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Verzögerungs-Kompensator für Gruppenhorchanlagen Bei Gruppenhorchanlagen
werden zum Abgleich der Zeitunterschiede, mit denen Schall auf die einzelnen Empfänger
der Anlage trifft und damit mittelbar zur Bestimmung der Richtung dieses einfallenden
Schalles allgemein Kompensatoren verwendet. Diese Kompensatoren bestehen aus elektrischen
Verzögerungsketten, d. h. Kombinationen von Gliedern, die selbst aus Seibstinduktionen
und Kapazitäten zusammengeschaltet sind.
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Die Eigenart dieser Kompensatoren bringt es mit sich, daß bei ihrer
Einstellung nur ein stufenweises Regeln möglich ist. Wird eine hohe Einstellgenauigkeit
verlangt, so ist somit eine häufige Unterteilung und damit eine hohe Gliederzahl
erforderlich. Da eine moderne Horchanlage mehrere Empfänger besitzt, die bei sehr
großer Zahl mehrere Verzögerungsketten notwendig machen, besteht ein solcher Kompensator
also aus vielen Einzelgliedern.
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Hand in Hand mit dieser Erhöhung der Kettenglieder geht die Vermehrung
der notwendigen festen Kontaktbahnen und beweglichen Kontaktabgriffe. Mit einer
Vervielfachung der Abgriffe ist aber ebenfalls eine Erhöhung des Störgeräusches
verbunden, das beim Kompensieren durch Gleiten der Abgriffe auf den Kontaktbahnen
entsteht.
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Es sind ferner auch stetige Verzögerungseinrichtungen bekannt, die
nach dem Prinzip der magnetischen Tonaufzeichnung arbeiten.
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Bei diesem Verfahren wird bekanntlich ein ferromagnetisches, meist
bandförmiges Material durch Vorbeibewegen an einer das Band umschließenden Luftspule,
dem sogenannten Sprechkopf (einpoliger Sprechkopf), magnetisch beeinflußt (Bild
I a). Der Sprechkopf kann auch in bekannter Weise aus ein oder zwei seitlich am
Band aufgesetzten Spulen bestehen. In diesem Falle enthalten die Spulen Eisenkerne
(zweipoliger Sprechkopf) (Bild I b). Wird der im Luftspalt des Sprechkopfes herrschende
magnetische Fluß der durch das Band hindurchtritt, durch irgendwelche überlagerten
Impulse geändert, so werden diese Impulse in dem vorbeibewegten ferromagnetischen
Material magnetisch aufgeschrieben. Die wichtigste Bedingung für die Konstruktion
eines Sprechkopfes ist eine geringe Ausdehnung in der Längsrichtung (Bandbewegungsrichtung)
, damit der magnetisch wirksame Bereich (die Spaltbreite) möglichst klein wird und
auch die hohen Frequenzen gut aufgezeichnet werden. Aus diesem Grund verdient der
zweipolige Sprechkopf den Vorzug. Mit Hilfe eines ähnlich wie das Aufzeichenorgan
aufgebauten Abtastorgans (Hörkopf) lassen sich diese magnetisch aufgezeichneten
Impulse später oder an anderer Stelle wieder in hörbare oder sichtbare Zeichen zurückverwandeln.
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Ordnet man Aufnahmeorgan und Abtastorgan in einem bestimmten Abstand
voneinander an einem an ihnen vorbeibewegten Aufnahmeträger
an,
so kann der Zeitunterschied, der zwischen Aufzeichnung und Abtastung entsteht und
der von der Geschwindigkeit des bewegten Aufnahmeträgers und dem Abstande der Organe
abhängt, dazu benutzt werden, bei konstanter Geschwindigkeit des Aufnahmeträgers
durch Al>standsänderung genau einstellbare ATerzögerungen herzustellen.
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Baut man nach diesem Prinzip einen Verzögerungs-Kompensator, so erhält
man einen Apparat, der für jeden Empfänger ein Aufzeichenorgan (Sprechkopf) und
einen Aufnahmeträger enthalten muß. Für jeden einzelnen Aufnahmeträger ist dann
kein besonderes Abtastorgan notwendig, sondern es wird zweckmäßig so ausgeführt,
daß alle Aufnahmeträger gleichzeitig erfaßt werden.
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In diesem Falle ist also ein einpoliger Hörkopf. d. h. eine Luftspule,
die alle Aufnahmeträger umgibt. wegen der einfachen Konstruktion besonders vorteilhaft.
