DE404056C - Einrichtung zum Empfang und zum Bestimmen der Richtung von Schallwellenenergie - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN
AM 15. OKTOBER 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JiIi 404056 ^
KLASSE 74 d GRUPPE 6

(^t33385 VIIIj₇₄Cl)

Steward-Davit & Equipment Corporation in New York.

Einrichtung zum Empfang und zum Bestimmen der Richtung von Schallwellenenergie. Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Juli 1920 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni'iqn die Priorität auf Grund
der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 25. Juni 1919 beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verteilung der Empfänger in der Richtung der Merkbarmachen und Bestimmen der Richtung Quelle der Wellenenergie abgleichbar sind, strahlender Energie, besonders Schall,· wobei um die Energie von den verschiedenen Empdie Energieleitwege für die Zeitdifferenz im fängern an einer mit diesen verbundenen Um-Eintreffen der Wellenenergie an verschiedenen Setzungsvorrichtung in Phase zu bringen.
Empfängern abgleichbar sind. Die neue Em- In den Zeichnungen ist Abb. 1 eine Seitenrichtung zeichnet sich in erster Linie dadurch ansieht einer einfachen Form der Vorrichtung aus, daß mehr als zwei Empfänger für Wellen- zur Kompensierung der Zuleitung von einer energie in einer bestimmten geometrischen Mehrzahl von Empfängern,

Anordnung in gegenseitigem Abstande ver- Abb. 2 eine Darstellung der Luftwege einer

teilt sind und entsprechend mehr als zwei bestimmten Form eines Drehplattenkompen-

Energieleitwege haben, die für die besondere sators,

Abb. 3 eine Unteransicht tier Deckplatte einer einfachen Form des Drehplattenkompensators,

Abb. 4 ein Grundriß der Grundplatte eines solchen Kompensators,

Abb. 5 ein Aufriß eines Kompensators mit zwei Reihen von je 12 Empfängern, Abb. 6 die Unteransicht der Deckplatte des ^:

Kompensators nach Abb. 5. J

Abb. 7 ist ein Schnitt nach Linie XVIII- :

XVIII der Abb. 6. ^;

Abb. 8 und 9 sind Grundriß und Seiten-

ansicht der Grundplatte des Kompensators '■ nach Abb. 5.

Abb. 10 ist eine Oberansicht der Ventildeckplatte des Kompensators nach Abb. 5,

Abb. 11 ein Grundriß der Ventilgrunidplatte ' des Kompensators nach Abb. 5, '.

Abb. 12 ein Plan der Verbindung des Korn- ■ pensators nach Abb. 5 mit seinen Empfängern. ; In Abb. ι ist schematisch ein Kompensator ^: der »Posaunen«-Bauart mit einer größeren Anzahl Unterwasserempfängern 41, 42, 43 usw. dargestellt, deren gleiche gegenseitige Abstände so groß sind, daß die Empfänger- j reihe ein oder mehrere Meter lang ist. Die j Empfänger sind durch gleich lange Rohre mit je einem Posaunenrohr 41⁰, 42" usw. verbunden. Diese sind durch je gleich lange Po- ; saunenschieber 41*, 42* usw. mit zwei Trich- | tern 63, 64 und dadurch mit idem linken und j rechten Gehörstück 65 und 66 des Hörrohres verbunden. Die Länge der sämtlichen Luftwege ist mittels des Hebels 60, der um den \ Zapfen 61 schwingbar ist, proportional verstellbar. Wenn der Schall auf die Reihe der Empfänger 41, 42 usw. breitseits auftrifft, wird er sich in die Gehörmittelebene dadurch einstellen lassen, daß man den Hebel 60 in wagerechte Lage dreht, wobei die Luftwege von sämtlichen Empfängern zu dem Hörrohr gleich lang sind. Nun sei angenommen, daß die Schallwellen in solchem Winkel auftreffen, daß sie-zuerst beim Empfänger 52 ankommen. ■ Liegt dann der Hebel 60 wagerecht, so daß alle Luftwege zu dem Hörrohr gleich lang sind, so wird der Schall im rechten Ohr gehört werden, an das das Hörrohr 66 angelegt ist. j Der Beobachter wird dann das rechte Ende des Hebels anheben, wie in Abb. 1 dargestellt, und dadurch die Länge der verschiedenen Luftwege von den Empfängern nach dem Hörrohr \ proportional verändern, bis der Schall seinen : Höchstwert erreicht hat und gleichzeitig in ' die Gehörmittelebene eingestellt ist. Wenn : man dann die in Winkelmaß eingeteilte ! Skala 67 abliest, kann man die Winkelrichtung des Schalls bestimmen. Wenn die Empfänger 41, 42, 43 usw. im gleichen Abstand stehen, dann müssen die Längenabnahmen oder -zunahmen der verschiedenen Schalhvege . gleichgemacht werden, wie dies in der Abbildung dadurch geschehen ist, daß die ver- : schiedenen Posaunenschieber in gleichem Abstand längs des Hebels 60 angebracht sind.

