DE300030C - - Google Patents

Description

Bei dem Austausch von Schallsignälen unter Wasser, . vorzugsweise zwischen Schiffen, hat es sich sowohl beim Senden wie beim Empfang'en als vorteilhaft herausgestellt, zwischen eine an das Wasser anstoßende Membran, in der Regel die Schiffswandung selbst und ein Empfangsglied oder ein Erregungsglied ein schwingungsfähiges Gebilde einzuschalten, dessen Eigenton auf

ίο die Frequenz des Tones abgestimmt wird, der gesendet oder empfangen werden soll. Als erregendes Glied kommen elektromagnetische Einrichtungen in Betracht, die durch Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom betrieben werden oder auch beliebige mechanische Erreger,-wie der Klöppel einer Glocke, Schnellschlaghammer 0. dgl. Als Empfangsglied bietet sich vorzugsweise das Mikrophon, das Telephon, der Detektor u. dgl.

Für alle Erregungs- und Empfangsglieder gilt allgemein die Regel, daß die Dämpfung des zwischengeschalteten Schwirigungsgebilcies durch die abgebende oder empfangende Membran und das anstoßende Wasser ebenso groß sein muß wie seine Dämpfung durch das Empfangs- oder Erregungsglied, oder die von dem Schwingungsgebilde aufgenommene Schwingungsenergie gleich der abgegebenen, wenn die Empfangs- oder Senderenergie ein Maximum sein soll. Um diese Bedingung zu erfüllen, stehen in der Regel zwei Mittel zur Verfügung, nämlich erstens, daß man den Strahler, also z.B. die Bord-

. wand und das ,Empfangsglied, also z.B. das Mikrophon, mit Punkten verschiedener Amplitude oder Phase des Schwingungsgebildes koppelt und zweitens, wenn die beiden .,. Koppelungspunkte gegeben sind, daß man die Koppelungen derart loser oder fester macht, daß das verlangte Dämpfungsverhältnis erhalten wird.

Die angegebene Regel gilt aber nur dann · streng, wenn bei vollkommener Ruhe empfangen wird. Treten -dagegen gleichzeitig störende Geräusche auf, so wird in der Regel der Empfang besser (störungsfreier), λνεηη die Strahlungsdämpfung kleiner gemacht , wird als die Nutzdämpfung.

Da .nun die störenden Nebengeräusche gerade beim Empfangen je nach den äußeren Umständen einen sehr verschiedenen Umfang annehmen, so war man bisher meist gezwun- ■ gen, die Abmessungen der Empfänger und Sender so zu wählen, daß das Dämpfungs-'verhältnis für einen mittleren Störungszustand ungefähr ein Optimum darstellte. Bei weniger oder mehr g'estörtem Empfang '-mußte man dann auf die Erreichung bester Leistungen verziehten.

Man hat auch vorgeschlagen, bei festen mechanischen Koppelungsgliedern, wieFedern o. dgl., die Koppelung zum Zwecke der .■■ ■■" Dämpfungsregelung zu ändern, was in diesem Fall am einfachsten durch Veränderung der Federspannung erzielt wird. . ⁶S'

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß zwischen die betreffenden Teile eine ■ Flüssigkeitsschicht eingeschaltet wird, die so

angeordnet ist, daß entweder ihre Länge in der Richtung der übertragenen Amplituden oder ihr Querschnitt in der dazu senkrechten Richtung geändert werden kann. Eine Längenänderung der koppelnden Flüssigkeitssäule läßt sich beispielsweise erreichen, indem man -die Flüssigkeit in ein teleskop- oder balgenartig ausziehbares Rohr einschließt, das mit einem Yorratsgefäß verbunden ist, um die entstehenden Volumenänderungen auszugleichen. Um den Querschnitt der die Koppelung bildenden Flüssigkeitssäule zu ändern, kann man einen größeren oder geringeren Teil der Flüssigkeit durch Luft verdrängen.

Der Vorteil dieser Koppelung gegenüber der bekannten Federkoppelung besteht darin, daß einmal keine tieffrequenten Stöße und Störungen auf das Schwinguiigsgebildc gelangen und daß außerdem die Koppelung sich in viel weiteren Grenzen \-erändern läßt als das bei festen Koppelungsgliedern der Fall ist.

Sämtliche Figuren der Zeichnung sind schematische Längsschnitte durch verschie-. dene Ausführungsbeispiele eines Empfängers nach der Erfindung.

In allen Figuren ist A ein beliebiges Gebilde, das befähigt ist, Schwingungsenergie aus dem Wasser aufzunehmen oder an das Wasser abzustrahlen, in der Zeichnung· durch eine an das Wasser anstoßende Membran oder die Schiffswandung dargestellt." B ist ein beliebiges schwingungsfähiges Gebilde, in der Zeichnung in allen Figuren- beispielsweise durch - eine Stimmgabel dargestellt. C ist allgemein irgend eine Vorrichtung, durch welche Schallenergie dem Schwingungsgebilde B entzogen oder an das Schwingungsgebilde B übertragen wird, im gezeichneten Schema durch ein Mikrophon dargestellt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 besteht die veränderliche Koppelung aus einem mit dem Strahlungsglied A fest verbundenen Zylinder D, in den ein Kolben E leicht gleitend und flüssigkeitsdicht eingeschliffen ist Am inneren Ende des Zylinders D ist oben und unten je ein Ventil F, G angebracht.

