DE310769C - - Google Patents
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- DE310769C DE310769C DENDAT310769D DE310769DA DE310769C DE 310769 C DE310769 C DE 310769C DE NDAT310769 D DENDAT310769 D DE NDAT310769D DE 310769D A DE310769D A DE 310769DA DE 310769 C DE310769 C DE 310769C
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
- G01S1/72—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Man hat gefunden, daß bei der Übertragung von Schallschwingungen von irgendeinem
Erreger aus an Wasser oder sonstige Flüssigkeiten oder umgekehrt von der Flüssigkeit
auf einen Anzeigeapparat, z. B. ein Mikrophon, Telephon ο. dgl., unter Vermittlung"
einer an die Flüssigkeit grenzenden Wand (Membran) die direkte Einwirkung,
des Erregers auf die Wand oder der Wand
ίο auf den Anzeigeapparat zu ganz unwirtschaftlichen
Nutzeffekten der Apparaturen führen kann. Diese Erscheinung hat einen
wesentlichen Grund darin, daß die Schalldruckamplituden
in und an Flüssigkeiten wegen der geringen Kompressibilität derselben äußerst klein sein müssen, wenn nicht der
größte Teil der Energie lediglich zur Wasserbewegung anstatt zur Wasserkompression
aufgebraucht werden soll, wohingegen die Amplituden der angreifenden Kraft oder des
Anzeigeapparates vorteilhaft möglichst groß genommen werden müssen. Es ist zu diesem
Zweck vorgeschlagen worden, zwischen den Erreger oder Anzeigeapparat und die Wand
ein Schwingungsgebilde (z. B. eine Stimmgabel) derart einzufügen, daß die Wand mit
einem Punkt desselben verbunden ist, der sehr Meine Amplituden ausführt, während der
Erreger oder Anzeig-eapparat an Punkten
großer Amplituden angreifen. Man erhält auf diese Weise eine Übersetzung der Amplituden
in einem von der Beschaffenheit des Schwingungsgebildes abhängig-en Verhältnis.
Dieses Übersetzungsverhältnis bestimmt nun aber den Charakter des benutzten Schwingungsgebildes bereits eindeutig, so
daß man nicht mehr in der Lage ist, durch irgendwelche Maßnahmen an demselben andere
Konstanten des Systems, beispielsweise die nützlichen Dämpfungen, zu beeinflussen,
ohne gleichzeitig das Übersetzungsverhältnis der Amplituden zu ändern. Andererseits ist
es in der Regel nicht möglich, gleichzeitig bei demselben Schwingungsgebilde die richtige
Übersetzung und die richtigen Dämpfungs-Verhältnisse zu treffen, deren Größen aus
praktischen Gesichtspunkten oft anders vorgeschrieben sind, als sie sich aus dem Übersetzungsverhältnis
ergeben. Vielmehr wird oft erfahrungsgemäß bei günstiger Übersetzung die Gesamtdämpfung des Systems viel
zu klein.
Weiterhin ist es bei derartigen Unterwasserschallanlagen
äußerst schwierig, höhere Abstimmungen zu erhalten, weil Schwingungsgebilde
von hoher Eigenfrequenz, deren Verwendung zu diesem Zweck an sich als
gegeben erscheint, aus verschiedenen Gründen . für die Benutzung zu derartigen Anlagen
ungeeignet sind. _
Die Erfindung gibt nun ein Mittel an die
Hand, bei richtiger Amplitudenübersetzung gleichzeitig· die übrigen bestimmenden Größen
des Schwingungsvorganges, insbesondere die Dämpfung und Abstimmung, auf den gewünschten
Wert bringen zu können. Sie bezieht sich auf Systeme mit zwei oder mehreren
miteinander gekoppelten, schwingtings-
fähigen Gebilden, von denen vorteilhaft das eine im wesentlichen als Strahlergebilde, ein
anderes im wesentlichen als Erreger- oder Empfangsgebilde dient, und besteht darin,
daß die Kopplung der Schwingungsgebilde so fest ist, daß eine erhebliche gegenseitige Beeinflussung derselben zustande kommt.
