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Einrichtung zum.Senden und Empfangen von Wellenenergie bestimmter
Frequenz In Patent 73289o ist eine Einrichtung zum Senden und Empfangen von Wellenenergie
bestimmter Frequenz, vorzugsweise Wasserschallwellenenergie, mittels einer Gruppe
von mehreren Schwingern beschrieben, deren Kennzeichen darin besteht, daß sie nacheinander
dadurch mit verschiedenen Richtcharakteristiken betrieben werden, daß die einzelnen
Sender bzw. Empfänger mit bestimmten Phasenverschiebungen gegeneinander arbeiten
und diese Phasenverschiebungen zeitlich in bestimmten Stufen veränderlich sind.
Die Wirkungsweise einer derartigen, beispielsweise zum Senden benutzten Einrichtung
besteht darin, daß zunächst die Schwinger der Gruppe in derartigen Phasen erregt
werden, daß nur in einem bestimmten, verhältnismäßig schmalen Winkelbereich Energie
abgestrahlt wird und danach die Phasen, in denen die Schwinger erregt werden, derart
verändert werden, daß ein benachbarter Winkelbereich von der ausgestrahlten Wellenenergie
überstrichen wird; dieses Abändern der Phasen der Sender wird stufenweise so lange
fortgesetzt, bis ein gewisser gewünschter Winkelbereich, unter
Umständen
der ganze Umkreis von 36o°, von der Wellenenergie nacheinander überstrichen ist.
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Bei einer größeren Anzahl von Schwingern ergibt sich für die Einrichtung
gemäß dem Hauptpatent die Schwierigkeit, daß zur Erzielung eines sehr schmalen Winkelbereiches
sehr viele Generatoren, entsprechend den verschiedenen notwendigen Phasen sehr umfangreiche
phasenschiebende Mittel verwendet werden müssen und hierdurch die Anlage sehr vergrößert
und verteuert wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine besonders vorteilhafte Schaltanordnung,
mittels deren es gelingt, eine größere Anzahl von Schwingern, die in einer Gruppe
verteilt sind, deren horizontale Projektion annähernd ein Kreis ist, mit einem Minimum
an phasenschiebenden Mitteln und einem verhältnismäßig geringen Aufwand an Schaltorganen
zu betreiben.
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Gemäß der Erfindung sind die Schwinger der Gruppe über einen Walzenschalter
mit mehreren teils im positiven, teils im negativen Sinn phasenschiebenden Mitteln
verbunden, wobei für jede Phase nur ein Mittel vorgesehen ist, das gleichzeitig
vor verschiedene Schwinger, unter Umständen in verschiedener Polung, geschaltet
ist, und durch Verstellen des Walzenschalters die Zuordnung zwischen den Schwingern
und den phasenschiebenden Mitteln stufenweise veränderbar ist.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung nach der
Erfindung beispielsweise dargestellt; in Abb. i ist eine Prin:zipskizze des Walzenschalters
dargestellt; Abb. 2 ist ein Schaltbild der Sendeeinrichtung bei einer bestimmten
Stellung des Walzenschalters; Abb. 3 ist ein entsprechendes. Schaltbild der Empfangseinrichtung.
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Aus Abb. i ist die Anordnung der Sender einer kreisförmigen Gruppe
von Unterwasserschallschwingern ersichtlich, die über die Kontakte eines Walzenschalters
mit den Klemmen i bis io einer Sendoeinrichtung verbunden sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
sind achtzehn Schwinger vorhanden, die mit den Ziffern i i bis 28 bezeichnet sind.
