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Schallsender für Schlagantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen
elektrisch betriebenen Schlagsender für scharf begrenzte Signale, wie sie hauptsächlich
für die Tiefenmessung mittels reflektierter Schallwellen dienen. Man. hat hierfür
bereits elektromagnetisch betriebene Schlagsender vorgeschlagen, bei denen der Schlaghammer
entgegen. der Kraft einer Feder mit Hilfe eines Magnetankers angehoben und durch
Stromlosmachung des Hubmagneten zum Schlage freigegeben wird. Es ist auch bereits
vorgeschlagen worden, statt einer starren Verbindung zwischen dem Schlaghammer und
dem Anker des Hubmagneten diese beiden Gebilde zu trennen und den eigentlichen Schlaghammer,
d. h. das schlagende Gewicht, durch eine magnetische Kopplungsvorrichtung mit dem
zum Hub dienenden Gestänge zu verbinden. Bei Einrichtungen dieser Art wird durch
.den Hubmagneten der zunächst mit dem Gestänge fest verbundene Schlaghammer entgegen
der Antriebsfeder hochgehoben, und es wird alsdann die Verbindung zwischen dem Antriebsgestänge
und dem Schlaghammer gelöst, so daß der Schlaghammer unter dem Einfluß der Feder
frei auf die Membran schlagen kann. Der Hubmagnet kann bei dieser Betriebsart beim
Schlage angezogen bleiben und wird erst nachher gelöst und über das Gestänge und
die Kopplungsvorrichtung mit dem eigentlichen Schlaghammer wieder in Verbindung
gebracht.
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Die bisherigen Einrichtungen dieser Art litten an einigen wesentlichen
:Nachteilen. Insbesondere waren die Hubmagnete in ihrer Form nicht so ausgebildet,
,daß sie einen guten magnetischen Wirkungsgrad besaßen. Mit diesem Problem beschäftigt
sich die vorliegende Erfindung in erster Linie, und sie löst es dadurch, daß der
Hubmagnet als Eintauchmagnet ausgebildet ist, bei welchem die Innenfläche des Magnetfeldes
und die Außenfläche des Tauchankers als kongruente Kegelflächen mit permanenten
Erzeugenden ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft ist eine Form, bei welcher der
Anker des Magnetfeldes auch in der untersten Stellung noch ganz oder nahezu ganz
durch den Innenraum des Magnetfeldes hindurchreicht, weil in diesem Falle der Wert
in jeder Lage des Ankers gleichbleibt.
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Weitere Verbesserungen bringt die Erfindung bezüglich der Kopplung
des eigentlichen Schlaggewichts mit dem Hubgestänge, die als magnetische Kopplung
ausgebildet ist. Die Verbesserungen bestehen darin, daß zur Trennung des Schlaggewichts
vom Hubgestänge am Ende des Hubes Anschläge vorgesehen sind, durch die das eigentliche
Schlaggewicht vom Kopplungsmagneten getrennt wird, oder daß ein besonderer Schalter
vorgesehen ist, der am Ende des Hubes den Erregerstromkreis des Kopplungsmagneten
unterbricht.
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In den Abb. i und 2 ist die Erfindung an Hand eines elektromagnetisch
und eines durch Motor betriebenen Schlagschallsenders näher erläutert und dargestellt.
In
Abb. i bedeutet i die Bordwand, in welche der Sender so eingebaut ist, daß seine
Membran 2 an das Wasser grenzt. Dieselbe ist mittels Schrauben 3 an einen ringförmigen
Körper von großer Masse 4 angeschraubt. Der gesamte Sender ist durch Schrauben 5
an einem Verstärkungsflansch 6 der Bordwand befestigt. Die Membran selbst besitzt
einen halbkugeligen Amboß 7, welcher mit dem Mittelzapfen derselben fest verschraubt
ist. Als Schlaghammer dient ein Rotationskörper 8, dessen Masse etwa gleich der
wirksamen Membranmasse zuzüglich der beim Schlagen mitgenommenen Wassermasse ist.
