DE548336C - Elektrischer Kompensator fuer eine im Raume verteilte Gruppe von Schwingungsempfaengern oder -sendern - Google Patents

Elektrischer Kompensator fuer eine im Raume verteilte Gruppe von Schwingungsempfaengern oder -sendern

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DE548336C
DE548336C DEE40649D DEE0040649D DE548336C DE 548336 C DE548336 C DE 548336C DE E40649 D DEE40649 D DE E40649D DE E0040649 D DEE0040649 D DE E0040649D DE 548336 C DE548336 C DE 548336C
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/72Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

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Description

  • Elektrischer Kompensator für eine im Raume verteilte Gruppe von Schwingungsempfängern oder -sendern Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kompensator für die Peilung von Schall aussendenden Objekten oder zur Aussendung von gerichteten Schallstrahlen in bestimmte Richtung im Raum, bei welcher die Schwinger einer im Raume verteilten Sender- oder Empfängergruppe sämtlich mit derselben Wechselstromquelle oder mit demselben Indikator (Telephon) verbunden sind und Peilung bzw. Schwenkung des Richtstrahls durch Einstellung einer oder mehrerer zwischen Wechselstromquelle oder Indikator und Schwinger andererseits eingeschalteten elektrischen , Kompensatorketten (Verzögerungsketten) erfolgt.
  • Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Kompensator dieser Art für Gruppen von Schwingern, die auf einer Kugeloberfläche nach irgendeinem regelmäßigen Gesetz, z. B. in Höhen- und Breitenkreisen oder an den Ecken eines regelmäßigen Vielecks, angeordnet sind.
  • Bekanntlich wird der Verzögerungswert des für jeden Schwinger einer solchen Gruppe einzuschaltenden Kettenteiles dargestellt durch die Projektion seiner Entfernung vom Bezugspunkt der Gruppe auf den Peilstrahl. Für die Kugelgruppe ergeben sich daraus folgende Beziehungen.
  • Aus Abb. i, die den Äquatorkreis einer Kugelgruppe darstellt, folgt als Verzögerungswert des Empfängers 2 für den Schallstrahl S1 (Azimutwinkel des Empfängers 2 = a.) für den Verzögerungswert der Kette für Empfänger z v2 = 7 -+- M P v2 = 7 -[- 7 cos a2 , und für r = i (i) v2 = i -f- cos a, und allgemein v,L = I + cos all.
  • Aus Abb.2, in welcher ein Höhenkreis dargestellt ist, folgt beispielsweise für Empfänger i und Schallstrahl S. (Höhenwinkel y) v1 - 7 -+- MP' = 7 -+- 7 cos y1 , und für 7 = i (2) vi = i + cos Y,.
  • Allgemein ergibt sich (s. Abb. 3) für einen Empfänger, z. B. Empfänger 2, und einen beliebig einfallenden Schallstrahl S3 (Azimutwinkel a,2, Höhenwinkel y) v2 = 7 + MP" = 7 -f- MZ cos y , und da MZ=7cosa2 v2 = 7 -f- y cos a2 cos y , und für 7 = i (3) v2 = i -E- cos a2 cos y und allgemein vn = i -+- cos an cos y .
  • Die letzte Gleichung besagt also, daß sich der jeweils vorzuschaltende Verzögerungswert mit dem Kosinus des Höhen- und Azimutwinkels ändert. Unter Azimutwinkel versteht man für jeden Empfänger den Winkel, den die Projektion des Schallstrahls auf die Empfängerebene mit dem den Empfänger mit dem Mittelpunkt der Empfängergruppe in dieser Ebene verbindenden Radius bildet.
