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Anordnung zur Ortsbestimmung gedeckter Schallquellen. Die Erfindung
bezweckt die Ortsbestimmung eines im Gelände gedeckt aufgestellten feuernden Geschützes,
das als Schallerreger bekanntlich aperiodisch verlaufende, mit Schallgeschwindigkeit
allseits sich ausbreitende Dichtenveränderungen der Luft verursacht.
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Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art werden in mehreren, zumindest
in drei entsprechend weit voneinander entfernten Stationen die Schallimpulse mikrophonisch
oder telephonisch aufgenommen und in elektrische Stromimpulse umgesetzt, die ihrerseits
wieder ebensoviel elektromägnetisch verdrehbäre Spiegel in Schwingungen. versetzen,
wodurch die Spiegelbilder von Lichtpunkten wie bei allen Oszillographen in Schwingungen
versetzt werden, die auf einem lichtempfindlichen, senkrecht zur Bewegungsrichtung
der Lichtpunktbilder gleichförmig bewegten Papierstreifen den zeitlichen Verlauf
der Lichtpunktschwingungen photographisch festlegen, wodurch es möglich ist, aus
dem Längenabstand der "\@'ellenansätze der nebeneinanderlaufenden Lichtpunktlinien
die Zeitintervalle zwischen der Ankunft der Schallwellen in den einzelnen Empfangsstationen
zu ermitteln. Mit Hilfe der so erhaltenen Zeitintervalle laßt
sich
auf Grund der Schallgeschwindigkeit der Ausgangspunkt der Schallerregung leicht
rechnerisch oder graphisch ermitteln.
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Außer diesen photographisch registrierenden Aufzeichnungsvorrichtungen
sind auch mechanische Registriervorrichtungen bekannt, bei welchen die Schreibstifte
durch Elektromagnete bewegt werden. Diese eignen sich jedoch nur für geringe Entfenwüngen
der Schallquelle, da die durch die SchallirApulse hervorgerufenen Stromimpulse,
falls sie auf die entsprechend hohe Spannung transformiert werden, als Wechselstrom
-in- den Magnetspulen hauptsächlich zur Ummagnetisierungsarbeit verbraucht werden,
so daß für die Beschleunigung der Schreibstiftmassen fast keine Energie übrigbleibt.
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Der vorgenannte Übelstand erscheint durch die den Gegenstand der Erfindung
bildende Anordnung beseitigt, indem die Verstärkung der mittels Telephon oder Mikrophon
in elektrische Stromimpulse umgeformte Schallimpulse in der Weise erfolgt, daß die
Stromimpulse in ihrer Spannung hinauftransformiert und dann durch Verstärkerkathodenröhren
gleichgerichtet werden, worauf diese Gleichstromimpulse durch ein elektromechanisches
Relais in Schreibstiftbewegungen umgesetzt werden. Da aus der Form der Schallimpuilslinien
nicht nur die Wellenansätze, sondern auch die Dauer einer aperiodischen Schallschwingung
genau erkannt werden soll, um außer dem Aufstellungsorte des Geschützes noch womöglich
die Größe des Geschützkalibers .ermitteln zu können, ist es hier zweckmäßig, ein
trägh.eitsloses .elektromechanisches Relais zu verwenden, wie beispielsweise -das
Johnson-Rahbeksch.e Relais, das bei geringster schwingender Masse eine unverhältrüsimäßig
große Kraftäußerung zeigt, welcher Umstand solche Relais von einfach schwingenden
Membranen oder Magnetankern vorteilhaft unterscheidet.
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Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen
Ausführungs,-form dargestellt.
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Abb. i zeigt schematisch die Gesamtanordnung samt Schaltung, Abb.2
die Schreibstifteinrich.tung.
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A, B, C sind drei im Gelände beliebig verlegte, mit je einem
`Mikrophon ausgestattete Schallempfangsstationen, deren Mikrophone einpolig an je
eine in der Ermittlungsstation befindliche Batterie D"", DU, &. angeschlossen
sind, während von den anderen Polen die Leitungen a, b und c über die Primärwindungen
dreier Spannungstransformatoren E, F und G zu dem anderen Batteriepol führen. Da
die in den Mikrophonen durch ankornmende Schallwellen erzeugten Gleichstromimpulse
in den Sekundärspulen der Transformatoren -Wechselströme erzeugen, das elektromechanische
Relais S, T jedoch nur auf Gleichstromimpulse reagiert, so müssen die erzeugten
Wechselstromimpulse durch je eine Kathodenverstärkerröhre e, f, g in Gleichstromimpulse
umgeformt werden. Zu dies:m Zwecke wird die Sekundärwicklung jedes der drei Transformatoren
zwischen das Gitter.l und die Kathode K j e einer Verstärkerlampe geschaltet, deren
Kathodenschleifen in Parallelschaltung an der Heizbatterie H liegen und an den negativen
Pol N einer Spannungsbatterie -ven etwa i 2o Volt angeschlossen sind. Die Anoden
L der drei Verstärkerlampen sind über je einen hohen Widerstand W1, W2 und W3 in
Sternschaltung mit dem Nullpunkt an den verschiebbaren Kontakt Q eines Potentiometers
