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Elektrodynamischer Schallsender Die Erfindung betrifft eine Luftschalleinrichtung,
und insbesondere solche Luftschalleinrichtungen, bei denen ein verhältnismäßig lauter
Ton abgegeben wird, der gebraucht wird zum Signalgeben auf Schiffen, Feuerschiffen,
Küstenstationen usw. oder als Feueralarmsignaleinrichtung oder für andere Zwecke,
wo ein lauter Ton erforderlich ist.
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Die Erfindung bezweckt die Herstellung einer Schallsignalvorrichtung,
die einen besonders lauten Ton hervorruft.
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hin weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung dieser
Art zu schaffen, die eine größere Reichweite besitzt als die bisherigen und bessere
Leistungen als die bisher verwendeten Einrichtungen aufweist.
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Schalleinrichtungen, welche durch periodische Schwingungen einer Membran
einen Ton hervorrufen, sind oft als Oszillatoren bezeichnet «-orden. Oszillatoren
nach dem elektromagnetischen und nach dem elektrodynamischen Prinzip sind seit einiger
Zeit für Unterwasserschallsignale verwendet worden. Für Signalzwecke unter Verwendung
der Luft als Schalleiter ist das elektromagnetische Prinzip hauptsächlich verwendet
worden. Der elektromagnetische Oszillator ist insbesondere für Unterwasserschallsignale
geeignet. Bei dieser Verwendung kann das schallgebende Element oder die Membran,
weil Wasser nicht komprimiert werden kann, nur eine sehr geringe Amplitude besitzen,
die sogar geringer sein muß, als die Größe des Luftspaltes zwischen dem Elektromagneten
und dem Anker sein darf. Der elektromagnetische Oszillator besitzt infolgedessen
eine sehr geringe Schwingungsamplitude, da der Luftspalt zwischen dem Anker und
dem Magnetpol zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades klein gehalten werden muß.
Infolgedessen wird bei Unterwassersignaleinrichtungen ein guter Wirkungsgrad nicht
verhindert, wenn man die Größe des Luftspaltes klein wählt.
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Bei Verwendung der Luft als Schallträger muß dagegen die Membran eine
große Schwingungsweite besitzen. Daraus ergibt sich, daß der elektromagnetische
Oszillatortyp in seiner Leistung beim Signalisieren in der Luft wegen des Anschlagens
der Anker an die Polflächen stark beschränkt ist. Der Luftspalt zwischen den beiden
Teilen kann nicht vergrößert werden, da er zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades
klein gehalten werden muß.
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Um diese Beschränkung, die dem elektromagnetischen Oszillator anhaftet,
zu vermeiden, wird ein elektrodynamischer Oszillatortyp verwendet, bei dem die Höchstamplitude
der Membran nur durch ihre Elastizität begrenzt ist. Es werden ferner zwei Membranen
benutzt, deren mittlere Teile starr miteinander verbunden sind und die im Gleichklang
schwingen. Die Antriebsvorrichtung wird ebenfalls abgestimmt. Der die Schwingungen
erzeugende Teil, der unmittelbar verbunden
ist und im Gleichklang
mit den Membranen schwingt, ist auf eine im Vergleich zur Schwingungshöhe der Membran
sehr große Tonhöhe abgestimmt; mit anderen Worten, der die Schwingungen erzeugende
Teil ist so unelastisch wie möglich.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt; es zeigen Abb. i einen Längsschnitt durch den Erfindungsgegenstand,
Abb.2 eine andere Ausführungsform, als in Abb. i dargestellt, und Abb. 3 eine weitere
Ausführungsform.
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Die Abb. i zeigt die Schalleinrichtung im einzelnen. Zwei scheibenförmige
Membranen i und 2 sind an ihrem Umfang durch Magnete 3 und 4. verbunden. Diese werden
durch eine mit Gleichstrom gespeiste Spule 5 erregt. Die Magnete 3 und q. sind durch
Bolzen 7 mit Muttern 24 verbunden. Mit einem verstärkten Teil jeder Membran ist
eine konische Scheibe 8 bzw. 9 verbunden, die aus einer Aluminiumlegierung, z. B.
Duraluminium, besteht. Die Scheiben sind auf eine im Vergleich zur Frequenz der
Membranen sehr hohe Frequenz abgestimmt.
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Zwischen den Scheiben ist ein Kupferrohr io angeordnet, das am Umfang
der Scheiben in Nuten greift oder in sonst geeigneter Weise befestigt ist. Die Membranen
i und 2 sind auch in ihrer Mitte durch eine Zugstange i i verbunden, welche durch
die Achse des Kupferrohres, die Mitte der Scheiben 8 und 9, durch die Membranen
i und 2 geführt und an letzterer mittels Muttern 12 und 13 befestigt ist.
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Zwei Bronzeringe i.1 und 15, die an den Magneten befestigt
sind, halten einen Stahlkern i0, der innerhalb des Kupferrohres liegt. Urn den Kern
sind Wechselstromspulen 17 gewickelt. Die Bronzeringe besitzen Schlitze 18, durch
welche Augen geführt sind, die in einen Ansatz des Kupferrohres io geschnitten sind.
