DE344472C

DE344472C - Receiving device for underwater sound signals

Info

Publication number: DE344472C
Application number: DE1917344472D
Authority: DE
Original assignee: Signal GmbH
Current assignee: Signal GmbH
Priority date: 1917-05-20
Filing date: 1917-05-20
Publication date: 1921-11-22
Also published as: DE264760C

Description

Empfangseinrichtung für Unterwasserschallsignale. In dem Patent 26476o ist eine Empfangseinrichtung für Unterwasserschallsignale beschrieben, welche aus einem Strahlergebilde, z. B. der Bordwand eines Schiffes, einem von diesem Strahlergebilde akustisch erregten System mit Punkten verschiedener Phase oder Amplitude, z. B. einer Stimmgabel und einem zwischen derartigen Punkten dieses Systems befestigten Empfangsglied, z. B. einem Druckmikrophon, Telephon o. dgl., besteht, und bei welcher die Dämpfung durch das Empfangsglied (Nutzdämpfung) auf die gleiche Größenordnung gebracht ist wie die Dämpfung des Systems durch das Strahlergebilde (Strahlungsdämpfung). Diese Abgleichung der genannten Dämpfungsgrößen dient dazu, eine Empfangsanordnung für Unterwasserschallwellen- von hohem Wirkungsgrad zu schaffen.Receiving device for underwater sound signals. In patent 26476o describes a receiving device for underwater sound signals, which from a radiator structure, e.g. B. the side wall of a ship, one of this radiator structure acoustically excited system with points of different phase or amplitude, e.g. B. a tuning fork and one between such points of this system Receiving element, e.g. B. a pressure microphone, telephone o. The like., Is, and in which the attenuation by the receiving element (useful attenuation) to the same order of magnitude is brought about like the damping of the system by the radiator structure (radiation damping). This adjustment of the aforementioned attenuation variables is used to create a receiving arrangement for underwater sound waves of high efficiency.

Es hat sich nun gezeigt, daß die im Hauptpatent geschilderte Zusammensetzung des gesamten Schwingungs- oder Empfangssystems aus drei Schwingungsgebilden (Bordwand oder Membran, Übertragungsglied und Detektor) oftmals nicht befriedigt, weil es sich dabei stets um vielwellige Systeme handelt, bei denen die akustische und mathematische Übersichtlichkeit vielfach verlorengeht, zum mindesten aber sehr erschwert ist.It has now been shown that the composition described in the main patent of the entire oscillation or receiving system from three oscillation structures (side wall or membrane, transmission element and detector) is often unsatisfactory because it are always multi-wave systems, in which the acoustic and mathematical Clarity is often lost, but at least it is very difficult.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis dieser Schwierigkeiten und besteht ,darin, daß das vielwellige System des Hauptpatents unter Beobachtung .des in letzterem aufgestellten Gesetzes durch ein einwelliges oder zweiwelliges System .ersetzt ist. Das erstere wird dadurch erreicht, daß man entweder lediglich den Detektor oder lediglich die strahlende Wand als Schwingungssystem ausbildet, während das zweiwellige System dadurch erreicht wird, .daß ein als Schwingungsgebilde ausgebildeter Detektor mit einem ebenfalls als Schwingungsgebilde ausgebildeten .Strahler (Bordwa-ndteil, Membran) gekoppelt wird, jedesmal natürlich unter Abgieichun.g der beiden wichtigen Dämpfungsgrößen, der Strahlungsdämpfung und der Nutzdämpfung am strahlenden System.The invention is based on the recognition of these difficulties and is that the multi-wave system of the main patent under observation .des in the latter law established by a single-wave or double-wave system .is replaced. The former is achieved by either only using the Detector or just the radiating wall as a vibration system while the twin-shaft system is achieved by .that a vibrating structure Detector with a radiator, which is also designed as a vibratory structure (on-board wall part, Membrane) is coupled, each time, of course, balancing the two important ones Attenuation quantities, radiation attenuation and useful attenuation on the radiating system.

Im ersteren Falle kann die strahlende Wand bzw. der Detektor eine von der Eigenfrequenz des gering gedämpften Systems stark abweichende Eigenfrequenz besitzen oder so gebaut oder behandelt sein, daß sie überhaupt keine ausgeprägte Eigenfrequenz besitzen.In the former case, the radiating wall or the detector can be a The natural frequency deviates significantly from the natural frequency of the slightly damped system own or be so constructed or treated as not to be pronounced at all Own natural frequency.