  • Aus diesen Gesetzen ergeben sich die Grundsätze für den Aufbau eines Kompensators für einen im Raume angeordneten Empfängerhaufen. Sie seien kurz auseinandergesetzt für einen Kugelhaufen, in welchem die Empfänger auf Breitenkreisen angeordnet sind. Fall a Wir betrachten zunächst (Abb. i) den Gang des Verzögerungswertes für den Empfänger i, wenn der Schallstrahl in der Äquatorialebene oder überhaupt in der Ebene eines Breitenkreises im Umkreis von o bis 36o° tierumwandelt. Einfallswinkel o sei derjenige, bei welchem der Strahl in der Richtung des Kreisdurchmessers über (dem Empfänger i einfällt. Da bei Kreisen stets auf den Berührungspunkt der abgewandten Tangente T, den wir Bezugspunkt v nennen wollen, kompensiert werden muß, ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei Einfallswinkel o der Empfänger i die volle Kette (Verzögerungswert = 2 r oder für Y- i Verzögerungswert 2) vorgeschaltet haben muß. Wird der Strahl im Sinne des Pfeils gedreht, so wandert auch der Bezugspunkt v im gleichen Sinne und dem gleichen Winkel, .der Winkel zwischen Strahl S1 und M wird 9o°, der Verzögerungswert r bzw. i. Wandert der Strahl zu i8o°, so wird der Absolutwert des Kosinus wieder i, sein Vorzeichen negativ, der Verzögerungswert o, und dann wächst er wieder bis 2 bzw. 2 r beim Einfallswinkel (Azimutwinkel) 36o° (o°). Fall b (Höhe) Für den Höhenwinkel ergibt sich der gleiche Gang (Abb.2). Wandert der Strahl aus der Richtung über Empfänger i im Pfeilsinn um den Kreis (Längenkreis) herum, so bewegt sich der Verzögerungswert ebenfalls zwischen 2 bzw. 2 r über i bzw. r (vertikaler Einfall von oben) zu o (Einfall von links) und zurück über i bzw. r (vertikaler Einfall von unten) zu 2 Y (horizontaler Einfall über Empfänger i). Allgemeiner Fall Bei der gleichzeitigen Änderung des Höhen-und Azimutwinkels wirkt sich die dem Kosinusgesetz unterliegende Änderung der beiden Verzögerungswerte additiv oder subtraktiv aus, je nachdem, ob die Schwenkung des Strahls über Höhen- und Azimutwinkel gleichsinnig oder gegenläufig erfolgt.
  • Für andere Breitenkreise gilt dasselbe Gesetz, jedoch sind die Verzögerungswerte jeweils proportional dem kleineren Radius des Kreises kleiner.
  • Die Gesetze sind umkehrbar für Senden und Empfang.
  • Zur Erleichterung der weiteren Auseinandersetzungen muß jetzt noch ein Begriff- entwickelt werden. Greifen wir wieder zurück auf Abb. i und 2 und Formel (i) und (2), so sehen wir, daß für die Azimutpeilung die Argumente der Winkelfunktion für jeden Empfänger je nach seiner Lage auf dem Breitenkreis verschieden sind. Im Gegensatz hierzu ist das Argument des Höhenwinkels für alle Empfänger eines Breitenkreises das gleiche. Umgekehrt ist für alle Empfänger eines Längenkreises das Argument des Azimutwinkels das gleiche, dagegen das Argument des Höhenwinkels verschieden. Betrachten wir nun (Abb. 3) einen Strahl, der in der Empfängerebene über Empfänger i einfällt. Für einen solchen Strahl ist nach den vorstehenden Ausführungen v = i + cos a1 . cos y. Der Winkel y ist hier o°, sein Kosinus ist i und kann bei jedem anderen Winkely nur kleiner werden. Der Wert von v kann also nur sinken; wir wollen diesen Vorgang mit »Schrumpfen« bezeichnen und im folgenden den Mechanismen, die zu dieser Veränderung des Verzögerungswertes dienen, jeweils dieses Beiwort beifügen.
  • Aus dem Vorstehenden folgt jetzt - und darin besteht zunächst der ganz allgemeine Erfindungsgedanke - für den Bau eines Kompensators für die Empfänger eines im Raume verteilten Haufens, daß für die Einstellung des Verzögerungswertes auf der Kette zwei Bewegungsmechanismen vorgesehen sind, welche eine Relativbewegung von Kette und Empfängerkontakt hervorrufen, die eine Änderung des Verzögerungswertes v, gemäß der Formel Vx - yx + yx cos ax cos y. bewirken, worin rx die Entfernung eines beliebigen Empfängers oder Senders x des ebenen Haufens vom Mittelpunkt desselben bedeutet.
  • Praktisch interessiert im wesentlichen die Anordnung der Sender oder Empfänger auf einer Kugelschale, und zwar z. B. in Breitenkreisen. Es sei zunächst angenommen, daß auf jedem Breitenkreis die gleiche Anzahl von Empfängern untergebracht ist. Im allgemeinen wird das allerdings nicht der Fall sein, weil für die Vermeidung von Nebenmaxima bereits auf dem größten Kreis eine bestimmte Entfernung der Empfänger voneinander nicht überschritten werden darf. Naturgemäß wird auf den kleineren Kreisen diese Entfernung aus Gründen der Empfängerersparnis nicht unterschritten, die Anzahl der Empfänger also mit sinkender Größe der Kreise geriner werden.
