DE767519C - Magnetostriktiver Transversalschwinger - Google Patents

Description

• Magnetostriktiver Transversalschwinger Die Träger von Untervasserschallgeräten sind bekanntlich vielfach als schwertförmige Ansätze oder Ausfahrkörper ausgebildet, deren Querschnitt eine stromlinienähnliche Form besitzt. Aus Gründen der Berücksichtigung der Strömungserscheinungen und der Festigkeit derartiger Träger ist der Querschnitt vielfach außerordentlich schmal, wobei die Unterwasserschallschwinger auf d°n beiden. Breitseiten des Trägers angeordnet sind. Der Querschnitt derartiger schwertförmiger Träger für Unterwassersehallgeräte konnte jedoch bisher nicht beliebig schmal auegebildet werden, da bei der Verwendung magnetostriktiv erregbarer und nach dem Prinzip des Tonpilzes aufgebauter Schwingger die Längsausdehnung der Schwinger berücksichtigt werden mußte. Die, Längsausdehnung der Schwinger, die sich senkrecht zur Oberfläche des Schwertes in das Schwert hinein erstreckte, hängt nämlich von der Frequenz der Schwinger ab-, auf die sie abgestimmt sein müssen. Die 'Berechnung der notwendigen Breite eines schwertförmigen Trägers für Unterwasserschallgeräte war infolgedessen überbestimmt, da in sie einerseits die strömungstechnischen. Erfordernisse und andererseits die Abstimmung der Schwinger eingingen.
• Gemäß der Erfindung macht man. sich bei der Betstimmung der Breite, eines Trägers für Untenvasserschallgeräte von der Abstinmmung

  der Schwinger dadurch ;Inabhängig, daß die

  Schwinger als Transversalschwinger aus-

  gi#bildet sind. Dies geschieht erfindungsgemäß

  dadurch, daß jeder Schwinger längs seiner

  strahlenden bzw. empfangenden Fläche in

  einzelnen Punkten bestimmter Lage gegele-

  phasig erregt und dadurch zu Teilbiege-

  schwingUngen angeregt wird, die infolge der

  starren Seitenteile eine Gesamtschwingung

  der strahlenden Fläcli2 ähnlich einer ein-

  gespannt°_n @Ielr_bran liervorrufefi. Hierdurch

  wird der Vort;_il erzielt, daß die durch die

  Abstimmung htdingte Ausdehnung der

  Scli@vingzr parallel zur Oberfläche des Trä-

  gers i-erl°gt ist.

  Eine besondere Aus- gestaltung des Erfin-

  dungsgtdanhens, die auch für dieVerwendung

  von magnetostriktivenTransversalschwingern

  für andere Zwecke in Frage kommt und inso-

  fern als ein einen selbständigen Schutz ge-

  nicßende; Element der Erfindung anzusehen

  ist, besteht in der besonderen Ausbildung

  des magnetostriktiven Transversalsehwingers.

  -:ach der Erfindung sind nämlich parallel zur

  strahlenden Oberfläche des inagnetostriktiven

  Schwingers auf dess.eli Schenkeln mehrere

  Stromspulen in einer derartigen Schaltung

  ang°ordnet, da.ß das von ihnen erzeugte

  Magnetfeld zwei Reiben von Knoten und

  Bäuchen abtvech:elndeli@-orzeichens aufweist,

  wobei diese mit den Knoten und Bäuchen der

  Biegespannung im Spulentrüger, wenn dieser

  transversale Biegeschwingungen ausführt, zti-

  sa@n@n:nfallen. Der mag-lietostrilztive Trans-

  versalschwinger gemäht der Erfindung besitzt

  den Vorteil eines einheitlichen Aufbaues und

  infolgedessen besonderer Konstanz seiner Ab-

  stimmung, die sich 1äei den bekannten, auf

  dem Bimetallprinzip beruhenden magnetostrik-

  tiven Transversalschwingcrn nicht erreichen

  ließ.

  In der Zeichnung sind einige Ausfiihrungs-

  fo.rmen der Anordnung nach der Erfindung

  beispielsw:ise dargestellt.