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In Abb.2 ist dargestellt, wie die Schwinger i i bis 28 über die Klemmen
i bis io derart an eine Sendeeinrichtung angeschlossen sind, daß sich eine Richtwirkung
der Gruppe in Richtung des Pfeiles 29 in Abb. i ergibt. Dies wird dadurch erreicht,
daß die Schwinger i 1, 15, 25, 20, 16, 24 über die Klemmen: i und 2 an die Ausgangsröhre
30 eines Generators gelegt sind, dessen Phasenverschiebung als o° bezeichnet
wird. Die Röhre 30 ist über einen reinen ohmschen Widerstand 31 an die Steuerspannungsquelle
32 der Endstufe des Röhrengenerators in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise
gelegt. Die Schwinger 13, 21, 18, 28 sind über die Klemmen 3 und 4 an eine zweite
Röhre 33 gelegt, die gegenüber der Röhre 30 eine Phasenverschiebung von -E-
45° besitzt. Diese Phasenverschiebung wird dadurch erreicht, daß das Gitter der
Röhre 33 über einen Kondensator 34 bestimmter Größe an die Steuerspannungsquelle
32 gelegt wird. Die Schwinger 23 und 26 sind über die Klemmen 5 und 6 an dieselbe
Röhre 33, aber unter entgegengesetzter Polung gelegt, wodurch sie gegenüber den
Schwingern 13, 21, 18, 28 um i8o° verschoben erregt werden. Die Schwinger 12, 19,
22, 27 sind über die Klemmen 7 und 8 an eine dritte Röhre 35 gelegt, die mittels
einer SelbstinduktiOn 36 um -45° gegenüber der Röhre 30 phasenverschobene
Schwingungen erzeugt. Die Schwinger 14 und 17 sind wiederum an die gleiche Röhre
35, aber unter entgegengesetzter Polung wie die übrigen vier Schwinger gelegt.
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Damit alle Schwinger i i bis 18 hintereinander in Richtung des Pfeiles
37 von einem Polarisationsstrom durchflossen werden können, sind noch Drosselspulen
38, 39, 40, 41, 42, 43 vorgesehen, die die phasenmäßige Trennung der Erregung der
einzelnen Schwinger bewirken. Durch die Pfeile 44, 45, 46, 47 und 48 wird, angedeutet,
in welcher Richtung die Schwinger zu einem bestimmten Zeitpunkt von dem dem Röhrengenerator
.entnommenen Wechselstrom durchflossen werden.
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Durch die in den Abb. i und 2 dargestellte Schaltung wird erreicht,
daß mit Hilfe von nur drei gegeneinander um o, -f- 45 und -45@ phasenverschobenen
Strom liefernden Generatorendstufen die einzelnen Schwinger i i bis 28 mit solchen
Phasen erregt werden, daß sich in der Richtung des Pfeiles 29 eine Richtcharakteristik
von ungefähr ± 15J ergibt. Durch Drehen des Walzenschalters gemäß Abb. i läßt sich
nun diese Richtcharakteristik in achtzehn Stufen im Umkreis herumdrehen und der
ganze Umkreis mit Sendeenergie überstreichen.
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Ein besonderer Vorteil der Anordnung ist nicht nur darin zu erblicken,
daß auf Grund der Erfindung ein besonders geringer Aufwand an phasenschiebenden
Mitteln und Generatorröhren benötigt wird; es ist vielmehr eine besonders vorteilhafte
Ausgestaltung des Erfindungsgedankens auch darin zu erblicken, daß die phasenschiebenden
Elemente 31, 34 und 36 zwischen die Steuerspannungsquellen 32 der Endstufe des Röhrengenerators
und die Endstufen 30, 33, 35 gelegt
sind. Sofern nämlich bei einer
etwas abgeänderten Anordnung die phasenschiebenden Mittel verändert werden sollen,
kann dies in einer niedrigeren Leistungsstufe geschehen, so daß also durch Verändern
der Phasen an sich keine Leistung verbraucht wird.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung nach der Erfindung besteht darin,
daß sie eine gleichzeitige Verwendung für den Empfangsbetrieb derselben Schwingergruppe
gestattet. Ein Ausführungsbeispiel für eine entsprechende, auf Differenzmessung
abgestellte Empfangsschaltung ist in der Abb. 3 dargestellt. Die Bezugszeichen der
Abb. i und 2 sind beibehalten. Über Schalter 49 und 57 ist jedoch die bereits in
Abb.2 dargestellte Schwingeranordnung über entsprechende phasenschiebende Mittel
an, zwei Anzeigeeinrichtungen 58 und 59 angeschlossen. Zum Senden bleiben die Schalter
50, 53 und 56 geöffnet, während die Schalter 49, 51, 52, 54, 55. 57 an die
Sendeleitung in der aus der Abb. 2 ersichtlichen Weise gelegt sind. Durch das Schließen
der Schalter 5o, 53 und 56 in Empfangsstellung wird eine Mittelabzweigung der hintereinandergeschalteten
Schwinger bewirkt und eine Differenzmessung der von den Schwingern aufgenommenen
Wellenenergie dadurch ermöglicht, daß die drei Transformatoren 6o, 61, 62 mit je
zwei Wicklungspaaren versehen sind. Die beiden Wicklungspaare jedes Transformators
sind entgegengesetzt gewickelt und in der aus der Zeichnung ersichtlichen Form zusammengeschaltet.
