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Kompensator mit elektrischen Verzögerungsketten Für die Aufnahme und
Richtungsbestintinung von Wellenenergie, insbesondere voll Schallwellen, werden
vielfach Gruppenanordnungen von Empfängern benutzt, die über einen elektrischen
Kompensator mit einer Anzeigevorrichtung, z. B. einem Telephon, verbunden sind.
Der elektrische Kompensator hat die Aufgabe, in den Weg zwischen Empfänger und Anzeigegerät
beliebig einstellbare Verzögerungsleitungen derart einzuschalten. claß die von den
einzelnen Empfängern aufgenommenen Schwingungen gleichzeitig und in Phase am Anzeigegerät
ankommen. Durch Interferenzwirkung tritt dann ein Maxitraum der Wirkung auf, und
man kann aus der betreffenden Stellung des elektrischen Konipensators bzw. aus der
eingeschalteten Länge der Verzögerungsleitungen die Richtung der einfallenden Wellenenergie
bestimmen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine besonders einfache und zweckmäßige
Konstruktion eines solchen elektrischen Kontpensators. Die Erfindung besteht darin,
daß die in gleichmäßige Stufen unterteilten Verzögerungsketten mit kreisförmig angeordneten
Kontakten verbunden sind, deren Länge, auf der Schleifbahn gemessen, gesetzmäßig
z. B. einem Sinusgesetz folgend, mit dem Drehwinkel zu- bzw. abnimmt. Bisher hat
man bei derartigen Kompensatoren die einzelnen Kettenstufen zu Kontakten von gleicher
Länge geführt. Dies hatte zur Folge, daß gleichen Drehwinkeln des Konipensators
gleiche Verzögerungszeiten entsprachen. Da aber der Zeitunterschied in der Erregung
zweier Empfänger sich gesetzmäßig, z. B. nach einem Sinusgesetz, mit der Schallrichtung
ändert, entsprechen infolgedessen gleichen Drehwinkeln des Kompensators nicht gleiche
Änderungen der Schallrichtung. Die Skala des Kompensators wies hierdurch einen sinusförmigen
Verlauf auf. t m diesem >_belstand abzuhelfen, hat man bereits vorgeschlagen, zwischen
Kompensator und Anzeigevorrichtung ein Sinusgetriebe einzuschalten, so daß sich
dann eine proportional geteilte Skala ergab.
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Durch die vorliegende Erfindung wird die Aufgabe in wesentlich einfacher
Weise gelöst. Die Benutzung von kreisförmig angeordneten Kontakten verschiedener
Länge, die, gesetzmäßig z. B. einem Sinusgesetz folgend, mit dein Drehwinkel zu-
bzw. abnimmt, ermöglicht es, eine proportional geteilte Skala ohne Zwischenschaltung
eines Sinusgetriebes zu erhalten.
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Weiter ergibt sich die Möglichkeit, für jede beliebige Anordnung von
Empfängern im Raum in einfacher Weise einen solchen Kornpensator zu bauen. Die Erfindung
ist beispielsweise in den Abb. i und 2 an zwei Ausführungsformen näher erläutert.
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In Abb. i stellen i und 2 zwei Empfänger dar, die in einem bestimmten
Abstande voneinander im Schallfeld angeordnet sind.
