DE861660C - Vorrichtung zum gerichteten Empfangen von Wellenenergie aus zwei bevorzugten Richtungen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum gerichteten Empfangen von Wellenenergie aus zwei bevorzugten Richtungen Es ist bekannt, Torpedos durch das Geräusch des zu torpedierenden Schiffes zu steuern. Hierzu werden auf dem Torpedo Geräuschempfangseinrichtungen eingebaut, die aus zwei um einen gleichen Winkel nach backbord und steuerbord abweichenden Richtungen bevorzugt empfangen. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Empfangsanordnungen der Art, bei denen die beiden gewünschten Empfangsrichtungen unter Benutzung eines und desselben Empfangsgebildes durch elektrische Mittel erzielt werden, indem durch die Empfangsanordnung gleichzeitig zwei Spannungen bzw. Ströme geliefert werden, die den beiden vorgeschriebenen Empfangsrichtungen entsprechen. Die Benutzung der aus der Unterwasserschalltechnik für die Geräuschpeilung üblichen Anordnungen, bei denen mit Hilfe von veränderlichen elektrischen Verzögerungsketten die zwischen mehreren Empfängern für verschiedene Empfangsrichtungen auftretenden Zeitunterschiede kompensiert werden, ist für den vorliegenden Zweck wegen der sich dabei ergebenden verhältnismäßig verwickelten und raumsperrenden Bauart sowie wegen der im allgemeinen mit diesem Verfahren verbundenen starken Schwächung der Empfangsamplituden ungeeignet. Die Kompensation wird deshalb bei Beschränkung auf eine bestimmte Arbeitsfrequenz durch Phasenausgleich vorgenommen. Um nun beide Empfangsspannungen gleichzeitig zu erhalten und dabei eine möglichst genaue Kompensation sowie eine einfache und verlustarme Schaltung zu erzielen, wird erfindungsgemäß eine besonders entwickelte Kunstschaltung angewendet. Das Wesen dieser Kunstschaltung besteht darin, daß bei JVerwendung zweier Empfangsgebilde aus den durch diese gelieferten Ursprungsspannungen je zwei dem Betrag nach gleiche und gegeneinander um den gleichen Winkel phasenverschobene Hilfsspannungen abgeleitet werden, die gegen ihre Ursprungsspannungen um gleiche Winkel verschoben sind und im gleichen Betragsverhältnis zu ihnen stehen, und daß je zwei nicht gleich liegende, aus verschiedenen Ursprungsspannungen abgeleitete Hilfsspannungen zu je einer Resultierenden zusammengefaßt werden, die den beiden bevorzugten Empfangsrichtungen entsprechen.
• Die Erfindung sei an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
• Abb. 1 zeigt das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles in schematischer Darstellung, Abb. 2 ein Vektorbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Schaltung nach Abb. I, Abb. 3 eine Abänderung der Schaltung nach Abb. I, Abb. 4 das Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles.
• Die beispielsweise dargestellten Schaltungen mögen zur Geräuschsteuerung von Torpedos dienen. In den Kopf des Torpedos ist eine Gruppe von Geräuschempfängern I bis 6 eingebaut, die aus zwei bevorzugten Richtungen, beispielsweise 30° steuerbord und 30° backbord, empfangen. Um dies zu erreichen, sind die Schwinger in einem solchen Abstand d voneinander angeordnet, daß sich für die beiden Richtungen von + 30° zwischen je zwei benachbarten Schwingern eine Phasendifferenz 1/4 der Wellenlänge des benutzten Schalles ergibt. Zwischen den Schwingern I, 3, 5 einerseits und den Schwingern 2, 4, 6 andererseits besteht somit für die beiden Empfangsrichtungen eine Phasendifferenz von einer halben Wellenlänge oder I80°. Diese wird, wie aus der Schaltung Abb. I ersichtlich, innerhalb der Gruppen I, 3, 5 und' 2, 4, 6 durch einfaches wechselseitiges Gegenpolen der Schwinger kompensiert.
• Um nun auch noch die zwischen den beiden Gruppen 1, 3, 5 und 2, 4, 6 für die beiden Richtungen Jr 30" sich ergebende Phasendifferenz von fgo" zu kompensieren, sind in der Zeichnung verschiedene Mittel angegeben. Beim Ausführungsbeispiel der Abb. 1 werden die beiden Gruppenspannungen U1 und U2 je einem Spannungsteiler, bestehend aus einem Ohmschen Widerstand R und einer Kapazität C, zugeführt, deren Mitte gemeinsam an Erde gelegt ist.
• Dadurch werden die Ursprungsspannungen U1 und U2 in je zwei dem Betrage nach gleiche und gegeneinander um den Winkel e = 90" phasenverschobene Hilfsspannungen U11 und U12 bzw. U21 und U22 aufgeteilt, die gegen ihre Ursprungsspannungen U1 und U2 um gleiche Winkel al, a2 und j 2 verschoben sind.