Wie in Abb. 1 dargestellt, ist die Reihe . der 12 Empfänger in zwei Gruppen von je sechs geteilt, und jede Gruppe ist mit einem Hörstück des Hörrohrs verbunden. Die Kompensation leitet daher die Schallstoße von den Empfängern 41 bis 46 alle in Phase zu dem linken Gehörstück 65 und die Schallstöße von den Empfängern 47 bis 5.2 alle in Phase zu dem rechten Hörstück 66, so daß der Schall in beiden Ohren einen Höchstwert hat. Der Kompensator bringt auch die Schallstöße beider Gruppen der Empfängerreihen miteinander in Phase, so daß die Schallmaxi ma in beiden Ohren miteinander in Phase sind und deshalb der Schall in der Gehörmittelebene erscheint. Eine Anordnung voti kompensierten Empfängern, bei der mit jedem Ohr eine Mehrzahl von Empfängern verbunden 'ist, hat sowohl den Vorteil der höchsten Schallstärke, als auch der Gehörmitteleinstellimg. Das ist von besonderem Wert, wenn in dem Beobachtungsfeld mehrere Schallquellen vorhanden sind. Wenn dann der Kompensator auf einen Einzelton eingestellt ist, so verstärkt er nicht nur diesen Ton und hebt ihn aus dem Tongewirr heraus, sondern er zerstreut oder vermindert gleichzeitig die Stärke der aus anderen Richtungen kommenden Töne. Das befähigt den Beobachter, leichter auf den Ton eines bestimmten Schiffes zu hören, wenn mehrere Schiffe in der Nachbarschaft sind.

Der Kompensator mit Gruppeneinheiten, nach Abb. 1, kann auch als reiner Maximumanzeiger ohne zweiohrige Empfänger benutzt werden. Zu diesem Zweck werden die Trichter 63 und 64 in eine gemeinsame Leitung mit Abzweigen für die beiden Hörstücke des Hörrohrs zusammengezogen. In diesem Falle werden die Schallstöße von allen 12 Empfängern in einer gemeinsamen Leitung in Phase gebracht. Der gleiche Kompensator läßt sich sowohl als zweiohriges wie als Maximuminstrument verwenden, wenn man eine geeignete Schaltvorrichtung anbringt, die die beiden Hälften entweder für sich mit je einem Ohr oder beide durch eine gemeinsame Leitung mit beiden Ohren verbindet. Man kann also durch die Maximumeinstellung zunächst allein auf einen Ton einstellen und dann die Einstellung durch doppelohriges Einstellen prüfen.

Baulich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, drehbare Platten zu verwenden, in die als veränderliche Luftwege Kanäle eingeschnitten sind. Die Luftwege eines solchen Drehplattenkompensators sind schematisch in Abb. 2 dar-

gestellt, während die Bauart der Platten'in Abb. 3 und 4 gezeugt ist. Nach Abb. 2 sind die zwölf Empfänger, z. B. Unterwasserschallempfänger ίο ι bis 112, durch Luftwege, wie Röhren 121 bis 132, mit dem Kompensator vorhanden. Dieser hat eine kreisförmige Platte mit einer Anzahl konzentrischer Ringkanäle, die durch einen Klotz 160 unterbrochen sind, so daß zwei Sätze gekrümmter Luftwege 141, 142 bis 152 einschließlich entstehen, die mit den entsprechenden Leitungen 121 bis 132 einschließlich verbunden sind. An den Seiten des Klotzes 160 sind zwei Sammelluftleitungen 161 und 162 vorgesehen, die zum linken und rechten Ohrstück 163 und 164 des Hörrohrs führen. Die Länge der Luftwege von den verschiedenen Empfängern 101 bis 112 zu dem Hörrohr sind so bestimmt, daß sie, wenn der Klotz 160 die in Abb. 2 oberste Lage, die seine Mittellage ist, einnimmt, alle gleich sind. Wenn bei dieser Stellung der Teile eine Schallwelle senkrecht auf die Reihe der Empfänger auftrifft, werden die durch die verschiedenen Luftwege fortgepflanzten Schallwellen in Phase bei dem Hörrohr anlangen, und der Schall wird in Höchststärke und gleichzeitig in der Gehörmittelebene gehört werden.

Die Halbmesser der Ringnuten in den Kompensatorplatten sind so gewählt, daß das Verhältnis des Abstandes des Empfängers 106 vom Mittelpunkt 100 der Empfängerreihe zu dem Halbmesser der Nut 146, das Verhältnis des Abstandes des Empfängers 105 von Mittelpunkt roo zum Halbmesser der Nut 145 usw. gleich sind. Wenn der Klotz 106 aus der erwähnten Mittellage nach einer Seite ausgeschwungen wird, werden sich die Luftwege in den verschiedenen Nuten proportional dem Halbmesser der Nuten ändern und daher zugleich proportional zum Abstand der verschiedenen Empfänger vom Mittelpunkt 100. Nun soll die Schallwelle auf die Empfängerreihe von links her unter dem durch den Pfeil .S" angedeuteten Winkel auftreffen, so daß die Wellenstirn von der gestrichelten Linie T bezeichnet wird. Der Schall wird dann an die verschiedenen Empfänger 101, 102 usw. nacheinander gelangen und wird bei Mittellage des Klotzes 160 im linken Ohr des Beobachters, in das das Ohr stück 163 des Hörrohrs führt, gehört werden. Um die Luftwege auszugleichen und den Schall im Hörrohr auf seinen Höchstwert und zugleich in die Gehörmitte zu bringen, wird der Klotz 160 nach rechts gemäß Abb. 2 ausgeschwungen. Zufolge des vorher berechneten Verhältnisses der Halbmesser der Nuten zu dem Abstand der Empfänger werden die Luftwege von den verschiedenen Empfängern 101, 102 in solchem Maße verlängert, daß die Schallwellen das Ohrstück des Hörrohrs alle in Phase erreichen. Der Abstand der Empfänger im Wasser und die Länge der Luftwege in den Kompensatornuten sind bekannt, so daß eine in Winkelmaß geteilte Skala angewandt werden kann, die zu jeder Winkelstellung des Klotzes 160 die Winkelrichtung der Schallquelle angibt.