Beide Empfänger
liegen an den Enden einer elektrischen Verzögerungskette (Drosselkette) 3, die aus
in Reihe geschalteten Selbstinduktionen q. und parallel dazu liegende Kapazitäten
5 aufgebaut ist. Die Verzögerungslette 3 ist in Abschnitten von gleichen Verzögerungswerten
unterteilt. Die einzelnen Abschnitte der Verzögerungsketten sind mit Kontakten 6
verbunden, auf denen eine Schleiffeder 7, die sich an einem Drehhebel 8 befindet,
entlang bewegt werden kann, so daß beliebig viel Verzögerungsglieder in den Kreis
der Empfänger eingeschaltet werden können. Dadurch erfahren die von den Empfängern
aufgenommenen Schwingungen gewisse, beliebig einstellbare Verzögerungen, bevor sie
in dem Telephon g zur Interferenz kommen. Die Kontakte 6 sind in einem Kreisbogen
angeordnet, und ihre Länge wächst, von der Mitte aus gerechnet, bei der beschriebenen
und gezeigten Ausführungsform nach den Enden zu nach einem Sinusgesetz mit dein
Drehwinkel des Hebels 8 an. Der Hebel 8 ist mit einem Zeiger io verbunden, welcher
über einer Skala i i spielt, die proportional, d. h. in gleichen Abständen, geteilt
ist und die Schallrichtung unmittelbar abzulesen gestattet. Im vorliegenden Fall
gibt der Pfeil 12 beispielsweise die Richtung der an den Empfängern eintreffenden
Schallwellen mit i5o° gegenüber der Verbindungslinie der Empfänger i und 2 an. Der
Empfänger 2 wird bei dieser Einfallrichtung um einen gewissen Zeitbetrag früher
erregt als der Empfänger i. Wenn man diesen Zeitunterschied ausgleichen und die
von den Empfängern aufgenommenen Schwingungen gleichphasig auf (las Telephon 9 zur
Einwirkung bringen will, so muß man die Schwingungen des Empfängers 2 um einen entsprechenden
Zeitbetrag verzögern gegenüber den von dem Empfänger i aufgenommenen Schwingungen,
und dies geschieht durch entsprechende Einschaltung von Verzögerungsgliedern der
Kette 3. Im vorliegenden Fall sind z. B. neun Verzögerungsglieder in den Kreis des
Empfängers 2 eingeschaltet, während im Kreis des Empfängers i nur ein Glied eingeschaltet
ist. Dadurch wird der Zeitunterschied ausgeglichen, und es tritt ein Maximum der
Wirkung im Telephon auf. Die Stellung des Zeigers io zeigt in diesem Fall, an der
Skala unmittelbar die Schallrichtung von i5o° an, und zwar zeigt der Zeiger direkt
in die wirkliche Schallriclitung, wenn die Skala entsprechend der Bezugsrichtung
orientiert ist.
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Anstatt die Kontaktbahnen nur auf einem Halbkreis zu verteilen, kann
man auch zwei sich zu einem vollen Kreise ergänzende Halbkreise vorsehen, von denen
zwei gleich lange Kontaktstücke paarweise an denselben Kettenstufen liegen, so daß
sich für die Schallrichtungen 18o° bis 36o° die einschaltbaren Verzögerungszeiten
wiederholen. Anstatt die Empfänger an die Enden einer und derselben Kette zu legen,
kann man natürlich auch für jeden Empfänger besondere Verzögerungsketten mit besonderen
dazugehörigen Kontaktbahnen vorsehen, die konzentrisch zueinander liegen und- bei
denen die Abnehmergleitkontakte an demselben Drehhebel befestigt sind.
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Entsprechend der Anordnung für zwei Empfänger, wie in Abb. i dargestellt,
können ferner beliebig viele in gerader Linie angeordnete Empfänger vorgesehen werden,
von denen je zwei zu den Enden einer besonderen Verzögerungskette geführt werden
und jede Kette besondere Kontaktbahnen gemäß der Erfindung besitzt. Die Kontaktbahnen
würden konzentrisch zueinander liegen, und die Gleitkontakte zur Abnahme der Schwingungen
von den Ketten würden an demselben Drehhebel befestigt werden.
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Bei mehreren in gerader Linie angeordneten Empfängern kann aber auch
für jeden Empfänger eine Kontaktbahn mit besonderer Kette vorgesehen und die auf
den Kontaktbahnen schleifenden Gleitkontakte an einem und demselben Drehhebel befestigt
sein.
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Abb. 2 zeigt einen Kompensator gemäß der Erfindung für eine Anordnung
von vier Empfängern 13 bis 16, die um go° gegeneinander versetzt in einer Ebene
angeordnet sind. Die zwei gegenüberliegenden Empfänger 13, 15
bzw.
1q., 16 sind an die Enden einer Verzögerungskette i7 bzw. 18 gelegt. Die einzelnen
Verzögerungsstufen dieser Kette sind mit den Kontakten der Kontaktbahnen ig bzw.
2o verbunden. In der Abbildung sind der Übersichtlichkeit halber diese Verbindungen
nicht mitgezeichnet, sondern nur durch Striche mit kleinen Buchstaben bezeichnet.