• Voraussetzung für die richtige Kompensation ist ferner, daß die Hilfsspannungen im gleichen Betragsverhältnis zu ihren Ursprungsspannungen stehen; es muß also sein IUuI: U111 | U11 = |U2ll: | . U2. Je zwei aus verschiedenen Ursprungsspannungen abgeleitete, nicht gleich liegende Hilfsspannungen, also U1l, U22 und U12, U21, werden in Übertragern 7, 8 mit hochobmiger Anpassung gegenüber den Widerständen der Spannungsteiler zu je einer Resultierenden U3, U4 zusammengefaßt und können an deren einpolig geerdeten Sekundärspulen abgenommen werden. Diese beiden resultierenden Spannungen Uns und U4 entsprechen dann den beiden bevorzugten Empfangsrichtungen. Wie aus dem Vektorbild Abb. 2 ersichtlich, liegen die beiden Spannungen U1l und U22 bei einer Phasenverschiebung der beiden Ursprungsspannungen von go", wie sie der Einfallsrichtung der Schallwellen von 30° steuerbord entsprechen, gleichphasig zusammen und ergeben für diese Richtung ein Maximum der Empfangsamplitude. Für die Richtung von 30° backbord dagegen ist die Phasendifferenz der beiden Ursprungsspannungen 900, und die beiden Spannungen U11 und U22 sind in Gegenphase, während sich die beiden Spannungen U12 und U21 gleichphasig überlagern und für diese Richtung ein Maximum ergeben.
• Abb. 3 zeigt eine abgeänderte Schaltung, in der die Ursprungsspannungen U1 und U2 nur einpolig an eine Kompensationsschaltung angeschlossen sind, während der andere Pol der beiden Spannungen an Erde gelegt ist. Die Kompensationsschaltung besteht in diesem Fall aus zwei Widerstandsbrücken 9, 10 mit OhmschenWiderständen R und Kapazitäten C. Die den Zuführungen der Ursprungsspannungen abgelegenen Punkte der beiden Brücken 9, 10 sind miteinander verbunden und an Erde gelegt. An den freibleibenden Eckpunkten der beiden Brücken werden die resultierenden Spannungen Uns und U4 abgenommen.
• In ähnlicher Weise wie bei den Schaltungen nach den Abb. 1 und 3 läßt sich die Kompensation der beideri Gruppen auch durch Ableitung und Zusammenfassung von Hilfsströmen erzielen. Ein Schaltbeispiel hierfür ist in Abb. 4 dargestellt. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus zwei Stromverzweigungen II und 12 mit Widerstand R und Kapazität C. Der Stromverzweigung II wird der Ursprungsstrom Ii der Gruppe I, 3, 5, der Stromverzweigung 12 der Ursprungsstrom I2 der Gruppe 2, 4, 6 zugeführt. Die Zweigströme i und i22 sowie i12 und i21 werden sodann in den Primärspulen von Transformatoren I3 bzw. 14 zusammengefaßt, die in diesem Fall niederohmig gegenüber den Widerständen der Stromverzweigungen sind. Die sich hierbei ergebenden resultierenden Ströme 13, 14 werden an der Sekundärseite der Transformatoren I3 bzw. 14 abgenommen und entsprechen in gleicher Weise wie die resultierenden Spannungen U3 und U4 der Schaltung Abb. I und 3 den beiden vorgeschriebenen Empfangsrichtungen.
• Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt; vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich. Insbesondere können die Ursprungsspannungen bzw. -ströme, die der Kompensationsschaltung zugeführt werden, auch auf andere Weise erzeugt, z, B. von nur je einem Empfänger abgeleitet werden.
• Es können die beiden Gruppen auch über Transformatoren an eine Verzögerungsleitung angeschlossen sein, an deren Enden die resultierenden Spannungen bzw. Ströme abgenommen werden. Bei zwei Gruppen werden die Gruppen vorzugsweise parallel mit den passend belasteten Ausgängen an die Enden einer gegebenenfalls nur aus einem Glied bestehenden Verzögerungsleitung oder einer sonstigen Phasendrehschaltung gelegt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Vorrichtung zum gerichteten Empfangen von Wellenenergie aus zwei bevorzugten Richtungen mit einer Empfangsanordnung, die gleichzeitig zwei Spannungen (bzw. Ströme) liefert, deren eine der einen und deren andere der anderen Empfangsrichtung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zweier Empfangsgebilde, die für die beiden Empfangsrichtungen zwei verschiedene Phasendifferenzen der empfangenen Wellen aufweisen, zur gleichzeitigen, aber getrennten Kompensation dieser Phasendifferenzen aus den durch die beiden Empfangsgebilde gelieferten Ursprungsspannungen (U1, U2) (bzw. Ströme) je zwei dem Betrage nach gleiche Hilfsspannungen (U11, U12 und U21, U22) (bzw. Ströme) abgeleitet werden, die einander paarweise entsprechen, und daß die einander entsprechenden Hilfsspannungen (U11, U21 bzw. U12, U22) vorzugsweise im gleichen Betragsverhältnis zu ihren Uysprungsspannungen stehen und um den gleichen Phasenwinkel (a1 = a2 bzw.

   B=/j2) gegenüber diesen verschoben sind, und daß je zwei einander nicht entsprechende Hilfsspannungen (Ull und U22 bzw. U,2 und U21) zu je einer Resultierenden (U2, U4 bzw. 13, 14) zusammengefaßt werden, die den beiden bevorzugten Empfangsrichtungen entsprechen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungen (bzw.

   Ströme) um 90" gegeneinander phasenverschoben sind.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ursprungsspannung in einem Spannungsteiler mit einem Ohmschen Widerstand (R) und einer Kapazität (C = in Hilfsspannungen aufgeteilt wird, wobei die Hilfsspannung der einen Ursprungsspannung über (R) mit der Hilfsspannung der anderen Ursprungsspannung über (C) in einer gegen (R) hochohmigen Anpassung zusammengefaßt sind.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ursprungsstrom in einer Stromverzweigung mit einem Ohmschen Widerstand (R) und einer Kapazität (C = in Hilfsströme aufgeteilt wird, wobei der Hilfsstrom des einen Ursprungsstromes durch (R) mit dem Hilfsstrom des anderen Ursprungsstromes durch (C) in einer gegen (R) niederohmigen Anpassung zusammengefaßt sind.