  • Bevor das' allgemeine Schema eines Kompensators für eine derartige Anordnung entwickelt wird, soll ein Spezialbeispiel erläutert werden, welches den Vorgang des Schrumpfens recht anschaulich macht, und zwar unter Verwendung einer sogenannten Streifenkompensatoranordnung. Der Einfachheit halber ist in Abb. 4 und 5 zunächst nur ein Element eines solchen Kompensators dargestellt und beschrieben, also etwa für den Äquatorkreis (Empfänger i bis 6) der Abb. 3.
  • In Abb.4 sind 3o bis 44 die Leiterstreifen eines sogenannten Kettenkompensators, die durch Isolierstreifen voneinander getrennt und mit den einzelnen Gliedern der Kette 45 verbunden sind. Bei 46 ist der übliche Endwiderstand der Kette bei 47 der Telephontransformator, bei 48 das Telephon dargestellt. Auf einer um die Mitte M des Kompensatorelements drehbaren Scheibe sitzen die mit den Empfängern i bis 6 verbundenen Bürsten i i bis 16, während die zweiten Pole der Empfänger mit der Sammelleitung der Kette verbunden sind.
  • Ist Höhenwinkel y= o, so ist cos y= i und die Kettenlänge (s. Abb. 4) für Empfänger 6 VG = I -i-- COS cG6 # I . Da der Kosinus beim Wachsen des Winkels von o bis 9o° von i bis o fällt, so kann die Kettenlänge bei irgendeinem Winkel y nach der Formel v,1 = cos a,t . cos y -+- z nur kleiner werden. In der Abb. q. sei die Strecke 17-B cos a,; - cos y %' cos a,;. Dann schneidet die Senkrechte auf S in B die Verbindung 16-1l,1 im Punkte z6'. Es ist dann Da M-16= i, wird M-i6'=cosy. Wandert also die Bürste 16 nach dem Punkt M, so bildet die jeweilige Entfernung der Bürste 16 von M den Kosinus des Höhenwinkels. Aus der Formel vl=cosat#cosy+i geht ferner hervor, daß sich cos y unabhängig von der Lage der Empfänger zueinander verändert, d. h. daß sich bei einer Kreisgruppe die Bürsten bei einem bestimmten Winkel y alle um den gleichen Betrag i - cos y nach dem Mittelpunkt bewegen müssen, wenn obige Bedingung erfüllt sein soll. Es müßten also alle Bürsten i i bis 16 auf die Punkte i i' bis 16' kommen. Dieser Vorgang ist es, der als das Schrumpfen bezeichnet wird. Er vollzieht sich nach dem Kosinus des Höhenwinkels.
  • Wird die Bürstenanordnung um M gedreht, so kann a, d. h. der Azimutwinkel, eingestellt, schrumpfen die Bürsten auf M zu, der Höhenwinkel y eingestellt werden.
  • Die Abb. 5 zeigt schematisch einen Mechanismus, mit welchem man die Bürsten im Kreise drehen und auch schrumpfen lassen kann. Die Bürsten i i bis 16 sind mittels Spindeln s so auf einer Kreisscheibe a angeordnet, daß sie bei der Drehung der Spindeln radial nach dem Mittelpunkt der Scheibe wandern. 'Die Spindeln ragen über die Scheibe a hinaus und tragen an den Enden Kegelräder b, die in ein gemeinsames großes Kegelrad c eingreifen. Werden Scheibe a und Rad c gleichzeitig im Kreise bewegt, so drehen sich die Bürsten i i bis 16 gleichfalls im Kreise; wird c gegen a verdreht, dann wandern die Bürsten nach dem Mittelpunkt, und zwar alle um den gleichen Betrag, da alle Kegelräder b und Spindeln s gleich sind. Nach oben Erwähntem entspricht das dem Peilen in der Ebene und in der Höhe.
  • Nachteil dieses Mechanismus ist die beschränkte Beweglichkeit der Bürsten. Es kann nur bis zum Höhenwinkel, der angenähert bei 9o' liegt, gepeilt werden. Da für diese Lage die Peilschärfe im Azimut= o ist, für die Höhe aber ihr Maximum hat, so ist der Beobachter in diesem Bereich, hauptsächlich auf Höhenpeilung angewiesen, die jedoch durch den Anschlag am Spindelende (e, Abb.5) begrenzt ist.
  • Bei einem Kugelkompensator für eine Empfängeranordnung der vorbeschriebenen Art auf einer Kugelschale nach diesem Prinzip müssen so viele derartige Einstellmechanismen vorhanden sein, als mit Empfängern oder Sendern besetzte Breitenkreise vorhanden sind. Den verschiedenen Radien dieser Kreise muß entweder die größere oder geringere Entfernung der Bürsten vom Mittelpunkt auf dem Bürstenträger entsprechen, oder aber der Ausgleich kann in die Kettengröße und Kettenteilung der verschiedenen Elemente des Kompensators gelegt werden.