Das Rohr kann sich infolgedessen unabhängig von den Magneten und dem Kern bewegen.
Ein Horn i9, das außen an den Membranen befestigt ist, bildet eine Resonatorkammer
20 und eine Schalltrichterkammer 21. Die Resonatorkammer und der Schalltrichter
dienen dazu, die Schwingungsenergie der Membran auf die umgebende Luft zu übertragen.
Die Membranen, die Resonatorkammern und die Schalltrichter sind so abgestimmt, daß
sie die Schallenergie an die umgebende Luft mit dem besten übertragungswirkungsgrade
übertragen; z. B. können das mechanische Schwingungssystem, zu dem die beiden Membranen
gehören, die Verbindungsscheiben und das Kupferrohr als Ganzes abgestimmt sein,
so daß sie eine Eigenfrequent besitzen, die der Tonfrequenz gleich ist. Die Resonatorkammer
mit dem Schalltrichter kann in gleicher Weise auf die Signalfrequenz abgestimmt
sein.
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Der Magnet 3 bildet den Nordpol und der Magnet q. den Südpol. Der
magnetische Fluß, der durch die Spule 5 hervorgerufen wird, fließt von dem Magnet
3 durch den Luftspalt, in dem das Rohr io angeordnet ist, nach dem Kern 16, durch
den zweiten Luftspalt nach dem Magnet q. und dann zurück zu dem Magnet 3.
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Die Spule 17 bildet die Primärwicklung eines Transformators,
dessen Sekundärspule das Rohr io ist. Da das Rohr in einem starken Magnetfeld liegt,
bewirkt der in dem Rohr durch den wechselnden Fluß, der durch den Strom in der Spule
17 erzeugt wird, herrschende Wechselstrom, daß das Rohr sich in axialer Richtung
mit der Frequenz des durch die Windung 17 fließenden Stromes hin und her bewegt.
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Die Bewegung des Rohres wird auf die Membranen durch die konischen
Scheiben e und 9 übertragen. Da diese aus einem unelastischen Werkstoff bestehen,
so werden sie trotz ihres leichten Gewichtes nicht gebogen, sondern ihre Bewegung
wird auf die Membranen unmittelbar übertragen. Das ganze mechanische Schwingungsgebilde
kann deshalb verhältnismäßig leicht sein. Indessen kann die Masse des Kupferrohres
mitsamt den konischen Scheiben so groß oder größer sein als die wirksame Masse der
Membranen, so daß die Membranen eine Bewegung erhalten, die so groß oder größer
ist als die des Kupferrohres. Da ferner die Membranen in ihrer Mitte durch die Stange
i i verbunden sind, müssen sie im Gleichklang und mit derselben Frequenz wie das
Kupferrohr io schwingen. Die durch eine Membran erzeugten Schallwellen besitzen
deshalb eine Phasenverschiebung von ißo° gegenüber den Schallwellen, die von der
anderen erzeugt werden, da die erste eine Verdünnung der Luft hervorruft, während
die zweite eine Verdichtung erzeugt.
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Die Bauart nach der Erfindung stellt ein verhältnismäßig leichtes
Schwingungsgebilde dar, so daß es möglich ist, große Kräfte mit gutem Wirkungsgrad
auszusenden, d. h. Kräfte von mehreren Kilowatt. Der Oszillator ist in der Praxis
auf große Entfernungen gehört worden und hat sich imWettbewerb mit anderen Schallvorrichtungen
in bezug auf Aussenden Von Schallenergie als überlegen erwiesen.
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Wie in Abb. i dargestellt, sind eine Resonatorkammer 2o und ein Schalltrichter
2,1 an jeder Membran angebracht, so daß der Schall nach allen Richtungen hin ausgesandt
wird.
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Zum Signalgeben in einer einzigen Richtung,
wie es
oft erwünscht ist, z. B. zur Abgabe von Nebelsignalen durch Küstensignalstationen,
kann die Einrichtung nach Abb. 3 verwendet werden. In diesem Fall ist eine Resonatorkammer
2z auf der zweiten Membran angebracht. Von dieser Resonatorkammer führt ein Schallrohr
23 zu der Resonatorkammer 20 über der ersten Membran. Der Schall geht darauf durch
den Schalltrichter 21 in die Atmosphäre. Das Schallrohr 23 muß indessen eine Länge
besitzen, die gleich einer halben Wellenlänge des erzeugten Tones ist, damit der
Schall von dieser Membran mit dem von der ersten Membran erzeugten Schall in Phase
ist, und zwar in dem Zeitpunkt, wo er in die Resonatorkammer eintritt. Die Schallwelle,
welche durch die beiden Membranen hervorgerufen wird, wird deshalb stärker sein.
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Wenn es erwünscht ist, kann die Resonatorkamtner und der Schalltrichter
an der einen :Membran weggelassen werden, wie in Abb. 2 dargestellt. In diesem Fall
ist die Membran, an der die Resonatorkammer befestigt ist, stärker belastet und
sendet den größeren Betrag an akustischer Energie aus, während die durch die zweite
Membran hervorgerufene Schallabgabe außerordentlich gering ist.
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Im Rahmen der Erfindung können auch noch andere Abänderungen vorgenommen
werden.