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Es ist bekannt, Schall durch periodische Unterbrechung eines Luft-
bzw. Gasstromes, z. B. mittels rotierender Lochscheiben, zu erzeugen. Der damit
zustande kommende Schallwechseldruck liegt im allgemeinen unter 0,1 at. Unter sonst
gleichen Bedingungen nimmt die Lautstärke einer Sirene zwar mit steigendem Betriebsdruck
zu, ihr energetischer Wirkungsgrad dagegen ab. Der »freie«, d. h. verfügbare Energieinhalt
eines Gases nimmt bei gegebener Masse proportional mit der absoluten Temperatur,
aber nur mit der Wurzel aus dem Druckverhältnis zu. Verdopplung der Kelvin-Temperatur
ergibt unter diesen Umständen Verdopplung der Leistung, während Verdopplung des
Druckverhältnisses nur das 1/2 = 1,41 fache der Leistung bringt.
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Um im Sinne der vorstehenden Erkenntnisse die bisherigen Hochleistungssirenen,
bei denen ein Hochdruckluftstrom durch einen rotierenden Modulator periodisch unterbrochen
wird, zu vereinfachen und zu verbilligen, sieht die Erfindung eine Niederdruckgassirene
vor, bei der aus einem Gaserzeuger unter niederem Druck, aber bei hoher Temperatur
austretendes Gas als Schallträger dient und durch einen elektromotorisch angetriebenen
Unterbrecher moduliert wird.
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Diese Niederdruckgassirene ist dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß
der elektrisch angetriebene Modulator und der Schallstrahler unmittelbar mit dem
Auspuff eines in Leerlauf arbeitenden Gasturbinentriebwerks verbunden sind.
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Hierbei wird die Gasturbine in Form eines handelsüblichen Gasturbinentriebwerks
verwendet, das außer der eigentlichen Turbine auch die Verbrennungskammer, den Verdichter
für die Verbrenriüngsluft, die Kraftstoffpumpe und die Anlasserlichtmaschine umfaßt.
Dieses Triebwerk hat in dem hier vorgesehenen Anwendungsfall im wesentlichen die
Aufgabe, das Arbeitsgas für die Sirene zu liefern, während die Turbinenwelle nach
außen keine Leistung abgibt.
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Das Anlassen der -Turbine erfolgt durch einen Anlassermotor,-der,
aus einer Batterie, vorzugsweise von Nickel-Kadmium-Sammlern, gespeist wird. Der
Modulatormotor wird aus gleicher Quelle versorgt. Statt dessen oder zusätzlich kann
hierfür auch die Stromabgabe der Anlasserlichtmaschine ausgenutzt werden.
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Auf diese Weise ist eine Sirene geschaffen, die mit einem unter Niederdruck
(z. B. 1,6 ata) ausströmenden heißen Arbeitsgas (von z. B. 750° K) großer Menge
bzw. Masse bei gutem Wirkungsgrad eine hohe Schalleistung erzeugt, die durch Steuerung
des elektrischen Modulatorantriebs mit der gewünschten Kennung abgestrahlt werden
kann.
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Es ist bekannt, mit den Auspuffgasen eines Verbrennungsmotors eine
- Signalhupe zu- - betreiben. Doch sind diese Auspuffgase bereits moduliert und
daher ungeeignet für den Betrieb einer Gassirene, die den Schall unmoduliert oder
mit einer vorgeschriebenen Modulation abstrahlen soll. Den hierfür erforderlichen
konstanten Gasstrom stellt dagegen die Gasturbine im Falle der Erfindung zur Verfügung.
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Mit Preßluft oder Preßgas betriebene Sirenen bedürfen der Auswechselung
von Druckflaschen, die in einer Druckstation aufgefüllt werden, sofern nicht jeder
Sirene ein Verdichter mit Antrieb zugeordnet werden soll. Die Gaserzeugung durch
eine Turbine im Sinne der Erfindung hat demgegenüber den Vorteil, daß das Gas mit
hoher Temperatur vorliegt und damit den Wirkungsgrad der Schallabstrahlung zu steigern
und eine hohe Schalleistung zu erzeugen gestattet, da letztere proportional mit
der absoluten Temperatur des zu modulierenden Gasstromes zunimmt. Dieser Vorteil
liegt bei Auspuffhupen ebenfalls nicht vor.
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Der erfindungsgemäße Aufbau der Sirene hat ferner den Vorteil, daß
der Modulator mit Antriebsmotor, der Schallstrahler und der Gaserzeuger eine bauliche
Einheit bilden und der Verdichter und der Speicherbehälter der bisherigen Hochdruckluftsirenen
entfallen. Zubehör ist im wesentlichen noch ein Kraftstofftank, das Steuergerät
und die Sammlerbatterie.
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Soll die Schallabstrahlung vom Kopf eines Mastes, z. B. eines Rohrmastes,
erfolgen, dann ist die vorerwähnte bauliche Einheit auf dem oberen Ende des Mastes
angeordnet, während das Steuergerät, die Batterie und der Haupttank am Fuß des Mastes
untergebracht sind. Für diesen Fall sieht die Erfindung vor, daß der Mast an seinem
Fußende schwenkbar und feststellbar ausgebildet ist, derart, daß er bequem aufzurichten
ist und im Bedarfsfall auch vorübergehend umgelegt werden kann, um so auf einfache
Weise an den Schallkopf heranzukommen. Der Unterbau für das Schwenklager nimmt dann
in geeigneter Weise das vorerwähnte Zubehör auf.
