DE403368C - Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie mechanischer Form (Schall) in elektrische Energie mit Hilfe eines Gasentladungsgefaesses mit schwingungsfaehigen Elektroden oder Sonden, insbesondere fuer Unterwasserschall - Google Patents

Description

Signal Gesellschaft m. b. H. in Kiel.

Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie mechanischer Form (Schall) in elektrische Energie mit Hilfe eines Gasentladungsgefäßes mit schwingungsfähigen Elektroden oder

Sonden, insbesondere für Unterwasserschall,

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. Dezember 1917 ab.

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Be- j daß durch Bewegungen eines Körpers, Vorzugs-

einflussung und Änderung elektrischer Ströme ' weise eines Leiters in der Bahn eines durch ein

durch mechanische Vorgänge (Bewegungen, 1 verdünntes Gas fließenden Stromes, eine Ände-

akustische Schwingungen, insbesondere im ' rung dieses Stromes erzielt werden kann. Dieser

Wasser o. dgl.) und zur Wahrnehmbarmachung , Körper kann einer der an sich für die Stromdieser Vorgänge (Empfangen), insbesondere zum leitung erforderlichen Leiter sein, z.B. die

Zwecke der Fernübertragung. Anode oder Kathode des Stromkreises selbst.

Die Erfindung besteht in einer neuen prak- Es können aber auch ein oder mehrere betischen Anwendung der bekannten Erkenntnis, sondere nichtleitende oder leitende Körper

(Blenden, oder Sonden) Verwendung finden, die an beliebiger Stelle in die Strombahn eingeführt sind. Durch mechanische, von außen her auf diese Körper übertragene Bewegungen wer-S den sie in Schwingungen versetzt, so daß sie ihre Lage gegenüber den unbeweglichen, der Strombahn angehörenden Leitern und somit den Widerstand der Strombahn selbst ändern. An einem in die Stromleitung eingeschalteten ίο Anzeigeapparat, z. B. an einem Telephon, kann man diese Änderung des Entladungsstromes wahrnehmbar machen.

Der Wirkungsgrad der Einrichtung ist bei gegebener Größe der Bewegungsamplitüde abhängig von dem Verhältnis derselben zur Widerstandsänderung im Stromkreise. Damit dieses Verhältnis möglichst günstig wird, wird die Entfernung der gegeneinander zu bewegenden Leiter möglichst klein gemacht. Da die Stärke des sekundären Wechselstroms außerdem von der absoluten Stromstärke des Entladungsstromes abhängt (ähnlich wie beim Mikrophon vom Betriebsstrom desselben), so verwendet man zweckmäßig Entladungsröhren mit künstlicher Ionisation, vorzugsweise solche mit Oxydkathoden.

Wird als mechanisch zu beeinflussender Körper ein besonderer in die Strombahn einzuführender Leiter, 2. B. eine Sonde, verwendet, so legt man sie vorteilhaft in die Zone stärksten Spannungsabfalls, z. B. in dieNähe der Kathode, und verbindet dieselbe mit'einer Erdungsleitung oder mit einem anderen Leiter großer Kapazität. Bei dieser Einrichtung findet eine Stromänderung sowohl im Hauptstromkreis als auch in der Strombahn der Sonde statt, und man ist in der Lage, aus beiden Strombahnen einen den mechanischen Schwingungen entsprechenden Wechselstrom zu entnehmen. Zur Verstärkung der Wirkung trägt es bei, wenn man der Sonde ein besonderes Hilfspotential erteilt.

