DE702103C - Einrichtung zum einseitig gerichteten Senden eines allseitig begrenzten Schallstrahles - Google Patents

Description

• Einrichtung zum einseitig gerichteten Senden eines allseitig begrenzten Schalistrahles Bisher verwandte man. zur Erzeugung eines einseitig gerichteten Schallstrahles Einzelsender mit großer Membran oder Einzelsender im Brennpunkt eines Reflektors. Mit diesen Anordnungen erhält man eine einwandfreie Richtcharakteristik. Bei Verwendung einer Flächengruppe von gleichphasig erregten Sendern, die ebenfalls Richtwirkung besitzt, wurde die Apparatur zu umfangreich, so daß man nicht mehr mit Reflektoren arbeiten konnte und außerdem Schwierigkeiten bei einer drehbaren Anordnung der Einrichtung auftraten. Die in einer Fläche angeordneten Sender strahlen außerdem in zwei einander entgegengesetzten Richtungen.
• Es bestand zwar die Möglichkeit, den Schalt strahl der einen Richtung mittels Schirmwände abzublenden, doch führte das zu Störungen im gewünschten Schallfeld infolge der durch Reflexion bedingten Interferenzen.
• Außerdem traten bei dieser Anordnung noch Nebenmaxima der Schallintensität auf (Abb. 1), die durch geeignete Wahl des Verhältnisses des Gruppendurchmessers zur Wellenlänge der ausgesandten Schallfrequenz bei gewebe ner Zahl der Einzelsender in mäßigen Grenzen gehalten werden konnten, aber sich doch noch störend bemerkbar machten. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht war erzielbar durch die Kombination mehrerer Gruppen von geeignetem Verhältnis ihrer Durchmesser derart, daß die Nebtenmaxima dieser Gruppen sich noch zu einem wesentlichen Betrag gegenseitig vernichteten (Abb. 2).
• Es wurde nun versucht, das Richten von Schallstrahlen mit derselben Anordnung zu erreichen, die für das Richten von elektro. magnetischen Wellen verwendet wird, -indem man nämlich die Sender in zwei bezüglich der Schallrichtung um 1ld Wellenlänge gegeneinander versetzten Ebenen anordnet und die in der bezüglich der Schallrichtung vorderen Ebene liegenden Sender mit einer Phasenverzögerung von betreibt. Vorausgesetzt ist 4 dabei, daß sämtliche Schallsender an sich gleichartig arbeiten, d. h. daß ihre Schwingungsorgane, wenn mit gleicher Phase und Energie erregt, auch gleichphasig und mit gleicher Amplitude schwingen. Die Schwierigkeit bei der Übertragung dieser Anordnung auf Schallsender liegt darin, daß die elektromagnetischen Strahler praktisch dimensionslos sind, während die Schallstrahler an Massen von beachtlicher Dimension gebunden sind. Die bisher nach diesem Prinzip gebauten Schallsendergruppen weisen nun auch die dadurch bedingten Nachteile auf: starke Streuung des von den rückwärtigen Sendern ausgehenden Schalles an den Sender der vorderen Ebene, Schattenwirkung der vorderen Sender auf die rückweärtigen, verminderte Leistung, Energieverlust und Nebenmaxima der Schallintensität.
• Gemäß der Erfindung besteht die Einrichtung zum einseitig gerichteten Senden eines allseitig begrenzten Schallstrahles darin, daß Schallsender, deren Durchmesser kleiner als z sind, in einer geometrisch einfachen Form, beispielsweise in Kreisen, Ellipsen, Quadraten usw., auf einem gemeinsamen Träger derart in zwei zur Schallstrahlrichtung senkrechten Ebenen, die bezüglich der Schallstrahlrichtung voneinander einen Abstand vonw haben angeordnet sind, daß die in ein und derselben Ebene liegenden Sender konzentrische Gruppen bilden, wobei der Abstand zweier homologer Punkte zweier benachbarter Gruppen ein und derselben Ebene = oder ein ungeradzahlig Vielfaches von a beträgt, der Abstand 2 zweier benachbarter Sender ein und derselben Gruppe möglichst klein, aber größer als der Durchmesser eines Schallsenders ist und die Sender jeder Gruppe der einen Ebene auf Lücke zu den Sendern der zugehörigen Gruppe der anderen Ebene stehen, wobei die in der bezüglich der Schallrichtung hinteren Ebene liegenden Sender mit einer Phasenvoreilung von - betrieben werden.
