Verfahren zur annäherungsweisen Bestimmung der Richtung von ankommenden Schallstrahlen und Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur annäherungsweisen Bestimmung der Rich tung von ankommenden Schallstrahlen und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Ver fahrens.
Das Verfahren zeichnet sich erfindungs gemäss dadurch aus, dass man zwecks An zeigens eines aus unbekannter Richtung an kommenden Schallimpulses mehrere Schall impulsanzeiger zunächst parallel schaltet und mit einem Stromimpulsanzeiger verbindet, worauf man zwecks Ermittlung des von den meisten Schallstrahlen getroffenen Schall impulsanzeigers aufeinanderfolgend jeden Schallimpulsanzeiger einzeln an den Strom impulsanzeiger anschliesst.
Schallstrahlen, die parallel zur Achse eines rotationsparaboloidischen Schallreflek tors ankommen, werden, wie bekannt, genau in dessen Brennpunkt reflektiert. Schliesst jedoch die Richtung der ankommenden Schallstrahlen mit der Paraboloidachse einen Winkel ein, so gehen, wie bekannt, alle re flektierten Schallstrahlen seitlich am Brenn punkt vorbei und bilden als Erzeugende die bekannte "kaustische" Fläche oder Brenn- fläche, bei der in jenem Flächenelement die ser Fläche die grösste Sohallstrahlendiehte auftritt,
das auf dem im Paraboloidscheitel reflektierten Schallstrahl liegt und dabei den kürzesten Brennpunktabstand aufweist.
Bei der Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens sind als Schallreflektoren um eine vertikale Achse regelmässig verteilte Rotationsparaboloidschalen angeordnet. Sie zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass in deren Brennpunkten und seitlich von diesen sich Schallimpulsanzeiger befinden, von denen jedem einzelnen eine bestimmte Richtung zugeordnet ist, aus welcher die ankommenden Schallstrahlen in demselben den Maximaleffekt auslösen, so dass durch Ermittlung dieses letzteren die Richtung der ankommenden Schallstrahlen ermittelt wer den kann.
Als Schallimpulsanzeiger werden am be sten Mikrophone oder Telephone verwendet. Der Stromimpulsanzeiger kann zum Beispiel ein Oszillograph oder ein Kopfhörer sein.
In der Zeichnung sind vier beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung gemäss Patentanspruch II schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die erste Ausführungs form mit einer Gruppe kantig aneinander stossender Rotationsparaboloidschalen mit senkrecht--zu deren Achsen angeordneten Mi krophonmembranen, Fig. 2 diese Ausfüh rungsform im Grundriss,
Fig. 3 links die zweite Ausführungsform mit einer Gruppe kantig aneinanderstossender R.otationspara- boloidschalen mit horizontal liegenden Tele- phonmembranen, rechts die dritte Ausfüh rungsform, Fig. 4 diese Ausführungsform im Grundriss, Fig. 5 die vierte Ausführungs form mit zwei übereinander angeordneten Gruppen von Rotationsparaboloidschalen mit verstellbaren Achsen, und Fig. 6 diese Aus führungsform im Grundriss.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 sitzt auf einer vertikalen Achse 1 verdreh bar ein aus acht dünnwandigen Rotations- paraboloidschalen bestehender Körper, der mit einer an der Achse befestigten Scheibe ja mittelst der Klemmschraube 1b festgehal ten werden kann. Die Rotationsparaboloid- schalen sind, wie ersichtlich, regelmässig um die Achse angeordnet.
In jedem der acht Brennpunkte F ist ein Mikrophon gelagert und seitlich zwischen je zwei benachbarten Brennpunkten sind in gleichen Abständen voneinander weitere vier Mikrophone M an geordnet, so dass die Genauigkeit der Schall richtungsanzeige bei den vierzig auf dem vol len Umfang gleichmässig verteilten Mikro phonen 360'/40=9' beträgt. Sämtliche Mi krophone, die als Schallimpulsanzeiger die nen, sind in einem gemeinsamen Tragring 3 gelagert, der selbst mittelst der Stützen 4 und der Spanndrähte 5 mit den Hohlflächen schalen verbunden ist.
Am Rande der Scheibe la ist eine Horizontalkreisteilung vorgesehen, um die Paraboloidachsen gegen eine gewählte Bezugsrichtung orientieren zu können. .
Zwecks Bestimmung des Höhenwinkels der ankommenden Schallstrahlen ist ein wei terer Mikrophonkranz 3' vorgesehen.
Die Kanten der kantig aneinanderstossen- den Parabolodschalen liegen, wie ersichtlich, in Radialebenen.