Die Bauweise dieser Art Kompensatorplatten ist in Abb. 3 und 4 für 28 Empfänger gezeigt. Der Kompensator besteht

^: aus einer oberen und einer unteren Platte 201 und 202. Die untere Platte 202 ist fest. Die obere Fläche dieser Platte ist eben bis auf

₍ einen Satz von 14 gekrümmten Klötzen

[ oder Rippen 211 bis 224. Am Ende dieser Klötze sind Löcher 231 bis 258 durch die

: Platte gebohrt; an dem einen Ende der Klötze die Löcher 231 bis 244 und am anderen Ende die Löcher 245 bis 258. Diese Löcher sind durch Luftröhren mit 28 Empfängern verbunden, die geradlinig im Wasser verteilt sind. Die den einzelnen Löchern entsprechenden

- Empfänger sind mit den Bezugzeichen 231", 232" us-w. bezeichnet. Die Deckplatte 201 ist über die Platte 202 gedeckt. In der Praxis werden die Flächen der Platte mit Rizinusöl geschmiert, welches eine Ölhaut bildet und den

■ Platten ermöglicht, sanft übereinanderzugleiten und einen Schallübergang zwischen den Luftwegen der Platte verhindert.

Die obere Platte 201 hat 14 konzentrische Nuten 271 bis 284. Ein Kreisausschnitt der Nuten ist mit Babbitt oder Woods Metall ausgefüllt, wie in Abb. 3 bei 285 angedeutet.

■ Auf beiden Seiten dieses Füllstücks sind zwei : radiale Nuten 286 und 287, die vom Ende der äußersten Nut 271 zum Mittelpunkt der Platte führen, mit den Enden der zwischenliegenden ι Nuten in Verbindung stehen und in zwei öff-. nungen 288 und 289 enden, mit denen Luftrc'hren verbunden sind, die zu je einem der Ohrstücke des Hörrohrs führen. Wenn die Platten zusammengesetzt werden, greifen die Klötze 211 bis 224 in die einzelnen Nuten 271 bis 284 ein, so daß sie diese unterbrechen, und die Empfänger stehen durch die Löcher 231 bis 244 mit den Abschnitten der Nuten in Verbindung, die sich von den Klötzen 211 bis 244 bis zu dem Sammelschlitz 286 no im Bogen erstrecken. Entsprechend sind die Empfänger durch die Verbindungsröhren und die Löcher 245 bis 256 mit den entgegengesetzten Abschnitten der Nuten verbunden, die von den Trennklötzen 211 bis 224 zum Sam-

■ melschlitz 287 führen. So sind also die zwei Abschnitte der Empfängerre'ihe mit den zwei Hörstücken des Hörrohrs verbunden, indem die Empfänger an den äußersten Enden der Reihe mit den zwei Abschnitten der äußersten Nut in Verbindung stehen usw., bis schließlich die beiden Empfänger in der Mitte der Reihe

mit den Abschnitten der innersten Nut verbunden sind.

Wenn die Platten in die Stellung nach Abb. 3 und 4 gebracht sind, sind die Luftwege so abgepaßt, daß die von den einzelnen Empfängern bei einer senkrecht auftreffenden Welle ausgehenden Schallstöße alle in Phase an den Auslaßenden 288 und 289 der Sammelschlitze 286, 287 anlangen und daher auch in Phase zum Ohr des Beobachters. Die Abstände der Empfänger verhalten sich wie die Abstände der konzentrischen Nuten in der Platte, so daß bei Drehung der oberen Platte die Luftwege durch die Nuten proportional zu dem Abstand der Empfänger verlängert oder verkürzt werden. Es ist klar, daß bei der Drehung der oberen Platte die Abschnitte der Nuten, die zu einer Hälfte der Reihe führen, verkürzt werden, während die Abschnitte der Nuten, die zur anderen Hälfte der Nuten führen, verlängert werden. Kennt man die Halbmesser der Plattennuten, den Abstand der Empfänger im Wasser und das Verhältnis der Schallgeschwindigkeiten in Luft und Wasser, so kann man den Drehwinkel der oberen Platte, der erforderlich ist, um für eine die Emp- , fängerreihe im bestimmten Winkel treffende Schallwelle zu kompensieren, leicht berechnen i und eine geeignet geteilte Skala an der Platte ^; anbringen.

Die veränderliche Kompensation durch Ringnutenplatten ist besonders vom mechanischen Standpunkt aus vorteilhaft. Die Nuten können auf der Platte dicht zusammengesetzt werden. Die Platten ergeben einen gedrängten ; Bau und eine leichte Handhabung der Vorrichtung.

