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Gerät zum Anzeigen einer Wellenenergierichtung Gegenstand der Erfindung
ist ein Gerät zur Richtungsbestimmung von Schallwellen mit Hilfe mehrerer Empfänger,
deren Ströme in Phase gebracht und nach der Interferenz- oder Binauralmethode oder
beiden Methoden kombiniert werden. Bei derartigen Einrichtungen, bei welchen die
Empfänger meist in einer geraden Linie angeordnet sind, zeigt sich, daß die Winkelverdrehung
des Strahlungsvektors sich nicht proportional mit der zur Einstellung der Phasengleichheit
notwendigen Verzögerung ändert. Daraus ergibt sich die Schwierigkeit, daß ein Zeiger,
der die eingeschaltete Verzögerung anzeigt, mit einer nicht proportional geteilten
Skala versehen werden muß, wenn an dieser Skala die Richtung der ankommenden Schallwellen
abgelesen werden soll. Diese Schwierigkeit macht sich besonders bemerkbar, wenn
mit Hilfe ein und desselben Kompensators die Richtung mit Hilfe mehrerer Empfängerbasen,
die beispielsweise zu beiden Seiten eines Schiffes angeordnet sein mögen, bestimmt
werden soll. Es müssen dann für jede Schiffsseite zwei besondere Skaleneinteilungen
vorgesehen werden. Wenn die Basis gegen die Mittelschiffslinie geneigt ist, muß
für jedes Schiff eine besondere Skala geteilt werden.
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Dieser Übelstand kann gemäß der Erfindung vermieden werden, wenn man
den Kompensator zur Einstellung der Phasengleichheit mit dem die Richtung anzeigenden
Zeiger durch ein Getriebe kuppelt, das so ausgebildet ist, daß die Richtung unmittelbar
an einer linear geteilten Skala abgelesen werden kann.
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Bei dem am häufigsten vorkommenden Fall, nämlich wenn die Empfänger
in einer geraden Linie angeordnet sind, wird die Abhängigkeit zwischen der Winkelverdrehung
des Richtvektors und der notwendigen Verzögerung durch eine Sinusfunktion dargestellt.
Es ist deshalb in diesem Falle nur notwendig, zwischen den Kompensator und den Zeiger
ein Sinusgetriebe einzuschalten, um eine lineare Abhängigkeit der von dem Zeiger
ausgeführten Bewegung und der Verdrehung des Richtvektors herzustellen. Bei einem
Gerät zur Richtungsbestimmung mit linear geteilter Skala kann man beim Übergang
von einer Empfängerbasis nach einer anderen die vorhandene Skala ohne weiteres verwenden,
wenn man sie um einen der Neigung der Empfängerbasen gegeneinander entsprechendenWinkel
verdreht. Auch kann man die Skala jederzeit so einstellen, daß an ihr die Neigung
des Richtvektors gegenüber einer bestimmten Richtung, z. B. der Mittelschiffslinie,
abgelesen werden kann.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt der obere Teil der Zeichnung die Schaltung der Empfänger,
während der untere Teil die Anzeigevorrichtung darstellt. Die dargestellte Anlage
ist mit vier Empfängern =bis 4 ausgerüstet.
Es kann aber auch eine
beliebig andere Empfängerzahl gewählt werden. Die von den Empfängern i bis 4 kommenden
Ströme werden nach der Interferenzmethode mit Hilfe der Transformatoren 5 bis 8
einander überlagert und unter Zwischenschaltung des Verstärkers 9 dem Telephon io
bzw. dem Anzeigeinstrument ii zugeführt. Zur Einstellung der Phasengleichheit sind
die mit gleich großen Gliedern ausgerüsteten Verzögerungsleitungen i2, 13 und 14
vorgesehen. Die untereinander gleich großen Glieder jeder Kette weichen von den
Gliedern der übrigen Ketten um einen dem Empfängerabstand entsprechenden Betrag
ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verzögerungszeit der Glieder
der Kette 13 das Doppelte, die der Glieder der Kette i2 das Dreifache der Verzögerungszeit
der Glieder der Kette 14. Den Anschlußpunkten 121 bis Z24 der Kette 12 entsprechen
die Anschlußpunkte 13, bis 134 der Kette 13 bzw. die Anschlußpunkte 141 bis 144
der Kette 14. Bei praktischen Ausführungen wird die Kette mit einer wesentlich größeren
Gliederzahl (x) ausgerüstet.
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Mit den Anschlußpunkten 121 bis 12, kann der Schleifkontakt 15, mit
den Anschlußpunkten 13, bis 13x der Schleifkontakt 16, mit den Anschlußpunkten 14,
bis x4." der Schleifkontakt 17 verbunden werden. Die Schleifkontakte 15 bis 17 sind
untereinander derart gekuppelt, daß gleichzeitig nur Kontakte mit dem gleichen Index
berührt werden können. Es ist Phasengleichheit vorhanden, wenn der Schall senkrecht
zur Empfängerbasis einfällt, wenn die Schleifkontakte 15 bis 17 mit den Kontakten
121, 131, 14, in Berührung stehen. Um mit einer möglichst geringen Zahl von Verzögerungsleitungen
auszukommen, sind die Schalter 18, z9, ao und 21 vorgesehen, mit deren Hilfe die
Empfänger i bis 4 in umgekehrter Reihenfolge mit den Ketten i2 bis 14 verbunden
werden können. Bei einer derart ausgebildeten Anlage und der Empfängerzahl n brauchen
nur (ia bis i) Ketten vorhanden zu sein. Die gesamte durch die Ketten erzielbare
Zeitverzögerung kann von Kette zu Kette abnehmen, so daß eine wesentliche Ersparnis
an Kettengliedern und Material erzielt wird, Die Schalter 18 bis 2= sind durch die
Stange 22 miteinander verbunden. Stehen die beweglichen Federn der Schalter mit
den unteren Kontakten in Berührung, so kann die Richtung von Schallwellen bestimmt
werden, deren Quelle in dem mit 23 bezeichneten Quadranten liegt. Stehen die Federn
mit dem oberen Kontakt in Berührung, so kann die Richtung von Schallwellen ermittelt
werden, deren Quelle in dem mit 24 bezeichneten Quadranten liegt.
