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Horchgerät mit paraboloidisch ausgebildetem Schallsammlungssystem
Für die Ortung von Schallwellen sind eine Reihe von Abhorchgeräten bekannt. Beim
Bau solcher Geräte muß nach Möglichkeit die Bildung von Eigentönen vermieden werden.
Zu diesem Z-vveck wurden beispielsweise Geräte entwickelt, bei denen die Schallstrahlen
in Paraboloiden gesammelt werden und vom Brennpunkt des Paraboloids beispielsweise
mit Schläuchen oder anderen Hohlkörpern dem Ohr des Beobachters zugeführt werden.
Um die auch hierbei in den Schallfortleitungselementenauftretenden Eigentöne nach
Möglichkeit zu beschränken, wurden bereits Horchgeräte mit paraboloidisch ausgegebildetem
Schallsammler bekannt, in dessen Brennpunkt eine Schalldurchtrittsöffnung vorgesehen
ist, hinter der der durch sie hindurchtretende Schall in ein Rotationsellipsoid
fällt, dessen einer Brennpunkt in dem des Paraboloids liegt und in dessen anderem
Brennpunkt der Schall abgehört wird.
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Bei der Erkundung des Standortes einer Schallquelle ist es nun einerseits
zum Auffinden von in ihrer Stellung noch nicht vorbeka.nnten Schallquellen erwünscht,
daß das Horchgerät nur eine geringe Richtwirkung besitzt, andererseits ist nach
Auffinden der gesuchten Schallquelle eine scharfe Richtwirkung um so notwendiger,
je genauer der Standort der Schallquelle ermittelt werden soll.
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Um nun Horchgeräte wie das obengenannte auch in dieser Richtung zu
verbessern, wird gernäß der Erfindung die in ihrer Größe einstellbare Durchlaßöffnung
einer aus schalldämpfendem Stoff hergestellten Schallblende als Schalldurchtrittsöffnung
zwischen Paraboloid und der zur weiteren Fortleitung an den Abhörpunkt dienenden
Rotationsellipsoidfläche vorgesehen. Hiermit wird es möglich, lediglich durch Verstellen
der Größe der Durchlaßöffnung dem Horchgerät eine mehr oder weniger scharfe Richtwirkung
zu geben, ohne daß durch Schallreflektionen an der Blende die Richtwirkung herabgesetzt
und damit das Peilen beeinträchtigt wird. Es ist hierbei ferner notwendig, störende
_ Resonanzcrscheinungen an der Ellipsoidfläche zu vermeiden (wie sie erfahrungsgemäß
an dem einen geschlossenen Hohlraum bildenden Ellipsoid des bekannten Horchgerätes
auftreten) und das Gerät so zu bauen, daß die einzelnen Schallstrahlen alle die
gleiche Weglänge bis zum Aufnahmeort innerhalb des Horchgerätes zurücklegen,, um
eine Verwischung sowohl des Tones als auch der Peilschärfe durch Interferenzen zwischen
den einzelnen Schallstrahlen zu vermeiden. Um dies zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß
der Brennpunkt des Ellipsoids, in' dem der Schall abgehört wird (Abhörpunkt 24 in
Abb. i ), etwa auf die durch den Schwerpunkt des paraboloidisch ausgebildeten Schallsammlers
gehende und zur Rotationsachse des Paraboloids senkrechte Linie gelegt, und außer-.dem
wird, im Gegensatz zu den bisher bekannten Anordnungen, die Verwendung geschlossener
Hohlräume zur Schallableitung
überhaupt vermieden, vielmehr die
zur Fortleitung des Schalles vom Brennpunkt des rotationshalbparaboloidischen Schallsammlers
dienende Rotationshalbellipsoidfläche nur ,e `` kleiner Ellipsoidteil ausgebildet.
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In den Abb. i und 3 ist ein Ausführung.' beispiel der Erfindung dargestellt.
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Für die Schallsammlung wird ein großes Rotationshalbparaboloid i verwendet,
wie es beispielsweise die Abb. i zeigt.