Bei den Kompensatorplatten nach Abb. 3 und 4 findet die Kompensation in einer Stufe statt, d. h. nur ein Weg von veränderlicher , Länge wird in jeden der von den einzelnen Empfängern kommenden Wege eingeschaltet, um die Schallwellen in Phase zu bringen, und die so in Phase gebrachten Schallstöße wer- , den dem Hörer durch einen gemeinsamen. Samrnelweg zugeleitet (Sammelschlitze 286 und 287). Die Kompensation kann jedoch 1 absatzweise gestaltet werden, indem man die Empfängerreihe in verschiedene Gruppen teilt, die Leitungswege jeder Gruppe mit eingeschalteter, veränderlicher Kompensation zum gemeinsamen Sammelpunkte leitet und so von jeder Empfängergruppe die ausgehenden Schallstöße miteinander an dem Sammelpunkt , dieser Gruppe in Phase bringt. Die Wellen an den Sammelpunkten der verschiedenen Gruppen sind jedoch im allgemeinen nicht mit- . einander in Phase. Die Sammelpunkte der verschiedenen Gruppen sind wieder in Gruppen geteilt, und die Wellen jeder Gruppe sind wiederum durch veränderliche Kompensations- ' wege zu einem zweiten Sammelpunkt geleitet, an dem die Wellen in Phase anlangen usw., so daß am letzten Sammelpunkt die Erregungen , von allen Empfängern in Phase anlangen. Das nennt man die stufenweise Kompensation, und sie ist in Abb. 5 bis 9 an einer anderen Bauart des Drehplattenkompensators dargestellt. In diesem Kompensator ist auch ein Ventil enthalten, durch das der Kompensator auf die eine oder andere Empfängerreihe geschaltet werden kann, die an der Steuerbord- oder Backbordseite eines Schiffes angebracht sind.

Die Anordnung der Empfänger und der Kompensatorverbindungen ist schematisch in Abb. 12 dargestellt. Hier sind zwei Reihen RP und RS von je 12 Empfängern durch Luftleitungen P mit Endstücken in der Nähe des Kompensator 1 bis 12 verbunden, 12 für die Backbordreihe und 12 für die Steuerbordreihe der Empfänger. LTm nicht durch Linienkreuzungen zu verwirren, sind die Verbindungen dieser Endstücke zu dem Kompensator in dem Schema nicht dargestellt, dafür bedeuten die Nummern 1 bis 12 die Stellen auf der unteren Kompensatorplatte, an denen die Leitungen von den Endstücken münden, wenn entweder die Backbord- oder Steuerbordreihe durch Ventile mit dieser Platte verbunden ist.

Der Kompensator nach Abb. 5 bis 11 hat einen Fuß 401 und ein Blechgehäuse 402. In diesem sind 24 Luftröhren 403, die zu den Empfängern führen, 12 nach Steuerbord und 12 nach Backbord. In den Fuß 401 ist eine feststehende Ventilgrundplatte 410 (Abb. 11) eingebaut. Durch diese gehen 24 Löcher 501 bis 512 und 601 bis 612, mit denen die Luftröhren 403 verbunden sind Die Löcher 501 bis 512 sind mit der Empfängeireihe auf der einen Schiffsseite verbunden, während die Löcher 601 bis 612 mit den Empfängern auf der anderen Seite in Verbindung stehen. Loch 501 ist mit dem Backbordempfänger Xr. 1 verbunden, Loch 502 mit dem Backbordempfänger Nr. 2 usw. Ebenso ist Loch 601 mit Steuerbordempfänger Nr. ι, Loch 602 mit Steusrbordempf anger Nr. 2 verbunden usw., wobei die Empfänger wie in Abb. 11 numeriert sind.

Auf die Platte 410 ist begrenzt dagegen drehbar eine Ventiloberplatte 700 (Abb. 10) aufgesetzt, die als Umschalter für die Empfängerreihe wirkt. Durch die Platte 700 führen 12 Löcher 701 bis 712. Wenn man die Platte 700 im Uhrzeigersinne dreht, treten diese Löcher über die Löcher 501 bis 512 in der Platte 410 und machen Verbindung mit der Backbordempfängerreihe. Dreht man die Platte in anderer Richtung, so bekommen die Löcher 701 bis 712 Verbindung mit den entsprechenden Löchern 601 bis 612

in der Platte 410 und verbinden so den Kompensator mit der Steuerbordempfängerlinie. In der Oberseite der Platte 700 sind eine Anzahl Nuten 721 bis 728. Die Nut 727 läuft 5 oben quer über die Platte, während die Nut 728 in der Mitte der Platte die Nut 727 unterfährt, wie durch die gestrichelte Linie 729 angedeutet, so daß die Nuten also auf der linken Seite der Platte ihre Stellung vertauscht haben, wie in Abb. 10 'dargestellt.

Vom Rand der Platte 700 gehen zwei Löcher 730 und 731 nach unten und außen und enden in den Nippeln J32 und 733 (Abb. 5), an die die Leitungen zu den Ohrstücken eines Hörrohrs angeschlossen sind. Die Tragflächen der Ventilplatte sind mit Rizinusöl geschmiert, welches eine dünne, zusammenhängende Haut zwischen ihnen bildet.

Auf der Oberplatte 700 liegt eine Platte 800 (Abb. 8 und 9). Beide Platten sind mit einem luftdichten Schellackkitt und mit Klemmschrauben verbunden.