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63 und 64 bedeuten rein ohmsche Widerstände, die keine Phasenverzögerung
bewirken, 65 und 66 sind Kondensatoren, die eine Phasenverschiebung in der einen
Richtung bewirken, und 67 und 68 sind: Drosselspulen, die eine Phasenverschiebung
in der anderen Richtung bewirken. Die Absolutbeträge der Phasenverschiebungen, die
durch die Mittel 65 bis 68 hervorgerufen werden, sind wie bei dem in der Abb. 2
dargestellten Ausführungsbeispiel- für Empfang ebenfalls 450- 69 und 7o bedeuten
Verstärkeranordnungen, die in an sich bei Differenzmessungen bekannter Weise mit
variablen phasenschiebenden Mitteln ausgestattet sind und infolgedessen eine Feinkompensation
gestatten; die Feinkompensation in den Verstärkern 69 und 70 wird so lange
verstellt, bis die Anzeigevorrichtungen 58 und 59 keine Differenz mehr anzeigen.
Nachdem also durch die Stellung des Walzenschalters eine . ungefähre Peilrichtung
mit einer Peilschärfe von etwa ±i5" festgelegt ist, gestatten die Feinkompensatoren
69 und 7o eine genaue Festlegung der Peilrichtung innerhalb des genannten Winkelbereiches.
Es liegt naturgemäß im Rahmen der Erfindung, die Anzahl der Schwinger auf mehr oder
weniger als achtzehn Elemente zu bemessen und dementsprechend die Anzahl der phasenschiebenden
Mittel sowie deren Größe abzuändern. Maßgebend für die Bemessung der Größe einer
jeden Phasenverschiebung und die Entscheidung darüber, welche Sender bzw. Empfänger
gleichzeitig an dieselben phasenschiebenden Mittel gelegt werden sollen, ist der
Fehler, der bei der durch die Stellung des Walzenschalters bewirkten Grobeinstellung
für die Peil- bzw. Senderichtung zugelassen werden muß.
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Der Erfindungsgedanke, auf Grund dessen die Zuordnung zwischen den
Schwingern und den phasenschiebenden Mitteln zu treffen ist, besteht darin, die
Genauigkeit der Sende- bzw. Peilrichtung nicht durch die Anzahl der Schwinger der
Gruppe allein: zu begrenzen, wie es bisher geschehen ist, sondern durch die jeweilige
sinngemäße Zusammenschaltung der einzelnen Schwinger der Gruppe.
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Es ist schließlich zu bemerken, daß die Erfindung nicht auf die im
Ausführungsbeispiel dargestellte Verwendung von Röhrengeneratoren beschränkt ist,
sondern sich auch gegebenenfalls auf die Anwendung von Maschinensendern bezieht,
bei denen die einzelnen Phasen durch entsprechende Anordnung und Bemessung der Wicklungen
erreicht werden.