DE284643C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Es ist seit langem bekannt, daß man Signale zwischen zwei voneinander entfernten Orten dadurch austauschen kann, daß man zunächst an der Senderstelle in der Erde oder in Wasser zwei Elektroden verwendet, durch welche man elektrischen Strom, und zwar Gleich- oder Wechselstrom, in die Erde oder das Wasser leitet, und daß man an der Empfangsstelle durch eine ähnliche Erdungsvorrichtung einen Stromkreis schafft, welcher die hier ankommenden elektrischen Ströme einem geeigneten Empfangsort zuführt. Die erzielte Fernwirkung kann nun auf einer Übertragung elektrischer Energie beruhen, die nach ganz verschiedenen Gesetzen erfolgt. Die beiden Haupt grenzfälle hierfür sind die folgenden:

Der erste Grenzfall besteht darin, daß sich zwischen den Elektroden des Senders Stromlinien im Erdreich oder im Wasser ausbreiten, die auch noch in weiter Entfernung von der Sendestelle durch sehr empfindliche Meßinstrumente eines Empfängers nachgewiesen werden können. Hierbei ist natürlich notwendig, daß am Empfänger ebenfalls einige Erdungsstellen angebracht werden, zwischen denen infolge der Stromlinien des Senders ein Potentialunterschied sich bildet. Dieser reine Strömungsvorgang ist theoretisch und praktisch vollkommen gewährleistet bei Anwendung von Gleichstrom am Sender, praktisch auch noch vorhanden bei Verwendung von Wechselstrom, vorausgesetzt, daß die Frequenz des Wechselstroms im Verhältnis zur Entfernung zwischen Sender und Empfänger nicht zu groß wird. Wie aus dem Prinzip des reinen Strömungsvorganges ohne weiteres hervorgeht, kann bei dieser Anordnung eine nennenswerte Fernwirkung in Richtung der Verbindungslinien der Elektroden nicht auftreten, weil in dieser Richtung Empfängeranordnungen mit genügendem Potentialunterschied nicht denkbar sind.

Der zweite Fall der Fernwirkungserscheinung ist derjenige der reinen elektrischen Strahlung, d. h. Abstrahlung von Energie infolge nicht quasi - stationärer elektrischer. Vorgänge vom Sender. Hierbei tritt eine Fernwirkung durch Phasenverschiebung der elektrischen Kraft an den beiden Elektroden der Empfangseinrichtung auf. Damit eine Phasenverschiebung auftritt, muß die Frequenz des elektrischen Stromes im Verhältnis zu der Entfernung der Erdungsstellen entsprechend groß gewählt werden. Wie einfache theoretische Überlegungen zeigen, kann bei dieser Art des Fernwirkungsvorganges senkrecht zur. Verbindungslinie der Erdungsstelle keine nennenswerte Fernwirkung auftreten, dagegen liegt ein Maximum dieser Wirkung in der Richtung der Verbindungslinien.

. Bei der drahtlosen Unterwassertelegraphie ist nun im wesentlichen der erstgenannte Vorgang von praktischer Wichtigkeit, und auf diesem baut sich die Erfindung auf. Sie besteht darin, daß an der Senderstelle unter Verwendung mehrerer Gruppen von Erdungen, denen Strom verschiedener Phase zugeführt wird, ein sich drehendes Stromlinienfeld erzeugt wird. Am Empfänger werden ebenfalls mehrere Gruppen von Erdungen benutzt, an denen die einzelnen ankommenden Stromenergien zu einer Wirkung vereinigt werden. Durch das Verfahren wird

im Gegensatz zu dem in der Einleitung erwähnten Falle der normalen Stromlinientele- ! graphie' die dort auftretende Richtung ver- j mieden. Verwirklicht wird der Erfindungsgedanke auf folgende Weise:

Wie ausgeführt, besteht bei Verwendung von Gleichstrom eine ausgesprochene Richtung der Stromlinien, die auch auftritt, wenn bei Anwendung mehrerer Elektrodenpaare gleichphasiger Wechselstrom verwendet wird. Sobald aber die verwendeten Wechselströme eine Phasenverschiebung haben, ändern sich die Verhältnisse, wie aus nachstehenden Ausführungen an Hand einiger Ausführungsbeispiele hervorgeht:

In der Zeichnung bedeuten a, b, c und d Elektroden des Senders in der Erde oder im Wasser; s, S₁ und S, S₁ bezeichnen die Sonden eines in die Stromlinienbahn eingeschalteten Empfängers.

In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird den vier ins Wasser versenkten Platten beispielsweise Strom gleicher Phase zugeführt. Es sei nun zur Zeit 0 Platte α und Platte b positiv, Platte c und Platte d negativ. Es entsteht alsdann ein Stromlinienfeld, welches im wesentlichen von α und b einerseits nach c und d anderseits verläuft. Die maximale Wirkung an einem aus zwei Sonden S₁, S₂ bestehenden Empfänger, die beide auf einer Stromlinie liegen mögen, wird erzielt werden in der Richtung des Vektors V. In der Richtung des Vektors V ist die Wirkung 0. Nach Verlauf einer Viertelperiode sind beide Plattenpaare auf dem gleichen Potential o. Auch der Vektor V ist 0 geworden. Nach einer halben Periode hat sich die Erscheinung umgekehrt, c und d sind positiv, α und b negativ; V hat wieder sein Maximum, V ist 0 usw. Die Wirkung bleibt gerichtet.

