DE345796C - Vibrationsapparat fuer Unterwasserschallwellen mit einem in einem festen Magnetfeld schwingenden Stromleiter - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 17. DEZElHBER 1921

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

-JVl 345796.-KLASSE 74 d GRUPPE

Signal Gesellschaft m.b.H. in Kiel.

schwingenden Stromleiter.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. August 1918 ab.

Es sind auch als Empfänger verwendbare Sender für Unterwasserschallwellen bekannt, bei denen in einem, festen Magnetfelde ein Stromleiter beweglich angeordnet ist, der mit einem an die sdhallübertragende Flüssigkeit grenzenden Strahlungsorgan (Membran,Schallplatte, Bordwand) in Verbindung steht. Die großen Energiemengen, die durch solche Apparate in Schallwellen umgeformt und auf das

ίο Wasser übertragen werden sollen, erfordern Stromleiter von erheblichen Abmessungen. Da diese Stromleiter, die im Magnetfeld mit hoher Frequenz schwingen sollen, gleichzeitig gute akustische Schwingungseigenschaften besitzen müssen, so macht ihr Aufbau bei großen Apparaten erhebliche Schwierigkeiten. Man hat im wesentlichen zwei Wege zur Lösung der Aufgabe gewählt, indem man entweder den schwingenden Leiter als Kurzschlußring mit nur einer sehr großen und starken Windung ausbildete und ihm den Strom auf transformatorischem Wege mittels einer Hilfswicklung zuführte, oder indem man ebenfalls unter Verwendung nur eines sehr starken Leiters als Stromzuführungen Bürsten oder dicke flexible Stromzuleitungen an ihm anbrachte. Beide Lösungen weisen gewisse Nachteile auf; die erste bedingt eine besondere Wicklung, die zweite enthält in den Bürsten oder dicken flexiblen Zuleitungen Konstruktionsteile, die eine erhebliche und von Fall zu Fall in unkontrollierbarer Weise voneinander abweichende Dämpfung für den schwingenden Leiter verursachen.

Die Erfindung erwuchs aus der Aufgabe, einen Empfänger nach dem gleichen Prinzip zu bauen. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß, wenn man die großen Massen des schwingenden Leiters vermeidet und darauf verzichtet, den Leiter mit großer Amplitude, d. h. als Schallerreger, schwingen zu lassen, es möglich ist, auch mehrfach unterteilte Leiter, z. B. Spulen, mit einfachen technischen Mitteln zu akustisch brauchbaren Schwingungsgebilden zu gestalten. Bei großer Schwingungsamplitüde muß nämlich ein erheblicher Anteil der nach quadratischem Gesetz mit der Amplitüdengröße ansteigenden ruhenden Reibung der einzelnen Windungen der Spule gegeneinander überwunden werden, wohingegen dieser Einnuß bei den kleinen an Empfängern auftretenden Schwingungsamplitüden unter der gefährlichen Grenze bleibt.

Die Erfindung besteht darin, daß ein Unterwasserschallapparat nach «dem in der Einleitung geschilderten Prinzip nur für Empfangszwecke in entsprechend erheblich verkleinerten Abmessungen hergestellt und mit einer durch' an sich bekannte Mittel zu einem akustisch starren Ganzen verbundenen und lediglieh als Massenteil wirkenden, aus einer Mehrzahl von Windungen bestehenden Spule versehen ist. Bei einer solchen Ausführungsform wird es möglich, für den nur sehr schwache Ströme führenden Stromleiter dünne flexible Zuleitungen zu verwenden, die keine wesentliche schädliche Dämpfung des schwingenden Leiters bedingen. Gleichzeitig kann man im

schwingenden Leiter eine höhere Klemmenspannung erhalten und wird dadurch in die j Lage versetzt, bekannte technische Anzeige- ! apparate (Meßinstrumente, Telephone) ohne i S weiteres an die Klemmen des schwingenden j Leiters anzuschließen. ;

Die Zeichnung zeigt in den Abb. ι bis 3 ; Ausführungsbeispieleder Erfindung, und zwar | ist dargestellt:

In Abb. r ein Empfänger mit einem U-förtnigen Magneten im Schnitt,

in Abb. 2 in Aufsicht der zugehörige schwingende Leiter nebst Träger und in Abb. 3 ein Empfänger mit einem Topfmagneten im Schnitt.

In der Abb. 1 bezeichnet 1 ein Gehäuse, welches durch die Membran 2 abgeschlossen ist. An dieser befestigt ist ein aus Isoliermaterial (ζ. Β. Hartgummi) hergestellter Träger 3, der die Spule 4 enthält. Letztere umschlingt in Form einer Acht die Pole des Elektromagneten 5, der von den Spulen 6, 6 erregt wird.

