-
Ausfahrbarer Empfänger zur Aufnahme von Schallwellen. Die Erfindung
bezieht sich auf ausfahrbare Empfänger zur Aufnahme von Schallwellen für Messungen
beliebiger Art, die auf der Schallgeschwindigkeit oder Schallintensität beruhen,
und bei denen ein federnd aufgehängtes Mikrophon verwendet ist. Der Zweck der Erfindung
ist, einen Schallempfänger dieser Art zu schaffen, dessen Bauart quer zur Ausfahrrichtung
des Empfängers sehr kleine Abmessungen zuläßt, so daß er nur ein Seeventil von verhältnismäßig
geringer lichter Weite nötig macht, und bei welchem die Elastizität der Aufhängung
dabei doch so groß ist, daß auch starke Erschütterungen, nie sie bei Luftfahrzeugen
regelmäßig, aber auch bei Wasserfahrzeugen vorkommen, ohne Einfluß auf das Mikrophon
sind.
-
Von bereits bekannten abgefederten Mikrophonen dieser Art unterscheidet
sich dasjenige nach der Erfindung dadurch, daß die Federung, bestehend aus mindestens
einer Schraubenfeder, Blattfeder, Kautschukschlauch, Kombinationen dieser oder ähnlicher
elastischer Mittel, konachsial zur Ausfahrrichtung oder parallel dazu angeordnet
ist und gegen das Mikrophon und den stangenartigen Ausfahrkörper akustisch isoliert
ist.
-
Um bei der neuen Abfederung zu vermeiden, daß Erschütterungen in der
Federung selbst fortgepflanzt und auf das :Mikrophon übertragen werden, muß sowohl
das Mikrophon gegen die Federung als auch diese gegenüber dem Befestigungspunkt
akustisch isoliert sein. Auf diese Weise wird jede metallische Verbindung zwischen
Mikrophon und Schiffskörper vermieden. Derartig akustisch isolierte Abfederungen
anderer Art sind bereits bekannt.
-
Eine derartige Federung müßte natürlich, wollte man das Mikrophon
unmittelbar in das schalleitende Medium hineinragen lassen, verhältnismäßig starr
sein, könnte also die gestellte Aufgabe aus diesem Grunde nicht einwandfrei lösen.
Um auch hiergegen Abhilfe zu schaffen, wird das Mikrophon gemäß der Erfindung in
einer am Ende des stangenförmigen Körpers befindlichen Kammer angeordnet, die mit
dem schalleitenden oder einem anderen Medium gefüllt ist. Hierbei wird man den Hohlraum
der Kammer gerade nur so groß wählen, als das Mikrophon Platz zum Ausschwingen benötigt;
außerdem muß das Material der Kammer in beug auf das Schalleitvermögen demjenigen
des umgebenden Mediums gleich oder wenigstens annähernd gleich sein. Bei Wasser
als schallleitendem Medium wird man daher zweckmäßig Hartgummi oder einen ähnlichen
Stoff verwenden.
-
Wählt man bei einer derartigen Anordnung das spezifische Gewicht des
Mikrophons entsprechend demjenigen des die Kammer ausfüllenden Mediums, so wird
das Mikrophon in letzterem schweben. Die Federung kann daher eine sehr schwache
sein und wird infolgedessen natürlich in ihrer Wirkung um so empfindlicher sein.
Bettet man daher beispielsweise das Mikrophon in Gelatine und gibt ihm ein der Gelatine
entsprechendes spezifisches Gewicht, so wird unter Umständen als Abfederung ein
einfacher Kautschukschlauch ohne weitere Versteifung genügen, um das Mikrophon in
der richtigen Stellung in bezug auf die Kammer zu halten. Bei Verwendung von Quecksilber
muß natürlich, um dem hohen spezifischen Gewicht möglichst nahe zu kommen, das Mikrophon
in Eisen oder einem noch schwereren Metall eingekapselt. sein.
-
Um zu vermeiden, daß bei elastischen Schwingungen, die das Mikrophon
in seiner Kammer ausführt, Wirbelungen entstehen, ist es vorteilhaft, am Mikrophon
senkrecht zueinander stehende Dampfungsflächen anzubringen, die an ihrem Rande mit
Gummipolstern versehen und gegebenenfalls durchbrochen sind.