Auf der Oberseite der Platte 800 sind mehrere Klötze 831 bis 840 ausgebildet. An jedem Ende der inneren Klötze 831, 832, 833 und 834 gehen öffnungen 801, 803, 804, 806, 807, 809,810,812 durch die Platte 800. Sie stehen mit den Öffnungen 701, 703, 704, 706, 707, 709, 710 und 712 durch die Ventilplatte 700 in Verbindung. In der Nähe der Klötze 831, 832,833 und 834 sind Löcher 802,805,808,811, die unmittelbar über den Löchern 702,705, 708 und 711 in der A'entilplatte 700 liegen. An den Enden der Klötze 835 und 837 sind Löcher 821, 822, 823 und 824, die mit den äußeren Enden der Schlitze 721, 722, 723 und 274 auf der Oberseite der Platte 700 in Verbindung stehen. Die beiden Gruppen von Löchern 827 und 827« und 828 und 828" an den beiden Enden der Klötze 836 und 838 stehen mit den Enden der beiden Nuten 727 und 728 in der Oberseite der Platte 700 in Verbindung. An den Enden des Klotzes 839 sind Löcher 825 und 826, die mit den rechten Enden der Nuten 725 und 726 auf der Platte 700, wie in Abb. 10 dargestellt, in Verbindung stehen. In der Nähe der Klötze 835 und 837 sind Löcher 825^ und 826®, die mit den anderen Enden der Nuten 727 und 728 auf der Platte 700 in Verbindung stehen. An den Enden des Klotzes 840 sind Löcher 830 und 831, die mit den Löchern 730 und 731 auf der Platte 700 in Verbindung stehen. Auf der Oberseite der Platte 800 liegt drehbar die in Abb. 6 und 7 dargestellte Platte 900, die zusammen mit der Platte 800 die einstellbar kompensierten Luftwege bildet. Die Platte 900 wird von der Schraube 950 (Abb. 5) getragen, die in das Lagerloch 860 der Platte 800 eingreift. Die Schraube 950 wird so eingestellt, daß sie ein äußerst kleines Spiel zwischen den Platten sichert, die mit Rizinusöl geschmiert werden, welches einen luftdichten Überzug zwischen den Luftwegen in den Platten bildet.

In der Stirnfläche der Platte 900 sind vier innere Paare gekrümmter Kanäle 901 und 902. Die Enden der zwei Kanäle 901 und 902 eines jeden Satzes sind durch Umläufe 903 und 904 verbunden. Außerhalb dieser Kanäle und gegen sie versetzt sind vier äußere Kanalpaare 905 und 906. Der innere und der ! äußere Kanal 905 und 906 jedes Paares sind an ihrem Ende durch kurze Umläufe 907 und 908 verbunden. Wenn die Platte 900 auf die Oberseite der Platte 800 aufgesetzt wird, greifen die Klötze 831,832, 833 und 834 in die vier Kanäle 901 ein. Die Locher 802,805,808 und 811 gehen in die ; entsprechenden Kanäle 902. Die Klötze 835, : 836, 837 und 838 greifen in die Kanäle 905 ! ein. Die Klötze 839 und 840 greifen in zwei der Kanäle 906 ein, und die Öffnun-. gen 825" und 826" öffnen sich auf die beiden anderen Kanäle 906.

Das Netz der Luftwege in den Kanälen j zwischen den Platten 800 und 900 ist in Abb. 12 dargestellt. Die Luftrohre von den Empfängern ι und 3 führen zu den Löchern 801 ^: und 803 neben dem Klotz 831. Die vom Klotz aus entgegengesetzt verlaufenden Luftwege durch den Kanal 901 und die Umläufe 903 und 904 treffen sich im Kanal 902 und gehen '. durch das Lbch 802 nach unten zum inneren Ende des Schlitzes 721. Hier treffen sich auch . die vom Empfänger 2 durch das Loch 702 kommenden Luftwege. Die Leitungen von den Empfängern 1 und 3 zu den öffnungen 701 und 703 sind gleich lang, so daß, wenn die Schallwelle senkrecht auf die Empfängerreihe trifft, die Schallwellen in Phase zu diesen beiden Punkten anlangen. Und wenn die Platte 900 so gestellt ist, daß der Klotz 831 die Mitte des; Kanals 901 einnimmt, gelangen die Schallwellen von den zwei Empfängern 1 und 3 in Phase zur Öffnung 802, die in das Ende des Schlitzes 721 mündet. Die Länge des Verbindungsrohres vom Empfänger ist um so viel größer, als die Länge des Verbindungsrohres von den Empfängern 1 und 3, wie der Abstand eines der Löcher 701 durch den halben Kanal 901 herum bis zur Mitte des Kanals 902 und durch das Loch 802 gemessen ausmacht. Die Zusatzlänge ist so eingestellt, daß die vom Empfänger 2 kommenden Schallwellen am inneren Ende des Kanals 721 mit den Wellen der Empfänger 1 und 3 in Phase anlangen.