Es sind nun für die Bemessung und Abgleichung der Nutzdämpfung einerseits und der Strahlungsdämpfung anderseits verhältnismäßig wenig technisch brauchbare Mittel an die Hand gegeben. Hat man z. B. einen Empfänger, bei dem die strahlende Wand selbst das Schwingungsgebilde darstellt, so ist deren Strahlungsdämpfung durch ihre Dimensionen :bestimmt. Die Abgleichunä beider Dämpfungsgrößen kann demnach nur durch die Bemessung der Nutzdämpfung erfolgen. Angenommen, diese sei zu .groß, so müßte man entweder den Detektor abändern oder aber zwischen ihn und die strahlende Wand eine losere Kopplung einführen. Ergibt der Detektor nur eine geringe Nutzdämpfung, so muß zur Änderung und Anpassung der Strahlungsdämpfung eine Änderung der Dimensionen der strahlenden Wand, vorgenommen .oder aber ebenfalls eine Änderung der Kopplung herbeigeführt werden. Die Praxis hat nun gezeigt, daß oft weder -die Änderung des Strahlengebildes oder des Detektors, noch auch die Einfügung einer losen und gegebenenfalls noch veränderlichen Kopplung zwischen Detektor und Schwingungsgebilde bzw. strahlender Wand ohne Schwierigkeiten und Nachteile durchführbar ist.There are now on the one hand for the dimensioning and adjustment of the useful attenuation and the attenuation of radiation, on the other hand, which are relatively less technically useful Means at hand. Has one z. B. a receiver in which the radiant Wall itself represents the oscillation structure, its radiation damping is through their Dimensions: certain. The comparison of both attenuation quantities can therefore only be done by dimensioning the useful attenuation. Suppose this if it was too large, one would either have to modify the detector or between it and the radiating wall introduce a looser coupling. The detector only gives If the useful attenuation is low, the radiation attenuation must be changed and adapted a change in the dimensions of the radiating wall, made. or also a change in the coupling can be brought about. Practice has now shown that often neither - the change in the radiation pattern or the detector, nor the insertion a loose and possibly still variable coupling between detector and Oscillating structure or radiating wall can be carried out without difficulties and disadvantages is.

Erfindungsgemäß wird dann diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß man eine Kombination von zwei Systemen an sich geringer Eigendämpfung verwendet, von denen das eine als Strahler noch eine Strahlungsdämpfung besitzt, während das andere mit .dem selbst nicht als Schwingungsgebilde ausgebildeten Detektor fest verbunden ist, welcher die Nutzdämpfung hat, und .daß man die gewiinschte Abgleichung der Energieentziehung durch Strahlung und durch Nutzdämpfung im ersten System durch Einstellung einer entsprechenden Kopplung zwischen den beiden Schwingungssystemen herbeiführt.According to the invention, this difficulty is then overcome by that a combination of two systems of inherently low self-damping is used, one of which, as a radiator, still has radiation attenuation, while the others with .dem itself not designed as a vibration structure detector is connected, which has the useful attenuation, and that one has the desired balance the extraction of energy through radiation and through useful attenuation in the first system Setting a corresponding coupling between the two vibration systems brings about.

In -den Abb. r bis 3 sind Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Abb. i zeigt ein Beispiel einer Empfangsanordnung, bestehend aus Membran r und Mikrophon :2 in einer Kapsel 3, bei welcher :die Membran i allein als Schwingungsgebilde geringer Eigendämpfung ausgeführt ist, während das Mikrophon 2 keine ausgeprägte Eigenschwingung besitzt. Letzteres wird erreicht, indem das Mikrophongefäß 4 starr ausgeführt ist, d. h. kein Teil des Mikrophons, insbesondere keine Elektrode, zum übrigen Teil des Mikrophons schwingen kann. Die Ausführung des Mikrophons ist im einzelnen derart, da& es nur eine .besondere Elektrode 5 besitzt, während die zweite durch das Gehäuse 4 gebildet wird. Die Elektrode 5 ist durch Isolation 6 vom Gehäuse 4 isoliert. Die Membran zeigt in ihrer Ausbildung und Profilierung ihren Charakter als ausgesprochenes Schwingungsgebilde.In -den Fig. R to 3 embodiments of the invention are schematic shown. Fig. I shows an example of a receiving arrangement consisting of a membrane r and microphone: 2 in a capsule 3, in which: the membrane i alone as a vibration structure low intrinsic attenuation is carried out, while the microphone 2 is not pronounced Owns natural oscillation. The latter is achieved by making the microphone housing 4 rigid is carried out, d. H. no part of the microphone, especially no electrode, for the rest of the microphone can vibrate. The design of the microphone is in individual in such a way that it has only one special electrode 5, while the the second is formed by the housing 4. The electrode 5 is insulated 6 isolated from the housing 4. The membrane shows its design and profile Character as a pronounced oscillation structure.