Gemäss der zwei Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 sitzt auf der vertikalen Achse 1 verdrehbar und festklemmbar ein aus acht Rotationsparaboloidschalen beste hender Körper, dessen Parabelachsen bei der einen Ausführungsform (linke Hälfte) hori zontal und bei der andern Ausführungsform schwach nach aussen unter einem spitzen Winkel ansteigend (rechte Hälfte) angeord net sind. .
Hier sind zum Unterschied von der Ausführungsform nach Fig. 1 bei der links dargestellten Ausführungsform die Membranen der Schallimpulsanzeiger so ver legt, dass die letzteren in einer Horizontal ebene liegen, während sie bei der rechts dar gestellten Ausführungsform auf eine Kegel fläche zu liegen kommen. Auch bei diesen zwei Ausführungsformen sind sowohl in den Brennpunkten F als auch seitlich von ihnen die Schallimpulsanzeiger M angeordnet, von denen jeder einer bestimmten Seitenrichtung zugeordnet ist.
Die rechts dargestellte Aus führungsform gestattet noch die Richtungs bestimmung in bezug auf den Höhenwinkel der ankommenden Schallstrahlen, weil sie konzentrisch zu den im Kreise angeordneten Sehallimpulsanzeigern :V1 noch weitere Schallimpulsanzeigergruppen N' aufweist (rechte Hälfte der Fig. 3, 4). Auch bei die sen beiden Ausführungsformen sind die Schalen regelmässig um die Achse angeord net.
Bei der in der Fig. 5 und 6 dargestell ten vierten Ausführungsform sind auf der vertikalen Achse 1 zwei Hülsen 6 aufge schoben, die radial angegossene Arme 7 auf- weisen, an denen die aus Rota.tionsparäboloid- schalen bestehenden Schallreflektoren 8 an gelenkt sind. Diese sind gleichzeitig durch angelenkte Spannstangen 9 mit den Hülsen 6 verbunden. Durch Längenveränderung der Stangen 9 mittelst eines gewöhnlichen Spann- Schlosses kann die Achsenneigung der Schall reflektoren durch die erwähnten verstellbaren Stützorgane geändert werden.
In den achsen- senkrechten Brennpunktebenen sind scheiben förmige Mikrophontragplatten 10 vorgese hen, welche je fünf Mikrophone tragen, und zwar eines in den Brennpunkten, je zwei in den horizontalen und zwei in den vertikalen Brennpunktebenen. Auch hier ist natürlich jedem Mikrophon eine Schallstrahlenrichtung zugeordnet. Jede der dargestellten Vorrich tungen weist einen nicht dargestellten Strom impulsanzeiger auf.
Um die Richtung ankommender Schall strahlen zu bestimmen, werden zunächst alle Schallimpulsanzeiger parallel geschaltet und mit dem Stromimpulsanzeiger verbunden, welche zugehörige Leitungen nicht darge stellt sind. Das Eintreffen von Schallim pulsen aus jeder unbekannten Seitenrichtung kann dadurch festgestellt werden, worauf man nacheinanderfolgend jeden Schallimpuls- a.nzeiger einzeln an den Stromimpulsanzeiger anschliesst, um aus der Maximalwirkung der auf einen Schallimpulsanzeiger auftreffenden Schallstrahlen die diesem zugeordnete Schall richtung zu ermitteln.
_ Naturgemäss können die dargestellten Vorrichtungen auch unter Wasser verwendet werden zur Bestimmung der angenäherten Richtung von Unterwasserschallstrahlen.
Werden die in den Brennpunkten und seitlich von diesen angeordneten Schallim- pulsanzeiger mit von aussen kommenden Stromimpulsen beeinflusst, so können diese als Schallimpulse durch die vorhandenen Schallreflektoren je nach der Lage der beein flussten Schallimpulsanzeiger entweder nach bestimmten gewünschten Richtungen hin oder nach allen Richtungen mit annähernd gleicher Intensität reflektiert werden. Das Verfahren könnte auch -ausgeübt wer den mit einer Vorrichtung, die aus Kugel schalen- bestehende Schallreflektoren auf weist, wobei durch diese Vereinfachung die Reflexionswirkung nicht wesentlich beein trächtigt werden würde.
Auch könnte eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens dienen, bei der die Reflexionsflächen der Schallreflektoren durch Veränderung ihrer Krümmungen derartig korrigiert sind, dass die Empfindlichkeit der seitlichen Schall impulsanzeiger verbessert wird auf Kosten der Empfindlichkeit der mittleren Schallan zeiger, das heisst dass eine grössere Zahl von Schallstrahlen auf die seitlichen Sehallim- pulsanzeiger fällt.