Muß man beispielsweise ein Schwingungs-
.. gebilde geringer Eigendämpfung für die Amplitudenübersetzung verwenden, während1 der
Apparat im ganzen an sich verhältnismäßig stark gedämpft sein soll, so koppelt man nach
der Erfindung mit diesem Gebilde vorteilhaft ein Strahlergebilde von großer Dämpfung und
erhält auf diese Weise die gewünschte Gesamtdämpfung, wobei die Bemessung beider
Dämpfungen für sichi leichter möglich ist,
. und zwar nach dem Gesetz, daß bei Systemen verschieden großer Dämpfung, wenn sie gekoppelt
werden, die Dämpfung jeder einzelnen Welle etwa gleich wird der halben Summe der Einzeldämpfungen.
Will man andererseits eine besonders hohe Abstimmung des Sende- oder Empfangsapparates
erzielen, so koppelt man erfindungsgemäß die zwei Schwingungsgebilde sehr
fest, so daß sich eine Doppelabstimmung des Systems ergibt, bei der die eine Frequenz desselben
sehr weit oberhalb, die andere unterhalb der Eigenabstimmung· der gekoppelten Gebilde liegt. Je fester die Kopplung, um so
weiter rücken die Frequenzen auseinander,
. um so höher rückt also die höhere Frequenz.
Es kann dabei vorteilhaft sein, ist aber nicht unbedingt notwendig, daß beide Gebilde
die gleiche Abstimmung besitzen.
Ein Beispiel der.Erfindung sei an der Hand
.-., der Zeichnung erläutert, und zwar ist in
Abb. ι ein Empfänger dargestellt mit zwei gekoppelten Schwingungsgebilden. Die beiden
Schwingungsgebilde sind einerseits die Membran p mit der Masse η in der Mitte,
andererseits die Feder / mit dem Gewicht m und der Masse n, die also beiden Gebilden
♦5 gemeinsam ist. Auf dem Gewicht m ist das
Mikrophon i befestigt. Beide Schwingungsgebilde sind in der Masse'« miteinander gekoppelt,
das Ganzei ist von der Haube h überdeckt.
Angenommen, das Schwingungsgebilde f, m, η habe an sich eine sehr geringe Dämpfung,
etwa weil das Mikrophon nicht groß genug gemacht werden kann, um die in dem Gebilde schwingende Energie bei den kleinen
Amplituden der Masse η genügend stark abzubremsen.
Die Membran wird dann derart bemessen, daß sie eine große Strahlungsdämpfung besitzt, beispielsweise dadurch, daß
sie infolge besonderer Ausgestaltung gezwungen wird, in einer Art von Ringschwingung
zu schwingen, bei welcher, wie in Abb. 2 punktiert angedeutet, die Mittellinie der
Membran im Zentrum entweder gleichphasige und kleinere oder nur geringe Bewegungen
von anderer Phase ausführt als an seitlicher gelegenen Teilen. Das gesamte System hat
dann, wie oben bereits erläutert, zwei Aibstimmungsfrequenzen von nahezu gleicher Dämpfung,
wobei nunmehr die Dämpfungen bei beiden Frequenzen zwischen den Ursprungliehen
Eigendämpfungen beider Einzelgebilde liegen. Wenn nun noch die Frequenz der Ringschwingung der Membran und die
Eigenfrequenz des Gebildes /, m, η nicht allzu weit auseinanderliegen, dann liegen die
beiden neuen Frequenzen oberhalb und unterhalb der beiden ursprünglichen. Durch engere
und losere Kopplung können die beiden Schwingungen mehr oder weniger weit auseinandergerückt
und damit die Abstimmung des Systems verändert werden. Erfahrungsgemäß hat sich für das strahlende Gebilde als
besonders einfache Anordnung die der beschriebenen Ringsohwingung einer Membran
bewiesen. Damit sich eine große Strahlungsdämpfung ergibt, ist es nur notwendig, sie so
anzuordnen, daß bei ihr das bei der Bewegung vom Ring--ins Medium hinausgedrückte Volumen
groß ist, vor allem einem etwa in der Mitte der Membran gleichzeitig hineingedrückten
gegenüber, und daß die Masse des Ringkörpers nicht zu groß ist. Hierzu genügt es beispielsweise bei völlig, ebenen Membranen,
ein zweites Schwingungsgebilde von gleicher Abstimmung mit verteilten Massen und elastischer Kraft mit dem einen Massenteil
an der Mitte der Membran starr zu befestigen und die Größe dieses Massenteils
gegenüber dem oder den anderen verhältnismäßig klein zu nehmen. Von den entstehenden
Kopplungsschwingungen ist die höhere als Ringschwingung ausgebildet und kann zu den beschriebenen Zwecken verwendet werden.