-
Sollte die elastische Aufhängung nicht genügen, um das Mikrophon auch
gegen Erschütterungen und Vibrationen des Schiffskörpers zu schützen, so kann man
den stangenförmigen Körper, an dessen Ende das Mikrophon befestigt ist, mit Spiel
in einen röhrenförmigen zweiten Körper stecken, in welchem er sich mittels Gummiringe
zentriert und durch diese akustisch gegen das Rohr isoliert ist. Dieses äußere Rohr
reicht nicht bis zur Mikrophonkammer vor, da sonst die :Möglichkeit bestände, daß
Erschütterungen des Schiffskörpers von dem Rohr auf das Wasser und von diesem wieder
auf die Mikrophonkammer übertragen werden könnten, wenn diese Wasserstrecke verhältnismäßig
gering wäre. Um hierbei sich auch dagegen zu schützen, daß derartige
Erschütterungen
von dem äußeren Rohre durch das Wasser auf die Stange übertragen werden, umkleidet
man diese, soweit sie aus dem äußeren Rohr herausragt, vorteilhaft mit einem Gummischlauch,
der zwischen sich und der Stange zwecks Erhöhung der akustischen Isolation noch
eine Luftschicht einschließen kann.
-
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen achsialen Längsschnitt durch die Vorrichtung.
-
Das Mikrophon 3 ist an einer einzigen Stelle, und zwar bei 4., mit
dem federnden Gummischlauch 5 verbunden, dessen rückwärtiges Ende über einen Nippel
6 gestülpt ist und sich auf diese Weise in dem Rohr 7 zentriert. Um die Steifigkeit
des Gummischlauches 5 zu erhöhen, kann in diesem eine Schraubenfeder 8 angeordnet
sein, aber so, daß sie weder den Ansatz ,4 des Mikrophons noch den Nippel 6 berührt,
also keine metallische Verbindung zwischen Mikrophon und Nippel bzw. Rohr 7 schafft.
Die Schraubenfeder 8 kann natürlich auch außen um den Schlauch 5 angeordnet oder
in die Wandung dieses eingelegt sein. Man kann auch an Stelle des Schlauches eine
Blattfeder oder ein System von Schläuchen oder Blattfedern verwenden, deren einzelne
Glieder parallel zur Rohrachse liegen, und bei denen natürlich auf eine genügende
akustische Isolierung in der weiter oben beschriebenen Weise Rücksicht genommen
werden muß.
-
Das Mikrophon 3 ist von einer kugelförmigen Kammer 9 eingeschlossen,
die auf das Rohr 7 aufgeschraubt ist und aus einem Material besteht, das das gleiche
oder annähernd gleiche Schalleitvermögen besitzt wie das umgebende Medium. Bei Wasser
wird man es vorzugsweise aus Hartgummi oder einem ähnlichen Material herstellen.
Der Hohlraum io der Kammer 9 ist mit dem gleichen Medium angefüllt wie das sie außen
umspülende, bei Verwendung auf Schiffen also beispielsweise mit Wasser. Außerdem
ist der Hohlraum io in bezug auf seine Abmessung so gewählt, daß das Mikrophon 3
nur eben gerade in ihm ausschwingen kann. Um Wirbelungen zu vermeiden, besitzt das
Mikrophon 3 senkrecht zueinander stehende Dampfungsflächen ii, die nötigenfalls
durchbrochen sein können und an ihrem Rande Gummipolster 12 besitzen. Gegebenenfalls
kann der Hohlraum io auch mit einem anderen Medium mit gleichem oder annähernd gleichem
Schalleitvermögen ausgefüllt sein, beispielsweise mit Gelatine oder unter Umständen
auch mit Quecksilber, stets wird man aber das spezifische Gewicht des Mikrophons
3 demjenigen des umgebenden Mediums so anpassen, daß das Mikrophon in ihm schwebt,
die Federung also eine außerordentlich empfindliche sein kann. Das Rohr 7 ist achsial
in einem zweiten Rohr 1q. angeordnet und zentriert sich in diesem vermittels zweier
Weichgummipolster 15 und 16, gegen die es durch Anziehen der Mutter =7 gepreßt wird.
