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Verfahren und Einrichtung zur Richtungsbestimmung von aus kontinuierlichen
Schallschwingungen bestehenden Signalen, Die Bestimmung der Richtung von Schallwellenzügen
periodischen Charakters (Tönen) mit Hilfe der binauralen «Methode ist außerordentlich
schwierig und unsicher wegen der Täuschungen, denen der Beobachter infolge der Phaseneinflüsse
ausgesetzt ist. Wenn die verwendete Empfängerbasis eine bestimmte Größe im Verhältnis
zur Wellenlänge des,verwende# ten Tones überschreitet (ein Viertel oder die Hälfte
derselben, je nach der Art des verwendeten Irl.-Ai-kators), so wird die Richtungsbestimmung
zunächst unsicher, dann vieldeutig.
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t' z# Bei abrupten, durch größere Zeitzwischenräume getrennten Impulsen
tritt diese Erscheinung nicht auf. Die Verwendung von Scha,llvorgängen dieser Art
für die Signal-,gebung scheitert aber daran, daß sie es nicht -,estattet, von den
Vorteilen der Abstimmung Z,
Ier Empfänger Gebrauch zu machen, und laß solche
Schallvor-änge von Störungsgeräuschen kaum zu unterscheiden sind.
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Die Erfindung vereinigt die Vorzüge beider und ermöglicht dadurch,
mit abgestimmten Ap-
paraten und relativ störungsfrei zu arbeiten, ohne hinsichtlich
der Bemessung der Größe der Einpfangsbasis, also auch der Genauigkeit der Richtungsbestimmung,
irgendeiner Beschrinkuno* unterworfen zu sein. Sie hesteht in einem Verfahren des
Signalisierens, bei dem ein kontinuierlicher, hörbarer, die Morsezeichen bildender
Signalton in bestimmten kurzen Intervallen zerhackt wird und die Si-"nale von einer
Richtungsempfangsanlage für binauralen Empfang aufgenommen werden. Die Erfindung
umfaßt die Anwendung eines solchen Systems in'Medien beliebiger Art und hat besondere
Bedeutung für die unterseeische Signalisierung, auch für navigatorische Zwecke.
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Es ist für die Erfindung an sich gleichgültig, in welcher Art und
Weise die Zerlegung des Signaltons erfolgt. Am vorteilhaftesten erscheint es, einen
an sich kontinuierlich und "leichmäßig erregten Tonsender zu verwenden, dessen Klangakörper
im bestimmten Rhythmus fest-,ehalten und losgelassen wird.
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t' Um ein Zahlenheispiel zu geben, sei atigenommen, daß als Sender
ein solcher von de,. Frequenz i ooo dient, und es sei weiter angenommen, daß in
der Sekunde zwei Morseze.;chen, etwa ein Strich und ein Punkt, abgegei)en werden,
von denen der erstere 4oo, der letztere ioo Perioden enthält. Darüber kann ein Rhythmus
gelagert sein von .5o Impulsen pro Sekunde, cl. h. es findet bei jeder zwanzigsten
Periode eine Beeinflussung des Senders statt, der seine Schallintensität verändert.
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Eine solche Beeinflussung kann dadurch erfolgen, daß das Strahlungsorgan
des Senders in entsprechenden Zeitabständen stillgesetzt oder abgebremst wird. Bei
elektromagnetisch betätigten Sendern wird man den-Rhythmus zweckmäßig durch Atissch-Jten
oder bei ix-)larisierten Sendern durch rhythmisches Umschalten des Betriebswechselstromes
bewirken.
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In den Abb. i und 2 sind Einrichtungen solcher Art als Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. In beiden Albbildungen sind nur die Sender gezeichnet,
weil die beschriebene Empfangsanordnung an sich bekannt ist. Dargestellt sind elektromagnetisch
betätigte Schallsender, wie sie im Unterwasserschallwesen Verwendung finden, und
zwar in Abb. i ein unpolarisierter Sender, bei dem der Rhythmus des Tones durch
magrietisches Festbreinsen des Oszillators bewirkt wird, in Abb. 2 ein polarisierter
Sender, bei dem das gleiche durch Polwechsel des Wechselstroms erzielt wird.