Weiterhin kann auch die Formgebung der Membran benutzt werden (Rippen an geeigneten
Stellen, Masse in der Mitte usw.). Statt der Ringschwingung einer Membran und der Federschwingung zwischen Massen
können natürlich auch andere Schwingungsgebilde verwandt werden, von denen das eine
im wesentlichen die Strahlung übernimmt, das andere die eigentliche Empfangsanordnung
(Mikrophon) oder Senderanordnung (Magneterregung) enthält.
Die vorliegende Einrichtung hat noch den folgenden Vorteil. Bei den akustischen Gebilden
ist es bisher nicht möglich gewesen, wenigstens soweit man mit abgestimmten Systemen gearbeitet hat, für mehrere Frequenzen dieselben Apparate benutzen zu kön-
nen. Dies möglich zu machen, war auf dem akustischen Gebiet der Unterwasserschall-
wellen von großer Schwierigkeit, weil infolge
der großen elastischen :'Kräfte, die hierbei
angewendet werden müssen, es nicht möglich war, auf einfache Weise eine Änderung der
Abstimmung zu erreichen. Außerdem sind die Apparate immer im Wasser oder an schwer zugänglichen Stellen untergebracht
und müßten zum Zwecke der Verstimmung jedesmal ausgebaut werden. Mit dem vorliegenden
Verfahren ist es jedoch möglich, mindestens zwei, unter Umständen auch mehrere feste Töne gleichzeitig für die Appa-.
rate vorzusehen, mit denen man wahlweise während des Betriebes arbeiten kann. Es ist
alsdann z. B. bei elektrisch betriebenen Anlagen nur notwendig, die Tourenzahl der Maschine
(Sender) oder gegebenenfalls den Ab-. stimmkreis (Empfänger) zu, verändern. Durch geeignete Wahl der Dimensionen der
Systeme und geeignete Kopplung" kann man auch mehr als zwei Albstimmungen erzielen.
Statt zweier Schwingungsgebilde kann man auch mehrere verwenden, z. B. drei, derart,
daß man zwischen dem strahlenden einerseits und dem empfangenden oder erregenden
anderseits noch ein drittes einschaltet, das seinerseits mit den beiden Schwingungssystemen
gekoppelt wird.
Claims (6)
- Patent-Ansprüche:i. Einrichtung zur Einstellung der den Schwingungsvorgang bestimmenden Größen (Dämpfung, Abstimmung usw.) und zur Mehrfachabstimmung bei Unterwasserschallsendern oder -empfängern mit zwei oder mehreren schwingungsfähigen Gebilden mit bestimmt begrenzten Abmessungen und bestimmter Eigenfrequenz und Dämpfung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen diesen Gebilden dauernd ein derartig enger Kopplungszustand besteht, daß eine erhebliche gegenseitige Beeinflussung der Schwingungsgebilde zustande kommt.
- 2. Einrichtung zur Vergrößerung der Gesamtdämpfung an Unterwasserschallsendern und -empfängern nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem abgestimmten Gebilde geringerer Dämpfung ein zweites von stärkerer Dämpfung gekoppelt ist.
- 3. Einrichtung zur Erhöhung der Abstimmung von Unterwasserschallsendern-: und -empfängern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei annähernd,gleich gestimmte Schwingungsgebilde eng miteinander gekoppelt sind.
- 4. ; Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ■ gekennzeichnet, daß mit einem r>0 Schwingungsgebilde bekannter Art (Stimmgabel1 ο. dgl.) eine den Austausch der Schwingungen mit der Flüssigkeit vermittelnde Membran großer Strahlungsdämpfung gekoppelt ist.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran infolge ihrer Kopplung mit dem anderen Schwingungsgebilde in einer oberhalb ihrer Grundschwingung liegenden Ring- oder Teilschwingung schwingt.
- 6. Einrichtung nach Anspruch ι und 4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Membran, daß das bei der Bewegung· von dem Ring oder der Teilfläche der Membran in das Medium hineingedrückte Volumen groß ist gegen etwaige Volumina, die gleichzeitig aus dem Medium herausgedrückt werden, oder daß solche vermieden sind, zum Zwecke, die Strahlungsdämpfung der Ring- oder Teilschwingung groß zu machen.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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