DE732890C - Verfahren zum Abstrahlen grosser Wellenenergie unter grossem Winkel - Google Patents

Description

• Verfahren zum Abstrahlen großer Wellenenergie unter großem Winkel In der Unterwasserschalltechnik ist die Aufgabe bekannt, unter einem großen Winkel große Energie abzustrahlen. Die Lösung dieser Aufgabe stößt vor allem dann auf Schwierigkeiten, wenn es sich um verhältnismäßig kurze Wellenlängen, vorzugsweise oberhalb Sooo bis 10000 Hz oder sogar oberhalb der Hörgrenze, handelt. Die Schwierigkeiten, die sich hierbei ergeben, bestehen bekanntlich darin, daß zur Absfrahlung einer großen Energiemenge eine große abstrahlende Fläche benötigt wird und andererseits durch die Vergrößerung der den Schall abstrahlenden Fläche die Richtcharakteristik des Senders verschärft wird. Es ist bereits eine Reihe von Lösungen angegeben und vorgeschlagen worden, die der angegebenen Schwierigkeiten Herr zu werden suchen. Das gemeinsame Kennzeichen aller bekannten oder vorgeschlagenen Lösungsversuche besteht darin, die einem Strahler natürlicherweise anhaftende Richtcharakteristik durch künstliche Mittel zu verbreitern.
• Ein völlig anderer Weg zur Lösung der bekannten Aufgabe wird durch die Erfindung beschritten. Gemäß der Erfindung wird es dadurch ermöglicht, eine große Wellenenergie unter einem großen horizontalen Winkelbereich abzustrahlen, daß eine Gruppe von Sendern abwechselnd gleichphasig und mit derartig verschiedenen Phasen erregt wird, daß die dieser Erregung entsprechende Richtcharakteristik die der gleichphasigen Erregung entsprechende Charakteristik zu einem gewünschten Winkel ergänzt, wobei die Frequenz, mit der die Umschaltung der Phasenlage der Strahler erfolgt, groß gegenüber der Frequenz der zu übertragenden Signale ist.
• Es ist zwar bereits ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem eine Gruppe von Sendern nacheinander zunächst gleichphasig und dann mit verschiedenen Phasen erregt wird, so daß zwei aufeinander senkrechte Richtcharakteristiken entstehen. Dieses Verfahren diente jedoch einem anderen Zweck, nämlich der Möglichkeit, mit ein und derselben Gruppe von Sendern in horizontaler Richtung zu signalisieren und in vertikaler Richtung zu loten. Demgegenüber besteht der Erfindungsgedanke darin, daß die Umschaltung der Phasenlage der Strahler dauernd erfolgt, und zwar mit einer Frequenz, die groß gegenüber der Frequenz der zu übertragenden Signale ist, um hierdurch eine große Wellenenergie und einen großen horizontalen Winkelbereich abstrahlen zu können.
• An Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform der Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist, sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.
• In Abb. I bedeutet die Kurve I die Richtcharakteristik einer Sendeeinrichtung bei gleichphasiger Erregung, die in bekannter Weise in Polarkoordinaten dargestellt ist.
• Die gestrichelte Kurve 2 bedeutet die Richtcharakteristik derselben Sendeeinrichtung bei veränderter Erregung. Gemäß dem Ausführungsbeispiel besitzt die Richtcharakteristik 2 zwei Zipfel, die sich mit der Richtcharakteristik I zu einer gemeinsamen Charakteristik zusammensetzen, die einen Winkelbereich von I800 verhältnismäßig gleichmäßig ausfüllt.
• Die Ausnutzung des ganzen Winkelbereiches von I800 zum Aussenden der Wellenenergie wird gemäß der Erfindung durch abwechselndes Benutzen der Richtcharakteristik 1 und der Richtcharakteristik 2 erreicht.
• In Abb. 2 ist eine Gruppe von zwei Sendern 3 und 4 dargestellt, die in einem horizontalen Abstand von 2 angeordnet sind und wobei 2 die ausgesendete Wellenlänge bedeutet.
• Die Vertikalausdehnung der beiden gleichgebauten Sender 3 und 4 ist so groß, daß vorzugsweise nur in horizontaler Richtung Wellenenergie abgestrahlt wird. Die Breite der Sender ist gemäß dem in der Abb. 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel etwas geringer als T ungefähr 3/4 - . Durch eine derartige Abmessung wird erreicht, daß die Richtcharakteristik, die bei der gleichphasigen Erregung der Sender 3 und 4 entsteht, ungefähr die Gestalt der Kurve I aus der Abb. 1 besitzt und diejenige Richtcharakteristik, die bei der gegenphasigen Erregung der beiden Sender 3 und 4 entsteht, ungefähr der Kurve 2 aus der Abt. 1 entspricht. Die Schnittpunkte der beiden Kurven 1 und 2 liegen, wie der Abb. I zu entnehmen ist, ungefähr bei + 300.
