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Einrichtung zum Signalaustausch mittels Unterwasserschall auf Schiffen
Beim Signalisieren mittels Wasserschallwellen handelt es sich um die Aufgabe, innerhalb
eines Flottenverbandes urigerichtet von Schiff zu Schiff zu senden bzw. zu empfangen.
Diese Aufgabe wurde bisher so gelöst, daß auf dem Schiff an einem ausfahrbaren Träger
eine vertikale Gruppe von Schwingern angebracht wurde, die sowohl als Sender wie
als Empfänger dienten. Diese Anordnung besitzt ,aber bei einem fahrenden Schiff
hinsichtlich des Empfangs den schwerwiegenden Nachteil, daß die Geräusche der Schraube
ungehindert die Empfänger treffen. Nun kann man diesen Nachteil zwar dadurch beheben,
daß man nicht mit den auf dem Träger befindlichen Sendern, wie bisher üblich, gleichzeitig
empfängt, sondern besondere Empfänger verwendet und diese in die Schiffswand einbaut.
Dies führt aber zu einer Schwächung des Empfangs aus allen Richtungen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung, bei der
dieser Nachteil vermieden ist. Ihr Grundgedanke ist der, auf dem ausfahrbaren Träger
eine Gruppe von Empfängern unterzubringen, die eine Horizontalcharakteristik von
der Form der Abb. r besitzt. Die Empfänger können dabei alle oder nur teilweise
auch als Sender benutzt werden. Die Richtung achteraus, aus der (die Schraubengeräusche
kommen, ist hier und in den weiteren Abbildungen durch einen Pfeil gekennzeichnet.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um diesen Erfindungsgedanken zu
verwirklichen. In dem in Abb. a dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei vertikale
Reihen von Empfängern A und B angeordnet und wie in Abb. 3 dargestellt
geschaltet. Die Empfänger der Gruppe A, die untereinander in Serie oder inParallelschaltung
liegen können, sind direkt mit dem TelephonT verbunden. Die GruppeB-ist entgegengesetzt
gepolt wie die Gruppe A und über eine Verzögerungskette V mit dem Telephon verbunden.
Der Wert der von der Kette V verursachten Verzögerung entspricht dem Abstand der
beiden Gruppen A und B.
Die aus den Elementen A und
B bestehende Zweiergruppe ist also für die Richtung achteraus kompensiert.
Beträgt der Abstand der Gruppen eine Viertelwellenlänge, so besitzt der Horizontalschnitt
der Richtcharakteristik der Anordnung die in Abb. r dargestellte Gestalt. Da die
Schraubengeräusche nur den Empfang stören, wird man beim Senden nicht mit dieser
Charakteristik arbeiten. Man wird also beim Senden entweder nur mit einer- Gruppe
arbeiten oder beide Gruppen ohne Verzögerungskette und gleichgepolt verwenden, letzteres
dann, wenn der Abstand der beiden Gruppen kleiner als oder etwa gleich einer Viertelwellenlänge
ist, denn dann haben beide Gruppen eine für alle Richtungen der Horizontalebene
praktisch genügend gleichmäßige Sendestärke. In der Schaltung ist für diesen Fall
einUmschalter S vorgesehen, der es-gestattet, die Schwingergruppen oder eine derselben
direkt an den Erregermotor G' zu legen.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Abb. q. angedeutet. Man verwendet
drei Gruppen A, B, C, wobei C in der Mitte
von
A und B .angebracht ist. Besitzen A und B
entgegengesetzte
Polarität und hat C dieselbe Polarität wie A, aber die doppelte Intensität, was
man leicht durch Wahl der Strahleranzahl oder durch besonderen Abgleich erreichen
kann, so erhält man eine Charakteristik von ähnlicher Form wie die in Abb. z dargestellte.
Beträgt z. B. der Abstand zwischen A und B eine halbe Wellenlänge, so besitzt diese
Anordnung die in Abb. 5 dargestellte Charakteristik.
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Man kann .die durch die Abb. q. und 5 ,dargestellte Anordnung hinsichtlich
ihrer Wirksamkeit in der Horizontalebene auch auffassen als eine für die Richtung
ächteraus kompensierte Zweiergruppe A, B - die Kompensation wird bei dem angenommenen
Abstand von einer halben Wellenlänge einfach durch Umpolen bewirkt - kombiniert
mit einem Mittelstrahler C von der doppelten Intensität der Strahler A und B.
