden und Energiemengen gespart werden.
, Morsezeichen mittels Unterwasserglocken oder Unterwassersirenen zu senden, ist bekannt;. die empfangenen Zeichen durch besagte Tongeber zu verstärken, wie bei der vorliegenden Vorrichtung, ist nicht bekannt.

Die bekannten Unterwasserschallglocken genügen für das Morsen den heutigen Anforderungen nicht mehr, weil das Abgeben von Morsezeichen wegen der Trägheit der zu bewegenden Massen, Klöppel, Gestänge, Membran zu langsam vor sich geht. Wenn der Klöppel auch durch Druckluft oder durch elektrischen Strom angetrieben und gesteuert wird, so wird ein flottes Zeichengeben aus obigen Gründen bei großen, kräftig klingenden Glocken nicht möglich sein.

Demgegenüber besitzt die vorliegende Schallvorrichtung beim Abgeben von Morsezeichen nur die bewegte Masse des Morsetasters und des

elektrischen Funkens, weshalb die Geschwindigkeit des Zeichengebens die gleiche ist wie bei der Telegraphic.

Ein anderer Ubelstand, der das schnelle Zeichengeben und den kurzen, scharf begrenzten Ton bei der Glocke unmöglich macht, ist ihr Nachklingen, das langsame Zurruhekommen der schwingenden Glockenmasse. Auch die Sirenen geben keinen scharf begrenzten, sondern

ίο einen trompetenartigen Ton.

Demgegenüber besitzt die vorliegende Schallvorrichtung den Vorteil, daß sie in dem Bruchteil einer Sekunde große Energiemengen unmittelbar in Schallwellen des Mediums (Wasser) umsetzen kann, in dem sich die Elektroden der Funkenstrecke befinden, wobei ein resonierender Schallkasten das Funkengeräusch in überraschender Weise verstärkt. Die vorliegende Vorrichtung gibt kräftige, scharfbegrenzte Signale, die je nach der Anordnung und Zahl der Elektroden einem Pistolen- oder Büchsenschuß ähnlich und nach Tonhöhe verschiedenartig einzustellen sind, entsprechend der Selbstinduktion des Schwingungskreises (Fig. 1).

Um einen weiteren Vorteil der vorliegenden Schallvorrichtung klar zu machen, muß einiges über die Anordnung der Unterwasserschallvorrichtung an Bord mitgeteilt werden. Die 'Unterwasserglocken und Unterwassersirenen als Sender von Morsezeichen werden stets unter der Wasserlinie im vorderen Teil des Schiffes angebracht, damit die Signale einerseits nicht von dem Maschinengeräusch gestört werden, und damit andererseits der Schall in der Fahrtrichtung des Schiffes nach vorn geworfen und der Schiffskörper als Reflektor benutzt wird. Die technischen Schwierigkeiten bei diesen Tongebern bestehen darin, daß sowohl der mechanische Antrieb der Glocke als auch der Rotor, unter Umständen sogar der Motor der Sirene in einem mit Wasser gefüllten Tank angeordnet sind, der besonders bei kleineren Fahrzeugen nur mit großen Schwierigkeiten befahrbar ist. Sehr wichtige, bewegliche, umlaufende Antriebsteile der Tongeber, die Schmiermittel und Wartung nötig haben, entziehen sich dauernd der Betriebskontrolle, was ein schwerwiegender Nachteil der ganzen Anlage ist.
Demgegenüber ist es bei der vorliegenden Unterwasserschallvorrichtung, z. B. nach Fig. 1, nur erforderlich, die Elektroden b und c in den schwer zugänglichen Tank des Schiffes zu legen, was ganz unbedenklich ist, weil die Zinkelektroden sich nicht merklich abnutzen und keiner Wartung und Betriebskontrolle bedürfen. Die Elektroden können paarweise auf Steuerbord und Backbord in einem gemeinsamen oder in je einem Tank angeordnet werden. Der Tank ist ganz oder teilweise mit Luft, Öl oder mit Glyzerin versetztem Süßwasser gefüllt. Der übrige Teil der Schallvorrichtung befindet sich im Maschinenraum und ist durch eine Kabelleitung mit den Elektroden verbunden. Die ganze Anlage ist, da die Stromquelle an Bord vorhanden ist, im Vergleich zu den bekannten Anlagen der Unterwasserschallsignale erheblich einfacher, billiger und betriebssicherer, sie ist besser zu überwachen, läßt sich bei Betriebsausständen, schnell wieder betriebsfähig machen, weil Reservespulen und Reservekondensatoren wegen der geringen Dimensionierung. dieser Teile mitgeführt werden können.

