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Unterwasserschallsender mit geschlossenem Gehäuse Die Erfindung betrifft
Mittel zum Erzeugen und zum Senden von Schallwellen in einem elastischen Medium,
besonders Wasser, und betrifft besonders Senden von Unterwasserschallsignalen von
einem Schiff zum andern oder von Landstationen zu Schiffen in der Nachbarschaft.
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Die Erfindung bezweckt die Erzeugung starker Schwingungen oder Vibrationen
im Wasser, so da.ß dieselben auf lange Entfernungen übertragen werden, und zwar
beimöglichst geringem Kraftaufwand. Weiterhin bezweckt die Erfindung die Erzeugung
von Schwingungen kleiner Amplitude durch große Kräfte.
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Die Erfindung betrifft insbesondere einen Unterwasserschallsignalsender
mit geschlossenem Gehäuse, dessen vergrößertes Ende durch eine quer dazu verlaufende
Membran abgeschlossen ist. Gemäß der Erfindung wird eine mit dem Raum des vergrößerten
Gehäuseteiles in Verbindung stehende Röhre aus elastischem Stoff in Querschwingungen.
versetzt, welche durch das in der Röhre und im Gehäuse eingeschlossene Gas- oder
Flüssigkeitsmedium auf die Membran übertragen werden. Die Röhre hat zweclmiaßig
abgeflachte Seitenwände, welche in Schwingungen versetzt werden. Ein anderes Merkmal
besteht darin, daß mit den Seitenwänden der Röhre Anker fest verbunden sind, die
elektromagnetisch in. Schwingung versetzt werden. Die Anker sind entweder ihrer
ganzen Länge nach fest mit den flachen Seitenwänden verbunden und vibrieren einheitlich
mit diesen, oder die Anker bestehen aus elastischen Streifen magnetischen Stoffes,
deren: Enden an den Enden der flachen Seitenwände so befestigt sind, daß ihre Mittelteile
frei liegen und, wenn in Schwingung versetzt, auf die Seitenwände auftreffen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar
zeigt: Abb. i einen Längsschnitt nach der Linie i- i der Abb. z, Abb. z einen Querschnitt
nach der Linie 2-2 der Abb. i, Abb.3 einen Längsschnitt einer etwas abgeänderten
Ausführungsform nach der Linie 3-3 der Abb. 4, Abb.4 einen Querschnitt nach der
Linie 4-4 der Abb.3.
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Die Wand 6 eines Schiffes o. dgl., von wo die Schwingungen übertragen
und ausgesandt werden sollen, hat eine Öffnung 5, in welcher der Flansch i der Vorrichtung
durch Bolzen 3 festgehalten wird. Der zylindrische Teil 3o des Flansches schneidet
außen. mit der Außenfläche der Wand 6 ab und hat eine nach innen gerichtete Rippe
29, welche in : Berührung mit dem die Wellen verstärkenden Teil 4 der Vorrichtung
liegt. Dieser Verstärkungs- oder Glockenteil 4. wird am Flansch i durch Bolzen z
befestigt, welche durch den nach außen verlaufenden Flansch 4' hindurchgehen. '°
Eine Membran 4 schließt das äußere Ende des Verstärkers 4 und liegt in der Ebene
der
Außenseite der Wand 6, um Wirbelströme und dadurch hervorgerufene
unliebsame Geräusche zu verhindern. - Die elektromagnetische schallerzeugende Vorrichtung
ist am inneren -Ende des Verstärkers 4 bei 18 befestigt und besteht, hauptsächlich
aus den folgenden Teilen: dem Rohr 7 aus elastischem Material, wie Bronze oder Stahl,
das mit einem Belag versehen ist, um die zerfressende Wirkung des Wassers zu verhindern.
Dieses Rohr ist abgeflacht, wie in Abb.2 gezeigt, so daß die ,abgeflachten Seitenwände
9 von-und zueinander vibrieren können. Ein Ende dieses Rohres ist an dem Verstärker
bei 18 befestigt und das andere wird durch einen Block 8 abgeschlossen, welcher
am Rahmen 25 befestigt ist. Das innere Ende des Verstärkers 4 ist ebenfalls mit
den den Rahmenteilen 2 5 ,ähnlichen Konsolen 13 ausgestattet, und zwischen
diesen und den Konsolen 25 werden die laminierten Kerne 23 festgehalten. Die Konsolenpaare
13 und 25 sind miteinander durch halbkreisförmige Vertiefungen 26, 26' verbunden.
