DE518747C - Wasserschallsenderanlage - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 24. FEBRUAR 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M518 KLASSE 74 d GRUPPE

Julius Pintsch Akt-Ges, in Berlin*)

Wasserschallsenderanlage Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Dezember 1928 ab

Die zur Sicherung der Seeschiffahrt angewandten Unterwasserschallsignale sollen dazu dienen, die Schiffsleitung vor eventuellen Gefahren zu warnen oder ihr zu ermöglichen, die augenblickliehe Position des Schiffes zu bestimmen. Die an den Schiffen angebrachten Empfangsstationen für den Unterwasserschall sind zu beiden Seiten des Schiffes angebracht. Werden nun von einem SenderSchallwellen ausgesandt, so treffen sie nur dann ο gleichmäßig stark auf beide Schallempfänger eines Schiffes auf, wenn seine Kiellinie nach dem Sender zeigt, und nur in dieser Stellung" ist eine Ortsbestimmung möglich. Zeigt die Kiellinie nicht nach dem Sender, so wird der dem Sender mehr zugewandte stärker als der abgewandte Empfänger getroffen. Will also ein Schiff seine Position bestimmen, so ist es sehr oft notwendig, daß es aus seinem ursprünglichen Kurs abweichen muß, bis der Schall bei beiden Empfängern dieselbe Intensität aufweist. Es wäre nun denkbar, die Differenz der Intensitäten der Schallempfänger zur Bestimmung desjenigen Winkels, den die Schiffsrichtung mit dem Schallstrahl bildet, heranzuziehen. Diese Differenz ist jedoch von so vielen Faktoren abhängig, ζ. B. von der Form des Schiffsrumpfes, von der Lage der Empfänger am Schiffsrumpf u. a. m., daß eine solche Einrichtung von Fall zu Fall justiert werden müßte. Vorliegende Erfindung soll auf der einen Seite das Herausgehen aus dem einmal eingeschlagenen Kurse verhindern, da ein erheblicher Zeitaufwand nötig ist, auf der andern Seite soll auch die kostspielige Justierung vermieden werden. Es wird zu diesem Zweck im Wasser ein Schallsender angeordnet, der einen ungerichteten Schall nach allen Seiten und einen drehbar gerichteten Schall in bestimmter Zeitfolge aussendet.

Der Sendevorgang kann beispielsweise so stattfinden, daß zuerst der ungerichtete Schall ausgesendet wird. Eine bestimmte Zeit später fängt der gerichtete Schallsender an zu senden und dreht sich aus einer bestimmten Richtung heraus um 360°. Dann hören beide Sender für kurze Zeit auf zu senden, und der Vorgang beginnt von neuem. Hierbei ist es gleichgültig, ob beide Schallsender die gleiche oder verschiedene Tonhöhe haben.

Eine andere Anordnung wäre z. B. die, daß ein für einen bestimmten Sender bekanntes ungerichtetes Achtungszeichen gegeben wird und im Anschluß hieran der gerichtete Schallsender mit seiner Drehung einsetzt. Am Empfangsort wird eine Uhr benötigt, die durch Zeitablesung zwischen Beendigung des ungerichteten Schall-Strahles und dem Eintreten der Maximalintensität des gerichteten Schallstrahles leicht eine Winkelbestimmung gestattet, wenn die Umlaufzeit und die Ausgangsrichtung des gerichteten Schalles bekannt sind. Es ist sogar möglich, sämtlichen Sendern dieser Art die gleiche Anfangsrichtung und die gleiche Drehgeschwin-

dem Palenisucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Ernst Wilckens in Berlin-Lanknnt^.

digkeit zu geben, so daß man dann eine Stoppuhr einrichten kann, die für jeden dieser Sender die tatsächliche Richtung des Schiffes zum Sender abzulesen gestattet, ohne daß eine Umrechnung der Zeitdifferenz notwendig wäre.

Es ist auch möglich, durch besondere Anordnung des Senders eine Uhr am Empfangsort zu vermeiden. Die Uhr wird dadurch ersetzt, daß der ungerichtete Schallstrahl in bestimmten ίο Bruchteilen einer Sekunde ein Zeichen gibt, während der Schallstrahl sich dreht. Es ist dann nur nötig, die Anzahl der Schalleinsätze des ungerichteten Schalles auszuzählen, bis das Maximum des gerichteten Strahles auf den Empfänger trifft.

Weiterhin kann man die Anordnung so treffen, daß nach dem Kennungszeichen der ungerichtete Schallstrahl vom Moment des Anfanges der Drehung des gerichteten Schallstrahles wieder mittönt, so daß bei gleicher Höhe durch Addition des Schallfeldes des ungerichteten mit dem des gerichteten Schallsenders eine sich drehende maximale Lautstärke, erreicht werden kann. Die Zeitdifferenz wäre dann mit der Stoppuhr auf-S5 zunehmen. Ebenso kann anstatt der Maximakennzeichnung der gerichtete Strahl durch die bekannte Interferenzwirkung eine Minimakennzeichnung hervorrufen.

