Luftschallsender, insbesondere für Schiffe Es sind Luftschallisender
zur Erzeugung starker, tiefer Signaltöne bekannt, bei denen in einem Schallrohr
mittels eines Kurbeltriebes ein Kolben mit solcher Geschwindigkeit hin und her bewegt
wird, daß zwischen seiner Bewegung und der von ihm in Schwingung versetzten Luftsäule
Resonanz eintritt.Airborne sound transmitters, especially for ships They are airborne sound transmitters
known for generating strong, deep signal tones, in which in a sound tube
a piston is moved back and forth at such a speed by means of a crank mechanism
becomes that between its movement and the column of air set in vibration by it
Resonance occurs.
Die hierzu erforderliche Frequenz der Kolbenbewegung bzw. Drehzahl
des zum Antrieb benutzten Elektromotors ist durch die Eigenart der Resonanzwirkung
an einen bestimmten, eng begrenzten Drehzahlbereich gebunden, der sich erfahrungsgemäß
auf nur etwa 0,51/o der Arbeitsdrehzahl erstreckt. Unterhalb dieses Drehzahlbereiches
ist der Ton bei geringerem Leistungsbedarf zu schwach, oberhalb dieses Drehzahlbereichs
nimmt bei steigender Leistung die Tonkraft zu. Wird die Frequenz aber nur um 0,a5
% der Drehzahl über den Arbeitsdrehzahlbereich gesteigert, so wird die kritische
Frequenz erreicht, die bei der geringsten Drehzahlerhöhung überschritten wird, weil
dann Entlastung und in deren weiterer Folge Drehzahlanstieg eintritt. Hierdurch
aber wird der Ton plötzlich so schwach, daß er als solcher nicht mehr gewertet werden
kann und das abgegebene Signal, das sich aus mehreren Tönen zusammensetzt, verstümmelt
ist.The required frequency of the piston movement or speed
of the electric motor used to drive it is due to the nature of the resonance effect
tied to a specific, narrowly limited speed range, which experience has shown
extends to only about 0.51 / o of the working speed. Below this speed range
If the sound is too weak with a lower power requirement, above this speed range
the tone power increases with increasing power. But if the frequency is only around 0, a5
% of the speed is increased over the working speed range, the critical one
Frequency reached that is exceeded at the slightest increase in speed, because
then relief and, as a result, an increase in speed occurs. Through this
but the tone suddenly becomes so weak that it can no longer be counted as such
can and mutilates the emitted signal, which is composed of several tones
is.
Die Erfahrungen haben gezeigt, daß die Tonkraft der Luftschalkender
infolge der Eigenart des Zusammenwirkens eines Elektromotors, mit Bier Resonanz
einer schwingenden Luftsäule auf Spannungsschwankungen im Anschlußnetz stark reagiert,
besonders, da bei diesen: Schwankungen bis plus oder minus 5 % der normalen Betriebsspannung
zu rechnen ist.
Bei auf Schiffen eingebauten Schallsendern zeigte
sich, daß der Schallsender bei höchster Betriebsspannung auf richtige Tonstärke
eingestellt, nach Sinken der Spannung um ioo/o der Ton derart in seiner Stärke nachläßt,
daß er nicht mehr zum Signalisieren geeignet ist. Die Drehzahl des zum Antrieb benutzten
Motors muß daher durch einen Regler entsprechend der jeweiligen Bordspannung nachgeregelt
werden. Hierbei macht man immer wieder die Erfahrung, daß der Regler, besonders
wenn der Schallsender die kritische Frequenz überschritten hatte, nicht richtig
bedient wurde, und dann nach vorgenommener, richtiger Einstellung dies Reglers so
viel Zeit verstrichen war, daß das eigene sowie das entgegenkommende Schiff gefährdet
sein konnten.Experience has shown that the sound power of the Luftschalkender
due to the nature of the interaction of an electric motor, resonance with beer
a vibrating column of air reacts strongly to voltage fluctuations in the connection network,
especially because with these: fluctuations up to plus or minus 5% of the normal operating voltage
is to be expected.
In the case of sound transmitters installed on ships, showed
ensure that the sound transmitter is at the correct sound level at the highest operating voltage
set, after the voltage has dropped by 100/0 the tone diminishes in strength,
that it is no longer suitable for signaling. The speed of the used to drive
The motor must therefore be readjusted by a controller in accordance with the respective on-board voltage
will. Here one makes the experience again and again that the controller is special
if the sound transmitter had exceeded the critical frequency, not correctly
has been operated, and then after the correct setting of this controller has been made
Much time had passed that the own ship as well as the oncoming ship was endangered
could be.