Die Platten der Kerne 23 der Elektromagnete werden zwischen Flügeln 14 und 2o durch
passende Nieten oder Bolzen festgeklemmt. Die Kerne 23 der Elektromagnete haben
zweckmäßig die in Abb. i gezeigte -Form und sind mit vergrößerten Polstücken.i
7, 21 ausgerüstet. Die Erregungsspulen z4. sind auf den verbindenden waagerechten
Teilen dieser Kerne montiert und werden in passender -Weisse erregt, z. B. durch
eine Wechselstromdynamomascbine,: welche die gewünschte Schwingungsperiodenzahl
hat, welche dem Wasser .übermittelt werden soll. Die Anker 16 sind fest auf
den flachen Wänden 9 des Rohres 7 montiert, und zwischen den Ankern. und den Polstricken
17,
21 befinden sich schmale Luftspalten i9. Die Teile sind jedoch so nahe
aneinander angeordnet, daß die Anker in Berührung mit den Polstücken kommen können.
Das Innere des Rohres 7 und des Verstärkungsteiles 4 ist zweckmäßig mit einer Flüssigkeit,
wie Wasser, gefüllt und hermetisch abgeschlossen, jedoch kann ein Rohr 27 mit einem
Ventil 28 vorgesehen sein, das Verbindung zwischen dem äußeren -Wasser und der Innenseite
des Verstärkungsteiles gestattet, so da.ß Wasser in dem letzteren und in das Rohr
7 eingelassen werden kann. Ein Auslaßhahn 29' ist ebenfalls vorgesehen, um das Füllen
des Teiles 4 zu gestatten und die Luft herauszulassen. - Wenn das Ventil 28 etwas
offen gelassen wird, so wird der äußere und innere Druck auf die Membran ausgeglichen.
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Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß der Sender wie folgt
arbeitet: Das magnetische Wechselstromfeld, welches durch die Erregungsspule 24
erzeugt wird, zieht die Anker 16 periodisch nach auswärts und erlaubt dann Einwärtsbewegung
derselben gegen die elastischen Wände des Rohres 7. Dadurch wird abwechselnd das
Flüssigkeitsvolumen im Rohr 7 vergrößert und verkleinert, was eine Längswellenbewegung
der Flüssigkeit am rechten Ende 18 des Rohres hervorruft, wie in Abb. i gezeigt
ist. Dadurch wird die Flüssigkeit im Verstärker 4 in Schwingung versetzt, und zwar
bei- bestimmter Periodenzahl und so die Membran D@ vibriert. Die Wirkungen dabei
sind ähnlich denen, welche bei einer Speisepumpe in hydraulischen Pressen auftreten,
d. h. die Verschiebung der Flüssigkeit im rechten Ende des Rohres 7 verteilt sich
über die ganze Fläche der Membran D, so daß, der Gesamtdruck auf die Membran während
jeder Viertelvibrationsperiode beträchtlich ist, während die Amplitude der Vibrationen
entsprechend dem Größenverhältnis des Röhrenquerschnittes zur Fläche der Membran
vermindert wird. Die Umwandlung der Energie der Elektromagnete wird also ohne bewegliche
mechanische Teile hervorgerufen, und es wird praktischerweise alle Energie ohne
Verlust auf das Wasser an der Außenseite der Membran übertragen. -Das Rohr 27 und
die Ventile 28, 29 kÖnnen wegfallen, und es können. kleine Löcher in der Membran
vorhanden sein für den Eintritt des Wassers und den Austritt der Luft, wie dies
in -dem in Abb. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist. In diesem Ausführungsbeispiel
sind die Anker der Elektromagnete nicht unmittelbar mit dem Rohr verbunden.
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In Abb. 3 und 4 ist das Rohr 7 von zwei gekrümmten Platten 31 von
magnetischem Material eingeschlossen, welche im Querschnitt dem Querschnitt des
Rohres ähnlich sind. Die Platten 3 i sind an ihren Enden am Rohr 7 bei 32 befestigt,
so daß sie, wenn durch die 17, 2 i unter dem Einfluß des magnetischen Wechselstxomfeldes
der Spule 24 in Schwingung versetzt, gegen das Rohr 7 auftreffen und dieses in Aufeinanderfolge
eine Reihe scharfer Schläge erhält. Dadurch wird die Flüssigkeit im Rohr 7 bewegt
wie beschrieben. Am Rand der Membran 33 sind kleine Löcher für den Einlaß des Wassers
und den Auslaß der Luft vorgesehen.
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Zweckmäßig ist die Elastizität des Rohres, das Volumen der Flüssigkeit
darin und im Verstärker 4 und die Elastizität der Membran D, so gewählt, daß die
natürliche Periode der Vibration ungefähr der Periode des magnetischen Feldes entspricht,
das durch die Spule 24 erzeugt wird. In diesem Falle findet eine AbdÄmpfung der
Wirkung nicht
statt, was sonst der Fall sein würde. Weiterhin sind
keine aneinander angelenkten Teile vorgesehen, die Reibung verursachen und Energie
verzehren.