Eine Schraubenfeder g ist einerseits an dem Schlaghammer 8, andererseits an einem
Haltestück io befestigt. Das Haltestück io ist mittels der Säulen i i fest mit der
ringförmigen Masse 4 verbunden. Eine zylindrische Stange i2 sitzt leicht gleitend
in einer zentralen Bohrung des Haltestücks io. Wird die Feder g@ gespannt, so gleitet
die Stange 12 in der Bohrung nach oben, wobei gleichzeitig ein Kolben 13 sich aus
-der Zylinderbohrung des Teiles io herausbewegt. Zum Spannen der Feder dient ein
Elektromagnet 14. Derselbe schließt die ringförmige Drahtwicklung i5 ein. In diese
taucht der Anker 16 ein. Der Anker erhält seine Führung durch ein zylindrisches
Stüclit 17, welches eine zentrale Bohrung i8 besitzt. Das Führungsstück ist
durch Schrauben ig mit dem Magneten fest verschraubt. Sobald die Magnetwicklung
von Strom durchflossen wird, wird der Anker in das Innere der Magnethöhlung hineingezogen.
Das zentrale Führungsstück 17 verhindert, daß er dabei durch seitlich wirkende
Magnetkräfte an einer der Seitenwandungen schleifen könnte. Die vom Magneten hervorgerufene
Kraft wird durch die Zugstangen i i, i i auf einen zweiten Topfmagneten 2i mit der
Kupferwicklung 22 übertragen. Letzterer ist so angeordnet, daß seine magnetischen
Kräfte auf einen ringförmigen Flanschanker 23 des Schlaghammers 8 einwirken. Bewegt
sich nun der Magnetkern 16 nach oben, so wird gleichzeitig durch die magnetischen
Kräfte des Topfmagneten 21 der Schlaghammer nach aufwärts bewegt und damit die Schlagfeder
g gespannt. Dieser Bewegung ist indessen ein Ziel gesetzt, wenn der Schlaghammer
8 gegen den zylindrischen Mittelteil des Halters io stößt. Die Entfernung zwischen
dem Schlaghammer 8 und dem zylindrischen Mittelteil ist aber kleiner als der Hub
des Magnetankers 16. Letzterer setzt seinen Hubweg mithin noch weiter fort, nachdem
der Schlaghammer 8 bereits zum Anschlagen an io gekommen ist; es reicht nun die
Kraft des Topfmagneten 21 nicht mehr aus, den Schlaghammer 8 festzuhalten, zumal
inzwischen die Feder g ihre größte Spannung erreicht hat. Der Hammerflansch 23 reißt
von dem Magneten 21 ab, und der Hammer schnellt gegen den Amboß 7, wodurch der Membran
ein entsprechender Stoß versetzt wird und diese in Schwingungen gerät. Der bereits
obenerwähnte Kolben 13 hat beim Niedergehen die in der Zylinderhöhlung von
io befindliche Luftmenge zusammengedrückt. Der Überdruck gleicht sich durch Entlüftungskanäle
und das Rohr 24 in die dosenförmige Kammer 25 aus. Diese Kammer ist auf der linken
Seite durch eine dünne Blechplatte 26 abgeschlossen. Die Abmessungen derselben sind
so gewählt, daß unter dem Einfluß des Überdrucks die Blechplatte etwas durchgebogen
wird. Die Durchbiegung wird zur Unterbrechung der Kontakte 27 benutzt. Ein über
diese beiden Kontakte fließender Strom wird mithin im Augenblick -des höchsten Druckes
unterbrochen. Diese Unterbrechung kann dazu dienen, um eine elektrische Zeitmarke
für den Augenblick des Schlages zu erzeugen bzw. ein Zeitmeßgerät in Gang zu setzen.