• Das Verfahren zum Senden gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß beispielsweise der Sender 3 stets in ein und derselben Phase erregt wird, während dem Sender 4 durch einfache Umpolung des Wechselstromes in bezug auf den Vormagnetisierungsgleichstrom abwechselnd entweder die gleiche oder die entgegengesetzte Phase, wie sie der Sender 3 aufweist, erteilt wird.
• In Abb. 3 ist das Beispiel einer Schaltung dargestellt, die sich zur wahlweisen Erregung der beiden Schwinger 3 und 4 aus Abb. 2 mit gleicher oder entgegengesetzter Phase eignet.
• Die Schwinger 3 und 4 sind über Drosselspulen 5, 6 und 7 an eine Gleichstromquelle 8 gelegt, die einen polarisierenden Gleichstrom in den Schwingern erzeugt. Die Schwinger liegen außerdem über Kondensatoren 9, I0, II, 12 an einer Wechselstromquelle I3.
• Mittels eines Umschalters 14 kann nun in der aus der Abbildung ersichtlichen Art und Weise die Wechselstromquelle wahlweise derart an die Schwinger 3 und 4 gelegt werden, daß die Klemme 15 des Schwingers 3 das eine Mal an die Klemme I6 und das andere Mal an die Klemme I7 des Schwingers 4 angeschlossen ist.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist für alle die Fälle geeignet, in denen möglichst allseitig und innerhalb der Horizontalebene große Energie abgestrahlt werden soll. Hierfür kommen in erster Linie Unterwasserschalltelegraphie, Unterwasserschalltelephonie und Unterwasserschallhorizontallotung in Frage. Hierbei können unter Umständen in an sich bekannter Weise die Sender 3 und 4 auch als Empfänger geschaltet werden.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, also auf die beiden Richtcharakteristiken, die durch nur zwei Sender erzielt werden. Es kann unter Umständen auch eine größere Anzahl von Sendern vorgesehen sein, bei denen sich eine besonders einfache Schaltung stets dann ergibt, wenn die Anzahl der Sender geradzahlig ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß nicht nur zwei, sondern auch mehr als zwei Richtcharakteristiken nacheinander benutzt werden, die einander dem gewünschten großen Winkel von beispielsweise I800 ergänzen.
• Es liegt ferner auch im Rahmen der Erfindung, wenn der Ausgang nicht von einer Richtcharakteristik genommen wird, die bei gleichphasiger Erregung entsteht und die durch andersphasige Erregung zu einem größeren Winkel ergänzt wird. Es liegt an sich auch eine Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung darin, daß eine beliebige Sendergruppe auf irgend zwei verschiedene Weisen erregt wird, bei denen sich solche Richtcharakteristiken ergeben, die einander zu einem größeren Winkel ergänzen.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht allein auf die Unterwasserschalltechnik beschränkt, sondern kann zur Abstrahlung beliebiger Wellenenergie, beispielsweise von Luftschallwellen oder auch von Erdschallwellen oder elektromagnetischen Wellen dienen.
• PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zum Abstrahlen großer Wellenenergie unter großem Winkel in horizontaler Richtung, beispielsweise im Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Sendern abwechselnd gleichphasig und mit derartig verschiedenen Phasen erregt wird, daß die dieser Erregung entsprechende Richtcharakteristik die der gleichphasigen Erregung entsprechende Richtcharakteristik zu einem gewünschten Winkel ergänzt, wobei die Frequenz, mit der die Umschaltung der Phasenlage der Strahler erfolgt, groß gegenüber der Frequenz der zu übertragenden Signale ist.

Claims (1)

1. 2. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sender in einem gegenseitigen Horizontalabstand von i nebeneinander angeordnet sind und Mittel vorgesehen sind, die es gestatten, die beiden Schwinger abwechselnd gleich- oder gegenphasig zu erregen.

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,. daß jeder Sender eine Ausdehnung besitzt, die kleiner als 2 und zwar insbesondere so groß ist, daß seine Einzelcharakteristik und die Charakteristik der gleichphasig erregten Gruppe sich bei einem Winkel von etwa + 300 überschneiden.

   4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinger eine derartige Vertikal ausdehnung besitzen, daß die Energieabgabe vorzugsweise nur in der Horizontalebene erfolgen kann.

   5. Anwendung der Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 zur Echolotung, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender durch entsprechende Umschaltung in an sich bekannter Weise auch als Empfänger dienen.