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Die Angabe des Patentinhabers und des Erfinders unterbleibt (VO.
vom 15.1.44-RGBl.II S.5) Einrichtung für Unterwasserschallanlagen auf Schiffen zur
Bestimmung der jeweiligen erzielbaren Reichweiten Beim Betriebe von Unterwasserschallanlagen
auf Schiffen wird die Beobachtung gemacht, daß die Güte der Schallübertragung bzw.
die erzielbare Reichweite starken zeitlichen und örtlichen Schwankungen unterworfen
ist. Diese Schwankungen können auf Änderungen in der Schalleitfähigkeit des Wassers
infolge Absorption, Inhomogenität des Wassers u. dgl. zurückgeführt werden, die
die Güte der Übertragung der Schallenergie vom Sender zum Empfänger beeinflussen.
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Der Betrieb der üblichen Schallanlagen selbst gibt aber gewöhnlich
erst dann Aufschluß über die jeweilige Schalleitfähigkeit des Wassers, wenn die
Lage eines zweiten Schiffes oder sonstigen Objektes im Wasser nach Richtung und
Entfernung bekannt ist.
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Die I(enntnis der Schalleitfähigkeit ist jedoch gerade erwünscht,
noch ehe die Verbindung mit einem zweiten Objekt im Wasser hergestellt ist. NIan
ist daher zunächst völlig im Ungenvissen darüber, mit welcher Reichweite man rechnen
kann und ob die Inbetriebnahme der Schallanlage überhaupt Erfolg verspricht. Aber
auch wenn die Lage eines zweiten Objektes bekannt ist, so kann immer noch Ungewißheit
darüber bestehen, ob die schlechte oder völlig ausfallende Schallübertragung auf
eine geringe Schalleitfähigkeit des Wassers oder auf Störungen der Schallgeräte
selbst zurückzuführen ist.
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Es hesteht daher ein dringendes Bedürfnis nach einer Einrichtung,
die es gestattet, die jeweilige Schalleitfähigkeit des Wassers jederzeit festzustellen.
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ErflndungsgemäiJ) ist deshall> eine auf dem Schiff eingebaute
Sendeeinrichtung vorgesehen, die einen Schall hoher Frequenz aussendet, der über
eine feste. vorgegebene Weglänge in Größenordnung der Schiffslänge durch das das
Schiff umgebende Wasser von einer ebenfalls auf dem Schiff eingebauten zusätzlichen
Empfangseinrichtung empfangen
wird, und eine Meßeinrichtung vorhanden,
durch die das Verhältnis zwischen der dem Sender zngeführten und der empfangenen
Energie festgestellt wird, das als SIaß für die eweils herrschende Leitfähigkeit
des Alediums und damit für die jeweilige Reichweite der Unterwasserschallanlage
dient. Dadurch kann man sich jederzeit Gewißheit über das Leitvermögen des Schallmediums
und die erzielbare Reichweite verschaffen und ist der Gefahr falscher Vorstellungen
über das jeweils von der Unterwasserschallanlage erfaßte Gebiet enthoben. Es besteht
nun auch die Möglichkeit, die Benutzung der Unterwasserschallanlage der jeweils
herrschenden Leitfähigkeit des Wassers anzupassen, indem Zeiten hoher Leitfähigkeit
ausgenutzt werden und ein unnützer Betrieb während Zeiten zu geringer Leitfähigkeit
vermieden wird. Auch eine Anpassung der Sendeenergie an die jeweilige Leitfähiglieit
und die erforderliche oder gewünschte maximale Reichweite ist möglich.
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Die Verwendung sehr hoher Schallfrequell zen hat den Vorteil. daß
sich die Schwankungen des Leitvermögens bei Schallwellen hoher Frequenz in erheblich
stärkerem Maße bemerkbar machen als bei niedrigen Frequenzen. Durch die Benutzung
höherer Frequenzen wird man daher selbst bei verhältnismäßig kurzen Schallwegen
noch ohne besonders empfindliche Meßgeräte die Schwankungen der Leitfähigkeit hinreichend
genau feststellen können.
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Die zur Messung der Leitfähigkeit benutzte Sende- und Empfangseinrichtung
ist so auf dem Schiff einzubauen, daß der Schall vom Sender zum Empfänger eine fest
vorgegebene Wegstrecke, die sich bei einem Schiff leicht festlegen läßt, zu durchlaufen
hat. Die Bestimmung des Leitvermögens erfolgt dann durch Messung des Verhältnisses
zwischen Sende- und Fmpfangsenergie mit Hilfe geeigneter, besonders hierzu vorgesehener
Geräte. Wird der Sender mit konstanter Energie betrieben, so kann die Empfangsenergie
unmittelbar als Maß für das Leitvermögen benutzt werden. Die aufgefangene Energie
wird dann zweckmäßig einem Meßinstrument zugeführt, das empirisch geeicht ist und
unmittelbar den Grad des Leitvermögens angibt. Es liönnte natürlich auch umgekehrt
jeweils die Sendeenergie festgestellt werden, die erforderlich ist, um am Empfänger
eine bestimmte Wirkung auszulösen.
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Schließlich wäre es auch möglich. bei konstanter Sendeenergie eine
bestimmte Empfangsenergie dadurch hervorzurufen, daß man die Länge der vom Schall
zurückzulegenden Wegstrecke zum Beispiel durch wahlweise Benutzung mehrerer in verschiedenem
Abstand voneinander angeordneter Schwinger so lange verändert, bis das fest vorgegebene
Verhältnis zwischen Sende- und Empfangsenergie erreicht ist.
