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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.
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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.
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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.
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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.
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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,.
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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 .
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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.
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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.
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Für andere Breitenkreise gilt dasselbe Gesetz, jedoch sind die Verzögerungswerte
jeweils proportional dem kleineren Radius des Kreises kleiner.
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Die Gesetze sind umkehrbar für Senden und Empfang.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es ist naturgemäß eine größere Anzahl von Mechanismen denkbar, welche
eine Veränderung der Verzögerungswerte gemäß dem vorher entwickelten Gesetz ermöglichen.
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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°).
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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.
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Für die vollständige Kompensation ist noch erforderlich, daß auch
noch die Breitenkreisgruppen gegeneinander kompensiert werden, wie es im folgenden
(Formel 5) näher beschrieben ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 .
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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.
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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.
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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..
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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.