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An diesem ist ein Teil eines Rotationshalbellipsoids 2 so angebracht,
daß der eine Brennpunkt des Ellipsoids mit dem Brennpunkt des Paraboloids zusammenfällt,
während der andere Brennpunkt des Ellipsoids an die Stelle gelegt wird, an der sich
das Beobachtungsorgan, beispielsweise das Ohr des Beobachters, befindet. 3, ¢ und
5 seien in das Gerät einfallende Schallstrahlen. An den Wänden des Rotationsparaboloids
i werden diese Schallstrahlen in der gezeicluieten Weise reflektiert. Sie gehen
durch den gemeinsamen Brennpunkt 23 des Rotationsparaboloids i und des Rotationshalbellipsoids
2 b111-durch, werden an den Wänden des Rotationsha.lbellipsoids 2 erneut reflektiert
und gelangen in den am Beobachtungsort gelegenen zweiten Brennpunkt 24 des Rotationshalbellipsoids
2.
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Am gemeinsamen Brennpunkt 23 ist erfindungsgemäß eine den Brennpunkt
konzentrisch umschließende Schallblende 25 vorgesehen, deren Öffnung beliebig verkleinert
oder vergrößert werden kann.
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Die Wirkungsweise der Schallblende soll an Hand der in Abb.2 dargestellten
Richtcharakteristik nähr erläutert werden. Als Abszisse sind zu beiden Seiten des
Nullpunktes die Winkelabweichungen der akustischen Achse des Horchgerätes von der
Richtung der zu ortenden Schallquelle nach links und rechts aufgetragen. Die -Ordinate
stellt die zugehörige, im Beobachtungspunkt herrschende Schallintensität dar. Die
Kurven 26 und 27 zeigen nun die Abhängigkeit der Intensität von der Einstellung
der Schallblende. Kurve 26 gilt für eine große üffnung der Schallblende, Kurve 27
für eine kleine Öffnung. Wie ersichtlich, wird die Selektivität des Horchgerätes
bezüglich der Richtung durch Verkleinerung der Blendenöffnung vergrößert.
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Die Schallblende besteht zweckmäßig aus einem luftgefüllten Gummiring,
der so gefaßt ist, daß bei einer Vergrößerung des in dem Ring herrschenden Luftdrucks
die Öffnung des Ringes verringert wird. Der beispielsweise luftgefüllte Gummiring
hat den Vorteil, daß die auf der Innenseite auftreffenden Schallintensitäten gegen
eine elastische Masse wirken, so daß ihre Fortpflanzung in Form von Körperschall
nach dem Reflektionsrautn des Halbellipsoids 2 verhindert wird. Ähnliche Effekte
lassen sich jedoch mit jedem anderen genügend schalldämpfenden Kon-#" rlzktionsmaterial
erreichen. Ist das Schall-!,.pfangssystem, bestehend aus dem Rota-.4#önsparaboloid
i und dem Rotationsellipsoid 2, nicht so eingestellt, daß die Achse des Rotationsparaboloids
i genau auf die zu ortende Schallquelle weist, so werden die Schallstrahlen in einem
gewissen Winkel zu der Rotationsachse des Paraboloids i einfallen. Hiermit wandert
der Sammelpunkt der Schallstrahlen im Paraboloid i aus dem Punkt 23 _ heraus, aber
bei weit geöffneter Schallblende wird immer noch ein Teil der Strahlen in den Reflektionsbereich
des Rotati:onsellipsoids 2 gelangen und dem Ohr des Beobachters, wenn auch mit gewissen
Interferenzen, zugeführt werden. Wird jedoch die Durchlaßöffnung der Schallblende
verringert, so wird die Intensität der zum Ohr des Beobachters dringenden Schallwellen
erheblich kleiner sein, bei demselben Abweichungswinkel der einfallenden Schallstrahlen
gegen die Rotationsachse des Paraboloids i wie vorher, d. h. die Ausprägung des
Schallmaximums in Abhängigkeit von der Stellung der Abhörorgane zu der Schallquelle
wird erheblich schärfer.
