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Einrichtung zur Richtungsbestimmung von Schallwellenenergie in einer
Ebene, insbesondere von Wasserschaliwellen Bei Einrichtungen zur Richtungsbestimmung
von Wellenenergie in der Ebene, insbesondere von Wasserschaliwellen, bei denen der
Phasenunterschied der auf eine Reihe von Empfängern auftretenden Wellenfront durch
Verzögerungsketten ausgeglichen und aus der für den Ausgleich notwendigen Einstellung
der Verzögerungsketten auf die Wellenrichtung geschlossen wird, erhält man eine
einfache und leicht bedienbare Bauart des Kompensators, wenn man die Empfänger längs
einer geraden Linie anordnet. Das gleiche ist der Fall bei Anlagen zum Senden gerichteter
Wellenenergie, die ebenfalls mit mehreren verteilt angeordneten Sendern und d mit
Verzögerungsketten arbeiten.
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Häufig ist es aber vorteilhaft, die Strahler nicht linear, sondern
auf einer Kurve anzuordnen. Z. B. erhält man eine für den Empfang von Schallwellen
beliebiger Richtung gut geeignete Anordnung, wenn man die Strahler so verteilt,
daß ihre Verbindungslinie außerhalb der Horizontalebene liegt und die Projektion
dieser Linie auf die Horizontalebene nicht linear verläuft.
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In derartigen Fällen wird jedoch das Bedienen des Kompensators ziemlich
schwierig; gewöhnlich ist noch eine Umrechnung der von dem Kompensator angezeigten
Werte erforderlich, um die wahre Schallrichtung zu erhalten. Eine andere Schwierigkeit
liegt darin, daß bei jeder Änderung der Strahleranordnung oder des Strahlerabstandes
ein dazu passender neuer Kompensator erforderlich ist oder doch verschiedene Kompensatorteile
ausgewechselt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen an die verschiedenen
Strahlergruppen mit nicht linearer Basis leicht anzupassenden Kompensator zu schaffen,
bei dem das Einstellen der richtigen Verzögerungswerte ebenso einfach ist wie bei
linear angeordneten Strahlern und die zu ermittelnde Richtung der Wellenenergie
ohne weiteres an einer Skala abgelesen werden kann.
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Es sind bereits Kompensatoren für nicht lineare Strahleranordnungen
bekanntgeworden, die eine einfache Bedienung ermöglichen sollen, bei denen die Strahleranordnurig
im Kompensator geometrisch nachgebildet ist.
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Es werden hierbei sämtliche in den Strahlern induzierten elektrischen
Ströme über eine die e geometrische Anordnung nachbildende Bürstenbrücke durch eine
einzige Verzögerungskette, die allen Strahlern gemeinsam ist, geschickt. Es findet
also eine Uberlagerung sämtlicher Strahlerschwingungen statt, und damit ist die
Möglichkeit gegenseitiger Beeinflussungen, Interferenzen, Verwischungen o. dgl.
gegeben. Außerdem erfordert ein derartiger Kompensator die Anfertigung einer neuen
Bürstenbrücke, wenn man zu einer anderen Strahleranordnung oder zu derselben Anordnung
bei einem Schiff mit anderen Abmessungen übergeht.
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Bei einer Einrichtung zur Richtungsbestimmung von Schallwellenenergie
in einer Ebenen insbesondere von Wasserschallwellen, unter Verwendung einer nichtlinearen
Basis der Strahlergruppe, bei der die verschiedenen Verzögerungszeiten in einem
Kompensator mittels einer für alle Strahler gemeinsamen Handhabe entsprechend der
räumlichen Anordnung der zugehörigen Strahler und der Einfallsrichtung der Schallwellen
eingestellt werden, werden daher gemäß der Erfindung die jeldem Strahler einzeln
zugeordneten Verzögerungsketten des Kompensators, von denen jede die gleiche Anzahl
unter sich gleicher Verzögerungsglieder aufweist, von der gemeinsamen Handhabe aus
über je ein in seiner Phase zu den anderen gleichartigen getrennt regelbares Getriebe
eingestellt.
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Es sind zwar bereits Kompensatoren für lineare Strahleranordnungen
bekanntgeworden, bei denen ebenfalls jedem Strahler eine besondere Verzögerungskette
zugeordnet ist.
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Hierbei sind aber die einzelnen Verzögerungsketten nicht genau gleichartig,
z. B. bestehen sie aus verschiedenen Anzahlen von Verzögerungseinheiten gleicher
Größe oder aus gleichen Anzahlen verschiedener Größe. Demgegenüber unterscheidet
sich der Erfindungsgegenstand durch die Verwendung der in der oben angegebenen Weise
ausgebildeten und betätigten \'erzögerungslçetten für nicht lineare Strahlergruppen.