Bei Verwendung mehrerer Sonden können diese entweder so angeordnet sein, daß sie sämtlich den mechanischen Außeneinflüssen folgen oder daß eine oder mehrere gegenüber feststehenden Leitern ihre Lage ändern. Dadurch wird man in die Lage versetzt, auf bequeme Art und Weise den wirksamen Querschnitt der Leitungsbahn in der Entladungsröhre unter dem go Einfluß der Sondenbewegung zu verändern. Vorteilhaft bildet man hierfür die Entladungsröhre so aus, daß die Sonden an Stelle geringsten Querschnittes der Leitungsbahn zu liegen kommen. Die Sonden können ihrer Form nach sehr mannigfaltig gestaltet sein. Vorteilhaft verwendet man netz- oder siebförmige Gebilde. Eine solche Ausführungsform ist in der Technik bereits (als elektrisches Relais) bekannt, beispielsweise unter dem Namen Audionverstärker. Diese und jede der zahlreichen Variationen und Parallelkonstruktionen (Lieben- , röhre u. dgl.) kann gemäß der Erfindung vorteilhaft zur Umwandlung mechanischer Schwin-' gungen in elektrische, also z. B. zum Schallempfang an Stelle eines Mikrophons in Verbindung mit einem Schwingungsgebilde verwendet werden.

Bei der Verwendung einer solchen Vakuumröhre zum Empfang bestimmter Töne bildet man den oder die mechanisch beweglichen Teile vorteilhaft als Schwingungsgebilde aus, wobei man sie auf den ankommenden Ton abstimmen kann. Bei der Verwendung mehrerer beweglicher Körper zu dem genannten Zweck ist man naturgemäß in der Lage, jeden derselben auf einen anderen Ton abzustimmen, so daß man in einfacher Weise einen für mehrere Frequenzen gleich guten Empfang erzielen kann. Wenn man die Abstimmungsfrequenzen dieser Teile so legt, daß ihre Resonanzkurven in kontinuierlicher Reihenfolge einander zum Teil überdecken, so erreicht man ein Gebilde, welches etwa der Wirkungsweise des Cortischen Organs entspricht.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in rein schematischer Form dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine mit einem Schwingungsgebilde verbundene Vakuumröhre, bei welcher die Anode als Schwingungsgebilde relativ zur Kathode beweglich ausgebildet ist,

Abb. 2 eine Röhre mit einer schwingungsfähigen Sonde,

Abb. 3 eine mit einem 'Schwingungsgebilde verbundene Röhre mit einer besonders heizbaren Oxydkathode und einer schwingungsfähigen Sonde,

Abb. 4 eine mit einem Schwingungsgebilde verbundene Röhre mit einer schwingungsfähigen Blende.

In der Abb. 1 bezeichnet 1 eine in einem schweren Ring 2 eingespannte Membran, 3 das Gasgefäß, welches in einem auf der Membran 1 befestigten Träger 4 eingekittet ist; 5 ist die Anode, 6 die Kathode. Zum Betrieb der Röhre dient die Batterie 7 oder eine äquivalente Stromquelle, welche auch in einer Gleichstromoder Wechselstrommaschine bestehen kann. In den Hauptstromkreis der Röhre ist die Primärwicklung 8 des Transformators eingeschaltet, an dessen Sekundärwicklung 9 das Telephon 10 angeschlossen ist. Zur Überbrückung des Batteriewiderstandes dient der Kondensator 11.

In der Abb. 2 bezeichnen gleiche Buchstaben gleiche Konstruktionsteile wie in Abb. 1. Gegenüber dem Beispiel der Abb. 1 enthält die Röhre 3 eine siebförmige, in der Nähe der Kathode 6 untergebrachte, als bewegliches Organ ausgebildete Sonde 12, welche über die Primärspule der Transformators 8 mit der Erde bei 13 verbunden ist.
Die Röhre der Abb. 3 ist im wesentlichen

nach dem Prinzip der Abb. 2 gebaut. Sie stellt ein Ausführungsbeispiel für den Betrieb mit besonders starkem Entladungsstrom dar. Zu diesem Zwecke ist die Kathode 6 als Qxydkathode ausgebildet und wird durch die Batterie 14 geheizt. Die Sonde 12 ist in diesem Falle an einen an der Batterie 15 angeschlossenen Spannungsteiler 16 angelegt und kann durch beliebige Einstellung desselben mit einem entsprechenden Hilfspotential versehen werden. Die Röhre zeigt in ihrem Innern gleichzeitig eine besondere akustische Ausbildung, insofern als die Siebsonde 12, um ihre Schwingungseigenschaften für abgestimmten Empfang zu verbessern, stimmgabelartig ausgebildet ist. Sie sitzt auf einer kleinen, in einem Ring 17 befestigten Membran 18, die so gelegt ist, daß sie durch die ankommenden akustischen Wellen vertikal zu ihrer Flächenausdehnung erregt wird. Die Erregung des stimmgabelartigen Siebes erfolgt durch diese Membran vom Fußpunkt aus. Die Anode 5 umfaßt von außen das durch die Kathode 6 und die Siebsonde 12 gebildete System.