In der Abb. 2 ist der Detektor als Schwingungsgebilde ausgeführt, wohingegen die Membran i nur aus einer Platte besteht, deren Schwingungsgrößen in keiner Beziehung zur verwendeten Frequenz stehen, die aber von den .Schallwellen zwangläufig mitgenommen wird. Der als. Mikrophon gedachte Detektor besitzt zwei als Massen ausgebildete Elektroden 7 und 8, die über federnde Bügel 9 und i o verbunden sind. Das Ganze, d. h. die Massenteile 8, die elastische Kraft 9, io und die Gegenmasse, bestehend aus 7,. i und einem entsprechenden Wasseranteil, ist auf die aufzunehmende Schallfrequenz abgestimmt- Zum Abschluß der Körnerkammer dient ein weicher Ring ii, vorteilhaft aus Stoff oder Seide.In Fig. 2 the detector is designed as a vibratory structure, whereas the diaphragm i consists only of a plate, the oscillation values of which are in have no relation to the frequency used, but which are of the .schallwellen is inevitably taken. The as. Microphone-like detector has two electrodes 7 and 8 designed as masses, which are connected via resilient brackets 9 and i o are. The whole, d. H. the mass parts 8, the elastic force 9, io and the counter mass, consisting of 7 ,. i and a corresponding proportion of water, is to be recorded Sound frequency matched - A soft ring is used to close the grain chamber ii, advantageously made of cloth or silk.

In der Abb. 3 ist eine Empfangsanordnung dargestellt, bei welcher die Membran i das eine, der Teile das zweite Schwingungsgebilde ist. Letzteres ist im wesentlichen so ausgeführt, wie das Gebilde 2 der Abb. 2. Die Membran i ist hingegen abgestimmt und ähnlich wie in Abb. i ausgeführt. Bei einer derartigen Anordnung besitzt ,das Gebilde i an sich nur Sfraftlungsdämpfung, das Gebilde 2 an sich nur Nutzdämpfung (durch das Mil@rophon). Erst dadurch, @daß beide Gebilde miteinander gekoppelt sind, erhält das erste Anteil an beiden Dämpfungen. Indem mran, min zwischen den Gebilden i und 2 eigen gewissen Kopplungsgrad herstellt, kann man die Energieentziehung durch Strahlung im ersten System gleichmachen der Energieentziehung, durch. Abgabe in: das zweite System mit Nutzdämpfung. Die veränderliche Kopplung ist, ganz seherratisch, in dem Beispiel der Abhb.3 dadurch angedeutet, daß dasiSchwingungsgebildez unter Zwischensehaltung eines Reiburrgsglie.des 14 auf einer, in der Membran i befestigten Stift B5 aufgesetzt ist, auf den es mehr oder weniger weit aufgeschoben werden karm. Es kann naturg ema - ß auch # eire andere Kopplungsart gewählt werdem Verbindet man i mit z fest, so ist -die Kopplung zwischen ihnen durch das Verhältnis der. freien Masse der Systeme zu der neineinsamen Masse gegeben, die am Verbindungspunkt .der beiden Systeme wirkt.In Fig. 3, a receiving arrangement is shown in which the membrane i is one of the parts, the second vibration structure. The latter is essentially designed like the structure 2 in Fig. 2. The membrane i, however, is coordinated and designed in a manner similar to that in Fig. I. In such an arrangement, the structure i per se only has attenuation, the structure 2 per se only has useful damping (by the microphone). Only when the two structures are coupled with one another does the first share of both attenuations. By creating a certain degree of coupling between the structures i and 2, the extraction of energy by radiation in the first system can be made equal to the extraction of energy through. Delivery in: the second system with useful damping. The variable coupling is indicated, quite seherratically, in the example of Fig. 3 by the fact that the oscillating structure is placed on a pin B5 fixed in the membrane i, with a friction link in between, onto which it can be pushed more or less far . It can naturg ema - ß # Eire also other coupling type selected werdem one connects with i z found so -the coupling between them is by the ratio of. The free mass of the systems is added to the non-isolated mass that acts at the junction of the two systems.

Die Leitungen iz und 13 stellen in alten drei Abbildungen die Zufükmsmgen zum elektrischen 'Feile der Empfangsanordnung dar.The lines iz and 13 represent the additions in the old three figures to the electrical 'file of the receiving arrangement.

Natürlich kann man auch durch andere Kombinationen den gewollten Effekt erreichen, z. B. indem man das Mikrophongebilde der Abb. i mit dem System 2 der Abb. 3 zusammen anwendet, entsprechend koppelt, und dafür die Mikrophonfüllung zwischen den Elektroden 7 und 8 wegläßt.Of course, you can also achieve the desired effect through other combinations reach, e.g. B. by the microphone structure of Fig. I with the system 2 of Fig. 3 applies together, couples accordingly, and the microphone filling between the electrodes 7 and 8 omitted.

Claims

PATENT CLAIMS i. Receiving device for underwater sound signals according to patent 26476o, characterized in that only the detector (e.g. the microphone) or the radiating wall itself is designed as a vibration system is.

2. Receiving device for underwater sound signals according to patent 26476o, thereby characterized in that a detector designed as a vibratory structure has a Radiator also designed as a vibratory structure (side wall part, membrane) is coupled.