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Bild 2 zeigt ein Beispiel eines solchen Aufbaues, wie er für eine
Geräuschpeilanlage notwendig wäre, deren im gezeichneten Falle sieben Empfänger
im Raume verteilt, z. B. etwa auf einem Kreise angeordnet sind.
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Ein Rotor T von Gestalt einer Kugelzone, auf dessen Oberfläche das
Xufnahmeträgermaterial aufgebracht ist, wird mit gleichmäßiger Geschwindigkeit gedreht.
Seiner rotierenden Oberfläche gegenüber ist auf einem Träger S eine Anzahl von Sprechköpfen
s1 . . . 57 derart angebracht, daß ihre Gruppe ein in hestimmtem Alaße verkleinertes
Abbild der Empfängergruppe darstellt. Das Aufnahmeträgermaterial auf der Kugelzone
ist dabei in Streifen t1 . . . t unterteilt, so daß also jeder Sprechkopf st 5 .
. sT auf einem zugehörigen Streifen arbeitet.
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In einem bestimmten Abstand von den Sprechköpfen ist senkrecht zur
Drehrichtung ein Hörkopfträger H in der Weise befestigt, daß er die Abtastung sämtlicher
in allen Aufnahmeträgerabschnitten aufgezeichneten Impulse gestattet. Die von den
Empfängern E1 ... E, kommenden Stromimpulse werden also den zugehörigen Sprechköpfen
st ....s, zugeführt und auf den zugehörigen Aufnahmeträgerabschnitten tal . . t7
aufgezeichnet.
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Diese aufgezeichneten Impulse werden vermittels der Rotation des
Aufnahmeträgers nach einer gewissen Verzögerungszeit, die den jeweiligen Abständen
der betreftenden Sprechköpfe von den Hörköpfen entspricht, an dem HörkopfträgerH
vorbeigeführt, dort insgesamt abgetastet und detn Telephon zugeleitet.
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Durch Drehen des ganzen Sprechkopfträgers S vermittels des Handrades
R können die Abstände a1 . . . a, der einzelnen Sprechköpfe st . . . s7 vom Hörkopfträger
H geändert und damit die Verzögerungszeiten der von dem Empfänger kommenden Schallimpulse
geregelt werden. Durch Einstellung auf maximale Lautstärke im Telephon kann in bekannter
Weise die Einfallsrichtung des Schalles ermittelt werden. Eine Löschvorrichtung
L, die in an sich bekannter Weise je nach Ausführung mit Gleich- oder Wechselstrom
arbeiten kann, ist im Umdrehungssinne vor den Sprechköpfen angebracht und sorgt
dafür, daß das Aufnahmeträgermaterial wieder aufnahmebereit wird. Der Rotor T besitzt
in dem gezeichneten Falle kugelige Gestalt. Er könnte selbstverständlich auch zylindrisch
oder anders ausgeführt sein. Bei einer kugeligen Oberfläche des Au fnahmeträgers
ergeben sich jedoch für die Raumkurven, die die Sprechköpfe beim Drehen beschreiben,
besonders für die Konstruktion einfache Verhältnisse. Die Raunikurven sind in diesem
Falle ebene Kreise.
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Bei einem derartigen Aufbau des Kompensators sind die einstellbaren
Verzögerungszeiten von der Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Aufnahmeträgers,
den Abmessungen der Empfängergruppe und damit auch der Sprechkopfgruppe, also auch
von den Abmessungen des einzelnen Sprechkopfes abhängig. Bei einer notwendigen Mindestverzögerungszeit
und gegebenen kleinsten Sprechkopfabmessungen ist also eine bestimmte Umdrehungsgeschwindigkeit
notwendig.
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Betrachtet man die an eine solche Apparatur beispielsweise für Geräuschempfang
im Wasser gestellten Anforderungen, so kommt man zu folgendem Ergebnis: Bei einem
Empfängergruppendurchmesser im Wasser von 3 m soll z. B. das Abbild dieser Gruppe
auf der Oberfläche des Aufnahmematerials einen Durchmesser von 30 cm haben. Eine
noch einstellhare Verzögerungszeit von /50« Sekwürde dann bei der für Wasser geltenden
Schallgeschwindigkeit von etwa I50omSek. eine Kugelumdrehungsgeschwindigkeit von
I50 m/Sek. notwendig machen.
