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Empfänger für Druckimpulse, insbesondere zur Bestimmung von Entfernungen
und Tiefen mit Hilfe des Echos Die Erfindung bezieht sich auf eine Empfangs- und
Anzeigevorrichtung für Druck-oder Schallimpulse, und zwar ist sie besonders bestimmt
für Einrichtungen, mit deren Hilfe kurz dauernde Druckimpulse dazu benutzt werden
sollen, um einen Stromkreis zu öffnen oder zu schließen, der seinerseits unmittelbar
eine Anzeigevorrichtung betätigt. In diesem Sinne bezieht sich die Erfindung auch
gleichzeitig auf eine ganze Empfangsanlage dieser Art.
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Bisher verwendete man für diese Zwecke ausschließlich Mikrophone,
d. h. unvollkommene Kontakte, deren Übergangswiderstand beim Eintreffen einer Schallwelle
mehr oder weniger bildgetreu mit der Schallwelle selbst geändert wurde. Auch die
sogenannten einkontaktigen Mikrophone fallen ihrer Arbeitsweise nach in diese Gruppe.
Mit derartigen Mikrophonempfängern ist es nicht ohne weiteres möglich, kräftige
Stromkreise, wie sie zur Betätigung von gut sichtbaren Anzeigevorrichtungen nötig
sind, zu öffnen oder ziz schließen, vielmehr muß man sich bei Mikrophonempfängern
in der Regel eines oder mehrerer besonderer Relais bedienen, die zwischen den Empfänger
und die Anzeigevorrichtung eingeschaltet werden müssen. Die Empfangseinrichtung
nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Aufnahmeorgan für den ankommenden
Druckimpuls, vorteilhaft in Form einer Membran, aus einem Kontakt an dieser Membran
und aus einem Gegenkontakt, der mit dem vorgenannten in Berührung steht und seinerseits
an einer nahezu ausgewuchteten Waage befestigt ist. Kontakteinrichtungen ähnlicher
Art sind bekannt, jedoch unterscheiden sich die bekannten von dem Gegenstand der
Erfindung dadurch, daß bei ihnen als Richtkraft für den Träger des Gegenkontaktes
Federn irgendwelcher Art verwendet sind, während die Einrichtung nach der Erfindung
auf dem Grundgedanken der federfreien Balkenwaage beruht, bei der lediglich die
Schwerkraft als Richtkraft dient.
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In den Abb. i bis 4 ist die Einrichtung nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt: Abb. i einen Schnitt durch den Empfänger, Abb.2 eine vergrößerte Darstellung
der Einzelheiten der Kontakteinrichtung und des Stromkreises, Abb. 3 eine Ansicht
von oben von derselben Einrichtung und Abb.4 einen Schnitt durch die Lagerung des
Waagebalkens.
Die in Abb. i dargestellte Ausführungsform des Empfängers
nach der Erfindung ist dazu bestimmt, durch eine Schleuse ausgebracht zu werden,
so daß die Membran i in Berührung mit dem Wasser oder dem sonstigen, den Schall
übertragenden Mittel gebracht werden kann. Die Membran i hat einen schweren Randteil
mit Gewinde, der mit Hilfe der Nut 36 auf das zylindrische Gehäuse 5 des Empfängers
aufgeschraubt ist. Ein Dichtungsring 38 bewirkt eine wasser-und gasdichte Abdichtung
der beiden Teile gegeneinander. Die Membran i trägt einen dämpfenden Belag 2, um
ihre Schwingungen möglichst dem aperiodischen Zustand zu nähern und unzulässig große
Amplituden zu verhindern. In ihrer Mitte trägt die Membran ein Metallstück 21, in
welches ein Isolierstück 22 eingesetzt ist. In letzterem sitzt eine Platinkontaktspitze
23. Auf - dieser Platinspitze lieb (Abb. 2) eine Kontaktplatte 24, die in der Schraube
25 befestigt ist. Die Achse 19, welche den Balken 18 der Waage durchsetzt, ist in
einem Hartsteinlager 32 gelagert, wie Abb. 3 zeigt. Diese Lagerung bewirkt gleichzeitig
die Isolierung des Balkens 18 gegen den unteren Platinkontakt 23. Ein Leitungsdraht
35 führt zu dem Waagebalken 18. Dieser Draht ist, wie Abb. 2 zeigt, dünn zu wählen
und so anzuordnen, daß er möglichst keine Richtkraft auf dem Waagebalken ausübt.
Ein zweiter dünner Leitungsdraht führt zum Platinkontakt 23. Diese beiden Drähte
sind verbunden mit dem Stromkreis der Anzeigevorrichtung, im folgenden Falle mit
der Batterie 28, dem Transformator, mit der Primärwicklung 29 und Sekundärwicklung
30 und der Gasentladungsröhre (Glimmröhre) 31. Als Träger für den Waagebalken
18 dienen die Schenkel der Gabel 14, die an einem Ausbau 13 des Empfängergehäuses
5 (Abb. i und 2) befestigt ist. An dieser Befestigungsstelle kann eine weitere Isolierung
16 zwischengeschaltet sein für dew Fall, daß das Hartsteinlager "als Isolation nicht
ausreicht.