Es ist also der Punkt a der Verzögerungskette 17 mit Punkt a' der äußeren Kontaktbahn
verbunden zu denken usf. Das gleiche gilt bei der Verzögerungskette i8 hinsichtlich
der Verbindungspunkte in bis w, angeschlossen an die Verbindungspunkte ,n'
bis w' der Kontakte der inneren Kontaktbahn. Die Kontaktbahnen selbst bestehen
aus Kontakten, deren Länge gesetzmäßig zu- bzw. abnimmt und sich auf dem Kreisumfang
einmal wiederholt. Auf den Kontaktbahnen ig und 20 gleiten Schleifkontakte 21 bzw.
22, die an den Drehhebeln 23 bzw. 24. befestigt sind und die von den Gleitkontakten
abgenommenen Schwingungen zu einem gemeinsamen Schleifring 25 führen, von wo aus
sie zum Telephon 26 weitergehen. Das Telephon liegt mit dem anderen Pol an der gemeinsamen
Leitung 2611 aller Empfänger- Die Kontakthebel 23 und 24.
sind entsprechend
den Verbindungslinien der Enipfä nger 13 bis 15 bz«-. 1I bis :6 1-,in gogegeneinander
versetzt. Wenn der Schall in riet Pfeilrichtung ?; die Empfänger unter einem Winkel
trifft, der, wie im Beispiel gezeichnet, 30`= niit der als 'Nullrichtung angenommenen
Verbindungslinie der Empfänger 14. bis 16 bildet, dann wird der 17-nipfänger i.1
zuerst erreicht, danach Empfänger 15, dann Empfänger 13 und schließlich Empfänger
16. Die Verzögerungen. die einzuschalten sind, müssen also für den Empfänger i.[
am größten und für den Empfänger 16 am kleinsten sein. Das geschieht automatisch
durch die I?instellung des Kompensators in die gezeichnete Stellung. In dieser Stellung
durchlaufen die von dein Empfänger 14 kommenden Schwingungen c9 Glieder der Kette
18, während die Von dein Empfänger 16 kommenden Schwingungen nur ein Glied von dieser
Kette durchlaufen haben, wenn sie an (lern Kontakt v' der inneren Kontaktbahn abgegriffen
und dein Telephon 26 zugeführt «-erden. Die von dein Empfänger 13 kommenden Schwingungen
andererseits haben von der Kette 17?
von unten gerechnet, drei Glieder durchlaufen
und die voni Empfänger 1,3 kommenden Schwingungen sieben Glieder, wenn sie durch
den Gleitkontakt 21 von der äußeren Kontaktbahn abgenommen werden. Der mit dem Kontakthebel
verbundene Zeiger 2,3 zeigt dann bei dieser Einstellung an der im Innern
des Kompensators angedeuteten Skala die Schallrichtung bei 30° unmittelbar an. Die
Skala ist infolge der sinusförmigen Unterteilung der Kontaktbahnen proportional,
d. 1i. in gleichen Abständen, unterteilt.
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Anstatt die Kontakthebel 23 und 24 gegeneinander zti versetzen,
kann man auch oft vorteilhaft so verfahren, daß man die Kontaktbahnen selbst um
einen entsprechenden Winkel gegeneinander versetzt und die Gleitkontakte an demselben
Hebel auf dem gleichen Radius anordnet. Auch bei dieser Einrichtung kann man natürlich
an Stelle der beiden, für je zwei Empfänger gemeinsam benutzten Ketten für jeden
Empfänger eine getrennte Kette mit dazugehöriger Kontaktbahn vorsehen.
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In entsprechender Weise wie bei dem geschilderten Beispiel kann man
<lie Einrichtung für jede beliebige Konfiguration von Empfängern im Rauine benutzen,
sei es, daß man für jeden Empfänger eine besondere Verzögerungskette vorsieht oder
die Empfänger gruppenweise zusammengefaßt zu denselben Ketten führt. Der Erfindungsgedanke
ist auch anwendbar bei Kompensatoren, bei denen die Schwingungsenergie, die von
den Empfängern kommt, durch entsprechende Einstellung der Kontakte auf eine gemeinraine
Kette geleitet wird, «-.'-ihrend das Anzeigegerät (Telephon) fest an einem Ende
dieser Kette liegt.
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Die Erfindung ist besonders geeignet in ihrer Anwendung auf dein Unterwasserschallgebiet.