Aber nicht nur die Spannungsschwankungen im Netz beeinflussen den
Schallsender in seiner Wirkung, auch die Umgebungstemperatur spielt hierbei eine
gleich wichtige Rolle, insofern, als durch die sich mit der Temperatur ändernde
Schallgeschwindigkeit auch einte Änderung der Frequenz der in Schwingung versetzten
Luftsäule bedingt ist, von der wiederum die Tonlage und Tonstärke abhängig sind.
Diese Einflüsse können sich in ihrer Wirkung mit denen durch Spannungsänderungen
summieren, sie können sich aber auch aufheben, so daß die Einstellung des Reglern
bei einer bestimmten Betriebsspannung eine verschiedene sein kann. Hierdurch wird
jedoch dem die Einstellung Ausführenden jeglicher Anhalt für eine richtige Einstellung
des Reglers selbst genommen. An Hand der Zeichnung werden nachstehend die den Schallsender
beeinflussenden Temperaturänderungen und ihre Auswirkungen einer näheren Betrachtung
unterzogen.But not only the voltage fluctuations in the network influence the
Sound transmitter in its effect, the ambient temperature also plays a role here
equally important role insofar as it changes with temperature
The speed of sound also changes the frequency of the vibrated
Is conditioned by the air column, which in turn determines the pitch and strength of the pitch.
The effects of these influences can differ from those caused by changes in voltage
add up, but they can also cancel each other out, so that the setting of the controller
can be different for a certain operating voltage. This will
however, to the person carrying out the setting, there is no evidence of a correct setting
of the controller itself. The following are the sound transmitters based on the drawing
influencing temperature changes and their effects on closer examination
subjected.
In der Zeichnung ist die Stromaufnahme eines für den Betrieb des Luftschallsenders
vorgesehenen Gleichstrommotors in Abhängigkeit von der Drehzahl bei einer mittleren
Lufttemperatur vom o° sowie den Temperaturen von plus 30° und minus 30° aufgetragen.
Aus den Kurven ist ersichtlich, wie stark die Abhängigkeit des brauchbaren Tones
von der Motordrehzahl ist; die Drehzahl des Motors fällt oder steigt entsprechend
der Tonfrequenz mit der Lufttemperatur. Die Schallgeschwindigkeit von 33o m/sec,
bei o° nimmt nämlich bei i ° Temperaturerhöhung um o,6 m zu. Da zwischen Sommer-
und Wintertemperaturen mit einem Unterschied von 2 X 30 = 6o° gerechnet werden muß,
beträgt die entsprechende Differenz in der Schallgeschwindigkeit 6o X o,6 = 36 m
= i i o/o. Der Motor muß also bei einer um 6o° höheren Temperatur auch eine i i
o/o höhere Drehzahl als bei niedriger Temperatur haben, um eine gleiche Tonstärke
zu erreichen. Bei niedriger Temperatur ist das Drehmoment des Motors entsprechend
der Luftgewichtszunahme größer als bei höherer Temperatur. Außerdem wird das Luftgewicht
in geringem Maße noch, und zwar in dem die Kurvenköpfe beiderseitig abgrenzenden
Bereich durch den atmosphärischen Luftdruck (Barometerstand) beeinfußt, weil bei
hohem Barometerstand der Luftdruck bekanntlich größer und dadurch der Ton bei entsprechenderlxistungszunahxne
stärker ist. Die beiden auftretenden Faktoren, nämlich die Temperatur und das Gewicht
der Umgebungsluft bestimmen die Leistung bzw. Stromaufnahme bis zu den jeweiligen
kritischen Punkten und damit die Charakteristik des Luftschallosenders. Der Bereich
des brauchbaren Tones bei allen Verhältnissen wird dadurch festgelegt. Erfindungsgemäß
wird einerseits das Konstanthalten der Drehzahl des zum Antrieb des Lufrschallsenders
vorgesehenen Elektromotors bei Spannungsschwankungen im Anschlußnetz dadurch erreicht,
daß für die magnetische Sättigung der Nebenschlußerregung ein bestimmter Bereich
der Magnetisierungskurve des zu verwendenden Eisenmaterials zur Wirkung gelangt.In the drawing is the power consumption of one for the operation of the airborne sound transmitter
provided DC motor as a function of the speed at an average
Air temperature of 0 ° and temperatures of plus 30 ° and minus 30 ° are plotted.
