DE302508C

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Publication number: DE302508C
Application number: DENDAT302508D
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Description

Bei der Übertragung von kontinuierlichen Schallschwingungen von einer an das Wasser anstoßenden Wand an das an die Fläche angrenzende Wasser ergibt sich auf Grund der geringen Elastizität des Wassers der Umstand, daß bei außerordentlich kleinen Wegamplituden der Schwingungen sehr großer Druck ausgeübt werden muß. Bei den eigentlichen Erregern der kontinuierlichen Schwingungen findet man an-

xo derseits, daß man bei größerer Energie und guten ; Wirkungsgradverhältnissen dazu gezwungen ist, größere Wegamplituden und kleineren Druck bei den entsprechenden Leistungen anzuwenden.

Man hat deswegen für Unterwasserschallsender vorgeschlagen, die Erregung derart vorzunehmen, * daß man ein abgestimmtes Schwingungsgebilde zwischen den eigentlichen Erreger und die, die Energie an das Wasser abgebende Fläche zwischenschaltet, wobei man die Verhältnisse so wählt, daß der Erreger an Teilen des Schwingungsgebildes angreift, welche große Amplituden ausführen, die Fläche aber an Teilen angreift, die kleine Amplituden ausführen. Hierdurch ist das für einen guten Wirkungsgrad notwendige Übersetzungsverhältnis erreichbar.

Dieses Verfahren wendet man z.B. bei elektromagnetisch erregten Sendern an.. Hierbei hat sich ein verhältnismäßig großes Verhältnis der Übersetzung ergeben, welche seinerseits zu ziemlieh komplizierten Anordnungen des Zwischengliedes und des gesamten Gebildes zwingt.

Die Erfindung bezweckt demgegenüber nun durch ein geeignetes. Verfahren- der Übertragung der Energie von der an das Wasser anstoßenden

Fläche auf das Wasser dies Übersetzungsverh äjtnis der Amplitude wesentlich kleiner zu gestalten oder beliebig zu wählen.

Das Mittel hierfür ist das folgende: ν Für eine gewisse Periode des Schalles ergibt sich bei gegebener strahlender Fläche für jede Energie¹ eine bestimmte Wegamplitude und ein bestimmter Druck, der von der strahlenden Fläche auf das an diese angrenzende Wasser ausgeübt werden muß. Dieses Verhältnis von Wegamplitude zum Druck ist durch die Kompressibilitätseigenschaften der Flüssigkeit gegeben. Man kann nun an der Stelle, an welcher die Flüssigkeit durch die strahlende Fläche erregt wird, eine scheinbar große Elastizität der Flüssigkeitsmasse einführen, indem man ihr irgendwie gestattet, außer der zur Erzeugung des Sehalldrucks führenden Eigenbewegüng noch eine andere möglichst elastische Bewegung auszuführen.

Die Erfindung macht für diesen Zweck von der Tatsache Gebrauch, daß es möglich ist, Schallstrahlergebilde so auszugestalten oder ihre Schwingungsform so zu wählen, daß nicht die gesamte von dem Strahlergebilde hervorgerufene Flüssigkeitsbewegung zur Erzeugung von Schalldruckamplituden führt, sondern daß noch eine Flüssigkeitsbewegung, d. h. eine ein- und ausgehende Bewegung einer weiteren Wassermasse in der Umgebung des Strahlergebildes stattfindet, die von Stellen mit vermindertem Volumen im Schalldruckfeld zu Stellen mit ver-. größertem Volumen im Schalldruckfeld verläuft. Eine solche Wassermasse kann man im Vergleich mit der wattlosen (leerschwingenden) Komponente eines gegen die Phase der Spannung ver-

schobenen Wechselstromes als leerschwingende Wassermasse bezeichnen.

Im allgemeinen hat diese leer schwingende

Wassermasse bei bekannten Strahlergebilden und gegebener Frequenz der Erregung einen ganz bestimmten, durch die genannten Faktoren gegebenen Betrag.

Die Erfindung besteht nun darin, daß diese leerschwingende Wassermasse in dem an das

ίο Strahlergebilde grenzenden Schallfeld durch Schaffung künstlicher oder Vergrößerung bereits vorhandener Ausweichstellen für die bewegte Wassermasse vergrößert wird. Hierdurch gelingt es, am Strahlergebilde an gewissen Stellen größere Bewegungsamplituden hervorzurufen, als sie ohne diese Maßnahme erzielbar wären. Diese Stellen werden alsdann zur Kopplung mit oder als Angriffspunkte für den eigentlichen, mit großer Amplitude wirtschaftlich betriebenen Erreger benutzt.

Die Erregung selbst kann man dann in bekannter Weise mittels eines abgestimmten Gebildes erreichen, indem an der gleichen oder an einer anderen geeigneten Stelle der eigentliche Erreger, z. B. eine elektromagnetische Anordnung angebracht wird. Man kann aber auch, statt ein abgestimmtes Schwingungsgebilde anzuwenden, irgendwie anders die Erregung an^v greifen lassen.

Geeignete Mittel zur Durchführung des Erfindungsgedankens sind z. B. in folgenden drei Gruppen angegeben: ' .