  In Abb. t bedeutet t den Ouerschnitt eines

  Trägers für Unterwasserschallgeräte, bei-

  spiels@vtise eines Ausfa lirschwertes. 2 und 3

  bedeuten el-Ylndungsgemäß die Stirnflächen

  magne-tostrikti ver Transversalschwinger, de-

  ren Schenkel d., 3 Transversalschwingungen

  ausftthreii liCinnen und deren joche 6, i starr

  in d tli Träger eingebaut sind.

  In -1).b. 2 ist ein einzelleer magnetostrik-

  tive r Transversalschwinge r nach der Erfin-

  dung im Ouerschnitt dargestellt. 8 bedeutet

  eine -Nickellamelle. deren viele zu einem

  Nickelpaket Vil>ereinanderge schichtet sind.

  jede Lamelle ist in an sich bekannter Weise

  mit Atis.,partln g@II C_), 10. 11, 12. 13 versehen,

  die zur Aufnahm° dr Stromspulen dienen.

  Gemah der Erindun- sind nun die zur Auf-

  nahmt des Z@"echseistr0mes dienenden Strom-

  spulen i4. t5, 16. I; derart :wickelt, daß

  sich an den Stellen der Pfeile t,#. 19, 20, 18a,

  19a. eoa Schwingungsbäuche und an den

  Stellen -21, 22. 23. 24 @chwinungsl.noten der

  magnetischen Feldstärk: ausbilden, wobei die

  -Bäuche 18. 2o und tca ent@-egengesetzte Vor-

  zeichen wie die Bäuche ict, iSa und 2o11 haben.

  Da.hei setzt sich die magnetische Feldstärke

  aus den Feldern der Spulen t.[ bis t j und

  dem lkanstänteii Feld einer Polarisationsspule

  23 zusammen. Geniäl" dem in der Abb. 2 dar-

  gestellten Ausführungsbeispiel wird die Aus-

  bildung der Schwingungsbäuche und -knoten

  des .Magnetfeldes dadurch erreicht, daß die

  Spulen 14 bis t; hintereinandergeschaltet und

  mit wechselndem Wicklungssinn gewickelt

  sind. Gemäß der Erfindung ist Lei dieser

  Anordnung die @ erteilung der Knoten und

  Bäuche der Feldstärke derart vorge:ioinmen,

  daß sie mit d211 Knoten und Bäuchen der

  Biegespannung bei Biegeschtvingung-en zu-

  Unter dem Einfluß@ eines durch die Spulen

  fließenden Stromes wird nun die Oberfläche

  efi des Schwingers zu @ra_nsve=salsch@villgun-

  gen angeregt. Die Oberfläche des Scilwinlers,

  die in Abb. -2 stark atzeichnet ist, biegt sich

  dahin als Ganzes durch. Zur näheren Er-

  läuterung des Vor-angs ist in _`Lbt>.4 der

  Schwinger in der durchgebogenen Form noch

  einmal dargestellt: und zwar sind. üin die

  Verhältnisse iibersiclitlicher zu machen. die

  Fenster to, 11, 12, 13. die lediglich zur Auf-

  nahine der Spulen dienen. fortgelassen. Damit

  die in der Abh..l dargestellte Durchbiegung

  zustande kommt, müssen die lIassen rechts

  und liliks Knotenzonen 21 und 21 bilden. Dies

  wird dadurch erreicht, daß das ganze Gebilde

  bezüglich einer Loii-ittidinalscliwingun- starr

  ausgebildet ist. Die die beiden 'Massen ver-

  bindende Elastizität ist in acht Zonen unter-

  telt, von denen vier mit einem Plus- und vier

  mit einem '-Minuszeichen Versellen sind. Die

  Pluszeichen bedeuten, daß an diesen Stellen

  eine Verlängerung hervorgerufen werden

  muß, und die -Minuszeichen bedeuten, daß an

  diesen Stellen eine Verkürzung hervorgerufen

  werden muß, damit die in der Abb. ,[ dar-

  gestellte Durchbiegung zustande kommt.