Wenn jedoch die Schallwelle den Empfänger ι zuerst trifft, dann muß in die Verbindung von diesem Empfänger eine Verzöge-

rung eingeschaltet werden, um die Wellen alle am inneren Ende des Kanals 721 in Phase zu bringen. Dies geschieht, indem man die Platte 900 so dreht, daß sich der Luftweg vom Loch 801 bis Loch 802 verlängert und der Luftweg vom Loch 803 bis Loch 802 sich um den gleichen Betrag verkürzt. In genau gleicher Weise werden die Schallwellen von den Empfängergruppen 4, 5 und 6; 7,8 und 9; 10, 11 und 12 alle an dem inneren Ende der Schlitze 722, 723 und 724 in Phase gebracht. Die vier Schallwellen, die an den Enden der Schlitze 721, 722, 723 und 724 bestehen, werden miteinander nicht in Phase sein, ausgenommen für senkrecht auf die Empfängerreihe auftreffende Schallwellen. Um diese vier Schallwellen miteinander in Phase zt bringen, ist eine zweite Kompensationsstufe erforderlich. Diese Kompensationsstufe arbeitet so, daß sie die Wellen in den Kanälen 721 und 722 einerseits miteinander in Phase bringt und die Wellen in den Kanälen 724 und 723 andererseits miteinander in Phase. Die Schallwellen von den Kanälen 721 und 722 steigen durch die Löcher 821 und 822 an den En'.en des Klotzes 835 auf und laufen vom Klotz 835 in entgegengesetzter Richtung längs eines der Kanäle 905, durch die L^Tmläufe 907 und 908 über den Kanal 906 zum Loch 825 und nach unten zum Ende des Kanals 725. Bei Drehung der Platte 900 verschieben sich die Kanäle 905 und 906 über dem Klotz 835 und dem Loch 825" irxl verändern hierbei das Längenverhältnis dieser zwei Schallwege, so daß sie die Schallwellen beim Loch 825" in Phase bringen. Iu äh 1-licher Weise werden die Schallwellen von den Kanälen 723 und 724 beim Loch 826", das mit dem Kanal 726 in Verbindung sieht, in Phase gebracht. ι

Die beiden Kanäle 725 und 726 sind gleich lang und keilförmig, wie in Abb. 10 dargestellt. Das geschieht, um den Querschnitt des Luftweges so allmählich zu vermindern, daß jede wesentliche Reflexion und jeder Schallverlust vermieden wird.

Die Halbmesser der Kanäle sind so ausgewählt, daß, wenn die Platte gedreht wird, um die Schallwellen einer Gruppe von drei Empfängern, beispielsweise 1, 2 und 3, miteinander in Phase zu bringen, sie gleichzeitig die zwei Wellen, die aus der Vereinigung , zweier Gruppen, wie 1, 2 und 3; 4, 5 und 6 herrühren, miteinander in Phase bringen. Diese stufenweise Phasenausgleichung der Wellen von den verschiedenen Empfängern ist unter dem Namen Stufenkompensation be- j kannt, und es sind zwei Kompensationsstufen ^! vorhanden, die die Schallwellen von den sechs getrennten Empfängern jeder Linienhälfte in Phase bringen.

Die an den Löchern 825" und 826" anlangenden Schallwellen werden jedoch im allgemeinen nicht miteinander in Phase sein. Die Schallwellen von diesen beiden Punkten werden getrennt zu den beiden Ohren geleitet und werden erst durch die Einstellung in die Gehörmittelebene in Phase gebracht.

Die Schallwellen steigen von dem Kanal 725 durch das Loch 825 in einen Kanal 906, gehen um das Ende des Kanals 905 und durch das Loch 828 nach unten in den Kanal 728. Die Schallwelle läuft in dem Kanal 728 quer über die Platte, dann aufwärts durch das Loch 828" und durch die Kanäle 905 und 906 herum zum Loch 830, welches zu einem der Ohrstücke des Hörrohrs führt. Die Schallwellen vom Schlitz 726 aus nehmen einen entsprechenden Weg durch die Löcher 826, Kanäle 906 und 905, Loch 827, Schlitz 727, Loch 827", Kanäle 905 und 906 nach dem Loch 731, das zum anderen Ohrstück des Hörrohrs führt. Durch Drehung der Platte 900 können die Schallwellen für das eine Ohr um ein geeignetes Stück gegen die Schallwellen für das andere Ohr verzögert «.irden. Es ist zu bemerken, daß für die Gehörmitteleinstellung die Schallwelle zu jedem Ohr zwei Gruppen von Kanälen 905 und 906 durchläuft, so daß eine Drehung der Platte die doppelte Änderung des Luftweges ergibt, die dieselbe Drehung der Platte für den Luftweg der zweiten Kompensationsstufe zwischen den von den Kanälen 721 und 722 kommenden Schallwellen ergibt. Das geschisht, weil die zweite Kompensationsstufe die Schall- So wellen in den Kanälen 721 und 722 in Phase . bringen muß, die eine Phasendifferenz proportional dem Abstand zwischen zwei Empfängern 2 und 5 (den mittleren Empfängern der zwei Empfängergruppen 1, 2 und 3; 4, 5 und ()) führen. Die Wellen, die für die Gehörmitteleinstellung in Phase gebracht werden müssen, laufen in den zwei Kanälen 725 und 726 und haben eine Phasendifferenz proportional dem Abstand des Mittelpunktes der Gruppe der sechs vorderen Empfänger von dem Mittelpunkt der Gruppe der sechs hinteren Empfänger, der gleich dem doppelten Abstand der Empfänger 2 und 5 ist.

Die zweistufige Kompensation bringt die Schallwellen von den sechs vorderen Empfängern miteinander in Phase zu dem einen Ohr, und die Schallwellen von den sechs hinteren Empfängern miteinander in Phase zu dem anderen Ohr und erzeugt dadurch in jedem ng Ohr einen Schallhöchstwert. Die Gehörmitteleinstellung bringt diese zwei Höchstwerte miteinander in Phase und befähigt den Beobachter, eine Richtung der Schallwellen sowohl durch die Höchstwertwirkung als auch durch die Gehörmittelwirkung zu bestimmen.