P angeschlossen, welch letzteres zwischen den beiden Polen N und M .der Spannungsbatterie
liegt. Der verschiebbare Kontakt Q des Pot.entiometers, also auch der Nullpunkt
der in Sternschaltung liegenden Widerstände W1, W2, Ws, ist nun im Falle der Verwendung
eines johnson-Rahbeck-Relais mit der Drehachse R einer rotierenden Achatwalze S
verbunden, über die drei gegenseitig isolierte, sehr dünne Metallbänder T1, T2,
T3 nebeneinandergelegt sind, von denen je eines mit dein Ende je eines der
drei hohen Widerstände W1, W2, Ws leitend verbunden ist. Jedes der drei Metallbänder
ist eingehängt in das obere Ende je eines zweiarmigen Hebels 1l, 12, t3, dessen
unteres Ende je einen Schreibstift s1, s2, ss trägt und so ausladet, daß alle drei
Schreibstifte auf einer Geraden liegen. In dieser Geraden liegt die Erneu; gende
einer Zylinderwalze rv, über die ein Papierstreifen von entsprechender Breite geführt
wird, der durch ein genau regulierbares Uhrwerk U (Abb. 2) in gleichförmige Bewegung
versetzt wird, so daß die drei Schreibstifte, solange keine Schwankungen der Ströme
auftreten, drei parallele Gerade auf dem Papierstreifen verzeichnen. Jedes der drei
Metallbänder T1, T2, Ts wird durch zwei Federn ia, v, deren. Spannung nach
Bedarf geändert werden kann, gegen die Achatwälze S gepreßt. Zur Registrierung der
Geschwindigkeit des Papierstreifens kann in bekannter Weise ein weiterer Zeitmarken
schrei. bender Stift vorgesehen sein.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Angenommen, die Schallwelle
erreiche zunächst das Mikrophon A, so wird augenblicklich -von der Mikrophonbatterie
Da ein Gleichstromimpuls durch die Primärspule des Spannungstransformators E fließen,
daselbst in der Sekundärspule einen Wechselstrom induzieren, der in der Verstärketrlampe
e den von der Kathode zur Anode fließenden Elektronenstrom der Schwingungszahl
und
der Schwingungsintensität der 'Iikrophanmembran entsprechend verstärkt oder abschwächt.
Dieser pulsierende Gleichstrom fließt als negativer Strom von der Anode der Verstärkerlampe
über den hohen Widerstand W, zur Anode der Spannungsbatterie, wobei seine Spannung
zwischen den beiden Enden des hohen Widerstandes derartig anwächst, daß das zu letzterem
parallel geschaltete Relais die Impulswelle auf dem Papierband mittels des Schreibstiftes
s1 des Hebels t1 verzeichnet, indem durch die elektrostatische Anziehung zwischen
der rotierendem Achatwalze S und dem Stahlband T1 dieses von ersterer mitgenommen
wird, wobei der Schreibstifthebel t1 so weit verdreht wird, bis die anwachsende
Spannung der Federt, und die abnehmende Spannung der Feder u ein Zurückgleiten des
Stahlbandes verursacht.
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Kommt nun nach einer gewissen Zeit, z. B. nach zwei Sekunden, die
Schallwelle zum Mikrophon B, so wird auf ganz gleiche Weise infolge der Wirkung
des Transformators F der Verstärkerlampe f und der zwischen beiden Enden des Widerstandes
W., anwachsenden Spannung das Metallband T= von der rotierenden Achatwalze mitgenommen
und auf den gleichförmig bewegten Papierstreifen vom Schreibstift s2 eine Impulswelle
verzeichnet, die von der ersteren einen gewissen Abstand e1 haben wird, der außer
von dem erwähnten Zeitintervall nur von der Geschwindigkeit der Papierbewegung abhängt.
Wird diese zweckmäßig gewählt, so kann die Strecke ei direkt benutzt werden, um
auf einer Karte in bestimmtem Maßstab den Aufstellungsort der Schallquelle konstruktiv
zu ermitteln. Ist beispielsweise auf einer Spezialkarte im Maßstab i : 25 ooo die
Lage der drei Empfangsstationen genau verzeichnet, dann wäre zwecks konstruktiver
Ermittlung der Lage des Schallerregers die Papiergeschwindigkeit als der 25 oooste
Teil der Schallgeschwindigkeit, also 13,3 mm 'sec zu wählen. Bei dem erwähnten Zeitintervall
von 2 Seekunden zwischen dem Eintreffen, der Schallwelle in den Stationen .4 und
B hätten somit die von den Schreibstiften s1 und s2 verzeichneten Impulswellen einen
gegenseitigen Längenabstand von 26,6 mm. Trifft nun nach einem weiteren Zeitintervall,
z. B. nach 1 "., Sekunde, die Schallwelle in der dritten Empfangsstation C ein.
die gegebenenfalls auch zugleich Ermittlungsstation sein kann, so würde auf analoge
Weise durch die Wirkungen des Transformators G, der Verstärkerlampe g und der auf
beiden Enden des Widerstandes W;; auftretenden Spannungserhöhung das Metallband
T3 von der rotierenden Walze mitgetlommen, wodurch auf dem ablaufenden Papierstreifen
durch den Schreibstift s3 eine dritte Impulswelle im Abständ e2 von t 2'3 = 6,65
mm von der zweiten verzeichnet werden müßte. Aus den gefundenen Strecken ei bis
e. lä,ßt sich dann der Aufstellungsort der Schallquelle im- Gelände leicht konstruktiv
oder rechnerisch bestimmen.