Wenn man am Schwingungsgebilde selbst nichts ändern will, so werden vorteilhaft im Strahlerfeld des Schwingungsgebildes (d. h. in einer Entfernung von etwa einem Viertel der Wellenlänge der ausgesandten Frequenz) besondere Ausweichstellen, z. B. in Gestalt von mit stark kompressiblen Medien gefüllten Räumen,

geschaffen. '

Abweichend hiervon kann man auch statt dessen die natürliche Schwingungsform des Strahlergebildes künstlich derart abändern, daß es an gewissen Stellen gegenläufige Bewegungen zur Bewegung anderer Stellen macht, oder daß solche Stellen, falls bereits vorhanden, vergrößert werden. Dieses Vorgehen läuft auf eine Beeinflussung der Schwingungsform des Strahlergebildes im Sinne des Erfindungsgedankens hinaus.

Technisch durchgeführt wird dieser Gedanke z.B. dadurch, daß man durch Festhalten der strahlenden Fläche an bestimmten Stellen oder Punkten neue Knotenlinien oder Knotenpunkte schafft, um die herum sich die gegenphasig schwingenden Teile des Strahlers in der vorausbestimmten Weise gruppieren.

Endlich kann man auch mehrere Strahlergebilde in dem gleichen Schallfeld derartig anordnen, daß die Möglichkeit besteht, das eine als Ausweichstelle für die bewegte Wassermasse des anderen zu benützen. Der Grad der Wirksamkeit kann durch Abgleichung der Größe der zusammenwirkenden Flächen, ihrer Phase und Amplituden bestimmt werden.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.

" In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform der ersten Gruppe dargestellt. Das an" das Wasser grenzende schwingende Gebilde¹ besteht aus einer Membran 1, die mit ihrer vorderen Fläche die Energie auf das Wasser überträgt. Am Außenrand der Membran ist, ihrem Rande folgend, ein pneumatischer Schlauch 2 befestigt, nach dem hin nicht erwünschte Druckkräfte sich ausgleichen können. Am Mittelpunkt der Membran, auf der nach innen gekehrten Seite. ist.der Anker 3 eines Elektromagneten befestigt, der durch die Spulen 4, 4 erregt wird. Die gesamte Anordnung ist auf einem topfartigen Gebilde 5 angebracht und kann in beliebiger Weise an Bord oder Land befestigt werden. An Stelle der Fläche 1 kann auch direkt die Bordwand eines Schiffes oder die Wand einer Boje treten.

In der Fig. 2, welche ein Beispiel der zweiten Gruppe darstellt, ist 1 wiederum eine Membran, die einerseits an das Wasser stößt und auf ihrer anderen Seite im Mittelpunkt beispielsweise ein abgestimmtes Schwingungsgebilde 2 (etwa eine Stimmgabel) trägt, die mit ihrem Fußpunkt an der Membran angreift und an deren Zinken von den Spulen 4, 4 beeinflußte elektromagnetische Anker 3, 3 befestigt sind. Um die verschiedenen Bewegungsrichtungen verschiedener Teile der Membranoberfläche zu erzielen, ist in geeigneter Entfernung vom Außenrand der Membran eine, ringförmige Zone derselben beispielsweise durch einen ringförmigen Träger 6 an dem Gefäß 5 befestigt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der dritten Gruppe gewählt, bei der eine Kombination von strahlenden Flächen vorhanden ist, die in ihrer Bewegung verschiedenartig arbeiten und das Ausweichen der -Flüssigkeit ermöglichen.

Es bezeichnet 5 wiederum ein Gehäuse, an dem beispielsweise zwei entgegengesetzte Seiten durch Schallmembranen 1 und 1 gebildet sind, deren Erregung analog der Fig. 1 erfolgt, jedoch so, daß, wenn die eine Platte nach außen gedrückt wird, die andere nach innen geht, Um dabei das u₀ Quantum der ausgestrahlten Energie zu regulieren, kann man entweder die Amplitude oder die Phase der bewegten Flächen gegeneinander, oder bei gegebener Frequenz, den Abstand der beiden Flächen regulieren.

Claims

P ATENT-Ansprüche:

i. Einrichtung zur Vergrößerung der Bewegungsamplitude an den Angriffsstellen der erregenden Kraft bei kontinuierlich erregten Strahlergebilden von Unterwasserschallsen-

dem, die an sich zu kleine Amplituden i machen, dadurch gekennzeichnet, daß die leerschwingende Wassermasse am Strahler ■ gegenüber ihrem normalen Betrage durch Schaffung künstlicher oder Vergrößerung vorhandener Ausweichstellen vergrößert .j wird. ' . ; ; ' 'f
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch | gekennzeichnet, daß an der strahlenden i Fläche oder in ihrer Nähe als Ausweich- | stellen kompressiblere Körper als die Flüssig- j keit selbst angebracht sind, welche der i Flüssigkeit eine drucklose Bewegung gestatten. .
3. -Einrichtung nach Anspruch 1 an kontinuierlich erregten Membransendern, dadurch gekennzeichnet, daß um den Rand

der ■ Membran eine dünnwandige gasgefüllte Röhre (Schlauch) gelegt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch Ί an kontinuierlich erregten Membransendern, dadurch gekennzeichnet, daß durch starre Befestigung der Membran in einer bestimmten Linie ihrer Oberfläche eine von verschiedenpliasig schwingenden Flächenteilen benachbarte Knotenlinie geschaffen wird.
5. Verfahren zum Betriebe von Schallsendern mit mehreren an sich voneinander unabhängigen Flächen oder Flächenteilen, bestehend in einer derartigen gegenseitigen Phasen-, und Amplitudenregelung der erregenden Kräfte, daß die eine Fläche für die andere als Ausweichstelle zur Regulierung der Bewegungsamplitude dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.