Die Drehung der Ventilplatte 700 nach ■ rechts oder links, um den Kompensator mit Steuerbord oder Backbord zu verbinden, geschieht mittels der Handgriffe 770 und 771, von denen einer eine Falle 772 hat, um die ^! Platte 700 in ihrer Richtung zu verriegeln. Der Beobachter bestimmt die Richtung, aus der der Schall kommt, indem er die Ventilplatte verschiebt und darauf hört, von welcher Seite des Schiffs der Schall am lautesten kommt.

Die oberste Platte 900 des !Compensators j wird mit einem Handrad 920 gedreht. Eine ] passend geteilte Skala ist auf dem abgeschräg-

J 5 ten Rad dieser Platte aufgerissen und wird j durch ein Fenster 922 in einem Metallschirm 923 abgelesen, der rings um die Skala läuft und von den festen Auslegern 924 gehalten wird. Die Skala hat vorzugsweise \

ao zwei 'Winkelteilungen, eine für Steuerbord und die andere für Backbord. Ein mittels der Ständer 925 von der Platte 700 getragener Schirm ist so eingerichtet, daß er die eine Skalenreihe verdeckt, wenn das Ventil für Steuerbord eingestellt ist, und die andere, wenn das Ventil für Backbord eingestellt ist. An Stelle der mit den Luftleitungen verbundenen Einzelempfänger nach Abb. 12 können Gruppen von acht Einzelempfängern mit jedem der 12 Luftrohre verbunden werden, die an einer Seite des Schiffs austreten. ,

Der Kompensator nach Abb. 5 bis 11 kann außer zur Gehörmitteleinstellung auch zur Höchstwerteinstellung benutzt werden. In j diesem Falle würden die beiden Verbindungs- ! stücke 732 und 733 des Hörrohrs zu einer j gemeinsamen Leitung zusammengeführt wer- ; den, die durch eine Gabelleitung zu dem Hör- ! rohr führen würde. Im allgemeinen hat es j sich herausgestellt, daß der Höchstwert oder i Brennpunkt schärfer hervortritt, wenn eine beträchtliche Zahl von Empfängern durch Kompensatorleitungen mit jedem Ohr verbunden wird.

Die Höchstwerteinstellung bildet eine wertvolle Unterstützung des Gehörrichtungsge- ' fühls. Sie läßt den nach dem Richtungswert : eingestellten Schall deutlicher in dem Punkt , der Gehörmitteleinstellung hervortreten und fängt auch die Schallwellen ab, die aus anderer Winkelrichtung kommen. Dies gibt der Empfängerreihe mit mehreren Einheiten die Fähigkeit, einen bestimmten Schall durch die Scharfstellung .hervorzuheben und unerwünschte Geräusche schwach zu halten. Das ' hat sich als besonders vorteilhaft herausge- i stellt, wenn mehrere Schiffe im Hörbereich sind, und wenn es erwünscht ist, den Schall eines bestimmten Schiffes unter Ausschluß ' der anderen zu verfolgen. Es verringert auch ■ das Wellengeräusch, das im allgemeinen von allen Seiten kommt, und schwächt bis zu einem gewissen Grade das störende Geräusch, das in einem fahrenden Schiff von den Schiffsmaschinen verursacht wird.

Anstatt die Empfänger außen an der Schiffswand anzubringen, können sie auch in dem toten Wasserraum zwischen Außen- und Innenhaut angebracht oder in Wasser- oder ölzellen des Schiffs untergebracht werden. Die Schallschwingungen gehen durch die Schiffswände von dem Außenwasser nach der Flüssigkeit des Inneren.

Die vorliegende Erfindung ist eingehender mit Bezug auf einstellbare kompensierte WeI-lenleitungen beschrieben. Natürlich können auch diese Verbindungen feste Länge erhalten, in welchem Fall die kompensierte Empfängerreihe nur auf Schall aus einer bestimmten Richtung ansprechen würde. Z. B. könnten an Stelle der Auszugsrohre in Abb. 4 bis 6 Luftwege von bestimmter, fester Länge vorhanden sein, und die Schallrichtung könnte bestimmt werden, indem man die Empfängerreihe als Ganzes dreht. Wenn die Luftwege alle gleiche Länge haben, werden die Empfänger ein Tonmaximum ergeben und zugleich den Ton in die Mjttelebene einstellen, wenn er die Grundlinie der Empfänger rechtwinkelig trifft. In ähnlicher Weise könnten die Längen der Luftwege verschieden bemessen werden, so daß die Empfängerreihe auf Schall, der unter bestimmten anderen, als einem rechten Winkel einfällt, anspricht. Die vorliegende Erfindung ist in ihrer weiteren Bedeutung nicht auf die einstellbare Kompensation beschränkt und kann auch in Bauarten mit mehreren Empfängern und gleichlangen Verbindungen verkörpert werden, die so bemessen sind, daß sie einen Schallhöchstwert für bestimmte, bevorzugte Richtungen ergeben. Jedoch ist es im allgemeinen vorteilhaft, einstellbare Kompensationen zu verwenden, besonders, wenn die Empfängerlinie in ihrer Richtung fest ist, z. B. wenn sie auf einem Schiff aufgebaut ist.