Nach vorstehenden Ausführungen können die Vorteile der vorliegenden Unterwasserschallvorrichtung im Vergleich zu den bisher bekannten Tongebern dieser Art folgendermaßen zusammengefaßt werden:

Die vorliegende Unterwasserschallvorrichtung zum Senden und Empfangen von Worten ist ihrer Anlage und Einrichtung nach einfacher, sparsamer, sicherer im Betrieb und läßt eine erheblich lautere Wiedergabe der Wortsignale erwarten, als die oben angeführten bekannten Tongeber erzielen können.

Die vorliegende Unterwasserschallvprrichtung zur Übertragung von Morsesignalen dient nicht allein zum Erzeugen, sondern auch zur Wiedergabe von an einer entfernten Stelle abgegebenen Signalen, wobei die Schnelligkeit der Signalübermittlung gegenüber den bekannten Ton- go gebern ganz bedeutend vergrößert ist; hierzu trägt bei, daß vorliegende Vorrichtung scharf begrenzte, schußartige Signale gibt, die gut zu erkennen und zu unterscheiden sind, und die in verschiedenen Tonhöhen, sogar während des Betriebes mittels veränderlicher Selbstinduktion 6 abgestimmt werden können. Die Vorrichtung . ist einfacher, betriebssicherer und paßt sich den Bordverhältnissen sehr gut an, sie nimmt wenig Raum ein, ist leicht zu überholen und im betriebsfähigen Zustand zu erhalten, weil die schwer zugänglichen Teile, die Elektroden, keiner merklichen Abnutzung unterliegen und keiner Wartung bedürfen.

Vorliegende Schallvorrichtung besteht aus einem zwischen zwei oder mehreren Elektroden offenen Starkstromkreis, zu dessen Elektroden ein Kondensator und eine Selbstinduktion parallel angeordnet sind. Durch Beeinflussung des Starkstromkreises nach Tonhöhe, Tonstärke und Anzahl der Töne entsprechend dem zu übermittelnden Signal wird dieser für die Dauer des Signales über seinen Elektroden als Funkenstrecke geschlossen, um das Signal durch die Funkenstrecke lautschallend zu machen.

Die Signale können aus Morsezeichen oder Worten bestehen.

Soll die Vorrichtung als Sender wirken, so kann die Beeinflussung des Starkstromes z. B. mittels eines Induktionsstromes erfolgen, der durch ein Telephon, ein Mikrophon oder einen

Morsetaster betätigt wird, oder durch Belichtung der Elektroden mit ultravioletten Lichtstrahlen. Ferner können die Elektroden z. B. durch Elektromagnete beeinflußt werden, wobei der Elektrodenabstand veränderlich sein kann. Das Signal wird dabei durch ein Telephon, Mikrophon oder Morsetaster auf den Elektromagneten und von diesem auf die Elektroden übertragen.

ίο Dient die Vorrichtung als Empfänger, so kann die Beeinflussung des Starkstromes die gleiche sein, wie oben angeführt bei der Sendevorrichtung, mit Ausnahme der Verwendung des Morset asters.

Die Schallvorrichtung erzeugt laute Schallgeräusche, . die in bezug auf ihre Tonhöhe, Tonstärke und Tonzahl beeinflußt werden können. Die Einzelteile der Vorrichtung, wie die Funkenstrecke, die Selbstinduktion, der Kondensator, das Mikrophon und das Telephon, sind an sich bekannt; neu ist die Beeinflussung des über seinen Elektroden offenen Starkstromkreises dem Signal entsprechend, zum Zweck, den Starkstrom für die Dauer des Signals über seinen Elektroden mit einer Funkenstrecke zu schließen, deren Schallwellen als Übertragungsmittel von Signalen dienen, im Gegensatz zu der drahtlosen Telephonic, wo Hertzsche Wellen ' verwendet werden.