  • Es ist naturgemäß eine größere Anzahl von Mechanismen denkbar, welche eine Veränderung der Verzögerungswerte gemäß dem vorher entwickelten Gesetz ermöglichen.
  • In Abb. 6 und 7 ist z. B. eine Anordnung dargestellt und erläutert, bei welcher für jeden Empfänger ein besonderer Einstellmechanismus mit jeweils nur einer Bürste b (Abb. 6) vorgesehen ist. Diese ist auf einem Zahnrad a vom Durchmesserd derart befestigt, daß sie auf dem Teilkreisdurchmesser liegt. Dieses Zahnrad a läuft auf dem Zapfen einer Kurbel c und ist außerdem mit einem Zahnrad e mit Innenverzahnung vom Teilkreisdurchmesser D=2d im Eingriff. Das freie Ende der Kurbel c läuft durch die als Buchse auseführte Welle des Zahn-Z> rades e. Wird nun die Kurbel zur gleichen Zeit mit dem Zahnrad e um den gleichen 'Vinkel a gedreht, so beschreibt auch die Bürste b einen Bogen vom Winkel a und verändert nicht ihre Lage in bezug auf das Rad e. Gleitet nun diese Bürste auf einer in Abb.3 dargestellten Kontaktbahn, so läuft die Bürste mit dem Kosinus des Drehwinkels a auf der Kette. Die Bedingung für Azimutpeilung ist erfüllt. Wird aber das Rad e festgehalten und nur die Kurbel um einen Winkel y gedreht, so wandert der Mittelpunkt M. des Zahnrades a nach M', wobei sich a in e um den Winkel 2 y abwälzt (D = 2 d). Die Bürste b wandert nach b'. Verbindet man die Punkte Ml und M'2 und den neuen Eingriffspunkt B und ferner 'M2 und b' und B mit b', so ist der Winkel bei b' ohne weiteres als i R zu erkennen. Die Strecke B-b' ist dann gleich sin Y. Da nun die Punkte B bei verschiedenem y immer auf dem Kreise des Teildurchmessers D liegen, müssen die Punkte b' der Sinusstrecken B-b' auf einer Geraden liegen, die durch iYll läuft, d. h. wird die Kurbel c gedreht und e festgehalten, so wandert die Bürste b radial über IM, nach b". Ferner ist aus der Abb.6 zu ersehen, daß die Strecke b'-Ml = cos -y ist; die Bürste b schrumpft also mit dem Kosinus des Winkels y. Da jede Bürste einen solchen Mechanismus besitzen muß, müssen alle untereinander gekuppelt sein. Zu diesem Zwecke trägt das Zahnrad e außerdem noch Außenverzahnung, welche denselben Teilkreisdurchmesser wie das Zahnrad f hat, das mit der Kurbel c starr verbunden ist. Diese beiden Zahnräder e und f greifen in die zugehörigen Räder der Mechanismen für die anderen Bürsten ein, so daß sich alle stets um den gleichen Drehwinkel bewegen. Da die Bürste b auf der Kette nach der Formel vn = cos a,t # cos Y -'- 1 zwei Kosinusbewegungen ausführen muß, ist es gleichgültig, welche Bewegung des Mechanismus für die Azimutpeilung, welche für die Höhenpeilung herangezogen wird, da beide möglichen Bewegungen auf der Kette tatsächlich Kosinusbewegungen sind. Wird die Bewegung von e und f für Azimutpeilung bestimmt, dann müssen beide Räder gegen die beiden Räder der benachbarten Mechanismen um den Winkel verschoben sein, den die Empfänger der Basis zueinander bilden. Wird die Relativbewegung von f gegen e für Azimutpeilungen bestimmt, so müssen die Räder/ und mit ihnen die Kurbel c um den Empfängerwinkel versetzt sein. Da in Kreisgruppen mit einer geraden Anzahl von Empfängern je zwei Empfänger sich gegenüberliegen, beschreiben sie auf der Kette gegenläufige Bewegungen, da der Winkel für einen Empfänger i 8o - an, während der gegenüberliegende Empfänger den Winkelan mit dem Strahl bildet. Der Kosinus dieser beiden Winkel unterscheidet sich nur im Vorzeichen. Wandert also eine Empfängerbürste nach dem Anfang der Kette, dann wandert die gegenüberliegende nach dem Ende. Läßt man den in Abb. 6 mit b bezeichneten Punkt mit einer Rolle oder einem Gleitstein in den Schlitz einer Kreuzschleife eingreifen, so können an den beiden Enden der Kreuzschleifen zwei gegenüberliegende Empfängerbürsten angebracht werden, die auf zwei gegenläufig parallel an eine Kette geschalteten Kontaktbahnen laufen. Abb. 7 zeigt diese Anordnung. Bei Bewegung der Kurbel c verändert sich ccl, a2 und a3 und a4; b' und b" wandern radial auf 'M'1 und M2 zu und bewegen gleichzeitig die Kreuzschleifen IKl und nach oben. Dabei wandert bl und b3 nach dem Kettenende, b2 und b4 nach dem Kettenanfang. Aus der Abb.7 ist auch zu ersehen, daß die Bedingung vt@cosIC #cosa"+1 erfüllt ist. Es wird durch diese Anordnung nur die halbe Anzahl der Mechanismen wie im vorhergehenden Falle gebraucht. Der Mechanismus besitzt keine Anschläge und gestattet das Peilen in jeder Richtung, in der Ebene sowie in der Höhe unter jedem beliebig großen Winkel (o bis 36o°).