Erteilt man nun aber beispielsweise dem zugeführten Wechselstrom eine Phasenverschiebung von 90 ° an den beiden Plattenpaaren, dann erhält man die Vorgänge, die in den Fig. 2 a, 2 b, 2 c dargestellt sind. Es sei beispielsweise zur Zeit ο die Platte α positiv, c negativ. Es ist alsdann an b und d das gleiche Potential o, der Vektor der maximalen Wirkung V steht senkrecht auf α c; senkrecht von b d (Vektor V) ist die Wirkung 0. Nach einer Achtelperiode ist das positive Potential an α gesunken, ebenso das negative an c. Dagegen ist zwischen b und d ein Potential aufgetreten (s. Fig. 2 b), welches beispielsweise bei b positiv, bei d negativ sein möge. Die Stromlinien verlaufen nun wie in Fig. ι von α b einerseits nach c d anderseits, und der Vektor der maximalen Wirkung hat sich um 45⁰ gedreht. Nach einer weiteren Achtelperiode ist das Potential an α und c = o, an b positiv, an d negativ, der Vektor V hat sich gegen die Anfangsstellung um 90° gedreht

(s. Fig. 2c). Nach einer weiteren Achtelperiode ergibt sich ein der Fig. 2 b ähnliches Bild, mit dem Unterschied, daß der Wirkungsvektor sich gegen diese um 90 ° gedreht hat. In dieser Weise wiederholt sich das Bild, bis nach Verlauf einer ganzen Periode der in Fig. 2 a geschilderte Anfangszustand wieder erreicht ist.

Man kann natürlich auch mehr als zwei Plattenpaare verwenden, ebenso auch andere Phasenwinkel. Ebenso kann man den Winkel der Verbindungslinien zweier Paare anders als 90 ° wählen. Beide Mittel bewirken eine Deformation der Niveaulinien des Vektorfeldes. Letzteres wird um so einfacher und nähert sich der Kreisform um so mehr, je mehr Elektrodenpaare man verwendet. Ihre Phasen müssen natürlich in geordneter Reihe im positiven oder negativen Drehsinn aufeinanderfolgen, aber stets so, daß die senkrecht gekreuzten Paare Phasen führen, die um 90 ° verschoben sind. Der Vektor läuft alsdann um den Sender herum, und die Integralwirkung bleibt bei Verwendung sehr vieler Plattenpaare an jedem Punkte eines Kreises um den Sender im wesentlichen dieselbe.

Daß die Empfangsanordnung ebenfalls gekreuzte Plattenpaare verwenden muß, geht daraus hervor, daß die Kraftwirkung, die ja an den Verlauf der Stromlinien gebunden ist, auch beim rotierenden Vektor in bezug auf den Empfänger an sich gerichtet bleibt. Dreht sich also beispielsweise die Empfangsanordnung (s. Fig. 3) mit dem Schiff, an dem sie sitzt, senkrecht zur Stromlinienrichtung, so würde bei einem Plattenpaare eine Potentialdifferenz und somit eine Stromwirkung im Detektor nicht auftreten, weil die beiden Platten auf den gleichen Niveaulinien des Potentials liegen. Hat man aber nun zwei gekreuzte Plattenpaare auch am Empfänger, so tritt bei Drehung des Schiffes um 90 °, wenn vorher das Plattenpaar s, s' gewirkt hat, nunmehr das Plattenpaar S, S' in Wirkung. Bei Zwischenstellungen wirken beide Plattenpaare (Fig. 4), aber jedes an sich schwächer, weil die Entfernung der Platten einem kleineren Spannungsabfall entspricht als in dem vorher genannten Falle bei dem Plattenpaare, welches die maximale Wirkung hat. Man kann die Vorkehrung nun so treffen, daß beispielsweise beide Plattenpaare auf einen gemeinsamen Transformator wirken, in dessen Sekundärkreis gegebenenfalls ein Telephon liegt.

Was nun die Wahl der Frequenz anlangt, so ist, damit eine reine Stromlinienwirkung vorhanden ist, diese nur in Grenzwerten festlegbar, indem sich die Reichweite derartiger Anordnungen naturgemäß innerhalb der Wellenlänge halten muß. Schon aus wirtschaftlichen Gründen wird man über einen Höchstwert von 10 000 Perioden in der Sekunde im Seewasser nicht herausgehen können, während bei der Beschränkung auf einen einfachen Hörempfang

sich dieser Wert auf 2000 Perioden in der Sekunde bemessen dürfte.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur drahtlosen Telegraphic oder Telephonic mittels Stromlinien-Fernwirkung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Senderstelle unter Verwendung mehrerer Gruppen von Erdungen, denen Strom verschiedener Phase zugeführt wird, ein sich drehendes Stromlinienfeld erzeugt wird.
2. 2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Empfänger ebenfalls mehrere Gruppen von Erdungen benutzt werden, an denen die einzelnen ankommenden Stromenergien zu einer Wirkung vereinigt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.