Luchtakoestiek: Luistertoestel model Van Soest (1929 – )
Luistertoestel model van Soest (1929 – )
De negatieve ervaringen die Van Soest en zijn assistent Groot met de fabriekstoestellen hadden, leidde in 1929 tot een eigen ontwikkeling. De aanvankelijke uitvoering bestond uit paraboloïden uit gips en papier. Later werd dir vervangen door een versie van vertikaal uitgebalanceerd silumin van 5 mm dik; een dikte die later teruggebracht zou kunnen worden tot 3 mm. Onderzoek zoals eerder beschreven gaf aan dat de afstand tussen de twee oren voldoende was als basis voor een luistertoestel. Het richtinghoren van de ongewapende oren was immers veel nauwkeuriger dan de verstoring van dit richtinghoren ten gevolge van de atmosferische invloeden. Het toestel moest verder licht in gewicht zijn, zodat een lagering voor kaarthoek en elevatie geruisloos kon werken.
Van Soest ontwierp een toestel met twee halve parabolen, die werden afgesloten door vlakke platen gesepareerd op een onderlinge afstand van 16 cm met ter plaatse van de brandpunten gaten van 8 cm. Rond de gaten waren lagers voor de elevatie-instelling en opblaasbare oorkussens gemonteerd, waardoor het ertussen geplaatste hoofd geen storend geluid kon veroorzaken.
Deze werd samengevoegd met een vertikale kolom waaraan een stoel voor de luisterende bedienaar was gemonteerd. De instelling van de kaarthoek in het horizontale vlak vond plaats door draaiing rond de vertikale kolom, gerealiseerd door spierkracht van armen en benen. Grote zorg werd gewijd aan de gemakkelijke en geruisloze werking van de lagering zonder speling of dode gang. De beste luisteraar bereikte aldus een nauwkeurigheid van minder dan één graad in kaarthoek onder gebruikmaking van het tijdverschil in aankomst tussen de twee ontvangen signalen.
Na eliminatie van alle storende geluiden als gevolg van mechanische oorzaken bij het instellen van het luistertoestel, bleef slechts een enkele storingsbron over. De bijna altijd aanwezige wind veroorzaakte geruis, ten gevolge van turbulenties rond delen van het luistertoestel. Deze ruis werd verminderd door gebruik van een luisterkooi. De luisterkooi werd rond het luistertoestel opgebouwd uit een betonijzeren frame. Een dun min of meer doorzichtig juten doek was over dit frame heen getrokken. Zonder deze luisterkooi was het toestel niet bruikbaar met een windsnelheid van 4 m/s. Met gebruik van de kooi echter was luisteren nog mogelijk met 6 m/s. Een tweede voordeel van de luisterkooi was dat de luisteraar niet werd afgeleid door bewegingen in zijn gezichtsveld. Tot teleurstelling van het Meetgebouw ondersteunden de militaire autoriteiten de verdere ontwikkeling niet, blijkbaar in het geloof dat de luisterkooi te onpraktisch was.
Het richtinghoren in kaarthoek werd voornamelijk bepaald door het tijdverschil van aankomst van het geluid in linker- en rechteroor tot nul te reduceren door kaarthoekinstelling van de gehoorschelpen. De elevatie werd zo ingesteld dat een maximale intensiteit van het geluid optrad. Dit werd scherper geaccentueerd door de schaduwwerking van de aangebrachte schotten in de paraboolhelften. Op 18 en 20 februari en 4 maart 1930 zijn diverse vergelijkende metingen verricht tussen het Van Soest toestel en de drie fabriekstoestellen, t.w. het (halve) luistertoestel Goerz, het luistertoestel Doppelt Richtungshörer en het luistertoestel Barbier, Bénard en Turenne.
Het Goerz-toestel bleek een tweede systematische en niet te verwaarlozen fout te hebben: een “acoustische parallax” tussen de visuele en de acoustische richting [bij een vliegtuigsnelheid v m/s en hoek alfa tussen kijkeras en vliegrichting, dan is de fout v/330*sin(alfa) radialen; bij een alfa van 45 graden en 40 m/s is de fout 85 milliradialen. Met de eerdere vertikale fout komt dit uit op 1.6 maal 85 milliradialen = 8 graden. Bij alfa van 90 graden en v= 50 m/s wordt dit zelfs 14 graden].
Een conclusie over het Barbier, Bénard en Turenne luistertoestel was dat het zwaar loopt, omvangrijk is en langzaam draait. De doppelt Richtinghörer had een geringe geluidsontvangst; het luisteren met een stethoscoop gaf bezwaren en de slangen moesten op constante lengte gehouden worden.
Gelijktijdig werd met een Reisz-microfoon, versterker en koptelefoon gewerkt om het vliegtuig waar te nemen. Met een optische afstandsmeter werd de afstand bepaald waarbinnen een luistertoestel naar behoren werkte.
Iedere luisterpost en de post bij de microfoon kon een schakelaar ingedrukt worden zodra er een waarneming was. De schakelaar was verbonden met een van de lampjes in een rijtje lampjes. De lampjes konden via ‘pinholes’ een film belichten die met regelmatige snelheid voortbewoog (‘filmchronograaf’). Iedere 10 seconde werd een tijdsein aan of uitgezet. Daardoor konden de signalen op de ontwikkelde film tot op een 1/10 seconde nauwkeurigheid afgelezen worden. Met de filmchronograaf konden een half uur lang metingen worden vastgelegd.
Het luistertoestel Groot (Van Soest) kwam duidelijk als beste uit deze testen. Licht beweegbaar detecteerde dit toestel een vliegtuig op 5 km afstand (Barbier: 3 km; Doppelt Richtunghörer 1.5 km). Zeer opvallend bij deze testen was, dat de luisteraar in dit luistertoestel een duidelijke indruk had, dat het vliegtuiggeluid zich in het achterhoofd van links naar rechts dan wel van rechts naar links bewoog met een accent op de middenwaarneming, terwijl dit effect bij de andere luistertoestellen zeer zwak was.
Bij een van de experimenten werd het directe vliegtuiggeluid overstemd door het door laaghangende wolken weerkaatste geluid: een spiegelbeeld werd waargenomen (wolkenbasis 750 m).
Proefnemingen met het Luistertoestel Model Van Soest 1932
Uit het verslag betreffende de beproeving van het luistertoestel Van Soest [2] over de in oktober 1932 gehouden proefnemingen te Kamp Zeist worden de volgende voordelen ten opzichte van andere luistertoestellen genoemd:
- Het snel horizontaal gericht zijn. Hoort de luisteraar een doel op zijde of achter zich, m.a.w. hoort hij, terwijl hij met het luistertoestel gericht is op een punt , een doel in eene andere richting, welke b.v. 3200 o/oo met die naar het punt verschilt, dan ligt de tijd, benoodigd om het luistertoestel op het doel te richten, tusschen 5 en 10 sec. Dit is een niet te onderschatten voordeel in verband met het geringe tijdverlies. Het totale tijdverlies bij het toestel-Van Soest beloopt, wanneer aangenomen wordt, dat na 3 “prikken” de correcties worden aangebracht door een geoefend man, 10+2.5+ 10 tot maximum 30 sec. (Hierbij is voor het aanbrengen van de correcties 10 sec. gerekend; na voldoende oefening zal dit echter in 5 sec. kunnen worden verricht).
Bij de bestaande opsporingswijze daarentegen bedraagt het totale tijdverlies minstens 45 sec. In het ten aanzien van het toestel-Van Soest minst gunstige geval wordt dus eene tijdwinst van minstens 15 sec. verkregen. - Het vervallen van het aflezen om de 5 sec hetgeen zeer storend is voor den luisteraar en tevens eene bron van fouten oplevert.
- Besparing aan materieel en aan personeel. Het toestel-Van Soest komt in de plaats van één luistertoestel en twee planchetten. Voor eerstgenoemd toestel zijn 1 sergeant en 2 bedieningsmanschappen benodigd. Voor andere toestellen zijn noodig 2 sergeanten en 7 man.
- Gemakkelijker houding voor den luisteraar. De luisteraar behoeft niet (meer) te staan, doch zit rustig, waardoor hij zijne volle aandacht aan het luisteren kan wijden. De schelpen kan hij zeer gemakkelijk met ééne hand bewegen, daar ze uitgebalanceerd zijn en in kogellagers loopen.
- Meer rechtstreeksche geluidsoverbrenging. Bij het toestel Van Soest bereikt het geluid de ooren van den luisteraar rechtstreeks; bij de bestaande luistertoestellen zijn nog steeds buizen en slangen, die het geluid verzwakken en vervormen, aanwezig.
- Gemakkelijker bepalen van de horizontale richting. Doordien het passeren van het geluid zeer duidelijk waarneembaar is, in ieder geval beter dan bij verschillende andere luistertoestellen, is het vaststellen van dc horizontale richting opvallend gemakkelijk. (Voor de korte afstanden is dit punt zeer duidelijk waarneembaar; ook bij afstanden boven de 3 km is dit door goede luisteraars nog met voldoende nauwkeurigheid uitvoerbaar).
- Het opheffen van den invloed van schommelingen. De schommelingen die moeten worden gemaakt ten behoeve van de juiste richting bepaling naar het doel, zijn niet van invloed.
- De geringere afmetingen. De afmetingen van den luisterput zoowel in horizontalen en verticalen zin kunnen bij het toestel-Van Soest veel kleiner zijn dan bij de gebruikelijke toestellen. Door de verkennend zoeklichtgroep zal derhalve minder graafwerk behoeven te worden verricht.
- De maximum luisterafstand met toepassing van de luisterkooi bleek in bepaalde gevallen tweemaal zoo groot te zijn als anders (resp. 4200 en 2250 m ).
In productie
Het vertrouwen in het Nederlandse luistertoestel model Van Soest was groot. Ook de kosten waren relatief laag: luistertoestel fl. 1000, optionele correcteur fl 600, twee step-systeem zenders fl. 300 en twee step-systeem ontvangers fl 700 (schatting 12/1932 door de Commissie voor Physische Strijdmiddelen). Daarom werd het bij de industrie in productie genomen voor de afdeling zoeklichten van het Wapen der Genie.
Noot: Het Museum beschikt over een verzameling kopiëen (blauwdrukken) van de detailtekeningen van het Luistertoestel Van Soest Model 1933.
Bronnen
- Nationaal Archief, Den Haag, Ministerie van Defensie: Commissie voor Physische Strijdmiddelen, 1929-1932, 1938-1940, nummer toegang 2.13.94, inventarisnummers 1 & 2
- Uit verslag betreffende de beproeving van het luistertoestel van Soest bij III R.G.Tr. in Augustus 1932, Commandant, Majoor D. van den Berg. Bron: Archief van Soest, Museum Waalsdorp