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Durch die Zusammensetzung aus gleichen Einzelteilen ist ein Kompensator
geschaffen, der auf einfache Weise wirtschaftlich herzustellen ist, z. B. in Reihenherstellung
aus lagermäßigen Teilen zusammengebaut werden kann. Seine Einstellung durch gleichartige,
aber getrennt in ihrer Phase zueinander regelbare Getriebe ergibt ferner einen für
alle Strahleranordnungen und Abstände verwendbaren Kompensator, oder mit wenigen
Handgriffen auf die gerade vorliegende Strahlergruppe einstellbar ist, ohne daß
irgendwelche Teile neu hergestellt oder ausgewechselt werden müssen.
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Zur besseren Erläuterung der Erfindung sei zunächst in Fig. 1 der
Vorgang der Richtungsbestimmung mit einer nicht linearen Strahlergruppe in schematischer
Darstellung wiedergegeben. Mit 1 bis 6 sind Strahler, z. B.
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Schallempfänger, bezeichnet, die längs einer Kurve angeordnet sind.
Es sei z. B. angenommen, daß die Kurve auf einer zur Horizontalebene geneigten Ebene
verläuft, und daß die auf der Zeichnung dargestellten Kreise 1 bis 6 die Projektion
der Empfänger auf die Horizontalebene darstellen. Jeder Empfänger ist über je einen
Verzögerungsleiter II bis 6I mit einer Wicklung I2 bis 62 verbunden. Die einzelnen
Wicklungen wirken auf hintereinandergeschaltete Sekundärwicklungen ein, die mit
einem Anzeigegerät 7 verbunden sind.
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Durch das Gerät 7 ist feststellbar, ob die von den Wicklungen I2 bis
62 übertragenen Impulse gleichphasig sind oder nicht.
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Um die Richtung von Schallwellen zu ermitteln, müssen bekanntlich
die einzelnen Verzögerungsleiter II bis 6I so eingestellt werden, daß die Phasenverschiebung,
mit der die einzelnen Empfänger von den Schallwellen beeinflußt wenden, ausgeglichen
wird. Falls das Gerät 7 Phasenausgleich anzeigt, läßt sich aus der Einstellung der
einzelnen Verzögerungsleiter In bis 6I die Richtung der Schallwellen ermitteln.
In Fig. I sind die Verzögerungsleiter schematisch als Rechteck dargestellt, deren
Höhe Auskunft über die Größe der bei Phasenausgleich bestehenden Verzögerung gibt.
Haben die ankommenden Schallwelle eine andere als die dargestellte Richtung, so
muß jeder einzelne Verzögerungsleiter anders eingestellt werden. Dieses Einstellen
der leinzelnen Leiter wird durch das Bedienen einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung
bewirkt.
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Der Aufbau einer derartigen Antriebsvor richtung ist durch Fig. 2
schematisch wiedergegeben. Das Einstellen der einzelnen Verzögerungsketten erfolgt
durch je einen Kontaktünger I3 bis 53, der an einer Zahnstange I4 bis 54 angebracht
ist. Jede der Zahnstangen ist durch je ein Getriebe 15 bis 55 mit einer gemeinsamen
Antriebsstange 8 gekuppelt. Die einzelnen Getriebe 15 bis 55, die auf der Zeichnung
schematisch als Zahnräder dargestellt sind, sind nun voneinander verschieden ausgebildet,
was auf der Zeichnung ihr verschiedener Durchmesser andeutet. Die Getriebe sind
so beschaffen, daß die durch das Verschieben des gemeinsamen Antriebes 8 erzeugte
Veränderung der Verzögerung die räumliche Anordnung des zugehörenden Strahlers im
Verhältnis zu den anderen Strahlern berücksichtigt. Auf diese Weise läßt sich der
Kompensator so einrichten, daß man zum Einstellen der einzelnen Verzögerungsketten
nur das gemeinsame Antriebsglied 8 zu bedienen
braucht. NIit dem
Antriebsglied 8 ist eine Anzeigevorrichtung 81 verbunden, und zwar gegebenenfalls
über ein Vorgelege 85.
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Ist das Antriebsglied 8 so eingestellt, daß das Anzeigegerät 7 Phasengleichheit
anzeigt; so zeigt die Anzeigevorrichtung 8i die Richtung des empfangenen Schalles
an.