Das Ventil F ist durch eine Rohrleitung mit einem Vorratsbehälter // verbunden.

Die eigentliche Koppelung· zwischen dem Strahlungsglied A und dem Schwingungsgebilde B wird durch die im Zylinder D- ein-

55. geschlossene Flüssigkeitssäule L gebildet.

Durch Öffnen des A-^entils F und Verändern der Stellung des Kolbens R kann die Länge der Flüssigkeitssäule verändert Werden und dadurch die Festigkeit der Koppelung. Je länger die Flüssigkeitssäule gemacht wird, desto loser wird die Koppelung.

In der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Zylinder D durch einen balgenartig ausziehbaren Hohlkörper /)„ ersetzt. Im übrigen ist die Einrichtung und die Wirkung· unverändert.

. Die Fig. 3 veranschaulicht die Lösung der Aufgabe, die Koppelung dadurch zu verändern, daß der Querschnitt der koppelnden * Flüssigkeitssäule verändert wird. Das Schwingungögebilde B ist starr mit einer Membran verbunden, die in unveränderlichem Abstand von der Bordwand eingespannt ist und eine Kapsel L von unveränderlichem Rauminhalt abdeckt, die, ebenso wie der Zylinder D in der Ausführungsform nach Fig. 1, mit Ventilen /^; und G versehen ist. Indem man durch das Ventil G Luft in die Kapsel einpreßt und dafür sorgt, daß ein entsprechender Teil der Flüssigkeit / daraus entweichen kann, kann man die Koppelung· loser, oder indem man durch das Ventil F Flüssigkeit einpreßt und die darüber befindliche Luft zusammendrückt oder durch das Ventil G entweichen läßt, kann man die Koppelung fester machen. .

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die erhaltene Koppelung keine reine Kraftkoppelung, denn damit Schwingungen durch den Kolben Ii von der Bordwand A auf das Schwingungsgebilde/) übertragen werden können, muß der Kolben die Schwingungen mitmachen, erzeugt also Reibung an dieser Dichtungsfläche. .

In allen Fällen, in denen diese Reibungsdämpfung schädlich wirkt, kann sie dadurch ausgeschlossen "werden, daß man die Einrichtung' nach Fig. 4 baut. Der Kolben E ist hier als Rohr ausgeführt, dessen äußeres Ende durch eine Membran M überspannt ist, und erst an dieser Membran ist das Schwingungsgebilde B befestigt. Mit Hilfe der Ventile F und G kann \vieder in der beschriebenen Weise, die Länge der Flüssigkeits- ^: säule / verändert werden. Dabei wird die ¹⁰S Reibung zwischen dem Zylinder/) und dem Hohlkolben E so groß und die Elastizität eier Membran /Ii so klein abgemessen, daß diese Größen gegenüber den durch die Flüssig'keitssäule / übertragenen Kräften vernachlässigt ^uo werden können. In den meisten Fällen, in denen vorzugsweise bei Benutzung der Einrichtung als Empfänger mehr Wert darauf gelegt wird, ankommende Signale von bestimmter Tonhöhe von störenden Geräuschen ¹¹S zu unterscheiden, als ein Maximum von Schwingungsenergie zu empfangen, ist indessen ein gewisses Maß von Reibungsdämpfung erwünscht. Trotzdem ist es besser, die nötige Reibung in Form von Flüssigkeitsreibung einzuführen, weil Reibung fester Körper a"n-' einander nicht genau zu bemessen und un-

Claims (8)