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Der Waagebalken 18 hat ein Einstellgewicht i i, welches dazu dient,
den richtigen Kontaktdruck zwischen 23 und 24 einzustellen, so daß der Kontakt durch
das ankommende Signal geöffnet wird. Dem gleichen Zwecke dient außerdem die Schraube
25, die ebenfalls eine Verbesserung der Einstellung der Kontakte zuläßt. Ein Anschlag
27 verhindert ein allzu weites Ausschlagen des Waagebalkens.
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Das Gehäuse 5 (Abb. i) ist außen mit einem Gummi 4 bekleidet, der
mit Hilfe der Bindung 34 festgehalten wird. Diese Gummiverkleidung dient als Schallisolator
und bewirkt gleichzeitig ein gutes Einpassen der Vorrichtung in den zylindrischen
Kanal der Schleuse. Der Empfänger wird getragen von dem Rohr 8, dessen unterer Teil
als Flansch 6 ausgebildet ist und gleichzeitig die Rückwand des Gehäuses darstellt.
Dieser Flansch ist mit Hilfe der Dichtung 39 gegen das Gehäuse abgedichtet. Die
Leitungen sind durch das Rohr 8 geführt und oben mit Hilfe einer Stopfbuchse wasser-
und gasdicht abgedichtet. Ein Schraubenloch 9, welches in dem Rohr 8 vorgesehen
ist, dient dazu, die Dichtheit der Anordnung zu prüfen. Auch kann durch dieses Loch,
nachdem die Luft aus dem Innern entfernt ist, eine Füllung des Innenraumes des Empfängers
mit neutralem Gas, z. B. Stickstoff, vorgenommen werden.
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Entsprechend der Bestimmung des dargestellten Empfängers, als Schleusenempfänger
zu dienen, ist das äußere Ende des Empfängers als Kolben ausgebildet, während das
Empfängerrohr als Kolbenstange gebaut ist. Natürlich kann man solche Empfänger auch
so ausbilden, d.aß sie über Bord gehängt, in die Bordwand selbst eingebaut oder
im Innern des Schiffes in einem Wassertank untergebracht werden können. Die Einrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel soll in der in Abb. i angegebenen Lage arbeiten. Auf
Grund der Tatsache, daß der Träger des freien Kontaktes 24 ein nahezu ausgewuchteter,
nur der Wirkung der Schwerkraft unterliegender Waagebalken ist, muß dieser Balken
für gewöhnlich annähernd wagerecht liegen. Streng braucht diese Forderung nicht
erfüllt zu sein, sondern es genügt, wenn seine Lage immer so ist, daß die Schwerkraft
die Kontakte in der Regel aufeinanderhält. Ebenso können andere Formen für die Waage
gewählt werden.
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Der Empfänger arbeitet folgendermaßen: Der ankommende Schallimpuls
veranlaßt die Membran zu Schwingungen. Im Falle des Ausführungsbeispiels sind diese
Schwingungen einigermaßen gedämpft und halten nicht so lange an wie etwa völlig
freie Schwingungen einer freien Membran, sie genügen jedoch, um den unteren Platinkontakt
23 ebenfalls in hin und hergehende Bewegungen zu versetzen. Bei der ersten Aufwärtsbewegung
schleudert der Kontakt 23 den aufliegenden Waagebalken nach oben, so daß die Kontakte
23 und 24 sich trennen. Die verhältnismäßig kleine Masse des ausgeglichenen Waagebalkens
an dieser Stelle und des Gegenkontaktes in Verbindung mit dem Fehlen jeder Federkraft
bewirken, daß der Gegenkontakt der Rückkehrbewegung des Kontaktes 23 nicht sofort
folgt, vielmehr vollzieht sich der Rückgang des Kontaktes 24 so langsam, daß die
Schwingungen der Membran 2 mit dem Kontakt 23 inzwischen Zeit haben,
abzuklingen.
Bei genügend kurzen Signalen wird dadurch erreicht, daß tatsächlich eine klare und
einwandfreie einmalige Unterbrechung des Stromkreises der Batterie 28 stattfindet.
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Die Vorteile der Einrichtung nach der Erfindung treten besonders hervor,
wenn die Einrichtung dazu dient, kurze Signale aufzunehmen, wie sie ja in der Regel
bei der Entfernungs- und Tiefenmessung mit Schall oder mit Schall in Verbindung
mit drahtlosen Signalen verwendet werden. Sie bestehen darin, daß- erstens die Einrichtung
sehr gleichmäßig wirkt, weil sie mit einer gleichbleibenden Richtkraft, nämlich
der Schwerkraft, arbeitet. Da jede Feder fehlt, tritt bei der Entfernung des Waagebalkens
von der Membran keine Zunahme der Gegenkraft bei steigender Amplitude auf; die Dauer
der Unterbrechung wird deshalb größer. Auch die Einstellbarkeit einer solchen Einrichtung
ist größer als bei Verwendung von Federn. Ebenso tritt keine zusätzliche elastische
Kraft an der Membran auf, wie es der Fall wäre, wenn der Gegenkontakt unter Federdruck
stünde. Man kann mit einer solchen Einrichtung viel stärkere Ströme unterbrechen
als mit den bisher verwendeten Mikrophonen, so daß Verstärkungseinrichtungen in
den Stromkreisen überflüssig werden. Endlich ist eine derartige Empfangseinrichtung
außerordentlich unempfindlich gegen Störungsgeräusche.