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Schallapparat. Die Erfindung bezieht sich auf Schallapparate, bei
denen .ein zur Übertragung der Schallschwingungen dienendes mechanisches Schwingungsgebilde
mit einem Strahlergebilde (Membran, Schiffswand o. dgl.) direkt gekoppelt oder aus
letzterem und anderen Konstruktionsteilen zusammengesetzt ist.
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Bei derartigen Schallapparaten sind die mechanischen Schwingungsgebilde
in der Regel zu mehreren Schwingungen von sehr verschiedener Frequenz und Dämpfung
fähig, je nachdem, in welcher Richtung sie erregt werden. Bei der Verwendung dieser
Apparate kommt es aber, insbesondere wenn es sich um Signalgebung oder um Signalempfang
mittels akustischer Wellen. handelt, fast durchweg nur auf eine Schwingungsform
an, während das Auftreten aller anderen schädlich und störend wirkt. Erregt man
beispielsweise einen einseitig an dem Strahlergebilde fest gelagerten, andererseits
frei ,schwingenden Stab von rechteckigemQuerschnitt mit verschiedenen Rechteckss6itenlängen
durch Anschlagen im Sinne der längeren Seite, so gibt er einen höheren Ton, als
derjenige ist, der durch Anschlagen im Sinne der kürzeren Seite erregt wird. Erfolgt
der Anschlag nicht genau in .einem dieser beiden Sinne, sondern in einem wenn auch
noch so geringen Winkel zu einem von ihnen, so .entsteht außer der beabsichtigten
Schwingung jedesmal mehr oder weniger stark die zweite mögliche Schwingung ebenfalls.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei den meisten gebräuchlichen Klangkörpern. Man
hat zur Vermeidung ungewollter Schwingungen in solchen mehrstimmigen Gebilden vorgeschlagen,
Reibungskissen anzuwenden, welche die ungewollten Schwingungen abdämpfen sollen.
Da jedoch sämtliche Schwingungen derartiger mehrstimmiger Systeme mehr oder weniger
fest miteinander gekoppelt sind, wirken derartige Reibungsvorrichtungen stets auch
auf die gewollte Schwingungsform stark dämpfend ein und erzeugen Verluste.
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Gemäß der Erfindung werden ungewollte Schwingungen bei Schallapparaten
der beschriebenen Art dadurch vermieden, daß die Massenteile der Schwingungsgebilde
in Richtung der Bewegungsamplitude der ungewollten Schwingung durch Einspannglieder
beliebiger Art derart festgehalten sind, daß sie sich nur in Richtung der Bewegungsamplitude
der gewollten Schwingung möglichst frei bewegen können. Unter Einspannglieder können
hierbei Gebilde beliebiger Art, z. B. Saiten, Stäbe, Membranen, verstanden werden.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele derErfindung an
verschiedenen Schwingungsgebilden dargestellt.
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Abb. i ist eine perspektivische Darstellung eines an einer Seite fest
gelagerten, andererseits frei schwingenden Stabes von rechteckigem Querschnitt.
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Abb. 2 ist eine perspektivische Darstellung desselben Stabes mit einer
Einspannvorrichtung nach der Erfindung.
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Abb. 3 ist ein achsialer Schnitt nach sl-sl der Abb. 4 eines Schwingungsgebildes,
bestehend
aus zwei Massenteilen und einem elastischen Verbindungsglied
mit einer Einspannvorrichtung nach der Erfindung.
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Abb. 4 ist ein Schnitt durch dasselbe Gebilde nach s2-s2 in Abb. 3.
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In Abb. i ist i ein Stab mit rechteckigem Querschnitt, der an einem
seiner Enden in einem Block 2 fest gelagert ist, andererseits aber frei schwingen
kann. a ist die lange Seite des rechteckigen Stabquerschnitts, b die kurze. Der
Stab ist sowohl zu Schwingungen im Sinne der Seite a wie auch im Sinne der Seite
b befähigt, je nachdem er in dem einen oder anderen Sinne angeschlagen wird. Wird
er jedoch beispielsweise im Sinne der Diagonale des rechteckigen Querschnitts angeschlagen,
so wird er beide Schwingungen gleichzeitig ausführen. Die Schwingungsmöglichkeiten
des Stabes sind in der Abbildung durch Pfeile angedeutet.