In der Abb. 3 bezeichnen die gleichenZahlen entsprechende Elemente. Der Magnet 5 ist hier als Topfmagnet ausgebildet, der einen zentralen Kern und einen mantelartigen Außenteil besitzt. Der schwingende Leiter (Spule 4) ist in einem auf einem Teller sitzenden Rahmen aus Isoliermaterial fest gelagert. Letzterer ist an der Membran 2 befestigt. Die einzelnen Windungen der Spule 4 werden zweckmäßig bei der Herstellung durch Lacke, Bakelit oder ähnliche beim Erkalten oder Trocknen sehr hart werdende Klebstoffe aneinander befestigt.

Um eine möglichst gleichmäßige Kraftlinienverteilung im Magneten zu erzielen, wird derselbe gemäß der Erfindung so ausgeführt, daß der Querschnitt des zentralen Kernes gleich oder größer ist als der des äußeren Mantelteiles. Insbesondere muß dies in der Gegend des die Leiterspule enthaltenden Spaltes der Fall sein. Für die Ausführungsform der Abb. 3 läßt sich diese Bedingung in die Formel fassen

r Ξ> zh

worin r den Radius des zentralen Kernes, h die Höhe des den Spalt begrenzenden und polschuhartig ausgebildeten Mantelteiles bedeutet.

Eine weitere beachtenswerte Maßnahme ist ebenfalls an dem Beispiel der Abb. 3 dargestellt. Die Trägerplatte des Spulenrahmens 3 ist mit feinen Bohrungen versehen. Diese Maßnahme dient dazu, die bei der Bewegung ! des aus Spule und Spulenträger bestehenden I Systems infolge der Bewegung der Luft im j Räume zwischen Spule und Kern auftretende starke Dämpfung zu verringern. Sie gibt aber gleichzeitig ein Mittel an die Hand, durch Bemessung der Größe und Zahl der Löcher eine beliebige genau begrenzbare Zusatzdämpfung an dem Schallapparat einzustellen.

Magnetform und Spulenform können in mannigfacher Weise abgeändert werden. Insbesondere kann man auch doppelpolige (mit Nord- und Südpol versehene) Magnete und passend dazu unterteilte und mit abwechselndem Umlaufsinn versehene Spulen als schwingende Leiter verwenden. Weiterhin kann das aus Spulenträger und Spule 4 bestehende System starr oder selbst als Schwingungsgebilde ausgebildet und nötigenfalls unter Berücksichtigung benachbarter, an der Schwingung beteiligter Massen auf die Frequenz des Strahlergebildes abgestimmt sein. Man erhält auf diese Weise beliebig einwellige oder mehrwellige Systeme. Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß man den Spulenträger selbst als elastisches, schwingungsfähiges Glied ausbildet oder mit einem solchen verbindet. Insbesondere kommen hierfür wegen der baulichen Vorteile, die sich dabei ergeben, nach Art eines Reversionspendels hin und zurück geführte, longitudinal beanspruchte Stäbe oder konzentrisch ineinander angeordnete Rohre und Stiele in Betracht. Das Magnetfeld kann nach Belieben mit Gleichstrom oder Wechselstrom erregt werden.

Claims (7)

Patent- Ansprüche:

1. Vibrationsapparat für Unterwasserschallwellen mit einem in einem festen Magnetfeld schwingenden Stromleiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat

'lediglich für Empfangszwecke in kleinen Abmessungen ausgeführt und der mit einem Strahlungsorgan verbundene schwingende Leiter als Wechselstromspule mit einer Mehrzahl von Windungen derart ausgebildet ist, daß er als starres Ganzes schwingt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß der Feldmagnet U-förmig gestaltet und von der schwingenden Wechselstromspule in Form einer Acht umfaßt wird. no

3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet topfartig mit einem ringförmigen Außenteil und einem zentralen Kern ausgebildet ist und der schwingende Leiter in dem zwischen Außenteil und zentralem Kern vorhandenen Spalt beweglich angeordnet ist.

4. Einrichtung nachAnspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schwingende iao Leiter in einem mit dem Strahlungsorgan verbundenen und vorzugsweise rahmen-

artig ausgebildeten Träger aus Isolierstoff (Haftgummi o. dgl.) fest gelagert ist.

5. Einrichtung nach Anspruch ι Jbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen des schwingenden Leiters durch Lack, Bakelit oder andere im Normalzustand sehr harte Klebemittel fest miteinander verbunden sind.

6. Einrichtung nach Anspruch ι und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kernes des Magneten gleich oder größer als der Querschnitt des Außenteiles ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußplatte des Spulenträgers mit Bohrungen versehen und einem Teil des Magneten, vorzugsweise dem zentralen Kern, bei Einrichtungen nach Anspruch 3 nahe gegenübergestellt ist. ao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gedruckt in der reichsdruckerel