verändert zu erhalten ist. In solchen Fällen kann nach Fig. 5 ein mit einer Membran K überspannter Hohlkolben E verwendet wer- · den, dessen Innenraum I0 durch einen engen Kanal AT mit der Flüssigkeitssäule / verbunden ist. Die Schwingungen, die der Flüssigkeitssäule I durch die Bordwand A aufgezwungen werden, pflanzen sich durch den Kanal'iV fort und verursachen au seinen Wänden Reibung, die durch entsprechende Bemessung der beiden Räume / und I0 und des Kanals N genau auf die gewünschte Größe gebracht werden kann. Die Kammer I0 braucht nicht im Kolben angeordnet zu.sein, sondern kann mit derselben Wirkung von ' feststehenden Teilen des Zylinders D abgezweigt sein. Um die Koppelung von einem entfernten Ort aus zu verändern, kann bei den Einrichtungen nach den Figuren 1, 2, 4 und 5 unmittelbar mit dem Kolben E z. B. ein Elektromotor derart verbunden werden, daß er den Kolben auszieht, wenn er im einen Sinne umläuft und ihn einschiebt, wenn er im entgegengesetzten Sinne umläuft, und der Elektromotor kann so geschaltet werden, daß er vom Beobachtungsort aus gesteuert werden kann. Bleibt dann das Ventil/7 offen, so strömt die Flüssigkeit aus dem Behälter H von selbst nach, wenn der Kolben ausgezogen wird und umgekehrt. Umgekehrt läßt sich derselbe Erfolg' erreichen, indem man nach Fig. 6 einen Elektromotor O mit einer Pumpe P kuppelt und mit Hilfe eines Vierwegehahns Q die Druck- und Saugleitung' ' der Pumpe vertauscht. Durch eine Einrichtung dieser Art kann sinngemäß auch die Einrichtung· nach Fig. 3 aus , 'der Ferne eingestellt werden. Soll auch die Koppelung" zwischen dem Schwingungsgebilde B und dem Empfangs-, oder Erregungsglied C veränderlich gemacht werden, so kann dies nach Fig. 7 dadurch erreicht werden, daß das Empfangs- oder Erregungsglied von einem Kolben E0 getragen wird, dessen Zylinder D0 mit dem Schwingungsgebilde B verbunden ist, während das Schwingungsgebildc selbst nach den Figuren i, 2, 4 oder. S am Kolben E eines Zylinders I) fest ist und dadurch mit dem Strahlungsglied A in der beschriebenen Weise -veränderlich gekoppelt ist. Für Empfänger, bei denen das Empfangsglied C ineist ein Mikrophon, also ein Gebilde von geringer Masse ist, eignet sich für eine veränderliche Koppelung zwischen Schwingungsgebilde B und .Empfangsglied C vorzugsweise die Einrichtung nach Fig. 3, weil bei dieser Einrichtung der Abstand des Empfangsgliedes von der Bordwand und daher von anderen mit der Bordwand verbundenen festen Teilen unveränderlich ist. . Es wird dann beispielsweise die Einrichtung nach Fig. 8 erhalten, bei der alle Bezugszeichen sinngemäß denjenigen der Fig. 3 ent- sprechen. P λ τ ε ν τ - An s ρ r ü cue:

1. Empfänger oder Sender für Unterwasserschall, bei dem ein auf die Frequenz des übertragenden Schalls abgestimmtes .schwingungsfähiges Gebilde mit einem zur Aufnahme oder Abstrahlung von Schwingungsenergie . befähigten Glied (Membran, Bordwand) einerseits und mit einem Empfangs- oder Erregungsglied (Mikrophon, Elektromagnet, Schnellschlaghammer) andererseits gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gekoppelten Teile durch eine Flüssig- *>o keitssäule miteinander verbunden sind, deren Länge oder Querschnitt oder deren Länge und Querschnitt veränderlich ge-

- macht sind.

2. Empfänger oder Sender nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gekoppelten Teile (A, B; B, C) durch einen teleskopartig oder balgenartig ausziehbaren Flüssigkeitsbehälter (D, . E) miteinander verbunden sind.

3. Empfänger oder Sender nach Anspruch j, dadurch gekennzeichnet, daß die gekoppelten Teile (A, B; B, C) durch eine von einer elastischen oder unelastisch weichen Membran (K) überspannte Kammer (L) miteinander verbunden sind, die mehr oder weniger mit Flüssigkeit gefüllt wird.

4. Empfänger oder Sender nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Koppelung bildende Flüssigkeitsbehälter mit einem Vorratsbehälter derart verbunden ist, daß die Flüssigkeit im Vorratsbehälter auf die koppelnde Flüssigkeitssäule Überdruck ausübt, wenn die Verbindung zwischen beiden hergestellt wird.

5. Empfänger oder Sender nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitspumpe vorgesehen ist, die derart mit der koppelnden Flüssigkeitsmasse verbunden ist, daß man durch Ein- und Auspumpen von Flüssigkeit die Koppelung ändern kann.

6. Empfänger oder Sender nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe durch einen vom Beobachtungsort aus gesteuerten Elektromotor angetrieben wird. ' ■ .

7. Empfänger oder Sender nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe dauernd angetrieben wird und

vom Beobachtungsort aus elektromagnetisch, durch Druckluftübertragung o. dgl. gesteuert wird.

8. Empfänger oder Sender nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,daß die koppelnde Flüssigkeitskammer durch verhältnismäßig enge Vcrbindungskanälc mit Nebenräumen verbunden ist.

9· Empfänger oder Sender nach An-Spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssäule von veränderlicher Länge in einen Zylinder mit röhrenförmigem Kolben eingeschlossen ist und daß der Kolben durch eine Membran abgeschlossen ist, mit der der Punkt, des Scinvingungsgebildes verbunden ist,,
dem die Koppelung angreifen soll.

an

Hierzu 1 Blatt Zeichi.unyen.