DE56223C - Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung akustischer Signale - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 74: Signalwesen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 20. März 1890 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung , mit welcher man die Richtung und Lage eines Schall erzeugenden oder zurückwerfenden Gegenstandes feststellen kann; derselbe ist besonders für die Schifffahrt geeignet, um bei Nacht und bei nebligem Wetter, wo die Luft undurchsichtig geworden ist, durch akustische Signale die Gegenwart anderer Schiffe bezw. deren Lage in Bezug auf das die Vorrichtung tragende Schiff erkennen zu können.

Es ist bekannt, wie gefährlich bei dickem Nebel die Schifffahrt wird, und bisher bediente man sich gewöhnlich des Nebelhornes, der Dampfpfeifen, Glocken etc., um akustische Signale auszuwechseln, was aber insofern unzureichend ist, als die Lage des Schiffes bezw. des Küstenpunktes, an welchem das Signal abgegeben wird, nie genau bestimmt werden kann.

Vorliegende Erfindung giebt nun das Mittel, im Augenblick genau die Richtung zu bestimmen, aus welcher der Schall herkommt.

Die Hauptbestandteile der Vorrichtung sind zwei Schallempfänger, die durch eine Scheidewand von einander getrennt sind und von denen der aufgenommene Schall durch besondere getrennte Leitungen in das Ohr des Beobachtenden geleitet wird. Die Seitenflächen der Scheidewand sind concav ausgetieft und ruhen mit den Schallempfängern auf einer lothrechten Achse, um welche die Vorrichtung leicht gedreht werden kann. Die Scheidewand, welche waagrecht genügend verlängert ist, um den Schallwellen etwas Flächen zu bieten, dient als Rückwerfer und gleichzeitig als Schutz für die Empfänger, die sich zu beiden Seiten befinden, so dafs schief auffallende Schallwellen in nur.einen Empfänger gelangen können, und zwar in den auf der zugekehrten Seite, während der jenseitig befindliche Empfänger hinter der Scheidewand geschützt liegt und sich sozusagen im akustischen Schatten befindet.

Damit der Beobachter leicht bestimmen kann, welcher Empfänger im Bereich des Signals und welcher im Schatten liegt, gehen von den Empfängern getrennte Hörrohre aus, die nach den Ohren des Beobachters führen. Derselbe kann daher sofort feststellen, welche Seite der Scheidewand Schall empfängt, also auf welcher Seite der Vorrichtung die Quelle des Schalles gelegen ist.

Dreht er nun die Vorrichtung um ihre Achse, bis der Empfänger der anderen Seite antwortet, so weifs er, dafs das Signal von einer Stelle ausgeht, die in dem Winkel liegt, welchen die Vorrichtung durch ihre Drehung beschrieben hat. Nun bringt man die Vorrichtung in schnelle Schwingungen, hin und her innerhalb dieses Winkels, den man nach und nach verkleinert, wobei man abwechselnd den linken und den rechten Empfänger das Signal wiedergeben hört; so kommt man schnell zu einer Ruhestellung, in welcher beide Empfänger das Signal gleich laut angeben; alsdann weifs der Beobachter, dafs die Stelle, von der das Signal ausgeht, direct in der Verlängerung der horizontalen Achse der Scheidewand der Vorrichtung liegt, und der Seemann kann nun die Stelle je nach Notwendigkeit umfahren oder anlaufen. Die Erfindung umfafst aufser diesen allgemeinen Punkten noch einige Ausfuhrungseinzelheiten, um' die Vorrichtung

(2. Auflage, ausgegeben am 28. Februar igojj.)

wirksamer zu machen, wie nachstehend genauer beschrieben werden soll.
. Auf beiliegender Zeichnung ist:

Fig. ι eine Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 eine perspectivische Ansicht der Scheidewand mit Empfänger bezw. des Rückwerfers, Fig. 3 eine Endansicht, theilweise im Schnitt, Fig. 4 eine Einzelansicht im Schnitt.

Der vorstehend als »Scheidewand« bezeichnete Theil der Vorrichtung ist in der Zeichnung mit A bezeichnet, und B B sind die Empfänger. Das Ganze ist auf einer lothrechten Welle C angeordnet, um welche die Vorrichtung gedreht werden kann.