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Gemäß der Erfindung werden die einzelnen Getriebe zwischen den Einzelvorrichtungen
jedes Strahlers und dem gemeinsamen Antrieb gleichartig ausgebildet, aber derart,
daß ihre gegenseitigen Phasenverschiebungen verstellbar und die Übersetzungsverhäitnisse
getrennt regelbar sind. Im allgemeinen ist es erforderlich, die einzelnen Getriebe
als Sinusgetriebe auszubilden; Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
für diesen Fall. Das gemeinsam Antriebsorgan 8 wird beispielsweise durch ein Handrad
S2 bedient, das an einer geeigneten Stelle angeordnet sein kann. Die unter sich
gleichen VerzqgerungslcSettlen I I, 21 und 31 der einzelnen Strahler sind an eine
Kontaktvorrichtung angeschlossen, die aus je einem drehbaren Schaltarm I6, 26, 36
und einer konzentrisch zur Drehachse verlaufenden Kontaktanordnung besteht. Die
einzelnen Verzögerungsglieder jeder Kette sind sämtlich gleich ausgebildet und mit
den einzelnen Kontaktstücken verbunden.
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Die Kontaktarme I6, 26, 36 werden über je ein Ritzel I7, 27, 37 von
einer Zahnstange I8, 28, 38 angetrieben, die mit einer Kulisse I9, 29, 39 verbunden
ist. In die Kulisse greift der Kulissenstein einer Kurbel I0, 20, 30 ein, die mit
dem vom Antriebsglied 8 angetriebenen Ritzel I5, 25, 35 in Verbindung steht. Beim
Bedienen des Handrades 82 werden die Schaltarme I6, 26 und 36 bewegt. Dabei sind
ihre Geschwindigkeiten bzw. die Schaltschritte je nach der Stellung des zugehörenden
Sinusgetriebes voneinander verschieden.
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Die Kontaktarme I6 und die zugehörenden Kontaktbänke der Einstellvorrichtungen
kann man üiereinander, und zwar gleichachsig anordnen, so daß ein Gebilde entsteht,
das den Leitungswählern der automatischen Telefone ähnlich ist. Man erhält auf diese
Weise verhältnismäßig einfache Anordnungen. Die Antriebsvorrichtung für die Kontakteinrichtungen
lassen sich ebenfalls konaxial zueinander anordnen. Eine derartige Ausführungsform
ist durch Fig. 4 wiedergegeben. Das gemeinsame Antriebsglied 8 besteht hier aus
einer mehrfach unterbrochenen Welle, auf die unmittelbar Idas Handrad 82 und der
Zeiger der Anzeigevorrichtung 81 aufgesetzt sind. Die Sinusgetriebe bestehen aus
je zwei starr mit der Welle verbundenen Kurbelscheiben 10 bis 40, an deren Kurbel
die Kulissen I9 bis 49 geführt sind.
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Durch passende Einstellung der Phasenverschiebung der einzelnen Schaltarme
bzw.
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Kulissen gegeneinander werden die Getriebe der jeweils vorliegenden
räumlichen Anordnung der Strahler angepaßt. Die getrennte Einregelung des Übersetzungsverhältnisses
zwischen dem gemeinsamen Antrieb und den einzelnen Kulissen bzw. Schaltarmen läßt
sich z. B. durch die in Fig. 5 dargestellte Ausbildung der Kurbelscheiben IO, 20
usf. erreichen.
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Der Abstand der Kurbel von der Drehachse kann hier durch eine Stellschraube
g 0. dgl. eingestellt werden.
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Bei Anwendung von Sinusgetrieben kann die Skala der Anzeigevorrichtung
linear geteilt sein, so daß sie unmittelbar die Richtung des empfangenen oder auszusendenden
Schalles anzeigt.
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PATENTAN SPRÜCEE : I. Einrichtung zur Richtungsbestimmung von Schallwellenenergie
in einer Ebene, insbesondere von Wasserschallwellen, unter Verwendung einer nichtliniearein
Basis der Strahlergruppe, bei der die verschiedenen Verzögerungszeiten in einem
Kompensator mittels einer für alle Strahler gemeinsamen Handhabe entsprechend der
räumlichen Anordnung der zugehorigen Strahler und der Einfallsrichtung der Schallwellen
eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Strahler einzeln zugeordneten
Verzögerungsketten des Kompensators, von denen jede die gleiche Anzahl unter sich
gleicher Verzögerungsglieder aufweist, von der gemeinsamen Handhabe über je ein
in seiner Phase zu den anderen gleichartigen getrennt regelbares Getriebe eingestellt
werden.