  • Der bisher beschriebene Kompensator genügt zunächst nur für eine Kreisbasis, etwa also für die durch die Empfänger i bis 6 der Abb.3 gebildete Kreisgruppe des Kugelhaufens. Für die ganze Kugelgruppe, deren Empfänger in Breitenkreisen, wie Abb. 3, angeordnet sind, sind so viele Systeme der in Abb.7 dargestellten Art erforderlich, wie Breitenkreise besetzt sind. Man muß sich dann entscheiden, welche Bewegung für die Azimutpeilung genommen wird, weil. wegen der verschiedenen Durchmesser der Breitenkreise entweder die Größe der Kontaktbahn oder die Kettenteilung dem veränderten Durchmesser des Breitenkreises angepaßt werden muß.
  • Für die vollständige Kompensation ist noch erforderlich, daß auch noch die Breitenkreisgruppen gegeneinander kompensiert werden, wie es im folgenden (Formel 5) näher beschrieben ist.
  • Ein anderes Beispiel der Anordnung der Empfänger auf einer Kugelfläche und des Aufbaues eines zugehörigen Kompensators zeigen Abb. 8, 9 und io. Hier sitzen die Empfänger an den Ecken eines Dodekaeders, haben also voneinander gleichen Abstand. Die dafür erforderlichen 20 Empfänger lassen sich in vier Kreisbasen zu je fünf Empfängern teilen (Abb. 8). Die Kreisbasen sind zueinander parallel und liegen mit ihren Mittelpunkten auf einer Achse. Basis I und IV sind von gleicher Größe und haben den Radiusr, Sie sind zueinander um i8o° gedreht und haben vom Mittelpunkt des Dodekaeders den Abstand a1 (Abb.9). Die Basen II und III sind gleichfalls form- und größengleich, haben den Radius r2 und vom Mittelpunkt den Abstand a- Auch diese beiden Basen sind um i8o° gedreht. Wandert ein Strahl in der Richtung dieser Kreisbasen, so ist für jeden Empfänger die erforderliche Verzögerung v,,= I+cosan#rna#cosy Fällt der Strahl unter einem Winkel y ein, so schrumpft jede Basis um den Betrag von cos y. Betrachtet man Abb. 9 Basis I, so erkennt man an der Projektion der Basis auf den Strahl S, daß die Basis geschrumpft ist und sich der Mittelpunkt Ml der Basis I auf S um den Betrag AIM'1 verschoben hat. Diese Strecke ist a1 sin y. Da die Projektion auf S die Verzögerung des projizierten Empfängers darstellt, so müssen sich sämtliche Empfänger der Basis I um den Betrag a1 sin y auf der Kette verschieben. Für einen beliebigen Empfänger ist die Verzögerung 7111 == I -f - cos a" Ynl cos y -+- Gd»L sin Y . In dieser Formel ist a der Winkel., den der Empfänger mit dem Strahl S bzw. seiner Projektion auf die Empfängerebene bildet. Der Winkel wird von der ankommenden Seite des Strahls gerechnet. rm ist der Empfängerabstand vom Mittelpunkt seiner Basis, a", der Basenabstand vom Mittelpunkt des ganzen Systems. Dabei ist zu beachten, daß die gesamte Kettenlänge gleich 2 gesetzt wird.