Die Scheidewand A ist zweckmäfsig ein Flachkörper, der hochkantig auf der Welle eine waagrechte Stellung einnimmt; die beiden Seitenflächen werden am besten ausgehöhlt, was besonders für Vorrichtungen von Werth ist, die auf Schiffen gebraucht werden sollen, wo sie dem Rollen des Fahrzeuges ausgesetzt sind.

Die Scheidewand kann massiv oder hohl, aus Blech α und mit einem leichten Kern α¹ ausgefüllt sein.

Die Vereinigung mit der Achse C wird am besten in der Mitte der Unterkante der Scheidewand vorgenommen, so dafs dieselbe dem Wind links und rechts von der Achse gleich grofse Flächen bietet und daher, im Gleichgewicht stehend, dem Drehen um die Achse keine Schwierigkeiten bietet.

Auf jeder Seite der Scheidewand schmiegt sich an die ausgehöhlten Flächen je ein Schallempfänger B an, und zwar an oder nahe der Hinterkante. Die Schallöffnung der Empfänger hat die Form einer flachgedrückten Trompetenöffnung, welche gleichzeitig hohl gebogen ist, um sich der Höhlung der hohlen Seitenflächen der Scheidewand anzupassen.

Diese Form ist jeder anderen vorzuziehen, weil die Oeffnung des Empfängers somit dicht an der Fläche liegt; auch ist die Mündung etwas geneigt gestellt, damit sie von Schallwellen, die auf die gegenüberliegende Hohlfläche auftreffen, vollkommen isolirt ist. Andere Empfängerformen können ebenfalls angewendet werden, aber mit minder gutem Erfolge, weshalb ich die flachgedrückten Trompeten vorziehe.

Die Vorderkante der Scheidewand mache ich einfach stumpf, damit hier die Schallwellen, wenn sie schräg gegen die Vorrichtung kommen, mehr abgeschnitten werden, und die eine hohle Seitenfläche, die augenblicklich in akustischem Schatten liegt, vom Schall nicht berührt wird, während die andere, ihr gegenüberliegende, die schräg auffallenden Schallwellen in den betreffenden Empfänger leitet.

Eine zugeschärfte Vorderkante der Scheidewand würde dieses Ergebnifs mehr oder weniger beeinträchtigen. Jeder Empfänger B ist mit einem besonderen Leiter versehen, der den Schall nach dem Ohr des Beobachters führt. Diese Leiter c können zum Theil von der hohlen Achse C eingeschlossen werden, wie es die Zeichnung veranschaulicht; ich lasse sie alsdann in je einen Schallsammler C¹ einmünden, die ich, wie in Fig. 4, über einander anordne und um die Welle C herumlege. Letztere erhält zwei über einander liegende Oeffnungen, an die sich die Leiter oder Röhren c anschliefsen.

Die Schallsammler erhalten Schlauchstücke c⁴, auf die Schläuche oder biegsame Schallleiter c² aufgesteckt werden, deren freies Ende ein Mundstück c¹ für das Ohr des Beobachters erhält. Die Schallsammler verstärken den übertragenen Schall, so dafs man ihn deutlich vernehmen kann, während die Vorrichtung mit der Welle sich frei drehen kann, um das Einstellen der Scheidewand zu ermöglichen.

Die beiden Mundstücke c¹ können durch eine Flachfeder c⁵ vereinigt werden, was dem Beobachter gestattet, sie durch den Federdruck fest gegen seine Ohren zu halten; somit bleiben ihm die Hände zur Handhabung der Vorrichtung frei.

Das untere Ende der Welle C ruht in einem Spurlager c^ß, von einem Halter getragen, und geht lothrecht durch das Halslager c⁷ hindurch. Die Drehung wird in beliebigem Sinne durch das auf die Welle aufgesetzte Handrad C² bewirkt.