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Zweckmäßig können der vorzugsweise scharf gerichtete Sender und Empfänger
in bestimmtem Abstand voneinander am Schiff so angeordnet sein. daß sie aufeinander
zustrahlen, Gegebenenfalls ist es aber auch vorteilhafter, Sender und Empfänger
gleichsinilig gegen eine im Abstand von ihnen angeordnete schallreflektierende Fläche
zu richten.
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Diese Anordnung hat u a. den Vorteil. daß sich die I,änge des Schallweges
und damit der Einfluß der Schwankungen im Leitvermögen des Wassers verdoppelt.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Hierfür sei angenommen, daß die auf dem Schiff vorgesehene Unterwasserschal
planlage mit einem sog. Ausfahrschwert 1 versehen ist, das im Vorderschiff angebracht
ist und die den Schall abstrahlenden bzw. auffangenden Schwinger unter den Kiel
des Schiffes auszufahren gestattet. Am unteren Ende des Ausfahrschwertes ist ein
zusätzlicher Schwinger 2 angel>racht, der mil einer besonderen konstauten Energiequelle
3 in Verbindung steht, deren Frequenz Zweckmäßig die Betriebsfrequenz der eigentlichen
Unterwasserschallanlage aus einem weiter unten noch des näheren zu erläuternden
Grunde wesentlich übersteigt. Im Achterteil des Schiffes ist ferner ein zusätzlicher
Empfänger 4 angebracht, der dazu bestimmt ist, den vom Schwinger 2 abgestrahlten
Schall aufzufangen und zur Anzeige zu bringen. Die Anzeigevorrichtung besteht aus
einem Meßgerät 5, das die Größe der Empfangsenergie anzeigt.
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Die Empfangsenergie ist nun, wie Versuche ergeben haben, nicht gleichbleibend,
obwohl die Sendeenergie und der Abstand der beiden Schwinger ) und 3 stets dieselben
sind. Die Empfangsenergie ist vielmehr Schwankungen unterworfen. die durch Zustandsänderungen
des Mediums hervorgerufen werden. Es kann nun die gemessene Empfangsenergie unmittelbar
als Maß für das jeweilige Schalleitvermögen des Wassers benutzt werden. Dieses Leitvermögen
bestimmt natürlich ebenso die Güte der Schallübertragung für die eigentliche Unterwasserschallanlage.
und zwar kann man aus dem gemessenen Leitvermögen unmittelbar auf die jeweils erziellbare
Reichweite der Schallanlage schließen. Tlierzu kann das Meßgerät zweckmäßig mit
einer Skala für die Reichweite versehen sein, die durch Beobachtung der tatsächlichen
Reichweite aufgenommen wird.
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Man wird die beschriebene Meßeinrichtung zur Feststellung des jeweiligen
Leitvermögens
jedesmal benutzen, bevor man die Schallanlage in
Betrieb nimmt, um sich zunächst Gewißheit darüber zu verschaffen, ob die Leitfähigkeit
des Wassers überhaupt hoch genug ist. daß sich der Betrieb der Unterwasscrschallanlage
loh.nt. Dadurch kann man einen unnützen Betrieb der Anlage vermeiden. und ist auch
Überraschungen enthoben, die sich durch Unterstellung einer in Wirklichkeit nicht
vorhandenen Reichweite ergeben können. Auch wird man nicht mehr in den vielfach
begangenen Fehler verfallen, bei Feststellung einer nur geringen Reichweite diese
auf ein Versagen der Schallgeräte selbst zurückzuführen und zeitraubende unnütze
Untersuchungen an der Anlage anstellen, während die Ursache in Wirklichkeit in dem
schlechten Leitvermögen des 1Nlediums zu suchen ist.
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Sender und Empfänger können in jeder geeigneten Weise derart am Schiff
angeordnet werden, daß der Schall vom Sender zum Empfänger eine bestimmte, nicht
zu kleine Wegstrecke zurückzulegen hat. Auch ist es nicht erforderlich, scharf gerichtete
Sender und Empfänger zu benutzen. Am Empfänger kann man an Stelle des direkten auch
den von einer Reflexionsfläche am Schiff zurückgeworfene Schall aufnehmen. Bei U-Booten
gestellt die vorteilhafte iNlöglichkeit, den Schallmeßweg an Deck zwischen Turm
und Bug anzuordnen, wodurch sich ohne weiteres eine freie Schallstrecke erzielen
läßt.
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PATENTANSPRUCXE: I. Einrichtung für Unterwasserschallanlagen auf
Schiffen zur Bestimmung der jeweiligen erzielbaren Reichweiten, dadurch gekennzeichnet,
daß eine auf dem Schiff eingebaute Sendeeinrichtung vorgesehen ist, die einen Schall
hoher Frequenz aussendet, der über eine feste, vorgegebene Weglänge in Größenordnung
der Schiffslänge durch das das Schiff umgeltende Wasser von einer ebenfalls auf
dem Schiff eingebauten zusätzlichen Eml>-fangseinrichtung empfangen wird, und
daß eine Meßeinrichtung vorhanden ist, durch die das Verhältnis zwischen der dem
Sender zugeführten und der empfangenen Energie festgestellt wird, das als Maß für
die jeweils herrschende Leitfähigkeit des Älediums und damit für die eweilige Reichweite
der Unterl-asserschallanlage dient.