Gemäß Abb. 4, in der gleiche Bezugszeichen wiederum gleiche Teile wie in Abb. 1 bezeichnen, ist zwischen der Anode 5 und der Kathode 6 ■ eine nichtleitende Blende in Form einer Stimmgabel 19 angeordnet, die isoliert in der Röhre befestigt ist und deren Zinken quer zur Bahn des durch das Gas fließenden Stromes schwingen. Infolge der durch die Schwingungen der Membran 1 erzeugten Schwingungen der Stimmgabel wird die Widerstandsänderung der Leitungsbahn hervorgerufen.

Die Vorteile der Einrichtung der Erfindung bestehen gegenüber den bekannten Schallempfängern darin, daß die unangenehmen Eigenschaften des Mikrophons (Inkonstanz der Wirkung, Feuchtigkeitseinflüsse, allmähliches Verderben der Elektroden usw.) ganz oder bis zu einem bemerkenswerten Grade vermieden werden; gegenüber den ebenfalls zum gleichen Zweck in ausgedehntem Maße verwendeten elektromagnetischen Empfangsapparaten haben sie den Vorzug, daß die schwingenden Gebilde außerordentlich wenig Masse zu besitzen brauchen, und man daher in der Lage ist, eine verhältnismäßig große Dämpfung bei gleichzeitig hoher Empfindlichkeit zu erzielen. Im übrigen wirken diese Einrichtungen im Gegensatz zu den Elektromagnetempfängern, welche selbst in günstigstem Falle nur die ankommende Energiemenge in elektrische Energie umformen können, als Relais, da ja die Bewegungen des schwingenden Organs lediglich einen Hilfsstromkreis steuern, welcher seine Energie aus einer besonderen Energiequelle (Batterie o. dgl.) bezieht. Man ist daher in der Lage, bei zweckentsprechender Bauart dieser Einrichtungen eine sehr erhebliche Empfangslautstärke zu erzielen. Sie eignen sich auch insbesondere sehr zum Schallempfang im Wasser.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Einrichtung zur Umwandlung von Wellenenergie mechanischer Form (Schall) in elektrische Energie mit Hilfe eines Gasentladungsgefäßes mit schwingungsfähigen Elektroden oder Sonden, insbesondere für Unterwasserschall, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallschwingungen ohne Zwischenschaltung einer elektrischen Erregung durch unmittelbares Einwirken auf die Membran die Bewegung der Elektroden oder Sonden bewirken und dabei in bekannter Weise den Widerstand der freien Leitungsbahn in dem Gasentladungsgefäß den einwirkenden Schwingungen entsprechend ändern.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der beweglichen Leiterteile in der Bahn des in dem verdünnten Gas fließenden Stromes ein oder mehrere durch äußere mechanische Einwirkung bewegbare nichtleitende Körper angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei der die elektrisch leitenden Sonden mit der Erde oder einer anderen Kapazität verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung mit der Erde mittelbar oder unmittelbar die Anzeigevorrichtung eingeschaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliehen Körper an Stellen geringsten Querschnittes der Stromleitung angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Körper an Stellen größten Potentialabfalles in der Strombahn angeordnet sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5 für Schallempfang, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Strombahn befindlichen Körper oder Leiter auf einen bestimmten Eigenton abgestimmt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmungsfrequenzen der einzelnen, als mechanische Schwingungsgebilde dienenden Körper oder Leiter (Elektroden, Blenden, Sonden) so gewählt sind, daß ihre Resonanzkurven in kontinuierlicher Reihenfolge einander zum Teil überdecken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.