Als Gegenlager dienen zwei mit dem Rohr 7 bzw. dem Rohr 1q. verschraubte Preßringe
18. Das Rohr 1q. seinerseits führt sich in der Bordwand i9, durch die es mit Hilfe
eines Seeventils nach außen geführt werden kann.
-
Zur Vermeidung einer Übertragung von Erschütterungen vom Rohr 14 durch
das umgebende Medium auf das Rohr 7 ist dieses mit einem Gummischlauch 2o umhüllt,
wobei zwischen Rohr und Gummischlauch ein Luftpolster eingeschaltet sein kann. Die
Isolierung des vorderen Preßringes 18 geschieht in ähnlicher Weise durch einen aufgepaßten
Gummiring 21, der gleichzeitig einen allmählichen Übergang vom Durchmesser des äußeren
Rohres 14 auf denjenigen des inneren Rohres 7 herstellt.
-
Der Querschnitt des Rohres 7 und gegebenenfalls auch derjenige des
Rohres 1q. wird zweckmäßig so gewählt, daß bei schneller Fahrt Wirbelungen des diese
umgebenden Mediums vermieden werden, mit welchen unliebsame Erschütterungen verbunden
sein würden, die sich trotz der federnden Aufhängung auf das Mikrophon übertragen
könnten. Man wird daher die Rohre im Querschnitt in an sich bekannter Weise torpedoförmig
oder nach Art eines Stromhnienkörpers ausgestalten. Auch die Kammer 9 kann anstatt
kugelförmig, wie dargestellt, auch linsenförmig oder ähnlich ausgebildet sein, um
das sie umgebende Medium besser durchschneiden zu können. Am besten bewährt hat
sich aber die Kugelform, die den Vorteil besitzt, daß sie beim schnellen Durchtritt
durch ein Medium am wenigsten leicht in Eigenschwingungen versetzt wird, während
diese Gefahr bei Körpern von stromlinigen oder linsenförmigen Querschnitten besteht.
-
Die Vorteile baulicher Natur des beschriebenen ausfahrbaren' Empfängers
sind so überraschend, daß man mit einem äußeren Rohr von höchstens 6 cm Durchmesser
auskommt. Eine derartige im wesentlichen stangenförmige Vorrichtung läßt sich natürlich
auch durch ein Seeventil von entsprechend kleinen Abmessungen außenbords bringen
und bietet auch, wenn der Einfachheit halber kreisrunder Querschnitt gewählt wird,
dem umgebenden Medium so wenig Widerstand, daß ein nach Metern messendes Ausfahren
des Mikrophons ohne weiteres möglich ist. Auf diese Weise können auch geringere
Tiefen unter voller Ausnutzung des Schiffskörpers als Schirm erlotet werden, ohne
daß man bei seitlicher Anordnung des Empfängers mit einer Beugung der Echoschallwellen
rechnen müßte. Trotz der verhältnismäßig kleinen Abmessungen besitzt die beschriebene
Vorrichtung
aber die gute Eigenschaft, daß weder Erschütterungen und Eigenschwingungen des Schiffskörpers
noch Erschütterungen des Apparates, die bei schneller Fahrt niemals ganz zu beseitigen
sind, störend auf das Mikrophon übertragen werden.
-
Die dargestellte Einrichtung soll nur als Beispiel dafür gelten, wie
der Erfindungsgedanke verwirklicht werden kann, ohne sich gerade auf diese Anordnung
festzulegen. Es können selbstverständlich innerhalb des Rahmens der Erfindung noch
mancherlei konstruktive Abänderungen getroffen werden, um ein Mikrophon am Ende
einer Stange in einer mit einem schalleitenden Medium gefüllten Kammer erschütterungsfrei
unterzubringen und die Anordnung derart zu treffen, daß der Apparat bei fahrendem
Schiff durch die Bordwand verhältnismäßig weit ausgefahren werden kann.