• 4 Diese Einrichtung weist die obengenannten Nachteile nicht auf. Die Richtcharakteristik dieser Anordnung ist in Abb. 3 dargestellt.
• Die Richtcharakteristiken in den Abb. 1 bis 3 sind in der üblichen Form in Polarkoordinaten dargestellt.
• In der Abt. 4 ist eine Ausführungsform gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt. Die Sender sind in zwei kreisförmigen, konzentrischen Gruppen und B angeordnet und auf dem gemeinsamen Träger C, der möglichst kleine, schallreflektierende Flächen besitzt, befestigt. Die in der Abb. 4 mit ungeraden Ziffern und einem Kreuz bezeichneten Sender liegen in der bezüglich der Schallrichtung vorderen Ebene. Die mit geradzahligen Ziffern versehenen Sender liegen in der hinteren Ebene, wobei der Ebenenabstand 4 beträgt. Der Abstand zweier benach-4 barter Sender ein und derselben Ebene ist so gewählt, daß die Sender der beiden Ebene nen, in eine gemeinsame Ebene gebracht, sich fast berühren würden. Der Abstand zwischen zwei homologen Stellen der beiden Gruppen und B beträgt 2' Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, noch mehrere entsprechende Gruppen hinzuzuschalten. Die gesamte Sendergruppe kann fest oder drehbar angeordnet sein.
• Die Erregung der in den zwei Ebenen liegenden Einzelsender kann durch zwei phasenverschoben arbeitende Wechselstromgeneratoren oder durch einen Generator, der entsprechend phasenverschobene Ströme liefert, erfolgen. Bei Verwendung nur einer Wechselstrommaschine können zur Erregung der Sender der beiden Ebenen in die Zuleitungen Kettenglieder eingeschaltet werden, die die entsprechende Phasenverschiebung bewirken.
• Die besonderen Vorteile einer Schallsenderanlage nach der Erfindung liegen in der Erzielung einer großen Schalleistung in der ge wünschten Richtung bei kleiner Primärenergie in einer außerordentlich weitgehenden Vermeidung von Reflexionsstörungen und in einer vollkommenen Verhinderung der Schallausstrahlung nach rückwärts. Man kann insbesondere mit dreh- oder schwenkbaren Einrichtungen in der Meeres- oder Küstenbeschallung damit alle diejenigen Aufgaben erfüllen, die auf optischem Gebiet mit Hilfe von Scheinwerfern durchgeführt werden, z. B. die Richtungsbestimmung von beliebigen Punkten des bestrichenen Sektors aus den Zeiten der Schallwiederkehr des geschwenkten Strahles am beobachtenden Schiff.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum einseitig gerichteten Senden eines allseitig begrenzten Schallstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß Schallsender, deren Durchmesser kleiner als 7 sind, in einer geometrisch ein-4 fachen Form, beispielsweise in Kreisen, Ellipsen, Quadraten usw., auf einem gemeinsamen Tr,äger derart in zwei zur Schallstrahlrichtung senkrechten Ebenen, die bezüglich der Schallstrahlrichtung voneinander einen Abstand von = haben, an-4 geordnet sind, daß die in ein und derselben Ebene liegenden Sender konzentrische Gruppen bilden, wobei der Abstand zweier homologer Punkte zweier benachbarter Gruppen ein und derselben Ebene ff oder ein ungeradzahlig Viel-, faches von T beträgt, der Abstand zweier benachbarter Sender ein und derselben Gruppe möglichst klein, aber größer als der Durchmesser eines Schallsenders ist und die Sender jeder Gruppe der leinen Ebene auf Lücke zu den Sendern der zugehörigen Gruppe der anderen Ebene stehen, wobei die in der bezüglich der Schallrichtung hinteren Ebene liegenden Sender mit einer Phasenvoreilung von 4 4 betrieben werden.