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Gemäß der Erfindung werden derartige hohe Umlaufsgeschwindigkeiten
dadurch vermindert, daß die einzelnen Sprechköpfe selbst einzeln drehbar angeordnet
sind. Dadurch wird erreicht, daß man bezüglich der klein sten einstellbaren Verzögerungszeit
nicht mehr von den Abmessungen des Sprechkopfes, sondern nur noch von den Abmessungen
des eigentlichen Spaltes abhängig ist. Dieser selbst kann aber klein genug gemacht
werden, so daß man mit der Geschwindigkeit des Aufnahmeträgers bedeutend heruntergehen
kann.
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Es ist ferner zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß der Spalt des Sprechkopfes
stets eine hestimmte Stellung relativ zum Aufnahmeträger einnimmt, weil sonst leicht
Verzerrungen infolge
der in den meisten Fällen verschiedenartigen
Magnetisierbarkeit des Stahlbandes in Längs- und Ouerrichtung auftreten können.
Man muß daher die Konstruktion erfindungsgemäß so ausführen, daß bei Drehung des
Sprechkopfes der Spalt sich parallel zu sich selbst auf einem Kreis bewegt. Das
läßt sich aber durch mechantische Mittel leicht erzielen.
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Bild-3 stellt eine Skizze dieser Ausführungsform dar, und zwar der
Einfachheit halber für einen Empfänger mit seinem zugehörigen Sprechkopf. Darin
bedeutet T einen Aufnahmeträger, der band-, scheiben- oder walzenförmig ausgebildet
sein kann. Es bedeutet S den Sprechkopf selbst und s den Spalt des Sprechkopfes.
Beim Drehen des Sprechkopfes bewegt er sich auf der Kreishahns. Die KennzeichensI,
sII und s111 bezeichnen verschiedene Lagen des Spaltes bei verschiedenen Stellungen
des Sprechkopfes.
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Zu ihnen gehören die Abstände a>, a2 und a3 zwischen Spalt und
fest eingestelltem Hörkopf H, die also verschiedenen Verzögerungszeiten entsprechen.
Ein vollständiger Sompensator für eine Empfängergruppe würde sich aus mehreren der
Empfängerzahl entsprechenden einzelnen nebeneinander oder aufeinander aufgebauten
derartigen Einheiten zusammensetzen. In Bild 4 ist der grundsätzliche Aufbau einer
solchen Anlage dargestellt.
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Von den in einem Schiffskörper eingebauten Empfängern ist eine Gruppe
von vier Empfängern herausgezeichnet. Danebenstehend ist der zugehörige Magnetkompensator
skizziert.
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Er besteht wiederum aus dem bewegten Aufnahmeträger T, der nach der
Empfängerzahl in vier einzelne Abschnitte aufgeteilt ist, zu denen ein Sprechkopfträger
S und ein Hörkopfträger H gehört. Die verschiedene Stellung der Spalte ski... sIv
im Falle der Kompensation beim Anpeilen eines Geräusches aus Richtung R ist angedeutet,
sie kennzeichnet den Phasenunterschied, mit denen der Schall die einzelnen Empfänger
trifft. Das Drehen aller Sprechkopfspalten (sl . . . sI:r) kann durch einen gemeinsamen
Antrieb erfolgen. Selbstverständlich besitzt auch ein solcher Kompensator eine Löschvorrichtung,
die aber in der Zeichnung weggelassen wurde. Kompensatoren der beschriebenen Anordnung
haben vor den gebräuchlichen Ausführungen mit elektrischen Verzögerungsketten aus
Selbstinduktionen und Kapazitäten vor allem den Vorzug der kontinuieriichen Regelbarkeit.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch den Fortfall der komplizierten Kontaktbahnen,
der damit ein Fehlen des auf den Kontaktbahnen entstehenden Störgeräusches zur Folge
hat. Ferner ist es bei einem derartigen Kompensator durch Änderung des Abstandes
Sprechkopf-Hörkopf oder durch Änderung der Geschwindigkeit des Aufnahmeträgers ohne
weitere Zusatzgeräte leicht möglich, eine Korrekturmöglichkeit der Abgriffe unter
Anpassung an die jeweils herrschenden Schallgeschwindigkeitsverhältnisse im Medium
oder in verschiedenen Medien vorzusehen, die bisher nur durch eine komplizierte
Einrichtung mittels verstellbarer Gleitkontakte möglich war. Ein solcher Kompensator
hat daher einen wesentlich größeren Anwendungsbereidl.