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Für das Schwenken des Mastes kann der-'Unterbau des Schwenklagers
mit- einer Vorrichtung ausgerüstet sein, die irgendeine bekannte und geeignete Form
besitzen kann. Statt dessen kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung diese
Vorrichtung als mobiles Gerät ausgebildet sein, das nur im Gebrauchsfall an den
Mastfuß angesetzt wird und so für eine ganze Sirenenserie nur einmal vorhanden zu
sein braucht.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht,
und zwar zeigt F i g. 1 ein Wirkschema einer Sirene nach der Erfindung und F i g.
2 eine bauliche Ausführungsform derselben. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist der
aus dem Strahler 1 und dem Modulator 2 mit elektrischem Antriebsmotor 3 bestehende
Schallerzeuger mit dem Auspuff einer Gasturbine 4 verbunden. Die Turbine ist ein
Bestandteil eines hier als Gaserzeuger für das Arbeitsgas dienenden Gasturbinentriebwerks,
das außerdem die Brennkammer 5, den Verdichter 6, die Kraftstoffpumpe 7 und die
Anlasserlichtmaschine 8 umfaßt.
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- Vom Luftverdichter führt eine Preßluftleitung zum Kraftstofftank
9, um aus diesem Kraftstoff in einen Zwischenbehälter 10 im Mastkopf zu drücken,
aus dem die Kraftstoffpumpe 7 den Kraftstoff für den Gaserzeuger ansaugt.
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Die Speisung des-Motors 3 erfolgt über das Steuergerät 11 aus der
Batterie 12, an- die zum Starten und Laden die Anlasserlichtmaschine 8 über das
Steuergerät 11 angeschlossen wird. Außerdem kann das Laden der Batterie aus einer
Netzanschlußleitung 11 a über Gleichrichter erfolgen. Von der Antriebswelle des
Gaserzeugers kann ein weiterer Generator 13 angetrieben werden, der die Batterie
in kurzer Zeit auflädt. Der Fernsteuerung und -Überwachung der Sirene dient die
Steuerleitung 11 b.
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Eine bauliche Anordnung der Sirene in Mastausführung ist aus F i g.
2 zu ersehen, in der die einzelnen Teile mit denselben Zahlen wie in F i g. 1 bezeichnet
sind.
Auf dem nach oben offenen Auspuffstutzen 4 a der Turbine 4
eines Gasturbinentriebwerks ist der Eintrittsstutzen des Schallstrahlers 1 befestigt.
Dieser hat als Rundumstrahler die Form eines Ringtrichters, in dessen Mitte der
Modulator 2 angeordnet ist, dessen Rotor und Stator als Lochzylinder ausgebildet
sind. Der elektrische Antriebsmotor 3 für den Rotor sitzt unmittelbar darüber unter
einer besonderen Haube 3 a.
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An der Unterseite der Turbine befinden sich unter einer Glocke 13,
die vor allem die Luftansaugöffnung gegen Schlagregen und Fremdkörper schützt, die
übrigen Bestandteile des Gasturbinentriebwerks. Dieses ist auf einem Rohrmast 14
befestigt, in dem am oberen Ende ein Zwischenbehälter 10 für den Kraftstoff untergebracht
ist.
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Das Fußende des Mastes ist zwischen zwei Wangen 15 gehalten, und zwar
mittels eines Drehlagers 16 und einer Verriegelung 17. Die Wangen haben Kastenform
und dienen zugleich der Aufnahme des Zubehörs, nämlich des Kraftstofftanks 9 und
des Steuergeräts 11 mit der Batterie 12. Um den Mast nach Lösen der Verriegelung
17 schwenken zu können, kann an dem Mast oder dessen Schwenkachse ein von Hand oder
mechanisch zu betätigendes Hilfsgerät angesetzt werden. Dieses kann ein Druckzugzylinder,
ein Windwerk od. dgl. sein.
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Bei Verwendung eines mobilen Windwerks sind die Schwenkachse und das
fahrbare Gerät mit Löcher bzw. Zapfen aufweisenden Kupplungsscheiben versehen, die
miteinander in Eingriff zu bringen sind. Die Kupplungsscheibe des Gerätes wird von
einem Antriebsmotor verhältnismäßig kleiner Leistung über ein Getriebe in langsame
Drehung versetzt. Zur Aufnahme des Drehmoments wird das Gerät mit der betreffenden
Wange durch zwei Zapfen in Eingriff gebracht.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine tragbare hydraulische
Schwenkvorrichtung 18 vorgesehen, die durch Bolzen 19, 20 gelenkig mit dem Mastfuß
bzw. dem Fundament verbunden wird und deren Zylinder mittels einer angesetzten Handpumpe
21 beaufschlagt werden kann, um den Mast aus seiner aufrechten Stellung 14 in seine
waagerechte Lage 7.4' zu schwenken, und umgekehrt.