In Abb. ia und 3 sind Sender für gerichtete Schallwellen dargestellt. In Abb. ia bedeuten G das Sendegehäuse, dessen Inneres mit Luft oder Gas gefüllt ist, so daß an seinen Wänden eine Reflexion stattfinden kann und die Schallwelle in bekannter Weise gerichtet den Trichter verläßt. Bei P wäre der Drehpunkt zu denken, um den sich der Schallsender zur Aussendung der gerichteten Schallwellen nach allen Seiten dreht. In Abb. ib ist gleichfalls G der Sender und M die Membran, mit dem Unterschied, daß hier der Schall in bekannter Weise dadurch gerichtet wird, daß der Durchmesser D verhältnismäßig groß zur ausgesandten Wellenlänge des Schalles ist.

Die Erzeugung des ungerichteten Schallfeldes kann gleichfalls mittels eines Senders erreicht werden; es empfiehlt sich jedoch, wegen der regelmäßigeren Verteilung der Schallenergie zwei oder mehrere Sender anzuordnen. Innerhalb eines solchen ungerichteten Schallfeldes müßte man die in den Abb. ia und ib dargestellten gerichteten Sender mechanisch im Kreise bewegen. Der mechanische Antrieb verursacht jedoch in vielen Fällen große Schwierigkeiten, denen man aus dem Wege gehen kann, indem man die ■ 55 Anzahl der Sender vergrößert und z. B. eine Anzahl gerichteter Sender auf einer oder auf mehreren zueinander geneigten geraden Linien anordnet (Abb. 2, 3, 4) und den Schallstrahl durch Änderung der Phase zwischen den Sendern symmetrisch zur Normalen auf der Senderorts-■ geraden wandern läßt oder indem man im Vieleck oder im Kreis gelegene, gerichtete Sender (Abb. 5,6,7) aufeinanderfolgend der Reihe nach einschaltet. Die Anordnungen nach Abb. 2 bis 4 dienen lediglich zur Erzeugung des beweglichen gerichteten Schallstrahles, der dem durch einen besonderen Sender erzeugten ungerichteten Schallfeld überlagert wird. Die Anordnungen nach Abb. 5 und 6 können ebenfalls in Verbindung mit einem Sender für das ungerichtete Schallfeld zusammenarbeiten; es kann aber auch bei diesen Anordnungen der Sender für das ungerichtete Schallfeld fortfallen und mit einer einzigen derartigen Anordnung das ungerichtete Schallfeld und ein umlaufender gerichteter Schallstrahl erzeugt werden. Das Prinzip dieser Anordnungen nach Abb. 5 und 6 sei an Hand der Abb. 7 erklärt. Das ungerichtete Schallfeld kann durch die Sender 1, 3, 5, 7 usw. erzeugt werden. Diesem Schallfeld überlagert wird der Reihe nach die Energie der Sender 2, 4, 6, 8 usw. Bei dieser Anordnung muß darauf geachtet werden, daß die Sender in einem bestimmten Abstand, der von der Wellenlänge des ausgesendeten Tones abhängig ist, eingebaut werden, damitnichtunbeabsichtigteStörungen durch Interferenzerscheinungen auftreten können. Gleichzeitig muß auf die Phase der einzelnen Sender geachtet werden. Um hierbei Störungen zu vermeiden, ist es möglich, dem gerichteten Schallstrahl eine andere Tonhöhe zu geben als dem ungerichteten. Es wäre dann nur darauf zu achten, daß die von den mit ungeraden Zahlen bezeichneten Sendern ausgehenden Schallwellen sich nicht gegenseitig stören. Das ungerichtete Schallfeld kann natürlich auch von denSenderni, 4, 7 usw. erzeugt werden, bzw. können das ungerichtete Schallfeld und der überlagernde gerichtete Schallstrahl von zwei in verschiedenen Ebenen angeordneten Schallsendergruppen aus- ioo gehen.

Die bei diesen Anordnungen auftretenden unerwünschten Störungen kann man absichtlich hervorrufen und damit die Zeichengebung betätigen. So kann durch das Zuschalten einer oder mehrerer Sender nach einer bestimmten Richtung eine Abschwächung des Feldes absichtlich hervorgerufen werden, und diese Abschwächung kann sich dauernd durch das ungerichtete Schallfeld hindurchbewegen. Dies kann sowohl durch die Anordnung der Sender in bestimmtem Abstand zueinander als auch durch Verschiebung der Phase der einzelnen Sender zueinander erreicht werden.

Die vorerwähnten Ausführungen bieten den Vorteil, daß unter Wasser keine drehbar beweglichen Teile verwendet werden, sondern daß alle drehbaren Sachen an Land bequem zugänglich angeordnet werden können, während im Wasser nur der fest eingebaute Sender mit den dazugehörigen Zuleitungskabeln vorgesehen wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι. Wasserschallsenderanlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungerichteter Schall und ein gerichteter beweglicher Schallstrahl unter Wasser von demselben Sendeort aus in bestimmter Aufeinanderfolge ausgesendet werden.
2. 2. Wasserschallsenderanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendung des ungerichteten Schalles und des gerichteten beweglichen Schallstrahles von demselben, mehrere in bestimmtem Abstand zueinander angeordnete Schallsender enthaltenden Sendersystem erfolgt.
3. 3. Wasserschallsenderanlage, dadurch gekennzeichnet, daß eine Richtungsanzeige nicht durch Verstärken, sondern durch Schwächen des ungerichteten Schallfeldes in bestimmten Richtungen hervorgerufen wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen