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Gruppenhorchgerät Das war ein Hydrophon das auf deutschen Schiffen und U Booten im Zweiten Weltkrieg verwendet wurde Inh

Gruppenhorchgerät

Das Gruppenhorchgerät war ein Hydrophon, das auf deutschen Schiffen und U-Booten im Zweiten Weltkrieg verwendet wurde.

Entwicklung Bearbeiten

Im Ersten Weltkrieg wurden als Geräuschempfänger noch Kohlemikrofone eingesetzt, ähnlich wie in alten Telefonapparaten. Die einzelnen Empfänger waren zumeist im vorderen Teil des Schiffes entlang der Rumpfseiten angebracht, um genügend Abstand von der eigenen Schraube und deren Lärm zu haben. Die einzelnen Mikrofone wurden dabei in Gruppen angeordnet und jedes einzelne war in eine andere Richtung ausgerichtet. Zur Peilung mussten dann die einzelnen Mikrofone von Hand umgestöpselt werden. Die Kohlemikrofone waren nicht sehr zuverlässig und so wurde mit anderen Schallwandlern experimentiert. Dynamische Mikrofone wurden auch verworfen. Am Ende stellte sich das piezoelektrische Prinzip als am besten geeignet heraus. Dieses war schon 1880 von Pierre Curie entdeckt worden. Die Quarz-Kristalle erzeugen je nach dem auf sie wirkenden Druck eine elektrische Spannung.

In Zusammenarbeit mit der Kaiserlichen Marine begannen die Unternehmen Atlaswerke AG in Bremen und Electroacustik (Elac) in Kiel die Arbeit an piezoelektrischen Wandlern und die Entwicklung von Detektoren und Verstärkern im Allgemeinen.

Sie experimentierten mit verschiedenen Arten von Quarzen oder Kombinationen mehrerer von ihnen. Das beste Ergebnis erbrachten Seignette-Kristalle. Kristallempfänger wurden ab 1935 an allen U-Booten fest verbaut.

Moderne U-Boote verwenden heute die Elektrostriktion und Wandler aus Bariumtitanat.

Gruppenhorchgerät Bearbeiten

Das Gruppenhorchgerät, Kurzform „GHG“, bestand bei U-Booten aus zwei Gruppen zu 24 Sensoren (eine Gruppe auf jeder Schiffsseite). Jeder Sensor hatte einen einstufigen Röhrenvorverstärker. Diese 48 NF-Signale wurden dann auf eine Schaltmatrix im Hauptgerät geleitet. Der Sonargast konnte daran die Schiffsseite sowie die genaue Richtung der Schallquelle einstellen. Zur Verbesserung der Auflösung gab es drei umschaltbare Frequenzweichen mit 1, 3 und 6 kHz Mittenfrequenz. Durch die seitliche Anbringung gab es einen toten Bereich von jeweils 40° zum Bug und nach Achtern.

  • Reichweite: 20 km gegen Einzelfahrer, 100 km gegen Geleitzug
  • Horchbereich: 2 × 140°
  • Auflösung: < 1° bei 6 kHz, 1,5°Für 3 kHz, 4°Für 1 kHz; ohne Frequenzweiche 8°

Im Mai 1942 konnte U 570 von den Briten erbeutet werden. Das im U-Boot verbaute Elac-Gerät wurde genau analysiert; dabei wurden die obigen Auflösungswerte ermittelt.

Kristall-Drehbasisgerät, vergleichbares Gerät aus derselben Zeit an Bord der USS Pampanito

Magnetostriktion-Drehbasisgerät Bearbeiten

Das Magnetostriktion-Drehbasisgerät, Kurzform „MDB“, war ein drehbares Hydrophon mit ferromagnetischen Sensoren, für das keine Frontverwendung in U-Booten belegt ist, Sensoren mit Magnetostriktion wurden aber beim Zaunkönig (Torpedo) eingesetzt.

Kristall-Drehbasisgerät Bearbeiten

Das Kristall-Drehbasisgerät, Kurzform „KDB“, war ein drehbares Hydrophon mit Piezosensoren. Es war sehr anfällig gegen Wasserbomben, aber dafür ohne toten Bereich am Bug. Der tote Sektor achtern (durch die Schraubengeräusche) ließ sich auch damit nicht beheben.

Balkongerät Bearbeiten

Balkongerät
Britischer Soldat vor zwei im Bau befindlichen Typ-XXI-Booten mit Balkon

Das Balkongerät wurde erstmals an Bord von U 194 im Februar 1943 getestet und kam ab 1944 im Einsatz. Seine 48 Hydrophone waren rund um den Kiel angebracht. Dadurch wurde eine größere Rundsicht erreicht als mit dem nur seitlich angebrachten Gruppenhorchgerät.

Durch die tiefere Anbringung überdeckte nun der Rumpf des Bootes die Sensoren und isolierte sie von Oberflächengeräuschen. Nun konnte das Sonar auch im aufgetauchten Zustand benutzt werden. Beim Gruppenhorchgerät musste erst getaucht werden, denn seine Sensoren waren oberhalb des vorderen Tiefenruders angebracht und damit sehr nah an der Oberfläche; aufgetaucht empfingen sie nur Geräusche vom Seegang.

Dieses Modell war Standard bei allen Typ-XXI-Booten, wurde aber auch auf Booten des Typs VII C verbaut.

S-Gerät Bearbeiten

Das Sondergerät für aktive Schallortung, Kurzform „S-Gerät“, war zum Aufspüren von Minen entwickelt worden. Es befand sich am Vordersteven, kurz oberhalb der Torpedoluken. Es wurde bei der Umrüstung von VIIb auf VIIc eingeführt, der Umrüstungsbefehl stammt vom 11. Oktober 1940. Ab 1943 zu Gunsten von mehr Radarwarngeräten wieder abgerüstet.

Nibelungengerät Bearbeiten

Das Nibelungengerät war ein Zusatz zum normalen Gruppenhorchgerät. Es wurde vorne am Turm angebracht und diente der Errechnung von Torpedodaten auf rein akustischem Wege. Das Ziel konnte dann blind durch einen akustischen Torpedo bekämpft werden.

Das akustische Horizontal-Lot „Nibelung“, das mit wenigen Impulsen Richtung, Entfernung und ungefähre Geschwindigkeit des Gegners ermitteln konnte, ermöglichte das „Programmschießen“ ohne Sehrohrkontrolle. Die Schallwellen wurden mit 5 kW auf etwa 15 kHz mit einer Impulslänge vom 20 ms über multiple magnetostriktive Schwinger ausgesandt und das Echo von einem speziellen Torpedovorhaltrechner (TVhRe) verarbeitet. Dieser Analogrechner ermittelte über ein mechanisches Rechenwerk laufend den nötigen Vorhalt und übertrug diesen Wert elektrisch auf die Torpedos, wobei lageunabhängige Torpedos (LuTs) aus max. 20 Meter Tiefe abgeschossen werden konnten (am Schuss aus 50 m bzw. aus 100 m wurde noch gearbeitet). Sender und Empfänger waren im vordersten Teil des Turms hydrodynamisch ablösungsfrei untergebracht. Der Lotbereich betrug etwa 100 Grad von der Vorausrichtung, die Peilgenauigkeit etwa 0,5 Grad. Abhängig von den Wasserverhältnissen betrug die Peilentfernung etwa zwei bis vier Seemeilen. Der Empfänger arbeitete nach der Phasenmethode mit Summen- und Differenzverfahren. Die Ausgangsspannungen des Empfängers wurden über Transformatoren den Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre DG-9 (Braunsche Röhre) zugeführt, auf der nun ein schräger Strich erschien, der durch Drehen der Basis senkrecht gestellt werden konnte. Diese Peilung „Null“ ergab mit minimal drei Impulsen Richtung und Entfernung des Ziels. Mit dem Hörzusatz war durch den Dopplereffekt die relative Geschwindigkeit des Ziels messbar. Es gab nur vereinzelt technische Defekte, die ab Januar 1945 behoben waren.

Felchen-Anlage Bearbeiten

„Felchen“ (nach dem Fisch benannt) war eine Anlage für passive akustische Entfernungsmessung.

Sonstiges Bearbeiten

Verschiedene moderne Schallmesstechniken sind unter Sonar aufgeführt.

Literatur Bearbeiten

  • Die Sonaranlagen der deutschen U-Boote, Entwicklung, Erprobung, Einsatz und Wirkung akustischer Ortungs- und Täuschungseinrichtungen der deutschen Unterseeboote. Bernard & Graefe, September 2006, ISBN 3-7637-6272-8
  • Eberhard Rössler: Die deutschen U-Boote und ihre Werften. Bernard & Graefe, 1990, ISBN 3-7637-5879-8
  • Heinrich Stenzel: Leitfaden zur Berechnung von Schallvorgängen. Holt, 1947 Seiten 678–679
  • Willem Hackmann: Seek & Strike Sonar, anti-submarine warfare and the Royal Navy 1914–54. Science Museum, London 1984, ISBN 0-11-290423-8
  • L. E. Holt: The German Use of Sonic listening, July 1947, U.S. Navy Underwater Sound Laboratory, Fort Trumbull, New London, Connecticut. The Journal of the acoustical society of America. Volume 19, number 4, July 1947, doi:10.1121/1.1916561
  • Eberhard Rössler: Die Sonaranlagen der deutschen Unterseeboote. Koehler, Herford, 1991, 2. Auflage, ISBN 3-7637-6272-8
  • Beschreibung einer K.D.B.-Anlage für Oberflächenschiffe, Atlas-Werke Aktiengesellschaft (Herausg.), Nr. 472, (K.D.B. = Kristall-Dreh-Basis = Empfängerbasis), Bremen, 1938, Halbleineneinband, Großformat, 49 Seiten, 81 Falttafeln, Anlagen, GEHEIM,
  • Verfahren zur Richtungsbestimmung von Schallsignalen, Reichspatentamt, Nr. 320/29 im August 1918
  • Blitz und Anker, Band 2: Informationstechnik, Geschichte & Hintergründe, Band 2, Von Joachim Beckh
  • Über Hörempfindungen im Ultraschallgebiet bei Knochenleitung, Atlas-Werke AG., Bremen 1940

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. USS Witek (DD-848) in der englischsprachigen Wikipedia
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Veröffentlichungsdatum:
Das Gruppenhorchgerat war ein Hydrophon das auf deutschen Schiffen und U Booten im Zweiten Weltkrieg verwendet wurde Inhaltsverzeichnis 1 Entwicklung 2 Gruppenhorchgerat 3 Magnetostriktion Drehbasisgerat 4 Kristall Drehbasisgerat 5 Balkongerat 6 S Gerat 7 Nibelungengerat 8 Felchen Anlage 9 Sonstiges 10 Literatur 11 Weblinks 12 EinzelnachweiseEntwicklung BearbeitenIm Ersten Weltkrieg wurden als Gerauschempfanger noch Kohlemikrofone eingesetzt ahnlich wie in alten Telefonapparaten Die einzelnen Empfanger waren zumeist im vorderen Teil des Schiffes entlang der Rumpfseiten angebracht um genugend Abstand von der eigenen Schraube und deren Larm zu haben Die einzelnen Mikrofone wurden dabei in Gruppen angeordnet und jedes einzelne war in eine andere Richtung ausgerichtet Zur Peilung mussten dann die einzelnen Mikrofone von Hand umgestopselt werden Die Kohlemikrofone waren nicht sehr zuverlassig und so wurde mit anderen Schallwandlern experimentiert Dynamische Mikrofone wurden auch verworfen Am Ende stellte sich das piezoelektrische Prinzip als am besten geeignet heraus Dieses war schon 1880 von Pierre Curie entdeckt worden Die Quarz Kristalle erzeugen je nach dem auf sie wirkenden Druck eine elektrische Spannung In Zusammenarbeit mit der Kaiserlichen Marine begannen die Unternehmen Atlaswerke AG in Bremen und Electroacustik Elac in Kiel die Arbeit an piezoelektrischen Wandlern und die Entwicklung von Detektoren und Verstarkern im Allgemeinen Sie experimentierten mit verschiedenen Arten von Quarzen oder Kombinationen mehrerer von ihnen Das beste Ergebnis erbrachten Seignette Kristalle Kristallempfanger wurden ab 1935 an allen U Booten fest verbaut Moderne U Boote verwenden heute die Elektrostriktion und Wandler aus Bariumtitanat Gruppenhorchgerat BearbeitenDas Gruppenhorchgerat Kurzform GHG bestand bei U Booten aus zwei Gruppen zu 24 Sensoren eine Gruppe auf jeder Schiffsseite Jeder Sensor hatte einen einstufigen Rohrenvorverstarker Diese 48 NF Signale wurden dann auf eine Schaltmatrix im Hauptgerat geleitet Der Sonargast konnte daran die Schiffsseite sowie die genaue Richtung der Schallquelle einstellen Zur Verbesserung der Auflosung gab es drei umschaltbare Frequenzweichen mit 1 3 und 6 kHz Mittenfrequenz Durch die seitliche Anbringung gab es einen toten Bereich von jeweils 40 zum Bug und nach Achtern Reichweite 20 km gegen Einzelfahrer 100 km gegen Geleitzug Horchbereich 2 140 Auflosung lt 1 bei 6 kHz 1 5 Fur 3 kHz 4 Fur 1 kHz ohne Frequenzweiche 8 Im Mai 1942 konnte U 570 von den Briten erbeutet werden Das im U Boot verbaute Elac Gerat wurde genau analysiert dabei wurden die obigen Auflosungswerte ermittelt nbsp Kristall Drehbasisgerat vergleichbares Gerat aus derselben Zeit an Bord der USS PampanitoMagnetostriktion Drehbasisgerat BearbeitenDas Magnetostriktion Drehbasisgerat Kurzform MDB war ein drehbares Hydrophon mit ferromagnetischen Sensoren fur das keine Frontverwendung in U Booten belegt ist Sensoren mit Magnetostriktion wurden aber beim Zaunkonig Torpedo eingesetzt Kristall Drehbasisgerat BearbeitenDas Kristall Drehbasisgerat Kurzform KDB war ein drehbares Hydrophon mit Piezosensoren Es war sehr anfallig gegen Wasserbomben aber dafur ohne toten Bereich am Bug Der tote Sektor achtern durch die Schraubengerausche liess sich auch damit nicht beheben Balkongerat Bearbeiten nbsp Balkongerat nbsp Britischer Soldat vor zwei im Bau befindlichen Typ XXI Booten mit BalkonDas Balkongerat wurde erstmals an Bord von U 194 im Februar 1943 getestet und kam ab 1944 im Einsatz Seine 48 Hydrophone waren rund um den Kiel angebracht Dadurch wurde eine grossere Rundsicht erreicht als mit dem nur seitlich angebrachten Gruppenhorchgerat Durch die tiefere Anbringung uberdeckte nun der Rumpf des Bootes die Sensoren und isolierte sie von Oberflachengerauschen Nun konnte das Sonar auch im aufgetauchten Zustand benutzt werden Beim Gruppenhorchgerat musste erst getaucht werden denn seine Sensoren waren oberhalb des vorderen Tiefenruders angebracht und damit sehr nah an der Oberflache aufgetaucht empfingen sie nur Gerausche vom Seegang Dieses Modell war Standard bei allen Typ XXI Booten wurde aber auch auf Booten des Typs VII C verbaut S Gerat BearbeitenDas Sondergerat fur aktive Schallortung Kurzform S Gerat war zum Aufspuren von Minen entwickelt worden Es befand sich am Vordersteven kurz oberhalb der Torpedoluken Es wurde bei der Umrustung von VIIb auf VIIc eingefuhrt der Umrustungsbefehl stammt vom 11 Oktober 1940 Ab 1943 zu Gunsten von mehr Radarwarngeraten wieder abgerustet Nibelungengerat BearbeitenDas Nibelungengerat war ein Zusatz zum normalen Gruppenhorchgerat Es wurde vorne am Turm angebracht und diente der Errechnung von Torpedodaten auf rein akustischem Wege Das Ziel konnte dann blind durch einen akustischen Torpedo bekampft werden Das akustische Horizontal Lot Nibelung das mit wenigen Impulsen Richtung Entfernung und ungefahre Geschwindigkeit des Gegners ermitteln konnte ermoglichte das Programmschiessen ohne Sehrohrkontrolle Die Schallwellen wurden mit 5 kW auf etwa 15 kHz mit einer Impulslange vom 20 ms uber multiple magnetostriktive Schwinger ausgesandt und das Echo von einem speziellen Torpedovorhaltrechner TVhRe verarbeitet Dieser Analogrechner ermittelte uber ein mechanisches Rechenwerk laufend den notigen Vorhalt und ubertrug diesen Wert elektrisch auf die Torpedos wobei lageunabhangige Torpedos LuTs aus max 20 Meter Tiefe abgeschossen werden konnten am Schuss aus 50 m bzw aus 100 m wurde noch gearbeitet Sender und Empfanger waren im vordersten Teil des Turms hydrodynamisch ablosungsfrei untergebracht Der Lotbereich betrug etwa 100 Grad von der Vorausrichtung die Peilgenauigkeit etwa 0 5 Grad Abhangig von den Wasserverhaltnissen betrug die Peilentfernung etwa zwei bis vier Seemeilen Der Empfanger arbeitete nach der Phasenmethode mit Summen und Differenzverfahren Die Ausgangsspannungen des Empfangers wurden uber Transformatoren den Ablenkplatten der Kathodenstrahlrohre DG 9 Braunsche Rohre zugefuhrt auf der nun ein schrager Strich erschien der durch Drehen der Basis senkrecht gestellt werden konnte Diese Peilung Null ergab mit minimal drei Impulsen Richtung und Entfernung des Ziels Mit dem Horzusatz war durch den Dopplereffekt die relative Geschwindigkeit des Ziels messbar Es gab nur vereinzelt technische Defekte die ab Januar 1945 behoben waren Felchen Anlage Bearbeiten Felchen nach dem Fisch benannt war eine Anlage fur passive akustische Entfernungsmessung Sonstiges BearbeitenVerschiedene moderne Schallmesstechniken sind unter Sonar aufgefuhrt Literatur BearbeitenDie Sonaranlagen der deutschen U Boote Entwicklung Erprobung Einsatz und Wirkung akustischer Ortungs und Tauschungseinrichtungen der deutschen Unterseeboote Bernard amp Graefe September 2006 ISBN 3 7637 6272 8 Eberhard Rossler Die deutschen U Boote und ihre Werften Bernard amp Graefe 1990 ISBN 3 7637 5879 8 Heinrich Stenzel Leitfaden zur Berechnung von Schallvorgangen Holt 1947 Seiten 678 679 Willem Hackmann Seek amp Strike Sonar anti submarine warfare and the Royal Navy 1914 54 Science Museum London 1984 ISBN 0 11 290423 8 L E Holt The German Use of Sonic listening July 1947 U S Navy Underwater Sound Laboratory Fort Trumbull New London Connecticut The Journal of the acoustical society of America Volume 19 number 4 July 1947 doi 10 1121 1 1916561 Eberhard Rossler Die Sonaranlagen der deutschen Unterseeboote Koehler Herford 1991 2 Auflage ISBN 3 7637 6272 8 Beschreibung einer K D B Anlage fur Oberflachenschiffe Atlas Werke Aktiengesellschaft Herausg Nr 472 K D B Kristall Dreh Basis Empfangerbasis Bremen 1938 Halbleineneinband Grossformat 49 Seiten 81 Falttafeln Anlagen GEHEIM Verfahren zur Richtungsbestimmung von Schallsignalen Reichspatentamt Nr 320 29 im August 1918 Blitz und Anker Band 2 Informationstechnik Geschichte amp Hintergrunde Band 2 Von Joachim Beckh Uber Horempfindungen im Ultraschallgebiet bei Knochenleitung Atlas Werke AG Bremen 1940Weblinks BearbeitenVortrag Chef N Wa I am 10 Marz 1944 vor der Arbeitsgemeinschaft Ortungsgerate PDF 1 3 MB Erzeugung von Ultraschall mit Ferriten Ulrich Enz Zurich 1955 Paul Profos Tilo Pfeifer Handbuch der industriellen Messtechnik Oldenbourg 1994 ISBN 3 486 22592 8 u historia com German Hydrophones Englische Beschreibung deutscher Horchgerate PDF 606 kB Development of Underwater Sound and Detection Equipment S Gerat und ASDIC Evaluation of German Sonic Listening Equipment GHG on the USS Witek 1 Self Noise Confidential D W Patterson NEL Report 135 Sept 1949 pp 47 60Einzelnachweise Bearbeiten USS Witek DD 848 in der englischsprachigen Wikipedia Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Gruppenhorchgerat amp oldid 218925241