  • Die Basis IV ist gegen I, Basis III gegen II um i8o° versetzt. Ist (=o, so sind die Bewegungen dieser beiden Basen gegenläufig auf ihrer Kette. Schrumpfen die Basen um cos y, so wandert Basis I mit a1 # sin y auf S, Basis IV 'mit - a1 # sin y, Basis I I mit a. . sin y und II I mit - a2 . sin y. Man sieht also, daß auch diese Verschiebung gegenläufig ist. Es können also Basis I und IV und Basis II und III zu einem System zusammengefaßt werden, die jedes für sich auf der Kette sich verschieben und außerdem noch schrumpfen können. Da es schwierig ist, ein ganzes Systemgetriebe zu bewegen, können auch die Kontaktbahnen der Kette gegen die Systeme verschoben werden.
  • Abb. i o zeigt schematisch den für eine Kugelbasis erforderlichen Kompensator. Fünf Mechanismen nach Abb.7 sind miteinander gekuppelt und tragen an einem Ende die Bürsten für die Empfänger der Basis I und auf dem anderen Ende für die Basis IV, die ja beide denselben Radius und denselben Abstand vom MittelpunktM haben. Die Bürsten schleifen auf zwei Kontaktbahnen, die miteinander fest verbunden und so gelagert sind, daß sie durch das Rad R, durch einen Schlitz I( um den Betrag z . a1 hin und her bewegt werden können. Das Rad R, greift in das Zahnrad e des Mechanismus 3 und bewegt sich nur, wenn in die Höhe gepeilt wird. Dieses System ist mit einem genau gleichen System über die Räder Rs usw. gekuppelt, welches die Bürsten der Basen II und III trägt. Das zweite System unterscheidet sich vom ersten dadurch, daß die Bürsten auf der Kontaktbahn den Weg maximal = 2.r. beschreiben (bei System i = 2.r1)-Außerdem können die Kontaktbahnen nur um 2.a. durch R2 bewegt werden. Wird das Handrad für Azimut gedreht, so drehen sich die Räder f der Mechanismen i bis i o. Die Bürsten stellen sich nach dem Azimutwinkel ein. Wird das Höhenrad bewegt, so drehen sich e und f der Mechanismen i bis io. Die Bürsten schrumpfen nach der Kontaktbahnmitte zu, und die Kontaktbahnen verschieben sich außerdem unter den Bürsten um sin y # a1 bzw. sin y # a2.
  • In der Abb, io ist der Antrieb für den Kugelkompensator durch zwei getrennte Handräder vorgesehen. Da nun das -Handrad u die beiden Räder e und f, das, Handrad v aber nur das Rad f drehen darf, so müssen die Räder e und f von einem Handrad entkuppelt werden, wenn sie vom anderen angetrieben werden. Schaltet man zwischen die Handräder und die angetriebenen Räder e und f ein Differentialgetriebe ein (Abb. i i), so wird diese Bedingung erfüllt. Zu beachten ist bei diesem Getriebe aber, daß das nicht angetriebene Handrad festgehalten wird. Im anderen Falle wird statt der Rädere und f das nicht ,getriebene Handrad bewegt, ein Vorgang, welcher für das Differentialgetriebe charakteristisch ist. Eine andere Möglichkeit, die beiden Rädere und f wechselweise anzutreiben, zeigt das Getriebe in Abb. 12. Bemerkenswert ist daran, daß nur ein Handrad vorhanden ist, welches mit Rad i starr verbunden ist und durch eine Reibungskupplung mit dem Rad e gekuppelt werden kann.
  • Eine dritte Möglichkeit des Antriebs zeigt die Abb. 13- Zwei Kegelräder von demselben Durchmesser sind so im Eingriff, daß ihre Achsen einen Winkel von 9o° bilden. Ein Kegelrad ist mit dem Rad f starr verbunden. Das andere Kegelrad trägt an seinem Wellenende a ein Handrad b. Diese Welle a läuft in einer Buchse c, die mit der Abtriebswelle e drehbar gelagert ist. Abtriebswelle f und e liegen in gleicher Achsrichtung (konaxial). Wird nun das Handrad b um a gedreht, so treibt das Kegelrad ä die Abtriebswelle f über das Kegelrad h an. Das entspricht der Azimutpeilung. Wird das Handrad b mit der Welle a um die Abtriebswelle e geschwenkt, so nimmt das Kegelrad g das Rad h mit der Welle/ mit. Es dreht sich also Abtriebswelle f und e, die Bedingung für Höhenpeilung.