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Zum Antrieb der Schleifkontakte 15 bis 17 dient die im unteren Teil
der Zeichnung dargestellte Einrichtung. Die Schleifkontakte 15 bis 17, die
im oberen Teil der Zeichnung nur schematisch dargestellt sind, sind an der drehbaren
Welle 25 befestigt. Die feststehenden Kontaktstücke 12, bis 12" 13, bis 13,
und 14, bis 14, sind mit den gleichen Zahlen bezeichnet. Es sind je zwei miteinander
verbundene Kontaktstücke vorgesehen, die symmetrisch zu der Mittellage der Schleifkontakte
15 bis 17 angeordnet sind. Die in dein oberen Teil der Zeichnung dargestellten elektrischen
Verbindungen sind im unteren Teil der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Zum
Antrieb der Welle 25 dient das Sinusgetriebe 26, das im wesentlichen aus der Kurbel
27 und der Schleife 28 besteht. Die Schleife 28 ist mit der senkrecht zu ihr stehenden
Welle 29 verbunden, die in den Lagern 30 und 31 verschiebbar ist. Die Welle
29 ist mit der Zahnstange 32 versehen, in die das an der Welle 25 befestigte Zahnrad
33 eingreift. Die Kurbel 27 ist an der Welle 34 befestigt. Wird diese Welle verdreht,
so bewegt sich auch die Welle25, und zwar ist die Verdrehung der Welle 25 nach dem
Sinusgesetz abhängig von der Verdrehung der Welle 34. Die Welle 34 kann durch das
Handrad 35 angetrieben werden. Mit der Welle 34 ist auch der Richtungszeiger 36
verbunden. Um beim Übergang von dem Quadranten 23 nach dem Quadranten 24 die Schalter
18 bis 21 umzuschalten, ist an der Welle 34 die Kurvenscheibe 37 befestigt, durch
die die Stange 22 bewegt wird.
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Will man die in der Abbildung dargestellte Einrichtung benutzen, um
abwechsehid mit Hilfe verschiedener Empfängerbasen die Richtung von Schallwellen
zu bestimmen, so ist es nur notwendig, in die Empfängerzuleitungen Schalter einzufügen,
mit deren Hilfe die Empfänger der anderen Empfängerbasis eingeschaltet werden können.
Wenn man annimmt, daß die Skala 38 so eingestellt ist, daß die vom Zeiger angezeigten
Winkelgrade angeben, mit welcher Neigung der Schall gegenüber der Mittelschiffslinie
einfällt, und man ferner voraussetzt, daß die andere Empfängerbasis gegenüber der
ersten geneigt ist, so kann an der Skala 38 nach dem Umschalten nicht mehr die Neigung
der Schallrichtung gegenüber der Mittelschiffslinie ohne weiteres abgelesen werden.
Die Angaben der Skala weichen von dem tatsächlichen Winkel um den Neigungswinkel
der Empfängerbasen gegeneinander ab. Da die Skala linear geteilt ist, kann man durch
Drehen der Skala um einen dem Neigungswinkel entsprechenden Betrag leicht erreichen,
daß die Fehlanzeige aufgehoben wird. Zu diesem Zwecke wird die Skala 38 mit Hilfe
der Rollen 39 beweglich gelagert. Mit Hilfe des an ihr befestigten Zahnrades 40,
der Zahnstange 41 und des mit dem Hebel 42 versehenen Zahnrades 43 kann die Skala
verdreht werden. Die beim Übergang von der einen Empfängerbasis nach der anderen
Empfängerbasis notwendige Verdrehung- des Hebels 42 wird zweckmäßig mit
Hilfe
von Anschlägen oder ähnlichen Vorrichtungen festgelegt.
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Es kann zweckmäßig sein, den Schalter zum Umschalten von einer Empfängerbasis
auf die andere derart mit der Skala 38 zu kuppeln, daß die Skala selbsttätig um
den benötigten Winkelbetrag beim Übergang von der einen Empfängerbasis nach der
anderen verdreht wird.
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Anstatt zwischen die Anzeigevorrichtung und den Antrieb der Verstellvorrichtung
für den Kompensator ein Ausgleichsgetriebe (z. B. Sinusgetriebe) einzuschalten,
kann man, um eine gleichmäßig geteilte Skala zu erhalten, auch in der Weise verfahren,
daß man an Stelle von Ketten mit gleich großen Kettengliedern die Kettenglieder
derart abstuft bzw. die Kontakte mit den Kettengliedern derart verbindet, daß jede
Kontaktstufe stets dem gleichen Winkelmaß entspricht. Dann ist ein besonderes Ausgleichsgetriebe
entbehrlich.
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Die in der Abbildung dargestellte Einrichtung kann, wenn sie mit einer
zweiten Empfängergruppe zusammengeschaltet wird, auch zur Richtungsbestimmung nach
der binauralen Methode benutzt werden.