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In Abb. i ist auch das Zusammenarbeiten eines Schlagschallsenders@
nach der Erfindung mit einer kontinuierlich arbeitenden Echolotapparatur im einfachsten
Schema dargestellt. Ein Motor 5o treibt über ein Vorgelege 51 einen Kollektor 52,
auf dem die Bürsten 53, 54 schleifen. Der Kollektor hat eine Belegung für Dauerkontakt
für die Bürste 53 und eine Lamelle für Momentkontakt für die Bürste 54. Im Moment
des Stromschlusses bei 53, 54 erhält die Wicklung des Relais 55 Strom, das Relais
zieht seinen Anker an und hält ihn über den Haltekontakt 56 fest. Hierdurch erhält
die Wicklung 15 des Hubmagneten 14 im Schlagsender Strom, und der Magnet hebt seinen
Anker 16 und damit das Schlaggewicht 8 an, bis dieses durch den Anschlag an io frei
gemacht wird. Bei weiterem Hub von 16 trennt die Stoßstange 35 die Kontakte 36,
37 voneinander, die durch die Leitungen 45, 46 einerseits über die Wicklung 15
des Hubmagneten, andererseits über kelaiswicklung 55 und Haltekontakt 56 mit der
Plus-und Minusleitung eines Netzes verbunden waren. Dadurch wird Hubmagnet und Relais
stromlos, und der Anker 16 sinkt herab, bis der Kopplungsmagnet 2 1 den Flanschanker
23 wieder faßt. Sobald über den Kollektor 52 wieder ein Stromschluß erfolgt, wiederholt
sich der Vorgang. Der Kopplungsmagnet 21, 22 erhält seinen Strom über die Leitungen
4442-Sobald das fallende Schlaggewicht den Kontakt bei 27 öffnet, wird der Haltemagnet
57 eines Kurzzeitmessers stromlos, und sein Zeiger bewegt sich unter dem Einfluß
seiner Feder 58 über die Skala 59. Unter dem Weg
des Zeigerankers
6o liegt nun der Polschuh eines zweiten Magneten, der seinen Strom über den Verstärker
6i vom Echoempfänger 62 erhält. Erzeugt ein eintreffendes Echo einen Stromstoß in
der Wicklung dieses zweiten Magneten,: so wird der Zeiger in der diesem Zeitmoment
entsprechenden Lage festgehalten. Die Rückstellung des Zeigers kann von Hand oder
in beliebiger bekannter Art automatisch erfolgen.
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Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mittels eines Elektromotors
angetriebenen Schlagsenders nach der Erfindung. Der Motor ioi treibt über die Zentrifugalkupplung
io6, deren Bauart als bekannt vorausgesetzt wird, das kleine Zahnrad io2 an, welches
mit dem großen Zahnrad 103 im Eingriff steht. Auf der Welle io5 mit dem großen
Zahnrad ist eine Trommel 104 fest aufgekeilt. Sobald der Motor ioi Strom erhält
und eine genügende Umlaufgeschwindigkeit erreicht hat, legt sich die Zentrifugalkupplung
io6 ein, und die Trommel 104 beginnt sich langsam zu drehen. Hierbei wird das Zugorgan
107, etwa ein Lederriemen, auf die Trommel aufgewickelt, wodurch in der vorher beschriebenen
Weise der Topfmagnet 21 durch seine magnetische Kraft den Flansch des Schlaghammers
festhält und die Feder 9 spannt. Sobald der Spannvorgang vollendet ist, d.
h. der Schlaghammer zum Anschlag gelangt ist, reißt der als Flansch ausgebildete
Magnetanker von dem Topfmagneten los, und der Hammer schnellt unter dem Einfuß der
Spannfeder gegen die Membrane.
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Nachdem dieses erfolgt ist, wird der Motor ioi abgeschaltet und stellt
seine Drehung ein. Die Zentrifugalkupplung io6 kuppelt sich selbsttätig von dem
Zahnradvorgelege los, und dies°s beginnt unter dein Einfluß des Gewichtes des Topfmagneten
21 und seines Gestänges abwärts zu laufen, um baldigst in seine Anfangsstellung
zurückzugelangen.