  • Für die Bedienung eines Kugelkomp,ensators der beschriebenen Art dienen folgende Erwägungen: Ein Schallstrahl S fällt unter den Winkeln a und y auf die Kugelbasis ein. Die Richtung dieses Schallstrahles soll durch den mit dieser Kugelbasis verbundenen Kompensator angepeilt werden. Der Kopfhörer des Beobachters ist am Anfang der Kette angeschlossen. Da die Empfänger der Basis zueinander räumlich verschoben sind, so ist auch die Phase der in den Empfängern erregten Energie zueinander verschoben und bei einem bestimmten Verhältnis des Basendurchmessers zur Wellenlänge des Schallstrahles so verschoben, daß sich die Energien aller Empfänger angenähert aufheben. Wird die Phase der einzelnen Empfänger durch Verzögerungsketten so verschoben, daß alle Energien am Ende der Ketten phasengleich einlaufen, so addieren sich die Energien an den Kettenenden. Liegt die Frequenz des Schalles im Bereich der Hörbarkeit, dann macht sich diese Addition der Energien durch maximale Lautstärke im Kopfhörer bemerkbar. Der Beobachter hat also die Aufgabe, durch Veränderung der Bürstenstellungen auf der Kette die maximale Lautstärke einzustellen. Dies geschieht durch zwei Handräder (Abt. io, ta, v). Zuerst -wird das Handrad v bewegt, welches zur Bestimmung des Azimutwinkels a dient. Wie bereits erwähnt, bewegt das Handrad v die Räder/ der Mechanismen i bis i o. Die Bürsten b" beschreiben dann auf der Kette den Weg von i -f- cos an bis i - cos C6" (Abt. 8 und 9). Ist y= o, so ist die für jeden Empfänger erforderliche Kettenlänge also V,= i + COS GG, # Y,n .
  • Da bei der Drehung von Handrad v diese Bedingung erfüllt ist, wird der Beobachter ein kleines Maximum an einer Stelle hören. An dieser Stelle bleibt nun das Handrad v stehen, und der Beobachter muß zur Bestimmung von y das Handrad tt drehen. Das Handrad u dreht die Räder e und f der Mechanismen i bis io, und alle Bürsten schrumpfen nach der Kettenmitte mit Yny#cosy#cOSa2.
  • Die Kontaktbahn der Kette verschiebt sich nach der Konstruktion um am # sin y unter den Bürsten, so daß die Bürsten der Basis I und II nach dem Anfang der Kette wandern, wenn die andern nach dem Ende wandern. Bei einer bestimmten Stellung hört der Beobachter das größtmögliche Maximum. Diese Stellung der Bürsten ist für die beulen Winkel a und y maßgebend. Da die Bürstenstellungen Funktionen der Drehwinkel der Räder e und f sind, können die zu den Bürstenstellungen gehörigen Winkel a und y abgelesen werden, und zwar zeigen die Rädere und f durch ihre Verdrehung zu einer bestimmten, vorher festgelegten Richtung den Höhenwinkel y, die Verdrehung des Rades e zu f den Azimutwinkel an. Diese beiden Winkel können .auch an den Umdrehungen der beiden Handräder u und v gemessen werden.
  • Was im vorstehenden für geordnete Haufen von Empfängern oder Sendern auseinan= dergesetzt ist, gilt naturgemäß auch für Kompensatoren für ungeordnete Haufen. Jedoch ist alsdann eine gesetzmäßige Verbindung von Bewegungsmechanismen für verschiedene Oszillatoren nicht ohne weiteres möglich. Ein Mittel dazu liegt allerdings darin, die durch die Verschiedenheiten der Abstände der Oszillatoren vom Systemschwerpunkt bedingten Verschiedenheiten der Bewegung dadurch auszugleichen, daß man für jeden Oszillator eine besondere Kette anordnet und diese Verschiedenheit in die Verzögerungswerte und die Teilung der Ketten legt..