Es ist vortheilhaft, wenn der Beobachter isolirt und vor der directen Einwirkung der Signale möglichst geschützt wird, denn seine Aufmerksamkeit mufs nothwendigerweise auf den durch die Empfänger B übertragenen Schall concentrirt sein; ebenso ist es vorzuziehen , wenn der Beobachter vor Wind und Wetter geschützt ist, damit er unbeeinflufst sein Gehör brauchen kann.

Zu dieser Absonderung und zum Schutz des Beobachters richte ich die Vorrichtung so ein, dafs die Theile, welche der Beobachter direct handhabt, unter Dach, unter Deck oder in ein Deckhaus kommen, und dafs nur der obere Theil der Achse C durch das Deck bezw. das Dach D des Deckhauses hindurchgeht, an welchem das obere Halslager c⁷ befestigt ist und draufsen sich nur die Scheidewand mit den beiden Empfängern B befinden. Diese sind somit allein der unmittelbaren Wirkung der die Atmosphäre durchdringenden Schallwellen ausgesetzt, während der Beobachter sich unter Deck in einem gedeckten Raum befindet, wo er mit Hülfe des Handrades die Vorrichtung leicht in jede beliebige Stellung drehen und gleichzeitig den Signalen lauschen kann, die durch die Leitröhren der Empfänger ihm etwa zugetragen werden.

Die Schallsammler C¹ sind feststehend, und zwar fest am Dach D angebracht; die Welle geht durch dieselben hindurch und kann sich ungehindert drehen; dabei bleibt jedes Schallrohr c in offener Verbindung mit seinem Schallsammler.

Die Vorrichtung wird in folgender Weise benutzt:

Der Beobachter bringt die Mundstücke c¹ an seine Ohren, indem er die sie tragende Flachfeder etwas aus einander zwängt, ergreift dann das Handrad und dreht nun die Welle, bis er in einem der Hörrohre das Signal deutlich hört. Er weifs dann, dafs die entsprechende Seitenfläche der Scheidewand dem Orte zugewendet ist, von dem das Signal ausgeht.

Indem er nun weiter dreht, wird der Ton in dem Hörrohr plötzlich verschwinden und im anderen ansprechen; alsdann ist die gegenüberliegende Fläche der Scheidewand dem Ausgangsort des Signals zugedreht. Er weifs nun, dafs die Signalstelle zwischen den Schenkeln eines Winkels liegt, der von der horizontalen Längenachse der Scheidewand in diesen beiden Stellungen der Vorrichtung gebildet wird.

Um die Lage genauer zu bestimmen, wird die Vorrichtung von dem Beobachter in diesem Winkel schnell hin- und hergedreht, wobei er die Schwingungen nach und nach verkleinert, bis er die Vorrichtung in einer Stellung hat, in welcher die beiden Empfänger B ganz gleich stark ansprechen und das Signal wiedergeben. Die Signalquelle liegt nun genau in der Verlängerung der horizontalen Längsachse der Scheidewand.

Die Erfahrung hat gelehrt, dafs mittelst einer nach diesen Grundzügen gebauten Vorrichtung es möglich ist, mit grol'ser Genauigkeit die Richtung zu bestimmen, aus welcher akustische Signale herkommen.

Die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Vorrichtung wird durch das Verfahren, die Vorrichtung schnell hin- und herzuschwingen, wesentlich erhöht, denn indem der Beobachter die Empfänger abwechselnd in und aufser Bereich der Schallwellen wirft und damit schnelle Uebergänge von Ansprechen und Schweigen erhält, findet er sehr bald die neutrale Stellung der Scheidewand, in welcher beide Empfänger das Signal gleichzeitig und gleich stark angeben.

Claims (1)

1. Patent-An Spruch:

   Eine Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung akustischer Signale, gekennzeichnet durch eine auf einer senkrecht drehbaren Welle (C) angeordnete Scheidewand (A) mit zwei gekrümmten Seitenflächen, an welchen akustische Empfänger (B) mit ihren entsprechend gekrümmten Trichtern anliegen und die Schallwellen durch Leitrohre (c) zu Schallsammlern (C¹) und von diesen zu Hörrohren (<?) führen, welche die von den Schallwellen hervorgerufenen Töne gleich stark zu Gehör bringen, wenn die bewegliche Scheidewand in die Richtung der Schallwellen gedreht ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.