Schallsender und Schallempfänger

Schallsender und Schallempfänger. Die Unterwasserschallsignalisierung, die sich auf die Eigenschaft des Wassers, den Schall wesentlich besser und gleichmäßiger zu übertragen als die Luft, aufbaut, hatte sich für die Orientierung der Schiffe bei Nebel bereits in den letzten Jahren vor dem Kriege derart bewährt, daß fast alle größeren Schiffe mit Apparaten zum Empfange der von den Unterwasserglocken der Feuerschiffe, Bojen u.s.w. gegebenen Signale ausgerüstet waren. Im Kriege haben infolge der außerordentlichen Bedeutung der Unterwasserschallsignale für die U-Boote sowohl die Apparate zum Geben als auch die zum Empfangen der Signale wesentliche Verbesserungen erfahren. – Die Sender kann man in zwei Gruppen einteilen: solche, die die Schallenergie unter Benutzung strahlender Flächen (Schallantennen) aussenden, und in solche, welche vermittels[544] eines flüssigen oder gasförmigen Mediums periodische Quellen und Senken (Schallquellen im engeren Sinne) herstellen. Zu der ersten Gruppe gehören unter anderem alle tönenden Glocken und Membranen und zu der zweiten Gruppe die Sirenen und die Pfeifen. Für Luftschallsignale haben die letzteren zwar sehr vielfach Anwendung gefunden, unter Wasser aber haben die unter der Wasseroberfläche liegenden und mit Druckwasser gespeilten Sirenen und Pfeifen keine große praktische Bedeutung erreichen können. Hier werden fast nur Glocken und neuerdings namentlich Membransender angewendet.

Diese Gruppe der unter Verwendung von Schallantennen die Energie ausstrahlenden Sender kann man dann weiterhin nach der Art unterscheiden, ob sie kontinuierlich oder durch Stoß erregt werden, und welche Energieform in ihnen in Schallenergie verwandelt wird. Die älteste Art ist hier die durch Stoß erregte Glocke. Colladon und Sturm benutzten eine solche bereits bei der ersten direkten Bestimmung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalles im Wasser des Genfer Sees 1827. Später verwendeten sie die Amerikaner für die Ausbildung ihres Unterwasserschallsignalwesens. Die Glocke vermag nur einzelne, kurze stark gedämpfte Töne auszusenden, und daher ist der in Deutschland und Amerika im allgemeinen eingeführte kontinuierlich durch Wechselstrom erregte Membransender als ein bedeutender Fortschritt anzusehen, der immer weiter vervollkommnet wird. Er ermöglicht ein Telegraphieren nach dem Morsesystem. Die Schallsender der Kriegsmarine vermögen bis zu einem Kilowatt Schallenergie an das Wasser abzugeben. – Auch Kombinationen beider Sendergruppen sind gebaut worden, so besonders in Rußland und Oesterreich, haben es aber zu einer weiteren Anwendung in der Praxis nicht zu bringen vermocht.

Die Empfänger bestehen aus Membranen, die in ein wasserdichtes Gehäuse eingesetzt und auf den Senderton akustisch abgestimmt sind. Im Innern des Gehäuses sind Mikrophone untergebracht, welche in Telephonen auf der Brücke einen dem Sender entsprechenden Ton hervorrufen, Diese Empfänger sind ihrerseits in Wasserkälten eingebaut, welche unter der Wasserlinie im Schiffsinnern zu beiden Seiten des Rumpfes an die Schiffswände angepreßt sind. Da das Schiff im Wasser einen starken Schallschatten wirst, hört man die ankommenden Unterwasserschallsignale nur an der der Schallquelle zugewandten Seite des Schiffes und kann durch Drehen des Schiffes die Richtung, aus welcher die Signale kommen und in welcher also die Schallquelle liegen muß, welche zum Ansteuern benutzt werden soll, sehr genau bestimmen.

Die Entfernungen, welche man durch solche Anlagen überbrücken kann, hängen außer von der Güte der Apparate auch noch von dem Zustande des übertragenden, Mediums, des Wassers ab. Besonders wirken Unterschiede in der Temperatur und in dem Salzgehalte auf den sich ausbreitenden Schallstrahl recht stark ein und können beträchtliche Ablenkungen und Beugungen hervorbringen. Die normalen Reichweiten der im praktischen Betriebe befindlichen Anlagen betragen im Mittel etwa 6 Seemeilen.

Die Bestimmung der Entfernung des Schiffes vom Ansteuerungspunkte durch gleichzeitig aufgenommene drahtlose und Schallsignale der Sendestation, die Richtungsbestimmung durch Messung der Zeitdifferenz der ankommenden Schallwellen an zwei an verschiedenen Stellen derselben Schiffsseite befindlichen Empfängern, die Bestimmung der Wassertiefe durch den Empfang des am Meeresboden reflektierten Schalles, die Benutzung von zwei Sendern an beiden Schiffsseiten zur gegenseitigen Orientierung sich im Nebel begegnender Schiffe als Ersatz der bei unsichtigem Wetter vertagenden Positionslaternen bieten der Schiffahrt die Möglichkeit weiterer Verminderung der mit ihr verbundenen Gefahren. – Vgl. auch den Art. Unterwassersignale, Bd. 8, S. 736 und 737.

Literatur: Deutsche Patentschriften der Klasse 74 d. – R.A. Fessenden, Long distance Submarine Signaling by Dynamoelectricmachinery, Laurence Scient. Association 1914.

R. Ambronn.