  • Die Art der Stromübertragung für Senden oder Empfang zwischen Oszillatorleitung und Kette ist für die Erfindung ohne Belang. In den Beispielen sind Gleitkontakte angegeben. An deren Stelle kann naturgemäß auch eine induktive oder kapazitive Stromverbindung treten.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Kompensator für eine im Raum verteilte Gruppe von Schwingungsempfängern oder Schwingungssendern für gerichteten Empfang oder gerichtetes Senden von Schwingungsenergie nach der Maximalmethode, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Schwinger je ein Bewegungsmechanismus für die Azimutbestimmung und für die Höhenbestimmung vorgesehen ist, welche zusammen die richtige Einstellung des Kettenkontakts für die jeweils für den Schwinger erforderliche Verzögerung herbeiführen. a. Kompensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bewegungsmechanismen auf den Kontakt oder die Kontaktbahn wirken, während entsprechend die Kontaktbahn oder der Kontakt fest angeordnet sind. 3. Kompensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Bewegungsmechanismus auf den Kontakt, der andere auf die Kontaktbahn wirkt, wobei Kontakt und Kontaktbahn relativ zueinander beweglich sind. .. Kompensator nach Anspruch i für gruppenweise geordnete Anordnung von Schwingern, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmechanismen für gleichartige Gruppen diesen ganz oder teilweise gemeinsam sind: 5. Kompensator nach Anspruch i für im Raume angeordnete Schwinger, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmechanismen für die Relativbewegung von Kontakt und Kette nach dem Gesetz V,t = I -i- cos ah: rin cos y + (Z", sin y arbeiten, worin att den Azimutwinkel, r "t den Schwingerabstand vom Systemschwerpunkt, a "L den Basenabstand vom Systemschwerpunkt und Y den Höhenwinkel des Schallstrahls für den jeweilig betrachteten Schwinger bedeutet. 6. Kompensator nach Anspruch i für auf einer Kugeloberfläche in Breitenkreisen angeordnete Schwinger, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmechanismen für die Schwinger jedes Breitenkreises dem Kontaktmechanismus eine Bewegung nach dem Gesetz v,, = i + cos a' . cos y erteilen, worin cc" den Azimutwinkel, y den Höhenwinkel des Schallstrahls für den jeweils betrachteten Schwinger bedeutet und der Radius der Kugel gleich i gesetzt ist. 7. Kompensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmechanismen gleichartiger Gruppen (Breitenkreise) miteinander gekuppelt und teilweise gemeinsam .sind. B. Kompensator nach Anspruch i mit einer aus Streifen zusammengesetzten Kontaktbahn für die Kette, auf der sich die Kontaktbürsten der einzelnen Schwinger bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Azimutwinkel eine Drehbewegung um den Mittelpunkt der Streifenfläche, der Höheneinstellung eine Bewegung längs eines Radius entspricht. 9. Streifenkompensator nach Anspruch i und 8 für eine Kugelgruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmechanismen für die paarweise vorhandenen, mit Schwingern besetzten Breitenkreise derart aufgebaut und angeordnet sind, daß mit dem Antrieb für die Azimuteinstellung die Bürsten sich dem veränderten Azimutwinkel entsprechend verschieben, während bei Drehung des Antriebs für die Höheneinstellung die Bürsten nach der Kontaktbahnmitte schrumpfen und die Kontaktbahnen sich unter den Bürsten um die Beträge a,L # sin y verschieben. io. Anordnung für einen Kompensator nach Anspruch g mit getrennten Antrieben (Handrädern) für Höhen- und Azimutpeilung, dadurch gekennzeichnet, daß die Mechanismen für Höhen- und Azimutpeilung mit den Antrieben für diese Peilung über Kupplungen verbunden sind, welche gestatten, dieselben nach Belieben wechselweise einzukuppeln. i i. Anordnung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebräder der Bewegungsmechanismen für die Bürsten bzw. die Kontaktbahnen mit den zur Einstellung von Azimut und Höhe dienenden Handrädern über ein Differentialgetriebe verbunden sind. 1a. Kompensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten für je zwei auf einer Kreisbasis der Kugel einander gegenüberliegenden Schwinger auf zwei gegenläufig an dieselbe Kette angeschlossenen Streifenkontaktbahnen laufen und von demselben Mechanismus angetrieben werden.
DEE40649D 1931-02-11 1931-02-11 Elektrischer Kompensator fuer eine im Raume verteilte Gruppe von Schwingungsempfaengern oder -sendern Expired DE548336C (de)

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DEE40649D DE548336C (de) 1931-02-11 1931-02-11 Elektrischer Kompensator fuer eine im Raume verteilte Gruppe von Schwingungsempfaengern oder -sendern

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1267145B (de) * 1966-02-26 1968-04-25 Electroacustic Gmbh Verfahren und Anordnung zum gerichteten Senden und/oder Empfangen von Wellenenergie
DE2131786A1 (de) * 1971-06-26 1977-06-30 Licentia Gmbh Anordnung zum peilen einer akustischen quelle
DE3233326A1 (de) * 1982-09-08 1984-03-08 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Einrichtung zur entdeckung von eine bedrohung darstellenden objekten

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DE3233326A1 (de) * 1982-09-08 1984-03-08 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Einrichtung zur entdeckung von eine bedrohung darstellenden objekten

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