Fig. ι zeigt eine Schallvorrichtung, die gleichzeitig als Signalerzeuger und als Vorrichtung zur Wiedergabe von Signalen dient. Zur Beeinflussung des über b c offenen Stark-Stromkreises a, b, c mit dem Transformator a und den Elektroden b und c dient hier ein Schwachstromkreis mit der Stromquelle g, den Mikrophonen i, k, u und der Spule f.

Wirkt die Vorrichtung als Sender, so überträgt das Mikrophon u die Stromschwankungen durch Induktion von der Spule f auf die Starkstromspule e, die mit dem Kondensator d zu den Elektroden b und c parallel geschaltet ist. Durch die Induktionswirkung schließt sich der Starkstromkreis über b c als Funkenstrecke und setzt die durch das Mikrophon erzeugten Stromschwankungen in laute Schallwellen um, worauf der Kondensator d durch den Transformator α wieder selbsttätig geladen wird. Dient die Vorrichtung zum Wiedergeben an einer entfernten Stelle abgegebener Signale, so nimmt das Mikrophon k das Signal auf und beeinflußt durch Induktion mittels der Spule f die Starkstromspule e und erzeugt dadurch die Funkenstrecke b c. Die in dem Mikrophon-Stromkreis durch das empfangene Signal ererzeugten Stromschwankungen werden von der Funkenstrecke in laute Schallwellen umgesetzt, wobei der Schallkasten I, der mit seiner elastischen Wand m oder mit mehreren elastischen Wänden von verschiedener Schwingungszahl versehen ist, als Resonanzboden dient und es ermöglicht, den Schall aus dem einen Medium in ein anderes zu übertragen, z. B. von Wasser in Luft. Das empfangene Signal ist durch den Schallkasten I direkt hörbar, und es wird mittels der Mikrophone i und k an anderen Stationen durch das Telephon h hörbar gemacht. Das Mikrophon i ist daher am Schaltkasten oder in dessen Nähe angebracht.

An Stelle des Mikrophons kann bei der Sendevorrichtung ein Morsetaster verwendet werden, und bei der Empfangsvorrichtung kann das Telephon durch einen Morseschreiber und eine Alarmklingel ersetzt werden.

Die Signalgebung kann auch durch einfache Betätigung des Tasters ν erfolgen.

Fig. 2 zeigt eine drehbare Scheibe 0, die zwischen den Elektroden b und c angeordnet ist und zur Beeinflussung des Starkstromkreises dient. Die gegabelten Elektroden bilden mehrere Funkenstrecken. Entsprechend den zu sendenden Signalen ist die Scheibe aus Leitern η und Nichtleitern 0 von gewisser Größe und in gewissen · Abständen voneinander zusammengesetzt, derart, daß hierdurch vier Funkenstrecken gleichzeitig in Tätigkeit sind und kräftige Schallwellen erzeugen, solange sich die Leiter η der Scheiben zwischen den Elektroden befinden ; bei der Bewegung der Nichtleiter 0 von der Scheibe zwischen den Elektroden sind die Funkenstrecken außer Tätigkeit, und die j Geräusche hören auf. Durch Drehen der Scheibe läßt sich das Signal beliebig oft'wiederholen ; hört die Drehung auf, so hören auch die Signale auf und die Funkenstrecke gleichfalls.

Fig. 3, 5 und 6 zeigen die Anordnung der Elektroden b und c für die Funkenstrecke an der Oberfläche einer in dem Gefäße p befindlichen Flüssigkeit. Der übertretende Funke berührt auf einem Teil seines Weges die Flüssigkeit an ihrer Oberfläche, zerstäubt, vergast die Flüssigkeitsteilchen außerhalb der Flüssigkeit und bringt sie durch Entzündung zur Explosion, um durch das Explosionsgeräusch das gleichzeitig auftretende Geräusch .der Funkenentladung zu verstärken.

In Fig. 5 läuft der Funke an der Flüssigkeitsoberfläche entlang.

In Fig. 6 vermittelt ein besonderer Leiter w die Funkenentladung, so daß der Funke gezwungen wird, zweimal die Flüssigkeitsoberfläche zu durchschlagen.