  Diese wird durch die magnetischen Felder

  erreicht, deren Richtungen in der Abb. 2 als

  Pfeile dargestellt sind. und zwar sind die

  beiden Pfeile 18, -2o tind der Pfeil 19a gleich-

  gerichtet. Sie entsprechen den Feldern, die

  e111,- Verkürzung hervorrufen. Der Pfeil ic)a

  repräsentiert dabei ein Feld, das die heicfen

  mittleren 1Iinuszeichen auf der Skizze her-

  vorruft. Die übrigen Pfeile sind entgegen-

  gesetzt gerichtet und rufen die Pluszeichen

  hervor.

  Im vorstehenden Fall wurde der Schwinhger als Seniler betrachtet. Andererseits werden bei einer Erregung des Nickelpaketes zu elastischen transversalen Biegeschwingnng#in auf Grund von außen auftreffender- Schallwellen in den Spulen 14 bis 17 Spannungen derart erzeugt, daß sie sich zu einer Gesamtspannung zusammensetzen, die an. den. Klemmen 27, 28 gemessen werden kann..
• Der Transversalschwinger, für dessen Eigenabstimmung die Ausdehnung parallel zur Oberfläche 26 maßgebend ist, wird in der Weise in das Ausfahrschweirt z eingebaut, d'aß die Zonen 2 r und 24, welche Schwin, gungsknoten darstellen, unmittelbar und fest in das Gehäuse eingesetzt werden; ein weicher Einbau des Schwingers unter Zwischenschaltung schalldämpfender' Mittel in das Gehäuse ist bei der Ausbildung des Transversalsch@«ringers gemäß der Erfindung nicht erforderlich.
• Die Ausbildung der Schwingungsknoten und -bäuche der magnetischen Feldstärke geimäß der Erfindung ist nicht an die Anordnung der Stromnspulen gemäß dem Ausführungsbeispiel, das in Abb.2 darstellt ist, gebunden. Die Anordnung der Spulen kann beispielsweise auch in der Weise erfolgen, wie, sie in der Abb. 3 durch Spulen 29, 31, 32, 34 angedeutet ist. Der Schwinger gemäß Abb. 3 eignet sich besonders zum Einbau in einen schwertförmigen Träger, da er nach beiden. Seiten strahlt und infolgedessen die Abstrahlflächen zu beiden Seiten des Ausfah:rschwertes r miteinander vereinigt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zum Senden und Empfangen von Wellenenergie mittels. auf der Breitseite eines schwertförmigen Trägers angeordneter magnetostriktiv erregbarer Schwinger, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwinger längs seiner strahlenden bzw. empfangenden Fläche in. einzelnen Punkten bestimmter Lage gegenphasig erregt und dadurch zu Tedlbiege.schwingungen angeregt wird, die infolge der starren Seitenteile eine Gesamtschwingung der strahlenden Fläche ähnlich einer eingespannten Membran hervorrufen.
2. 2. Magnetostriktiver Tran.sversalschwinger, der für die Einrichtung nach Anspruch z verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß längs der strahlenden bzw. empfangenden Oberfläche in mehreren Zonen verschiedene Stromspulen in einer derartigen Schaltung angeordnet sind, daß die benachbarten Zonen des in bezug auf seine Transversalschwingung auf die Sende- oder Empfangsfrequenz abgestimmten Schwingungsgebildes, die mit ..den Zonen entgegengesetzter Bewegungsrichtung der neutralen Phase der Biegeschwingung übereinstimmen, gegenphasig erregt und dadurch zu Teilbiegeschwingungen angeregt werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magneto,-striktive Körper als. Lamellenpaket ausgebildet isst, welches in an sich bekannter Weise Aussparungen für eine; Anzahl von Stromspulen aufweist, und die Stromspulen hintereinandergeschaltet und abwechselnd im positiven und negativen Sinn gewickelt sind.
4. 4. Anordnung nach Anspruch t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Vorder- als auch die Rückseite deis magnetostriktiven Körpers als Tratrsversalschwinger ausgebildet ist und die .zwischen der Vo@rder- und der Rückseite liegenden Schw ingungsknotengebietei feist mit dein Gehäuse verbunden sind.