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In der Abb. i bezeichnet i das Feld und 2 den Anker eines Elektroma,-netsysterns,
die gleichzeitig Massenteile eines durch sie und die Federn 3 gebildeten
Schwingungssysterns darstellen. Der Anker ist mit einer Schallmembran 4 verbunden,
die an ihrem Rande an einem beliebigen Träger, z. B. der Bordwand 5 eines
Schiffes, befestigt ist. Der Feldmagnet trägt zwei Spulen 6 und
7. Die Spule f) führt Wechselstrom, welcher der Wechselstrommaschine
8 entnommen wird. Zum Antrieb derselben dient der Nfotor g. Die SPUlle
7 führt Gleichstrom und wird von einer beliebigen Gleichstrornquelle aus
mit Strom gespeist. Die Regelung der Ströme erfolgt so, daß für gewöhnlich nur die
Wechselstromspule Strom führt, und daß nur in bestimmten regelmäßigen
Zwischenräumen
dieser Wechselstrom aus-,eschaltet und dafür der #Gleichstrqm eingeschaltet
2 wird, letzteres zudem Zwecke, Feld und Anker des Magnetsystenis gegeneinander
festzubrenisen. Dadurch wird dem Senderton durch Unterbrechung in regelmäßigen Zwischenräumen
der gewünschte Rhythmus erteilt. Um das automatisch zu bewirken, ist folgende Einrichtung
mit der Schallanlage verknüpft. Es sind zwei Kollektoren io und ii auf einer Cleineinsamen
Achse 1:2 angeordnet, die außerdem zwei Schleifringe 13, 14 trägt. Der eine
der Kollektoren ii hat breite Leiterlamellen und schmale isolierende Zwischenlamellen,
der andere Kollektor io hat breite Isolatoren und schmale Leiterstücke. Die Leiter
des Kollektors i i sind mit dem Schleif ring 14 und die Leiter des Kollektors io
mit dein Schleifring 13 verbunden. Der Wechselstrom der Maschine 8 ist nun
über die Bürste 15, dem Kollektor ii und von diesem über den Schleifring
b
14, die Bürste 16, den Morsetaster 17 &r Spule6 zugeführt und von dort
mittels der Leitungi8zurM-aschine8zurückgeführt. In ähnlicher Weise verläuft der
Gleichstrom durch die Leitung ig über die Bürste 2o, den Schleifring 13,
den Kollektor io, die Bürste 21, die Leitung 2:2 zur Spule 7 und von dort
über die Leitung 23 zur Stromquelle zurück. Die Kollektoren sind auf der
Achse 12 so aufgesetzt, daß leitende Segmente isolierenden auf dem anderen Kollektor
entsprechen. Der Antrieb dieser Unterbrechervorrichtung geschieht vom Motor
9 aus mit Hilfe eines Zahnradvorgeleges :24, welches gestattet, durch Einlegen
verschiedener übersetztingen den Rhythmus allen Bedürfnissen anzupassen.
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In der Abb. 2 bezeichnen, die gleichen Bezugszeichen entsprechende
Konstruktionselemente. Der Schallsender ist genau so gebaut wie in Abb. i, jedoch
mit dem Unterschied, daß die Gleichstromspule 7 dauernd mit Gleichstrom gespeist
bleibt, um eine Polarisation des Magnetsystems zu bewirken. Der Rhythmus des Tones
wird hier auf einem prinzipiellen anderen Wege, nämlich dadurch erreicht, daß während
regelmäßig wiederkehrender kurzer Zeit der Betriebswechselstrom in dieser Richtung
in der Spule 6 umgekehrt wird. Um das automatisch zu bewerkstelligen, ist
folgende Einrichtung mit der Anlage verbunden.
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Zwei Kollektoren 2,5 und, 26 und vier Schleifringe
27, 28, :29 und 30 sind auf der gleichen Achse i--> anae.3rdnet. Die
Kollektoren tragen einan-ler genau entsprechende breite und schmale Leiterseamente,
die voneinander isoliert sind (abweichend von der Abb. i sind hier die breiten Leiterseginente
hell, die schnlalen dunkel dargestellt, während in der Abb. i die dunklen Teile
der Kollektoren Leiter, die hellen Teile Isolatoren bezeichnen). Die schmalenLeitersegmente
sind mit den schmalen Schleifringen 29 und 3o, die breiten Leitersegmente mit den
breiten Schleifringen 27 und 28 leitend verbunden. Der Wechselstrom
der Maschine 8 wird über die Bürsten 31 und 32
den Kollektoren
zugeführt und über die Bürsten 33 und 34 bzw. 35 und 36 und
über den Taster 17 zur Spule 6 des Magnetsystems weitergeleitet. Die
von den letztgenannten Bürstenpaaren fortgeführten Leitungen sind üi)er Kreuz miteinander
verbunden, wodurch eine rhythmische Kommutierung des Wechselstroms erzielt wird.
Diese bewirkt, daß im Moment des Wechsels auf die schwingenden Teile des Magneten
plötzlich eine entgegengesetzt gerichtete, d. h. abbremsende Kraft wirkt,
so daß auch hier während regelmäßiger kurzer Zeiten ein Leiserwerden des ausgesandten
Tones herbeigeführt wird.
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Einrichtungen der hier beschriebenen Art ,gestatten eine wirksame
scharfe Unterbrechung auch bei schwachen Dämpfungen der schwingenden Systeme. Bei
stark gedämpften Systemen genügt einfache rhythmische Ausschaltung.