The curves show how strong the dependency of the usable tone is
on the engine speed; the speed of the engine falls or increases accordingly
the audio frequency with the air temperature. The speed of sound of 33o m / sec,
at o ° the temperature increases by 0.6 m at i °. Since between summer
and winter temperatures with a difference of 2 X 30 = 60 ° must be expected,
the corresponding difference in the speed of sound is 6o X o.6 = 36 m
= i i o / o. The engine must therefore also have an i i at a temperature that is 60 ° higher
o / o have a higher speed than at a lower temperature to have an equal pitch
to reach. At low temperatures the torque of the motor is accordingly
the increase in air weight is greater than at a higher temperature. In addition, the air weight
to a lesser extent, namely to the extent that the curve heads delimit both sides
Area influenced by the atmospheric pressure (barometer reading) because at
As is well known, the air pressure is higher at a high barometer reading, and therefore the tone is higher when there is a corresponding increase in life
is stronger. The two factors involved, namely temperature and weight
of the ambient air determine the performance or power consumption up to the respective
critical points and thus the characteristics of the air lock transmitter. The area
the usable tone in all circumstances is thereby determined. According to the invention
On the one hand, keeping the speed of the to drive the airborne sound transmitter constant
provided electric motor in the event of voltage fluctuations in the connection network achieved by
that for the magnetic saturation of the shunt excitation a certain range
the magnetization curve of the iron material to be used comes into effect.
Andererseits wird die selbsttätige Anpassung der Motordrehzahl an
die, durch die jeweilige Lufttemperatur bedingte Frequenz des Kolbens durch Abstimmung
dies Temperaturkoeffizienten im Erregerstromkreis erzielt. Zu diesem Zweck kann
beispielsweise ein Wicklungsmaterial mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten
als den von Kupfer verwendet werden. Es, kann auch vor der Erregerwicklung des Motors
ein temperaturabhängiger Widerstand geschaltet werden, dessen Material einen Temperaturkoeffizienten
hat, der niedriger ist als der vorn Kupfer. Ein solcher Widerstand verstärkt oder
schwächt dann das Nebenschlußfeld in einem bestimmten Verhältnis zur Veränderung
der Außentemperatur. Die Wirkungsweise eines solchen temperaturabhängigen Regelwiderstandesi
läßt sich auch durch Sperrschichtzellen, Elektrolyte o. dgl. herstellen Der Temperaturkoeffizient
von Kupfer ist o,oo445 für i', der von Konstantan praktisch o. Um zu erzielen, daß
die Erregerwicklung von einem Strom durchflossen wird, durch den die Motordrehzahl
sich stets den Schwingungsfrequenzen der Luftsäule bei den verschiedenen Temperaturen
anpaßt, muß der Erregerwicklung ein Konstantanwiderstand vorgeschaltet werden, der
o,oo445 X 6o/ i,ii = 2,42 mal größer sein muß als der Widerstand der Nebenschlußwicklung.
Durch das Zusammenwirken der erfindungsgemäß angewendeten Maßnahmen wird ein wesentlicher
Fortschritt in der Betriebssicherheit und der Arbeitsweise desi Luftschallsenders
erreicht, was mit Rücksicht auf sein Anwendungsgebiet von besonderer Bedeutung ist.On the other hand, the automatic adaptation of the engine speed to
the frequency of the piston due to the respective air temperature by tuning
this achieves temperature coefficients in the excitation circuit. To this end can
for example a winding material with a low temperature coefficient
than that of copper. It can, also in front of the excitation winding of the motor
a temperature-dependent resistor can be switched, the material of which has a temperature coefficient
which is lower than the copper in front. Such resistance reinforces or
then weakens the shunt field in a certain proportion to the change
the outside temperature. How such a temperature-dependent variable resistor works
can also be produced using junction cells, electrolytes or the like. The temperature coefficient
of copper is o, oo445 for i ', that of Constantan practically o. To achieve that
a current flows through the excitation winding, which increases the motor speed
the oscillation frequencies of the air column at the different temperatures
adapts, a constantan resistor must be connected upstream of the excitation winding, the
o, oo445 X 6o / i, ii = 2.42 times greater than the resistance of the shunt winding.
The interaction of the measures used according to the invention makes an essential one
Progress in operational safety and the way the airborne sound transmitter works
achieved, which is of particular importance with regard to its area of application.