Wenn auch die vorliegende Erfindung im besonderen an einer Vorrichtung beschrieben und dargestellt ist, die zur Bestimmung von Unterwasserschall dient, so ist doch die Erfindung nicht auf diese beschränkt, sondern kann auch in Vorrichtungen zur Richtungsbestimmung anderer Wellenenergien verkörpert werden, z. B. für die in der drahtlosen Telegraphie verwendeten Energiewellen, in welchem Falle kompensierte elektrische Leitungen verwendet werden müssen, um den Störungen die erforderliche Verzögerung zu geben. In der Anwendung der vorliegenden Erfindung für Schallempfang können auch andere Energieübertragungswege als Luftwege iao zwischen Empfängern und Hörern angewendet werden; z.B. können die Empfänger Mikro-

phone sein, die an der Schiffswand oder in einer nachgeschleppten Vorrichtung eingebaut sind und elektrisch durch ein Kabel mit einer Anzahl elektrisch erregter Schallplatten, wie Telephonempfänger, verbunden sind, und es können passend ausgeglichene Luftwege zwischen die Schallplatten und das Ohr geschaltet werden, um die von den Mikrophonen ausgehenden Töne phasengleich zum Ohr zu bringen. Oder es können auch Mikrophone angewendet werden und entsprechend elektrisch belastete Verbindungsleitungen, um die für die Phasenausgleichung erforderliche Verzögerung in die von den Mikrophonen kommenden Ströme einzuführen.

Claims (7)

1. P ATENT-Ansprüche:

   I.Einrichtung zum Empfang und zum Bestimmen der Richtung von Wellen-

   ao energie, insbesondere von Unterwasserschallwellen, bei der beide Seiten der Energieleitwege für die 'Zeitdifferenz im Eintreffen der Wellenenergie an verschiedenen Empfängern abgleichbar sind, dass durch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite mehr als zwei Empfänger für Wellenenergie in einer bestimmten geometrischen Anordnung in gegenseitigem Abstande verteilt sind, deren Energieleitwege unter sich der Richtung der Quelle der Wellenenergie abgleichbar sind, um die Energie aller Empfänger einer Seite in der vereinigten Hauptleitung dieser Seite in Phase zu bringen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenenergieaufnehmer in Gruppen geteilt und ihre Leitungen zu gemeinsamen Sammelpunkten geführt sind, und zwar mit der Möglichkeit einer Abgleichung der Zeit der Wanderung der Wellenenergie durch diese Leitungen, so daß die Impulse der Aufnehmer einer Gruppe am Sammelpunkt dieser Gruppe in Phase gebracht sind, während die Sammelpunkte dieser Gruppen wiederum in Gruppen geteilt sind und die ] Leitungen jeder solchen Gruppe wiederum \ durch Veränderung abgleichbar sind und j in einem weiteren Sammelpunkt sich ν er- !

   einigen, an welchem die Impulse in Phase j gebracht werden usf., so daß am Endsammelpunkt die Impulse von allen Aufnehmern in Phase gebracht sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleicher zwei gegeneinander bewegliche Glieder (800,900) hat, deren eines einen oder mehrere Blöcke (831 bis 840) aufweist, die mit Schalleitungsöffnungen (80 r, 803 usw.) versehen sind, welche mit Nuten fin (901, 902 usw.) in dem anderen Teil in Verbindung stehen, und daß die Blöcke (831 usw.) in der Längsrichtung in den Nuten (901 usw.) verschiebbar sind, um die akustischen Längen der zu den Schallleitungsöffnungen (801 usw.) führenden Wege zu verändern.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitig beweglichen Glieder (800,900) mindestens drei Schalleitungsöffnungen (801, 802, 803) in jeder Nut haben, von denen zwei (801, 803) an den beiden Enden des Blockes (831) liegen und damit beweglich sind, während die dritte öffnung (802) in der Nut in einem Abstande von dem Block angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleicher drei gegenseitig drehbare Platten (70p, 800, 900) aufweist, deren zwei (800, 900) Schalleitungsöffnungen (901, 902 usw.) haben, sowie Mittel zur Veränderung der akustischen Längen der Nuten, während zwei (700, 800) der Platten Ventilöffnungen (701,721,801 usw.) haben, die mit den Nuten (901, 902 usw.) und äußeren Schallkanälen in Verbindung stehen, wobei die Ventil öffnungen zur Deckung mit bestimmten Teilen der Nuten (901, 902 usw.) bei einer bestimmten Stellung der Platten kommen und mit anderen Teilen der Nuten, wenn die Platten· in eine andere Lage gedreht sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer in Gruppen auf der rechten und linken Seite eines Schiffes angeordnet sind und der Abgleicher wahlweise mit der rechten oder linken Gruppe verbindbar ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, da-■durch gekennzeichnet, daß die Luftrohre, die von einer Anzahl in der Schallübertragungsflüssigkeit liegender akustischer LTnterwasserschallaufnehmer zu einem außerhalb der Flüssigkeit liegenden Abgleicher führen, sowohl in wie außer der Flüssigkeit im wesentlichen je unter sich gleich sind, so daß alle Rohre durch eine Temperaturdifferenz zwischen der Flüssigkeit und dem Räume außerhalb derselben wesentlich gleich beeinflußt werden.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.