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Diese Auffassung macht klar, wie-man erfindungsgemäß Anordnungen aufbaut,
die ein wesentlich schärferes Minimum in derAchterausrichtung haben. Man muß zu
diesem Zweck eine Gruppe mit einer einseitigen Charakteristik, d. h. eine Gruppe,
bei welcher bei der Drehung der Schallquelle im ganzen Kreise bzw. bei der Durchdrehung
des Kompensators im ganzen Kreise niemals ein zweites Maximum auftritt, das zu Seitenverwechselungen
Anlaß geben könnte, mit. einem entgegengesetzt gepolten Mittelstrahler kombinieren,
dessen Intensität gleich der Gesamtintensität dieser Gruppe ist.
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Kombiniert man z. B., wie in Abb. 6a und 6b angedeutet, eine für die
Richtung achteraus kompensierte Kreisgruppe von n-Empfängern Al, A" As, . . .
An mit einem Mittelstrahler von der n-fachen Intensität der Kreisgruppenstrahler,
aber entgegengesetzter Polung, so erhält man das in Abb. 7 ,dargestellte Diagramm,
bei dem das Minimum für die Richtung achteraus wesentlich schärfer ist als in den
oben .angeführten Beispielen. Die Anordnung am Schiff zeigt Abb. 6b. Die Empfänger
der Kreisgruppe sitzen an dein Ausfahrträger A1 As, während der Mittelstrahler durch
einen Ausfahrträger mit sechs Empfängern in vertikaler Linienanordnung ,gebildet
wird. Die sa-Empfänger Al, A2, . ; . An sind in einem Kreise vom Durchmesser
D angeordnet, und zwar derart, daß n (Anzahl der Empfänger) und D (Kreisdurchmesser)
der an sich bekannten Bedingung
zur Vermeidung von Nebenmaxima genügen. Naturgemäß können Anordnungen der beschriebenen
Art aus der Richtung des Miniinums der Charakteristik auch keine Signale empfangen.
Wünschenswert erscheint . aber eine Anordnung, die zwar Störungen von der Schraube
nicht aufnimmt, .dagegen die Signale auch aus dieser Richtung empfängt. Das kann
man in weiterer Ausbildung der Erfindung auf folgende Art erreichen: Sämtliche bisher
geschilderten Gruppen arbeiten mit I@I einer Gegeneinanderschaltung von Empfängern,
derart, daß für die abgeblendete Richtung ein Teil der Empfänger die Wirkung des
anderen Teils aufhebt. Um nun diese Aufhebung für die Signalfrequenz auszuschließen,
wird erfindungsgemäß die Anordnung so getroffen, daß für diese Frequenz zwischen
die eine Gruppe und das Telephon eine Sperre oder Weiche eingefügt wird. Solche
elektrischen Sperrschaltungen oder Weichenschaltungen sind an sich in zahlreichen
Varianten bekannt, so,daß es genügt, diesen Teil der Erfindung an einem einfachen
Beispiel (Abb. 8) zu erläutern, der sich eng an das Beispiel der Abb. a und 3 anschließt.
Es werden wieder zwei Empfänger A und B
oder Empfängergruppen in der
dort beschriebenen Weise angeordnet. Ihr Abstand. voneinander sei d. Der eine Empfänger
oder die eine Gruppe erhält eine Kompensation V von der Größe
worin a die Schallgeschwindi.a keit bedeutet. Parallel zu dem anderen Empfänger
wird ein auf die Signalfrequenz abgestimmter Schwingungskreis K geschaltet, der
die der Signalfrequenz entsprechenden Schwingungen vom Telephon T fernhält, so daß
dieses diese Schwingungen nur von dem anderen Empfänger oder der anderen Gruppe
erhält. Für die Signalfrequenz hat diese Anordnung also eine kreisförmige Horizontalcharakteristik,
für die Störfrequenzen eine solche gemäß Abb. 7. Zum Senden wird, um allseitig gleichstarke
Signale geben zu können, nur die eine oder die andere Gruppe , verwendet oder, wenn
der Horizontalabstand der Gruppe klein ,genug ist, beide Gruppen parallel oder in
Reihe, wie es sich durch Umlegen des Schalters S (Abb. 8) erreichen läßt. Entsprechende
Sperr- oder Weichenschaltun- j gen kann man naturgemäß mit dem gleichen Erfolg bei
dem Einzelempfänger e oder der Gruppe C bei dem Beispiel -der Abb. 6a und b anwenden,
wie es dort bei K angedeutet ist.