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Ein solches Gerät bietet also den Vorteil, daß man mit einer verhältnismäßig
schwach ausgeprägten Schallmaximumkurve unter Ausnutzung der großen Aufnahmefläche
des Gerätes und seiner bedeutenden Horchweite eine Schallquelle, deren Lage nicht
bekannt ist, verhältnismäßig .auch bei großer Entfernung leicht finden kann. Zur
Festlegung ihrer genauen Lage benutzt man sodann die Schallblende, mit deren Hilfe
man eine immer schärfere Ausprägung des Maximums in Abhängigkeit von der Lage der
Aufnahmeorgane zur Schallquelle .erreichen kann, womit eine stetig erhöhte Genauigkeit
der Schallortung verbtmden ist. Durch die in der Abb. i gezeigte Kombination der
Schallaufnahme- und Fortleitungsorgane i und 2 ist es möglich, unter Vermeidung
irgendwelcher geschlossener Hohlräume, die ja, wie oben bereits ausgeführt, stets
Eigentöne erzeugen, den Beobachtungspunkt 2q. an ,eine solche Stelle zu verlegen,
daß eine günstige Gewichtsverteilung und Bauhöhe des Gerätes erreicht wird, indem
z. B. der Beobachtungspunkt in Höhe der Mitte der.Rotationsachse des Paraboloids
seitlich von der Rotationsachse angeordnet wird, wie üi Abb. i dargestellt, indem
man das ganze System um eine Achse schwenkbar macht, die einerseits durch dieen
Abhörpunkt geht, andererseits auf der' Rötationsachse des Paraboloids senkrecht
steht, kann
man auch bei Paraboloiden mit verhältnismäßig großer
Öffnung geringe Bauhöhe erzielen.
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Bei einem Horchgerät wird man zwei solche parallel gestellte Aufnahmesysteme,
die Auf je ein Ohr eines Beobachters_ oder entspre= chende andere Schallbe.obachtungsorgane
wirken, verwenden. Hierdurch kann man für die Seitenbestimmung den Binauraleffekt
in Verbindung mit dem Maximaleffekt und für die Höhenbestimmung den reinen Maximaleffekt
benutzen. Die Anordnung der Höhenschwenkachse des ganzen Systems etwa in der Mitte
der Paraboloide gestattet die Verwendung sehr großer Paraboloide bei verhältnismäßig
geringer Bauhöhe des Gerätes und damit die Erzielung großer Reichw eiten. Die praktische
Ausführung eines solchen Gerätes ist in der Abb.3 im Schnitt durch die Mitte des
Gerätes dargestellt. Das Paraboloid i, das mechanisch fest mit dem Rotationsellipsoid.2
verbunden ist, ist in dem Punkt 6 schwenkbar. Der Kopf -des Beobachters wird durch
mit dem Grundgestell des Gerätes fest verbundene Platten 7 in der vorgegebenen Stellung
festgehalten. Die Verbindung der zu beiden Seiten des Beobachters angeordneten Halbparaboloide
wird durch die Rohre 8, 9 und i o bewirkt. Die Platten 7 sind an der Steuersäule
i i schwenkbar angeordnet, um ein Hineinschlüpfen des Beobachters zwischen die Platten
zu gestatten und auch die Festlegung des Kopfes des Beobachters bei verschiedenen
Kopfgrößen zu gewährleisten. Die Schwenkvorrichtung der Platten 7 ist so gewählt,
daß die Mittellinie des Kopfes des Beobachters stets unabhängig von seiner Kopfgröße
sich an derselben Stelle befindet. An der Steuersäule i i befindet sich .ein Handrad
12 für die Verdrehung des Gerätes um die Vertikalachse Lund ein Handrad 13 zur Verdrehung
des Gerätes um die Horizontalachse 6. Das Handrad 12 überträgt seine Bewegungen
über die Kegelräder 14, 15 auf die Achse 16, die das Ritze117,drebt, das mit dem
im Grundgestell fest verankerten großen Zahnrad 18 im Eingriff steht. Die Lagerung
des Gerätes ist als Pivot mit Kugellagern i 9 und 2o ausgebildet. Der Beobachter
sitzt auf 4em an der Steuersäule verschiebbar angeordneten Sitz 2i. Das ganze Gerät
wird zweckmäßigerweise zur Erhöhung seiner Standsicherheit auf einer an sich bekannten
Kreuzlafette 22 aufgebaut.