Fig. 4 zeigt eine Beeinflussung der Funkenstrecke b c durch einen Elektromagneten q, welcher auf seinen Schenkeln Starkstromspulen /115 und auf seinen Polflächen mittels isolierter Säulen s die Elektroden b und c trägt, welche mit den Schenkeln des Elektromagneten q schwingen können. Zwischen den Polen des Elektromagneten q befindet sich ein kleinerer Elektromagnet t, welcher imstande ist, entsprechend dem seinem Stromkreise aufgegebenen

Signal den Abstand der Elektroden zu verändern.

Wird t z. B. dadurch erregt, daß sein Stromkreis dem Signal entsprechend durch einen Morset aster geschlossen wird, so erfolgt eine Schwingung der Pole von q in dem Sinne, daß sie sich nähern. Dadurch wird der Elektrodenabstand zwischen b und c verringert, so daß die Funkenstrecke über b c für die Dauer des

ίο Signales geschlossen wird und sich nach Tonhöhe, Tonstärke und Anzahl der Töne dem Signal anpassen muß.

Wird das Signal durch ein Mikrophon oder Telephon dem Stromkreise von t aufgegeben, so haben die Stromschwankungen dieselbe Wirkung, wie sie nach obiger Beschreibung durch den Morsetaster erzielt werden.

Durch solche Vorrichtung lassen sich ohne weiteres Worte übertragen. Selbstverständlich kann die Anordnung des übergelagerten Telephonstromes nach Fig. 1 auch hier auf die Starkstromspulen r angewendet werden.

Claims

Patent-An Sprüche:

ι. Vorrichtung zur Erzeugung von Schallsignalen und zur Wiedergabe an einer entfernten Stelle erzeugter Schallsignale, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen zwei oder mehreren Elektroden offener Stromkreis durch elektrische, mechanische, optische oder andere Mittel nach Tonhöhe, Tonstärke und Anzahl der Töne beeinflußt und dadurch für die Dauer jedes einzelnen Signales über seinen Elektroden mittels Funkenstrecke geschlossen wird, zum Zweck, das Signal durch die erzeugte Funkenstrecke lautschallend zu machen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Induktionsspulen in dem offenen Stromkreise durch sekundäre Spulen eines anderen Stromkreises beeinflußt werden, zum Zweck, durch das Signal, welches etwa durch ein Mikrophon, ein Telephon. oder einen Morset aster in dem sekundären Stromkreise aufgegeben ist, den offenen Stromkreis mittels Funkenstrecke zu schließen und durch die erzeugte Funkenstrecke das Signal lautschallend zu machen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden für die Funkenstrecke derartig an der Oberfläche einer Flüssigkeit angeordnet sind, daß der direkt zwischen den Elektroden oder über einen in der Flüssigkeit befindlichen Leiter springende Funke auf einem Teil seines Weges die Flüssigkeitsoberfläche berührt, um Teile der Flüssigkeit außerhalb der letzteren zu zerstäuben, zu vergasen und durch Entzündung zur Explosion zu bringen, zum Zweck, das Geräusch der Funkenentladung durch das gleichzeitig auftretende Explosionsgeräusch zu verstärken.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Funkenstrecke in einem geschlossenen Gefäß mit einer elastischen Wand oder mit mehreren Wänden verschiedener Eigenschwingungszahl angebracht sind, zum Zweck, die durch die Funkenstrecke erzeugten Signale durch Resonanz zu verstärken und mittels der elastischen Wand aus einem Medium in ein anderes zu übertragen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden der Funkenstrecke abwechselnd Leiter und Nichtleiter hindurchgeführt werden, zum Zweck, lautschallende Signale von gewisser Dauer und in gewissen Zeitabständen zu erzeugen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Funkenstrecke von Starkstromelektromagneten getragen und beeinflußt werden, derart, daß ein besonderer Schwachstromelektromagnet den Starkstromelektromagneten nebst Elektroden entsprechend dem im Schwachstromkreise durch ein Telephon, ein Mikrophon oder einen Morsetaster aufgegebenen Signal in Schwingungen versetzt, zum Zweck, das Signal mittels der Funkenstrecke lautschallend zu machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.