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In der Abb. z ist wieder i der frei schwingende Stab, der im Block
2 fest gelagert ist. Am Block 2 sind zwei starke Bügel 3, 3 angebracht, an dem Stäbe
4, 4 befestigt sind, zwischen denen der Stab i an seinem freien Ende seitlich -eingespannt
ist. Der Stab x ist nunmehr nur noch befähigt, im Sinne der Seite a zu schwingen,
da ihm die verhältnismäßig dünnen- und daher elastischen Stäbe 4, 4 in diesem Sinne=
keinen Widerstand entgegenstellen; dagegen werden seine Schwingungen im Sinne der
Seite b durch die an den starren Bügeln 3, 3 befestigten Stäbe 4, 4 verhindert.
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In der Abb. 3 ist ein Schwingungsgebilde dargestellt, das aus zwei
Massenteilen 5 und 6 und einem elastischem Stabe 7 besteht. Der Massenteil s ist
an einer Wand oder Membrane befestigt. Dieses Gebilde ist sowohl zu Schwingungen
im Sinne der Längsrichtung des Stabes 7 wie auch zu Schwingungen rechtwinklig dazu
befähigt. . Um die letzteren zu unterdrücken, sind an der Wand 8 Stützen g angebracht,
mit denen Stäbe io verschraubt sind.
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Zwischen den Stäben io ist der Massenteil 6 eingespannt. Die Biegsamkeit
der Stäbe ermöglicht dem Schwingungsgebilde 5, 6, 7 nach wie vor die gewollte Schwingung
im Sinne der Längsrichtung des Stabes 7 auszuführen, dagegen verhindern sie die
ungewollte Schwingung rechtwinklig dazu.
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Abb. 4 ist ein Schnitt derselben Anordnung. Es geht bereits aus den
Abbildungen hervor, daß die Einspannglieder ebenfalls an sich Schwingungsgebilde
darstellen können, wie z. B. die Stäbe 4,4 der Abb. i und 2. Wenn das der - Fall
ist, dann muß nach der Erfindung diejenige Ausdehnung des Befestigungsgliedes, die
praktisch als starr anzusprechen ist, in die Richtung der Bewegungsamplitude der
zu vermeidenden Schwingung gelegt werden. An sich sind solche Gebilde, wie Stäbe
u. dgl., auch in ihrer hier praktisch als starr angesprochenen Längsrichtung zu
longitudinalen Schwingungen befähigt, jedoch liegen diese so hoch und machen im
Vergleich zur Bewegungsamplitude der zu unterdrückenden Schwingung so kleine Amplituden,
daß sie die unerwünschte Schwingung in ausreichendem Maße unterdrücken.
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Andererseits üben die Befestigungsglieder in den meisten Fällen auch
in Richtung der Bewegungsamplitude der zugelassenen Schwingung elastische Kräfte
aus. Es ist erfindungsgemäß dafür zu sorgen, daß die in dieser Richtung wirkenden
Kräfte so gering als möglich gemacht werden, jedenfalls aber so gering, daß die
Eigenschwingung des Befestigungsgliedes in dieser Richtung ihrer Frequenz nach weit
unterhalb der zugelassenen Schwingungen der zur Schallerzeugung oder zum Schallempfang
dienenden Schwingungssysteme liegt.
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Zusammenfassend kann man für den Fall, daß die Befestigungsglieder
selber Schwingungsgebilde mit mehreren ihrer Richtung nach verschiedenen Schwingungsfreiheiten
sind, sagen, daß diese Gebilde ihrer Form nach so gewählt sein müssen, daß ihre
möglichen Schwingungen sehr weit auseinander (sehr hoch bzw. sehr tief) liegen und
daß sie mit den eigentlichen Schwingungsgebilden des Schallapparates derart verbunden
sein müssen, daß die Richtung ihrer hochfrequenten Schwingung mit der Richtung der
zu unterdrückenden, die Richtung ihrer tiefen Schwingung mit der Richtung der zugelassenen
Schwingung des Apparatsystems zusammenfällt.
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Ein gewisser Einfiuß der Befestigungsglieder auf die Abstimmung der
eigentlichen akustischen Schwingungsgebilde wird sich nie ganz vermeiden lassen.
Es muß deshalb dafür Sorge getragen werden, daß ihre Massen und die von ihnen ausgeübten
elastischen Kräfte bei der Berechnung der Schwingungsfrequenzen des Apparates in
Betracht gezogen werden.